钳工工艺学教案课件

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1、2011年11月,任务一：金属切削基础知识,主讲：陈宝翔,模具设计与制造系 模具教研室,钳工工艺学教案,一、学习内容,金属切削运动与切削要素、刀具材料的选择、车刀主要角度、作用及其选择原则。,二、学习目标 1.了解金属切削运动与切削要素。 2.熟悉刀具材料的选择，车刀主要角度、作用及 其选择原则。,钳工工艺学教案,2011年11月,三、能力目标 掌握刀具材料的选择，车刀主要角度、作用及其选择原则 。,钳工工艺学教案,2011年11月,四、教学过程 一、）切削加工的特点,钳工工艺学教案,1、可获得较复杂的工件形状。 2、可获得较小的表面粗糙度数值。 3、可获得较高的尺寸精度、表面几何形状精度和位

2、置精度。,二、）切削运动 在机床上为了切除工件上多余的金属，以获得形状精度、尺寸精度、位置精度和表面质量都符合要求的工件，刀具与工件之间必须作相对运动切削运动。根据切削运动在切削加工过程中所起作用的不同，可将切削运动分为主运动和进给运 动，如图2-1所示,2011年11月,钳工工艺学教案,1、主运动 主运动是切除工件上多余金属层，形成工件新表面所必须的运动。主运动的特点是速度最高，消耗功率最多。切削加工中只有一个主运动，它可由工件完成，也可由刀具完成。 2.进给运动 进给运动是把被切削金属层间断或连续投入切削的一种运动。与主运动相配合即可不断地切除金属层，获得所需的表面。进给运动的特点是速度小

3、，消耗功率少。 3.合成切削运动 合成切削运动是主运动与进给运动的合成，如图2-1所示。 切削加工时，主运动只有一个，通常是速度最高、消耗功率最大的运动。进给运动可以是一个或多个，速度较低，消耗功率较小,2011年11月,钳工工艺学教案,2011年11月,钳工工艺学教案,三、）工件的表面 在切削过程中，工件上的金属层不断地被刀具切除而变为切屑，同时在工件上形成新的表面，如图2-2所示 （1）待加工表面 工件上有待切除的表面称为待加工表面。 （2）已加工表面 工件上经刀具切削后产生的新表面称为已加工表面。 （3）过渡表面（加工表面） 切削刃正在切削的表面称为过渡表面，也称为 加工表面。它是待加工

4、表面与已加工表面的连接表面。,2011年11月,四、）切削用量 切削用量是切削过程中切削速度、进给量、背吃刀量的总称，用于正确调整机床的工艺参数 如图2-3所示。 （1）切削速度c 切削速度是刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，车外圆时，计算公式如下： c= (dwn)/1000 (2-1)式中 c-切削速度，单位为m/min或m/s； dW-工件待加工表面直径，单位为mm；n-工件转速，单位为r/min或r/s。 （2）进给量 进给量是刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量。可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表示。对于铣刀、铰刀等多齿刀具，还规定每齿进给量z，即多

5、齿刀具每转或每行程中每齿相。对于工件在进给运动方向上的相对位移，单位为mm/Z。进给速度f ，即切削刃选定点相对工件进给运动的瞬时速度，单位为mm/min。 f=n （2-2） f=zZn （2-3）式中 Z-齿数。 （3）背吃刀量aP 背吃刀量一般指通过切削刃基点并垂直于假定工作平面方向上测量的吃刀量。 车外圆时： aP=（dWdm）/2 （2-4）,2011年11月,4）切削用量的选择,原则顺序：首先尽量大的,，再f，次之v；,、f、v他们分别对温度和刀具耐用度的不同,（1）切削深度 ： 粗加工：尽量大，剩余一次完成 精加工：据精度和表面粗糙度而定 （2）进给量f：当 确定之后定下后f的增

6、大表面粗糙 度将增大。,（3）切削速度v： 粗加工：受机床功率、刀具耐用度限制 精加工：据精度和表面粗糙度、刀具耐用度限制而定,2011年11月,五、）切削的种类 1、带状切屑 2、节状切屑 3、粒状切屑 4、崩碎切屑 切削塑性金属时，一般产生前三种切屑；切削脆性金属时，一般产生崩碎切屑。,2011年11月,六、）车刀切削部分和刀头的几何角度,金属切削刀具种类繁多、形状各异，但刀具切削部分的组成却有共同点。车刀的切削部分可看作是其它各种刀具切削部分最基本的形态。,2011年11月,（一）车刀的组成 车刀由刀柄和刀头组成，刀柄是刀具的夹持部分，刀头则是刀具的切削部分。如图2-5所示，刀头由以下几

7、部分构成。 （1）前刀面A） 切屑流出时经过的刀面称为前刀面。 （2）后刀面A 与过渡表面相对的刀面称为后刀面（也称主后刀面）。 （3）副后刀面A 与已加工表面相对的刀面称为副后刀面。 （4）（主）切削刃S 前刀面与后刀面汇交的边缘称为（主）切削刃。在切削加工 过程中，它承担主要的切削任务。 （5）副切削刃S 前刀面与副后刀面汇交的边缘称为副切削刃。它承担少量的切 削工作，配合主切削刃完成切削工作并最终形成工件上的已加 工表面。 （6）刀尖 刀尖是主、副切削刃的连接部位，或者是主、副切削刃的交点。大多数 刀具在刀尖处磨成一小段直线刃或圆弧刃，也有一些刀具主、副切削刃 直接相交，形成尖刀尖，如图

8、2-6所示。,2011年11月,（二）刀具的静止角度参考系 为了确定刀具切削部分各刀面和刀刃在空间的位置，以便于设计、制造、刃磨和测量刀具，必须建立一个空间坐标平面参考系，也称为刀具静止角度参考系。由于刀具的几何角度是在切削过程中起作用的，因此，刀具静止角度参考系中坐标平面的建立应以切削运动为依据。 首先给出假定工作条件，假定工作条件包含假定运动条件和假定安装条件，然后建立参考系。在该参考系中确定的刀具几何角度，称为刀具的静止角度，即标注角度。 （1）假定运动条件 以切削刃选定点位于工件中心高时的主运动方向作为假定主运动方向；以切削刃选定点的进给运动方向，作为假定进给运动方向，一般不考虑进给运

9、动大小的影响，即假设进给量= 0。 （2）假定安装条件 假定车刀安装绝对正确，即安装车刀时应使刀尖与工件中心等高，车 刀刀杆对称面垂直于工件轴线。这样便可用平行或垂直于假定主运动方向的平面构成坐标平面，即参考系。现将刀 具静止参考系的坐标平面定义如下： 基面Pr：通过切削刃选定点垂直于假定主运动方向的平面称为基面。对于车刀，基面平 行于车刀刀杆底面。 切削平面Ps：通过切削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面称为切削平面。 正交平面（主剖面）Po ：通过刀刃某选定点x，同时垂直于基面与切削平面的平面。 假定工作平面Pf：通过刀刃某选定点x，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面。,20

10、11年11月,1 正交平面静止参考系 （1）参考系的建立 正交平面参考系由上述基面、切削平面和正交平面三个 相互垂直的坐标平面组成，如图2-7所示，其中正交平面Po是通过切削刃选定点，同时垂直于基面与切削平面的平面。,2011年11月,（三）车刀的主要角度和作用,1、在主截面内测量的角度： 前角O 前刀面与基面间的夹角。 主后角 主后刀面与切削平面间的夹角。 楔角 前刀面与主后刀面的夹角。 前角、主后角与楔角之间的关系为： +=90,2011年11月,2、在基面内测量的角度 主偏角 ：进给运动方向主切削刃在基面上投影的夹角。 副偏角 ：副切削刃与进给运动反方向在基面上投影的夹角。 刀尖角 ：主

11、切削刃与副切削刃在基面上投影的夹角。 主偏角、副偏角与刀尖角间的关系为：,3、在切削平面内测量的角度 刃倾角 ：主切削刃与基面主切削平面投影的夹角。 刃倾角有负值、正值和零度三种,注：角度正负的规定 前面与基面平行时前角为零；前面与切削平面间夹角小于90时，前角为正；大于90时，前角为负。后面与基面间夹角小于90时，后角为正；大于90时，后角为负。 刀尖处于切削刃最高点时刃倾角为正，刀尖处于切削刃最低点时刃倾角为负，切削刃与基面相重合时刃倾角为零。主偏角与负偏角的大小介于090之间。,2011年11月,2011年11月,4、车刀几何角度的功用及影响 1、）前角 削时，切削是沿着刀具的前面流出的

12、。增大前角，则刀刃锋利，切屑变形小，切削力小，使切削轻快，切削热也小。但前角太大，使楔角减小，则刀刃强度降低。硬质合金车刀的前角一般取-525。 2、）后角 后角能减少刀具与工件的磨擦。增大后角，可减小刀具主后面与工件间的摩擦，但后角大大，刀刃强度降低。 粗加工时一般取68，精加工时可取1012。 3、）主偏角 增大主偏角，可使进给力加大，背向力减小，有利于消除振动，但刀具磨损加快，散热条件差。 主偏角一般在4590之间选取。 4、）副偏角 增大副偏角可减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦，改善散热条件，但表面粗糙度数值增大。 副偏角一般在510之间选取。 5、刃倾角 ）刃倾角主要影响切屑流

13、向和刀体强度。 刃倾角一般在-510之间。,2011年11月,七、刀具的磨损与寿命,1、明确刀具钝化的含义：失去切削能力 方式：卷刃、崩刃、磨损。 说明：前两点为非正常钝化，后为正常。,2、磨损类型（两种） 1）机械磨损： 解释：接触摩擦、微粒被带走。 2）热效应磨损： 解释：高温引起刀具材料内部变化。,3、磨损的形式和过程： 形式：（三种）后、前、前后刀面同时磨损 说明：磨损是以刀具的后刀面的磨损量为标准的。 刀具磨钝标准（已钝化） 说明；以工件质量明显下降，有不正常的响声、振动等非人为因素造成，此时刀具已磨钝。,2011年11月,4、刀具寿命 说明：即刀具耐用度；用T符号表示。 强调的是净

14、切削时间 可知：当磨钝标准相同是T长，则磨损就慢，反之成立。 影响因素：工件强度、塑性、硬度 切削用量：v最大、f次之； 刀具角度： 、 、 都有； 切削液；散热，减少摩擦,八、钳工常用刀具材料 1、在切削过程中，刀具切削部分受到切削力、切削热和摩擦的作用，有时还会遇到冲击和振动。所以对刀具切削部分材料有如下的要求： 1)高硬度：一般要求在HRC60以上。 2)足够的强度和韧性：能承受压力、冲击和振动。 3)高耐热性. 4)较好的导热性. 5)较好的工艺性. 6)高耐磨性.,2011年11月,2、钳工常用的刀具材料 1）碳素工具钢 含碳量0.65%1.3%，常用的牌号有T10A和T12A等。

15、2）合金工具钢 适用于制造丝锥、板牙等形状复杂的刀具。常用的牌号有9SiCr、Cr-WMn等。 3）高速钢 常用来制造车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀和齿轮刀具等。常用的牌号有 W18Cr4V、W14Cr4Vco5和W12Cr4V5Co5等。 4）硬质合金 特点是具有高耐热性，温度可达1000C。缺点是韧性差，通常把它制成不同形 状的刀片。硬质合金分成钨钴类(代号YG)、钨钴钛类(YT)、碳化钛镍钼合金 类(YN)等。,2011年11月,任务二：常用设备及工量具,2011年11月,一、钳工工具： 锉刀 刮刀 手电钻 铰刀 台虎钳 小型钻床 电动砂轮机 。,二、钳工量具： 1、游标卡尺：游标卡尺是中等精度的的量具，可量取工件的内径、外径、深度、 长度、宽度等。常用的游标卡尺测量范围有0125mm、0200mm、0300mm。 另包括：游标高度尺、游标深度尺、齿厚游标卡尺。 2、万能角度尺：测量工件内外角度的量具；测量精度有2和5两种，测量 范围为0300。其主要由尺身、扇形板、基尺、游标、直角尺、卡块等 组成。 3、千分尺：千分尺是精密量具；主要有外径千分尺、内测千分尺、深度千分 尺、螺纹千分尺、公法线千分尺。其中外径千分尺是最常用的一种，包括 025mm、2550mm、5075mm、75100mm、100125mm。 4、百分表：