机械制造技术课件05

《机械制造技术课件05》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术课件05（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五篇 切削加工* * 切削加工用切削刀具，在工具（刀具）与工件 的相对运动中，切除工件上的多余材料，得到预想 的工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。 分机加工和钳工，机加工是工人操作机床完成，这 是我们主要研究的。钳工是工人用手持工具来加工 的，在某些场合下，钳工加工还是非常经济和方便 的。 目前绝大多数零件的质量还要靠切削加工的方法来 保证。第一章 金属切削的基础知识 一、零件表面的形成及切削运动 1主运动主要完成切削的运动，消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。（ ）； 2进给运动使切削加工保持连续进行，一种加工可以有一种（或以上）的进给运动。（ ）（进给运动可以是连续的也可以是间歇的）

2、实际的切削运动是一个合成运动。合成切削速度：是矢量和。11 切削运动及切削要素切削运动及切削要素二、切削用量 二、切削用量 1. 切削速度 选定点 的主运动速度（m/s或 m/min）,车削时一般算 工件最大切削直径处的 线速度。 2进给量f刀具在进 给运动方向上相对工件 的位移量，车削时为（ mm/r）；刨削时为（ mm/str），其他切削 加工也可以用进给速度 （mm/s、mm/min、 m/min），和每齿进给 量（mm/z）来衡量。3背吃刀量（切削深度 ） 垂直与进给速 度方向测量的切削层最 大尺寸（mm）。三、切削层参数（如上页图）1切削厚度hD垂直与切削刃的方向上度量的切削 层截面

3、的尺寸。（mm）2切削宽度bD沿切削刃方向度量的切削层截面的 尺寸。(mm)3切削面积AD给定瞬间，切削层在切削层尺寸平 面里的横截面积。( ) 一、刀具材料 1.对刀具材料的基本要求 （1）高硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料 的硬度，一般其常温硬度要求在62HRC以上。 （2）足够的强度和韧度 以承受很大的切削力、 冲击与振动。图13 常用刀具材料的耐热性 （3）高耐磨性 以抵抗切削过程中的剧烈磨损， 保持刀刃锋利。一般情况，材料的硬度愈高， 耐磨性愈好。 （4）高的耐热性 刀具材料应在高温下仍能保持 较高硬度，又称为红硬性或热硬性。（常用刀 具材料的耐热性见图13，耐热性是衡量刀具 材

4、料性能的主要指标，它基本上决定了刀具允 许的切削速度。） （5）良好的工艺性 以便于刀具制造，具体包括 锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热 处理性能等。22 刀具材料及刀具结构刀具材料及刀具结构图图1 13 3常用刀具材料的耐热性常用刀具材料的耐热性2.常用刀具材料 种 类常 用 牌 号主 要 性 能主 要 应 用碳素工具钢含碳量较高的优 质碳钢T8A、T10A、T12A淬火后硬度高（达6365HRC）、价廉 ，但耐热性差（200以下）制造小型、手动和低速切 削工具，如手用锯条和锉 刀等合金工具钢碳素工具钢中加 入少量Cr、Si、 W、Mn等元素9SiCr、CrWMn、 CrW5、GCr

5、15淬透性、耐热性（220250）有所提 高，热处理变形小，制造手用铰刀、圆板牙、 丝锥、刮刀等高速钢含Cr、W、V等 元素较多的合金 工具钢W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2它的耐热性大大提高（540650）， 从而耐磨性也有所提高，强度、韧度和 工艺性都较好广泛用于制造较为复杂的 各种刀具，如麻花钻、铣 刀、拉刀和齿轮刀具等， 也可用以制作车刀、刨刀 等简单刀具。硬 质 合 金钨钴类【由WC 和Co组成】以高硬度、高熔 点的金属炭化物 （WC、TiC等 ）作基体，以Co 等为粘结剂的粉 末冶金制品YG3、YG6、YG8( 数字表示含钴量的 百分数)【相当于 ISO标准的K类】其相对塑韧

6、性好，但切削塑性材料时耐 磨性差，Co含量少的，相对较脆、较耐 磨适用于加工铸铁、青铜等 脆性材料钨钴钛类【由 WC、TiC和Co组 成】YT5、YT15、 YT30(数字表示TiC 含量的百分数)【相 当于ISO标准的P类 】其耐热性，耐磨性均优于YG类，但韧 性较差。TiC含量愈多，则耐热性、耐 磨性愈高，韧性愈小。适用加工一般钢件钨钛钽（铌）钴 类【由WC、TiC 、TaC（NbC） 和Co组成】YW1、YW2【相当 于ISO标准的M类】兼有YG、YT类的大部分优良性能，被 称为通用合金，但价高既可加工铸铁也可加工钢 ，适合耐热钢、高锰钢和 不绣钢的加工陶 瓷 材 料，它通常制成刀 片陶

7、瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐热性高 ，许用的切削速度较高，且价廉，它的 主要缺点是性脆，怕冲击，抗弯强度低 ，在加入各种金属元素制成“金属陶瓷” 后，其抗弯强度可大大提高可用于切削高硬度等难加 工材料的精加工3其他新型刀具材料简介 高硬度、高强度、高韧性、高耐热性等难加工材料 的不断增多，要求刀具材料也不断改进与创新，而 且新材料的引入和原有材料的改进是刀具改革的根 本方向。（1）高速钢的改进（2）硬质合金的改进 （3）人造金刚石 （4）立方氮化硼（CBN） 二、刀具角度 以车刀为例说明刀具的切削部分的结构要素和几何角度。 1刀具切削部分的组成 外圆车刀由三个刀面，两条切削刃 和一个刀尖组成（图

8、14）。 （1）前刀面刀具上切屑流过的表面（ ）。 （2）后刀面刀具上与过渡表面相对的是主后刀面( )。 与已加工表面相对的是副后刀面( )。 （3）切削刃前刀面与主后刀面相交形成的交线称为主切削刃（ ），它完成主要的切削工作。前刀面与副后刀面相交形成的是副切削刃( ) 它完成部分的切削工作，并最终形成己加工表面。 （4）刀尖主、副切削刃的连接部位。 图图1 14 4 外圆车刀外圆车刀 2车刀切削部分的主要角度 （1）刀具静止参考系选定适当组合的基准坐标平面作为 参考系。用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数 的参考系，称为刀具静止参考系。 基面过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的

9、 平面（Pr）； 切削平面过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于 基面的平面，主切削平面（Ps），副切削平面（Ps）； 正交平面过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削 平面的平面（Po）； 假定工作平面过切削刃选定点，垂直于基面并平行于 假定进给运动方向的平面（Pf）。（2）车刀的主要标注角度及选择要点在车刀设计、制造 、刃磨和测量时，必须确定的角度。 前角前刀面与基面之间的夹角。增大前角，使主切 削刃锋利，减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃很脆弱 ，易产生崩刃。前角有正与负（如图）的区分。 后角主后刀面与切削平面之间的夹角。后角的主要 作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦和后刀面的磨损

10、，并配合前角影响切削刃的锋利和强度。 主偏角 r主切削刃和假定进给方向在基面（Pr）上 投影的夹角。主偏角的大小影响切屑断面形状和切削分力的 大小。有时主偏角也根据工件加工形状来定。 副偏角r副切削刃和假定进给的相反方向在基面Pr上投 影的夹角。副偏角的主要作用是减少副切削刃与工件已加工表 面的摩擦，减少刀具磨损和防止切削时产生振动。减小副偏角 可减小切削残留面积，降低己加工表面的粗糙度（如图） 刃倾角s在主切削平面（Ps）里测量的主切削刃与基面 间的夹角。它与前角类似，也有正、负和零值之分（如图）。 刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。选择刀具几何角度时，应遵循“锐字当先，锐中求固

11、”原则。即 将刀具锋利放在第一位，同时保证刀具有一定的强固。国内外 先进刀具在角度的变革方面，大致有“三大一小”的趋势，即采 用大的前角、刃倾角和主偏角，采用小的后角。（3）车刀的工作角度是在工作参考系中定义的角度。 刀尖安装高低的影响 车外圆时若刀尖高于工件的回转轴线 （图110a），则工作前角工作后角；若刀尖低 时（图110c）则反之。 刀杆中心线安装偏斜的影响 当刀杆中心线与进给方向不垂 直时，工作主偏角和工作副偏角将发生变化（图111 ）。图112 横向进给对前角和后角的影响 进给运动对工作角度的影响 通常进给量不大时，角度的变 化常可忽略，但在快速切断和车丝杆、蜗杆和多头螺纹时， 必

12、须考虑进给运动对工作角度的变化。三、刀具结构 车刀按结构分类，有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种型式（见图）。 （它们的特点与常用场合见表12。）表表1 12 2 车刀结构类型、特点与用途车刀结构类型、特点与用途名 称特 点适 用 场 合整体式用整体高速钢制造,刃口较锋利,但价高的刀具材料消耗 较大小型车床或加工有色金属焊接式焊接硬质合金或高速钢于预制刀柄上,结构紧凑,刚性好 ,灵活性大。但硬质合金刀片经过高温焊接和刃磨，易 产生内应力和裂纹各类车刀机夹式避免了焊接式的缺陷,刀杆利用率高。刀片可集中精确 刃磨,使用灵活。但刀具设计制造较为复杂外圆、端面、镗孔、割断、 螺纹车刀。大刃倾角、小

13、后 角刨刀等可转位 式不焊接、刃磨,刀片可快换转位,生产率高。可使用涂层 刀片,断屑效果好。刀具已标准化，方便选用和管理大中型车床、特别适用自动 、数控车床与加工中心等第三章 常用加工方法综述* *3.1 车削工艺特点及应用 车削工艺特点1、易于保证工件各加工面的位置精度 例如易于保证同轴度要求利用卡盘安装工件，回转轴线是车床主轴回转轴线利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线 易于保证端面与轴线垂直度要求由横溜板导轨，与工件回转轴线的垂直度2、切削过程较平稳避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。3、适于有色金属零件的精加工有色金属零件表面粗糙度大Ra

14、值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。4、刀具简单车刀制造、刃磨和安装均较方便。 车削的应用 车床上使用不同的车刀或其它刀具，可加工各种回转表面如：内、外圆柱面，内外圆锥面螺纹，沟槽，端面和成形面等。 车削可加工单一轴线轴、盘、套类等零件也可加工多轴线零件（改变工件安装位置） 加工精度IT8IT7，Ra=1.60.83.2 钻、镗削的工艺特点及其应用一、钻削工艺特点1、容易产生“引偏” 引偏：1)由于钻头弯曲而引起孔径扩大，孔不圆。2)孔的轴线歪斜 引偏原因：1)麻花钻是最常用刀具，由于细长而刚性差2)麻花钻上有两条较深的螺旋槽，刚性差3)

15、钻头仅有两条很窄二棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用也很差。4)钻头横刃处前角有很大负值，切削条件极差，钻孔时一半以上的轴向力由横刃产生，稍有偏斜将产生较大附加力矩，使钻头弯曲此外，两切削刃不对称，工件材料不均匀，也易引偏。钻孔可在钻床上进行，也可在镗床、车床、铣床上钻孔可在钻床上进行，也可在镗床、车床、铣床上 进行，常用钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂床。进行，常用钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂床。 避免引偏的措施：1)预钻锥形定心坑预钻时钻头刚度好一些，锥形坑不易偏。2)用钻套为钻头导向可减少钻孔开始时的引偏，特别是在斜面或曲面上。3)钻头的两个主切削刃，刃磨对称。2、排屑困难 切削较宽，排屑困难，与孔壁有较大的摩擦和挤压，降低了孔壁的质量，有时切削阻塞在容屑槽里，卡死钻头，甚至将钻头扭断。 排屑是钻孔重要问题之一可多次退出，或修磨出分屑槽。 3、切削热不易传散二、钻削的应用IT10以下，Ra大于12.5，要求高时需进一步加工成批大量生产中，广泛用钻模，多轴钻，组合机床 三、扩孔、铰孔1、扩孔用扩孔钻，扩孔可作为孔的半精加工和钻孔比的特点(1)切削刃不到中心，避免