汽车材料与金属加工 教学课件 ppt 作者 高美兰 第14章 金属切削加工

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1、,汽车材料与金属加工,Automotive materials and metal processing,第14章 金属切削加工,切削加工录像,金属切削加工,第14章 金属切削加工,金属切削加工,第14章 金属切削加工,14.1 金属切削加工基础知识,14.1 切削运动和切削用量,14.2 切削刀具,14.3 金属切削机床,14.1.1 切削运动和切削用量,切削运动,切削运动:,是指切削过程中，刀具和工件之间的相对运动。,主运动：,切除工件多余材料的基本运动。,进给运动：,使工件多余材料不断投入切削的运动。,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

2、多个，速度较低、消耗功率较小,例如，车削加工时工件的回转运动；铣削加工时铣刀的回转运动； 钻削加工时钻头的回转运动；刨削加工时刨刀的直线往复运动； 磨削加工时砂轮的回转运动。,例如，车削加工时车刀的直线运动；铣削加工时工件的直线运动； 钻削加工时钻头的轴向运动；刨削加工时工件的间歇运动； 磨削加工时工件的直线往复运动和回转运动。,14.1.1 切削运动和切削用量,切削运动,图14-1 切削运动 I主运动 II进给运动,工件上的三个表面,已加工表面,加工表面,待加工表面,n,f,14.1.1 切削运动和切削用量,切削运动,14.1.1 切削运动和切削用量,切削用量,切削用量三要素:,切削速度、进

3、给量、切削深度。,（1）切削速度Vc:,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,（m/min）,主运动为旋转运动,（m/min）,主运动为往复直线运动,（m/min）,3）背吃刀量（ap）,（mm）,1,2,f,ap,Kr,14.1.1 切削运动和切削用量,切削用量,（2）进给量f :,在主运动的一个循环内（一转或一次往复行程），刀具在进给运动方向上相对工件的移动量。,mm,14.1.2 切削刀具,刀具的结构,14.1.2 切削刀具,刀具的结构,对刀具材料的基本要求, 较高的硬度。,一般要求在 HRC 60以上。, 有足够的强度和韧性。, 有较好的耐磨性。, 较高的耐热性

4、。, 有较好的工艺性。,常用刀具材料,14.1.2 切削刀具,刀具材料,铣刀、齿轮刀具,铰刀、拉刀,手工工具,用途,小,小,大,热处理变形,0.51.08,20%碳素工具钢,0.13,许用切削速度 m/s,600,300400,200250,耐热性 OC,HRC6265,HRC6165,HRC6165,硬度,W18Cr4V,CrWMn、9SiCr,T10、T10A T12,例,高速钢,合金工具钢,碳素工具钢,常用刀具材料的性能及用途,常用刀具材料的性能及用途,各种刀片,碳素钢刀具,14.1.2 切削刀具,刀具材料,高速钢刀具,14.1.2 切削刀具,刀具材料,硬质合金刀块,14.1.2 切削刀

5、具,刀具材料,主运动部件 进给运动部件 工件安装装置 刀具安装装置 支承件 动力源,机床的基本构造,金属切削机床,14.1.3 金属机床,用切削的方法将金属毛坯加工成零件的机器，简称机床。,14.1.3 金属机床,机床的分类,按机床使用的刀具和加工方式,分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、拉床、锯床和其他机床等；,按加工精度,可分为普通机床、精密机床和高精度机床等；,按使用范围:,分为普通机床和专用机床；,按尺寸和质量,分为一般机床和重型机床。,14.1.3 金属机床,机床的编号,机床的型号:,用来表示机床的类别、主要参数和主要特性代号。,型号的编制:,采用汉语

6、拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合的方式来表示。,例如 CM6140型精密卧式车床，编号中代号及数字的含义如下： C机床类型代号（车床类）， M机床通用特性代号（精密机床）， 6机床组别代号（落地及卧式车床组）， 1机床系别代号（卧式车床系）， 40主参数代号（床身上最大回转直径400）。,14.2 车削,车削:,是指在车床上用车刀切削工件的加工方法。,应用:,汽车中的曲轴、变速齿轮、半轴、衬套、制动盘、螺栓等的回转表面大多数是通过车削加工成形的，因此，车削加工在汽车零件的制造和汽车维修中应用很广。,车削时，工件的旋转为主运动，车刀的移动为进给运动。车削主要用于轴类或盘类零件回转表面的加工。,

7、14.2.1 车床,车床:,是进行车削加工的机床。,组成:,由主轴箱、进给箱、挂轮箱、溜板箱、刀架、溜板、尾座、光杠、丝杠和床身等组成。,车削加工时，工件夹持在卡盘（或其他夹具）上，车刀夹持在刀架上，通过主轴和刀架的相互配合来完成对工件的车削加工。,14.2.1 车床,（1）主轴箱 用来支撑主轴，并将电动机的旋转运动传递给主轴。 （2）挂轮箱 把主轴的旋转运动传递给进给箱。 （3）进给箱 用来实现车刀的进给运动。通过箱内的变速机构，可以把主轴的旋转 运动传递给光杠或丝杠。 （4）溜板箱 把丝杠或光杠的旋转运动变为溜板和刀架的直线运动。变换溜板箱外 的手柄位置，可控制溜板作横向或纵向运动。 （5

8、）溜板 上溜板用于纵向调节车刀位置或手动纵向进给，用于短锥面加工；中溜 板用于横向进给，可控制工件的切削深度；下溜板用于纵向进给。 （6）刀架 固定在小溜板上，用来装夹刀具。 （7）尾座 安装在车床右端的导轨上，可沿导轨移动。 （8）光杠和丝杠 将进给箱的运动传递给溜板箱。 （9）床身 床身是车床的基本支承件。,普通车床,转塔式六角车床,立式车床,数控车床,14.2.1 车床,14.2.2 车刀及车削工作,常用车刀:,有外圆车刀、端面车刀、车槽刀、内孔车刀、圆头车刀和螺纹车刀等,作用:,外圆车刀用于车削工件的外圆柱面和外圆锥面；端面车刀用于车削工件的端面、台阶和倒角；车槽刀用于切断工件或在工件

9、上车出沟槽；内孔车刀用于车削工件的各种内孔；圆头刀用于车削工件的圆角、圆槽和特形面；螺纹车刀用于车削各种螺纹。,常用车刀的种类及作用,图14-6 常用车刀 a)外圆车刀 b)端面车刀 c)车槽刀 d)内孔车刀 e)圆头刀 f)螺纹车刀,14.2.2 车刀及车削工作,车削加工,图14-7 车削的主要工作内容 a)车外圆柱面 b)车端面 c)车沟槽 d)车内孔 e)车螺纹 f)车圆锥面 g)车成型面,14.2.3 车削加工的特点,特点:,1）车削加工范围广泛。车削可加工不同类型工件的回转表面、端面和成形面；可加工各种钢、铸铁、非铁金属等材料的工件；可获得低精度、中等精度和相当高的精度，适用于各种生

10、产类型。 2）生产效率高。由于车削为连续加工，在加工过程中基本上无冲击现象，可以采取很高的切削速度；车刀的刚度好，可以采用相当大的切削深度，因此生产率高。 3）容易保证各加工面的位置精度。对于轴和盘套类零件，由于各加工表面具有同一回转轴线，并与车床主轴的回转轴线重合，可在一次装夹中加工出不同直径的外圆、内孔及端面，所以可以较好地保证各加工面间的同轴度和垂直度。,铣削加工设备,铣床,龙门铣床,升降台铣床,立式铣床,卧式铣床,铣削是平面加工的主要方法之一。,铣削录像,主运动：铣刀旋转运动,进给运动：工件进给运动,14.3 铣削,铣削加工录像,14.3 铣削,14.3 铣削,图14-8铣削的主要工作

11、内容 a)圆柱铣刀铣平面 b)端面铣刀铣端面 c)铣台阶 d)铣直角通槽 e)铣键槽 f)切断 g)铣特型面 h)铣特型槽,顺铣特点：,切屑开始厚，铣刀能耐用；,铣力压工件，稳定少振动；,机台有窜动，又怕有黑皮；,相对逆铣比，适合精加工。,逆铣特点：,切屑厚度由薄到厚；,切初挤滑刀损加剧；,铣削力消除台窜动；,防台窜黑皮用逆铣。,14.3 铣削,顺铣与逆铣,立铣刀,盘铣刀,片铣刀,14.3.2 铣刀,14.3.2 铣刀,图14-12 常用的铣刀 a)圆柱铣刀 b)端面铣刀 c)立铣刀 d)锯片铣刀 e)键槽铣刀 f)三面刃铣刀 g)角度铣刀 h)成型铣刀,14.3.3 铣削加工的特点,1）生产

12、效率高。 由于铣刀属于多刃刀具，加工过程中有多个刀齿同时参加切削，可以 采用较大的切削用量，所以生产效率较高。 2）加工质量中等。 由于铣削属于断续切削，导致刀齿负荷不均匀，磨损不一致，从而引 起机床的振动，造成切削不稳，直接影响工件的表面粗糙度，铣削加 工后只能达到中等精度。 3）加工范围广。 由于铣刀类型多，铣床附件多，使铣削加工范围广泛，可完成许多车 削无法加工的成形表面。 4）加工成本较高。 铣床的结构复杂，铣刀的制造和刃磨要求较高，因此铣削加工成本比 车削高。,14.4 钻削与镗削,特点:,钻削与镗削主要用于内孔的加工，钻床与镗床可以看作是为适应内孔加工而专门制造的机床。,14.4.

13、1 钻削,钻削:,是在钻床上用钻头在工件上加工内孔的方法。 钻削时，钻头的旋转运动为主运动，钻头沿本身轴线方向的移动为进给运动。,图14-13 钻床上加工的表面 a)钻孔 b)扩孔 c)铰孔 d)攻螺纹 e)锪孔 f)扩平面,14.4.1 钻削,钻床,台式钻床,立式钻床,摇臂钻床,14.4.1 钻削,麻花钻:,由柄部、颈部和工作部分组成。,柄部是钻头的夹持部分，用于与机床主轴孔配合并传递扭矩和轴向力。 颈部在柄部和工作部分之间，用于标注钻头的直径和标号。 工作部分包括切削部分与导向部分，其中切削部分可看作是两把方向相反的外圆车刀，螺旋槽面是前刀面，顶端的两个曲面是主后刀面，中间的交线为横刃。

14、导向部分主要由两条对称螺旋棱带组成，在钻孔时起引导钻头方向的作用。,钻孔刀具,14.4.1 钻削,1）由于钻头细长，刚性差，且只有两条棱带导向，易造 成孔轴线歪斜、孔径扩大及失圆等现象。 因此钻削一般用于孔的预加工或孔的粗加工，如螺钉 孔、润滑油通道孔和螺纹底孔等。 2）排屑和散热条件较差，钻头易磨损。 钻削属于半封闭加工，切削容易堵塞，不仅排屑与散 热困难，且易擦伤孔壁。钻削时切削液难以注入切削 区，切削温度较高，使钻头容易磨损。,钻削加工的特点,用镗刀对已有的孔进行再加工。,主运动：镗刀随镗杆一起转动 进给运动：工件或镗刀,镗床录像,镗削录像,单刃镗刀,14.4.2 镗削,14.4.2 镗

15、削,1）加工范围广。 一把镗刀可以加工一定范围内不同直径的孔，还可以 加工非标准孔。 2）能修正底孔轴线的位置。 镗削时通过调整刀具和轴线的相对位置，校正底孔的 轴线位置，保证孔的位置精度。 3）生产效率低。 镗刀的切削刃较少，切削用量低，因此生产效率较低。,镗削加工的特点,磨削是在磨床上用砂轮或 其他磨具对工件进行切削 的加工方法。 是零件精加工的主要方法 之一。,主运动：砂轮旋转运动,进给运动：多种,磨削加工录像,14.5 磨削,14.5 磨削,图14-19 磨削加工 a)外圆磨削 b)内圆磨削 c)平面磨削 d)花键磨削 e)螺纹磨削 f)齿形磨削,14.5.1 磨床,应用:,主要用于工

16、件的外圆柱面、圆锥面和轴上台阶的磨削加工。 汽车上的半轴、变速器主轴等外圆都经外圆磨床磨削加工。,外圆磨床,14.5.1 磨床,内圆磨床,内圆磨床主要用于磨削工件的圆柱孔和圆锥孔等。 汽车齿轮以及各种轴的内孔都经内圆磨床磨削加工。,应用:,14.5.1 磨床,平面磨床,平面磨床主要用于平面的磨削加工，汽车零件中的飞轮、制动盘等的平面大多是用平面磨床加工的。,应用:,14.5.2 砂轮,砂轮:,是磨削的切削刀具，它是用结合剂把磨料粘接成形，再经烧结而成的多孔体。,砂轮表面上每个磨粒都有如一个微小刀齿，整个砂轮就像一把有无数微小刀齿的铣刀,图14-25 常用砂轮的形状,14.5.3 磨削加工的特点,1）磨削加工范围很广。 可完成内外圆柱面、圆锥面、平面及花键、螺纹、齿轮等各 种成形表面的加工。 2）磨削加工精度高，表面质量好。,1.金属切削加工是利用切削刀具与工件的相对运动，从工件上切