第五章 金屬冷加工基礎(chǔ)

1、金屬切削加工基礎(chǔ)1.冷加工金屬切削加工或機(jī)械加工，即用切削工具從金屬材料（毛坯）或工件上切除多余的金屬層，從而使工件獲得具有一定形狀、尺寸精度和表面粗糙度值的加工方法。主要形式：車(chē)削、鉆削、刨削、銑削、磨削、拉削、鉗工。1一、切削運(yùn)動(dòng)1.定義：切削過(guò)程中，切削刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就是切削運(yùn)動(dòng)。2.包括：主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩個(gè)基本運(yùn)動(dòng)。3. （1）主運(yùn)動(dòng)定義：由機(jī)床或人力提供的主要運(yùn)動(dòng)，它促使切削刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使切削刀具前面接近工件。l運(yùn)動(dòng)形式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，多數(shù)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。l數(shù)量：有且只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)定義：由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀

2、具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。l運(yùn)動(dòng)形式：直線(xiàn)、旋轉(zhuǎn)、連續(xù)及間歇。l數(shù)量：可能有一個(gè)，也可能有若干個(gè)。a）車(chē)削）車(chē)削 b）鉆削）鉆削 c）刨削）刨削 d）銑削）銑削e）外圓磨削）外圓磨削 f）車(chē)床上鏜孔）車(chē)床上鏜孔 g）車(chē)成形面）車(chē)成形面 h）銑齒輪）銑齒輪切削運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖切削運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖二、切削用量1.三要素：切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量。切削速度c：在進(jìn)行切削加工時(shí)，刀具切削刃上的某一點(diǎn)相對(duì)于待加工表面在主運(yùn)動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度，其單位為m/s。進(jìn)給量f：主運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)內(nèi)（一轉(zhuǎn)或一次往復(fù)行程）刀具在進(jìn)給方向上相對(duì)工件的位移量，單位為mm/r。背吃刀量ap：工件已加工表面與待

3、加工表面間的垂直距離，也稱(chēng)切削深度，單位為mm。2.工件上的三個(gè)表面：待加工表面工件上有待切除的表面；已加工表面工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面；過(guò)渡表面工件上由切削刃形成的那部分表面，是待加工表面和已加工表面之間的過(guò)渡表面。三、切削用量的選擇切削速度c對(duì)刀具耐用度影響最大，背吃刀量ap影響最小。加工精度的保證主要靠減小背吃刀量ap和進(jìn)給量f來(lái)滿(mǎn)足。1.粗加工2.精加工盡快的切除工件的加工余量，同時(shí)保證刀具耐用度。首先考慮加工精度和質(zhì)量，同時(shí)考慮刀具耐用度和生產(chǎn)率。選擇較大的背吃刀量，較大的進(jìn)給量，中等或較低的切削速度。較小的背吃刀量和進(jìn)給量，較高的切削速度。四、切削刀具的選用（1）切削刀具材料應(yīng)

4、具備的基本性能 高硬度和高耐磨性。 高熱硬性。 較好的化學(xué)穩(wěn)定性。 足夠的強(qiáng)度和韌性。（2）常用刀具材料 特點(diǎn)特點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用碳素工具鋼熱硬性溫度：200250，硬度：6065HRC，價(jià)格低，允許的切削速度較低制作手工切削刀具及低速切削刀具：手工用鉸刀、絲錐、板牙合金工具鋼熱硬性溫度：300350，硬度：6065HRC，允許的切削速度比碳素工具鋼10%14%形狀比較復(fù)雜，要求淬火后變形小的切削工具：板牙、絲錐、鉸刀、拉刀高速鋼熱硬性溫度：550650，硬度：6370HRC切削速度較高的精加工切削和復(fù)雜形狀的切削刀具：車(chē)刀、銑刀、麻花鉆頭、齒輪刀具硬質(zhì)合金熱硬性溫度：8001000，硬度：92HRA

5、，但韌性較差，怕振動(dòng)和沖擊，成形加工較難高速切削和要求耐磨性很高的切削刀具：車(chē)刀、銑刀氮化硅陶瓷硬度高，耐磨性好；不易粘刀；刀具耐用度高；熱硬性好較小的進(jìn)給量，高切削速度：車(chē)刀、銑刀、刨刀人造聚晶金剛石硬度高，僅次于天然金剛石，耐磨性好；韌性、抗彎強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性差用于加工非鐵金屬及非金屬材料2金屬切削機(jī)床分類(lèi)及型號(hào)（1）金屬切削機(jī)床的類(lèi)代號(hào)機(jī)床型號(hào)的第一個(gè)字母表示機(jī)床的類(lèi)，采用漢語(yǔ)拼音第一個(gè)大寫(xiě)字母，并按名稱(chēng)讀音。表表5-1 機(jī)床的類(lèi)和分類(lèi)代號(hào)機(jī)床的類(lèi)和分類(lèi)代號(hào)注：具有兩類(lèi)特性的機(jī)床，編制時(shí)主要特性放后面，次要特性放前面。例如：“銑鏜床”是以鏜為主，以銑為輔。（2）金屬切削機(jī)床的通用和結(jié)構(gòu)特性

6、代號(hào)機(jī)床的通用特性代號(hào)是在代表機(jī)床類(lèi)的字母后面，加一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母表示。表表5-2 機(jī)床機(jī)床的通用特性代號(hào)的通用特性代號(hào)（3）金屬切削機(jī)床的組、系代號(hào)每類(lèi)機(jī)床按其用途、性能、結(jié)構(gòu)相近或有派生關(guān)系，分為10個(gè)組，每個(gè)組又分10個(gè)系列。在機(jī)床型號(hào)中，跟在字母后面的兩個(gè)數(shù)字分別表示機(jī)床的組和系。例如，CM6132中的“6”表示落地及臥式車(chē)床組，“1”表示臥式車(chē)床系。（4）金屬切削機(jī)床的主參數(shù)機(jī)床的主參數(shù)表示機(jī)床規(guī)格的大小和工作能力。在機(jī)床型號(hào)中，表示機(jī)床組和系的兩個(gè)數(shù)字后面的數(shù)字表示機(jī)床的主參數(shù)或主參數(shù)的折算值。以長(zhǎng)度、深度值等表示的,其折算系數(shù)為1/100;以直徑、寬度值等表示的,其折算系數(shù)為1/

7、10;以厚度、最大模數(shù)值等表示的,其折算系數(shù)為1。例如，CM6132中的“32”表示主參數(shù)代號(hào)，即表示床身上工件的最大回轉(zhuǎn)直徑是320mm。例：識(shí)讀CM6132的含義3一、鉆床1.功能：用鉆頭鉆孔、攻螺紋、擴(kuò)孔、鉸孔。2.運(yùn)動(dòng)：通過(guò)鉆頭的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）及其軸向進(jìn)給完成孔加工過(guò)程。鉆削時(shí)，一般是鉆頭軸向進(jìn)給，工件固定不動(dòng).a）臺(tái)式鉆床）臺(tái)式鉆床 b）立式鉆床）立式鉆床 c）搖臂鉆床）搖臂鉆床鉆削孔徑12mm的孔 鉆削孔徑50mm的孔 鉆削大型或重型工件 和多孔工件二、車(chē)床1.功能：加工各種回轉(zhuǎn)體表面，如各類(lèi)軸、圓盤(pán)、套筒。2.運(yùn)動(dòng)：工件旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，車(chē)刀縱向移動(dòng)和橫向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。三、銑床

8、1.功能：銑削平面、溝槽及成形面。2.運(yùn)動(dòng)：銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng) ，工件（或刀具）的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.銑削平面的方法圓周銑削（周銑） 逆銑 順銑端面銑削（端銑）方向方向切削厚度變化切削厚度變化切削力方向切削力方向順銑銑刀旋轉(zhuǎn)與工件進(jìn)給方向相同切削厚度是從最大到零，但刀齒切入工件時(shí)的沖擊力較大由于機(jī)床絲杠與螺母間存在間隙，銑削時(shí)容易產(chǎn)生工作臺(tái)竄動(dòng)和扎刀。逆銑銑刀旋轉(zhuǎn)與工件進(jìn)給方向相反切削厚度由零增至最大，刀齒易在已加工表面擠壓滑行，硬化表面銑削平穩(wěn)，表面質(zhì)量較高，但銑刀磨損較大。四、刨床1.功能：加工外表面，刨削平面和溝槽，也可加工成形表面。2.運(yùn)動(dòng)：刨刀的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件的間歇移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。五、插床1.功能：加工內(nèi)表面，插削鍵槽和花鍵槽等表面。2.運(yùn)動(dòng)：插刀垂直方向的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件沿縱向、橫向、圓周方向的間歇移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。六、磨床1.功能：磨削各種內(nèi)外圓柱面、平面、成形表面。2.運(yùn)動(dòng)：砂輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)。七、鏜床1.功能：加工尺寸較大、精度要求高的孔，特別適合加工分布在零件不同位置及要求較高位置精度的孔系。2.運(yùn)動(dòng)：鏜刀的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件或鏜刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。八、數(shù)控機(jī)床組成及特點(diǎn)（一）數(shù)控機(jī)床組成（二）數(shù)控加工特點(diǎn)（1）由于數(shù)控加工采用數(shù)字形式發(fā)布加工指令，加工過(guò)程中控制精確，而且進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，