工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程刀具幾何參數(shù)與切削用量選擇實(shí)用教案

1、2014-10-18本節(jié)課內(nèi)容本節(jié)課內(nèi)容(nirng)：刀具幾何參數(shù)的相關(guān)問(wèn)題刀具幾何參數(shù)的相關(guān)問(wèn)題工件材料切削加工性工件材料切削加工性切削用量選擇切削用量選擇(xunz)高速加工概述高速加工概述第1頁(yè)/共79頁(yè)第一頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18今天今天(jntin)的課程學(xué)完后，預(yù)期學(xué)習(xí)的課程學(xué)完后，預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果結(jié)果 ： 熟悉刀具各幾何參數(shù)(cnsh)的意義及其選擇方法； 掌握工件材料切削加工性的概念； 了解衡量工件材料切削加工性的指標(biāo)； 熟悉影響工件材料切削加工性的因素； 了解切削用量的選擇方法； 了解高速加工的發(fā)展。第2頁(yè)/共79頁(yè)第二頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18CDIOCDI

2、O相關(guān)能力在今天課程相關(guān)能力在今天課程(kchng)(kchng)中的培養(yǎng)：中的培養(yǎng)： 應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)與工程基礎(chǔ)知識(shí)，實(shí)行工程推理并解決問(wèn)題； 通過(guò)工件材料切削加工性問(wèn)題和刀具合理幾何參數(shù)、切削用量的選擇方法，提高(t go)在企業(yè)和社會(huì)環(huán)境中，完成設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程和零件制造過(guò)程的各種具體能力； 通過(guò)對(duì)高速加工發(fā)展過(guò)程的思考，提高(t go)批評(píng)性思維能力； 對(duì)各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行合理的時(shí)間安排，有效高質(zhì)量地完成。 第3頁(yè)/共79頁(yè)第三頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18刀具刀具(doj)幾何參幾何參數(shù)的選擇數(shù)的選擇 刀具幾何參數(shù)可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是刀具角度參數(shù)，另一類(lèi)是刀具刃型尺寸參數(shù)。各參數(shù)之間存在

3、著相互依賴(lài)、相互制約的作用，因此應(yīng)綜合考慮各種參數(shù)，以便進(jìn)行合理的選擇。雖然(surn)刀具材料的優(yōu)選對(duì)于切削過(guò)程的優(yōu)化具有關(guān)鍵作用，但是，如果刀具幾何參數(shù)的選擇不合理也會(huì)使刀具材料的切削性能得不到充分發(fā)揮。 在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠滿(mǎn)足刀具使用壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)效率高、加工成本低的刀具幾何參數(shù)，稱(chēng)為刀具的合理幾何參數(shù)。第4頁(yè)/共79頁(yè)第四頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18選擇刀具幾何參數(shù)應(yīng)考慮選擇刀具幾何參數(shù)應(yīng)考慮(kol)的因素的因素 工件材料工件材料 要考慮工件材料的化學(xué)成分、制造方法、熱處理狀態(tài)、物理和機(jī)械性能要考慮工件材料的化學(xué)成分、制造方法、熱處理狀態(tài)、物理和機(jī)械性能( (包括硬度包

4、括硬度(yngd)(yngd)、抗拉強(qiáng)度、延伸率、沖擊韌性、導(dǎo)熱系數(shù)等、抗拉強(qiáng)度、延伸率、沖擊韌性、導(dǎo)熱系數(shù)等) )，還有毛坯表，還有毛坯表層情況、工件的形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量要求等。層情況、工件的形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量要求等。 刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)刀具材料和刀具結(jié)構(gòu) 考慮刀具材料的化學(xué)成分、物理和機(jī)械性能考慮刀具材料的化學(xué)成分、物理和機(jī)械性能( (包括硬度包括硬度(yngd)(yngd)、抗彎強(qiáng)度、沖擊值、耐磨性、熱硬性和導(dǎo)熱系數(shù)、抗彎強(qiáng)度、沖擊值、耐磨性、熱硬性和導(dǎo)熱系數(shù)) )，還要考慮刀具的，還要考慮刀具的結(jié)構(gòu)形式，如整體式，還是焊接式或機(jī)夾式。結(jié)構(gòu)形式，如整體式，還是焊接式或機(jī)夾

5、式。 具體的加工條件具體的加工條件 考慮機(jī)床、夾具的情況，工藝系統(tǒng)剛性及功率大小，切削用量和考慮機(jī)床、夾具的情況，工藝系統(tǒng)剛性及功率大小，切削用量和切削液性能等。切削液性能等。 第5頁(yè)/共79頁(yè)第五頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18前面前面(qin mian)的選擇的選擇前刀面型式(xn sh)：有平面型、曲面型和帶倒棱型三種(如下頁(yè)圖)。平面型前刀面：制造容易，重磨方便，刀具廓形精度高。曲面型前刀面：起卷刃作用，并有助于斷屑和排屑。故主要用于粗加工塑性金屬刀具和孔加工刀具。如絲錐、鉆頭。帶倒棱型前刀面：是提高刀具強(qiáng)度和刀具耐用度的有效措施。 第6頁(yè)/共79頁(yè)第六頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-

6、18前前刀刀面面型型式式(xn sh)第7頁(yè)/共79頁(yè)第七頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18后面后面(hu mian)的型式的型式 雙重后面雙重后面 為保證刃口強(qiáng)度，減少刃磨后面的工作量，常在車(chē)刀后面磨出雙重后為保證刃口強(qiáng)度，減少刃磨后面的工作量，常在車(chē)刀后面磨出雙重后角，如下頁(yè)圖角，如下頁(yè)圖a a所示。所示。 消振棱消振棱 為了增加后面與過(guò)渡表面之間的接觸面積，增加阻尼作用，消除振動(dòng)，為了增加后面與過(guò)渡表面之間的接觸面積，增加阻尼作用，消除振動(dòng)，可在后面上刃磨出一條可在后面上刃磨出一條(y tio)(y tio)有負(fù)后角的倒棱，稱(chēng)為消振棱（下頁(yè)圖有負(fù)后角的倒棱，稱(chēng)為消振棱（下頁(yè)圖b b）。其

7、）。其參數(shù)為倒棱，負(fù)后角參數(shù)為倒棱，負(fù)后角=5 52020。 刃帶刃帶 對(duì)一些定尺寸刀具（如鉆頭、絞刀等），為便于控制刀具尺寸，避免重磨對(duì)一些定尺寸刀具（如鉆頭、絞刀等），為便于控制刀具尺寸，避免重磨后尺寸精度的變化，常在后面上刃磨出后角為后尺寸精度的變化，常在后面上刃磨出后角為0 0的小棱邊，稱(chēng)為刃帶的小棱邊，稱(chēng)為刃帶( (下頁(yè)圖下頁(yè)圖c)c)。 第8頁(yè)/共79頁(yè)第八頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18后面后面(hu mian)型式型式第9頁(yè)/共79頁(yè)第九頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18過(guò)渡過(guò)渡(gud)(gud)刃刃的型式的型式 在主切削(qixio)刃與副切削(qixio)刃之間有一條過(guò)

8、渡刃，如圖所示。過(guò)渡刃有直線過(guò)渡刃和圓弧過(guò)渡刃兩種。過(guò)渡刃的作用是提高刀具強(qiáng)度、延長(zhǎng)刀具耐用度，降低表面粗糙度。 (a) 直線刃 (b) 圓弧刃 (c) 平行刃 (d) 大圓弧刃第10頁(yè)/共79頁(yè)第十頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18思考思考(sko)教科書(shū)教科書(shū)P106P106習(xí)題習(xí)題(xt)2-(xt)2-18 18 ：第11頁(yè)/共79頁(yè)第十一頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18前角的選擇前角的選擇(xunz) 前角的功用：前角影響切削過(guò)程中的變形和摩擦，同時(shí)還影響刀具的強(qiáng)度 前角的選用原則：在刀具強(qiáng)度許可條件(tiojin)下，盡可能選用大的前角。 下表為硬質(zhì)合金車(chē)刀前角的合理值。 第12

9、頁(yè)/共79頁(yè)第十二頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18前角的選擇前角的選擇(xunz)第13頁(yè)/共79頁(yè)第十三頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18思考思考(sko)最大的前角可選到多大？ 第14頁(yè)/共79頁(yè)第十四頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18后角（副后角）的選擇后角（副后角）的選擇(xunz) 后角的功用：后角后角的功用：后角oo的主要功用是減小后刀面與工件間的的主要功用是減小后刀面與工件間的摩擦摩擦(mc)(mc)和后刀面的磨損，其大小對(duì)刀具耐用度和加和后刀面的磨損，其大小對(duì)刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大影響。后角同時(shí)還影響刀具的強(qiáng)度。工表面質(zhì)量都有很大影響。后角同時(shí)還影響刀具的強(qiáng)度。 后

10、角的選用原則：增大后角后角的選用原則：增大后角( (副后角副后角) )，可減輕刀具后面與，可減輕刀具后面與過(guò)渡表面之間的摩擦過(guò)渡表面之間的摩擦(mc)(mc)，使刀具磨損減小，壽命提，使刀具磨損減小，壽命提高。故后角不能取負(fù)值。增大后角，還可使切削刃更鋒利，高。故后角不能取負(fù)值。增大后角，還可使切削刃更鋒利，有利于改善加工表面質(zhì)量。但后角過(guò)大，刀具的楔角會(huì)太有利于改善加工表面質(zhì)量。但后角過(guò)大，刀具的楔角會(huì)太小，刃區(qū)強(qiáng)度降低，散熱效果減小，刀具磨損加快，反而小，刃區(qū)強(qiáng)度降低，散熱效果減小，刀具磨損加快，反而會(huì)使刀具耐用度降低。因此，后角也存在一個(gè)合理值。粗會(huì)使刀具耐用度降低。因此，后角也存在一個(gè)

11、合理值。粗加工以確保刀具強(qiáng)度為主，可在加工以確保刀具強(qiáng)度為主，可在4o4o6o6o范圍內(nèi)選??；精加范圍內(nèi)選?。痪庸ひ约庸け砻尜|(zhì)量為主，常取工以加工表面質(zhì)量為主，常取8o8o12o12o。 下頁(yè)表為硬質(zhì)合金車(chē)刀后角的合理值。下頁(yè)表為硬質(zhì)合金車(chē)刀后角的合理值。第15頁(yè)/共79頁(yè)第十五頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金(yn zh (yn zh h jn)h jn)車(chē)刀后角的合理車(chē)刀后角的合理值值第16頁(yè)/共79頁(yè)第十六頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18后角（副后角）的選擇后角（副后角）的選擇(xunz)第17頁(yè)/共79頁(yè)第十七頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18思考思考(sko)安

12、裝后角為零的車(chē)刀時(shí)，若刀刃高于車(chē)床中心(zhngxn)高，會(huì)有什么問(wèn)題？ 第18頁(yè)/共79頁(yè)第十八頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18主偏角和副偏角的功用主偏角和副偏角的功用(gngyng) 影響已加工表面的殘留面積高度影響已加工表面的殘留面積高度 減小主偏角和副偏角，可以減小已加工表面粗糙度，減小主偏角和副偏角，可以減小已加工表面粗糙度，特別是副偏角對(duì)已加工表面粗糙度影響更大。特別是副偏角對(duì)已加工表面粗糙度影響更大。 影響切削層形狀影響切削層形狀 主偏角直接影響切削刃工作長(zhǎng)度和單位長(zhǎng)度切削刃上的切削負(fù)荷。主偏角直接影響切削刃工作長(zhǎng)度和單位長(zhǎng)度切削刃上的切削負(fù)荷。在切削深度和進(jìn)給量一定的情況下，

13、增大主偏角，切削寬度減小，切削厚度增大，切削在切削深度和進(jìn)給量一定的情況下，增大主偏角，切削寬度減小，切削厚度增大，切削刃單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷隨之增大。刃單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷隨之增大。 影響切削分力的大小和比例關(guān)系影響切削分力的大小和比例關(guān)系 增大主偏角可減小背向力增大主偏角可減小背向力Fp Fp ，但增大了進(jìn)給力，但增大了進(jìn)給力Ff Ff 。 影響刀尖角的大小影響刀尖角的大小 主偏角和副偏角共同決定了刀尖角主偏角和副偏角共同決定了刀尖角rr，故直接影響刀尖強(qiáng)度、導(dǎo)，故直接影響刀尖強(qiáng)度、導(dǎo)熱面積和容熱體積。熱面積和容熱體積。 影響斷屑效果和排屑方向影響斷屑效果和排屑方向 增大主偏角，切屑變厚變窄，容易

14、增大主偏角，切屑變厚變窄，容易(rngy)(rngy)折斷。折斷。第19頁(yè)/共79頁(yè)第十九頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18主偏角、副偏角的選擇主偏角、副偏角的選擇(xunz) 主偏角的選擇主偏角的選擇 在工藝系統(tǒng)剛性很好時(shí)，減小主偏角可提高刀具耐用度、減小已加工表面粗糙度，在工藝系統(tǒng)剛性很好時(shí)，減小主偏角可提高刀具耐用度、減小已加工表面粗糙度，所以所以rr宜取小值；宜取小值； 在工件剛性較差時(shí)，為避免工件的變形和振動(dòng)，應(yīng)選用較大的主偏角。在工件剛性較差時(shí)，為避免工件的變形和振動(dòng)，應(yīng)選用較大的主偏角。 副偏角的選擇副偏角的選擇 一般情況下，選取較小的副偏角，以減小副切削一般情況下，選取較小的副

15、偏角，以減小副切削(qixio)(qixio)刃和副后刀面與工件已刃和副后刀面與工件已加工表面之間的摩擦和防止切削加工表面之間的摩擦和防止切削(qixio)(qixio)振動(dòng)。振動(dòng)。第20頁(yè)/共79頁(yè)第二十頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18思考思考(sko)在車(chē)床上加工細(xì)長(zhǎng)(x chn)軸，應(yīng)選用什么樣的車(chē)刀？ 第21頁(yè)/共79頁(yè)第二十一頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18主偏角的選擇主偏角的選擇(xunz)第22頁(yè)/共79頁(yè)第二十二頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18副偏角及過(guò)渡副偏角及過(guò)渡(gud)刃的選擇刃的選擇第23頁(yè)/共79頁(yè)第二十三頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18刃傾角刃傾角(qng

16、jio)的功用的功用第24頁(yè)/共79頁(yè)第二十四頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18刃傾角刃傾角(qngjio)的的功用功用第25頁(yè)/共79頁(yè)第二十五頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18刃傾角刃傾角(qngjio)的功用的功用第26頁(yè)/共79頁(yè)第二十六頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18刃傾角刃傾角(qngjio)s(qngjio)s選用選用 刃傾角s主要影響刀頭的強(qiáng)度和切屑流動(dòng)(lidng)的方向（見(jiàn)圖）。 刃傾角s選用原則：主要根據(jù)刀具強(qiáng)度、流屑方向和加工條件而定。 粗加工時(shí)，為提高刀具強(qiáng)度，s取負(fù)值；精加工時(shí)，為不使切屑劃傷已加工表面，s常取正值或0。第27頁(yè)/共79頁(yè)第二十七頁(yè)，共80頁(yè)。20

17、14-10-18思考思考(sko)刀具刃傾角(qngjio)是否為零與齒輪傳動(dòng)中的直齒輪、斜齒輪傳動(dòng)有沒(méi)有可相互比對(duì)之處？ 第28頁(yè)/共79頁(yè)第二十八頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18刀具刀具(doj)幾何參數(shù)的選幾何參數(shù)的選擇實(shí)訓(xùn)擇實(shí)訓(xùn) 題目題目 在普通臥式車(chē)床上用反向進(jìn)給法車(chē)削在普通臥式車(chē)床上用反向進(jìn)給法車(chē)削45鋼細(xì)長(zhǎng)軸，刀具牌號(hào)為鋼細(xì)長(zhǎng)軸，刀具牌號(hào)為YT15，加工時(shí)使用，加工時(shí)使用跟刀架和彈性頂尖，試確定刀具的幾何參數(shù)。跟刀架和彈性頂尖，試確定刀具的幾何參數(shù)。 實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)訓(xùn)過(guò)程 分析加工特點(diǎn)，根據(jù)加工特點(diǎn)選擇分析加工特點(diǎn)，根據(jù)加工特點(diǎn)選擇(xunz)合理的刀具幾何參數(shù)。合理的刀具幾何參數(shù)

18、。 工件材料為工件材料為45鋼，加工性能好，細(xì)長(zhǎng)軸的加工特點(diǎn)是剛性差，加工過(guò)程易產(chǎn)生彎曲鋼，加工性能好，細(xì)長(zhǎng)軸的加工特點(diǎn)是剛性差，加工過(guò)程易產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)，因此要盡量減小背向力。和振動(dòng)，因此要盡量減小背向力。 第29頁(yè)/共79頁(yè)第二十九頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18具體分析和選擇具體分析和選擇(xunz) 取o=2830，r75減小背向力； 由于前角較大，為增加(zngji)刃口的強(qiáng)度，應(yīng)修磨出負(fù)倒棱，取br11.0mm,o1=-10。后角和刃傾角不能太大取o6、s=3。 由于主偏角較大，為增強(qiáng)刀尖的強(qiáng)度，采用修圓刀尖，取r 2mm。 為保證斷屑可靠，前刀面應(yīng)磨出寬LBn=46mm，圓弧半

19、徑rBn的卷屑槽。第30頁(yè)/共79頁(yè)第三十頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18衡量工件衡量工件(gngjin)材料材料切削加工性的指標(biāo)切削加工性的指標(biāo)第31頁(yè)/共79頁(yè)第三十一頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18第32頁(yè)/共79頁(yè)第三十二頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18第33頁(yè)/共79頁(yè)第三十三頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18思考思考(sko)教科書(shū)教科書(shū)P105P105習(xí)題習(xí)題(xt)2-15:(xt)2-15:第34頁(yè)/共79頁(yè)第三十四頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18影響影響(yngxing)材料的切材料的切削加工性的因素削加工性的因素第35頁(yè)/共79頁(yè)第三十五頁(yè)，共80頁(yè)。2014-1

20、0-18影響材料的切削影響材料的切削(qixio)加加工性的因素工性的因素第36頁(yè)/共79頁(yè)第三十六頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18影響影響(yngxing)材料的切削加工性材料的切削加工性的因素的因素第37頁(yè)/共79頁(yè)第三十七頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18改善工件改善工件(gngjin)材料材料切削加工性的途切削加工性的途徑徑要改善工件材料的切削加工性，可通過(guò)熱處理方法，改變材料的金相組織和物理力學(xué)性能；也可通過(guò)調(diào)整材料的化學(xué)成分等途徑；還可以通過(guò)使用配伍的刀具。生產(chǎn)實(shí)際(shj)中，熱處理是常用的處理方法。第38頁(yè)/共79頁(yè)第三十八頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18切削用量的選擇切削

21、用量的選擇(xunz) 切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對(duì)加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動(dòng)力性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。 切削用量選擇原則：能達(dá)到零件的質(zhì)量要求（主要指表面粗糙度和加工精度）并在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性允許下及充分利用機(jī)床功率和發(fā)揮(fhu)刀具切削性能的前提下選取一組最大的切削用量。第39頁(yè)/共79頁(yè)第三十九頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18確定切削用量時(shí)考慮確定切削用量時(shí)考慮(kol)的因素的因素1）生產(chǎn)率 2）機(jī)床功率(gn

22、gl) 3）刀具壽命（刀具耐用度T） 4） 加工表面粗糙度第40頁(yè)/共79頁(yè)第四十頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18制訂制訂(zhdng)切削切削用量的原則用量的原則粗加工時(shí)，一般(ybn)以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，則以保證加工質(zhì)量為前提，并兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。下頁(yè)表為在上述限制條件下制訂的粗車(chē)進(jìn)給量。第41頁(yè)/共79頁(yè)第四十一頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18第42頁(yè)/共79頁(yè)第四十二頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18 在半精加工和精加工時(shí)，進(jìn)給量主要(zhyo)受到表面粗糙度的限制，下表為按照表面粗糙度制訂的進(jìn)給量。第43頁(yè)/共79頁(yè)第

23、四十三頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18提高提高(t go)切削用切削用量的途徑量的途徑采用切削性能更好的新型刀具材料；在保證工件機(jī)械性能的前提下，改善工件材料的加工性；改善冷卻潤(rùn)滑條件；改進(jìn)(gijn)刀具結(jié)構(gòu)，提高刀具制造質(zhì)量。第44頁(yè)/共79頁(yè)第四十四頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18切削用量的選擇切削用量的選擇(xunz)實(shí)訓(xùn)題目實(shí)訓(xùn)題目 有一軸，加工精度要求為9級(jí)；表面粗糙度為Ra，材料為45號(hào)熱軋鋼，b0.637 GPa,毛坯尺寸為50mm350mm, 加工尺寸為44mm300mm。在普通臥式車(chē)床CA6140上加工，使用焊接式硬質(zhì)合金YT15車(chē)刀，刀桿截面尺寸為1625mm；幾何參

24、數(shù)：o=15, o8, r75, r10, s=6,r 1mm, br1=0.3mm, o1=-10。其加工方案(fng n)為：粗車(chē)半精車(chē)。試確定1.粗車(chē)和半精車(chē)時(shí)合理的切削用量；2.若要磨削外圓，試確定磨削加工時(shí)的砂輪和切削液。第45頁(yè)/共79頁(yè)第四十五頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18切削用量的選擇切削用量的選擇(xunz)實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)訓(xùn)過(guò)程 根據(jù)(gnj)加工要求，選擇切削用量（參考有關(guān)工藝手冊(cè)）。 解：1 粗車(chē) (1) 確定背吃刀量毛坯余量單邊為3mm，粗車(chē)取。 (2) 確定進(jìn)給量f 根據(jù)(gnj)工件材料、刀桿截面尺寸、工件直徑及背吃刀量，從上面表中查得f。按機(jī)床說(shuō)明書(shū)中實(shí)有的進(jìn)給量

25、，取f。第46頁(yè)/共79頁(yè)第四十六頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18切削用量的選擇切削用量的選擇(xunz)實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)訓(xùn)過(guò)程(3) 校驗(yàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度查有關(guān)工藝手冊(cè)(shuc)得單位切削力kc=1962N/mm2,進(jìn)給量對(duì)單位切削力的影響修正系數(shù)kfkc=0.925,求得切削力為Fc=kcfkfkc=2314N查有關(guān)手冊(cè)(shuc)得,當(dāng)r 1mm時(shí),krFf=0.81;當(dāng)r75時(shí)，F(xiàn)f/Fc，故進(jìn)給力為 Ff=(Ff/Fc)FckrFf23410.81(N) =948.1(N) 從機(jī)床說(shuō)明書(shū)中查得機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給抗力為Ffmax=3528N。故機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度足夠，所選進(jìn)給量（f）可以使

26、用。第47頁(yè)/共79頁(yè)第四十七頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18切削用量的選擇切削用量的選擇(xunz)實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)訓(xùn)過(guò)程(4) 確定切削速度查上面表得vc=90m/min。計(jì)算機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速(zhun s)為：按機(jī)床說(shuō)明書(shū)選取實(shí)際的機(jī)床轉(zhuǎn)速(zhun s)為560r/min，此時(shí)的實(shí)際切削速度為第48頁(yè)/共79頁(yè)第四十八頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18切削用量的選擇切削用量的選擇(xunz)實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)訓(xùn)過(guò)程(5) 校驗(yàn)機(jī)床功率 從說(shuō)明書(shū)上可知(k zh),該機(jī)床電機(jī)的功率為，取機(jī)床效率，則此時(shí)該機(jī)床允許的最大切削速度(按前述公式)為：第49頁(yè)/共79頁(yè)第四十九頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-1

27、8切削用量的選擇切削用量的選擇(xunz)實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)訓(xùn)過(guò)程半精車(chē)半精車(chē)(1) (1) 確定背吃刀量確定背吃刀量apap。(2) (2) 確定進(jìn)給量精加工和半精加工應(yīng)根據(jù)確定進(jìn)給量精加工和半精加工應(yīng)根據(jù)(gnj)(gnj)表面粗糙度值來(lái)選，由于表面粗糙度值來(lái)選，由于要求的表面粗糙度為，要求的表面粗糙度為，1mm1mm，查表（預(yù)估切削速度，查表（預(yù)估切削速度vcvc50m/min50m/min）得）得f f。按機(jī)床說(shuō)明書(shū)中實(shí)有的進(jìn)給量，取按機(jī)床說(shuō)明書(shū)中實(shí)有的進(jìn)給量，取f f。(3) (3) 確定切削速度根據(jù)確定切削速度根據(jù)(gnj)(gnj)已知條件和已確定的已知條件和已確定的apap和和f f值

28、，查上面表得值，查上面表得vc vc =130m/min=130m/min。算出機(jī)床轉(zhuǎn)速：。算出機(jī)床轉(zhuǎn)速：第50頁(yè)/共79頁(yè)第五十頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18切削用量的選擇切削用量的選擇(xunz)實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)訓(xùn)過(guò)程 按機(jī)床說(shuō)明書(shū)選取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為900r/min，此時(shí)的實(shí)際切削速度為： 本題的結(jié)果為： 粗車(chē)切削用量ap，f，vc 半精車(chē)切削用量ap，f，vc 解2 若要磨削(m xio)外圓，砂輪可用40010012760J5V35；切削液可選普通乳化液。第51頁(yè)/共79頁(yè)第五十一頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)加工加工概述概述 高速加工技術(shù)使生產(chǎn)(shngchn)效

29、率大大提高，生產(chǎn)(shngchn)成本顯著降低。研究表明,當(dāng)切削速度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，切削速度再增大，切削溫度反而會(huì)降低，切削力會(huì)急劇下降，切屑漸漸變得不連續(xù)。高速加工后工件表面質(zhì)量很好。高速加工的發(fā)展過(guò)程，得益于先驅(qū)研究者的批評(píng)性思維能力。 第52頁(yè)/共79頁(yè)第五十二頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18圓鋸片實(shí)驗(yàn)圓鋸片實(shí)驗(yàn)(shyn) 1931年 德國(guó)發(fā)明家Salomon對(duì)不同材料進(jìn)行高速切削實(shí)驗(yàn)(shyn)，實(shí)驗(yàn)(shyn)結(jié)果表明：當(dāng)切削速度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，切削速度再增大，切削溫度反而會(huì)降低 (下頁(yè)圖)。Salomon是用圓鋸片來(lái)做實(shí)驗(yàn)(shyn)研究的，這主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)還沒(méi)有高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)

30、，因而只能通過(guò)加大圓鋸片的直徑來(lái)得到較高的切削速度。第53頁(yè)/共79頁(yè)第五十三頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18第54頁(yè)/共79頁(yè)第五十四頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)加工加工基本理論基本理論Salomon的基礎(chǔ)研究表明，在一定的速度范圍內(nèi)，由于過(guò)高的溫度導(dǎo)制加工無(wú)法進(jìn)行 (這在美國(guó)被稱(chēng)為“死區(qū)”)。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，高速加工也可被定義(dngy)為切削速度超過(guò)那個(gè)速度范圍的加工。第55頁(yè)/共79頁(yè)第五十五頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18彈射彈射(tnsh)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)大約20年后 ,也就是1950年初 ,更加集中的高速切削研究在世界范圍內(nèi)展開(kāi)。從那時(shí)起仍然不可能達(dá)到高旋轉(zhuǎn)

31、轉(zhuǎn)速加工,于是就采用了彈射實(shí)驗(yàn)(shyn)方法。這些實(shí)驗(yàn)(shyn) ,一部分是通過(guò)快速滑動(dòng)使刀具通過(guò)工件加工表面,另一部分則是通過(guò)彈射工件使它通過(guò)靜止的切削刃。從這些實(shí)驗(yàn)(shyn)中發(fā)現(xiàn),高速切削下切屑形狀與常規(guī)切削條件下不同。第56頁(yè)/共79頁(yè)第五十六頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18彈射彈射(tnsh)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究科學(xué)的證實(shí)了在低速切削區(qū)，切削力隨切削速度的提高而增大，但當(dāng)切削速度大到一定程度后，切削力會(huì)急劇下降。此外，研究表明,隨著切削速度的提高，切屑漸漸變得不連續(xù)。在用槍將工件沿固定的切削刃彈射(tnsh)出的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)材料超出了塑性特性區(qū)，切屑由于脆性斷裂而成形。第57頁(yè)/共7

32、9頁(yè)第五十七頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-1820世紀(jì)世紀(jì) 6 0年代年代(nindi)早早期的研究期的研究美國(guó)的大量研究(ynji)表明：只要解決切削過(guò)程中嚴(yán)重的刀具磨損和機(jī)床振動(dòng)，生產(chǎn)效率會(huì)大大提高，生產(chǎn)成本也會(huì)顯著降低。在一項(xiàng)研究(ynji)中還發(fā)現(xiàn)，切削鋁時(shí)切削速度超過(guò)6500m/min很有研究(ynji)價(jià)值。第58頁(yè)/共79頁(yè)第五十八頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)主軸的應(yīng)用主軸的應(yīng)用到 80年代早期 ,高速主軸用于加工中心之后,高速加工的理論不僅得到進(jìn)一步發(fā)展,而且也能用于實(shí)際(shj)生產(chǎn)中。1977年,美國(guó)第一次通過(guò)銑削速度高達(dá)1980m/min的銑床證實(shí)

33、了射擊試驗(yàn)的結(jié)果與理論分析結(jié)論,同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果也表明,切削表面質(zhì)量明顯提高。第59頁(yè)/共79頁(yè)第五十九頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)主軸主軸的應(yīng)用的應(yīng)用這些試驗(yàn)中的另一重大發(fā)現(xiàn)是高速切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱大部分被切屑帶走了。1979年，美國(guó)(mi u)空軍和通用電氣公司 (GE)合作研究高速切削各因素之間的關(guān)系以及如何將高速切削用于生產(chǎn)。研究表明，切削鋁合金的最佳切削速度范圍是 15004500m/min。美國(guó)(mi u)所開(kāi)展的這些研究主要集中在對(duì)輕金屬的高速加工，僅有少數(shù)幾項(xiàng)試驗(yàn)用來(lái)研究鋼及鑄鐵的高速加工。第60頁(yè)/共79頁(yè)第六十頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18歐洲的

34、高速加工歐洲的高速加工(ji gng)技術(shù)研究技術(shù)研究歐洲的Darmstadt工業(yè)大學(xué)1979年開(kāi)展一合作研究項(xiàng)目高速銑削(x xu)過(guò)程特點(diǎn)研究，研究重點(diǎn)是磁懸浮軸承對(duì)高速轉(zhuǎn)軸發(fā)展的技術(shù)支持，并在機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。通過(guò)使用這一由磁懸浮軸承支承的轉(zhuǎn)軸，1980年終于實(shí)現(xiàn)了可用切削速度的重大突破。這一突破使得早期由射擊試驗(yàn)得出的理論得到證實(shí)。第61頁(yè)/共79頁(yè)第六十一頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)加工加工機(jī)床機(jī)床 零傳動(dòng)的數(shù)控機(jī)床（超高速大功率的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用電主軸，超高速的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用直線電機(jī)），采用新穎(xnyng)的非金屬大阻尼材料作支承件，具有防彈效果的防護(hù)體

35、系等。 高速主軸電主軸、采用陶瓷軸承或磁懸浮軸承支承。 第62頁(yè)/共79頁(yè)第六十二頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18陶瓷球軸承密封圈旋轉(zhuǎn)變壓器電主軸陶瓷球軸承冷卻水出口冷卻水入口q 陶瓷軸承高速(o s)主軸結(jié)構(gòu)第63頁(yè)/共79頁(yè)第六十三頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18前輔助軸承電主軸雙面軸向推力軸承前徑向軸承后徑向軸承后輔助軸承前徑向傳感器后徑向傳感器軸向傳感器q 磁浮軸承主軸(zhzhu)結(jié)構(gòu)第64頁(yè)/共79頁(yè)第六十四頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18直線直線(zhxin)電電機(jī)原理機(jī)原理 第65頁(yè)/共79頁(yè)第六十五頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)加工技加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

36、術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 切削溫度降低切削溫度降低隨著切削速度隨著切削速度(sd)的提高，切削速度的提高，切削速度(sd)高于塑性變形高于塑性變形速度速度(sd)，切削產(chǎn)生的切削熱絕大部分被切屑帶走，切削溫度反而會(huì)降低。，切削產(chǎn)生的切削熱絕大部分被切屑帶走，切削溫度反而會(huì)降低。 切削力下降切削力下降隨著切削速度隨著切削速度(sd)的提高，切削力會(huì)急劇下降。的提高，切削力會(huì)急劇下降。 切屑可控制切屑可控制隨著切削速度隨著切削速度(sd)的提高，切屑漸漸變得不連續(xù)。高塑性材的提高，切屑漸漸變得不連續(xù)。高塑性材料（如鋁等）斷屑難問(wèn)題得到有效解決。料（如鋁等）斷屑難問(wèn)題得到有效解決。第66頁(yè)/共79頁(yè)第六十六頁(yè)，共8

37、0頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)加工技術(shù)的優(yōu)缺加工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn) 表面質(zhì)量提高表面質(zhì)量提高高速加工后工件表面質(zhì)量很好，通常情況下可以不需要進(jìn)一步精加工或只在部分場(chǎng)合下高速加工后工件表面質(zhì)量很好，通常情況下可以不需要進(jìn)一步精加工或只在部分場(chǎng)合下需要進(jìn)一步精加工。需要進(jìn)一步精加工。 效率提高效率提高高速加工使生產(chǎn)效率大大提高，生產(chǎn)成本顯著降低。高速加工使生產(chǎn)效率大大提高，生產(chǎn)成本顯著降低。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)隨著隨著(su zhe)切削速度的提高切削速度的提高,刀具壽命會(huì)下降。刀具壽命會(huì)下降。第67頁(yè)/共79頁(yè)第六十七頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速加工高速加工(ji gng)的的應(yīng)用場(chǎng)合

38、應(yīng)用場(chǎng)合高速加工技術(shù)得以應(yīng)用的主要原因是這一技術(shù)自身具有很多優(yōu)點(diǎn)，高速加工的應(yīng)用場(chǎng)合主要包括：模具制造業(yè)，飛機(jī)制造工業(yè)，光學(xué)(gungxu)和精密儀器加工，汽車(chē)制造工業(yè)以及家用設(shè)施生產(chǎn)。盡管高速加工不是制造精密零件必需的加工方法，但它在精密加工領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，采用高速切削技術(shù)，表面加工質(zhì)量可達(dá)a和z=3m。第68頁(yè)/共79頁(yè)第六十八頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18安全安全(nqun)處處理理高速加工過(guò)程中的潛在危險(xiǎn)包括:飛濺的切屑和崩刃以及變松的刀具夾緊系統(tǒng)都具有很高的動(dòng)能，另外加工過(guò)程中還存在軸向動(dòng)態(tài)力。這意味著高標(biāo)準(zhǔn)的主動(dòng)和被動(dòng)的防護(hù)措施是必需的。比如不可缺少的部分除了電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外，還應(yīng)當(dāng)有適合(shh)吸收能量的空腔。第69頁(yè)/共79頁(yè)第六十九頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)加加工的經(jīng)濟(jì)性工的經(jīng)濟(jì)性對(duì)生產(chǎn)過(guò)程加工鏈全面(qunmin)考慮表明：由于高速加工后工件表面質(zhì)量很好，通常情況下可以不需要精加工或只在部分場(chǎng)合下需要精加工。如果一個(gè)加工表面仍需進(jìn)一步進(jìn)行磨削加工，提高待加工表面質(zhì)量會(huì)大大降低磨削時(shí)間。第70頁(yè)/共79頁(yè)第七十頁(yè)，共80頁(yè)。2014-10-18高速高速(o s)加加工的應(yīng)