機械制造技術(shù)(濃縮版)

機械制造技術(shù)(濃縮版)第一頁，共61頁。C——工件材料對三個切削分力的影響系數(shù)；工件材料強度、硬度越高，切削力越大；脆性材料，切削力相對較小。第二頁，共61頁。x、y、n——背吃刀量、進給速度、切削速度對三個切削分力的影響系數(shù)；

x接近1，y小于1，n為0或負值，是影響程度不一樣；同等情況，增加背吃刀量比增加進給速度增添切削力更大。第三頁，共61頁。x、y、n——背吃刀量、進給速度、切削速度對三個切削分力的影響系數(shù)；切削速度必須要考慮積屑瘤產(chǎn)生區(qū)間；無積屑瘤區(qū)間，速度越大，摩擦因數(shù)越小，切削力越??；積屑瘤區(qū)內(nèi)，積屑瘤增長，前角增大，切削力減小。切削脆性材料，切削速度影響不大。第四頁，共61頁。前角：前角增大，變形系數(shù)減小，切削力減??；脆性材料影響不大。主偏角：主偏角增大，背向力減小，進給力增大；第五頁，共61頁。后刀面磨損，后刀面法向力、摩擦力增大，切削力增大；切削力影響——切削液冷卻為主的影響不大；潤滑為主的可減小切削力。第六頁，共61頁。——機械制造技術(shù)——第七頁，共61頁。彈性變形塑性變形擠裂切離切屑第八頁，共61頁。切削熱來源于切削時消耗的變形和刀具與切削、刀具與工件間的摩擦功。剪切面區(qū)切屑與前刀面接觸區(qū)后刀面與加工表面接觸區(qū)第九頁，共61頁。切削熱來源于：切屑的變形功和前、后刀面的摩擦功。塑性材料——變形和摩擦功都較大，切削熱量大；脆性材料——主要是刀具工件接觸區(qū)摩擦，發(fā)熱量較??；切削過程中消耗的能量98～99%都轉(zhuǎn)化為切削熱；第十頁，共61頁。工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，由切屑和工件傳導(dǎo)出去的熱量就多，切削區(qū)溫度低；刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，切削區(qū)的熱量向刀具內(nèi)部傳導(dǎo)快，可以降低切削區(qū)的溫度；周圍介質(zhì)：采用冷卻性能好的切削液能有效地降低切削區(qū)的溫度。第十一頁，共61頁。切屑——大部分，超過50%刀具——次于切屑，不足40%工件——不到10%周圍介質(zhì)——極少部分，1%車削第十二頁，共61頁。切屑——約28%刀具——約15%工件——超過50%周圍介質(zhì)——不足5%鉆削第十三頁，共61頁。指切削區(qū)的平均溫度。是切削過程中產(chǎn)生的切削熱與切屑、工件、刀具和介質(zhì)傳出的熱兩者綜合后使切削區(qū)形成的溫度。第十四頁，共61頁?！謩e為的、、指數(shù)?！毒吲c切屑接觸平均溫度（）；——切削溫度系數(shù);——切削速度（m/min）;——進給量（mm/r）;——背吃刀量（mm）;第十五頁，共61頁。第十六頁，共61頁。第十七頁，共61頁。利用工件材料和刀具材料化學(xué)成分不同組成熱電偶的兩極。切削區(qū)形成熱電偶的熱端；刀具尾端及工件引出端保持室溫，形成熱電偶的冷端。第十八頁，共61頁。用兩種預(yù)先經(jīng)過標(biāo)定的金屬絲組成熱電偶，它的熱端焊接在測混點上，冷端接在毫伏表上。第十九頁，共61頁。注意：①剪切面上各點溫度幾乎相同，說明剪切面上各點的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律基本相同；②前刀面上溫度最高點不在切削刃上，而是在離切削刃有一定距離的地方。第二十頁，共61頁。z、y、x分別為的切削用量指數(shù)，一般情況下z>y>x；切削速度對切削溫度的影響作為顯著，前刀面摩擦熱來不及傳導(dǎo)；進給量次之，切屑便后，熱容量增大，切屑帶走熱量增多；背吃刀量最小，因背吃刀量增大，切削刃長度增大，散熱條件改善。第二十一頁，共61頁。前角增大，切削熱下降；第二十二頁，共61頁。主偏角減小，切削刃增長，切削熱下降；第二十三頁，共61頁。工件材料強度、硬度高——？？？工件材料導(dǎo)熱系數(shù)高——？？？塑性材料、脆性材料——？？？影響切削熱——刀具磨損刀具磨損——？？？影響切削熱——切削液切削液——？？？第二十四頁，共61頁。——機械制造技術(shù)——第二十五頁，共61頁。潤滑、冷卻、清洗、防銹水溶液——水+防銹劑——潤滑乳化液——切削油+礦物油或動植物油——潤滑切削油——礦物油+乳化劑+乳化油——冷卻與清洗第二十六頁，共61頁。粗加工時，切削用量大，切削熱多，容易導(dǎo)致刀具磨損，應(yīng)選用以冷卻為主的切削液；精加工時，主要是獲得較好的表面質(zhì)量，可選用潤滑性好的極壓切削油或高濃度極壓乳化液。第二十七頁，共61頁。一般不用切削液，如必要，也可用低濃度乳化液或水溶液，但應(yīng)連續(xù)、充分地澆注，以免高溫下刀片冷熱不均，產(chǎn)生熱應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋、損壞等。第二十八頁，共61頁。鉆孔、攻絲、鉸孔、拉削等，排屑方式為半封閉、封閉狀態(tài)，導(dǎo)向部、校正部與已加工表面的摩擦也嚴重，對硬度高、強度大、韌性大、冷硬嚴重的難切削材料尤為突出，宜用乳化液、極壓乳化液和極壓切削油；第二十九頁，共61頁。成形刀具、齒輪刀具等，要求保持形狀、尺寸精度等，應(yīng)采用潤滑性好的極壓切削油或高濃度極壓切削液；第三十頁，共61頁。防止切削液與金屬能形成超過金屬本身強度的化合物，如切削銅時不宜用含硫的切削液，因為硫會腐蝕銅；切鋁時就不宜用硫化切削油。第三十一頁，共61頁。磨削加工溫度很高，且細小的磨屑會破壞工件表面質(zhì)量，要求切削液具有較好的冷卻性能和清洗性能，常用半透明的水溶液和普通乳化液；磨削不銹鋼、高溫合金宜用潤滑性能較好的水溶液和極壓乳化液。第三十二頁，共61頁。加工鋼等塑性材料時，需用切削液；加工鑄鐵等脆性材料時，一般則不用，原因是作用不如鋼明顯，又易污染機床、工作地；對于高強度鋼、高溫合金等，加工時均處于極壓潤滑摩擦狀態(tài)，應(yīng)選用極壓切削油或極壓乳化液；第三十三頁，共61頁。1、澆注法最普通的使用方法，但流量小、壓力低，難以直接滲透到切削刃最高溫度處，效果較差。切削時應(yīng)盡量澆注到切削區(qū)，從后刀面噴射比在前刀面澆注好，刀具耐用度可提高一倍以上。

第三十四頁，共61頁。2、高壓冷卻法適于深孔加工，將工作壓力約1～10MPa，流量約50～150L／min的切削液直接噴射到切削區(qū)，并可將碎斷的切屑驅(qū)出，但飛濺嚴重，需加護罩。第三十五頁，共61頁。3、噴霧冷卻法以壓縮空氣及噴霧裝置使切削液霧化，從噴嘴中高速噴射到切削區(qū)。霧化的切削液滲透到切削區(qū)，在高溫下迅速汽化，吸收大量熱量，達到較好的冷卻效果。第三十六頁，共61頁。——機械制造技術(shù)——第三十七頁，共61頁。機床與刀具材料交替進展金屬切削的發(fā)展史可歸結(jié)為刀具材料的發(fā)展史第三十八頁，共61頁。硬度和耐磨性強度和韌性耐熱性熱物理性能和耐熱沖擊性能工藝性經(jīng)濟性注意：性能中有些是相互矛盾的（如硬度越高，耐磨性越好的材料的韌性和抗破損能力就越差，耐熱性好的材料韌性也較差）第三十九頁，共61頁。工具鋼：碳素工具鋼、合金工具鋼；高速鋼：高速工具鋼；硬質(zhì)合金：普通硬質(zhì)合金、細顆粒硬質(zhì)合金、微顆粒硬質(zhì)合金；有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金；陶瓷：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷；超硬材料：立方氮化硼、金剛石。……第四十頁，共61頁。第四十一頁，共61頁。淬火后具有較高的硬度HRC≈61-65，價格低廉；耐熱性較差250-300℃；淬火時容易產(chǎn)生變形和裂紋。注意：耐熱性差，常用于制造手工工具和一些形狀較簡單的低速刀具（如拉刀、絲錐、扳牙）。第四十二頁，共61頁。在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上，加入適量的合金元素（如Cr，Si，W，Mn等）；與碳素工具鋼相比，其熱處理變形有所減少，耐熱性提高至350-400℃。注意：耐熱性差，常用于制造手工工具和一些形狀較簡單的低速刀具（如拉刀、絲錐、扳牙）。第四十三頁，共61頁。加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼；熱處理后硬度可達62～66HRC,抗彎強度約3.3GPa；有較高的熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐熱性，切削溫度在500～650°C時仍能進行切削。注意：熱處理變形小、能鍛易磨，適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。第四十四頁，共61頁。按切削性能分普通高速鋼和高性能高速鋼兩種；按制造工藝方法分熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼兩種。第四十五頁，共61頁。第四十六頁，共61頁。用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼水而得到細小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成，得到細小均勻的結(jié)晶組織；強度和韌性分別是熔煉高速鋼的2倍和2.5～3倍；磨削加工性好；物理、機械性能高度各向同性，淬火變形小；耐磨性提高20%～30%。適用于制造精密刀具、大尺寸(滾刀、插齒刀)刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。第四十七頁，共61頁。硬質(zhì)合金由難熔金屬碳化物（如WC、TiC）和金屬粘結(jié)劑（如Co）經(jīng)粉末冶金法制成。硬度、耐磨性、耐熱性都很高，硬度可達HRA89～93，在800～1000℃還能承擔(dān)切削，耐用度較高速鋼高幾十倍；當(dāng)耐用度相同時，切削速度可提高4～10倍；強度和韌性小于高速鋼，僅為0.9～1.5GPa（90～150kgf／mm）、工藝性差，切削時不能承受大的振動和沖擊負荷；適于制造高速切削刀具，大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造；注意：不是合金鋼第四十八頁，共61頁。注意：切削用WC基硬質(zhì)合金分為三類（P類、K類、M類）

第四十九頁，共61頁。牌號：YG6、YG8、YG3X、YG6X較適于加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料；數(shù)字是含鈷量的百分數(shù)，X代表細晶粒。第五十頁，共61頁。牌號：有YT5、YT14、YT15、YT30等；適于加工鋼料；不宜用于加工不銹鋼和鈦合金，因YT中的鈦元素和工件中的鈦元素之間的親合力會產(chǎn)生嚴重粘刀現(xiàn)象；除WC外，還含5%～30%的TiC，數(shù)字為TiC的含量百分數(shù)，TiC含量提高，Co含量降低。第五十一頁，共61頁。牌號有YW1和YW2；可用于加工鑄鐵、鋼、有色金屬，號稱通用硬質(zhì)合金；在YT類中加入TaC（碳化鉭）。第五十二頁，共61頁。第五十三頁，共61頁。在韌性較好的硬質(zhì)合金基體或高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而制成的；涂層硬質(zhì)合金刀具耐用度提高1～3倍，涂層高速鋼耐用度提高2～10倍；常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3等；涂層厚度：硬質(zhì)合金為4～5μm，表層硬度可達HV2500～4200；高速鋼為2μm，表層硬度可達HRC80。第五十四頁，共61頁。以氧化鋁（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）為基體添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)；可用于高硬鋼、鑄鐵類等難加工材料零件的車削、銑削加工。第五十五頁，共61頁。優(yōu)點：硬度高，耐磨，耐高溫，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴散能力強；缺點：脆性大、抗彎強度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以使用范圍受到限制。第五十六頁，共61頁。碳的同素異形體，目前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。主要用于磨具及磨料，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷、高硅鋁合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材料，也可用于加工高硬度的非金屬材料與有色金屬。用作刀具材料時，多用于高速精車或鏜削有色金屬及非金屬材料。第五十七頁，共61頁。優(yōu)點：硬度高，耐磨性好，刀具耐用度比硬質(zhì)合金可提高幾倍到幾百倍。切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤，加工冷硬現(xiàn)象較少，很適于精密加工。缺點：熱穩(wěn)定性差，切削溫度不宜超過700～800℃；強度低、脆性大，對振動敏感，只宜微量切削，與鐵有強烈的化學(xué)親合力，不能用