《金屬切削加工》課件

金屬切削加工金屬切削加工是一種通過機械力作用將金屬材料切削成所需形狀和尺寸的加工方法。它廣泛應用于制造業(yè)中,是最重要的加工工藝之一。了解金屬切削加工的基本原理和常用技術非常關鍵。課程導言課程目標介紹金屬切削加工的基本原理和技術,讓學生全面掌握金屬切削加工的基礎知識。主要內(nèi)容涵蓋金屬切削的基本概念、切削特點、機床分類、加工方法、切削力測量等多個方面。教學目的培養(yǎng)學生對金屬切削加工的深入理解,為后續(xù)專業(yè)課程學習和工程實踐打下基礎。金屬切削的基本概念金屬切削的定義金屬切削是一種通過工具切削金屬材料表面,去除多余部分的加工方法。這種加工過程會改變工件的尺寸和形狀。切削加工過程加工過程中,刀具在工件表面滑動,切除一薄層金屬,逐漸形成所需的外形和尺寸。切削過程會產(chǎn)生切屑和熱量。切削加工的幾何要素切削加工涉及刀具和工件的相對運動,有切深、切寬、進給等幾何參數(shù),需要根據(jù)實際情況進行合理設置。金屬切削加工的特點高精度金屬切削加工能夠?qū)崿F(xiàn)高度的尺寸精度和表面光潔度,滿足嚴苛的制造要求。多樣性切削加工可用于生產(chǎn)各種復雜的零件和工件,適用于廣泛的材料和工藝。高效率切削加工工藝相對簡單,生產(chǎn)效率較高,可以大規(guī)模批量生產(chǎn)。自動化切削加工可以實現(xiàn)數(shù)控化和自動化生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率和降低勞動強度。金屬切削機床分類1通用機床包括車床、銑床、鉆床等，可用于各種工件的加工。2專用機床針對特定工件或工藝而設計制造，如研磨機、拉床等。3數(shù)控機床由計算機數(shù)字程序控制的高精度、高效率的機床設備。4自動化機床具有自動上下料、工件傳送等功能的智能化加工設備。常用金屬切削機床車床車床是最常用的金屬切削機床之一,可以完成各種軸類零件的加工。通過控制車刀的進給和轉速,可以加工出圓柱形、錐形等各種形狀的零件。銑床銑床主要用于加工平面、臺階面、槽型等表面。銑刀的旋轉可以讓加工更加精細和復雜。銑床常用于加工齒輪、模具等零件。鉆床鉆床主要用于鉆孔加工。通過鉆頭的高速旋轉和進給,可以在工件上加工出各種尺寸、深度的孔。鉆床廣泛應用于各種機械零件的加工。其他機床除了常見的車床、銑床、鉆床外,還有磨床、刨床、鏜床等其他金屬切削機床。每種機床都有其特定的加工特點和適用范圍。車床加工1車削基礎車床是最常見的金屬切削加工設備之一。通過主軸驅(qū)動工件旋轉,利用切削刀具對工件進行加工成型。2典型車削工藝常見的車削工藝包括圓柱面車削、錐度車削、端面車削、內(nèi)孔車削等,可加工出各種復雜的零件形狀。3車削參數(shù)設計合理選擇轉速、進給量和切深等參數(shù),可提高加工效率、改善加工質(zhì)量。需根據(jù)工件材料、尺寸等因素進行調(diào)整。銑床加工1夾持工件將工件穩(wěn)固地夾緊在銑床工作臺上2選擇合適刀具根據(jù)加工要求選擇合適的銑刀3設置加工參數(shù)調(diào)整轉速、進給速度、切深等參數(shù)4開始銑削按設定的路徑對工件進行精密加工銑床加工是利用銑刀旋轉切削工件的一種重要機床加工方法。通過對工件的精確夾持、合理選擇銑刀、細致調(diào)整加工參數(shù)以及嚴格控制加工過程，可以實現(xiàn)復雜零件的高精度加工。鉆床加工定心和夾持將工件牢固地固定在鉆床臺上,并對工件進行精確的定心,確保加工的精準度。孔徑選擇根據(jù)工件材質(zhì)和尺寸,選擇合適的鉆頭直徑,以保證孔的質(zhì)量和表面光潔度。切削速度與進給根據(jù)鉆頭材質(zhì)和工件材質(zhì),選擇合適的切削速度和進給,以達到最佳的加工效率。潤滑冷卻使用適當?shù)那邢饕?既可以降低加工溫度,又可以清潔工件表面。其他金屬切削加工方法絲鋸加工絲鋸用于切割復雜形狀的金屬工件,適用于薄板和小型工件加工。操作靈活,切割精度高。電化學加工利用電解原理,無接觸加工金屬工件,適用于硬脆材料和復雜形狀零件加工。加工表面光滑潔凈。電火花加工利用電火花放電加工金屬工件,適用于硬質(zhì)難加工材料。加工精度高,表面質(zhì)量好,但效率較低。激光加工利用高能激光束切割、熔融或蒸發(fā)金屬材料,適用于薄板和復雜形狀零件加工。加工精度高、無接觸。切削力的基本概念切削力定義切削力是金屬切削過程中工件與刀具之間產(chǎn)生的作用力，是切削加工中的基本物理量。切削力分量切削力包括切向力、徑向力和軸向力等分量，對切削加工過程有重要影響。切削力測量可利用切削力測量儀等儀器對不同切削條件下的切削力進行測量和分析。切削力模型建立切削力的理論模型可預測不同工藝參數(shù)下的切削力大小，為切削工藝優(yōu)化提供依據(jù)。切削力的測量方法1直接測量法直接測量切削力大小的儀器，測量精確度高，但測量過程復雜。2間接測量法通過測量切削過程中的其他變量推算切削力，操作簡單但精度相對較低。3理論計算法基于切削理論模型計算切削力，需要大量參數(shù)但可以預測切削力。切削力測量是了解切削過程、優(yōu)化切削參數(shù)的重要手段。常用的測量方法包括直接測量、間接測量和理論計算。各方法都有其優(yōu)缺點,需根據(jù)具體情況選擇合適的方法。切削力影響因素刀具參數(shù)刀具的材質(zhì)、幾何結構和尺寸大小都會影響切削力大小。銳利的刀具可以減少切削力，延長使用壽命。切削條件切削速度、進給量和切深等參數(shù)的變化會直接影響切削力。合理調(diào)整這些參數(shù)可以優(yōu)化切削過程。工件材料不同的工件材料具有不同的硬度和強度,這會對切削力產(chǎn)生顯著影響。選擇合適的材料非常重要。加工環(huán)境溫度、潤滑情況以及振動等因素也會對切削力造成影響。良好的環(huán)境條件有助于降低切削力。切削加工的熱量與溫度切削熱的來源切削過程中產(chǎn)生的熱量主要來自于刀具與工件之間的摩擦以及塑性變形,這些熱量會導致切削區(qū)域溫度的上升。溫度分布特點切削區(qū)域的溫度呈現(xiàn)不均勻分布,刀具刃口處溫度最高,逐漸向外衰減。合理控制溫度分布有助于提高加工質(zhì)量。熱量對刀具的影響過高的切削溫度會加速刀具的磨損,影響加工精度和表面質(zhì)量。因此需要通過合理的切削參數(shù)和冷卻措施來控制溫度。切削液的作用與使用1潤滑和冷卻切削液可以有效降低刀具和工件之間的摩擦,同時也可以冷卻加工區(qū)域,延長刀具壽命。2清潔和保護切削液可以沖刷掉加工過程中產(chǎn)生的金屬碎屑,并防止工件表面氧化。3改善加工質(zhì)量切削液可以提高表面光潔度,減少加工過程中的振動和噪音。4選擇與使用根據(jù)不同工藝和材料,選擇合適的切削液類型,并定期更換和維護切削液系統(tǒng)。表面粗糙度與公差表面粗糙度表面粗糙度反映了工件表面微小凹凸不平的程度。它是衡量加工質(zhì)量的重要指標之一。尺寸公差尺寸公差指允許的尺寸變化范圍,確保工件符合設計要求和使用需求?？茖W合理的公差控制很重要。測量方法表面粗糙度和尺寸公差的測量需要專業(yè)儀器,如粗糙度儀和三坐標測量機。正確測量是控制質(zhì)量的基礎。切削加工的經(jīng)濟性提高生產(chǎn)效率通過優(yōu)化切削工藝和采用先進的切削機床,可以大幅提高生產(chǎn)效率,縮短交貨周期,從而獲得更高的經(jīng)濟效益。降低制造成本采用科學的切削參數(shù)設計和合理的刀具選擇,可以降低能源消耗、工時和材料損耗,從而降低整體生產(chǎn)成本。提高產(chǎn)品質(zhì)量通過先進的切削技術和自動化控制,可以提高產(chǎn)品的精度和表面質(zhì)量,增強客戶滿意度,獲得更好的市場競爭力。常見的切削刀具1車刀常用于車床加工,形狀多樣,可加工出各種外形的工件。2銑刀銑削各種平面、槽孔、斜面等,形狀和刃數(shù)也各異。3鉆頭用于在工件上鉆孔,可制成不同直徑和形狀的鉆頭。4刨刀刨削平面、溝槽等,常用于木工和金屬加工。刀具材料及其特點鎢鋼鎢鋼是一種高硬度、高耐磨的刀具材料,常用于高速粗加工和中等精加工。具有優(yōu)異的硬度、韌性和耐高溫性能。陶瓷刀具陶瓷刀具能承受極高的切削溫度,適用于高速切削和耐高溫加工。具有硬度高、耐磨性好的特點。金剛石刀具金剛石刀具硬度極高,可用于加工硬質(zhì)材料。但脆性大,不適用于高沖擊加工。適用于精加工。CBN刀具CBN刀具具有優(yōu)異的耐磨性和熱穩(wěn)定性,可用于高速切削和加工硬質(zhì)合金。適用于精加工和超精加工。刀具的磨損與壽命磨損機理切削刀具在使用過程中會發(fā)生機械、熱、化學等復雜的磨損過程。主要包括刀口磨損、刀面磨損、刀尖磨損等。影響因素刀具壽命受工件材料硬度、切削參數(shù)、刀具材料及熱處理狀態(tài)等諸多因素的影響。合理選擇和使用刀具至關重要。監(jiān)測與評價通過觀察刀具磨損情況、測量磨損量等方式對刀具狀態(tài)進行監(jiān)測和評價,以確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。延長壽命合理選擇刀具材料和幾何參數(shù)、優(yōu)化切削工藝參數(shù)、使用切削液等措施能夠有效延長刀具的使用壽命。刀具的修整方法修磨利用專用的修磨設備對刀具刃口進行研磨和修理，可以延長刀具使用壽命。再研對于磨損嚴重的刀具，可以進行再研整形，通過重新加工刀具表面恢復其性能。電化學修整利用電化學腐蝕的原理，可以對刀具進行局部修整，精度高且不會損壞刀具。數(shù)控加工技術概述1數(shù)控技術基礎數(shù)控技術是利用計算機對機床進行數(shù)字化控制,實現(xiàn)自動化加工的先進技術。2數(shù)控系統(tǒng)構成數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、數(shù)控程序和相關周邊設備組成。3數(shù)控加工優(yōu)勢高精度、高效率、易編程、自動化程度高,可廣泛應用于各類機床制造。4數(shù)控編程方式手動編程和計算機輔助編程是數(shù)控加工常用的兩種編程方式。數(shù)控加工的特點高精度數(shù)控加工采用電子數(shù)控技術,能實現(xiàn)極高的加工精度,達到微米級別。自動化程度高數(shù)控設備可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn),減少人工操作,提高生產(chǎn)效率。靈活性強數(shù)控加工可以快速切換不同工件,適應多樣化生產(chǎn)需求。數(shù)控程序的編寫1編寫程序根據(jù)零件圖和工藝要求,編寫詳細的數(shù)控程序。包括選擇正確的加工工藝、計算刀具路徑、設置工藝參數(shù)等。2軟件編程利用CAD/CAM軟件或特定的數(shù)控編程軟件,輸入程序命令并設置加工參數(shù)。需要預先熟悉軟件的各項功能。3程序仿真在實際加工前,對程序進行仿真測試,檢查加工路徑、避免碰撞等,確保程序的正確性。數(shù)控程序的調(diào)試與優(yōu)化1檢查程序語法確保語法正確無誤2試運行程序在仿真環(huán)境中測試3實物機床調(diào)試調(diào)整參數(shù)直到結果滿足在完成數(shù)控程序編寫后,需要對其進行全面檢查和調(diào)試,確保程序邏輯合理、語法正確,并在仿真環(huán)境中進行試運行。之后再在實際的數(shù)控機床上進行調(diào)試,根據(jù)加工結果對程序參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整,直到達到理想的加工效果。自動化生產(chǎn)線提高生產(chǎn)效率自動化生產(chǎn)線能大幅提高生產(chǎn)效率,減少人力投入和生產(chǎn)時間,從而提高產(chǎn)品產(chǎn)出。確保產(chǎn)品質(zhì)量自動化工藝可精確控制生產(chǎn)過程,確保產(chǎn)品尺寸、形態(tài)等性能指標一致,提高產(chǎn)品質(zhì)量。降低生產(chǎn)成本自動化設備投入成本高,但能大幅降低人工成本,從而提升整體生產(chǎn)效益。增強生產(chǎn)靈活性自動化生產(chǎn)線可快速切換生產(chǎn)品種,靈活應對市場變化。金屬切削加工質(zhì)量控制尺寸精度通過設置合理的公差和使用精密量具來確保工件尺寸的準確性。表面質(zhì)量調(diào)整切削參數(shù)和采用合適的刀具來獲得理想的表面光潔度。幾何精度定期檢查和維護機床,確保其幾何精度,避免誤差積累。加工效率優(yōu)化切削參數(shù)和工藝路線,提高生產(chǎn)效率,降低加工成本。金屬切削加工的安全與環(huán)保安全操作嚴格遵守機床操作規(guī)程，佩戴防護用品，杜絕人機危險。環(huán)保管理妥善處理加工廢料，回收利用切削液，降低對環(huán)境的污染。