圓錐切削加工課件

圓錐切削加工圓錐切削加工是一種常見的金屬加工工藝，用于創(chuàng)建圓錐形形狀。此過程通常使用車床或銑床，并使用專門的工具來創(chuàng)建圓錐形輪廓。課程大綱緒論介紹切削加工的基本概念，例如刀具、工件、切削參數等。討論切削加工方法的分類，例如車削、銑削、鉆削等。圓錐切削的幾何模型分析圓錐切削的幾何模型，包括切削參數和刀具運動軌跡。討論切屑形成過程，包括切屑類型、切屑厚度等。圓錐切削力分析分析圓錐切削力組成，包括切削力、推力、側向力等。討論切削力計算方法，例如Merchant公式。圓錐切削表面質量介紹圓錐切削表面質量，包括表面粗糙度、表面應力等。討論圓錐切削表面質量控制方法，例如刀具選擇、切削參數優(yōu)化。緒論圓錐切削加工是機械加工中一種重要的加工方法。它廣泛應用于航空航天、汽車、模具等領域。本章將對圓錐切削加工的概述進行介紹，為后續(xù)章節(jié)的深入學習打下基礎。切削加工簡介材料去除切削加工是指使用刀具從工件上切除多余材料，以獲得所需的形狀和尺寸的加工方法。刀具與工件切削加工過程中，刀具和工件之間的相對運動，導致材料被切削去除，形成切屑。各種加工方式常見的切削加工方式包括車削、銑削、鉆削、磨削等，每種方式適用于不同的加工需求。加工方法分類11.車削利用車刀將工件旋轉，進行切削加工的方法。22.銑削利用銑刀旋轉，將工件相對銑刀進行移動，進行切削加工的方法。33.鉆削利用鉆頭旋轉，在工件上加工孔的方法。44.刨削利用刨刀往復運動，進行切削加工的方法。切削幾何參數刃傾角刀具主切削刃與工件表面之間的夾角。前角刀具主切削刃與切削方向之間的夾角。后角刀具主切削刃與工件表面之間的夾角。副角刀具副切削刃與工件表面之間的夾角。圓錐切削的幾何模型圓錐切削加工過程中的幾何模型是理解和分析切削過程的關鍵。該模型描述了刀具、工件和切屑之間的幾何關系，并涉及切削參數和運動軌跡。該模型還包含了切削力的方向、切屑的形狀和大小，以及表面質量和加工精度等方面的分析。圓錐切削參數切削速度切削速度是指刀具在切削過程中相對于工件的運動速度，通常用米/分鐘表示。進給量進給量是指刀具每轉或每分鐘沿進給方向移動的距離，通常用毫米/轉或毫米/分鐘表示。切削深度切削深度是指刀具切入工件的深度，通常用毫米表示。切削方向切削方向是指刀具相對工件的運動方向，通常有順銑和逆銑兩種。圓錐切削加工刀具運動軌跡圓錐切削加工過程中，刀具的運動軌跡是一個復雜的曲線。刀具需要沿著圓錐的母線移動，同時還要進行旋轉運動。為了保證加工精度，刀具的運動軌跡必須精確控制。刀具運動軌跡的精確控制依賴于數控機床的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據加工程序，精確控制刀具的運動速度和方向，確保刀具按照預定的軌跡進行運動。圓錐切削切屑形成過程切削過程中的切屑形成是一個復雜的物理過程。切削刀具與工件材料接觸，產生切削力，導致工件材料塑性變形和斷裂。切屑的形狀和尺寸取決于切削參數、刀具幾何形狀、工件材料特性等因素。切屑形成過程可分為三個階段：切削開始階段，切屑形成階段和切屑分離階段。在切削開始階段，切削刀具與工件材料接觸，產生切削力，導致工件材料塑性變形。在切屑形成階段，切削力繼續(xù)作用，工件材料發(fā)生斷裂，形成切屑。在切屑分離階段，切屑從工件上脫離，進入切屑槽。圓錐切削力分析圓錐切削加工過程中，刀具與工件之間會產生切削力。切削力的分析是理解切削加工過程的關鍵。切削力的方向和大小影響加工效率、表面質量和刀具壽命。圓錐切削力組成切削力切削力是刀具在切削過程中受到的阻力。切削力的大小和方向直接影響加工效率和表面質量。主切削力主切削力是刀具切削時受到的沿切削方向的阻力，影響刀具的切削深度和進給速度。背切削力背切削力是刀具切削時受到的垂直于切削方向的阻力，影響刀具的切削力方向和切削效率。徑向切削力徑向切削力是刀具切削時受到的垂直于主切削力和背切削力的阻力，影響刀具的切削力方向和切削穩(wěn)定性。圓錐切削力計算切削力計算方法描述經驗公式法基于經驗數據和實驗結果，建立切削力與切削參數的關系式。理論分析法利用切削力模型和切削力分析理論，推導切削力的計算公式。有限元分析法建立切削過程的有限元模型，模擬切削過程，計算切削力。切削力影響因素1切削速度切削速度越高，切削力越小，但切削溫度會升高，影響刀具壽命。2切削深度切削深度越大，切削力越大，但切削效率也會提高。3切削寬度切削寬度越大，切削力越大，但切削效率也會提高。4刀具材料刀具材料的硬度和強度會影響切削力，更硬的刀具通常具有更高的切削力。圓錐切削表面質量圓錐切削表面質量是衡量切削加工質量的重要指標，直接影響零件的性能和使用壽命。表面質量主要由表面粗糙度、表面應力和表面完整性等因素決定。圓錐切削表面質量表面粗糙度圓錐切削加工后的表面會呈現(xiàn)出一定的粗糙度。表面粗糙度用Ra值表示，Ra值越小，表面越光滑。影響因素切削速度、進給量、切削深度、刀具磨損等因素會影響表面粗糙度。合適的加工參數和刀具選擇可以有效控制表面粗糙度。表面應力殘余應力圓錐切削加工過程中，切削力會使工件表面產生殘余應力。拉伸應力拉伸應力會使工件表面發(fā)生膨脹，降低材料的抗拉強度。壓縮應力壓縮應力會使工件表面發(fā)生收縮，提高材料的抗壓強度。圓錐切削表面質量控制加工參數控制控制切削速度、進給量和切削深度等參數，可以有效地提高表面質量。適當的切削參數可以減少表面粗糙度，降低表面應力。刀具選擇與維護使用合適的刀具，并定期維護刀具，可以保證切削過程的穩(wěn)定性，從而提高表面質量。鋒利的刀具可以產生更平滑的表面，并減少表面缺陷。冷卻潤滑液使用合適的冷卻潤滑液，可以降低切削溫度，減少表面熱變形，從而提高表面質量。冷卻潤滑液可以有效地減少刀具磨損和切削過程中的摩擦力。圓錐切削加工變形切削加工過程中，工件會受到切削力的作用而發(fā)生變形。變形程度取決于切削力大小、工件材料特性、切削參數等因素。圓錐切削加工變形-彈性變形彈性變形彈性變形是指材料在切削力作用下發(fā)生的暫時變形，當切削力消失后，材料能夠恢復到原來的形狀。應力影響彈性變形的大小與切削力的大小和材料的彈性模量有關，切削力越大，彈性變形越大。表面形貌彈性變形會影響切削表面的形貌，例如產生微小的凸起或凹陷。塑性變形材料性質金屬材料在切削力作用下發(fā)生永久性變形，導致材料內部結構發(fā)生變化。切削參數切削速度、進給量、切深等參數都會影響塑性變形程度。加工環(huán)境溫度、潤滑條件等因素也會影響材料的塑性變形。圓錐切削加工變形機理分析切削力切削過程中產生的切削力導致工件發(fā)生彈性變形和塑性變形。切削力的大小和方向影響變形程度。材料性質工件材料的硬度、強度、塑性等影響變形程度。硬度高的材料變形較小，塑性好的材料變形較大。刀具幾何參數刀具的刃口形狀、角度和尺寸影響切削力的大小和方向，進而影響變形程度。切削速度切削速度越高，切削溫度越高，材料的塑性降低，變形程度增加。切削深度切削深度越大，切削力越大，變形程度增加。切削方向切削方向影響切削力的方向，進而影響變形的方向和程度。圓錐切削加工精度圓錐切削加工精度是指加工出來的圓錐形零件尺寸和形狀與設計要求的偏差。影響圓錐切削加工精度的因素很多，例如刀具磨損、切削參數、工件材料、機床精度等等。圓錐切削加工精度公差分析尺寸公差圓錐切削加工中，尺寸公差是指允許零件實際尺寸與理論尺寸之間的偏差范圍。尺寸公差取決于加工精度要求、刀具磨損、材料性能等因素。形狀公差形狀公差是指允許零件實際形狀與理論形狀之間的偏差范圍。圓錐形狀的公差包括圓度、直線度、平面度、圓柱度、平行度等。位置公差位置公差是指允許零件實際位置與理論位置之間的偏差范圍。圓錐切削加工中，位置公差主要包括同軸度、對稱度、平行度、垂直度等。表面粗糙度表面粗糙度是指零件表面微觀幾何形狀的特征，包括表面紋理的深度、間距、方向等。表面粗糙度是影響零件功能和壽命的重要因素。精度控制措施11.刀具選擇選擇合適的刀具類型和磨損狀況的刀具可以有效提高加工精度。22.加工參數優(yōu)化合理設置切削速度、進給量和切深等加工參數，可以控制加工變形，提高精度。33.工件夾緊選擇合適的夾緊方式，保證工件在加工過程中的穩(wěn)定性，避免加工變形。44.加工環(huán)境控制控制車間溫度、濕度等環(huán)境因素，減少加工誤差。刀具佩帶及磨損刀具佩帶是指刀具在切削過程中因切削力和切削熱的作用而發(fā)生的形狀和尺寸變化。刀具磨損則是指刀具在切削過程中因切削力和切削熱的作用而導致的刀具材料逐漸損耗的現(xiàn)象。刀具佩帶及磨損機理磨損的定義刀具在切削過程中與工件表面發(fā)生摩擦和碰撞，導致刀具表面材料逐漸損失的現(xiàn)象。磨損會導致刀具尺寸變化，影響加工精度，降低加工效率，甚至導致刀具斷裂。磨損的影響因素切削速度切削深度切削液工件材料刀具材料圓錐切削刀具磨損形式粘結磨損切屑粘附在刀具表面，造成刀具刃口鈍化。磨粒磨損切削過程中，工件表面的磨粒嵌入刀具表面，造成刀具表面損傷。塑性變形磨損刀具材料在切削過程中發(fā)生塑性變形，造成刀具刃口圓鈍。疲勞磨損切削力循環(huán)作用下，刀具材料發(fā)生疲勞斷裂，形成裂紋和崩刃。磨損控制切削液切削液可以減少摩擦，降低溫度，延長刀具壽命。切削速度適當的切削速度可以減少刀具磨損。刀具材料使用耐磨性強的刀具材料，可延長刀具壽命。加工工藝圓錐切削加工工藝是指將圓錐形刀具與工件進行相對運動，從而在工件表面形成圓錐形形狀的加工過程。該工藝涉及多種加工參數和工藝步驟，需要根據不同的加工需求進行選擇和調整。加工工藝1工件準備首先，需要對工件進行清潔和檢驗，確保工件表面干凈無油污，并符合尺寸和形狀要求。2刀具選擇根據圓錐的尺寸、材料和精度要求，選擇合適的刀具。例如，對于硬度較高的材料，需要使用硬質合金刀具。3切削參數設置根據刀具和工件的材料特性，合理設置切削速度、進給量和切深。切削速度過高或過低都會影響切削效率和加工質量。4切削加工按照預先設定的切削參數，進行切削加工。同時，要監(jiān)控切削過程，及時調整切削參數，確保切削順利進行。5檢驗和修整加工完成后，需要對圓錐進行檢驗，確保其尺寸和形狀符合要求。必要時，進行修整，以滿足精度要求。工藝參數優(yōu)化切削速度切削速度影響切削力、切削溫度和刀具壽命。選擇合適的切削速度，可以提高生產效率并延長刀具使用壽命。進給量進給量影響切削力、切屑厚度和表面粗糙度。合理選擇進給量，可以提高加工效率并控制表面質量。切削深度切