《車刀與切削原理》課件

車刀與切削原理探索車刀設(shè)計和切削過程的基本原理,助力您深入了解機械加工的核心驅(qū)動力。掌握切削原理,提升您的機床操作能力。導(dǎo)言切削加工基礎(chǔ)知識本課程將深入探討車刀的結(jié)構(gòu)、性能以及切削原理,為學(xué)習(xí)機床加工技術(shù)奠定基礎(chǔ)。切削加工的重要性切削加工是制造業(yè)中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù),它決定了零件的尺寸精度和表面質(zhì)量。學(xué)習(xí)目標通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生將掌握切削加工的基本原理和方法,為后續(xù)的實踐操作打下堅實基礎(chǔ)。切削原理切削加工是一種利用刀具切削工件表面材料的方法,可以獲得所需的尺寸、形狀和表面質(zhì)量。切削過程中,刀具承受復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),產(chǎn)生切削力和切削熱,這些是切削加工的基本原理。通過理解切削過程中的力學(xué)和熱學(xué)規(guī)律,可以優(yōu)化切削參數(shù),提高加工效率和工件質(zhì)量。切削力和切削功500N切削力切削力是加工時刀具在工件上產(chǎn)生的作用力。對不同材料和加工條件而言，切削力也不盡相同。10kW切削功率切削功率是完成單位時間內(nèi)的切削量所需的功率。切削功率隨加工參數(shù)的變化而變化。80%切削效率切削效率是指切削功率與電機輸入功率之比。高切削效率可提高加工效率和降低加工成本。50%熱量分布切削過程中，約50%的熱量傳到刀具上，25%傳到工件上，其余25%散發(fā)到環(huán)境中。刀具磨損與失效機械磨損刀具在高速切削中會受到嚴重的機械磨損,導(dǎo)致刀尖銳度降低和刀具壽命縮短。這需要定期修磨或更換刀具。熱量損耗大量熱量的產(chǎn)生會使刀具溫度升高,從而引起熱變形和化學(xué)反應(yīng),加速刀具的磨損和損壞。合理使用切削液可減少熱量損耗。材料粘附工件材料易于附著在刀具表面,形成刀口缺損和刀具失效。定期清潔和使用涂層技術(shù)可以降低材料粘附的風險。切削液的作用降低溫度切削液可以有效吸收切削過程中產(chǎn)生的大量熱量,避免工件和刀具過度發(fā)熱,保證加工的精度和刀具的壽命。減少摩擦切削液可以形成一層潤滑膜,降低工件與刀具之間的摩擦,減少切削力,提高加工效率。清潔工件切削液具有良好的清潔性,可以及時清除切屑,避免其在加工表面積累,保持工件表面的潔凈。防腐保護切削液可以有效防止工件在加工過程中產(chǎn)生腐蝕,延長工件使用壽命。切削用刀具的分類1高速鋼刀具具有優(yōu)異的硬度和韌性,適用于一般切削加工。2硬質(zhì)合金刀具硬度高,耐磨性強,在高速切削中表現(xiàn)優(yōu)異。3陶瓷刀具高硬度,耐高溫,用于高速切削硬脆材料。4金剛石刀具最硬的刀具材料,適用于加工非金屬材料。高速鋼刀具高速鋼刀具是一種高性能切削工具,廣泛應(yīng)用于各種機械加工領(lǐng)域。它具有高硬度、高抗壓強度和良好的耐磨性,能夠承受高速高載的切削工況。高速鋼刀具通常含有大量的碳、鎢、鉬等合金元素,可以在高溫下保持其優(yōu)異的機械性能。它們被廣泛用于車削、銑削、鉆削等加工工藝,在各種金屬材料的切削中表現(xiàn)卓越。硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金是一種由鎢、鈷等金屬粉末通過高溫燒結(jié)而制成的復(fù)合材料。相比于傳統(tǒng)高速鋼刀具，硬質(zhì)合金具有更高的硬度、耐磨性和熱穩(wěn)定性，能夠在更高速度和更重切削條件下工作。硬質(zhì)合金刀具廣泛應(yīng)用于金屬切削加工，尤其適用于高速銑削、車削、鉆削等工藝。它們可以大幅提高加工效率和表面質(zhì)量，并延長刀具使用壽命。陶瓷刀具高硬度和耐熱性陶瓷刀具由精制陶瓷材料制成,具有卓越的硬度和耐熱性,可在高速切削和高溫環(huán)境下保持鋒利和穩(wěn)定。加工精度高陶瓷刀具的制造工藝精湛,確保了其幾何形狀和尺寸的高精度,從而提高了加工件的表面質(zhì)量。廣泛應(yīng)用領(lǐng)域陶瓷刀具廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、電子等行業(yè)的精密加工,是現(xiàn)代機械制造中的重要工具。金剛石刀具金剛石刀具以其極高的硬度和耐磨性而聞名。它們能夠精密切削各種硬質(zhì)材料,如硬質(zhì)合金、硬陶瓷和硬化鋼,并保持刀刃銳利。這種刀具適用于需要高表面質(zhì)量和精度的加工領(lǐng)域,如模具加工、齒輪制造、電子元件加工等。立銑刀的種類及其應(yīng)用1平面銑削適用于平面銑削2梯形槽銑削適用于銑削梯形槽3槽銑削適用于銑削各種槽型4階梯銑削適用于銑削階梯狀表面立銑刀是常用的銑削工具,廣泛應(yīng)用于各種加工工藝中。根據(jù)不同的加工要求,立銑刀可分為平面銑刀、梯形槽銑刀、槽銑刀和階梯銑刀等多種類型。它們各有特點,能滿足不同復(fù)雜的加工需求。合理選擇和使用立銑刀對提高加工精度和效率至關(guān)重要。端銑刀的種類及其應(yīng)用1平端銑刀用于進行平面銑削和圓弧銑削，廣泛應(yīng)用于機械加工中的平面加工。2傾斜端銑刀具有傾斜切削刃，可以加工傾斜的平面和垂直壁面，適用于復(fù)雜零件的加工。3球頭端銑刀刀體呈球狀，能夠加工出圓弧面和曲面，常用于模具和儀器儀表的加工。平面銑刀的種類及其應(yīng)用1通用銑刀用于平面、臺階及槽的加工。2角銑刀用于切削內(nèi)、外角。3榫銑刀用于切削凹榫和卯榫。平面銑刀是常用的切削工具之一，主要包括通用銑刀、角銑刀和榫銑刀。這些銑刀可以廣泛應(yīng)用于各種平面、臺階及槽的加工,是加工各種工件時必不可少的刀具。了解平面銑刀的種類及其特點,有助于選擇適合的刀具,提高加工效率和質(zhì)量。齒輪銑刀的種類及其應(yīng)用直齒銑刀用于加工直齒輪,可以快速、高效地加工出精確的平面齒輪。斜齒銑刀適用于加工斜齒輪,能夠產(chǎn)生較為流暢的齒面,減少振動和噪音。螺旋銑刀專用于加工螺旋齒輪,可以切削出精密度高、噪音小的齒輪。螺旋銑刀的種類及其應(yīng)用端面螺旋銑刀可用于車削螺紋、切割溝槽和倒角等加工，適用于各種金屬材料。外圓螺旋銑刀擅長加工外圓周加工,如切割溝槽、倒角等,適合加工各種金屬工件表面。內(nèi)圓螺旋銑刀可用于加工孔內(nèi)表面,如鉆孔、擴孔、切槽等,特別適合加工精密孔徑。槽型螺旋銑刀可切割各種槽型,如T型槽、楔形槽等,廣泛應(yīng)用于齒輪、軸承等加工。刀具的材料及其性能高速鋼高韌性且耐磨性好,適用于普通切削加工。需定期重磨。硬質(zhì)合金硬度高,耐磨性優(yōu)秀,適用于高速切削加工。切削穩(wěn)定性好。陶瓷刀具硬度極高,耐高溫,適用于高速、干式切削加工。刃口壽命長。金剛石刀具硬度超高,耐磨性極佳,適用于加工硬質(zhì)非金屬材料。切削精度高。刀具的幾何參數(shù)刀尖角度決定刀具的切屑流動方向和切削力大小。不同加工需要合適的刀尖角度。前角和后角前角決定切屑的流動情況和表面粗糙度。后角決定刀具的強度和耐磨性。切削邊長影響切削力和切屑形狀。通常刀片越長，切削力越大，但也更容易磨損。刃口圓柱度過大會增加切削力和表面粗糙度，過小會降低刀具耐用性。需要合理控制。刀具磨損的類型及原因磨損類型刀具常見的磨損類型包括刃口破損、刀面磨蝕、刀尖崩裂等。這些都會影響加工質(zhì)量和效率。溫度影響切削過程中產(chǎn)生的高溫是造成刀具磨損的重要因素。合理控制切削參數(shù)可以降低溫度。振動因素刀具在切削過程中容易產(chǎn)生振動,這也是導(dǎo)致刀具磨損的主要原因之一。需要降低振動。材料影響不同工件材料的硬度和韌性也會影響刀具的磨損。合理選擇刀具材料很重要。刀具使用的注意事項穩(wěn)定操作在加工過程中保持刀具穩(wěn)定運行至關(guān)重要,這可以延長刀具使用壽命。操作時保持手部和機械設(shè)備平穩(wěn),避免震動和振動。注意冷卻充分使用切削液冷卻可以降低刀具溫度,減少熱應(yīng)力和磨損。及時補充切削液,保持良好的潤滑效果。嚴格檢查定期檢查刀具的狀態(tài),發(fā)現(xiàn)問題及時更換。檢查刀刃是否損壞、刀具是否變形或松動等,及時進行維修或更換。正確安裝刀具安裝時要仔細檢查,確保安裝正確牢固。避免刀具在加工過程中發(fā)生松動或脫落的情況。正確選擇切削參數(shù)1切削速度根據(jù)刀具材料、工件材料及加工要求選擇合適的切削速度是確保加工質(zhì)量和刀具壽命的關(guān)鍵。2進給率進給率的選擇需平衡加工效率、表面質(zhì)量和刀具耐用性，通常采用較高進給率可提高生產(chǎn)率。3切深切深的選擇需根據(jù)刀具強度、工件材料特性及加工要求進行合理控制，避免過大切深導(dǎo)致刀具破損。4切削液選用合適的切削液可以有效降低切削熱、延長刀具使用壽命并提高加工表面質(zhì)量。切削液的種類及選用基礎(chǔ)切削液包括礦物油、動植物油等,能夠降低摩擦并帶走切屑。水基切削液添加乳化劑和防腐劑,具有良好的冷卻性能,廣泛應(yīng)用于金屬切削。合成切削液基于合成化學(xué)品,能夠提供出色的冷卻和潤滑性能,適用于高速切削。不同材質(zhì)工件的切削特點鋼材鋼材硬度較高,切削過程中需要較高的切削力和功率。工件需要精心夾緊,以防止變形。同時還需要選擇合適的切削液和刀具。鑄鐵鑄鐵工件硬度較低,易切削。但鑄鐵容易產(chǎn)生較多切屑,需要定期清理。此外,鑄鐵工件容易產(chǎn)生毛刺,需要注意。有色金屬有色金屬如鋁合金和青銅切削較為容易,但易粘刀和產(chǎn)生毛刺。需要選擇合適的刀具材料和幾何參數(shù),同時優(yōu)化切削液的使用。塑料及復(fù)合材料塑料及復(fù)合材料硬度較低,切削過程中易產(chǎn)生毛刺和變形。需要選擇合適的切削速度和進給量,同時盡量減少工件振動。鋼件切削的特點1高硬度鋼材具有較高的硬度，需要合適的刀具和切削參數(shù)才能實現(xiàn)高效切削。2易產(chǎn)生熱量鋼材的切削過程中會產(chǎn)生大量的熱量，需要采取有效的降溫措施。3高切削力鋼材的高硬度和強度會導(dǎo)致較大的切削力，需要機床具有足夠的功率和剛性。4易發(fā)生切屑纏繞鋼材的塑性較好,容易產(chǎn)生長條狀的連續(xù)切屑,需要采用切屑破碎裝置。鑄鐵切削的特點高硬度且脆性鑄鐵具有高硬度和較強的脆性特性,切削過程中容易產(chǎn)生毛刺和斷屑。需要選用適合的切削參數(shù)和刀具材料。表面粗糙度高鑄鐵件通常表面粗糙度較高,需要采用合適的加工工藝和切削參數(shù)來獲得良好的表面質(zhì)量。應(yīng)注意事項在切削鑄鐵時,需要注意加工過程中產(chǎn)生的高溫和振動,并采取相應(yīng)的措施來提高加工效率和刀具壽命。有色金屬切削的特點良好的可切削性有色金屬如銅、鋁、鋅等相比于鋼鐵具有更好的可切削性,能夠更容易地加工出光滑均勻的表面。較低的切削溫度有色金屬的導(dǎo)熱性較好,切削過程中產(chǎn)生的熱量能夠快速散發(fā),因此切削溫度相對較低。較小的切削力有色金屬的強度和硬度一般較低,因此在切削加工過程中所需的切削力也相對較小。較高的表面質(zhì)量有色金屬切削后能夠獲得較為光滑的表面,適合用于制造精密零件。塑料及復(fù)合材料的切削特點低熱量切削塑料和復(fù)合材料具有較低的硬度和導(dǎo)熱性,在切削過程中產(chǎn)生的熱量較低,不易導(dǎo)致刀具過度磨損。易產(chǎn)生碎屑塑料和復(fù)合材料切削時易產(chǎn)生不連貫的碎屑,需要注意碎屑的控制和排出。刀具磨損輕由于硬度較低,塑料和復(fù)合材料切削時對刀具的磨損相對較輕,刀具使用壽命較長。切削加工的發(fā)展趨勢1智能化切削加工設(shè)備與系統(tǒng)實現(xiàn)自主感知、自適應(yīng)調(diào)整2綠色制造通過優(yōu)化切削工藝降低能耗和污染3高精度刀具和測量技術(shù)的進步提高加工精度4高效率采用高速切削、復(fù)合加工等提高生產(chǎn)效率切削加工技術(shù)正朝著智能化、綠色化、高精度和高效率的方向發(fā)展。未來將有更多先進的刀具材料和增材制造等技術(shù)應(yīng)用,提升加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率,實現(xiàn)低能耗、低污