第四章 加工基礎(chǔ).ppt

1、4金屬切削加工的基本知識,教學目的和要求： （1）了解金屬切削運動和切削要素。 （2）了解車刀的組成和各角對切削過程的影響。 （3）了解切削力的產(chǎn)生與分解，切削力對加工的影響，影響切削力的主要因素，切削熱的產(chǎn)生、溫度分布及減少切削熱的措施。,金屬切削加工是利用刀具和工件的相對運動，從毛坯上切去多余的金屬層，從而獲得幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的機器零件的加工方法。,鉗工 機械加工 特種加工,4-1切削加工運動及切削要素,主運動 進給運動 1、主運動把工件上多余金屬切下來的基本運動。消耗功率最多，運動速度最快。 2、進給運動將新的金屬層不斷投入切削，從而完成加工要求所需的運動。,一、

2、 切削運動,切削運動方式：旋轉(zhuǎn)、直線、連續(xù)、間歇運動；有刀具承擔或工件承擔,二、切削用量要素和切削層參數(shù),1、切削用量,（2）進給量f,（3）切削深度ap,（1）切削速V,2、切削層參數(shù),（）切削寬度aw,awap/sinKr,（）切削厚度ac,ac=fsinKr,指的是工件被切下的金屬層沿垂直于主運動方向所截取的截面積 AC=apf=awac (mm2) 切削面積的大小， 反映了切削力的大小 當切削力一定時， 也表示了生產(chǎn)率大小。,（）切削面積Ac,4-車刀的幾何形狀和刀具材料,刀頭： 三面 二刃 一尖,一、車刀的組成,主剖面同時垂直于基面和切削平面的平面。,二、車刀切削部分的幾何角度,1、

3、三個輔助面,基面垂直于假定主 運動方向的平面。,切削平面與切削刃相對并垂直于基面的平面。,1、車刀的幾何角度及作用,（1）在主剖面上測量前角和后角,作用：前刀面的傾斜程度 影響切屑的形成與流出的難易程度 切削力的大小及刀具的強度。,前角0前刀面與基面的夾角,塑性材料、刀具韌性好,精加工，前角取大些，反之， 取小些。 高速鋼加工鋼 515 鑄鐵 010 硬質(zhì)合金車刀: -510,前角選取: 工件材料 刀具材料,后角0主后刀面與切削平面的夾角。,一般0= 6 12 精加工粗加工 精加工: 10 12,作用：減小主后刀面與工件之間的摩擦,在基面上測量主偏角r和 副偏角r,主偏角r主刀刃和進給方向在基

4、面上 投影的夾角。,Fy=Fxycosr Fx=Fxysinr,在加工細長軸(剛性差)時，取 75或90,一般 3060 常用45 ,主刀刃參加工作的長度 及切削力的大小,副偏角r副刀刃和進給反方向在基面上投影的夾角。,影響加工表面粗糙度。一般取510 ,刃傾角s主刀刃與基面之間的夾角。,在切削平面上測量刃傾角s,刀頭的強度和切屑流出的方向。-55。,刀尖高為正值，切屑流向待加工表面,主刀刃與基面重合時，s為零。,刀尖低為負值，切屑流向已加工表面,三、刀具的材料,1、刀具材料應(yīng)具備的性能 高硬度 足夠的強度和韌性 高耐磨 高耐熱性,2、常用刀具材料 碳素工具鋼 合金工具鋼 高速鋼 硬質(zhì)合金,高

5、速鋼：含鎢、鉻較多的合金工具鋼 硬度6370HRC 耐500600 常用牌號 W18Cr4V 硬質(zhì)合金 由碳化鎢（WC） 碳化鈦（TiC）和鈷（Co）用粉末冶金方法形成的 特點： 硬度 8793熱硬性高 熔點高 耐8001000 韌性較差、不耐沖擊,鎢鈷類（YG）：WC+Co 韌性較好 應(yīng)用：加工鑄鐵、青銅等脆性材料 常用牌號：YG8、YG6、YG3 粗 精 較脆較耐磨 鎢鈷鈦類（YT）：WC+TiC+Co 應(yīng)用：加工鋼材等韌性材料 常用牌號：YT5、YT15、YT30 粗 精,4-3 金屬切削過程,金屬切削過程實際是切屑的形成過程，把多余金屬從零件毛坯上切削掉。通過刀具的切削刃和前刀面對金屬

6、工件的切削層產(chǎn)生一種擠壓力。使切削層變成切屑并與工件分離，從而獲得形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量都符合要求的零件。,1. 切屑的形成過程 1）擠壓階段：材料局部產(chǎn)生彈性形 2）滑移階段：金屬晶格彼此之間沿著一定的晶面和晶向做相對移動 3）擠裂和切離階段：被切層沿著擠裂角的方向產(chǎn)生裂紋，被切金屬層與工件分離形成屑片,一、切屑形成過程及種類,總之，金屬切削過程，就其本質(zhì)來說，是被切削金屬層在刀具切削刃和前刀面的作用下。經(jīng)受擠壓而產(chǎn)生剪切滑移變形的過程。,切屑的種類 1）帶狀切屑 0 、V、f 加工塑性材料 切削中產(chǎn)生的力和熱均較小,切削平穩(wěn)，表面粗糙度值較小。,2）節(jié)狀切屑 粗加工、中等硬度材料，Vf

7、時由于切削力波動較大，工件表面較粗糙。 3）崩碎切屑 加工脆性材料，彈性變形、擠裂和切離三個階段 振動 切削力增大 工件表面粗糙,產(chǎn)生： 材料的變形 刀具與工件摩擦 刀具與切屑之間的摩擦,二、切削力,1切削力的產(chǎn)生和分解,吃刀抗力Fy(Fp),主切削力Fz(Fc),走刀抗力Fx(Ff),Fy=Fxycosr Fx=Fxysinr,2影響切削力的因素 工件材料 成分 組織 性能 bHB變形抗力Fz 變形抗力Fz 切削用量 ap f ap 、fFz ap一倍（f不變）Fz一倍 ； f一倍（ap不變）Fz75%,刀具角度 0 r 0刃口鋒銳，切屑變形小Fz rFy 0 摩檫Fz,三、切削熱和切削液

8、1切削熱的產(chǎn)生、傳出及其對加工的影響 產(chǎn)生：切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形、 切屑與前刀面摩檫、工件與后刀面摩檫 傳出：切屑、工件、刀具及周圍介質(zhì)。影響傳出的主要因素是工件和刀具的材料的導熱系數(shù)及周圍介質(zhì)的狀況,銅、鋁合金切削區(qū)溫度低，刀具耐磨，室溫測量，工件超差； 不銹鋼、鈦合金切削區(qū)溫度高，刀具易磨損，注切削液。 如；用高速鋼刀車削鋼件時 5086%切屑，4010%車刀， 93%工件，1%介質(zhì) 鉆削時 28%切屑，14.5%刀具， 52.5%工件，5%介質(zhì) 切削熱 刀具磨損 工件變形 尺寸超差,2切削溫度及其影響因素 切削溫度一般是指切削區(qū)的平均溫度 3切削液 減少切削熱的產(chǎn)生和增加切削

9、熱的散發(fā)，除合理選用切削用量、刀具材料及刀具幾何角度等以外，還要合理選用切削液。,切削液的作用： 能吸收、帶走大量切削熱冷卻； 能滲入刀具工件、切屑接觸面潤滑摩檫； 防銹、清洗表面質(zhì)量,切削液的種類： 水溶液：水與防銹劑或活性劑 主要作用冷卻，用于磨削。 乳化液：乳化油同水稀釋而成 低濃度粗車、磨削；高濃度精車、鉆孔、銑削。 切削油：礦物油、動物植物油 主要用于潤滑，降低粗糙度，用于低速精加工。,四. 刀具磨損和耐用度 刀具磨損的形式有： 后刀面磨損 前刀面磨損 前后刀面磨損,刀具磨損三個階段： 初期磨損 正常磨損 劇烈磨損,刀具耐用度是兩次刃磨之間實際切削的時間。以符號t代表，單位：秒 硬質(zhì)

10、合金焊接車刀 t=3600S 高速鋼鉆頭 t=48007200S 硬質(zhì)合金端銑刀 t=720010800S 齒輪刀具 t=1200018000S 刀具壽命：刀具耐用度磨刀次數(shù),五. 材料的可切削性 材料的可切削性在一定的生產(chǎn)條件下，材料被切削加工的難易程度。,評定指標,（1）一定刀具耐用度下的切削速度 vT （2）材料的相對加工性 Kr （3）已加工表面的質(zhì)量 （4）切屑控制或斷屑的難易程度 （5）切削力,良好的可切削性： 刀具不易磨損或在一定的耐用度下允許的切削速度高； 表面粗糙度較低； 切除單位體積金屬所消耗的功少； 切屑易控制、易斷屑。 一般有色金屬加工性好，最差的是某些鈦合金、鑄造鎳基高溫合金,改善材料切削加工性的主要途徑： 材料的使用要求，經(jīng)常與其切削加工性發(fā)生矛盾。影響材料切削加工性的主要因素是其物理、力學性能。如：材料的導熱性、強度和硬度、塑性等。在保證零件使用性能的前提下，可通過各種途徑來改善材料的切削加工性。,調(diào)整化學成分 鋼硫、鉛；銅合金鉛； 鋁合金鋅、鎂； 低碳鋼硫、磷。 進行熱處理 高碳鋼球化退化； 低碳鋼正火； 鑄鐵件退火； 白口鑄鐵9501000長時間退火