机械加工工艺机械加工工艺概述课件

金属切削加工金属切削加工是用切削刀具从毛坯上是用切削刀具从毛坯上切去多余的金属，以获得具有所需的形切去多余的金属，以获得具有所需的形状、尺寸精度和表面粗糙度的零件的加状、尺寸精度和表面粗糙度的零件的加工方法。工方法。第一节 切削加工方式与切削要素一、切削运动可分为主运动和进给运动机床种类 主运动 进给运动 车床工件旋转 刀具直线 钻床钻头旋转 钻头直线 铣床铣刀旋转 工件直线 刨床刨刀直线 工件直线 磨床砂轮旋转 工件旋转、直线 1.回转体表面 2.平面 3.成形表面二、切削用量 1.主运动(VC)切除金属所需的最基本的运动。（只有一个）2.进给运动(f)使切屑不断投入的运动。（有一个或多个）例：车、铣、刨、磨、钻等。二、切削用量 在切削过程中，工件上形成了三个表面：待加工面1 加工表面2 已加工面3 1.切削速度V主运动线速度v=dw n/1000 （m/min）式中：n工件的转速（r/min）dw待加工面直径（mm）往复运动：平均速度v=2Lnr/1000 （m/min)式中：L往复运动行程长度 nr主运动每秒钟的往复次数（str/s）2.进给量f（mm/r）工件每转刀具移动的距离。进给速度Vf 刀具(或工件)移动速度。3.背吃刀量ap 钻孔时p(mm)min)/(mmnfvf)(2mmddamwp三、切削层几何参数）切削厚度（hD）车外圆（）时）切削宽度（bD）车外圆（）时）切削面积（）)(cosmmabrpD)(sinmmfhrDpafDhDbr)(mmafbhApDDD第二节 切削刀具一、刀具的几何角度一、刀具的几何角度切削刀具的种类繁多，不论刀具的结构多么复杂，切削刀具的种类繁多，不论刀具的结构多么复杂，都可以看成是以外圆车刀切削部分为基本形态演变而成都可以看成是以外圆车刀切削部分为基本形态演变而成的。的。1.外圆车刀的外圆车刀的组成组成车刀的切削部分车刀的切削部分(刀头刀头)：三面三面、两刃两刃、一尖一尖。1）前刀面前刀面A切屑流切屑流出的表面。出的表面。2）主后刀面主后刀面A与加与加工表面相对的表面。工表面相对的表面。3）副后刀面副后刀面A与已与已加工表面相对的表面。加工表面相对的表面。4）主切削刃主切削刃SA与与A相交。相交。5）副切削刃副切削刃S A与与A相交。相交。6）刀尖刀尖A、A与与A相交。相交。车外圆时 1.2.3.4.5 表示车刀的什么几何元素？2.外圆车刀的主要角度外圆车刀的主要角度1)辅助平面辅助平面 由由P Pr r、P Ps s 、P Po o组成主剖面参考系。组成主剖面参考系。（1）P Pr r（基面）（基面）过主切削刃一点，垂直于该点过主切削刃一点，垂直于该点切削速度切削速度V的平面。的平面。（P Pr r ）（2）P Ps s（切削平面）（切削平面）过主切削刃一点，与切削过主切削刃一点，与切削刃相切且垂至于刃相切且垂至于P Pr r的平面。的平面。（3）P Po o（主剖面）（主剖面）过主切削刃一点，垂直于过主切削刃一点，垂直于P Pr r 和和P Ps s的平面。的平面。（P Po o 又称为正交平面）又称为正交平面）主剖面参考系主剖面参考系PrPrVVPsPsPrPrPoPoPs、PrPr2)标注角度标注角度假定：假定：不考虑进给速不考虑进给速度的大小，度的大小，假定车刀假定车刀A点与工件中心等高，点与工件中心等高，刀杆中心线垂直于进刀杆中心线垂直于进给方向，切削刃上选定给方向，切削刃上选定点点A的的主剖面标注角度主剖面标注角度参考系参考系如图所示。如图所示。f车刀的标注角度 车刀的标注角度是指刀具制造图上标注的角度，它是刀具的刃磨角度，也称静止角度。如图所示。1）前角 o2）后角 o3）主偏角 r4）副偏角 r5）刃倾角 sf前角的正负0oo前角的正负oo前角的正负oo刃倾角的正负0s刃倾角的正负s刃倾角的正负s 3)车刀工作角度车刀工作角度车刀安装高度对前、后角的影响车刀安装高度对前、后角的影响 ooeooev 车刀安装高度对前、后角的影响车刀安装高度对前、后角的影响 oeoooevev 车刀安装高度对前、后角的影响车刀安装高度对前、后角的影响 ooeooevev 二二.刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响 dhoeoe2sin00vvtgfooeooerrerrefrrerrefrrerref刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形rrerre刀具锋利刀具锋利切屑变形程度切屑变形程度切削力切削力前角前角前角前角刀刃及刀头强度刀刃及刀头强度易蹦刃易蹦刃楔角楔角前角前角切屑变形程度切屑变形程度易断屑易断屑脆性材料：脆性材料：O O小，塑性材料：小，塑性材料：O O大大刀具的刀具的b b、k k较大，则较大，则O O可选大值可选大值粗加工时：粗加工时：O O小，精加工时：小，精加工时：O O大大刀具的刀具的b b、k k较大，则较大，则O O可选大值可选大值粗加工时：粗加工时：O O小，精加工时：小，精加工时：O O大大工件的工件的b b、HBHB较大，则较大，则O O可选小值可选小值、RmaxcosFFsinFFDpDfbD 刀刃工作长度刀刃工作长度单位负荷单位负荷 刚性好，则刚性好，则取小值。取小值。粗加工时：粗加工时：大，精加工时：大，精加工时：小小HB HB 一般情况下：一般情况下：粗加工时：粗加工时：s=0-5精加工时：精加工时：s=0+5 工艺系统刚性不足，则工艺系统刚性不足，则s 0三、多齿刀具的几何角度三、多齿刀具的几何角度 多齿刀具每一刀齿都可以看成是一把车刀。多齿刀具每一刀齿都可以看成是一把车刀。1.麻花钻头麻花钻头 两个前刀面两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面（棱、两个后刀面、两个副后刀面（棱边）、两条主切削刃两条副切削刃、一条横刃边）、两条主切削刃两条副切削刃、一条横刃 主切削刃上主切削刃上各点的基面位置不同各点的基面位置不同,(A(A点的基面点的基面P PrA rA)主要几何角度：主要几何角度：1）前角（前角（o o）外缘处外缘处o o 约约3030，靠近横刃靠近横刃处处o o=-30=-30，横刃横刃上上o o=-50=-5060602）后角（后角（o o）后角后角o o是在以是在以钻头中心钻头中心为轴心的圆柱剖面内度为轴心的圆柱剖面内度量的。由于进给运动的影响，量的。由于进给运动的影响，e e比比f f小愈近中心小愈近中心减小愈大。标准麻花钻外缘处减小愈大。标准麻花钻外缘处o o=8=81414，近，近中心处中心处o o=20=2025253 3）螺旋角（）螺旋角（）其大小由螺旋槽的导程其大小由螺旋槽的导程S S和直径钻头和直径钻头d d0 0决定，决定，标准麻花钻螺旋角标准麻花钻螺旋角=18=1830304 4）顶角（）顶角（2 2）标准麻花钻顶角标准麻花钻顶角2 2=116=116118118。标准麻花钻在结构上存在的缺点：标准麻花钻在结构上存在的缺点：横刃处很大的负前角，挤刮金属，轴向抗抗力大，易横刃处很大的负前角，挤刮金属，轴向抗抗力大，易钻偏。钻偏。外缘处外缘处o o约约3030，但靠近横刃处，但靠近横刃处o o=3030；副后角为副后角为0 0，散热条件差；，散热条件差；主刃长，不易排屑。主刃长，不易排屑。2.2.铣刀铣刀 圆柱铣刀端铣刀盘状铣刀槽铣刀立铣刀圆柱铣刀端铣刀盘状铣刀槽铣刀立铣刀角铣刀成形铣刀等。角铣刀成形铣刀等。铣刀铣刀类型类型 3.3.砂轮砂轮由磨料由磨料+结合剂组成。结合剂组成。特性：磨料，粒度，硬度，结合剂，组织，形状和尺寸等。特性：磨料，粒度，硬度，结合剂，组织，形状和尺寸等。1 1）磨料）磨料刚玉类，刚玉类，GZGZ，GBGB，GD，GW，GG碳化硅类：碳化硅类：THTH，TLTL金刚石类：金刚石类：JRJR2 2）粒度）粒度粒度选择与粗糙度粒度选择与粗糙度 生产率等因素有关。生产率等因素有关。3 3）结合剂）结合剂 砂轮能否耐腐承受冲击等取决于结合剂。砂轮能否耐腐承受冲击等取决于结合剂。常用的有常用的有陶瓷结合剂（陶瓷结合剂（A A）树脂结合剂（树脂结合剂（S S）橡胶结合剂（橡胶结合剂（X X）金属结合剂（金属结合剂（J J）4 4）硬度）硬度5 5）组织）组织组织号数是以磨粒占砂轮体积的百分比来确定。组织号数是以磨粒占砂轮体积的百分比来确定。紧密（紧密（0 0，1 1，2 2，3 3，4 4号）中等（号）中等（5 5，6 6，7 7，8 8号）号）疏松（疏松（9 9，1010，1111，1212号）号）6 6）形状和尺寸）形状和尺寸四、刀具材料四、刀具材料1.1.刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能1 1）高硬度）高硬度2 2）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性3 3）高耐磨性）高耐磨性4 4）高的热硬性）高的热硬性5)5)良好的工艺性良好的工艺性2.2.刀具材料的种类刀具材料的种类1)1)碳素工具钢碳素工具钢 HRC61-65HRC61-65，耐热，耐热200-250200-250，v8m/minv8m/min。常用。常用T10AT10A，T12AT12A2)2)合金工具钢合金工具钢HRC65-67HRC65-67，耐热，耐热350-400350-400，v10-15m/minv10-15m/min。常用。常用9SiCr9SiCr，CrWMnCrWMn。3)3)高速钢高速钢HRC67-70HRC67-70，耐热，耐热550-600550-600，v30-40m/minv30-40m/min。常用。常用W18Cr4VW18Cr4V，W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。4)4)硬质合金硬质合金HRA87-92HRA87-92（相当于（相当于HRC70-75HRC70-75），耐热），耐热10001000，v=100-300m/minv=100-300m/min。我国常用的硬质合金有我国常用的硬质合金有YGYG类类，YG3YG3，YG6YG6，YG8YG8，YG3X，YG6XYG6X等；等；YTYT类类，YT5YT5，YT14YT14，YT15YT15，YT30YT30。通用硬质合金通用硬质合金YWYW（YT+TaCYT+TaC或或NbCNbC），），YW1YW1，YW2YW2。表面涂层硬质合金：表面涂层硬质合金：TiCTiC涂层，涂层，TiNTiN涂层，涂层，TiC-TiNTiC-TiN复复合涂层，合涂层，AlAl2 2O O3 3涂层。涂层。5)5)陶瓷陶瓷HRA93-94HRA93-94，耐热，耐热12001200，v v达达300m/min300m/min以上。常用以上。常用AMAM，AMFAMF，AT6AT6，SG3SG3，SG4SG4，LT35LT35，LT55LT55等。等。6)6)金刚石金刚石 HV10000HV10000，IT5IT5，Ra0025-0012mRa0025-0012m，耐热，耐热800800。7)7)立方氮化硼（立方氮化硼（CBNCBN）HV8000-9000HV8000-9000，IT6IT6，Ra04-02mRa04-02m，耐热，耐热1300-1300-15001500。