第4章切削加工基础知识详解ppt课件.ppt

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1、问题1：以下各种零件使用什么加工方法,？,铸造,锻压,焊接,车削,铣削,刨削,钻削,磨削,问题2：第一页和第二页有什么不同,？,主要不同是：前三章所学的铸造、锻压、焊接没有从工件中切除多余材料；而车、铣、刨、钻、磨则是从工件中切除多余材料的加工方法，并且他们有个共同的名字切削加工。,第4章 切削加工基础知识,秦 伟,切削加工利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法。主要分为：,钳加工一般在钳台上以手工工具为主，对工件进行的各种加工方法。含划线、打样冲眼、锯削、锉削、刮研、钻孔、攻螺纹、机械装配、修理等14个小项。,机械加工通过工人操作机床设备进行的切削加工。根据工具的不同分为：利用刀具进行加

2、工和利用磨料进行加工利用刀具进行加工分为：车削（第五章）、刨削（第六章）、钻削（第七章）、铣削（第八章）等9种加工方法。利用磨料加工主要包括：磨削（第九章）、研磨、珩磨、超精加工等4种加工方法。,主要内容,4.1 切削运动及切削用量 4.2 刀具几何形状和材料 4.3 切削力和切削温度 4.4 切削液 4.5 加工精度和加工表面质量,学习要求,(1)掌握切削运动、加工表面、切削用量及切削层参数概念和分析方法；(2)掌握刀具、刀具角度和工作角度的概念、合理选择刀具角度，常用刀具材料的性质与选用；(3)掌握切削过程中的物理现象及其对加工过程的影响；(4)掌握切削液的作用，合理选用切削液。重点和难点

3、：刀具角度和切削过程中的物理现象,4.1 切削运动与切削用量,回转体表面：是以直线为母线作旋转运动所形成的表面；成型方法：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、内外圆磨削等。,4.1.1 零件表面的形成,平面：是以直线为母线作直线运动形成的表面；成型方法：铣削、刨削、平面磨削等。,曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；成型方法：铣削、成形磨削、数控铣削、电火花加工、激光加工等。,4.1.2 切削运动,l 分类：1）主运动：切除切屑所需的基本运动。3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。,l 概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属,2）进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。3个特点：

4、速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。,3）其它运动：吃刀运动 分度运动,常见机床的切削运动,正在加工的工件表面，根据其所处的状态分为：已加工表面：已经加工完成的表面。加工表面（过渡表面）：切削刀具正在进行切削加工的表面。待加工表面：即将进入切削加工的表面。,4.1.3加工表面,4.1.4 切削要素,l切削用量三要素：切削速度vc:主运动的线速度(mm/min)圆周运动：Vc=Dnw 直线往复：Vc=2Lnr,进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。1）（周期）进给量f(mm/r)：主运动一个循环 2）进给速度vf(mm/min)：单位时间内 3）每齿进给量af(mm/z)：刀具每个刀齿

5、,背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面与待加工表面间的距离。补充定义：在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度。,l刀具结构及其几何形状,4.2刀具几何形状和材料4.2.1 刀具切削部分的基本定义,刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等。按功能：车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、尖刀、镗孔刀、成形刀等。结构形式：整体式、焊接式、机械安装式（压板压紧）,前刀面Ar 主切削刃S主后面Aa 刀尖副后面Aa 副切削刃S,l 切削部分组成,2023/1/10,机械制造工艺基础,15,2参考系,参考系定义和规定刀具角度的各基准坐标平面。,静止参考系：用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何

6、参数的参考系称刀具；刀具工作参考系：规定刀具进行切削加工时几何参数的参考系称。,l 刀具的静止参考系（PrPsPo系正交平面参照系）,静止参照系的假设条件：假定运动条件：进给量f=0 假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高；刀杆方向与进给方向垂直。,（1）基面Pr：过切削刃选定点的平面，垂直于假定的主运动方向。（2）假定工作平面Pf：通过切削刃选定点并垂直于基面，平行于进给运动方向。（3）主切削平面Ps：通过主切削刃选定点，与主切削刃相切，并垂直于基面的平面。（4）副切削平面Ps通过副切削刃选定点，与副切削刃相切，并垂直于基面的平面。（5）正交平面Po：通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面

7、的平面。,刀具静止参考系的主要基准坐标平面：,1假定主运动方向 2假定进给运动方向3切削刃选定点,前角的作用：前角 切屑变形切削力刃口强度前刀面磨损 导热体积刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角 加工脆性材料、断续切削选小前角 加工硬材料选用负前角,刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的刀具角度。（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）1.刀具标注前角0：在正交平面内测量的，前刀面与基面的夹角。前角的标注：,l刀具标角度的定义,在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角。后角的标注：,后角的作用：后角 后刀面与加工表面间的摩擦 后刀面磨损 刃口强度 导热体积刀具后角的选用：粗加工选小后角 精

8、加工选大后角 选大前角时选小后角以增大刃口强度,2.刀具标注注后角0：,主偏角的作用：主偏角 切削刃工作长度 刀尖强度 导热体积 径向分力刀具主偏角的选用：一般为3075 加工细长工件采用9093,副偏角的作用：副偏角 副后面与工件已加工表面摩擦 刀尖强度 表面粗糙度刀具副偏角的选用：一般为520 特殊要求可采用Kr=0 的修光刃,在基面内测量的，主切削刃与进给方向的夹角。4.副偏角Kr：在基面内测量的，副切削刃与进给反方向的夹角。主偏角和副偏角的标注：,3.主偏角Kr：,刀具刃倾角的选用：精加工取S 0 粗加工取S 0 加工细长工件采用S 0,刃倾角的作用：（1）影响排屑方向：S 0 排向待

9、加工表面；S 0 排向已加工表面；S=0 前刀面上卷曲,在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角。刃倾角的标注：,5.刃倾角S：,（2）影响切入切出的稳定性（3）影响背向分力大小,1）粗加工塑性材料时，选择大前角0，小后角0，小主偏角Kr，较小或负的刃倾角s；加工脆性材料时可适当减小前角0；加工高硬度难加工材料时，采用负前角(00)。2）精加工时，一般选择较大后角0，较小的前角0，非负的刃倾角（s0），加工细长轴时选择大主偏角Kr。,l刀具角度的选择原则：,总的来说，前后角选择按照：,前角大，刀锋利，强度差。适于精加工。前角小，强度好。散热佳，适于粗加工。后角大，刀锋利，摩擦小。适于精加工。后

10、角小，强度好。散热佳，适于粗加工。,例题：,下图为外圆车削示意图，在图上标注：（1）主运动、进给运动和背吃刀量；（2）已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；（3）基面、主剖面和切削平面；（4）刀具角度015、06、Kr55、Kr45、s10。,4.2.2 刀具材料,l刀具材料的基本性能 高硬度 高耐热性 足够的强度和韧性 高耐磨性 良好的工艺性五个基本性能相互联系，又相互制约，应根据具体加工条件，抓主要性能，兼顾其它。,l 常用刀具材料的种类及应用,常用的刀具切削面材料,（1）优质碳素工具钢：T10A、T12A（2）合金工具钢：9SiCr、CrWMn（3）高速工具钢：W18Cr4V、W6M

11、o5Cr4V2（4）硬质合金,优质碳素工具钢：一般用来制造切削速度低、尺寸较小的手动工具。,合金工具钢：常用来制造形状复杂的低速刀具。,钨钢铰刀,丝锥,板牙,高速工具钢：适于制造成形车刀、铣刀、钻头和拉刀,30度车外圆车刀,瑞士雕刻铣刀,高速钢麻花钻头,拉刀,硬质合金：用途比较广泛,硬质合金钻头,43 切削力与切削温度,一、切削力二、切削温度,一、切削力,总切削力刀具的一个切削部分在切削工件时所产生的全部切削力称为一个切削部分总切削力。多刃刀具（如铣刀、铰刀、麻花钻等）：有几个切削部分同时进行切削，所有参与切削的各切削部分所产生的总切削力的合力称为刀具总切削力。单刃刀具（如车刀、刨刀等）：只有

12、一个切削部分参与切削，这个切削部分总切削力就是刀具总切削力。,1总切削力的概念,2总切削力的分解,切削力Fc 背向力Fp 进给力Ff,3总切削抗力,总切削抗力切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力F。,4影响总切削抗力的因素,（1）工件材料：工件材料的强度、硬度越高，韧性和塑性越好，越难切削，总切削抗力越大。（2）切削用量：切削深度ap和进给量f增大，总切削抗力增大。（3）刀具角度,前角增大，总切削抗力减小后角增大，总切削抗力减小主偏角对切削抗力Fc影响较小，对背向抗力Fp和进给抗力Ff的比例影响明显,（4）切削液：合理使用可以使总切削抗力减小。,二、切削温度,1切削热与切削温度,切削热

13、切削过程中，由于被切削材料层的变形、分离及刀具和被切削材料间的摩擦而产生的热量。,切削温度切削过程中，切削区域的温度。,2减少切削热和降低切削温度的工艺措施,合理选择刀具材料和刀具几何角度合理选择切削用量适当选择和使用切削液,4.4 切削液,合理地选用冷却润滑液切削速度可提高5%20%，刀具寿命明显提高，加工表面粗糙度值减小，节能5%20%，生产效率提高。,4.4.1 切削液的作用 冷却作用；润滑作用；清洗作用；防锈作用,4.4.2 切削液的种类 水溶液冷却为主 切削油润滑为主 乳化液兼顾冷却与润滑,4.4 切削液,4.4.3切削液的选用主要从工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求四个方面作为

14、选用依据。总的原则是：粗加工：主要以降低切削温度、冷却为主。精加工：主要是改善表面质量，提高刀具耐用度，稳定精度，以润滑为主。切削高强度钢、高温合金钢等难加工材料，应选用极压切削油或极压乳化液。,切削液除了有冷却的作用外，还可驱动车刀运动,？,45 加工精度和加工表面质量,一、加工精度二、加工表面质量,一、加工精度,1加工精度的概念,加工精度指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。,2获得规定尺寸精度的方法,（1）试切法（2）自动获得尺寸精度的方法,用定尺寸刀具加工 调整法 自动控制法,二、加工表面质量,1加工表面质量的概念,零件表面微观几何形状 零件表面层材料的物理、力学性能,2表面粗糙度,表面粗糙度加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。,3表面层材料的物理、力学性能,因塑性变形引起的冷作硬化。因切削热的影响引起金相组织的变化。因切削时的塑性变形、热塑性变形、金相组织变化引起的残余应力。,授课完毕！谢谢！,