(机械制造技术4版课件)12任务二加工带孔的高精度阶梯轴.ppt
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1、任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,学习目标:通过为带有螺纹和孔的轴设置加工工艺,学习孔加工刀具、磨削加工刀具的种类,掌握刀具几何角度的概念,切屑的产生、类型,在加工过程中切削热、切削力及积屑瘤等对加工精度的影响。,项目一 金属切削知识,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,任务提出:如图示的带内孔的阶梯轴,单件小批量生产,毛坯为长80mm,直径45的棒料,材料为40钢,请设置加工工艺。,基本问题:1零件有内孔,应该选择什么样的刀具?2表面质量要求高的表面为什么用砂轮加工?3刀具分哪几个部分?,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,表1-2-1 阶梯轴加工工序,表1-2-1 阶梯轴加工工序,1扁钻 扁钻是使用
2、最早的钻孔刀具。特点是结构简单、刚性好、成本低、刃磨方便。,图1-32 扁钻,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,麻花钻,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,2麻花钻 麻花钻属于粗加工刀具,尺寸公差等级为IT13IT11,表面粗糙度Ra值为2512.5m。麻花钻的工作部分包括切削部分和导向部分。,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,2麻花钻 麻花钻属于粗加工刀具,尺寸公差等级为IT13IT11,表面粗糙度Ra值为2512.5m。麻花钻的工作部分包括切削部分和导向部分。,3中心钻 中心钻是用来加工轴类零件中心孔的刀具,其结构主要有三种形式:,一、孔加工工具,任
3、务二 加工带孔的高精度阶梯轴,4深孔钻 通常把孔深与孔径之比大于510倍的孔称为深孔,加工所用的钻头称为深孔钻。由于孔深与孔径之比大,钻头细长,强度和刚度均较差,工作不稳定,易引起孔中心线的偏斜和振动。为了保证孔中心线的直线性,必须很好地解决导向问题;由于孔深度大,容屑及排屑空间小,切屑流经的路程长,切屑不易排除,必须设法解决断屑和排屑问题;深孔钻头是在封闭状态下工作,切削热不易散出,必须设法采取措施确保切削液的顺利进入,充分发挥冷却和润滑作用。,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,单刃外排屑小深孔枪钻,5.扩孔钻 扩孔钻专门用来扩大已有孔,它比麻花钻的齿数多(Z3),容屑槽较浅,
4、无横刃,强度和刚度均较高,导向性和切削性较好,加工质量和生产效率比麻花钻高。,扩孔钻,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,6锪钻 锪钻用于加工各种埋头螺钉沉孔、锥孔和凸台面等。常见的锪钻有三种:圆柱形沉头锪钻、锥形沉头锪钻及端面凸台锪钻。,锪钻,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,7铰刀 铰刀常用来对已有孔进行最后精加工,也可对要求精确的孔进行预加工。其加工公差等级可达IT8IT6级,表面粗糙度Ra值达1.60.2m。铰刀可分为手动铰刀和机机铰刀。,图1-38 铰刀,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,8镗刀 镗刀是对已有的孔进行再加工刀具。镗刀可在车床、镗
5、床或铣床上使用,可加工精度不同的孔,加工精度可达IT7IT6级,表面粗糙度Ra值达6.30.8m。,单刃镗刀,浮动镗刀及其工作情况,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,8镗刀 镗刀是对已有的孔进行再加工刀具。镗刀可在车床、镗床或铣床上使用,可加工精度不同的孔,加工精度可达IT7IT6级,表面粗糙度Ra值达6.30.8m。,单刃镗刀,镗刀刀柄,一、孔加工工具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,1磨削运动磨削的主运动是砂轮的旋转运动,砂轮的切线速度即为磨削速度vc(单位为m/s)。磨削的进给运动一般有三种:(1)工件旋转进给运动(2)工件相对砂轮的轴向进给运动(3)砂轮径向进给运动,二、
6、磨削刀具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,外圆磨,2砂轮砂轮是由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。由于磨料、结合剂及制造工艺等的不同,砂轮特性可能相差很大,对磨削的加工质量、生产效率和经济性有着重要影响。砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等。,二、磨削刀具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,砂轮结构及磨削示意图,二、磨削刀具,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,3.自锐性 磨削过程中,磨粒在高速、高压与高温的作用下,将逐渐磨损而变圆钝。圆钝的磨粒,切削能力下降,作用于磨粒上的力不断增大。当此力超过磨粒强度极限时,磨粒就会破碎,产生新的较锋利的棱角,代替旧的圆钝的磨粒进
7、行磨削;此力超过砂轮结合剂的粘结力时,圆钝的磨粒就会从砂轮表面脱落,露出一层新鲜锋利的磨粒,继续进行磨削。砂轮的这种自行推陈出新、保持自身锋锐的性能,称为“自锐性”。砂轮本身虽有自锐性,但由于切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞,使它失去切削能力;磨粒随机脱落的不均匀性,会使砂轮失去外形精度。所以,为了恢复砂轮的切削能力和外形精度,在磨削一定时间后,仍需对砂轮进行修整。,1刀具切削部分的构成要素(1)前面(前刀面)r:刀具上切屑流出的表面;(2)后面(后刀面)A:刀具上与工件上待加工的表面相对的刀面;(3)副后面(副后刀面)A:刀具上与工件已加工的表面相对的刀面;(4)主切削刃:前面与后面形成的交线,在切
8、削中承担主要的切削任务;(5)副切削刃:前面与副后面形成的交线,它参与部分的切削任务;(6)刀尖:刀尖可以是主切削刃与副切削刃汇交的交点;也可以是把主切削刃与副切削刃连接起来的一小段切削刃,如果这一小段切削刃为直线段,则称为倒棱;如果这一小段切削刃为圆弧,则称为圆弧过渡刃,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,2刀具角度参考平面与刀具角度参考系(1)刀具角度参考平面,图1-5 刀具角度的参考平面,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,刀具角度的参考平面,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,基面Pr:过切削刃选定点,垂直于主运动方向的平面。通常,它平行
9、(或垂直)于刀具上的安装面(或轴线)的平面。例如:普通车刀的基面Pr,可理解为平行于刀具的底面;切削平面Ps:过切削刃选定点,与切削刃相切,并垂直于基面Pr的平面。它也是切削刃与切削速度方向构成的平面;正交平面Po:过切削刃选定点,同时垂直于基面Pr与切削平面Ps的平面;法平面Pn:过切削刃选定点,并垂直于切削刃的平面;假定工作平面Pf:过切削刃选定点,平行于假定进给运动方向,并垂直于基面Pr的平面;背平面Pp:过切削刃选定点,同时垂直于假定工作平面Pf与基面Pr的平面。,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,2刀具角度参考平面与刀具角度参考系(1)刀具角度参考平面,(2)刀具角
10、度参考系即正交平面参考系:由基面Pr、切削平面Ps和正平面Po构成的空间三面投影体系称为正交平面参考系。由于该参考系中三个投影面均相互垂直,符合空间三维平面直角坐标系的条件,所以,该参考系是刀具标注角度最常用的参考系。法平面参考系:由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn构成的空间三面投影体系称为法平面参考系。假定工作平面参考系:由基面Pr、假定工作平面Pf和背平面Pp构成的空间三面投影体系称为假定工作平面参考系。,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,正交平面参考系刀具标注角度,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,3刀具的标注角度(1)正交平面参考系中的刀具标注角度
11、 在基面Pr上刀具标注角度有:主偏角kr 在过主切削刃选定点的基面内,主切削刃与进给方向间的夹角;副偏角kr在过副切削刃选定点的基面内,副切削刃和进给方向间所夹的锐角;在切削平面Ps上刀具标注角度有:刃倾角s主切削刃与基面间的夹角。刃倾角s有正负之分,当刀尖处于切削刃最高点时为正,反之为负。在正平面Po上刀具标注角度有:前角前面r与基面Pr间的夹角。前角有正负,前角在面之下为负,前角在基面这上为正;后角O后面与切削平面间的夹角。,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,(2)其它参考系刀具标注角度 在法平面Pn内测量的前、后角称为法前角和法后角,如图1-7所示。,法平面参考系刀具标
12、注角度,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,4.刀具工作角度(1)进给运动对刀具工作角度的影响(横车时),oeo oeo arctan(f/dn),横向进给运动对刀具工作角度的影响,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,(2)刀尖位置高低对工作角度的影响,pepp pepp parcsin(2h/dw),刀尖位置高时刀具工作角度,三、刀具的几何角度,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,4切屑是如何产生的?粗精加工时,切屑的形状相同吗?改变刀具前角,对切屑形状有影响吗?5积屑瘤如何产生的?有办法避免吗?6车细长轴,能控制切削力来减少弯曲变形和振动吗?7前角、后角、主偏角
13、等如何选择能延长刀具寿命?,深度问题:,1切屑的形成过程 切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤,沿着某一斜面剪切滑移形成的。,切削过程示意图,四、切屑的类型,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,2切削过程变形区的划分,图中(AOM)为第一变形区:沿滑移面的剪切变形,以及随之产生的加工硬化。图中为第二变形区:切屑底层(与前刀面接触层)在沿前刀面流动过程中受到前刀面的进一步挤压与摩擦,使靠近前刀面处金属纤维化,即产生了第二次变形,变形方向基本上与前刀面平行。图中为第三变形区:位于后刀面与已加工表面之间,切削刃钝圆部分及后刀面对已加工表面进行挤压,使已加工表面产生变形,造成纤维化和加工硬化。,剪切滑移线与
14、三个变形区示意图,四、切屑的类型,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,3.切屑类型及控制带状切屑当加工塑性材料,切削厚度较小,切削速度较高,刀具前角较大时,往往会得到此类屑型。此类屑型底层表面光华,上层表面毛茸;切削过程较平稳,已加工表面粗糙度值较小。,四、切屑的类型,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,3.切屑类型及控制节状切屑切屑底层表面有裂纹,上层表面呈锯齿形。大多在加工塑性材料,切削速度较低,切削厚度较大,刀具前角较小时,容易得到此类屑型。,四、切屑的类型,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,3.切屑类型及控制粒状切屑当切削塑性材料,剪切面上剪切应力超过工件材料破裂强度时,挤裂切屑便被切离成粒状切
15、屑。切削时采用较小的前角或负前角、切削速度较低、进给量较大,易产生此类屑型。,四、切屑的类型,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,3.切屑类型及控制崩碎切屑在加工铸铁等脆性材料时,由于材料抗拉强度较低,刀具切入后,切削层金属只经受较小的塑性变形就被挤裂,或在拉应力状态下脆断,形成不规则的碎块状切削。工件材料越脆、切削厚度越大、刀具前角于小,越容易产生这种切屑。,四、切屑的类型,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,1.前刀面上的摩擦特性,刀屑接触面上的摩擦特性,五、积屑瘤现象,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,在近切削刃长度lf1内,由于摩擦与挤压作用产生高温和高压,使切屑底面与前面的接触面之间形成粘结,
16、亦称冷焊,粘结区或称冷焊区内的摩擦属于内摩擦,是前面摩擦的主要区域。内摩擦力使粘结材料较软的一方产生剪切滑移,使得切屑底层很薄的一层金属晶粒出现拉长的现象。由于摩擦对切削变形、刀具寿命和加工表面质量有很大影响,因此,在生产中常采用减小切削力、缩短刀屑接触长度、降低加工材料屈服强度、选用摩擦系数小的刀具材料、提到刀面刃磨质量和浇注切削液等方法,来减小摩擦。,五、积屑瘤现象,任务二 加工带孔的高精度阶梯轴,2.积屑瘤现象 在切削塑性材料时,如果前刀面上的摩擦系数较大,切削速度不高又能形成带状切屑的情况下,常常会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块,称为积屑瘤。积屑瘤包围着刃口,将前刀面与切屑
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- 机械制造 技术 课件 12 任务 加工 高精度 阶梯
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