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文档简介
1、2022/8/221第五篇 切削加工2022/8/222概述 金属切削加工是用切削工具将坯料或工件上的多余资料切除,以获得所要求的尺寸、外形、位置精度和外表质量的加工方法。金属切削加工钳工机械加工加工方法有划线、錾、锯、刮、研、攻螺丝、套螺丝等经过操作机床来完成切削加工的,如车、钻、刨、磨、齿轮加工等 切削加工的主要特点:工件精度高、消费率高及顺应性好。凡是要求具有一定几何尺寸精度和外表粗糙度的零件,通常都采用切削加工方法来制造。2022/8/223本章学习目的和要求: 1、掌握切削加工的运动和切削要素2、了解常用刀具资料3、掌握刀具几何角度4、了解切削过程的切削热、变形、刀具的耐用度5、了解
2、资料的切削加工性 重点内容:1、掌握切削加工的运动和切削三要素2、掌握刀具几何角度 本章难点:车刀几何角度第17章 金属切削的根底知识 2022/8/224第一节 切削加工的运动分析及切削要素 一、零件外表的构成2022/8/225 主运动切下切屑所需求的最根本的运动,对切削起主要作用,速度最高、耗费机床的功率95%以上。机床主运动只需1个。主运动 切削运动 进给运动使工件不断投入切削,从而加工出完好外表所需的运动。速度低,耗费机床的功率5%以下。机床的进给运动可以有一个或几个。进给运动 切削运动刀具和工件之间的相对运动,该相对运动由主运动和进给运动组成。二、切削运动2022/8/226202
3、2/8/227三、切削运动中的三个外表1待加工外表:指加工时工件上有待切除的外表;2已加工外表:指工件上经刀具切削后产生的外表;3加工外表过渡外表:指工件上由刀具切削刃构成的外表。 2022/8/228四、切削用量三要素切削速度在主运动的一个循环或单位时间内,工件与刀具间沿进刀方向相对运动的间隔。在单位时间内,工件和刀具沿主运动方向相对挪动的间隔。待加工外表和已加工外表的垂直间隔。进给量背吃刀量2022/8/2291切削速度 V, m/s 在单位时间内,工件和刀具沿主运动方向相对挪动的间隔。 当主运动为旋转运动时,切削速度为:式中: dW待加工外表直径mm n工件或刀具的转速(r/min) 当
4、主运动为往复直线运动如刨削时,切削速度为:(m/s)(m/s)式中: nr 主运动每分钟往复次数次/min; L 往复直线运动行程长度mm。2022/8/22102进给量f,mm 在单位时间内主运动的一个循环内,刀具或工件沿进给运动方向的相对位移。 如在车削、镗削、钻削时,进给量表示工件或刀具每转一转,刀具或工件挪动的间隔,单位是mm/r。 在牛头刨床龙门刨刨削时,刀具工件每往复一次,工件刀具挪动的间隔。 单位时间的进给量 进给速度vfmm/s2022/8/22113背吃刀量切削深度,ap,mm 待加工外表和已加工外表的垂直间隔。 在车削外圆时: ap=dw-dm/2 mm 其中: dw 工件
5、待加工外表的直径; dm工件已加工外表的直径。2022/8/2212 由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的截面尺寸称为切削层参数。它决议了刀具切削部分所接受的负荷和切屑尺寸的大小,通常在垂直于切削速度的平面内度量,包括切削厚度ac 、切削宽度aw和切削面积AC 。五、 切削层几何参数2022/8/22131)切削厚度ac mm两相邻加工外表之间的垂直间隔。mm2)切削宽度aw mm沿主刀刃度量的切削层的长度。mm3)切削面积AC mm2mm22022/8/2214刀具上与工件的加工外表相对的外表。第二节 刀具资料及刀具构造一、刀具的组成切削部分刀头夹持部分刀体前刀面:主后刀面:副后
6、刀面:主刀刃副刀刃刀尖切屑流出所经过的外表。刀具上与工件的已加工外表相对的外表。2022/8/2215夹持部分刀体切削部分刀头前刀面主后刀面副后刀面主刀刃副刀刃刀尖2022/8/2216二、刀具资料1.对刀具资料有如下要求: (1) 高的硬度和耐磨性。 (2) 足够的强度和韧性。 (3) 高的耐热性与化学稳定性。 (4) 良好的工艺性和经济性。 2. 常用刀具资料 碳素工具钢 C= 0.71.4%;T8、T10、T10A、T12等 HRC61652022/8/2217特点a. 淬火后硬度高;HRC6165b. 价钱低;.耐热温度低;.淬火后应力、变形大。250300运用:速度低、外形简单的手开
7、工具。如锉刀、锯条等。 合金工具钢Me5% ; 9SiCr、CrWMn等。HRC6168耐热温度 350400运用:速度低、外形复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。2022/8/2218 高速钢高合金钢。W=620%;Cr=3.84.4%;V=1.04%HRC6269耐热温度 600V=2030m/min运用:各种外形复杂的刀具。 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。 硬质合金碳化物+粘结剂粉末冶金碳化物:WC、TiC、TaC、NbC粘结剂:CoHRC7684耐热温度 1000允许的切削速度是高速钢的410倍。2022/8/2219 钨钴类YG:WC+Co韧性好、硬度低,切削韧性资料时耐
8、磨性较差。适于加工铸铁、青铜等脆性资料和粗加工。 钨钴钛类YT:WC+TiC+Co硬度高、耐磨性好、耐热性好,但韧性较差 。适于加工韧性资料和精加工。 陶瓷资料主要成分是Al2O3HRC9394耐热温度 12001450主要用于加工半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等资料。人造金刚石、立方氮化硼等刀具资料2022/8/2220三、刀具几何外形1.辅助平面 为确定刀具的几何角度而引入的辅助平面包括切削平面、基面和正交平面。基面:过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。切削平面:过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面的平面。正交平面主剖面:经过切削刃选定点,并同时垂直于基面和切削平面的平面
9、。2022/8/22212022/8/22222.车刀的主要角度 车刀的主要角度包括前角0 、后角0 、主偏角r 、负偏角r和刃倾角s 。2022/8/22231在正交平面内丈量角度a前角0:正交平面中,前刀面与基面之间的夹角。 前角大,刃口锋利,切屑变小,切削力小,切削轻快。但易产生崩刃。应根据刀具和工程资料及加工性质选择。加工塑性资料,取较大的前角,10 20。粗加工或灰铸铁取较小的前角,515。b后角0:正交平面中,主后刀面与切削平面之间的夹角。 增大后角可减少主后刀面与工件间的摩擦,提高工件加工质量和刀具耐用度,并使切削刃锋利。在保证加工质量和刀具耐用度的前提下,普通粗加工、强力车削,
10、资料较硬时取小值,68。反之取8122022/8/22242在基面内丈量角度a主偏角r:主刀刃在基面上投影与进给方向的夹角。影响切削层的外形,切削刃的任务长度和单位切削刃上的负荷。减少r,主切削刃单位长度上的负荷减少,刀具磨损小,寿命提高。45、60、75、90。b副偏角r:副刀刃在基面上投影与进给反方向的夹角。影响已加工外表的粗糙度和刀尖强度,减少r,减少外表的粗糙度的数值,还可提高刀具强度。过小,会使副切削刃与已加工面的摩擦添加,引起震动,降低外表质量。515。粗加工取较大值。2022/8/2225留意:车外圆与车端面弯头车刀主、副偏角的变化主切削刃副切削刃刀尖前角0后角0主偏角r副偏角r
11、车外圆CAB1243车端面CED12562022/8/22263在切削平面内丈量的角度刃倾角s:主刀刃与基面间的夹角。影响切屑流出方向,刀尖强度、切入切出平稳性、切削分力和切削的任务长度;-5+5度。保证加工质量的前提下。尽量取较大的负值小值,提高刀具耐冲击力。刃倾角正负的规定:刀尖处于切削刃最高点时,刃倾角为正;刀尖处于切削刃最低点时,刃倾角为负;切削刃平行于底面时,刃倾角为零。刃倾角及其对切屑排出方向的影响粗加工取负值精加工取正值2022/8/2227请将以下图中所标注的刀具根本角度填写在横线上 思索题前角为 ;后角为 ;主偏角为 ;副偏角为 ;刃倾角为 。 2022/8/2228请将以下
12、图中所标注的刀具根本角度填写在横线上 思索题前角为 6 0 ;后角为 18 0 ; 主偏角为 45 0 ;副偏角为 35 0 ; 刃倾角为 8 0 。刀具的构造方式整体式焊接式机夹可转位式多为高速钢车刀,其构造简单,制造、运用都方便不需焊接和刃磨,防止了焊接和刃磨引起的缺陷,坚持了硬质合金的原有性能,提高了刀具的耐用度构造简单、紧凑、刚性好,可磨出各种所需角度,运用广泛3. 刀具的构造方式2022/8/22292022/8/2230第三节 金属切削过程金属资料在刀具的作用下变形、分别的过程。1. 切屑构成过程切削层的金属弹性变形塑性变形挤裂切离切屑切削层的金属遭到刀具前刀面的推挤后产生弹性变形
13、随着切应力、切应变逐渐增大,到达其屈服强度时,产生塑性变形而滑移刀具继续切入时,资料内部的应力、应变继续增大,当切应力到达其断裂强度时,金属资料被挤裂沿刀具前刀面流出 一、切屑的构成过程及切屑种类a)带状切屑b)节状切屑c)崩碎切屑用大前角的刀具,较高的切削速度和小的进给量切削塑性资料时,易得到带状切屑带状切屑切削过程平稳,切削力变化小,工件外表光洁; 必需采取断屑措施节状切屑低的切削速度和较大的进给量加工中等硬度的钢材时产生切削力动摇较大,工件外表粗糙崩碎切屑切削层金属发生弹性变形后,普通不经过塑性变形就忽然崩裂。工件资料脆性越大,刀具前角越小,切削深度和进给量越大,越易产生此类切屑刀尖容易
14、磨损,容易产生振动,影响外表质量2、切屑的种类 2022/8/2231(1)切屑的形状可随切削条件不同而改动(2)可控制切削条件,使切屑形状向有利于消费的方面转化,保证切削加工的顺利进展和工件的加工质量增大前角提高切削速度减小进给量有利于使粒状切屑、节状切屑向带状切屑转化使切削过程平稳降低加工外表粗造度数值结论:2022/8/22322022/8/2233二、积屑瘤 1、积屑瘤的构成 在一定的切削速度下切削塑性资料时,常发如今刀具的前刀面上接近刀尖的部位粘附着一小块很硬的金属,称为积屑瘤。构成缘由:由于切屑底面与前刀面的挤压和猛烈摩擦,使切屑底层的流动速度低于上层的流动速度,构成滞流层。当滞流
15、层金属与前刀面之间的摩擦力超越切屑资料内部的结合力时,滞流层的金属与切屑分别而粘附在刀刃附近,构成楔形的积屑瘤。积屑瘤构成动画 2022/8/2234有利方面粗加工维护刀具添加任务前角积屑瘤硬度很高可替代切削刃进展切屑,减少刀具的磨损积屑瘤的存在,使刀具的实践任务前角增大可减小切削变形和切削力,使切削轻快2、积屑瘤对加工过程的影响2022/8/2235不利方面精加工影响工件尺寸精度影响工件外表粗造度积屑瘤破裂后会划伤外表,加快刀具磨损会构成硬点和毛刺,使工件外表粗造度值增大时大时小,时有时无,使切削力产生动摇而引起振动积屑瘤的顶端突出于切削刃之外,使实践的切削深度不断变化2022/8/2236
16、 3. 积屑瘤的控制影响积屑瘤的要素工件资料切削用量刀具角度切削液等控制措施要防止在中温、中速加工塑性资料,对资料进展正火或调质处置增大前角可减小切削变形,降低切削温度,减小积屑瘤的高度采用光滑性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤粗加工时对已加工外表质量要求不高,可利用积屑瘤减小切削力,保户刀具;而精加工时,要保证工件加工质量,必需防止产生积屑瘤。2022/8/22371、切削力 切削力是指切削时刀具切入工件,使被加工资料发生变构成为切屑所需的力。三、切削力和切削功率1切削力的来源 a前刀面遭到切屑的压力和摩擦力; b后刀面遭到工件外表的压力和摩擦力; c切屑的变形抗力。2总切削力的分解 将总
17、切削力沿速度方向、轴向和径向分解为三个相互垂直的分力,即切削力 Fc、进给力Ff 、背向力Fp 。 总切削力:2022/8/2238主切削力:切向力Fc 切削合力在切削速度方向上的分力,垂直于基面,其大小约占总的切削合力的。是计算机床动力及主要传动零件强度和刚度的根据。背向力:径向力Fp切削合力在切削深度方向上的分力;它在基面内,与切深方向相反。进给力:轴向力Ff 切削合力在进给方向上的分力;它在基面内,与进给方向平行,但方向相反。是设计和计算进给机构零件强度和刚度的根据。2022/8/22393影响切削力的主要要素工件资料:资料的强度、硬度越高,塑性韧性越好,切削力 越大。切削用量:减小切削
18、用量,可使切削力减小 ;刀具角度:前角增大,刃口锋利,切削力减小;冷却条件:加切削液,切削力减小。4 切削力的估算消费中常用单位切削力p 估算切削力的大小。单位切削力切削单位面积所需求的切削力。单位:N/MM2N2022/8/22402、切削功率在切削加工过程中,所需的切削功率Pc可以按下式计算:式中 Fc 主切削力N; vc 主运动速度m/s根据上式求出切削功率,可按下式计算机床电动机功率PE:c机床传动效率,普通取c=0.750.852022/8/2241四、切削热和切削温度1、切削热来源:1被加工件资料的弹性变形和塑性变形;2切屑与前刀面的摩擦;3后刀面与已加工外表之间的摩擦。传散:1切
19、屑,50-86%;2工件,40-10%;3车刀,9-3%;4空气,1%。2022/8/2242 2、切削温度及影响要素 切削温度 普通指切屑、工件与刀具接触外表上的平均温度。 决议要素:工件资料、切削用量和刀具角度。 1工件资料的影响 a工件资料的强度、硬度越高,切削中耗费的功越大,所产生的切削热越多,切削温度就越高。 b工件资料的导热性好,温度低。脆性资料,温度低。2022/8/22432切削用量的影响 a切削速度添加,温度升高。当速度升高一倍时,温度升高20-30%; b进给量 f 添加,温度升高。当 f 添加一倍时,温度升高10%; c背吃刀量切削深度ap添加,温度升高不多。如ap添加一
20、倍时,温度只升高3%。 3刀具角度的影响 a前角增大,温度降低; b主偏角,在进给量一定时,主偏角增大,温度上升。2022/8/22443. 切削液1) 切削液的作用a . 冷却作用:b . 光滑作用:c . 洗涤与排屑作用:d . 防锈作用:2) 切削液的种类 乳化液:乳化油+水;呈乳白色。运用最广泛。 切削油:矿物油;光滑作用。 水溶液:水+防锈剂等;呈透明状。3) 切削液的选用粗加工:以冷却为主。如水溶液、低浓度的乳化液等。精加工:以光滑为主。高浓度的乳化液、切削油等。2022/8/2245五、刀具磨损和刀具耐用度1、刀具的磨损方式 由于切削条件不同,刀具磨损产生在刀具的不同部位,普通有
21、三种方式:后刀面磨损、前刀面磨损和前后刀面同时磨损。a后刀面磨损b前刀面磨损c前后刀面同时磨损2022/8/22462、刀具磨损过程1初磨阶段2正常磨损阶段3急剧磨损阶段 应在刀具正常磨损阶段后期,急剧磨损阶段之前刃磨刀具。3.刀具耐用度刀具两次刃磨之间实践切削的时间,称为刀具的耐用度。 刀具磨损到一定程度时就不应该再运用,而应该进展刃磨。在实践消费中,不能够经常丈量刀具的磨损程度,而是规定刀具的运用时间。 2022/8/2247第四节 资料的切削加工性一、衡量资料切削加工性的目的2.相对加工性 kr1.一定刀具耐用度下的切削速度当刀具的耐用度为T时,切削某种资料所允许的切削速度。资料的切削加
22、工性越好。假设T = 60min,那么 资料被切削加工的难易程度通常称为资料的切削加工性。 主要包括:刀具耐用度高、允许的切削速度高、切削力小、加工质量易于保证;断屑问题易于处理。2022/8/2248假设把45钢的 作为基准,写为各种资料与45钢正火态之比值。资料具有良好的切削加工性。资料的切削加工性较差。常用资料的切削加工性分为八级2022/8/22493.已加工外表质量5.切削力4.切屑的控制或断屑的难易凡较容易获得好的外表质量的资料,其切削加工性较好;反之那么较差。精加工时,常以此为衡量目的。凡切屑较容易控制或易于断屑的资料,其切削加工性较好;反之那么较差。在自动机床或自动线上加工时,
23、常以此为衡量目的。在一样切削条件下,凡切削力较小的资料,其切削加工性较好;反之那么较差。在粗加工中,当机床刚性或动力缺乏时,常以此为衡量目的。2022/8/2250二、影响资料切削加工性的要素1.物理性能2.资料的力学性能资料的导热性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈高,资料的切削加工性愈好。1资料的强度、硬度愈高,切削力愈大,切削温度愈高,刀具磨损加剧, 切削加工性愈差。2资料的塑性、韧性愈高,切削时切屑的变形加大,摩擦力提高,切削力愈大,切削温度愈高,刀具磨损加剧, 切削加工性愈差。2022/8/2251三、改善资料切削加工性的途径1.调整资料的化学成分2.热处置在钢中参与 S、Pb 等元
24、素,可有效的改善资料的切削加工性。“易切削钢。高碳钢 退火低碳钢 正火2022/8/22521、切削用量对加工质量的影响当切削速度增大时,切削力减小,可减小或防止积屑瘤,有利于提高加工质量进给量增大使工件残留面积的高度显著增大外表更粗糙切削深度增大,时切削力和工件变形增大能够引起振动,使零件的加工精度和外表质量下降四、提高消费率的途径2022/8/22532、切削用量对刀具耐用度的影响在切削用量中,切削速度对刀具耐用度的影响最大,进给量次之,切削深度影响最小3、选择切削用量的原那么粗加工较大的切削深度和进给量,取尽能够大的切削速度精加工普通取较大的切削速度,较小的切削深度和进给量以保证加工质量
25、2022/8/22544、 切削用量的选定切削深度的选择进给量的选择切削速度的选择粗加工时尽能够一次去除加工余量;精加工时应一次切除精加工工序余量粗加工时的进给量应根据机床系统的强度和刀具强度选择精加工时,普通切削深度不大,切削力较小粗加工时切削速度受机床功率限制;而精加工时,主要受刀具耐用度的限制2022/8/2255第18章 常用切削加工方法综述 主要内容18.1 车削加工18.2 钻削和镗削加工 18.3 刨削和拉削加工18.4 铣削加工重点内容外圆车削、磨削及平面车削、刨削、磨削及孔的成形根本方法和工艺特点18.5 磨削的工艺特点及其运用要求: 了解各种不同类型的加工方法及相应机床的工
26、艺特点及适用范围,从而能根据不同零件的特点,正确选择加工方法及机床,制定最正确加工方案2022/8/2256第一节 车削的工艺特点及其运用车削 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。加工精度:IT8IT7,外表粗糙度:Ra=1.60.8um主运动 工件的旋转运动。进给运动 刀具的直线运动。所以:车削加工适宜各种回转体外表的加工。2022/8/2257普通车床 适于各种中、小型轴、盘、套类零件的单件、小批量消费。转塔式六角车床 适于加工零件尺寸较小、外形较复杂的中、小型轴、盘、套类零件。立式车床 适于直径较大、长度较短的重型零件。L/D=0.30.8数控车床 适于多种类、小批量消费复杂外形的零件。2
27、022/8/2258一、车削的工艺特点钢铁:粗车 半精车 精车 磨削有色金属:粗车 半精车 精车 精细车4. 刀具简单。1.易于保证加工面间的位置精度;2.切削过程比较平稳;3.适用于有色金属零件的精加工;2022/8/2259二、车削加工的运用1.车外圆面2.车内圆面车床上镗孔3.车端面、切槽、切断粗车:精车: 实体零件:钻孔 车镗扩、铰 已铸出、锻出孔:镗孔4.车锥面5.车成形面2022/8/2260车削的主要用途2022/8/2261三、工件装夹的方法1.卡盘装夹适用于L/D 4的工件。2.顶尖装夹适用于L/D = 410的工件。3.心轴装夹适用于盘、套类零件的精加工。4.其它附件跟刀架
28、、中心架、花盘等。2022/8/2262第二节 钻、扩、铰、镗削加工一、钻削加工钻床台式钻床:加工D13mm的孔立式钻床:加工D50mm的孔, 中小型工件钻孔摇臂钻床:加工大型多孔件钻削加工 用钻头在实体零件上加工孔的方法。加工精度:IT13IT11,外表粗糙度:Ra=2512.5um刀具 钻头;设备 钻床车床、镗床、铣床在钻床上钻孔时,工件固定不动,钻头既旋转作主运动,又同时向下作轴向挪动完成进给运动2022/8/2263柄部尾部 夹持颈部 衔接过渡作用导向部分 导向作用螺旋槽、刃带切削部分 担负主要的切削任务两条主切削刃两条副切削刃一条横刃1.钻头麻花钻任务部分2022/8/22642.钻
29、削的工艺特点 轴线引偏 刀具旋转 钻床上钻孔 孔径扩展、孔不圆 工件旋转 车床上钻孔1) 钻孔时钻头易产生“引偏“引偏方式2022/8/2265“引偏产生的缘由: 1钻头刚性差 2导向作用也很差 3横刃 减少“引偏的措施: 预钻锥形定心坑 用钻套为钻头导向 刃磨时,尽量把钻头的 两个主切削刃对称2022/8/22662排屑困难3切削热不易传散钻孔 工件 52.5%, 钻头14.5%, 切屑 28%, 介质5%车削 工件 4%, 刀具 20%, 切屑 75%, 介质 1% 使工件外表质量降低; 卡死、甚至折断钻头。 钻削产生的热量大部分集中在工件和钻头中,而且不易传散出去。使刀具磨损加剧。202
30、2/8/22673. 钻削的运用 钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。1单件、小批消费中、小型工件上的小孔D13mm,常用台式钻床加工。2中、小型工件上较大的孔D50mm,常用立式钻床加工。3大型工件上的孔,那么采用摇臂钻床加工。4回转体工件上的孔,多在车床上加工。5大批量消费中,为了保证加工精度、提高消费效率和降低本钱,广泛采用钻模、多轴钻和组合机床进展加工。6精度高、粗糙度小的中、小直径孔D50mm,钻削之后采用扩孔或铰孔进展半精加工或精加工。2022/8/2268二、扩孔和铰孔1. 扩孔2. 铰孔用扩孔钻对工件上已有的孔进展扩展加工。加工精度:IT10IT9,外表粗糙度:R
31、a=3.21.6um用绞刀对工件上已有的孔进展精加工。加工精度:IT9IT7,外表粗糙度:Ra=1.60.4um钻扩铰 是非常典型的工艺。刀具刀刃多,切削用量小, 无横刃,刚性好,消费效率高用于普通精度孔的最终加工,高精度孔的半精加工铰刀刀刃多,导向性好,刚性好铰孔加工余量小,切削力小,切削热少,排屑,冷却光滑条件好2022/8/22692022/8/2270钻、扩、铰只能保证孔本身的精度,不易保证孔与孔之间的尺寸精度和位置精度。为理处理这一问题,可利用夹具如钻模进展加工,或者采用镗孔。2022/8/2271三、镗削加工用镗刀对已有的孔进展再加工。普通镗孔加工精度:IT8IT7,外表粗糙度:R
32、a=1.60.8um精细镗加工精度:IT7IT6,外表粗糙度:Ra=0.80.2um回转体零件上的孔在车床上加工;箱体类零件上的孔或孔系在镗床上加工。在镗床上除可加工孔或孔系外,还可加工平面、沟槽、钻、扩铰孔等。2022/8/2272卧式镗床的主要任务2022/8/2273第三节 刨、拉削加工一、刨削加工刨削是平面加工的主要方法之一。加工精度:IT8IT7,外表粗糙度:Ra=6.31.6um刨床牛头刨床:适于加工中、小型零件。龙门刨床:适于加工大型零件。插床:主要加工工件内外表,如键槽、花键等。2022/8/22741.刨削的工艺特点1) 消费率较低; 2) 通用性好。 2.刨削的运用 刨削加
33、工除主要用于加工平面外,经适当的调整和添加某些附件,还可加工齿轮、齿条、沟槽、母线为直线的成形面等。2022/8/2275二、拉削加工加工精度:IT8IT7,外表粗糙度:Ra=0.40.8um用拉刀在拉床加工工件的工艺方法。拉削可以以为是刨削的进一步开展。如下图,它是利用多齿的拉刀,逐齿依次从工件上切下很薄的金属层,使外表到达较高的精度和较小的粗糙度值。 2022/8/2276拉削加工的各种外表2022/8/2277拉削加工的主要特点: 消费率较高 由于拉刀是多齿刀具, 加工范围较广 加工精度较高、外表粗糙度较小。 拉床简单 拉刀寿命长 拉刀制造困难 本钱高2022/8/2278第四节 铣削加
34、工一、铣削加工设备铣床龙门铣床升降台式铣床立式铣床卧式铣床二、铣削方式周铣端铣用圆柱铣刀的圆周上分布的刀齿加工平面的方法。用端铣刀端面分布的刀齿加工平面的方法。铣削是平面加工的主要方法之一。加工精度:IT8IT7,外表粗糙度:Ra=6.31.6um2022/8/22791. 周铣顺铣:在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向一样逆铣:在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。a.铣削每齿切削厚度的变化: 逆铣:0max,已加工外表粗糙,加速刀具磨损 顺铣:max0,工件外表质量高,有利b.切削力变化: 垂直分力: 逆铣铣削力上抬工件,不利于工件的夹紧 顺铣铣削力将工件压向任务台,减少了工件
35、振动 ,有利2022/8/2280程度分力: 逆铣与Vf方向相反,平稳 顺铣与Vf方向一样,当程度分力大于任务台的摩擦阻力时,易呵斥任务台串动,非常不利2022/8/22812. 端铣对称铣:铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线重合。不对称铣:铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合。2022/8/22821端铣加工质量比周铣高2消费率比周铣高3端铣顺应性比周铣差3. 周铣和端铣的比较2022/8/22834. 铣削加工的运用2022/8/2284第五节 磨削加工 用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程。是零件精加工的主要方法之一。加工精度:IT7IT6,外表粗糙度:Ra=0.80.2um高精度磨削:
36、外表粗糙度:Ra=0.10.008um一、磨削过程指砂轮外表的磨粒从工件外表切除细微金属层的过程。砂轮是由磨料与粘结剂组成的多孔物体2022/8/2285凸起、锋利的磨粒:起切削作用。切削厚度较大。凸起较小、较钝的磨粒:起刻滑、挤压作用。凹下、更钝的磨粒:起滑擦作用。磨削 切削、刻滑、滑擦三个作用的综合。2022/8/2286二、磨削工艺特点三、磨削的运用可加工铸铁、碳钢、合金钢等普通构造资料,也能加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削资料,但不适宜塑性较大的有色金属。磨削加工外表:外圆面、内圆面、平面、各种成形面。1. 精度高、外表粗糙度低;2. 磨削温度高;80010003. 砂
37、轮具有自锐性;4. 径向分力Fy较大。2022/8/2287磨削加工范围2022/8/22881. 外圆磨削2022/8/2289内圆磨与外圆磨相比较: 外表粗糙度大; 消费率低。磨孔与铰孔或拉孔比较,有如下特点:1可以加工淬硬的工件孔;2不仅能保证孔本身的尺寸精度和外表质量,还可提高孔的位置精度和轴线的直线度;3用同一个砂轮,可以磨削不同直径的孔,灵敏性较大;4消费率比铰孔低,比拉孔更低。 磨孔普通仅用于淬硬工件孔的精加工。2. 内圆磨削2022/8/22903. 平面磨削周磨:端磨:多用于加工质量要求较高的工件。多用于加工质量要求不高的工件,或替代铣削作为精磨前的预加工。4. 成形面磨削2
38、022/8/22915. 磨削开展简介1高精度、小粗糙度磨削2高效磨削精细磨削Ra=0.040.1um超精磨削Ra=0.0120.025um镜面磨削Ra=0.040.1um高速磨削:强力磨削:以大的磨削深度、小的磨削速度进展磨削。砂带磨削:以砂带替代砂轮进展磨削。2022/8/2292第20章 零件典型外表加工方法的选择1 外圆面的加工 外圆外表是轴、套、盘等类零件的主要外表或辅助外表。不同零件上的外圆外表或同一零件上不同部位的外圆外表,往往具有不同的技术要求。需求结合详细的消费条件,拟定合理的加工方案。 外圆外表的技术要求,普通分为四个方面:1尺寸精度:指外圆外表直径和长度的尺寸精度。2外形
39、精度:指外圆外表的圆度、圆柱度等。3位置精度:指外圆外表与其他外表间的同轴度、对称度等。4外表质量:主要指外表粗糙度。外圆外表的典型加工方法:车削和磨削2022/8/2293序号加工方案加工精度表面粗糙度Ra/m适用范围1粗车IT13IT115012.5适用各种金属(未淬硬)、非金属材料2粗车半精车IT10IT96.33.23粗车半精车精车IT8IT71.60.84粗车半精车磨削IT7IT60.80.4适用于淬火钢、未淬火钢、铸铁等5粗车半精车粗磨精磨IT6IT50.40.26粗车半精车粗磨精磨研磨IT5IT30.10.0087粗车半精车精车精细车研磨IT13IT115012.5有色金属外圆外
40、表加工方案2022/8/22942 孔的加工加工方法:钻、扩、铰、车、镗、拉、铣、磨、珩磨等。 在实体资料上加工孔:钻 零件上已铸出、锻出孔:直接扩孔、镗孔; 直径大于100mm的孔镗孔孔加工的技术要求:尺寸精度:本身的尺寸精度直径、长度等;外形精度:圆度、圆柱度等;位置精度:同轴度、垂直度等;外表质量:外表粗糙度。2022/8/2295序号加工方案加工精度表面粗糙度Ra/m适用范围1钻孔IT11-T1312.5-25任何批量,实体工件2钻-铰IT7IT81.6-3.2不淬火钢件,铸铁件和非铁合金件小孔,细长孔3钻-扩-铰IT6IT80.4-1.64钻-扩-粗铰-精铰IT6IT70.4-0.8
41、5粗镗-半精镗-铰IT7IT80.8-1.630-100铸锻孔6(钻)粗镗-拉IT7IT80.4-1.6成批,大量生产7(钻)粗镗-半精镗IT9IT103.2-6.3除淬火件外各种零件小批生产8(钻)粗镗-半精镗-精镗IT7IT80.8-1.69粗镗-半精镗-浮动镗IT7IT80.8-1.6成批,大量生产10(钻)粗镗-半精镗-磨IT7IT80.8-1.6钢及铸铁件孔的精加工11(钻)粗镗-半精镗-粗磨-精磨IT6IT70.4-0.8孔加工方案2022/8/22963 平面的加工外形精度:平面度、直线度等;位置精度:平行度、垂直度等;外表质量:外表粗糙度加工方法:铣、刨、拉、车端面、磨、研磨、
42、刮研等。平面的技术要求:2022/8/2297序号加工方案加工精度表面粗糙度Ra/m适用范围1粗车半精车精车IT8IT71.60.8适用回转体零件的端面2粗车半精车磨削IT7IT60.80.43粗铣(刨)IT13IT105012.5适用于未淬火钢、铸铁、有色金属等4粗铣(刨)精铣(刨)IT9IT86.31.65粗铣(刨)精铣(刨)刮研(宽刀细刨、高速铣削)IT7IT60.80.26粗铣(刨)精铣(刨)粗磨精磨IT6IT50.80.2有色金属等7粗铣(刨)精铣(刨)粗磨精磨研磨IT5IT30.10.0088拉IT8IT71.60.8平面加工方案2022/8/22984 成形面的加工成形刀具加工;
43、轨迹法靠模尺法、范成法。仿形车、仿形铣、数控机床加工。加工方法:车、铣、刨、拉、磨、研磨等。成形面的技术要求:尺寸精度:本身的尺寸精度;外形精度:圆度、圆柱度等;位置精度:同轴度、垂直度等;外表质量:外表粗糙度。2022/8/2299第21章 机械加工工艺的根本知识主要内容1 根本概念 2 毛坯的选择3 工件的安装和夹具4 工艺过程的制定5 典型零件加工工艺过程实例本章重难点加工工艺的制定各定位元件分别限制了哪几个自在度2022/8/22100一、 消费过程和工艺过程1. 消费过程: 由原资料到消费出废品的全部劳动过程的总和。资料运输、保管 调试、包装消费预备毛坯制造装配检验机加工消费过程1
44、根本概念 2022/8/221012.工艺过程: 消费过程中直接改动原资料的性能、尺寸和外形使之变成废品的过程。 工艺过程详细可分为: 铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处置、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程。3. 工艺过程的组成1工序:在一个任务地点,对一个或一组工件延续完成的那部分工艺过程。2安装:是工序的组成部分。在机械加工中,一次装夹 所延续完成的那部分工艺过程。2022/8/22102工序方案实例:2022/8/221034工步:指工件在一个工序内,一次安装中,当加工外表、切削工具和切削用量中的转速与进给量均不变条件下所完成的那部分工艺过程 。5走刀:在一个工步内,假设被加工外表
45、切去的金属层很厚,需求分几次切削,那么每进展一次切削就是一次走刀,一个工步可包括一次或几次走刀。 3工位:为了减少工件安装的次数,常采用各种回转任务台,回转夹具或移位夹具,使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进展加工。此时,工件在机床上占据的每一个位置所完成的那一部分加工过程称为工位。 2022/8/22104二、消费纲领和消费类型 1消费纲领 产品或零件的消费纲领,是包括备品和废品在内的该产品或零件的年产量。 式中:N零件的消费纲领; Q产品的消费纲领台/年; n每台产品中该零件的数量件/台, 备品的百分率, b废品的百分率。2消费类型2022/8/22105小批消费:中批消费:大批消费
46、:1单件消费 单个的制造某一种零件,很少反复、甚至不反复消费。如:大型机械、试制品、修配件等。2成批消费 成批的制造某一一样的零件,每隔一定时间又反复消费。3) 大量消费 在大多数任务地点,经常反复地进展一种零件某一工序的消费。2022/8/22106生产类型同一零件的年产量(件)重型中型小型单件生产5101000500050000消费类型与消费纲领的关系2022/8/221072022/8/22108三、 制定零件机械加工工艺规程的原那么、内容及步骤1工艺规程的作用 工艺规程是将零件机械加工工艺过程的有关内容,用文件的方式写出来。 2制定工艺规程的原那么 制定工艺规程的原那么是,在一定的消费
47、条件下,以最少的劳动耗费和最低的费用,按方案规定的时间,可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。 3制定工艺规程的内容和步骤 1零件图的研讨与工艺分析 2确定消费类型 3确定毛坯的种类和尺寸2022/8/22109 4选择定位基准和主要外表加工方法 5拟定零件加工的工艺道路 6确定各工序尺寸及公差 7确定各工序的设备、刀具、夹具、量具和其它辅助工具 8确定切削用量和工时定额 9确定各主要工序的技术要求及检验方法 10填写工艺文件1. 资料的运用性能原那么2 毛坯选择的普通原那么2022/8/221101零件运用条件与失效方式分析 零件运用条件应根据产品的功能和零件在产品中的作用进展分析 。机械零
48、件在运用过程中会因某种性能缺乏而出现相应方式的失效。因此可根据零件的失效方式,分析得出起主导作用的运用性能,并以此作为选材的主要根据。 2确定运用性能目的和数值 经过分析零件任务条件和失效方式,确定零件对运用性能的要求后,必需进一步转化为实验室性能目的和数值,这是选材的极其重要的步骤。3根据力学性能选材时应留意的问题 零件所要求的力学性能目的和数值确定下来之后便可进展选材。 l学会正确运用手册和有关资料。 2正确运用硬度目的。 3强度与韧性应合理配合。2022/8/221112. 资料的工艺性能原那么 零件都是由不同的工程资料经过一定的加工制造而成的。因此,资料的工艺性能即加工成合格零件的难易
49、程度,显然也是选材必需思索的主要问题。 3. 经济性原那么1尽量降低资料及其加工本钱2用非金属资料替代金属资料3零件的总本钱4. 毛坯的种类铸件、锻件、型材、组合毛坯2022/8/221125.毛坯种类的选择 毛坯选择有两种不同的方向:1使毛坯的外形和尺寸尽量与零件接近,零件制造的大部分劳动量用于毛坯。机械加工多为精加工,劳动量和费用都比较少;2毛坯的外形及尺寸与零件相差较大,机械加工切除较多资料,其劳动量及费用也较大。 毛坯选择应除满足普通原那么外,还要全面思索以下一些要素的影响:1 消费纲领的大小。2 零件资料和力学性能。3 满足资料的工艺要求。2022/8/22113一、 工件的安装方式
50、 1直接安装划线找正:工件直接安装在机床任务台或通用夹具上。 找正比较费时,定位精度的高低主要取决于一切工具或仪表的精度,以及工人的技术程度。 定位精度不易保证,消费率低,仅适用于单件小批量消费。2采用夹具安装:工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具上中。 定位精度高,消费率高,适用于大批量消费。3 工件的安装与夹具定位夹紧= 安装+2022/8/221142022/8/22115二、 工件的基准工件基准:零件设计与制造中,需以一些指定的点、线或面作为根据,来确定其他点、线或面的位置,这些作为根据的点、线或面称为基准。基准设计基准:工艺基准在加工过程中,用作工件定位的基准在工件上用以丈量已加工
51、外表位置的基准装配时用以确定零件在产品中位置的基准设计图样上所采用的基准定位基准:丈量基准:装配基准:定位基准:2022/8/22116定位基准的选择a.粗基准的选择选取不加工的外表为粗基准;假设工件必需首先保证某重要外表的加工余量均匀, 那么应选择该外表为粗基准;粗基准 没有经过切削加工就被用作定位基准的外表。 保证各重要加工外表都有足够的加工余量 保证加工外表与非加工外表之间的相互位置精度 3选取粗基准的外表应尽量平整、光洁,不应有飞边、 浇口、冒口及其它缺陷,以便定位准确、夹紧可靠。留意: 粗基准只能在第一道工序中运用一次,不能反复运用2022/8/221172022/8/22118b.
52、精基准的选择1基准重合原那么:定位基准与设计基准重合,可防止产生定位误差;精基准 经过切削加工才用作定位基准的外表。2022/8/221192基准一致原那么:加工零件上某些位置精度要求较高的外表时,应尽能够选同一定位基准,以保证各加工外表的位置精度。2022/8/221204选择精度高,安装稳定可靠的外表作精基准。 互为基准原那么:对某些位置精度要求高的外表,可以经过互为基准、反复加工的方法来保证其相互位置精度。铣床主轴5自为基准原那么:重要外表的精加工,为保证余量小而均匀,可以用该重要外表本身作为定位基准。1、2 轴颈3、4 锥孔2022/8/22121.定位六点定位c.定位和夹紧概念d.六
53、点定那么是工件在机床上占有正确的位置,以保证被加工外表的精度。一个不受约束的物体在空间有六个自在度,即沿、方向的平移和绕、方向的转动。定位是限制这些自在度,但并非限制了这些自在度物体就不能动了;因这只是定位,假设需工件不动还须夹紧。六个支撑点限制工件的六个自在度。三、 工件的定位原理2022/8/22122六点定位简图六点定位原理:在机械加工中,要完全确定工件在夹具中的正确位置,必需用六个相应的支承点来限制工件的六个自在度。 A 面上三个点限制三个自在度zxyB 面上两个点限制两个自在度C 面上一个点限制一个自在度y zx 2022/8/22123六点定那么的运用完全定位:用定位元件限制工件的
54、六个自在度的定位方式;不完全定位:没有完全限制六个自在度的定位方式;欠定位:该限制的自在度没有得到限制的定位方式。 过定位或超定位:一个自在度同时被两个以上的定位元件限制的定位方式。完全定位、不完全定位是合理的定位方式,欠定位是不允许的,会影响工件加工质量和加工精度.2022/8/22124常见的定位分析:1 完全定位:用定位元件限制工件的六个自在度的定位方式。连杆钻孔定位方案平面支承侧挡销短圆柱销2022/8/22125不完全定位:没有完全限制六个自在度的定位方式。2022/8/22126欠定位:该限制的自在度没有得到限制的定位方式。工件在夹具或机床上的位置不能正确确定,工件的加工精度是无法
55、保证的。以下图中的不通槽的加工,任何一个自在度未被限制都会呵斥工件质量问题的出现。欠定位在消费中是不允许出现的。2022/8/22127 例如:车削细长轴时,除采用卡盘和顶尖外,为添加工件的刚性,往往还采用中心架或跟刀架,使之出现了过定位。 车削细长轴时假设用三爪卡盘和前后顶尖定位时,前后顶尖已限制了x、方向的平移和y、z旋转五个自在度,而三爪卡盘又限制了、方向的平移,此时就出现了过定位,但是三爪卡盘是用来传送运动的,消费中可用卡箍来替代三爪卡盘,卡箍既可传送运动又不约束工件的自在度,变过定位为不完全定位。过定位2022/8/22128四、工艺道路的拟定1.加工方法的选择 根据零件各个加工外表
56、的技术要求,来确定其加工方法及加工次数 。使工件外表到达同样质量要求的加工方法有多种,因此在选择从粗到精各加工方法及其步骤时,要综合思索各方面工艺要素的影响。综合思索各方面工艺要素的影响 各种加工方法的精度和外表粗糙度工件资料的性质要思索消费类型思索本厂现有设备及技术条件2022/8/221292、加工阶段的划分 零件精度要求较高时,往往需求将加工过程划分几个阶段,普通分为粗加工、精加工和光整加工等。目的保证加工质量;合理运用设备;合理安排热处置工序.3. 工序的集中和分散 所谓工序集中,就是整个工艺过程中所安排的工序数量尽量少,每个工序所加工的外表数量尽量多。 工序分散那么恰恰相反,安排工序
57、数量多,每道工序加工的外表数量少。分散到极限时,一道工序上只包含一个简单工步的内容。 2022/8/221304. 加工顺序的安排1机械加工顺序的安排:先基面后其它先粗后精先主后次先面后孔2 热处置工序的安排:预先热处置:调整硬度以利切削加工;时效处置:消除应力对加工精度的影响; 最终热处置:使零件的性能到达要求。3辅助工序的安排:包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈漆等。工序集中 工序分散 减少工件安装次数采用高消费率的公用设备和公用工艺配备减少工序数目,缩短工艺道路,减少设备数量采用比较简单的机床和工艺配备消费预备任务量小,容易顺应产品的变换设备数量和工人数量多,消费面积大,工艺道路长工序集中和
58、工序分散的特点:2022/8/22131五、典型零件工艺过程一、轴的机械加工工艺的制定资料:45淬火硬度:HRC40502022/8/221321. 零件各主要部分的技术要求1在 的轴段上装滑动齿轮,并开有键槽;2 和 的两段为轴颈,支承于箱体的轴承孔中;3外表粗糙度值Ra均为0.8 m;4工件资料为45钢,淬火硬度为4045。2. 工艺分析该零件各的配合外表本身均有一定的精度相当于IT7和粗糙度要求。2022/8/22133根据对各外表的详细要求,可采用如下的加工方案:粗车半精车热处置粗磨精磨轴上的键槽可在立铣床上铣出。3. 基准的选择为了保证各配合外表的位置精度,选择轴线轴两端的中心孔为粗
59、、精基准基准一致和基准重合原那么 。4. 工艺过程2022/8/22134工序号工序名称加工内容设备1车车端面;打中心孔;调头,车另一断面;打中心孔。车床2车车外圆;车外圆;切槽;倒角;车外圆;车外圆;切槽;倒角。车床3铣 铣键槽铣床4打毛刺5热淬火回火HRC40456钳修研中心孔7磨磨外圆;磨外圆;调头磨外圆;磨床8检按图纸要求检验单件、小批量消费:2022/8/22135二、 圆柱齿轮的机械加工工艺过程的制定2022/8/221362022/8/22137主要内容1 构造工艺性的根本概念 2 切削加工对零件构造工艺性的要求 3 装配构造工艺性本章重难点 在设计零件构造时,不仅要思索满足运用
60、要求,还该当思索能否可以制造和便于制造,也就是要思索零件构造的工艺性。第23章 零件的构造工艺性2022/8/221381 零件构造工艺性根本概念 零件构造工艺性是指这种构造的零件被加工制造的难易程度。是评价零件构造有劣的重要技术目的。 工艺性与零件的消费批量及详细消费条件相关。1. 零件的加工精度、外表粗糙度值选择应合理;2. 加工外表的几何外形应尽能够简单;3. 便于安装、定位准确、夹紧可靠;4. 便于加工、易于丈量;5. 提高规范化程度。留意:2022/8/221392 切削加工对零件构造工艺性的要求 1增设工艺凸台数控铣床床身的构造一、便于装夹2022/8/221402设凸缘或装夹孔
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