机械零件表面的成型过程

1、机械零件表面的成型过程第1页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四2.1 机械零件表面的成形过程一、零件表面2.1.1 零件表面及其成形方法常用的表面：由平面、内（外）圆面、和成形表面等几种表面元素组成的。平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成的表面。外圆面和内圆面（孔）是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。第2页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四二、 工件表面的形成方法任何规则表面都可以看作是一条线（称为母线）沿着另一条线（称为导线）运动的轨迹。

2、母线和导线统称为形成表面的发生线。2.1.1 零件表面及其成形方法第3页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四二、 工件表面的形成方法可逆表面形成表面的两条发生线母线和导线可以互换，而不改变形成表面的性质。不可逆表面如果母线和导线不可以互换。注意：有些表面的两条发生线完全相同，只因母线的相对位置不同，也可形成不同的表面，如圆柱面、圆锥面和双曲面。2.1.1 零件表面及其成形方法第4页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四母线位置不同形成不同表面11-与轴线平行；22-与轴线不平行，不相交；33-与轴不平行，相交。第5页，共36页，2022年，5月20日，3点36

3、分，星期四三、 形成发生线的方法及所需运动 形成发生线的方法可归纳为四种：轨迹法利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工的方法。刀刃为切削点1，它按一定轨迹运动，形成所需的发生线2。形成发生线需要一个成形运动。2.1.1 零件表面及其成形方法第6页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四轨迹法第7页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四三、 形成发生线的方法及所需运动 成形法(仿型法)利用成形刀具对工件进行加工的方法。刀刃为切削线1，它的形状和长短与需要形成的发生线2完全重合，刀具无须任何运动就可以得到所需的发生线形状。形成发生线2不需运动。2.1.1 零件表面

4、及其成形方法第8页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四成形法(仿型法)第9页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四展成法利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法。刀刃为切削线1，它的形状和长短与需要形成的发生线2的形状不吻合，切削线1与发生线2彼此作无滑动的纯滚动，发生线2就是切削线1在切削过程中连续位置的包络线。曲线3是切削刃上某点A的运动轨迹。在形成发生线2的过程中，或者仅由切削刃1沿着由它生成的发生线2滚动；或者切削刃1和发生线2（工件）共同完成复合的纯滚动，这种运动称为展成运动。形成发生线需要一个成形运动（展成运动）。三、 形成发生线的方法及所需运动

5、第10页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四展成法第11页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四相切法利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。刀刃为旋转刀具（铣刀或砂轮）上的切削点1，刀具作旋转运动的同时，其中心按一定规律运动，切削点1的运动轨迹与工件相切，形成了发生线2。由于刀具上有多个切削点，发生线2是刀具上所有的切削点在切削过程中共同形成的。形成发生线需要二个成形运动：刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律运动。三、 形成发生线的方法及所需运动第12页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四相切法第13页，共36页，2022年，5月20

6、日，3点36分，星期四 形成发生线所需的运动成形运动 按组成情况不同，可分为 简单成形运动： 复合成形运动：一个成形运动是由单独的旋转运动或直线运动构成的。一个成形运动，是由两个或两个以上旋转运动或直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成。 2.1.2 表面成形运动第14页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四第15页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四例：车螺纹。螺纹车刀是成形刀具，因此形成螺旋面只需1个运动即车刀在不动的工件作空间螺旋运动。该螺旋运动分解成等速的旋转运动和等速的直线运动。图b中以B11和A12代表。为得到一定导程的螺旋线，B11和A12须严

7、格保持相对运动关系，即工件每转一周，刀具的移动量应为一个导程。第16页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四一、切削运动切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动,我们将这种相对运动为切削运动。 切削运动按其所起的作用可分为：主运动进给运动 2.1.3 切削运动和切削要素第17页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四（1）主运动主运动是使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件实现切削的运动。主运动的特点速度最高，消耗的功率最大。（2）进给运动由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件间产生附加的相对运动，进给运动将使被切金属层不

8、断地投入切削，以加工出具有所需几何特性的已加工表面。 主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进行，也可以间歇进行；主运动通常只有一个，而进给运动的数目可以有一个或几个。一、切削运动第18页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四常见的切削运动第19页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四（3）主运动和进给运动的合成 当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件的运动为合成运动，常用合成速度向量ve来表示，如图所示。一、切削运动第20页，共36页，2022年，5月20日，3点36分

9、，星期四常见机床的切削运动机床名称主运动进给运动卧式车床工件旋转车刀纵向、横向移动切削运动及切削要素钻床钻头旋转钻头轴向移动铣床铣刀旋转工件纵向、横向、垂直方向移动牛头刨床刨刀往复工件横向、垂直方向间隙移动外圆磨床砂轮旋转工件旋转、工件往复或砂轮横向移动平面磨床砂轮旋转工件往复移动，砂轮横向、垂直移动镗床镗刀旋转镗刀轴向移动、工件轴向移动龙门刨床工件往复刨刀横向、垂直方向间隙移动第21页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四 切削加工过程中，在切削运动的作用下，工件表面一层金属不断地被切下来变为切屑，从而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的过程中，工件上有三个依次变化着的表面

10、，它们分别是： 已加工表面 已经切去多余金属层而形成的新表面。待加工表面 即将被切去金属层的表面；过渡表面 切削刃正在切削而形成的表面, 又称加工表面或切削表面；二、工件表面 2.1.3 切削运动和切削要素nf已加工表面过渡表面待加工表面dm第22页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四二、工件表面第23页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四二、工件表面第24页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四 切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。 切削用量包括：切削速度进给量背吃刀量三、切削用量 2.1.3 切削运动和切削要素第25页

11、，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四（1）切削速度vc 在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为m/min或m/s。主运动为旋转运动时,切削速度vc计算公式为:式中d工件直径（mm） n工件或刀具每分(秒)钟转数(r/min或r/s)三、切削用量第26页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四主运动为往复运动时,平均切削速度为：式中L一往复运动行程长度(mm) nr一主运动每分钟的往复次数(往复次数/min)。（1）切削速度vc 三、切削用量第27页，共36页，2022年，5

12、月20日，3点36分，星期四（2）进给量f 进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述或度量。 车削时进给量的单位是mm/r，即工件每转一圈,刀具沿进给运动方向移动的距离。刨削等主运动为往复直线运动,其间歇进给的进给量为mm/双行程，即每个往复行程刀具与工件之间的相对横向移动距离。三、切削用量第28页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四单位时间的进给量，称为进给速度，车削时的进给速度vf 计算公式为:铣削时，由于铣刀是多齿刀具，进给量单位除mm/r外，还规定了每齿进给量，用az表示，单位是(mm/z)，vf、f、az三者之间的关系为

13、：z为多齿刀具的齿数 （2）进给量f 三、切削用量第29页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四（3）背吃刀量（切削深度）ap 背吃刀量ap是指主刀刃工作长度（在基面上的投影）沿垂直于进给运动方向上的投影值。 对于外圆车削，背吃刀量ap等于工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离,单位为mm 。即：式中 dw待加工表面直径 dm已加工表面直径三、切削用量第30页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四三、切削用量第31页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四三、切削用量第32页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四四、切削层参数 切

14、削层是刀具切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸。 为了简化计算，切削层形状、尺寸规定在刀具的基面中度量，切削层的形状和尺寸将直接影响刀具切削部分所承受的负荷和切屑的尺寸大小。通常在基面Pr内度量。 dmdwfn12fapKr第33页，共36页，2022年，5月20日，3点36分，星期四如所示，车外圆时，当主、副切削刃为直线，且s =0，切削层就是车刀由位置移动到位置即一个f距离，刀具正在切削的那层金属层，可见，切削层的形状是平行四边形。hDfapbDr切削层公称厚度hD 简称切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削层尺寸。 hD fsinr切削层公称宽度bD 简称切削宽度，是沿切削表面度量的切削层尺寸。 bD ap/sinr切削层公称横截面积AD四、切削层参数 待加工表面过渡表面已加工表面第34页，共36页，2022年，5月