《切削加工工艺》课件

《切削加工工艺》课程简介本课程介绍切削加工工艺的基础知识，包括切削原理、刀具选择、加工方法、加工精度、表面质量、加工效率等。课程内容将涵盖传统加工和现代加工技术，并结合实例讲解实际应用。zxbyzzzxxxx切削加工的基本概念1定义切削加工是一种用刀具对工件进行切削，从而改变工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。2特点切削加工具有高精度、高效率、可加工复杂形状等特点。3应用切削加工广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。切削加工是机械制造中最重要的加工方法之一，其应用范围非常广泛。切削加工可以加工各种材料，包括金属、塑料、木材、陶瓷等。切削加工的原理是利用刀具的刃口对工件进行切削，从而去除工件表面的材料，形成所需的形状和尺寸。切削加工过程中，刀具与工件之间会产生切削力，切削力的大小与切削速度、进给速度、切深、刀具材料、工件材料等因素有关。切削加工的基本原理切削加工是利用刀具对工件进行切削，从而改变工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。切削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，其原理是利用刀具的刃口对工件进行切削，使工件的材料从工件表面分离，从而形成所需的形状和尺寸。1切削力刀具对工件的切削力，包括切向力、径向力和背向力。2切削过程刀具切入工件，并以一定的切削速度和进给速度进行切削，形成切屑。3切削区域刀具与工件接触的区域，包括切削刃、切削区和切屑形成区。4切屑被切削下来的材料，其形状、大小和流动方式影响切削效率和工件表面质量。切削加工的原理是基于刀具与工件之间的相互作用，包括切削力、切削速度、进给速度、切深、切屑形状、切屑流动和切削温度等因素。通过对这些因素的控制，可以实现对工件形状、尺寸和表面质量的精确控制。切削工具的种类和特点车刀车刀主要用于车削加工，具有多种类型，如外圆车刀、内圆车刀、槽车刀等。其特点是切削刃形状多样，适用于不同的加工任务。铣刀铣刀用于铣削加工，具有多种尺寸和形状，可用于加工平面、沟槽、轮廓等。其特点是切削刃数量多，切削效率高。钻头钻头用于钻孔加工，具有多种类型，如麻花钻、中心钻、扩孔钻等。其特点是钻尖角度和螺旋槽结构独特，能够在工件上精确地钻孔。铰刀铰刀用于铰孔加工，具有多种类型，如圆柱铰刀、锥形铰刀等。其特点是切削刃数量多且均匀分布，能够对孔进行精加工，提高孔的精度和表面质量。切削刀具的几何参数1刃倾角刃倾角是指刀刃与工件表面之间的夹角。它影响着切削力的大小和切削方向。2前角前角是指刀刃与切削方向之间的夹角。它影响着切削刃的强度和切削温度。3后角后角是指刀刃与切削方向的反方向之间的夹角。它影响着切屑的流动和刀具的磨损。4主偏角主偏角是指刀刃与工件表面垂直方向之间的夹角。它影响着切削力的大小和切削方向。切削加工的切削速度定义切削速度是指刀具在切削过程中相对于工件的运动速度。它通常用米/分钟(m/min)或英尺/分钟(ft/min)来表示。影响因素切削速度会受到多种因素的影响，包括刀具材料、工件材料、切削液、切削深度、进给量、切削温度等。重要性切削速度是影响切削效率、刀具寿命、工件表面质量和切削成本的重要因素。选择原则选择合适的切削速度需要综合考虑多种因素，并根据实际情况进行调整。切削加工的进给速度进给速度定义进给速度是指刀具相对于工件的移动速度，单位为毫米/分钟(mm/min)。影响因素进给速度受刀具类型、工件材料、切削深度、切削速度等因素影响。进给速度与加工效率进给速度越高，加工效率越高，但也会导致切削力增加，表面质量下降。进给速度与加工精度进给速度过快，会导致加工精度下降，表面粗糙度增加。切削加工的切深定义切深是指刀具切入工件的深度。切深是影响切削加工效率、刀具寿命和表面质量的重要参数之一。影响因素切深的确定需要综合考虑工件材料、刀具材料、切削速度、进给速度等因素。切深过大容易导致刀具过早磨损或断裂；切深过小会降低加工效率。测量方法切深可以通过测量刀具与工件之间的距离来确定。可以使用游标卡尺、千分尺等测量工具来进行测量。注意事项在进行切削加工时，需要根据实际情况合理选择切深。切深的选择需要考虑工件材料的硬度、刀具材料的强度和韧性、切削速度和进给速度等因素。切削加工的切屑形状1切屑的形状切屑的形状取决于切削参数、工件材料和刀具几何形状。常见的切屑形状包括连续切屑、断续切屑和碎屑。2连续切屑连续切屑是切削过程中形成的连续、带状的切屑，通常出现在切削速度较高、切深较浅的情况下。3断续切屑断续切屑是切削过程中形成的断续的、不连续的切屑，通常出现在切削速度较低、切深较深的情况下。4碎屑碎屑是切削过程中形成的细小的、不规则的切屑，通常出现在切削速度很低、切深很深的情况下。切削加工的切屑流动切屑形状切屑的形状受切削条件、刀具几何参数和工件材料的影响。切屑流动切屑的流动方式影响切削效率、刀具寿命和工件表面质量。切屑控制控制切屑的流动方式可以提高切削效率和安全性。切削加工的切削温度切削温度的概念切削温度是指切削过程中刀具和工件接触区域的温度。切削温度是影响切削加工质量和效率的重要因素之一。它会影响刀具磨损、切削力、表面粗糙度、工件变形和切屑形态等。影响切削温度的因素切削速度进给速度切深切削液工件材料刀具材料切削加工的切削力切削力的定义切削力是切削加工过程中刀具与工件之间相互作用产生的力。它由切削速度、进给速度、切深、刀具材料、工件材料和润滑条件等因素决定。切削力的组成切削力通常可分解为三个分力：切削力、进给力、背向力。切削力对切削加工的影响切削力对切削加工效率、刀具磨损、工件表面质量和切削加工稳定性都有重要的影响。切削加工的表面粗糙度表面粗糙度定义表面粗糙度是指工件表面微观几何形状的偏差，它影响工件的性能和使用寿命。表面粗糙度参数常用的表面粗糙度参数包括Ra、Rz、Rq等，它们分别反映了表面粗糙度的平均值、最大高度和均方根值。表面粗糙度测量表面粗糙度可以使用轮廓仪、干涉仪等仪器进行测量，以确定加工质量是否满足要求。影响因素切削速度、进给量、切深、刀具磨损等因素都会影响切削加工的表面粗糙度。切削加工的工件材料金属材料钢、铝、铜等金属材料是切削加工中最常见的工件材料，其机械性能、加工性能和耐用性各不相同。非金属材料塑料、木材、陶瓷等非金属材料的切削加工需要使用专门的刀具和工艺，以适应其独特的物理特性。复合材料碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等复合材料的切削加工需要考虑材料的层状结构和各向异性。切削加工的刀具材料硬质合金硬质合金具有高硬度、耐磨性和耐热性，适用于加工高硬度材料，如淬硬钢。陶瓷刀具陶瓷刀具具有更高的耐热性和耐磨性，适用于高速切削，但脆性较大。金刚石刀具金刚石刀具具有最高的硬度和耐磨性，适用于加工超硬材料，如玻璃、陶瓷和宝石。立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具具有良好的耐热性和耐磨性，适用于加工高温合金和耐热钢。切削加工的刀具磨损磨损类型切削刀具的磨损主要包括三种类型：磨粒磨损、粘结磨损和塑性变形磨损。磨粒磨损是切屑和工件表面上的硬质颗粒对刀具材料的磨损。粘结磨损是指切屑材料和刀具材料之间的相互扩散和粘结，导致刀具材料的损失。塑性变形磨损是由于切屑的压力和温度导致刀具材料的塑性变形，从而导致刀具尺寸的改变。影响因素切削速度、进给量、切深、刀具材料、工件材料、冷却液和切削液等因素都会影响刀具的磨损。例如，切削速度越高，刀具的磨损越快。刀具材料的硬度和耐磨性越高，刀具的磨损越慢。冷却液可以降低切削温度，减缓刀具的磨损速度。切削加工的刀具寿命影响因素切削速度、切深、进给量、冷却液、刀具材料、工件材料等因素都会影响刀具寿命。测量方法常用的测量方法包括切削时间法、刀具磨损量法、刀具温度法等。延长寿命合理选择刀具、控制切削参数、使用合适的冷却液、定期维护等措施可以延长刀具寿命。切削加工的润滑冷却1冷却的作用润滑冷却液可以降低切削温度，防止工件和刀具过热变形，提高加工精度和表面质量。2润滑的作用润滑冷却液可以降低切削摩擦，减少刀具磨损，延长刀具寿命。3清洗的作用润滑冷却液可以带走切屑，防止切屑堆积，保证切削过程的顺利进行。4冷却液的种类常见的冷却液有水基冷却液、油基冷却液和气体冷却液，选择合适的冷却液取决于加工材料、加工条件和加工要求。切削加工的夹持方式工件夹持方式夹持方式的选择与工件形状、尺寸和加工精度有关。常见的工件夹持方式包括：虎钳夹持卡盘夹持磁性夹持真空夹持刀具夹持方式刀具夹持方式的选择与刀具类型和加工工艺有关。常见的刀具夹持方式包括：刀柄夹持刀座夹持刀架夹持车削加工的基本工艺11.工件的装夹车削加工前，需要将工件牢固地装夹在车床的主轴上，确保加工过程中的稳定性。22.刀具的选择根据工件的材料、加工尺寸和精度要求，选择合适的刀具类型和尺寸。33.切削参数的设定根据工件材料、刀具类型和加工要求，设定切削速度、进给速度和切深等参数。44.切削加工过程在车床上进行切削加工，并监控加工过程，确保加工质量。铣削加工的基本工艺铣削加工的基本概念铣削加工是一种多刃切削加工方法，主要用于加工平面、沟槽、齿轮等工件。铣削加工使用铣刀进行切削，铣刀有多个刀刃，可以同时切削工件材料。铣削加工的特点铣削加工的特点包括加工效率高、加工精度高、加工范围广等。铣削加工可用于加工各种材料，包括金属、非金属、塑料等。铣削加工的分类铣削加工可分为周铣、端铣、面铣、圆周铣等。不同的铣削方式适用于不同的工件形状和加工要求。铣削加工的工艺参数铣削加工的工艺参数包括切削速度、进给速度、切削深度、刀具选择等。不同的工艺参数会影响加工效率、加工精度、加工质量等。钻削加工的基本工艺钻头类型钻头种类繁多，包括麻花钻、中心钻、扩孔钻等，选择合适的钻头类型和尺寸是确保钻孔质量的关键。钻床种类常用的钻床包括台式钻床、立式钻床、卧式钻床等，选择适合的钻床类型取决于工件的尺寸和加工需求。工件夹紧工件夹紧方式包括台虎钳夹紧、磁性夹紧、真空夹紧等，确保工件牢固固定，防止加工过程中出现晃动。钻削过程钻削过程包括进刀、钻孔、退刀等步骤，需要控制钻速、进给速度、切削液等参数以确保钻孔质量。刨削加工的基本工艺刨削加工机床刨削加工机床使用刀具来切削工件，以形成所需的形状。刨削刀具刨削刀具通常是直线形的，并在工件上进行往复运动。操作步骤操作人员需要将工件固定在机器上，并设置刀具和工作参数。加工效果刨削加工能够产生高精度和高质量的表面。磨削加工的基本工艺磨削加工原理磨削加工利用砂轮的旋转运动，以切削的方式去除工件表面的材料。磨削加工设备磨削加工常用的设备包括砂轮机、磨床等，根据加工需求选择合适的设备。磨削加工的特点磨削加工的特点是加工精度高、表面质量好，适合高精度零件的加工。其他切削加工工艺1电火花加工电火花加工是一种利用电火花放电的能量来去除金属材料的加工方法。2电化学加工电化学加工是一种利用电化学反应来去除金属材料的加工方法。3超声波加工超声波加工是一种利用超声波振动来去除金属材料的加工方法。4激光加工激光加工是一种利用激光束的能量来去除金属材料的加工方法。切削加工工艺的发展趋势自动化和智能化切削加工工艺正在朝着自动化和智能化的方向发展。数控机床和机器人技术正在广泛应用于切削加工领域，提高生产效率和加工精度。绿色加工环保意识的提高推动着绿色加工技术的发展，降低切削加工过程中的能耗和排放，减少环境污染。复合材料加工复合材料加工工艺不断发展，对切削加工提出了新的挑战。研究人员正在开发新的刀具材料和切削参数，以适应复合材料的加工特性。数字化和网络化数字化和网络化技术正在改变着切削加工的模式。数字孪生、云计算和物联网等技术将进一步提高切削加工的效率和智能化水平。切削加工工艺的应用案例汽车制造汽车发动机等精密零部件需要采用高精度切削加工工艺。医疗器械人工关节、骨骼固定器等医疗器械需要高精度切削加工，保证医疗安全。航空航天飞机发动机、卫星部件等需要高精度切削加工，满足高强度和耐用性要求。工业自动化机器人、数控机床等需要高精度切削加工，提高生产效率和产品质量。切削加工工艺的安全操作个人防护操作人员应佩戴安全眼镜、防尘口罩、工作服、安全鞋等防护用品，以避免切屑飞溅、粉尘吸入、机械伤害等风险。设备安全使用前应仔细检查设备是否完好，检查刀具、夹具是否固定牢固，并确保冷却液供应正常。操作规范严格按照操作规程进行操作，避免超速、超负荷运行，防止意外发生。应急措施熟知应急预案，配备必要的应急物资，如急救箱、灭火器等，并进行定期演练。切削加工工艺的质量控制尺寸精度控制利用精密测量仪器，确保切削加工后的工件尺寸符合设计要求，避免尺寸偏差导致产品功能失效。表面粗糙度控制通过控制切削参数和刀具状态，确保切削加工后的工件表面达到预期的粗糙度要求，影响产品性能和使用寿命。缺陷控制严格控制切削加工过程，避免出现毛刺、裂纹、变形等缺陷，确保产品质量稳定可靠。切削加工工艺的经济分析生产成本分析切削加工成本主要包括刀具成本、机器折旧、人工成本、能耗成本等。优化刀具选型，提高刀具寿命，控制加工时间，降低能耗，可以有效降低生产成本。加工效率分析切削加工效率直接影响生产周期