《金属切削加工》课件

金属切削加工金属切削加工是一种通过机械力作用将金属材料切削成所需形状和尺寸的加工方法。它广泛应用于制造业中,是最重要的加工工艺之一。了解金属切削加工的基本原理和常用技术非常关键。课程导言课程目标介绍金属切削加工的基本原理和技术,让学生全面掌握金属切削加工的基础知识。主要内容涵盖金属切削的基本概念、切削特点、机床分类、加工方法、切削力测量等多个方面。教学目的培养学生对金属切削加工的深入理解,为后续专业课程学习和工程实践打下基础。金属切削的基本概念金属切削的定义金属切削是一种通过工具切削金属材料表面,去除多余部分的加工方法。这种加工过程会改变工件的尺寸和形状。切削加工过程加工过程中,刀具在工件表面滑动,切除一薄层金属,逐渐形成所需的外形和尺寸。切削过程会产生切屑和热量。切削加工的几何要素切削加工涉及刀具和工件的相对运动,有切深、切宽、进给等几何参数,需要根据实际情况进行合理设置。金属切削加工的特点高精度金属切削加工能够实现高度的尺寸精度和表面光洁度,满足严苛的制造要求。多样性切削加工可用于生产各种复杂的零件和工件,适用于广泛的材料和工艺。高效率切削加工工艺相对简单,生产效率较高,可以大规模批量生产。自动化切削加工可以实现数控化和自动化生产,提高生产效率和降低劳动强度。金属切削机床分类1通用机床包括车床、铣床、钻床等，可用于各种工件的加工。2专用机床针对特定工件或工艺而设计制造，如研磨机、拉床等。3数控机床由计算机数字程序控制的高精度、高效率的机床设备。4自动化机床具有自动上下料、工件传送等功能的智能化加工设备。常用金属切削机床车床车床是最常用的金属切削机床之一,可以完成各种轴类零件的加工。通过控制车刀的进给和转速,可以加工出圆柱形、锥形等各种形状的零件。铣床铣床主要用于加工平面、台阶面、槽型等表面。铣刀的旋转可以让加工更加精细和复杂。铣床常用于加工齿轮、模具等零件。钻床钻床主要用于钻孔加工。通过钻头的高速旋转和进给,可以在工件上加工出各种尺寸、深度的孔。钻床广泛应用于各种机械零件的加工。其他机床除了常见的车床、铣床、钻床外,还有磨床、刨床、镗床等其他金属切削机床。每种机床都有其特定的加工特点和适用范围。车床加工1车削基础车床是最常见的金属切削加工设备之一。通过主轴驱动工件旋转,利用切削刀具对工件进行加工成型。2典型车削工艺常见的车削工艺包括圆柱面车削、锥度车削、端面车削、内孔车削等,可加工出各种复杂的零件形状。3车削参数设计合理选择转速、进给量和切深等参数,可提高加工效率、改善加工质量。需根据工件材料、尺寸等因素进行调整。铣床加工1夹持工件将工件稳固地夹紧在铣床工作台上2选择合适刀具根据加工要求选择合适的铣刀3设置加工参数调整转速、进给速度、切深等参数4开始铣削按设定的路径对工件进行精密加工铣床加工是利用铣刀旋转切削工件的一种重要机床加工方法。通过对工件的精确夹持、合理选择铣刀、细致调整加工参数以及严格控制加工过程，可以实现复杂零件的高精度加工。钻床加工定心和夹持将工件牢固地固定在钻床台上,并对工件进行精确的定心,确保加工的精准度。孔径选择根据工件材质和尺寸,选择合适的钻头直径,以保证孔的质量和表面光洁度。切削速度与进给根据钻头材质和工件材质,选择合适的切削速度和进给,以达到最佳的加工效率。润滑冷却使用适当的切削液,既可以降低加工温度,又可以清洁工件表面。其他金属切削加工方法丝锯加工丝锯用于切割复杂形状的金属工件,适用于薄板和小型工件加工。操作灵活,切割精度高。电化学加工利用电解原理,无接触加工金属工件,适用于硬脆材料和复杂形状零件加工。加工表面光滑洁净。电火花加工利用电火花放电加工金属工件,适用于硬质难加工材料。加工精度高,表面质量好,但效率较低。激光加工利用高能激光束切割、熔融或蒸发金属材料,适用于薄板和复杂形状零件加工。加工精度高、无接触。切削力的基本概念切削力定义切削力是金属切削过程中工件与刀具之间产生的作用力，是切削加工中的基本物理量。切削力分量切削力包括切向力、径向力和轴向力等分量，对切削加工过程有重要影响。切削力测量可利用切削力测量仪等仪器对不同切削条件下的切削力进行测量和分析。切削力模型建立切削力的理论模型可预测不同工艺参数下的切削力大小，为切削工艺优化提供依据。切削力的测量方法1直接测量法直接测量切削力大小的仪器，测量精确度高，但测量过程复杂。2间接测量法通过测量切削过程中的其他变量推算切削力，操作简单但精度相对较低。3理论计算法基于切削理论模型计算切削力，需要大量参数但可以预测切削力。切削力测量是了解切削过程、优化切削参数的重要手段。常用的测量方法包括直接测量、间接测量和理论计算。各方法都有其优缺点,需根据具体情况选择合适的方法。切削力影响因素刀具参数刀具的材质、几何结构和尺寸大小都会影响切削力大小。锐利的刀具可以减少切削力，延长使用寿命。切削条件切削速度、进给量和切深等参数的变化会直接影响切削力。合理调整这些参数可以优化切削过程。工件材料不同的工件材料具有不同的硬度和强度,这会对切削力产生显著影响。选择合适的材料非常重要。加工环境温度、润滑情况以及振动等因素也会对切削力造成影响。良好的环境条件有助于降低切削力。切削加工的热量与温度切削热的来源切削过程中产生的热量主要来自于刀具与工件之间的摩擦以及塑性变形,这些热量会导致切削区域温度的上升。温度分布特点切削区域的温度呈现不均匀分布,刀具刃口处温度最高,逐渐向外衰减。合理控制温度分布有助于提高加工质量。热量对刀具的影响过高的切削温度会加速刀具的磨损,影响加工精度和表面质量。因此需要通过合理的切削参数和冷却措施来控制温度。切削液的作用与使用1润滑和冷却切削液可以有效降低刀具和工件之间的摩擦,同时也可以冷却加工区域,延长刀具寿命。2清洁和保护切削液可以冲刷掉加工过程中产生的金属碎屑,并防止工件表面氧化。3改善加工质量切削液可以提高表面光洁度,减少加工过程中的振动和噪音。4选择与使用根据不同工艺和材料,选择合适的切削液类型,并定期更换和维护切削液系统。表面粗糙度与公差表面粗糙度表面粗糙度反映了工件表面微小凹凸不平的程度。它是衡量加工质量的重要指标之一。尺寸公差尺寸公差指允许的尺寸变化范围,确保工件符合设计要求和使用需求。科学合理的公差控制很重要。测量方法表面粗糙度和尺寸公差的测量需要专业仪器,如粗糙度仪和三坐标测量机。正确测量是控制质量的基础。切削加工的经济性提高生产效率通过优化切削工艺和采用先进的切削机床,可以大幅提高生产效率,缩短交货周期,从而获得更高的经济效益。降低制造成本采用科学的切削参数设计和合理的刀具选择,可以降低能源消耗、工时和材料损耗,从而降低整体生产成本。提高产品质量通过先进的切削技术和自动化控制,可以提高产品的精度和表面质量,增强客户满意度,获得更好的市场竞争力。常见的切削刀具1车刀常用于车床加工,形状多样,可加工出各种外形的工件。2铣刀铣削各种平面、槽孔、斜面等,形状和刃数也各异。3钻头用于在工件上钻孔,可制成不同直径和形状的钻头。4刨刀刨削平面、沟槽等,常用于木工和金属加工。刀具材料及其特点钨钢钨钢是一种高硬度、高耐磨的刀具材料,常用于高速粗加工和中等精加工。具有优异的硬度、韧性和耐高温性能。陶瓷刀具陶瓷刀具能承受极高的切削温度,适用于高速切削和耐高温加工。具有硬度高、耐磨性好的特点。金刚石刀具金刚石刀具硬度极高,可用于加工硬质材料。但脆性大,不适用于高冲击加工。适用于精加工。CBN刀具CBN刀具具有优异的耐磨性和热稳定性,可用于高速切削和加工硬质合金。适用于精加工和超精加工。刀具的磨损与寿命磨损机理切削刀具在使用过程中会发生机械、热、化学等复杂的磨损过程。主要包括刀口磨损、刀面磨损、刀尖磨损等。影响因素刀具寿命受工件材料硬度、切削参数、刀具材料及热处理状态等诸多因素的影响。合理选择和使用刀具至关重要。监测与评价通过观察刀具磨损情况、测量磨损量等方式对刀具状态进行监测和评价,以确保加工质量和生产效率。延长寿命合理选择刀具材料和几何参数、优化切削工艺参数、使用切削液等措施能够有效延长刀具的使用寿命。刀具的修整方法修磨利用专用的修磨设备对刀具刃口进行研磨和修理，可以延长刀具使用寿命。再研对于磨损严重的刀具，可以进行再研整形，通过重新加工刀具表面恢复其性能。电化学修整利用电化学腐蚀的原理，可以对刀具进行局部修整，精度高且不会损坏刀具。数控加工技术概述1数控技术基础数控技术是利用计算机对机床进行数字化控制,实现自动化加工的先进技术。2数控系统构成数控系统主要由数控装置、伺服系统、数控程序和相关周边设备组成。3数控加工优势高精度、高效率、易编程、自动化程度高,可广泛应用于各类机床制造。4数控编程方式手动编程和计算机辅助编程是数控加工常用的两种编程方式。数控加工的特点高精度数控加工采用电子数控技术,能实现极高的加工精度,达到微米级别。自动化程度高数控设备可以实现自动化生产,减少人工操作,提高生产效率。灵活性强数控加工可以快速切换不同工件,适应多样化生产需求。数控程序的编写1编写程序根据零件图和工艺要求,编写详细的数控程序。包括选择正确的加工工艺、计算刀具路径、设置工艺参数等。2软件编程利用CAD/CAM软件或特定的数控编程软件,输入程序命令并设置加工参数。需要预先熟悉软件的各项功能。3程序仿真在实际加工前,对程序进行仿真测试,检查加工路径、避免碰撞等,确保程序的正确性。数控程序的调试与优化1检查程序语法确保语法正确无误2试运行程序在仿真环境中测试3实物机床调试调整参数直到结果满足在完成数控程序编写后,需要对其进行全面检查和调试,确保程序逻辑合理、语法正确,并在仿真环境中进行试运行。之后再在实际的数控机床上进行调试,根据加工结果对程序参数进行优化调整,直到达到理想的加工效果。自动化生产线提高生产效率自动化生产线能大幅提高生产效率,减少人力投入和生产时间,从而提高产品产出。确保产品质量自动化工艺可精确控制生产过程,确保产品尺寸、形态等性能指标一致,提高产品质量。降低生产成本自动化设备投入成本高,但能大幅降低人工成本,从而提升整体生产效益。增强生产灵活性自动化生产线可快速切换生产品种,灵活应对市场变化。金属切削加工质量控制尺寸精度通过设置合理的公差和使用精密量具来确保工件尺寸的准确性。表面质量调整切削参数和采用合适的刀具来获得理想的表面光洁度。几何精度定期检查和维护机床,确保其几何精度,避免误差积累。加工效率优化切削参数和工艺路线,提高生产效率,降低加工成本。金属切削加工的安全与环保安全操作严格遵守机床操作规程，佩戴防护用品，杜绝人机危险。环保管理妥善处理加工废料，回收利用切削液，降低对环境的污染。