圆锥切削加工课件

圆锥切削加工圆锥切削加工是一种常见的金属加工工艺，用于创建圆锥形形状。此过程通常使用车床或铣床，并使用专门的工具来创建圆锥形轮廓。课程大纲绪论介绍切削加工的基本概念，例如刀具、工件、切削参数等。讨论切削加工方法的分类，例如车削、铣削、钻削等。圆锥切削的几何模型分析圆锥切削的几何模型，包括切削参数和刀具运动轨迹。讨论切屑形成过程，包括切屑类型、切屑厚度等。圆锥切削力分析分析圆锥切削力组成，包括切削力、推力、侧向力等。讨论切削力计算方法，例如Merchant公式。圆锥切削表面质量介绍圆锥切削表面质量，包括表面粗糙度、表面应力等。讨论圆锥切削表面质量控制方法，例如刀具选择、切削参数优化。绪论圆锥切削加工是机械加工中一种重要的加工方法。它广泛应用于航空航天、汽车、模具等领域。本章将对圆锥切削加工的概述进行介绍，为后续章节的深入学习打下基础。切削加工简介材料去除切削加工是指使用刀具从工件上切除多余材料，以获得所需的形状和尺寸的加工方法。刀具与工件切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动，导致材料被切削去除，形成切屑。各种加工方式常见的切削加工方式包括车削、铣削、钻削、磨削等，每种方式适用于不同的加工需求。加工方法分类11.车削利用车刀将工件旋转，进行切削加工的方法。22.铣削利用铣刀旋转，将工件相对铣刀进行移动，进行切削加工的方法。33.钻削利用钻头旋转，在工件上加工孔的方法。44.刨削利用刨刀往复运动，进行切削加工的方法。切削几何参数刃倾角刀具主切削刃与工件表面之间的夹角。前角刀具主切削刃与切削方向之间的夹角。后角刀具主切削刃与工件表面之间的夹角。副角刀具副切削刃与工件表面之间的夹角。圆锥切削的几何模型圆锥切削加工过程中的几何模型是理解和分析切削过程的关键。该模型描述了刀具、工件和切屑之间的几何关系，并涉及切削参数和运动轨迹。该模型还包含了切削力的方向、切屑的形状和大小，以及表面质量和加工精度等方面的分析。圆锥切削参数切削速度切削速度是指刀具在切削过程中相对于工件的运动速度，通常用米/分钟表示。进给量进给量是指刀具每转或每分钟沿进给方向移动的距离，通常用毫米/转或毫米/分钟表示。切削深度切削深度是指刀具切入工件的深度，通常用毫米表示。切削方向切削方向是指刀具相对工件的运动方向，通常有顺铣和逆铣两种。圆锥切削加工刀具运动轨迹圆锥切削加工过程中，刀具的运动轨迹是一个复杂的曲线。刀具需要沿着圆锥的母线移动，同时还要进行旋转运动。为了保证加工精度，刀具的运动轨迹必须精确控制。刀具运动轨迹的精确控制依赖于数控机床的控制系统。控制系统根据加工程序，精确控制刀具的运动速度和方向，确保刀具按照预定的轨迹进行运动。圆锥切削切屑形成过程切削过程中的切屑形成是一个复杂的物理过程。切削刀具与工件材料接触，产生切削力，导致工件材料塑性变形和断裂。切屑的形状和尺寸取决于切削参数、刀具几何形状、工件材料特性等因素。切屑形成过程可分为三个阶段：切削开始阶段，切屑形成阶段和切屑分离阶段。在切削开始阶段，切削刀具与工件材料接触，产生切削力，导致工件材料塑性变形。在切屑形成阶段，切削力继续作用，工件材料发生断裂，形成切屑。在切屑分离阶段，切屑从工件上脱离，进入切屑槽。圆锥切削力分析圆锥切削加工过程中，刀具与工件之间会产生切削力。切削力的分析是理解切削加工过程的关键。切削力的方向和大小影响加工效率、表面质量和刀具寿命。圆锥切削力组成切削力切削力是刀具在切削过程中受到的阻力。切削力的大小和方向直接影响加工效率和表面质量。主切削力主切削力是刀具切削时受到的沿切削方向的阻力，影响刀具的切削深度和进给速度。背切削力背切削力是刀具切削时受到的垂直于切削方向的阻力，影响刀具的切削力方向和切削效率。径向切削力径向切削力是刀具切削时受到的垂直于主切削力和背切削力的阻力，影响刀具的切削力方向和切削稳定性。圆锥切削力计算切削力计算方法描述经验公式法基于经验数据和实验结果，建立切削力与切削参数的关系式。理论分析法利用切削力模型和切削力分析理论，推导切削力的计算公式。有限元分析法建立切削过程的有限元模型，模拟切削过程，计算切削力。切削力影响因素1切削速度切削速度越高，切削力越小，但切削温度会升高，影响刀具寿命。2切削深度切削深度越大，切削力越大，但切削效率也会提高。3切削宽度切削宽度越大，切削力越大，但切削效率也会提高。4刀具材料刀具材料的硬度和强度会影响切削力，更硬的刀具通常具有更高的切削力。圆锥切削表面质量圆锥切削表面质量是衡量切削加工质量的重要指标，直接影响零件的性能和使用寿命。表面质量主要由表面粗糙度、表面应力和表面完整性等因素决定。圆锥切削表面质量表面粗糙度圆锥切削加工后的表面会呈现出一定的粗糙度。表面粗糙度用Ra值表示，Ra值越小，表面越光滑。影响因素切削速度、进给量、切削深度、刀具磨损等因素会影响表面粗糙度。合适的加工参数和刀具选择可以有效控制表面粗糙度。表面应力残余应力圆锥切削加工过程中，切削力会使工件表面产生残余应力。拉伸应力拉伸应力会使工件表面发生膨胀，降低材料的抗拉强度。压缩应力压缩应力会使工件表面发生收缩，提高材料的抗压强度。圆锥切削表面质量控制加工参数控制控制切削速度、进给量和切削深度等参数，可以有效地提高表面质量。适当的切削参数可以减少表面粗糙度，降低表面应力。刀具选择与维护使用合适的刀具，并定期维护刀具，可以保证切削过程的稳定性，从而提高表面质量。锋利的刀具可以产生更平滑的表面，并减少表面缺陷。冷却润滑液使用合适的冷却润滑液，可以降低切削温度，减少表面热变形，从而提高表面质量。冷却润滑液可以有效地减少刀具磨损和切削过程中的摩擦力。圆锥切削加工变形切削加工过程中，工件会受到切削力的作用而发生变形。变形程度取决于切削力大小、工件材料特性、切削参数等因素。圆锥切削加工变形-弹性变形弹性变形弹性变形是指材料在切削力作用下发生的暂时变形，当切削力消失后，材料能够恢复到原来的形状。应力影响弹性变形的大小与切削力的大小和材料的弹性模量有关，切削力越大，弹性变形越大。表面形貌弹性变形会影响切削表面的形貌，例如产生微小的凸起或凹陷。塑性变形材料性质金属材料在切削力作用下发生永久性变形，导致材料内部结构发生变化。切削参数切削速度、进给量、切深等参数都会影响塑性变形程度。加工环境温度、润滑条件等因素也会影响材料的塑性变形。圆锥切削加工变形机理分析切削力切削过程中产生的切削力导致工件发生弹性变形和塑性变形。切削力的大小和方向影响变形程度。材料性质工件材料的硬度、强度、塑性等影响变形程度。硬度高的材料变形较小，塑性好的材料变形较大。刀具几何参数刀具的刃口形状、角度和尺寸影响切削力的大小和方向，进而影响变形程度。切削速度切削速度越高，切削温度越高，材料的塑性降低，变形程度增加。切削深度切削深度越大，切削力越大，变形程度增加。切削方向切削方向影响切削力的方向，进而影响变形的方向和程度。圆锥切削加工精度圆锥切削加工精度是指加工出来的圆锥形零件尺寸和形状与设计要求的偏差。影响圆锥切削加工精度的因素很多，例如刀具磨损、切削参数、工件材料、机床精度等等。圆锥切削加工精度公差分析尺寸公差圆锥切削加工中，尺寸公差是指允许零件实际尺寸与理论尺寸之间的偏差范围。尺寸公差取决于加工精度要求、刀具磨损、材料性能等因素。形状公差形状公差是指允许零件实际形状与理论形状之间的偏差范围。圆锥形状的公差包括圆度、直线度、平面度、圆柱度、平行度等。位置公差位置公差是指允许零件实际位置与理论位置之间的偏差范围。圆锥切削加工中，位置公差主要包括同轴度、对称度、平行度、垂直度等。表面粗糙度表面粗糙度是指零件表面微观几何形状的特征，包括表面纹理的深度、间距、方向等。表面粗糙度是影响零件功能和寿命的重要因素。精度控制措施11.刀具选择选择合适的刀具类型和磨损状况的刀具可以有效提高加工精度。22.加工参数优化合理设置切削速度、进给量和切深等加工参数，可以控制加工变形，提高精度。33.工件夹紧选择合适的夹紧方式，保证工件在加工过程中的稳定性，避免加工变形。44.加工环境控制控制车间温度、湿度等环境因素，减少加工误差。刀具佩带及磨损刀具佩带是指刀具在切削过程中因切削力和切削热的作用而发生的形状和尺寸变化。刀具磨损则是指刀具在切削过程中因切削力和切削热的作用而导致的刀具材料逐渐损耗的现象。刀具佩带及磨损机理磨损的定义刀具在切削过程中与工件表面发生摩擦和碰撞，导致刀具表面材料逐渐损失的现象。磨损会导致刀具尺寸变化，影响加工精度，降低加工效率，甚至导致刀具断裂。磨损的影响因素切削速度切削深度切削液工件材料刀具材料圆锥切削刀具磨损形式粘结磨损切屑粘附在刀具表面，造成刀具刃口钝化。磨粒磨损切削过程中，工件表面的磨粒嵌入刀具表面，造成刀具表面损伤。塑性变形磨损刀具材料在切削过程中发生塑性变形，造成刀具刃口圆钝。疲劳磨损切削力循环作用下，刀具材料发生疲劳断裂，形成裂纹和崩刃。磨损控制切削液切削液可以减少摩擦，降低温度，延长刀具寿命。切削速度适当的切削速度可以减少刀具磨损。刀具材料使用耐磨性强的刀具材料，可延长刀具寿命。加工工艺圆锥切削加工工艺是指将圆锥形刀具与工件进行相对运动，从而在工件表面形成圆锥形形状的加工过程。该工艺涉及多种加工参数和工艺步骤，需要根据不同的加工需求进行选择和调整。加工工艺1工件准备首先，需要对工件进行清洁和检验，确保工件表面干净无油污，并符合尺寸和形状要求。2刀具选择根据圆锥的尺寸、材料和精度要求，选择合适的刀具。例如，对于硬度较高的材料，需要使用硬质合金刀具。3切削参数设置根据刀具和工件的材料特性，合理设置切削速度、进给量和切深。切削速度过高或过低都会影响切削效率和加工质量。4切削加工按照预先设定的切削参数，进行切削加工。同时，要监控切削过程，及时调整切削参数，确保切削顺利进行。5检验和修整加工完成后，需要对圆锥进行检验，确保其尺寸和形状符合要求。必要时，进行修整，以满足精度要求。工艺参数优化切削速度切削速度影响切削力、切削温度和刀具寿命。选择合适的切削速度，可以提高生产效率并延长刀具使用寿命。进给量进给量影响切削力、切屑厚度和表面粗糙度。合理选择进给量，可以提高加工效率并控制表面质量。切削深度切