金属切削原理》第章磨削
第三章切削与磨削原理
第三章切削与磨削原理
3.1 切屑的形成过程
学习目标:
本节主要讨论金属材料的切削过程,并对硬脆非金属材料的切削过程进行简单介绍。学习本节必须研究切屑形成过程的物理本质及其变形规律,熟悉不同切屑类型以及切屑控制方法。
3.1.1 切屑的形成过程
切屑的形成
工件上切屑层的金属材料,在刀具前刀面的推挤作用下发生了塑性变形,最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。
切屑形成的过程
切屑形成的过程实质是切削层受到前刀面的挤压后产生的以滑移为主的塑性变形过程。
切屑形成过程动态演示
被切金属的受力变形分析
由图3-2塑性金属(紧靠刀尖前面的被切金属层及切屑)的切屑根部金相照片可知,刀尖前面的金属晶粒变成为沿某一方向倾斜的纤维状结构,发生了极大的剪切变形,且剪切区内的剪切线与自由表面的交角约为45°(符合塑性力学理论)。一般这一变形区的宽度仅为0.02~0.2mm。切削速度愈高,宽度愈小。因此可以将变形区视为一个剪切平面,称为剪切面,剪切面与切削速度夹角以φ表示,称为剪切角。如图
3-3所示。
金属除在剪切区发生显著变形外,还形成3个变形区,如图3-4所示。
图3-4说明:
一般将剪切区称为第一变形区,其位置如图中Ⅰ所示,靠前刀面处称为第二变形区,如图中的Ⅱ。由图
3-2可看出,在已加工表面处也发生了显著的变形,方格已纤维化,这是已加工表面受到切削刃和后刀面
的挤压和摩擦造成的。这一部分一般称为第三变形区,如图中的Ⅲ。
3.1.2 切屑变形程度的表示方法
剪应变ε
切削过程中金属的塑性变形主要集中于第一变形区,且主要形式是剪切滑移,因而其变形量可用剪应变ε来表示,如图3-5所示。
金属切削原理与刀具复习
(2)乳化液
•
(3)切削油
• •
矿物油 少量动植物油 非溶性切削液主要起润滑作 用。
(一)水溶性切削液
1. 水溶液 组成:水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂(增加润滑性 和清洗性)。 常用于普通磨削、粗加工 2. 乳化液 组成:乳化油+水(混合后再搅拌) 适用于:粗加工,普通磨削(低浓度乳化液) 精加工和复杂刀具加工(高浓度乳化液) 3. 合成切削液 组成:水+表面活性剂+化学添加剂 常用于不锈钢、钛合金等难加工材料的钻孔、铣削和攻 螺纹。
γ0 +α0+β0=90o
v
楔角 β0
kr+kr’+ετ=180o
主偏角 kr
刀尖角 ετ
副偏角 kr’
七个角(正交平面3个,基面3个,切削平面1个)
三、刀具的标注角度 副偏角:
在基面内测量的角度:
“副切削刃在基面 上的投影与进给方 向的夹角”。
主偏角: “主切削刃在基面 上的投影与进给方 向的夹角”。
一、刀具磨损概念 切削时刀具在高温条件下,受到工件、 切屑的摩擦作用,使刀具材料逐渐被磨 耗或出现磨损。
二、刀具磨损形式
第一章 金属切削基本知识
其它刀具材料简介
1. 金刚石(最硬、耐磨性好,耐热性较差 800℃ 加工陶瓷、硬合金、有色金属等,不适于铁系金属加工
2. 立方氮化硼 硬度仅次于金刚石,化学稳定性、耐热性好,加工淬火钢等
涂层刀具
在韧性较好的硬质合金基体上,或在高速钢刀具 基体上,涂抹一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获 得。常用涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。 性能:抗氧化性较高,因而耐磨性和抗月牙洼磨能力 较高;摩擦系数低,可降低切削力及切削温度,提高 刀具耐用度(提高硬质合金耐用度1~3倍,高速钢刀 具耐用度2~10倍)。但也存在着锋利性、韧性、抗 剥落性、抗崩刃性及成本昂贵之弊。
后角( 0)只能是正的。
精加工: 0= 80~120 粗加工: 0= 40~80 3 . 主偏角(kr)
作用:改善切削条件,提高刀具寿命。
减小kr:当ap、f 不变时,则 aw 、ac — 使切削条件得到改善,提高了刀具寿命。
dw
ap
dm
但减小kr
Fy 、
n
Fx ,加大工件的变形
挠度,使工件精度降
抗弯强度 2.4GPa 3.2GPa 1.45GPa 0.8GPa 0.3GPa 2.8GPa 1.5GPa
导热系数 40-50 20-30 70-100 30-40 146.5 100-120 40-100
《金属切削原理与刀具》知识点总结
I 切削原理部分
第1章刀具几何角度及切削要素
1、切削加工必备三个条件:刀具与工件之间要有相对运动;刀具具有适当的几何参数,即切削角度;刀具材料具有一定的切削性能
2、切削运动:刀具与工件间的相对运动,即表面成形运动。分为主运动和进给运动。
1)主运动是刀具与工件之间最主要的相对运动,消耗功率最大,速度最高。有且仅有一个。运动形式:旋转运动(车削、镗削的主轴运动)直线运动(刨削、拉削的刀具运动)
运动主体:工件(车削);刀具(铣削)。
2)进给运动:使新切削层不断投入切削,使切削工作得以继续下去的运动。进给运动的速度一般较低,功率也较少。其数量可以是一个,也可以是多个。可以是连续进行的,也可以是断续进行的。可以是工件完成的,也可以是刀具完成的。
运动形式:连续运动:如车削;间歇运动:如刨削。
一个运动,如钻削;多个运动,如车削时的纵向与横向进给运动;没有进给运动,如拉削。运动主体:工件,如铣削、磨削;刀具,如车削、钻削。
3、切削用量
切削用量是指切削速度c v 、进给量f (或进给速度)和背吃刀量p a 。三者又称为切削用量三要素。
1)切削速度c v (m/s 或m/min):切削刃选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。主运动为旋转运动时,切削速度由下式确定1000
dn v c π=式中:d-工件或刀具的最大直(mm)n-工件或刀具的转速(r/s 或r/min)
2)进给量f:工件或刀具转一周(或每往复一次),两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量,其单位是mm/r(或mm/双行程)。
3)背吃刀量p a (切削深度mm)2
金属切削原理与刀具习题及答案(全)
一.单选题
1.磨削时的主运动是( a )
A.砂轮旋转运动 B工件旋转运动 C砂轮直线运动 D工件直线
运动
2.如果外圆车削前后的工件直径分别是100CM和99CM,平均分成两次进刀切完加工余量,那么背吃刀量(切削深度)应为( c )
3.随着进给量增大,切削宽度会(c )
A.随之增大
B.随之减小 C与其无关 D无规则变化
4.与工件已加工表面相对的刀具表面是( d )
A.前面 B后面 C基面 D副后面
5.基面通过切削刃上选定点并垂直于( c )
A.刀杆轴线 B工件轴线
C主运动方向 D进给运动方向
6.切削平面通过切削刃上选定点,与基面垂直,并且( a )
A.与切削刃相切B与切削刃垂直
B.C与后面相切D与前面垂直
7能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为 ( c )
A主偏角B副偏角C前角D刃倾角
8能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具标注角度为 ( d )
A主偏角B副偏角C前角D刃倾角
9外圆车削时,如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心,则刀具的工作前角与标注前角相比会( a )
A增大B减小C不变D不定
10切断刀在从工件外表向工件旋转中心逐渐切断时,其工作后角( b )
A逐渐增大B逐渐减小C基本不变D变化不定
二填空题:
1工件上由切削刃形成的那部分表面,称为_过渡表面______________.
2外圆磨削时,工件的旋转运动为_____进给运动__________运动
3在普通车削时,切削用量有_____________)三________个要素
4沿__________主刀刃___________方向测量的切削层横截面尺寸,称为切削宽度.
《金属切削原理与刀具》课程教案解析
《金属切削原理与刀具》课程授课教案
课次一:绪论
0.1 机械制造过程分析
机械是由零件、组件、部件等组成的,因而一台机器的制造过程包含了从零件,部件加工到整机装配的全过程。这一过程可以用图4-1所示的系统图来表示。
图4-1 机械制造过程的构成
首先,从图中可以看出机器中的组成单元是一个个的零件。它们都是由毛坯进过相应的机械加工工艺过程变为合格零件的,在这一过程中要根据零件的设计信息制订每一个零件的适当的加工方法。加工成在形状、尺寸、表面质量等各方面都符合加工使用要求的合格零件。
其次,要根据机器的结构和技术要求,把某些零件装配成部件。部件是由若干组件、套件和零件在一个基准上装配而成的。部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能。这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺,应用相应的装配工具和技术完成的。部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。
最后在一个基准零部件上把各个部件、零件装配成一个完整的机器。我们把零件和部件装配最终机械产品的过程为总装过程。总装过程是依据总装工艺文件进行的。在产品总装后,还要经过检验、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程最终形成合格的产品。
0.2机械加工工艺系统与金属切削加工
从机械制造的整个过程来看,机器的最基本组成单元为零件,也就是首先要制造出
合格的零件,然后组装成部件,再由零、部件装配成机器。因此,制造出符合要求的各种零件是机械加工的主要目的,而机械加工中绝大部分材料是金属材料,故机械加工主要是对各种金属进行切削加工。
零件的表面通常是几种简单表面如平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面等的组合,而零件的表面是通过各种加工方法得到的,其中在金属切削机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动切除被加工零件多余的材料,获得符合要求的尺寸精度和表面质量的这种加工方法称为金属切削加工。与其他金属加工方法相比具有如下特点:
第一章切削加工基础知识
第⼀章切削加⼯基础知识
第⼀章切削加⼯基础知识
⼀、本章的教学⽬的与要求
本章主要介绍了机械加⼯基础知识。重点应掌握切削运动及切削⽤量概念;切削⼑具及其材料基本知识;切削过程的物理现象及控制;砂轮及磨削过程基本知识;材料切削加⼯性概念;机械加⼯⼯艺过程基本概念;机械加⼯质量的概念等。掌握本章内容为后续内容的学习打基础,为初步具备分析、解决⼯艺问题的能⼒打基础,为学⽣了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。学⽣学习本章要注意理论联系⽣产实践,才能更好体会,加深理解。可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采⽤多媒体、⽹络等现代教学⼿段学习,以取得良好的教学效果。为学好本章内容,可参阅邓⽂英主编《⾦属⼯艺学》第4版、傅⽔根主编《机械制造⼯艺基础》(⾦属⼯艺学冷加⼯部分)、李爱菊等主编《现代⼯程材料成形与制造⼯艺基础》下册及相关机械制造⽅⾯的教材和期刊。
⼆、授课主要内容
1切削运动和切削要素
主要学习零件表⾯的形成、切削运动、切削⽤量、切削层参数
2切削⼑具和切削过程
主要学习切削⼑具材料、车⼑、刨⼑、镗⼑、⿇花钻、铣⼑的结构及⼑具⼏何⾓度,切削的形成及形态、积屑瘤、切削⼒、切削热和切削温度、⼑具磨损和⼑具耐⽤度3磨具和磨料切削
主要学习磨具和磨削原理
4材料的切削加⼯性
主要学习衡量材料切削加⼯性能的指标、常⽤材料的切削加⼯性、改善材料切削加⼯性的⽅法
5机械加⼯⼯艺过程基本概念
主要学习⼯艺过程的基本概念、⼯件的安装和夹具、基准及其选择原则、⼯件在夹具中的定位
6机械加⼯质量的概念
主要学习机械加⼯精度、机械加⼯表⾯质量
金属切削原理课后习题答案
金属切削原理课后习题答案
金属切削原理课后习题答案
金属切削原理是机械加工中的重要理论,它涉及到金属材料的切削、磨削、车削等加工过程。通过学习金属切削原理,我们可以更好地理解金属加工的过程和机理。下面是一些常见的金属切削原理课后习题的答案,希望能对大家的学习有所帮助。
一、选择题
1. 在金属切削中,切削速度的选择主要取决于以下哪个因素?
A. 切削力大小
B. 切削表面质量要求
C. 切削刀具材料
D. 切削液的种类
答案:B. 切削表面质量要求
2. 下面哪个参数不是金属切削中的主要切削参数?
A. 切削速度
B. 进给速度
C. 切削深度
D. 切削力大小
答案:D. 切削力大小
3. 在金属切削中,切削速度的提高会导致以下哪个结果?
A. 切削力增加
B. 切削表面质量提高
C. 切削温度降低
D. 切削液的使用减少
答案:A. 切削力增加
二、填空题
1. 金属切削中的切削速度通常用______表示。
答案:V
2. 切削力的大小与切削速度、______、切削深度等因素有关。
答案:切削材料、切削角度
3. 切削液的主要功能是冷却切削区域,减少切削温度和______。
答案:摩擦系数
三、解答题
1. 请简要说明金属切削中切削速度的选择原则。
答案:切削速度的选择原则主要取决于切削表面质量要求。一般来说,当切削
表面质量要求较高时,切削速度应适当降低,以保证切削表面的光洁度和精度。而当切削表面质量要求较低时,可以适当提高切削速度,以提高生产效率。此外,切削速度还应考虑到切削力大小、切削温度、切削刀具材料等因素。
2. 请简要说明切削力的大小与哪些因素有关?
【金属切削原理】第12章:磨削详解
《金属切削原理》第十二章:磨削加工详解
磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工
内圆磨削
外圆磨削
平面磨削普通平面磨削
圆台平面磨削
超精磨削加工
第一节砂轮的特性及选择
砂轮由磨料、结合剂、气孔组成
特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定
一、磨料
分为天然磨料和人造磨料
人造磨料氧化物系刚玉系(Al2O3)
碳化物系碳化硅系碳化硼系
超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系
二、粒度
表示磨粒颗粒尺寸的大小
>63µm号数为通过筛网的孔数/英寸(25.4mm)机械筛分一般磨粒
<63µm号数为最大尺寸微米数(W)显微镜分析法微细磨粒
精磨细粒降低粗糙度
粗磨粗粒提高生产率
高速时、接触面积大时粗粒防烧伤
软韧金属粗粒防糊塞
硬脆金属细粒提高生产率
国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示
三、结合剂
作用:将磨料结合在一起,使砂轮具有必要的强度和形状
1、陶瓷结合剂(A)常用
由黏土等陶瓷材料配成
特点:粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力
2、树脂结合剂(S)切断、开槽
酚醛树脂、环氧树脂
特点:强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放
3、橡胶结合剂(X)薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮
人造橡胶
特点:弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低
4、金属结合剂(Q)磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料
青铜结合剂(制作金刚石砂轮)
特点:强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性
四、硬度
在磨削力作用下,磨粒从砂轮表面脱落的难易程度
分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬
金属切削原理课件(刀具材料)
(一)高的硬度和良好的耐磨性
硬度是指材料抵抗其他物体压入其 YG10C
表面的能力。
刀具材料的硬度一定要大于工件材
料的硬度。
一般常温硬度超过60HRC以上。
高速钢在63~66HRC 以上。
硬质合金在74~81.5HRC左右。
人造金刚石10000HV。
YG6X
一般来说,刀具材料的硬度越高,
耐磨性越好。均匀分布的细化碳化物
数量越多,颗粒越小,耐磨性就越高。
(二)高的强度和韧性
刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和 冲击力。例如,车削45钢时,当ap=4mm, f=0.5mm/r时,刀片要承受约4000N的切削力。因此, 刀具材料必须要有足够的强度和韧性。
一般用刀具材料的抗弯强度表示它的强度大小。 用冲击韧度表示其韧性的大小。
TiN涂层:氮化钛与金属的亲 和力小,润湿性能好,在容易产 生粘结的条件下,氮化钛涂层较 好。
AL2O3涂层:在高速切削 产生大量热量的场合,以采 用氧化铝涂层为好,因为氧 化铝在高温下有良好的热稳 定性能。
硬质合金牌号的表示方法
Y
G6
X
硬的汉 语拼音 第一个 字母
G6——钨钴类合金及 钴含量.
通过调整基本化学成分和添加其他合金元素(钴、 钒、铝等),使其性能(耐磨性和耐热性)比普通高速 钢进一步提高,可用于切削高强度钢,高温合金、钛合 金等难加工材料。
金属切削原理 (陈日瞿)提纲
金属切削原理与刀具习题与思考题
第一章基本定义
基本概念:主运动和进给运动、工件的三种表面切削用量三要素参考平面、参考系及关系主要标注角度(γo 、αo、κr 、κr’、λs,)定义及图示工作角度的定义、改变原因
切削厚度切削宽度
难点与重点:几何参数的基本定义,标注角度图示
问题:1、在车床上切槽,使用定义分析其主运动和进给运动、工件的三种表面、刀具上的各刀面和刀刃;找出γo 、αo、αo’、κr 、κr’、λs,γn、αn、γf、αf、γP、αP;用公式描述进给过程中γoe 和αoe的变化规律。
2、列表表示车削内、外圆时选定点高、低于工件回转中心情况下刀具工作角度与标注角度、偏移距离之间的关系。
3、试分别画出主偏角为45o的外圆车刀车外圆和车端面时的所有标注角度。
4、试分别画出主偏角为45o的外圆车刀车外圆和车端面时的切削厚度和切削宽度。
5、车削外圆,其他条件不变,f或κr增大切削厚度怎样变化?a p或κr增大切削宽度怎样变化?
6、刀刃上同一点的主剖面与法剖面之间的夹角是多少?为什么?
7、车削外径36mm、中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时,若使用刀具前
角γο=0o,左刃后角αfL=12o,右刃后角αfR=6 o。试问左、右刃的工作前、后角是多少?
8、半精车45钢外圆,试选择刀具材料牌号;车刀角度κr =75o,κr’=15o,γo=10o,
αo=6o,λs=8o;试按制图标准标注刀具角度。
9、粗车HT200内圆,直径80mm,试选择刀具材料牌号;内圆车刀κr =45o,κr’=45o,
金属工艺学第一章 金属切削基础知识
刀尖高低对刀具工作角度的影响
车刀刀杆安装偏斜对刀具角度的影响
② 进给运动的影响
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具结构
刀具的结构形式很多,有整体式、焊接式、机夹 不重磨式等。
目前一般整体式的多为高速钢车刀,其结构简单, 制造、使用都方便。而对于贵重刀具材料,如硬质合 金等,可采用焊接式或机夹不重磨式。焊接式车刀结 构简单、紧凑、刚性好,可磨出各种所需角度,应用 广泛。
传散:Q变形+Q前摩+Q后摩=Q屑+Q工+Q刀+Q介 切削热的50%-86%由切屑带走。
第三节 金属切削过程
四、切削热
2、切削温度
切削温度的高低取 决于切削热的产生与 传导情况,它受切削 用量、工件材料、刀 具材料及几何形状等 因素的影响。
第三节 金属切削过程
3.切削液
(1)种类 ①水基切削液 ②油基切削液
刀尖:主切削刃与副切削刃的连接部分
第二节 刀具材料及刀具构造
二、刀具角度
2、车刀切削部分的主要角度
(1)刀具静止参考系
三个辅助平面:
基面 切削平面 正交平面
基面――通过主切削刃上的某一点,与主运动 方向相垂直的平面。
切削平面――通过主切削刃上的某一点,与加工表面 相切并垂直于基面的平面
正交平面――通过主切削刃上的某一点,并同时 垂直于基面和切削平面的平面。
第七章 磨削基础
重压力磨削、成形磨削、 精密磨削
中等类 4、5、6、7 一般情况下的磨削
疏松类
8、9、10、11、 12
接触面较大的磨削、热敏 材料的磨削、薄壁件磨削、 软质材料磨削
6. 形状与尺寸
平形、薄片、筒形、碗形、碟形等。 同一形状有多种规格的尺寸。
§7-2 磨削运动和磨削要素
• 磨削运动 • 磨削要素
fr fr名 fr实<fr名
fr实≈fr名
fr实>0 fr名=0
粗磨阶段tm1
稳定阶段tm2
光磨阶段tm3
粗磨阶段tm1:fr实<fr名,原因是工艺系统由于磨削力 产生让刀。随着进给次数↑,工艺系统弹性变形↑,变
形抗力↑,实际磨削深度fr实↑。
稳定阶段tm2:fr实≈fr名,当变形抗力和径向磨削分力Fy 相等时,工艺系统的弹性变形量稳定,fr实≈fr名。
钝化的基本形态
砂轮磨损 砂轮堵塞 砂轮失真
1. 砂轮磨损
磨粒的磨耗磨损、磨粒的破 碎磨损、磨粒的脱落磨损。
2. 砂轮的堵塞
边界层切屑与工作磨粒之 间的化学反应
磨粒机械的聚集在工作磨 粒的相邻空间
原有的切屑与被堵塞磨粒 形成的切屑之间发生压焊
3. 砂轮的失真
砂轮失去精度,砂轮仍有切削能力,但也 应列为钝化
§7-4 磨削表面质量
磨削表面粗糙度 磨削表面烧伤 磨削残余应力 磨削裂纹
2013第3章-1切削变形参考解析
Φ≈π/4 – β+γ0 γ0↑ →Φ↑→
机械制造技术基础—201302
1.第一变形区内变形及变形程度的衡量
a
l
h h l l
c
ch D
ch
OM sin (90 - + ) cos ( - ) h ( - ) OM sin (90 - + ) cos OM sin sin h OM sin sin l l OM sin ( - +
刀具前角---γo 越大,剪切角φ变大,变形系数∧h越小即 切屑变形越小。 切削速度---呈驼峰曲线 进给量---无积屑瘤区进给量越大,变形系数∧h就越小,
即切屑变形越小;
20
机械制造技术基础—201302
3.1.5(教材3.1.7)切屑类型及控制
带状切屑
挤裂切屑
节状切屑
崩碎切屑
21
机械制造技术基础—201302
1.第一变形区内变形及变形程度的衡量 相对滑移衡量变形大小③ 剪切角愈小,剪切变形量愈 大,即切屑变形愈大
与变形系数有相互计算关系
结论:
ε =Δs/ Δy
第一变形区产生剪切滑移变形,且剪
切角与前角γ0是影响切削变形的两个 主要因素。如果增大前角γ0和剪切角, 使相对滑移ε、变形系数∧h减小,则 切削变形减小。
「第一章 磨削加工的基本知识」
第一章磨削加工的基本知识
培训学习目标
1.磨削用量包括那几个基本参数?如何计算砂轮圆周速度、工件圆周速度?
2.试述切削液的作用、种类及特点。
3.砂轮由哪三要素构成?
4.如何选择砂轮硬度?
5.如何选择砂轮粒度?
6.引起砂轮不平衡的原因是什么?试述平衡砂轮的目的和方法。
一、磨床的基本知识
1.磨床工作在制造业中的地位
磨削是一种比较精密的金属加工方法,经过磨削的零件有很高的精度和很小的表面粗糙度值。目前用高精度外圆磨床磨削的外圆表面,其圆度公差可达到0.001mm左右,相当于一个人头发丝粗细的1/70或更小;其表面粗糙度值达到Ra0.025um,表面光滑似镜。
在现代制造业中,磨削技术占有重要的地位。一个国家的磨削水平,在一定程度上反映了该国的机械制造工艺水平。随着机械产品质量的不断提高,磨削工艺也不断发展和完善。2.普通磨床简介
以常用的万能外圆磨床为例,磨床主要由床身、工作台、头架、尾座、砂轮架和内圆磨具等部件组成。见图1。磨床还包括液压系统。
(1)床身:磨床的支承。
(2)头架:安装与夹持工件,带动工件旋转,可在水平面内逆时针转90°;
(3)内圆磨具:支承磨内孔的砂轮主轴。
(4)砂轮架:支承并传动砂轮主轴旋转,可在水平面±30°范围内转动;
(5)尾坐:与头架一起支承工件;
(6)滑鞍与横进给机构:通过进给机构带动滑鞍上的砂轮架实现横向进给;
(7)横向进给手轮
(8)工作台:a.上工作台:上面装有头架与尾坐;b.下工作台:上工作台可绕下工作台在水平面转±10°角度。
3.磨床的型号
磨床的种类很多,按GB/T15375-1994磨床的类、组、系划分表,将我国的磨床品种分为三个分类。一般磨床为第一类,用字母M表示,读作“磨”。超精加工机床、抛光机床、砂带抛光机为第二类,用2M表示。轴承套圈、滚球、叶片磨床为第三类,用3M表示。齿轮
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第十二章磨削
磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工
内圆磨削
外圆磨削
平面磨削普通平面磨削
圆台平面磨削
超精磨削加工
第一节砂轮的特性及选择
砂轮由磨料、结合剂、气孔组成
特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定
一、磨料
分为天然磨料和人造磨料
人造磨料氧化物系刚玉系(Al2O3)
碳化物系碳化硅系碳化硼系
超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系
二、粒度
表示磨粒颗粒尺寸的大小
>63µm号数为通过筛网的孔数/英寸(25.4mm)机械筛分一般磨粒
<63µm号数为最大尺寸微米数(W)显微镜分析法微细磨粒
精磨细粒降低粗糙度
粗磨粗粒提高生产率
高速时、接触面积大时粗粒防烧伤
软韧金属粗粒防糊塞
硬脆金属细粒提高生产率
国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示
三、结合剂
作用:将磨料结合在一起,使砂轮具有必要的强度和形状
1、陶瓷结合剂(A)常用
由黏土等陶瓷材料配成
特点:粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力
2、树脂结合剂(S)切断、开槽
酚醛树脂、环氧树脂
特点:强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放
3、橡胶结合剂(X)薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮
人造橡胶
特点:弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低
4、金属结合剂(Q)磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料
青铜结合剂(制作金刚石砂轮)
特点:强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性
四、硬度
在磨削力作用下,磨粒从砂轮表面脱落的难易程度
分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬
工件材料硬砂轮软些防烧伤
工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用
接触面积大软砂轮
精度、成形磨削硬砂轮保持廓形
粒度号大软砂轮防糊塞
有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞
五、组织
磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系
分为:紧密(0~3)、中等(4~7)、疏松(8~14)(磨粒占砂轮体积%↘)气孔、孔穴开式(与大气连通)占大部分,影响较大
闭式(与大气不连通)尺寸小、影响小
开式空洞型
蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道
管道型5~50µm
六、砂轮的型号标注
形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度
P300x30x75WA60L6V35
外径300,厚30,内径75
第二节磨削运动
一、磨削运动
1、主运动
砂轮外圆线速度 m/s
2、径向进给运动
进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离
间歇进给 mm/st 单行程
mm/dst 双行程
连续进给 mm/s
3、轴向进给运动
进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动
圆磨 mm/r
平磨 mm/行程
4、工件速度vw
线速度 m/s
二、磨削金属切除率
ZQ=Q/B=1000·vw·fr·fa/B mm^3/(s·mm)
ZQ:单位砂轮宽度切除率
Q:每秒金属切除量用以表示生产率
B:砂轮宽度
三、砂轮与工件加工表面接触弧长
lc=sqrt(fr·d0)
影响参加磨削磨粒数目及磨粒负荷,容屑,冷却条件
四、砂轮等效直径
将外圆(内圆)砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径
结论:对砂轮耐用度影响内圆>平面>外圆
第三节磨削的过程
一、单个磨粒的磨削过程
磨粒的模型锐利120°圆锥
钝化半球
实际磨粒:大的负前角,大的切削刃钝圆半径
滑擦、耕犁、切削
滑擦:(不切削,不刻划)产生高温,引起烧伤裂纹
耕犁:(划出痕迹)磨粒钝或切削厚度小于临界厚度,工件材料挤向两侧隆起切削:切削厚度大于临界厚度,形成切屑
v↑→隆起↓(线性)塑性变形速度<磨削速度
二、磨削的特点
1、精度高、表面粗糙度小
高速、小切深、机床刚性
2、径向分力Fn较大
多磨粒切削
3、磨削温度高
磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差
4、砂轮的自砺作用
三、磨削的阶段
1、初磨阶段
实际磨深小于径向进给量
2、稳定阶段
实际磨深等于径向进给量
3、清磨阶段
实际磨深趋向于0
提高生产率缩短1、2
提高质量保证3
第四节磨削力及磨削功率
一、磨削力的特征
分解成三个分力
Ft切向力 Fn法向力 Fa轴向力
特征:
1、单位切削力k很大
磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性
7000~20000kgf/mm^2 其他切削方式k<700kgf/mm^2
2、Fn值最大
Fn/Ft 通常2.0~2.5
工件塑性↓、硬度↑→Fn/Ft↑
切深小,砂轮严重磨损 Fn/Ft 可达5~10
3、磨削力随磨削阶段变化
初磨、稳定、光磨
二、磨削力及磨削功率
摩擦耗能占相当大的比例(70~80%)
切向力(N):Ft=9.81·(CF·(vw·fr·B/v)+µ·Fn)
径向力(N):Fn=9.81·CF·(vw·fr·B/v)·tan(α)·(π/2) vw:工件速度
v:砂轮速度
fr:径向进给量
B:磨削宽度
CF:切除单位体积切屑所需的能 kgf/mm^2
µ:工件-砂轮摩擦系数
α:假设粒度为圆锥时的锥顶半角
磨削功率
P=Ft·v/1000 Kw
理论公式精度不高,常用实验测定(顶尖上安装应变片)