第二章 去除加工原理、方法67

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3、磨削热、温度 它所消耗的切削功率是车削 的确10~20倍,这些能量多数转变成热,磨削 区温度很高,可达10000C,因此,除需大量冷 却外,背吃刀量和进给量需很好选择。 4、磨削阶段 因背吃刀力很大,引起工艺系统 弹性变形,使实际切深与名义切深不同,故普 通磨削过程需经历三个阶段:初磨阶段、稳定 阶段、清磨阶段。
内 容 简

1、介绍金属切削原理的基本概念,如金 、介绍金属切削原理的基本概念, 本规律、 属切削的基 本规律、常用金属切削刀 具及刀具材料等。 具及刀具材料等。 2、介绍金属切削时的成形原理及方法。 、介绍金属切削时的成形原理及方法。 3、介绍一些常用金属切削设备 机床。 机床。 、介绍一些常用金属切削设备----机床
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(二)、切削用量——三要素
1、主运动速度 一般指切削刃上的最高速度,用V表 示,单位m/s或m/min。
f 2、进给量
vf
vc
每次切削材料的量
进给量 每转或每个行程工件和刀具沿进给方向的 fz 位移量,用f表示,单位mm/r,mm/双行程。 进给速度 单位时间的进给量,单位mm/s, mm/min。 每齿进给量 对铣刀等多刃刀具,还规定了每齿进 给量,即后一个齿相对前一个齿的进给量,单位 mm/z。
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第一节
金属切削基本知识
一、切削加工基本知识
(一)、切削运动
由主运动和进 给运动组成
主运动是指刀具与工件之间的主要相对运动,即相 主运动 对速度最高的运动。 进给运动是指切削时,不断地将切削层投入切削, 进给运动 使切削持续下去,形成工件加工后表面的运动。 主运动和进给运动的矢量和就是切削的合成运动。 主运动和进给运动的矢量和就是切削的合成运动。
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3、背吃刀量 工件上待加工面和已加工 ap 面的垂直距离,用 表示,单位mm。 (三)、刀具切削部分基本定义 1、刀具切削部分的构成要素——前刀面、主后 刀面、主切削刃、副后刀面、副切削刃、刀尖。 2、刀具的标注角度参考系——基面、主切削平 面、副切削平面、正交平面、假定工作平面。
4、刀具工作角度——刀具实际切削时的各角度 刀具在制造时,是按刃磨安装基面为基础,刀具备固 定不动刃磨的,在切削时,由于刀具的安装与刃磨时有差 别及进给运动的影响,改变了各参考面的位置,从而改变 了刀具的标注角度,形成了刀具的实际角度即工作角度。
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(四)、切削层参数及切削方式 1、切削层
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(三)、超硬磨料磨削 )、超硬磨料磨削 定义: 定义:用超硬磨料如金刚石和立方氮化硼(CBN) 制成的磨具进行磨削的加工技术。 磨具构成: 磨具构成:磨具由基体、过渡层、工作层构成 。 磨具选择: 磨具选择:除考虑磨料、粒度、结合剂、硬度外, 浓度是应考虑的一个重要因素。浓度是指工作层单 位体积中高硬磨料的含量。
K v > 3 是很易加工的材料; 1.6 < K v < 3 是较
易加工的材料; K v < 0.65 是难加工材料;其余为 一般材料。
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(十)、刀具几何参数选择
1、前角 被切材料塑性大、韧性低,强度、硬度高;粗加工 断续切削;要求刀具寿命高及可靠性时,取小前角。 2、后角 粗加工、工艺系统刚性差及一些定尺寸刀取小后角。 3、主、副偏角 粗加工、工艺系统刚性差时,取大主偏角, 副偏角视切后粗糙度要求及具体加工条件定。 4、刃倾角 影响切屑流向、刀尖强度。粗加工等取负。 5、负倒棱、过渡刃、修光刃 负倒棱是为了提高刀刃的强度; 过渡刃可提高尖的强度和散热;修光刃可降低加工后的表面粗 糙度。
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二、机床型号编制方法
使刀具、工件获得所需成形运动的设备叫机床,也叫工作母 机。其型号组成虽多,但最重要的是类别代号,即左边第一个 字母,它是机床类别汉语拼音的开头字母,如C代表车床、Z代 表钻床等。
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三、机床的运动及其分析
要完成一个零件的加工,机床需要有许多运动,即 表面成形运动、切入运动、分度运动、辅助运动、操控 运动。 1、表面成形运动 就是形成发生线的运动,是最重要的 、 运动。它的形式基本决定了机床的结构和类型。 2、切入运动 、 刀具相对工件切入一定深度所需要的运动。
(六)、切削变形
金属切削就是刀具相对工件运动,对工件上部分材 料进行挤压,使之发生弹性变形、塑性变形,直到与基体 分离,形成切屑。在这个过程中,切削刃附近的金属发生 了复杂的变形。
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1、变形区的划分 变形区的划分。目前普遍认为,在一般切削时,切削 变形区的划分 刃附近的金属变形可划分为三个区,即刃前剪切滑移区 (Ⅰ)、前刀面粘滞变形区(Ⅱ)、后刀面的挤压变形区 (Ⅲ)。 2、变形程度。一般用相对滑移 、切削层厚度压缩比 Ah、 剪切角 φ 表示,它们均可进行定量计算。 3、影响变形程度的因素 1)被加工材料,其硬度、强度越高,剪切角大,变形越小。 2)前角,刀具前角大,切屑流出阻力小,摩擦系数小,变形 小。 3)主运动速度,速度高,温度高,摩擦系数小,变形小。 4)进给量,一般来讲,进给量增大,变形减小。
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3、刀具的主要标注角度及作用
前角 γ o ,该角度越大越易于切削。 后角 α 0 ,该角度小于0则无法加工,一般50~80。 主偏角 κ r ,影响各切削分量间的比例。 副偏角 κ r' ,影响残留面积及刀尖强度。 刃倾角 λ s ,切削刃上刀尖最高为正,最低为负,影 响刀尖强度。
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1、金刚石磨具是 、 磨削硬质合金、光 学玻璃、陶瓷和各 种石材等硬脆材料 的最佳磨具,但因 其在750℃左右时 容易碳化,所以它 不适于磨削钢铁材 料及超高速磨削。

2、CBN磨料的出现导致磨削 、 技术的革命,它能承受 1300℃~1500℃的高温,对 铁族元素化学惰性大,导热性 好,磨钢料时的切除率高,磨 削比大,磨具寿命长,是磨削 淬硬钢、高速钢、高强度钢、 不锈钢和耐热合金等高硬度韧 性大的金属的最佳磨料。也是 超高速磨削的主要磨料之一。
刀刃在一次走刀中从待加工表面上切下的金 属层。其参数为:切削层厚度,在纵车外圆时, 如切削刃为直线,刃倾角度为0,则 ac = f sin κ r 。 在同样的情况下,切削宽度 a = a / sin κ 。切削面 积 Ac = a c a w = fa p ,就是切屑横截面的几何理论 值。
w p r
2、发生线的形成方法 1)切削刃形状与发生线的关系 切削刃的形状为:点、线(直线、曲线)
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图2-13 切削刃形状与发生线 1-切削线;2-发生线;3-展成线。
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2)形成发生线的方法及所需运动
(1)轨迹法 点切削,由切削刃(点)的轨迹运动形成 ) 发生线。 (2)成形法 切削刃形状与发生线形状完全相同。 ) (3)相切法 此时刀具做旋转运动,刀具中心的轨迹运 ) 动形成发生线,另一发生线即刀具轴向截面形状。其本 质是前两种的复合。 (4)展成法 由切削刃轨迹的包络线形成发生线,此时 ) 形成切削刃轨迹需要一个复合运动。最典型的展成运动 就是渐开线的形成。
切削时会产生摩擦、变形,就会生热,进而升温 1、切削用量。速度高温度高。 2、刀具角度。前角大则力小、热少;主偏角减小,温降。 3、工件材料。硬、韧则切削温度高。 4、周围介质。主要指冷却液的使用可有效降低温度。
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(九)、材料的切削加工性 指被切材料加工成合格零件的难以程度。是 以相对值来表示的,其基准是正火状态的45钢, 使用寿命为60min的主运动速度 (ν 60 ) j 。把其它材 料的 ν 60 与之相比,K v = ν 60 /(ν 60 ) j 称为该材料的可 加工性。
3、分度运动 使多工位刀具或工作台实现周期性转位或 、 移位所需要的运动。 4、辅助运动 、 为切削加工创造条件的运动。
切屑,反之为倒切屑。出现倒切屑时,主副切削
(五)、常用刀具材料
刀具材料是指刀具切削部分的材料,有如下几种: 1、高速钢 高速钢,有普通高速钢、高性能高速钢、粉末冶金高 高速钢 速钢,主要用于制造各种复杂形状的刀具,刃口锋利,可 用于加工各种材料。
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2、硬质合金 硬质合金,常用的有YG类,主要用于加工短切屑的 硬质合金 黑色金属、有色金属及非金属;YT类主要用于加工长切 屑的黑色金属;YW类属通用类。此为目前金属切削用主 要刀具材料,但其锋利性不是很好。近来出现了各种新型 硬质合金,如超细、涂层、钢基等硬质合金,各具特色。 3、其它刀具材料,主要是用于精密及高速加工用的超硬 材料,有陶瓷、金刚石、立方氮化硼。
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(四)砂带磨削 1、砂带 、 用粘结剂把磨粒粘贴在带状基体上。
2、特点 砂带可环形、可非环形;磨削效率高; 、 功率利用率高;表面质量好;设备简单,成本低; 属弹性磨削;已自成体系。 3、主要用途 、 用于研磨、抛光;精密及超精密磨削;大表面及异 形面磨削;难磨削材料(如超硬材料、耐热材料、 有色金属、皮革、木材等非金属材料等)磨削; 目前砂带磨削发展很快,它的应用范围极其广 泛,几乎能磨削一切工程材料及零件。
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2、常用砂轮的形状、尺寸和标志 、常用砂轮的形状、
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代号
名称 平面砂轮
断面形状
形状尺寸标记
主要用途 磨外圆、内孔、平面 及刃磨刀具
1
1-D×T×H
2
筒形砂轮
W
2-D×T-W
端磨平面
4
双斜边砂轮
D
T
4-D×T×H-W
磨齿轮及螺纹
H
杯形砂轮
U
6
6-D×T×H-W
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二、磨削加工基本知识 磨削加工是指采用各种磨料、磨具对零件进 行加工,得到较高尺寸精度、较低表面粗糙度。 (一)、砂轮特性及其选择 砂轮是磨削加工最常使用的磨具,是用结 合剂将磨粒固结成一定形状的多孔体。 1、砂轮的组成 磨料、粒度、结合剂、硬度(砂粒 受外力作用从砂轮表面脱落的难易程度)、组织(磨 料、结合剂、气孔之间的体积比例)。
2、切削方式
1)自由切削和非自由切削。只有一条直线切削刃参加切 削的称自由切削,其余均为非自由切削。
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2)正切削和斜切削。切削刃垂直于合成切削 速度方向的为正切削,其余为斜切削。 3)正切屑和倒切屑。当 f sin κ r 刃的作用发生转换。
< a p / sin κ r 时,为正
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第二节
切削加工成形原理 及机床
本节主要介绍利用刀具切削形成零件 表面的方法及设备。 表面的方法及设备。
一、工件表面成形方法 1、工件表面构成元素及其形成方法 构成元素: 构成元素:平面、圆柱面、圆锥面、螺旋面、 成形面。
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形成方法: 形成方法:大多数面可以由一根母线沿导线运动形 成。母线和导线又称为发生线。当母线和导线可以 互换时,称可逆面。
端磨平面,刃磨刀具 后刀面
11
碗形砂轮
11-D/J×T×H
端磨平面,刃磨刀具 后刀面
12a
碟形一号砂轮
12a-D/J×T/U×H- W,E,K
刃磨刀据前刀面
41
薄扁砂轮
41-D×T×H
切断及磨槽
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(二)、磨削表面成形机理 )、磨削表面成形机理 1、磨削过程 磨削就是砂轮上无数个磨粒对工 件切削,每个磨粒既不规则,又不足够锋利,它 一次很难直接切下切屑,只是刻划。而其余磨粒 可能只是滑擦表面,起抛光作用。故磨削过程是 包括切削、刻划、抛光的综合过程 。欲得到高质 量表面,必需精细修整砂轮,是磨粒具有很好的 微刃等高性。 2、磨削力 由于磨粒具有很大的负前角及多磨粒 同时切削,磨削力很大,尤其是背吃刀力很大。
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ε
(七)、切削力 工件材料抵抗切削所产生的阻力,影响因素如下:
1、切削用量。背吃刀量与进给量增大,切削力增大,切 速影响较小。
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2、工件材料。材料的强度、硬度高;塑性、韧性高都会使 切削力增大。 3、刀具几何参数。前角影响最大,前角大,切削力小。
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(八)切削热、温度
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