南航大现代加工技术复习

切削加工技术1.现代加工技术的发展趋势：追求更高的加工精度、以高速实现高品质加工、微细与纳米加工快速发展、追求加工智能化、更加注重加工的绿色化2.切削加工技术正朝着高速、高效、精密、微细、智能、绿色的方向发展3.切削加工是指采用具有规则形状的刀具从工件表面切除多余材料，从而保证在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度以及表面层质量等方面均符合设计要求的机械加工方法4.切削用量是指刀具及工件的运动速度以及刀具切入工件内部的深度5.外圆车刀切削部分的构成：前刀面：切削流经的表面主后刀面：与工件过渡表面相对的表面副后刀面：与工件上已加工表面相对的表面切削用量三要素：切削速度、进给量和切削深度刀具静止坐标系：基面：通过主切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面切削平面：通过主切削刃选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面主剖面：通过主切削刃选定点，与基面和切削平面都垂直的平面刀具角度标注：主剖面内测量：前角：前刀面与基面的夹角前角越大刀具越锋利，切削力越小，但同时刀刃部位强度和散热性能下降后角：主后刀面和切削平面的夹角它使主后刀面和过渡平面之间的摩擦减小，但后角过大，也会使刀刃强度下降楔角：前刀面和后刀面的夹角基面投影上测量：主偏角：主切削刃与进给方向在基面投影上的夹角选用不同的主偏角能够改变切削力的方向和大小，并改变切削厚度和切削宽度的比例副偏角：副切削刃与进给方向在基面投影上的夹角选用不同的副偏角会影响加工表面粗糙度刀尖角：主切削刃和副切削刃在基面上投影的夹角切削平面内测量：刃倾角：主切削刃与基面的夹角6.切削层参数：切削厚度、切削宽度、切削面积7.切削加工过程中被切除的多余材料成为切削8.切削的类型：带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑9.剪切面OM与切削速度方向的夹角称为剪切角10.剪切角与切削变形有着十分密切的关系。

剪切角若减小，切削便变短变厚，变形系数便增大11.剪切角理论公式：当前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。

可见在保证切削刃强度的前提下，增大刀具前角对改善切削过程是有利的；当摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。

因此在低速切削时，采用切削液以减小前刀面上的摩擦因数是十分重要的。

12.积屑瘤：在切削塑性材料时，往往在前刀面紧靠刃口处黏结着一小块很硬的金属楔块，这个楔块称为积屑瘤13.积屑瘤的作用：积屑瘤形成后，代替切削刃和前刀面进行切割，有保护切削刃、减轻前刀面以及后刀面摩擦的作用。

但是当积屑瘤破裂脱落时，切屑底部和工件表面带走的积屑瘤碎片，分别对前刀面和后刀面有机械擦伤作用。

当积屑瘤从根部完全脱落时，将对刀具表面产生黏结磨损。

积屑瘤生成后刀具的实际前角增大，减少了切削变形降低了切削力。

14.鳞刺：在切削一些塑性金属时，若在较低的或中等的切削速度下，使用高速钢、硬质合金或陶瓷刀具，工件的加工表面上可能会出现鳞片状、有裂口的毛刺，称之为鳞刺。

鳞刺形成原因是在较低的切削速度下形成挤裂切屑和单元切屑时，切削与前刀面的摩擦力发生周期性变化，促进切屑在前刀面上周期地停留15.鳞刺形成的四个阶段：擦拭阶段、导裂阶段、层积阶段、切顶阶段16.防止鳞刺产生的措施：减小切削厚度；采用润滑性能好的极压切削油，同时适当降低切削速度；采用硬质合金或高硬度刀具，进行高速切削；若果切削速度提高收到限制，可以采用加热切削或振动切削等措施17.零件加工表面完整性包含两方面内容：与表面纹理组织有关的部分、与表面层物理特性有关的部分18.切削分力：主切削力Fz、切深抗力Fy、进给抗力Fx19.切削力的测量：机械式、液压式、电测式压电式测力仪的原理是利用某些非金属材料的压电效应，即当受外力作用时压电材料表面将产生电荷，电荷的多少仅与所施外力的大小成正比20.切削力的经验公式：影响因素：1工件材料的影响：工件材料的强度、硬度越高，切削力越大；在强度硬度相近的情况下，材料塑性越大，韧性越大，则切削力也越大2切削用量的影响：切削力随着切削深度增长一倍约增长一倍，而进给量增长一倍切削力增长不足一倍。

在中高速下切削力一般随着切削速度增大而下降，在低速范围内，切削力随切削速度的增大而减小，达到最低点后，又逐渐增加，然后达到最高点后再度逐渐减小。

这样的规律是有积屑瘤造成的。

3刀具几何参数的影响：前角：前角越小，切入工件越难，切削层变为切削的变形越大，主切削力越大主偏角：对切削力的影响不大，主要是影响切削力的作用方向，即Fy和Fz的比值刃倾角：对主切削力的影响较小，当刃倾角由正变负时，Fy将增大Fx将减小刀尖圆弧半径：在其他条件一定情况下，半径增大，Fz变化不大，Fy增大，Fx减小4其他因素：刀具材料主要通过摩擦系数影响切削力后刀面磨损越大，切削力越大刀具的前后刀面刃磨质量越好，切削力越小使用润滑性能好的切削液21.切削温度经验公式：22.切削温度影响因素：1切削用量的影响切削速度切削速度提高后，切削温度上升显著，有时会超过工件材料的熔点进给量进给量增加，切削温度上升，但上升速度缓慢切削深度切削深度增加，切削温度上升不明显2刀具几何参数的影响：前角前角增大，切削变形小，切削温度随前角增加而减小主偏角主偏角增大，切削刃长度变小，散热条件差，切削温度随主偏角增大而升高3刀具磨损的影响：刀具磨损后，切削温度升高4工件材料的影响：强度极限越高，特别是高温强度越高，导热系数越差，切削温度越高5切削液的影响：使用切削液可以降低切削温度23.刀具材料应具备的特性：高硬度和高耐磨性、足够的强度和冲击韧性、高耐热性、良好的工艺性和经济性24.常用的刀具材料：工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬刀具材料（主要使用）25.刀具磨损的分类：前刀面磨损（月牙洼磨损）、后刀面磨损、边界磨损26.刀具磨损的机理：机械磨损（磨料磨损）、黏结磨损、扩散磨损、氧化磨损27.刀具耐用度：刀具磨钝标准是刀具磨损程度的某一临界值，当磨损超过该值时，则刀具不得继续使用。

可分为生产现场用磨钝标准和刀具耐用度试验用磨钝标准。

刀具耐用度是指一把新刀从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止总的切削时间，或者说刀具两次刃磨之间总的切削时间，一般以T表示28.刀具耐用度和切削用量经验公式：29.高速切削定义：通常把切削速度比常规高出5~10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削30.高速切削的优势：提高机床生产率、有利于提高薄壁细肋件等刚性差零件的高速精密加工、适合加工容易热变形的零件、可加工出非常精密非常光洁的零件、可以提高零件加工表面质量、大幅度降低加工成本31.高速切削工艺技术包括切削参数、切削路径、刀具材料以及刀具几何参数的选择等32.精密切削加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的加工工艺磨削加工技术1.磨削加工是指用固结磨具对工件进行切除的加工方法。

常用的固结磨具有：砂轮、油石、纱布、砂带等2.磨削加工有以下特点：1砂轮表面磨粒的分布及其刃口形状均处于随机状态2磨削速度很高，一般在30~50m/s，是车、铣速度的10~20倍3磨粒的切削刃和前（后）刀面的形状极不规则4普通磨粒在磨削力作用下，会产生开裂和脱落，会形成新的锐利刃5磨削时单个磨粒的切削厚度可小到几微米，故易于获得高加工精度和较小表面粗糙度值6由于多数磨粒切削刃具有极大的负前角和较大的刃口半径，使径向磨削力Fy远大于切向磨削力Fz，加剧工艺系统变形，造成实际磨削深度常小于名义磨削深度3.磨具：凡是用以进行磨削、研磨和抛光的工具统称为磨具4.固结磨具是指通过某种方式将磨料固定住，具有固定形状的磨具，其中砂轮是使用较广的固结磨具。

它由磨粒、结合剂和气孔（有时没有）组成。

其特性主要由磨粒、粒度、结合剂、硬度和组织决定。

磨粒：应具有很高的硬度、耐热性和一定的韧性。

常用的磨料有氧化物系磨料（Al2O3），碳化物系磨料（SiC，碳化硼），高硬磨料系磨粒（人造金刚石，立方氮化硼CBN）粒度：按颗粒尺寸大小分为37个粒度号结合剂：作用在于将磨料黏结起来，使砂轮具有一定形状和强度（陶瓷结合剂，树脂结合剂，橡胶结合剂，金属结合剂）硬度：砂轮硬度是指砂轮上磨粒受力后自砂轮表面脱落的难易程度。

（工件硬度高选择较软的砂轮）组织：砂轮的组织表示砂轮中磨料、结合剂、气孔三者的比例关系。

磨料的比例越大，砂轮组织越紧密，则气孔越少。

反之，磨料的比例越小，则组织越松，气孔越多。

（紧密，中等，疏松三级。

组织号越小，磨料占比越大，表明组织越紧密，气孔越少）5.砂轮磨损磨粒损耗：磨粒的钝化、磨粒的破碎、磨粒的脱落砂轮失效：砂轮工作表面变钝、砂轮工作表面堵塞、砂轮轮廓畸变6.砂轮耐用度T是砂轮相邻两次修整间的磨削时间，也可以是磨削的工件个数单位时间内磨粒去除工件材料的体积与砂轮磨耗体积之比成为磨削比，以Gr表示：Gr=Qw/Qs 砂轮损耗率Gs与磨削比Gr成反比，是切除单位体积材料所消耗砂轮体积7.砂轮修整技术：修整是整形和修锐的总称。

整形是使砂轮具有一定精度要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒突出结合剂一定高度（一般磨粒尺寸的1/3左右）8.磨削运动包括主运动、径向进给运动、轴向进给运动和工件旋转或直线运动四种形式。

主运动：砂轮回转运动（会计算）径向进给运动：砂轮切入工件的运动称为径向进给运动轴向进给运动：工件相对于砂轮沿轴向的运动称为轴向进给运动工件圆周（或直线）进给运动9.磨削过程：磨粒形状：顶尖角：90°~120°，切削时基本是负前角，同时其尖部均有钝圆磨屑形成过程：单个磨粒的磨削过程大致分为滑擦、刻划和切削三个阶段滑擦阶段：磨粒仅在工件表面滑擦而过，只产生弹性变形，不产生切屑刻划阶段：材料表层产生塑性流动与隆起，因磨粒的切削厚度未达到形成切屑的临界值，而不能形成切屑切削阶段：形成切削沿前刀面流出10.单个磨粒最大切削厚度公式当单个磨粒最大切削厚度增大时，单位时间内金属切除量将增多，即磨削效率将提高，但将导致磨粒与砂轮过度磨损和加工表面质量下降。

因此，在提高加工效率的角度看，在机床和砂轮允许的情况下，提高砂轮转速最有利，因为增大Vs，使参加工作的磨粒数增加，从而使每颗磨粒的切削厚度减小。

另外，在机床刚度好较好的条件下，增大fr 可减少走刀往复次数，也是行之有效的措施，这就是生产中的深磨法。

11.砂轮磨削区温度是砂轮去工件接触区的平均温度12.磨削烧伤区分：根据烧伤外观区分（全面烧伤、斑状烧伤、线条状烧伤），根据表层显微组织变化的性质区分（回火烧伤、淬火烧伤、退火烧伤）13.控制磨削烧伤的措施：1合理选取磨削用量（当磨削深度ap增大时，发热量增大，会使工件表面温度随之升高，烧伤程度加大，故不能选的太大。

当横向进给量fa增大时，磨削区表面温度降低。

当工件速度Vw增大时可以减轻磨削表面的烧伤，提高生产率，但会导致表面粗糙度增高）2正确选择砂轮3合理采用冷却方式14.高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。