切削磨削加工技术w

切削磨削加工技术

意义：是零件制造的主要手段。

1.加工机理研究

1)加工变形

(1)现象：

✓物理模型：三个变形区

I变形区：初始剪切变形

II变形区：前刀面与切屑接触区，剧烈剪切滑移变形

III变形区：后刀面与工件新表面接触区，剪切滑移变形，

✓II，III变形区中又分为粘结区和滑动区

✓滑动区切削运动实质：是工件(切屑)材料内部的剪切滑移变形，而刀－屑和刀－工界面上则发生滞留现象

(2)特点：

✓强塑性变形，相对滑移ε >600

✓受力区小，应力梯度大，

✓加热区小，温度梯度大，数百～上千︒C/mm

2)切削力

3)切削热

热电偶，红外点温仪，红外热像仪－各自优缺点

4)磨损破损

测量：

非实时(直接)：显微镜

实时(间接)：测力、AE

用途：

切削过程实时监测，自适应控制

5)计算机仿真技术的应用

数值方法解决复杂数模

有限元对连续问题离散化

计算切削过程：变形、应力场、温度场

2.切削加工技术

车，铣，刨，钻，扩，铰，拉

螺纹加工：攻丝，套扣，车螺纹

齿轮加工：插齿，滚齿，刨齿，剃齿，磨齿

3.刀具技术

1)材料

高速钢：

传统：W18Cr4V(T18)，W6Mo5Cr4V2(M2)

高性能：含钴W2Mo9Cr4VCo8(M42)，高钒W12Mo3Cr4V3N(V3N)，含铝W6Mo5Cr4V2Al，粉末冶金

硬质合金：

传统：

WC－Co，国内YG类，国际K类

WC－TiC－Co，国内YT类，国际P类

WC－TiC－TaC－Co 国内YW类，国际M类

TiC基-Ni-Mo 国内Y N类，国际P类

新型：

细晶粒(微米)，超细晶粒(亚微米)

强化粘接相：添加高熔点金属W、Ta、Nb、Mo、Cr

添加氮化物TiN、AlN

涂层：

TiN，TiC，TiN-TiC，Ti(CN)，Al2O3，金刚石

陶瓷：

氧化铝，氮化硅，Sialon，晶须

超硬：

CBN，

金刚石：单晶，PCD，CVD

C3N4

梯度：

刀具材料的硬－韧矛盾，涂层刀具的界面问题，磨损问题

芯部韧，表面硬

2)结构

可转位－刀杆标准化，高效换刀

断屑槽－切屑控制技术简介－数控机床，自动机床

刀柄标准化－加工中心－自动换刀

4.非传统切削加工

1)加热切削：

原理：温度上升－刀具工件硬度差增大

方法：电接触、乙炔－氧、等离子

2)低温切削：

原理：粘，韧性材料在低温下变脆

方法：

液体制冷：液氮制冷切削液

气体制冷：液体气体直接喷向切削区

固体制冷：将工作台、卡盘制冷后夹持工件进行加工

电子冷冻：利用热电偶逆效应产生低温

3)振动切削：

效果：

平均温度、平均力降低

刀具离开切削区，形成保护膜

减小塑性变形、提高加工质量

有利于排屑

方法：

低频：机械、电磁、液压

高频：超声－换能－变幅－工作头

4)滚切切削：

自滚切

原理：切向分力（图）

效果：提高耐用度

驱动滚切

原理：（图示）

效果：减小切削力

5)特种润滑剂辅助切削：

固体：低熔点金属，MoS2，石墨

使用方法：粘涂、喷涂、电镀

气体：

惰性气体：用于加工化学活性高的材料如钛合金

氧气：易于生成氧化物膜，减小摩擦、保护刀具

真空：用于加工化学活性高的材料，如钛合金铝合金

环保润滑剂：

微量润滑

水蒸气

干切削

5.磨具

1)普通磨具（砂轮）

(1)磨料

氧化铝：钢铁

碳化硅：有色金属，非金属

CBN：钢铁，镍基合金

金刚石：硬质合金，非金属(玻璃，陶瓷，石材)

(2)结合剂

陶瓷：耐热、耐腐蚀、耐潮、刚性高、韧性差、气孔率高、应用广泛

金属：强度、韧性好、自砺性差、型面保持好，用于超硬磨料砂轮

树脂：弹性、自砺性好，耐热性、耐蚀性差，用于超精磨、抛光

橡胶：弹性、自砺性更好，耐热性、耐蚀性更差，用于片砂轮，导轮

2)电镀磨具

胎具＋磨料→镀铜＋镀镍→磨料、胎具基体机械结合

制造非标专用磨具

3)钎焊磨具

高温钎焊→实现磨料、胎具基体的化学冶金结合

承受重载、高效磨削

4)柔性磨具（砂带）

软基体（纺织品）＋粘接剂＋单层磨粒

静电植砂：使磨粒带静电，在静电场作用下磨粒定向排列，最尖端向外6.磨削技术

1)刚性磨具磨削：

外圆磨，内圆磨，平面磨，立磨，工具磨，曲线磨，导轨磨等

2)柔性磨具磨削

(1)砂带磨

设备：砂带＋接触轮＋张紧轮＋动力＋床身

用途：粗磨轧坯、型面磨削、宽砂带大平面加工

特点：效率高、温度低、不需修整

(2)页轮抛光

(3)毡轮抛光

3)珩磨

磨具：砂条＋珩磨头（图示）

加工运动：轴向＋周向

用途：孔精加工，改善表面质量，不纠正位置误差

4)研磨

磨具：离散磨粒

加工运动：公转＋自转（图示）