金属切削加工基本知识PPT课件

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(b)进给量 f 增加,温度升高。当 f 增加 一倍时,温度升高10%;
(c)背吃刀量(切削深度)ap增加,温度升高 不多。如ap增加一倍时,温度只升高3%。
(3)刀具角度的影响
(a)前角增大,温度降低; (b)主偏角,在进给量一定时,主偏角增大,温 度上升。
3、切削液
(1)切削液的作用:降温和润滑。 (2)切削液的种类:切削油、乳化液、水溶液 等。 (a)切削油:矿物油、动植物油和复合油。
(d)缺点:切屑连绵不断,易缠 绕、易划伤已加工表面。
(2)节状切屑
节状切屑上面呈较大 的锯齿状,底面有不贯 穿的裂纹
形成条件:切速低、 进给量大、中等硬度材 料。
缺点:切削力波动大、 工件表面较粗糙。
(3)崩碎切屑
切削层金属发生弹性变 形后,一般不经过塑性变形就 突然崩裂而形成形状不规则 的崩碎切屑
四、切削热和切削温度
1、切削热 • 来源 (1)被加工件材料的弹性变形和塑性变形; (2)切屑与前刀面的摩擦; (3)后刀面与已加工表面之间的摩擦。 • 传散 (1)切屑,50-86%; (2)工件,40-10%; (3)车刀,9-3%; (4)空气,1%。
2、切削温度及影响因素
切削温度 一般指切屑、工件与刀具接触 表面上的平均温度。
第三节 金属的切削过程
一、切屑的形成过程及切屑的种类 二、积屑瘤 三、切削力和切削功率 四、切削热和切削温度 五、刀具磨损
金属在切削过程中,会出现一系列物理现 象,如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损 等,这些都是以切屑形成过程为基础而生产中 出现的许多问题,如积屑瘤、振动、卷屑、断 屑等,都与切削过程密切相关。
待加工表面和已加工表面的垂直距离。
在车削外圆时:
ap=(dw-dm)/2 (mm) 其中: dw、 dm—分别为待加工表面和已加工 表面的直径。
3、切削层参数
切削层包括切削厚 度、切削宽度和切削 面积。
(1)切削厚度ac 垂直于加工表面度量的切削层尺寸。
(2)切削宽度aw 沿着加工表面度量的切削层的尺寸。
(1)工件材料的影响
(a)强度和硬度高,则切削力大。
(b)塑性和韧性高,则切削力大。
塑性大的材料,切屑与前刀面的摩擦系数大,接触 区较长,故切削力较大;
韧性高的材料,致使其发生变形或破坏所消耗的能 量较多,故切削力也较大。
如不锈钢0Gr18Ni9Ti与正火的中碳钢的强度硬度 基本相同,但不锈钢的塑性韧性较高,其切削力要比正 火的中碳钢约高25%。
n—主运动每分钟往复次数
(2)进给量f
在主运动的一个循环(或单位时间)内,工 件与刀具间沿进刀方向相对运动的距离。
如在车削、镗削、钻削时,进给量表示工 件或刀具每转一转,刀具或工件移动的距离,单 位是mm/r。
在牛头刨床(龙门刨)刨削时,刀具(工件) 每往复一次,工件(刀具)移动的距离。
(3)背吃刀量(切削深度)ap
金属切削加工基本 知识
概述
• 金属切削加工是用刀具从金属材料(毛坯)上切 去多余的金属层,从而获得几何形状、尺寸精度 和表面质量都符合要求的机器零件的加工方法。
• 分为钳工和机械加工两部分。
• 机械加工是通过工人操作机床对工件进行切削 加工,常见的加工方法有:车、钻、刨、铣、磨 以及齿形加工等。
第一节 金属切削加工的运动要素
三、切削力和切削功率
1、切削力 切削力是指切削时刀具切入工件,切削层产生
变形成为切屑所需的力, (2)切削力的产生
(a)被切金属层因弹性变形和塑性变形所产生 的变形抗力。
(b)刀具与切屑、工件之间的摩擦。
(2)总切削力的分解
切削力是一个空间力,为了便于研究将其分解为 三个相互垂直的分力,即主切削力、进给力和背向力。。
切削合力在切削速度方向上的分
主切削力:
力,垂直于基面,其大小约占总的切 削合力的85%~90%
进给力:
切削合力在进给方向上的分力; 它在基面内,与进给方向平行, 但方向相反
背向力:
切削合力在切削深度方向上的分力; 它在基面内,与切深方向相反
2、影响切削力的主要因素
工件材料 刀具角度 切削用量 积屑瘤
(3)切削面积Ac 切削层截面面积。 Ac= acaw=fap
第二节 刀具材料和角度
一、刀具 二、刀具材料 三、刀具角度
一、刀具
1、刀具结构
车刀的组成和形式 (a)焊接式 (b)整体式 (c)机夹式
铣刀 (a)三面刃铣刀 (b)圆柱铣刀 (c)端铣刀
刨刀的结构
钻头和镗刀的对比
二、刀具材料
1、刀具材料的性能 (1)较高的硬度:为工件硬度的1.3-1.5倍,一般要求
2、积屑瘤对加工过程的影响
有利方面
保护刀具 积屑瘤硬 度很高
积屑瘤的存在,使 增加工 刀具的实际工作 作前角 前角增大
可代替切削刃 进行切屑,减少 刀具的磨损
可减小切削变 形和切削力, 使切削轻快
不利方面
影响工件尺 寸精度
时大时小,时有时无,使切削力 产生波动而引起振动
积屑瘤的顶端突出于切削刃之外, 使实际的切削深度不断变化
HRC60以上。 (2)足够的强度和韧性。 (3)良好的耐磨性 (4)较高的耐热性 (5)良好的导热性
2、常用刀具材料
• 碳素工具钢:T8A、T10、T12A。如丝锥、锉刀、锯条等。 • 合金工具钢:9SiCr、CrWMn。如拉刀、铰刀、钻头等。 • 高速钢:W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。如钻头、铣刀、齿轮
一、切屑的形成过程及切屑种类
1. 切屑形成过程
随着切应力、切应变 逐渐增大,达到其屈 服强度时,产生塑性 变形而滑移
切削层

的金属
弹性变形 塑性变形 挤裂 切离

切削层的金 属受到刀具 前刀面的推 挤后产生弹 性变形
刀具继续切入时,材 料内部的应力、应变 继续增大,当切应力 达到其断裂强度时, 金属材料被挤裂
二、运动要素
1、切削运动中的三个表面
(1)待加工表面:指加工时工 件上有待切除的表面;
(2)已加工表面:指工件上经 刀具切削后产生的表面;
(3)加工表面:指工件上由 刀具切削刃形成的表面。
2、切削用量三要素
切削速度 进给量 背吃刀量
在单位时间内,工件和刀具沿主运 动方向相对移动的距离。
在主运动的一个循环(或单位时间) 内,工件与刀具间沿进刀方向相对 运动的距离。
特点:润滑性好,流动性差,冷却作用小。 应用:低速精加工。如精车丝杠、螺纹 等。
(b)乳化液
乳化液是由乳化油加水稀释而成的。
特点:流动性好、冷却能力强。应用最为 广泛。
应用:低浓度的用于粗车和磨削;高浓度的 用于精车、铰孔和铣削等。
(b)水溶液
主要成分是水,水的热导率和比热容都比 油大得多,流动性又好,可以吸收大量的热。
一、切削运动 二、运动要素
一、切削运动
切削运动包括主运动和进给运动两类。
1、主运动
在切削运动中,运动速度最高、消耗动力最 大、为切除切屑的最基本的运动。
例如:车削时工件的旋转运动; 刨削时刀具(牛头刨)或工件(龙门刨)
的直线往复运动; 钻削、铣削和磨削时,钻头、铣刀和
砂轮的旋转运动。
2、进给运动
沿刀 具前 刀面 流出
2、切屑的种类 切屑分为带状切屑、节状切屑和崩碎切屑三类。
(1)带状切屑 带状切屑呈连绵不断的带状
或螺旋状,与刀具接触的底层光 滑,背面呈毛绒状。
(a)形成条件:大前角、切速高、 进给量小、被切金属塑性好。
(c)切屑形成过程:弹性变形、 塑性变形、切离。
(c)优点:切削力平稳、切削热 少、加工表面光洁。
• 基面:通过主刀刃上某一 点,并与该点切削速度方 向垂直的平面。
• 正交平面:通过主刀刃上 某一点,并与主刀刃在基 面上的投影垂直的平面。
(2)车刀的主要角度
车刀的主 要角度包括前 角、后角、主 偏角、负偏角 和刃倾角。
1)在正交平面内测量角度
(a)前角γ0:正交平面中,前刀面 与基面之间的夹角。
(2)精加工时,为了减小主后刀面与加工面间的摩 擦,可采用较大的后角,并适当减小前角。
(3)在切削较硬材料或有冲击情况时,可采用较小 的主偏角和负的刃倾角,而不必明显地减小前角。
(4)当加工精度要求高的细长轴时,为了减小振动, 须选用较大的主偏角;为避免划伤已加工表面, 须选用正的刃倾角,并相应减小前角。
(b)副偏角κr´:副刀刃在 基面上投影与进给反方向 的夹角。
主要作用是减少副刀刃 和已加工表面之间的摩擦。 一般为5°~15°左右。
3)在切削平面内测量的角度
刃倾角λs:主刀刃与基面间 的夹角。
主要作用是影响排屑的方向 和刀具强度。
• 刀具角度的选择:
(1)粗加工时,为了减轻刀具的负荷,采用较大的前 角,可适当的减小后角。这时切削刃不会明显削 弱。
影响工件表 面粗造度
积屑瘤破裂后会划伤表面,加 快刀具磨损
会形成硬点和毛刺,使工件表面粗造 度值增大
3. 积屑瘤的控制
影响积屑瘤 的因素
工件材料 切削用量
刀具角度
切削液等
要避免在中温、中速加工塑性材料
控制措施
增大前角可减小切削变形,降低切削温 度,减小积屑瘤的高度
采用润滑性能优良的切削液可减少 甚至消除积屑瘤
(2)刀具角度的影响
(a)前角:增大,切削力减小。 (b)主偏角:增加,切削力降低。
(3)切削用量的影响
(a)切削深度ap的影响最大。 (b)进给量f的影响次之。 (c)切削速度的影响
(4)积屑瘤
使切削力发生变化,总的趋势是随着切削 速度的增加切削力有所减小。
此外,刀具磨损、刀具材料及冷却润滑条 件也对切削力有影响。
其中加入了一定量的防锈剂,用于粗磨;加 入一定的油来自百度文库,可用于精磨。
前角的大小对切屑变形、切 削力以及切削刃强度都有很大影 响。通常为-5至+25°之间。
(b)后角α0:主后刀面与切削平 面之间的夹角。
主要作用是减少主后刀面与 工件间的摩擦。通常为6-12°。
2)在基面内测量角度
(a)主偏角κr:主刀刃在基 面上投影与进给方向的夹 角。
它能改变径向切削力和 轴向切削力的比例。常用 的主偏角有45°、60°、 75°、90°几种。
决定因素:工件材料、切削用量和刀具角 度。
(1)工件材料的影响
(a)工件材料的强度、硬度越高,切削中消 耗的功越大,所产生的切削热越多,切削温度 就越高。
(b)工件材料的导热性好,温度低。脆性材 料,温度低。
(2)切削用量的影响
(a)切削速度增加,温度升高。当速度升高 一倍时,温度升高20-30%;
刀具等。 • 硬质合金:粗加工YG6、YG8、YT5;精加工YT15、YT30。
能耐1000℃高温,耐磨性好。 • 陶瓷:Al2O3、Al2O3-TiC、Si3N4;车刀(高速)。特点:热
硬性好,耐磨,抗弯性差,易碎。 • 立方氮化硼:如车刀、铣刀(中高速)。特点:热硬性强,
可耐1500℃高温,与铁亲和力小。 • 人造金刚石:如车刀、铣刀等。特点:热硬性好。
三、刀具角度
1、车刀的切削部分 车刀的切削部分由
三个刀面、两个刀刃 和一个刀尖组成。 • 三面:前刀面、主后 刀面、副后刀面。 • 两刃:主刀刃、副刀 刃。 • 一尖:刀尖。
2、车刀切削部分的主要角度
(1)辅助平面
为确定刀具的几何 角度而引入的辅助平面 包括切削平面、基面和 正交平面。
• 切削平面:通过主刀刃上 某一点,并与该点加工表 面相切的平面。
待加工表面和已加工表面的 垂直距离。
(1)切削速度 在单位时间内,工件和刀具沿主运动方向
相对移动的距离。 例如:主运动为旋转运动时 v=πdwn/1000(m/s)
式中:dw—工件待加工表面的直径或刀具最大 直径(mm)
n—工件或刀具的转速(r/s) 主运动为往复直线运动时
v=2Ln/1000×60(m/s) 式中:L—往复运动行程长度(mm)
在切削过程中,为了使新的金属层连续投入 切削,从而切出工件全部加工表面所需要的运 动。
例如:车削时车刀沿纵向、横向的直线走刀 运动;
钻削时钻头的轴向移动; 铣削时工件随工作台的直线运动。
注释:
1、主运动可以使旋转运动,也可以是往复运动;
2、主运动可以是工件来实现(车外圆),也可以是刀具来实现 (刨、铣加工); 3、主运动只有一个,进给运动可以一个以上。
形成条件:铸铁、铸造黄 铜等脆性材料。
缺点:切削热和切削力集 中在刀具的主刀刃和刀尖处, 刀尖易磨损、易产生振动,表 面质量不高。
二、积屑瘤
1、积屑瘤的形成
在一定的切削速度下切削塑性材料时,常发现在刀具的 前刀面上靠近刀尖的部位粘附着一小块很硬的金属,称为积 屑瘤。
一般认为,积屑瘤是由于切屑与前刀面在切削过程中剧 烈的摩擦而形成的。
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