机械加工基础知识2

第一章机械加工基础知识一、切削刀具4.多齿刀具(2)铣刀1.2切削刀具及其材料铣刀的类型及用途第一章机械加工基础知识二、刀具材料1.常用的刀具材料1.2切削刀具及其材料常用刀具材料基本性能第一章机械加工基础知识一、积屑瘤在一定范围的切削速度下切削塑性金属形成带状切屑时，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属楔块，这就是积屑瘤(thebuilt-upedge)，或称刀瘤1.积屑瘤的形成1.3切削过程及控制积屑瘤的形成与脱落第一章机械加工基础知识一、积屑瘤2.积屑瘤对切削加工的影响粗加工时可利用积屑瘤；精加工时应尽量避免积屑瘤产生3.积屑瘤的控制影响积屑瘤形成的主要因素有：工件材料的力学性能、切削速度和冷却润滑条件等。避免和减小积屑瘤的方法是：①加工时控制切削速度，避开产生积屑瘤的切削速度区；②增加刀具前角以减小切削变形，降低切屑接触区压力；③使用润滑性能良好的切削液，减小摩擦；④用适当的热处理方法提高工件材料的硬度，降低塑性，减小加工硬化倾向。1.3切削过程及控制第一章机械加工基础知识、切削力和切削功率1.切削力的构成与分解总切削力F一般常分解为3个互相垂直的分力切削力Fc总切削力F在主运动方向上的分力进给力Ff总切削F在进给运动方向上的分力背向力Fp总切削力F在垂直于工作平面方向上的分力3个切削分力与总切削力F有如下关系：1.3切削过程及控制2p2f2cFFFF第一章机械加工基础知识三、切削力和切削功率2.切削力的估算车削外圆时，计算Fc的经验公式如下：N经验公式中的系数和指数，可从“切削用量手册”中查出生产中，常用切削层单位面积切削力Kc来估算切削力Fc的大小。因为Kc是切削力Fc与切削层公称横截面积AD之比，所以1.3切削过程及控制ccFcFcFyxpFcKfaCFfakhbkAkFpcDDcDcc第一章机械加工基础知识三、切削力和切削功率3.切削功率切削功率Pm可用下式计算kW机床电动机的功率PE可用下式计算kW1.3切削过程及控制ccmvFP310mmEPP/第一章机械加工基础知识四、切削热和切削温度1.切削热的产生、传出及对加工的影响切削热主要有3个切削热源切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源；切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量；工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。1.3切削过程及控制第一章机械加工基础知识四、切削热和切削温度2.切削温度及其影响因素切削温度的高低取决于切削热的产生和传散情况。影响切削温度的主要因素有1.3切削过程及控制切削用量工件材料刀具角度切削液切削油乳化液水溶液第一章机械加工基础知识五、刀具磨损和刀具寿命1.刀具磨损形态1.3切削过程及控制后刀面磨损•后刀面磨损量以后刀面上磨损宽度值VB表示前刀面磨损•前刀面的磨损量以月牙洼的最大深度KT表示前后刀面同时磨损•在常规条件下加工塑性金属时，常出现第一章机械加工基础知识五、刀具磨损和刀具寿命2.刀具磨损过程1.3切削过程及控制硬质合金车刀主后刀面磨损量VB与切削时间之间的关系(磨损曲线)第一章机械加工基础知识五、刀具磨损和刀具寿命3.影响刀具磨损的因素切削用量中，切削速度对刀具磨损的影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap最小。4.刀具寿命一把新刀(或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命，以T表示。一把新刀从第一次投入使用直至完全报废(经刃磨后亦不可再用)时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。1.3切削过程及控制第一章机械加工基础知识3、切削用量的合理选择所谓“合理”的切削用量是指充分利用切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。(1)选择背吃刀量ap(2)选择进给量f(3)选择切削速度vc切削用量选择的基本原则是：粗加工时在保证合理的刀具寿命的前提下，首先选尽可能大的背吃刀量ap，其次选尽可能大的进给量f，最后选取适当的切削速度vc；精加工时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃刀量和进给量，较高的切削速度，只有在受到刀具等工艺条件限制不宜采用高速切削时才选用较低的切削速度。1.3切削过程及控制第一章机械加工基础知识一、磨料与磨具磨削(grinding)是用带有磨粒的工具(砂轮、砂带、油石等)对工件进行加工的方法1.4磨具与磨削过程•制造磨具的主要原料，直接担负着切削工作磨料•磨料颗粒的尺寸，其大小用粒度号表示粒度•将磨料粘合成具有一定强度和形状的砂轮结合剂•磨具在外力作用下磨粒脱落的难易程度(又称结合度)硬度•磨具中磨粒、结合剂、气孔三者体积的比例关系组织•根据机床类型和加工需要，将磨具制成各种标准的形状和尺寸，常用的砂轮形状、代号和用途如表所列形状与尺寸•磨具标记的书写顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂和允许的最高线速度磨具标记第一章机械加工基础知识一、磨料与磨具珩磨、超精加工及钳工使用的磨具为油石1.4磨具与磨削过程油石的形状第一章机械加工基础知识二、磨削过程比较凸出的和比较锋利的磨粒起切削作用凸出高度较小或较钝的磨粒起刻划作用磨钝的或比较凹下的磨粒与工件表面产生滑擦，起摩擦抛光作用比较锋利且凸出的单个磨粒，其切削过程大致也可分为三个阶段1.4磨具与磨削过程第一章机械加工基础知识三、磨削过程的特点1.背向力大2.磨削温度高3.表面变形强化和残余应力严重1.4磨具与磨削过程第一章机械加工基础知识一、衡量材料切削加工性的指标1.衡量切削加工性的指标物理量vT来表示材料的切削加工性。vT的含义是：当刀具寿命为T分钟时，切削某种材料所允许的切削速度2.材料的相对切削加工性切削加工性的概念具有相对性，如下式1.5材料的切削加工性jrvvK)(6060第一章机械加工基础知识一、衡量材料切削加工性的指标常用材料的相对加工性Kr分为8级1.5材料的切削加工性材料相对加工性等级第一章机械加工基础知识二、常用材料的切削加工性化学成分和金相组织对工件材料切削加工性影响很大，主要应从这两方面着手改善切削加工性。1.调整材料的化学成分2.热处理改变金相组织三、难加工材料的切削加工性材料的相对加工性Kr小于0.65时，属于难加工材料,切削难切金属材料的主要措施有：1.改善切削加工条件2.选用合适的刀具材料3.优化刀具几何参数和切削用量4.对材料进行适当热处理5.选用合适的切削液6.重视切屑控制1.5材料的切削加工性第一章机械加工基础知识一、工艺过程的基本概念1.生产过程和工艺过程由原材料制成各种零件并装配成机器的全过程，称为生产过程生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、表面质量、性质及相对位置等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程采用机械加工的方法按一定顺序直接改变毛坯的形状、尺寸及表面质量，使其成为合格零件的工艺过程，称为机械加工工艺过程1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识一、工艺过程的基本概念2.机械加工工艺过程的组成(1)工序1.6机械加工工艺过程基本概念阶梯轴单件生产阶梯轴的工艺过程大批量生产阶梯轴的工艺过程第一章机械加工基础知识一、工艺过程的基本概念2.机械加工工艺过程的组成(2)安装一道工序中，工件在加工位置上至少要装夹一次，但有的工件也可能会装夹几次，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装(3)工位工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位1.6机械加工工艺过程基本概念复合工步车削阶梯轴第一章机械加工基础知识一、工艺过程的基本概念2.机械加工工艺过程的组成(4)工步工步是加工表面、切削刀具和切削用量(仅指主轴转速和进给量)都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识一、工艺过程的基本概念3.生产纲领和生产类型(1)生产纲领企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划,零件在计划期为一年的生产纲领N可按下式计算(2)生产类型1)单件生产2)成批生产3)大量生产1.6机械加工工艺过程基本概念)1)(1(QnN第一章机械加工基础知识一、工艺过程的基本概念1.6机械加工工艺过程基本概念各种生产类型的生产纲领及工艺特点单位：件第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具1.工件的安装工件从定位到夹紧的全过程称为安装。工件的安装方式，对于零件的加工质量、生产率和制造成本都有较大的影响。不同的生产条件下，工件的安装方式是不同的，主要有两种安装方式：(1)直接安装法(2)专用夹具安装法1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具2.机床夹具的分类和组成钻床夹具1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具2.机床夹具的分类和组成专用夹具一般由以下部分组成：(1)定位元件工件以平面定位时，用支承钉和支承板作定位元件1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具2.机床夹具的分类和组成专用夹具一般由以下部分组成：(1)定位元件工件以外圆柱面定位时，用V形块和定位套筒作定元件1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具2.机床夹具的分类和组成专用夹具一般由以下部分组成：(1)定位元件工件以孔定位时，用定位心轴和定位销作定位元件1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具2.机床夹具的分类和组成(2)夹紧机构工件定位后，为了防止工件由于受切削力等外力的作用而产生位移，而将其夹牢紧固的机构1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具2.机床夹具的分类和组成(3)导向元件用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的零件，如图所示夹具上的钻套(4)夹具体和其它部分1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具3.基准及其选择(1)设计基准设计时在零件图纸上所使用的基准，以设计基准为依据来确定各几何要素之间的尺寸及相互位置关系1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具3.基准及其选择(2)工艺基准制造零件和装配机器的过程中所使用的基准，分为定位基准、度量基准和装配基准，分别用于工件加工时的定位、工件的测量检验和零件的装配工件在加工时，用以确定工件对于机床及刀具相对位置的表面，称为定位基准工件上作为定位基准的点或线，总是由具体表面来体现的，这个表面称为定位基准面1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具3.基准及其选择(3)粗基准粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：1)选取不加工的表面作粗基准1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具3.基准及其选择(3)粗基准粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：2)选取要求加工余量均匀的表面为粗基准1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具3.基准及其选择(3)粗基准粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：3)对于所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具3.基准及其选择(3)粗基准粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：4)为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支承面积。5)在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次。1.6机械加工工艺过程基本概念第一章机械加工基础知识二、工件的安装和夹具3.基准及其选择(4)精基准其选择的具体原则如下：1)尽可能选择尺寸较大的表面作为精基准