机械加工概述

一、什么是切削加工用刀具从原材料（毛坯）上切去多余的金属层，获得几何形状、尺寸精度和表面质量都符合要求的零件的生产方法。二、切削加工的分类1.钳工§1切削加工的分类在钳工工作台上手持工具进行切削加工。加工内容：划线、锯削、錾削、锉削、刮削、钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹等2.机械加工工人操作机床进行切削加工。加工方法：车削、钻削、铣削、刨削、镗削、拉削、磨削等§2切削运动与切削要素一、机床的切削运动平面、外圆面、内圆面（孔）、锥面、曲面（成形面）切削运动——为了形成零件表面形状，刀具与工件之间的相对运动。1.主运动：切下切屑最主要的运动。特点：在整个运动系统中—速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。2.进给运动：使金属层不断投入切削，加工出完整表面所需的运动。特点：速度低、消耗的功率小。有一个或多个。3.零件上的三个表面已加工表面加工表面待加工表面nf已加工表面加工表面待加工表面二、切削要素1.切削用量三要素1）切削速度（vc）m/s在单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。dwdm601000ndvwc6010002rcLnv旋转运动：（m/s）往复直线运动：（m/s）2）进给量（f）（mm）在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进给运动方向的相对位移。单位时间的进给量—进给速度（vf）nfvf（mm/s）dmdwfn3）背吃刀量（ap）（mm）2mwpdda（mm）2.切削层几何参数切削层—指工件上正在被切削刃切削的那一层金属。即两个相邻加工表面之间的那一层金属。12fapKrfapKr1)切削厚度（ac）（mm）两相邻加工表面之间的垂直距离。fapKrrckfasin（mm）2)切削宽度（aw）（mm）沿主刀刃度量的切削层的长度。rpwkaasin（mm）3)切削面积（AC）（mm2）wcpCaaafA（mm2）§3金属切削刀具一、刀具的组成切削部分（刀头）夹持部分（刀体）前刀面：主后刀面：副后刀面：主刀刃副刀刃刀尖切屑流出所经过的表面。刀具上与工件的加工表面相对的表面。刀具上与工件的已加工表面相对的表面。二、刀具材料1.对刀具材料的基本要求⑴较高的硬度。一般要求在HRC60以上。⑵有足够的强度和韧性。⑶有较好的耐磨性。⑷较高的耐热性。⑸有较好的工艺性。2.常用刀具材料⑴碳素工具钢C=0.7~1.4%；T8、T10、T10A、T12等HRC≈61~65特点a.淬火后硬度高；HRC≈61~65b.价格低；ｃ.耐热温度低；ｄ.淬火后应力、变形大。250~300℃应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。⑵合金工具钢Me5%；9SiCr、CrWMn等。HRC≈61~68耐热温度—350~400℃应用：速度低、形状较复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。⑶高速钢高合金钢。W=6~20%；Cr=3.8~4.4%；V=1.0~4%HRC≈62~69耐热温度—600℃V=30~50（m/min）应用：各种形状复杂、速度中等的刀具。如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。⑷硬质合金碳化物+粘结剂——粉末冶金碳化物：WC、TiC、TaC、NbC粘结剂：CoHRC≈76~84耐热温度—1000℃允许的切削速度是高速钢的4~10倍。①钨钴类（YG）：WC+Co韧性好、硬度低，切削韧性材料时耐磨性较差。适于加工铸铁、青铜等脆性材料和粗加工。②钨钴钛类（YT）：WC+TiC+Co硬度高、耐磨性好、耐热性好，但韧性较差。适于加工韧性材料和精加工。⑸陶瓷材料HRC≈93~94耐热温度—1200~1450℃主要用于加工半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料。（6）金刚石刀具硬度高达10000HV是自然界中最硬的材料。能切削陶瓷、高硅铝合金、硬质合金等难加工材料，还可以切削有色金属及其合金，但不能切削铁族材料。因为碳和铁元素有很强的亲和性，加工时碳元素易向工件扩散，加快刀具磨损。常用于切削淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等，允许的切削速度是硬质合金的5倍以上。（7）立方氮化硼硬度达3200～4000HV耐热温度—1300~1500℃耐热温度—1200~1500℃三、刀具几何形状1.三个辅助平面①基面dwdmnf过主刀刃上一点，与该点切削速度方向相垂直的平面。②切削平面过主刀刃上一点，与该点加工表面相切的平面。切削平面③主剖面主剖面过主刀刃上一点，与主刀刃在基面上的投影相垂直的平面。2.刀具的主要标注角度dwdmnf切削平面主剖面1)前角（0）前刀面和基面之间的夹角。在主剖面内度量。02）后角（0）主后刀面和切削平面之间的夹角。在主剖面内度量。03）主偏角（kr）4）副偏角（kr’）krKr’5）刃倾角（S）主切削刃与基面之间的夹角。在切削平面内度量3.刀具的工作角度4.刀具的结构形式1）焊接式车刀2）机加重磨式车刀3）机加可转位式车刀四、刀具角度对加工过程的影响1.前角（0）作用①减小切屑的变形；②减小前刀面与切屑之间的摩擦力。所以0：a.减小切削力和切削热；b.减小刀具的磨损；c.提高工件的加工精度和表面质量。0选择：加工塑性材料和精加工—取大前角（）0加工脆性材料和粗加工—取小前角（）0前角（0）可正、可负、也可以为零。高速钢车削碳钢：0=200~300硬质合金车削碳钢：0=100~2002.后角（0）作用：减小工件加工表面与主后刀面之间的摩擦力。所以0a.减小切削力和切削热；b.减小刀具的磨损；c.提高工件的加工精度和表面质量。00选择：加工塑性材料和精加工—取大后角（）0加工脆性材料和粗加工—取小后角（）0后角（0）只能是正的。精加工：0=80~120粗加工：0=40~803.主偏角（kr）改善切削条件，提高刀具寿命。作用：减小kr：当ap、f不变时，则aw、ac—使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。nfdwdmkrkr’ap选择系统刚性好：取较小的kr。100~300、450。系统刚性差：取较大的kr。600、750、900。但减小krFy、Fx，加大工件的变形挠度，使工件精度降低。同时，容易引起系统振动。4.副偏角（kr’）最终形成已加工表面。作用：选择：在不产生振动的前提下，取小值。Kr’：使已加工表面残留密集的高度减小，降低工件的表面粗糙度。5.刃倾角（S）作用①影响切削刃的锋利程度；②影响切屑流出方向；③影响刀头强度和散热条件；④影响切削力的大小和方向。选择：粗加工：可取零或负（S=0、-S）精加工：取正（+S）