第四章非金属材料的机械加工

第四章非金属材料的机械加工4.1石材的加工一、石材的切割加工1．金刚石锯切机加工(1)金刚石锯片的磨损(2)锯切工艺参数选择(3)石材锯切机加工方法1)圆筒切机加工2)仿形切机加工3)数控机床加工加工石材的数控机床主要有：数控车床和数控铣床圆筒切机结构简图1.圆筒刀具2-主电机3-进给传动丝杠4-进给电机5-立柱6-横梁7-料车仿形切机结构简图1-工作台2-石料3-锯片4-靠轮5-样板6-横梁7-操作台8-纵向导轨9-液压缸数控车床结构简图1-床身2-工件3-主轴箱4-主轴5-桥架马达6-横梁7-金刚石切片8-切片升降导轨9-切片升降电机10-横向运动电机11-金刚石切片动力头12-磨头13-纵向桥架第四章非金属材料的机械加工4.1石材的加工一、石材的切割加工2．金刚石绳锯加工(1)金刚石绳锯(diamondwiresaw)结构由弹性橡胶套、载体金属丝网、金刚石环块与连接件组成。(2)绳锯的安装第四章非金属材料的机械加工4.1石材的加工一、石材的切割加工3．高压水射流（ultrahighpressurewaterjet）加工超高压水射流工作原理1-石材；2-磨料；3-高压水喷嘴；4-混合室；5-磨料水喷嘴第四章非金属材料的机械加工4.1石材的加工二、石材的研磨与抛光1．石材磨抛方法与工具石材的抛光方法主要有两种：一是用散状磨料与液体或软膏混合成抛光悬浮液或抛光膏作为抛光剂，用适当的装置加到磨具或工件上进行抛光。另一种是用粘结磨料，即把金刚石、碳化硅或白刚玉微粉作磨料与结合剂，以烧结、电镀或者粘结的方法制成磨块。第四章非金属材料的机械加工4.1石材的加工二、石材的研磨与抛光2．石材磨抛质量的影响因素石材的品种很多，其物理性质、化学成分、晶粒粗细和矿物晶体组分的差异等都对抛光质量有影响抛光磨头进给速率对抛光质量影响很大，抛光磨头的运行方式要和粗磨、细磨磨头的运行方式配合进行。磨头运行方式有纵向横向和疏密程度之分抛磨头的运行方式第四章非金属材料的机械加工4.1石材的加工三、石材的雕刻超声波石材精雕系统由超声波发生器、换能器、变幅杆及凿具四部分组成超声波石材精加工系统示意图第四章非金属材料的机械加工4.2陶瓷的加工一、陶瓷的加工1．加工方法按照供给能量的方式，可将目前陶瓷的加工方法进行分类第四章非金属材料的机械加工4.2陶瓷的加工二、加工技术1．机械加工(1)陶瓷材料的切削加工(2)陶瓷材料的磨削、抛光加工(3)陶瓷材料的钻孔加工2．放电加工陶瓷的机械加工示意图a切割加工b磨削加工c钻削加工第四章非金属材料的机械加工4.2陶瓷的加工二、加工技术3．超声波加工利用产生超声振动的工具(模具)，带动工具和陶瓷元件间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件进行加工部分陶瓷材料采用超声波加工的参数第四章非金属材料的机械加工4.2陶瓷的加工二、加工技术4.激光加工5.复合加工复合加工技术包括：化学机械加工、电解磨削、超声机械磨削、电火花磨削、超声电火花复合加工、电解电火花复合加工、电解电火花机械磨削复合加工等第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工一、塑料切削基础知识1.塑料切屑的形成过程塑料切屑的形成过程，是由切削刀具挤压而成1―工件；2―刀具；3―夹具；4―切屑；5―压头第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工一、塑料切削基础知识2.影响切削力的因素(1)塑料种类(2)切削用量的影响背吃刀量αP和进给量f加大，都会使切削力增大,二者对主切削力Fz的影响如图第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工一、塑料切削基础知识2.影响切削力的因素(1)塑料种类(2)切削用量的影响切削速度v对主切削力Fz的影响如图第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工一、塑料切削基础知识2.影响切削力的因素(3)刀具角度的影响第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工二、塑料的单刃切削单刃切削各种塑料工件所使用的刀具类型和用途见表第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工二、塑料的单刃切削1.热塑性塑料的单刃加工(1)切削工艺特点1)切削力小2)导热系数小，切削区域温度低3)断屑难4)弹性模量小5)线膨胀系数大6)熔点低第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工二、塑料的单刃切削1.热塑性塑料的单刃加工(2)刀具前角的选择1)首先要保证已加工表面质量2)不同的加工要求时合理前角不同3)不同塑料品种的刀具前角应有区别4)成形车刀要选择较小的前角(3)后角α0的选择1)首先考虑加工表面质量。2)被加工塑料线膨胀系数越大，选用的后角α0应越大3)粗加工时，为了提高刃口强度和散热面积应选用较小的后角，精加工则选用较大的后角。4)切削用量的选择第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工二、塑料的单刃切削2.热固性塑料的单刃加工(1)一般情况下热固性塑料比热塑性塑料耐热温度高，并且受压不变形。(2)热固性塑料的线膨胀系数仅是热塑性塑料的1/5，所以加工过程中可以不考虑切削热对工件加工精度的影响。(3)纤维增强的塑料在切削时刀具受力大(4)热固性塑料强度大、硬度高、磨料磨损严重和热导率低，切削区域的温度比热塑性的高。(5)为了增强刀具的刃口强度，其前角和后角都要取小值，一般取γ0=0º～5º，α0=12º。第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工二、塑料的单刃切削2.热固性塑料的单刃加工车削塑料用切削参数参考表第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工二、塑料的单刃切削2.热固性塑料的单刃加工车削塑料用前角γ0对耐用度T的影响后角α0对车刀耐用度T的影响第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工三、塑料的钻削钻削塑料用的钻头可分为两种：扁钻和麻花钻a．整体扁钻；b．装配式扁钻第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工四、塑料的铣削加工根据加工表面的不同，可选用以下四类铣刀四、塑料的铣削加工铣刀几何参数的选择如下：(1)铣削热塑性塑料时，铣刀的前角应比铣削金属的大些。铣刀的前角应大于6º。(2)无论铣削热塑性塑料还是热固性塑料，它们的弹性回复都比金属大。(3)有β角的铣刀可以改善铣刀的切削性能(4)切削塑料的铣刀齿背形式有两种a)为直线齿背式b)所示的折线齿背齿刀强度小，但容屑空间大第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工第四章非金属材料的机械加工4.3塑料的加工五、塑料的磨削1．砂带磨削可以采用砂带或砂轮打磨，但以用砂带居多2．砂轮磨削3．手工磨削1--被磨削工件；2—砂带；3—从动辊；4—主动辊；5—支承辊；6—加压辊；7—压块第四章非金属材料的机械加工4.4复合材料的加工一、概述二、各种复合材料的机械加工特点1.玻璃钢2.热塑性树脂基复合材料机械加工的基本加工特点是：(1)加工时加冷却剂，以避免过热，过热会使工件熔化；(2)采用高速切削；(3)切削刀具要有足够容量的排屑槽；(4)采用小的背吃刀量和小的进给量；(5)车刀应磨成一定的倾角，以尽量减少刀具切削力和推力；(6)热塑性复合材料钻孔应用麻花钻；(7)应采用碳化钨或金刚砂刀具，或用特殊的塑料用高速钢刀具；(8)工件必须适当支承(背部垫实)，以避免切削压力造成的分层；(9)精密机械加工时，要考虑塑性记忆和加工车间的室温；(10)刀头和刀具要锋利，钝刀具会增加工件上的切削力。第四章非金属材料的机械加工4.4复合材料的加工一、概述二、各种复合材料的机械加工特点3.金属基复合材料三、复合材料的常规机械加工方法1.锯切2.钻孔和仿形铣3.铣削、切割、车削和磨削第四章非金属材料的机械加工4.4复合材料的加工四、其他常规机械加工方法五、特种加工方法复合材料特种加工方法具有的优点----刀具磨损小、加工质量高、能加工复杂形状的工件、容易监控和经济效益高等恰恰是常规机械加工方法的弊病，因此可以认为复合材料特种加工方法是未来复合材料加工的发展方向。第四章非金属材料的机械加工4.5特种材料加工的发展趋势一、建立非金属材料切削理论二、使用专用机床1.组合加工2.提高机床刚性3.高速加工三、发展新型刀具材料