《機(jī)械加工技術(shù)》PPT課件

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1、第二章 金屬切削的基本知識第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素一、切削運(yùn)動(dòng)在切削過程中，為了切除多余的金屬，必須使工件和刀具作相對的工作運(yùn)動(dòng)。按其作用，切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩種。 (1)主運(yùn)動(dòng)形成機(jī)床切削速度或消耗主要?jiǎng)恿Φ墓ぷ鬟\(yùn)動(dòng)。通常主運(yùn)動(dòng)的速度最快，消耗功率最多。 (2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使工件的多余材料不斷地被去除的工作運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是連續(xù)運(yùn)動(dòng)，也可以是間歇運(yùn)動(dòng)，如車外圓時(shí)縱向進(jìn)給是連續(xù)運(yùn)動(dòng)，控制切削刃切入深度的橫向進(jìn)給是間歇運(yùn)動(dòng)。通常，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度較慢，消耗功率較少。 下一頁 返回 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素各種切削加工，都具有特

2、定的切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)的形式有旋轉(zhuǎn)的、直線的、連續(xù)的、間歇的等。一般主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有一個(gè)或幾個(gè)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可由刀具和工件分別完成，也可由刀具單獨(dú)完成。二、切削用量的基本概念切削用量是表示主運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)，包括背吃刀量、進(jìn)給量和切削速度。合理選擇切削用量與提高生產(chǎn)效率有著密切的關(guān)系。 1.背吃刀量ap背吃刀量又稱為切削深度，是指工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，也就是每次進(jìn)給時(shí)車刀切入工件的深度。上一頁 下一頁 返回 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素車外圓時(shí)的切削深度(ap)可按下式計(jì)算: 2.切削速度v在進(jìn)行切削加工時(shí)，刀具切削刃上的某一點(diǎn)相對于待加工表面在主運(yùn)

3、動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度，也可以理解為車刀在1 min內(nèi)車削工件表面的理論展開直線的長度(但必須假定切削沒有變形或收縮)。它是衡量主運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)，切削速度v的計(jì)算公式為 上一頁 下一頁 返回1000dnv 2 mwp dda 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素 3.進(jìn)給量f進(jìn)給量是指刀具或工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對于工件或刀具移動(dòng)的距離，常用每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表示。車削時(shí)，進(jìn)給量f為工件每轉(zhuǎn)一周，車刀沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離。鉆削時(shí)，進(jìn)給量了為鉆頭每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，鉆頭沿進(jìn)給方向(軸向)移動(dòng)的距離。銑削時(shí)，進(jìn)給量用每齒進(jìn)給量、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量、進(jìn)給速度表示。 進(jìn)給量又分縱進(jìn)給量和橫進(jìn)給量兩種。縱進(jìn)給量是指沿車床身導(dǎo)軌方向

4、的進(jìn)給量。橫進(jìn)給量是指垂直于車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量。上一頁 下一頁 返回 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素 三、工件上形成的表面在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件上產(chǎn)生了3個(gè)不斷變化的表面。已加工表面:已經(jīng)切去多余金屬而形成的表面。過渡表面:工件上切削刃正在切削的表面，并且是切削過程中不斷變化著的表面。待加工表面:加工時(shí)即將被切去金屬層的表面。應(yīng)當(dāng)指出，零件3個(gè)表面的劃分只是為了便于對切削過程的研究。在切削加工過程中，零件的3個(gè)表面始終處于不斷的變化之中，這一次加工走刀的待加工表面，即為上一次加工走刀的已加工表面，過渡表面會(huì)隨著每次切削加工的刀具進(jìn)給不斷地被切除，從而形成新的過渡表面。 上一頁 下一頁 返回

5、 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素四、切削對加工表面的影響在金屬切削過程中會(huì)出現(xiàn)一系列物理現(xiàn)象，它們都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)的，因此研究這些物理現(xiàn)象，對提高生產(chǎn)效率和工件的加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，都有重要意義。 1.切屑的形成切削時(shí)，在刀具切削刃的切割和前刀面的推擠作用下，使被切削的金屬層產(chǎn)生變形、剪切滑移而變成切屑的過程稱為切削過程。 2.切屑的類型由于工件材料性質(zhì)和切削條件的不同，切削過程中的滑移變形程度也就不同，因此產(chǎn)生了以下4種類型的切屑(見圖2 -3 ) 。上一頁 下一頁 返回 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素 (1)擠裂切屑 它的內(nèi)表面有時(shí)有裂紋，外表面呈鋸齒形。這類切屑大多是在切削速度較慢，

6、切削厚度較大，刀具前角較小時(shí)，由于切屑剪切滑移量較大，在局部地方達(dá)到了破裂而形成的。 (2)帶狀切屑 它的內(nèi)表面光滑，外表面呈毛茸狀，如用放大鏡觀察，在外表面上也可看到剪切面的條紋，但每個(gè)單元很薄。一般在加工塑性金屬材料時(shí)，因切削厚度較小，切削速度較快，刀具前角較大而形成這類切屑。 形成帶狀切屑的切削過程較平穩(wěn)，切削力變化小，因此工件表面粗糙度較小，但如果產(chǎn)生連綿不斷的帶狀切屑，會(huì)妨礙工作，容易發(fā)生事故，所以必須采取斷屑措施。上一頁 下一頁 返回 第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素 (3)崩碎切屑 切削脆性金屬材料時(shí)，由于材料的塑性很小，抗拉強(qiáng)度較低，刀具切入后，近切削刃和前刀面的局部金屬未經(jīng)塑性變形

7、就被擠裂或脆斷，形成不規(guī)則的崩碎切屑。工件材料越硬越脆，刀具前角越小，切削厚度越大，越容易產(chǎn)生這類切屑。崩碎切屑與刀具前刀面的接觸長度較短，切削力、切削熱集中在切削刃附近，容易使刀具磨損和崩刃。 (4)單元切屑 如果擠裂切屑的整個(gè)剪切面上的剪應(yīng)力超過了材料的破裂強(qiáng)度，那么整個(gè)單元被切離，成為梯形的單元切屑。 上一頁 返回 第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液 切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力稱為切削力。切削力是設(shè)計(jì)機(jī)床、夾具和刀具的重要依據(jù)之一。切削力增大，切削溫度會(huì)升高，刀具就會(huì)磨損嚴(yán)重。一、切削力的來源切屑力的來源主要有兩個(gè)方面，一是切屑形成過程中彈性變形及塑性變形產(chǎn)生的變形抗力，二

8、是刀具與切屑及工件表面間的摩擦阻力，這兩方面的力構(gòu)成了切削合力，作用于前刀面和后刀面上。切削力的形成，是切削加工中的基本物理現(xiàn)象之一，切削合力的大小、方向和作用位置是零件工藝分析和機(jī)床、夾具、刀具強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要參數(shù)依據(jù)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常將切屑合力F分解到需要的方向上，如圖2 -5所示。 下一頁 返回 第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液 (1)主切削力Fc 切削合力沿主運(yùn)動(dòng)方向的分力，垂直于基面，又稱切向力。其數(shù)值在一般情況下是分力中最大的，所做的功最大，占總功率的95%99 %，是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力和主傳動(dòng)系統(tǒng)零件強(qiáng)度和剛度的主要依據(jù)。 (2)進(jìn)給力Ff 切削合力沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力，在基面內(nèi)，與進(jìn)給方

9、向即工件軸線方向平行，故又稱進(jìn)給抗力或軸向力。進(jìn)給力一般只消耗總功率的1%5%，也是計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)。 (3)背向力Fp 切削合力沿工作平面垂直方向上的分力，在基面內(nèi)，與進(jìn)給方向垂直，即通過工件直徑方向，故又稱徑向力或吃刀抗力。因?yàn)榍邢髟诖朔较蛏系倪\(yùn)動(dòng)速度為零，所以Fp不做功，但會(huì)使工件彎曲變形，還會(huì)引起振動(dòng)，對表面粗糙度產(chǎn)生不利影響。上一頁 下一頁 返回 第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液二、切削熱的來源切削熱來源于切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形產(chǎn)生的熱量以及切屑與前刀面、工件與后刀面摩擦產(chǎn)生的熱量。切削過程中上述變形與摩擦消耗的功的絕大部分將轉(zhuǎn)化為熱能。切削熱通過切屑、工件、

10、刀具和周圍介質(zhì)傳散。切削熱傳至各部分的比例，一般情況下切屑帶走的熱量最多，如不用切削液，以中等切削速度切鋼時(shí)，切削熱的50%86%由切屑帶走;40%10%傳入工件;9%3%傳入車刀;1%左右傳入周圍空氣。 切削溫度一般是指切削區(qū)域的平均溫度。它的高低是產(chǎn)生熱和傳散熱兩方面因素綜合影響的結(jié)果。上一頁 下一頁 返回 第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液三、切削液的作用 1.清洗作用切削過程中產(chǎn)生的細(xì)小的切屑容易鉆附在工件和刀具上，尤其是鉆深孔和鉸孔時(shí)，切屑容易堵塞孔洞，影響工件的表面粗糙度和刀具壽命。如果加注有一定壓力、足夠流量的切削液，則可將切屑迅速?zèng)_走，使切削順利進(jìn)行。 2.潤滑作用切削液能滲透到工

11、件與刀具之間，在切屑與刀具的微小間隙中形成一層很薄的吸附膜，減小了摩擦系數(shù)，因此可減小刀具、切屑、工件間的摩擦，使切削力和切削熱降低，減少刀具的磨損，使排屑容易，提高工件的表面質(zhì)量。對于精加工，潤滑作用就顯得更為重要了。 上一頁 下一頁 返回 第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液 3.冷卻作用切削液又叫冷卻潤滑液，它能吸收并帶走切削區(qū)的大量熱量，改善散熱條件，降低刀具和工件的溫度，從而延長刀具的使用壽命，它還能防止工件因熱變形而產(chǎn)生的尺寸誤差，也為提高生產(chǎn)率創(chuàng)造了有利條件。 四、切削液的分類和用途水溶液:以峭酸鈉、碳酸鈉等溶于水的溶液，用100 200倍的水稀釋而成。 主要用途:磨削。上一頁 下一頁

12、 返回 第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液乳化液:以少量礦物油，主要為表面活性劑的乳化油，用40 80倍的水稀釋而成;以礦物油為主，以少量表面活性劑的乳化油為輔，用10 20倍的水稀釋而成;乳化液中加入極壓添加劑。主要用途:車削、鉆孔;車削、攻螺紋;高速車削、鉆削。切削油:礦物油;礦物油加植物油(或動(dòng)物油);礦物油(或混合油)中加入極壓添加劑形成極壓油。主要用途:滾齒、插齒;精密螺紋車削;高速滾齒、插齒、車螺紋。 上一頁 下一頁 返回 第二節(jié) 切削力、切削熱及切削液其他:液態(tài)二氧化碳;二硫化鉑+硬脂酸+石蠟做成蠟筆，涂于刀具表面。主要用途:主要用于冷卻;攻螺紋。 上一頁 返回 圖2-3切屑的類型 返回 圖2-5切削力的來源 返回 返回