《金工實(shí)習(xí)》第6章切削加工的基本知識(shí)

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1、第6章切削加工的基本知識(shí) 6.1概述 在現(xiàn)代機(jī)器制造中，切削加工占全部機(jī)器制造工作量的三分之一。為了生產(chǎn) 出合格的機(jī)器和裝置，利用切削工具從工件或毛坯上切除多余的材料， 以獲得尺 寸、形狀、位置和粗糙度完全符合圖樣要求的零件的加工方法稱為切削加工。 一、切削加工的分類 切削加工方法分為機(jī)械加工和人工加工兩大類。 1、機(jī)械加工（機(jī)工） 機(jī)械加工是由人工操作機(jī)床來完成工件的切削加工。常用的切削加工方法 有：車削、銑削、刨削、磨削、鉆削等，如圖 6-1所示。 圖6-1 切削加工的主要方法 2、人工加工（稱鉗工） 一般是通過人工手持工具切削加工工件，常用的鉗工切削加工方法有：

2、鋸削、 銼削、鏨削、刮削、研磨、鉆孔、攻絲、套絲等。由于它使用工具簡(jiǎn)單，加工靈 活，是裝配修理中不可缺少的加工方法， 在現(xiàn)代加工中，鉗工的加工方法也朝著 機(jī)械化的方向發(fā)展。 二、切削加工的切削運(yùn)動(dòng) 在機(jī)加工中，不管采用哪種機(jī)床加工，刀具與工件之間都應(yīng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 由 于切削過程中的作用不同，可以將它們分為兩大類運(yùn)動(dòng)，即:主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 1、主運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng)是提供切削最基本的運(yùn)動(dòng)，它是切削過程中機(jī)床消耗動(dòng)力最大的運(yùn) 動(dòng)，速度最高的運(yùn)動(dòng)，而且在切削加工中，主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。例如：車削中的工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；銑加工中的刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；牛頭刨加工中刀具往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)； 磨 削加工中砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

3、 2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指提供連續(xù)切削的運(yùn)動(dòng)， 也就是當(dāng)主運(yùn)動(dòng)完成一個(gè)切削周期以后， 使 工件多余材料不斷被切除的工作運(yùn)動(dòng)。在切削加工中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有一個(gè)或幾個(gè)。 例如：車床車削中車刀的移動(dòng)；銑床銑削中工件的水平移動(dòng)；牛頭刨床刨平面時(shí) 工件的間歇移動(dòng)；平面磨床磨削中工件的往復(fù)移動(dòng)；鉆床鉆削中鉆頭的移動(dòng)。 三、切削加工的切削三要素 切削過程中的三要素是指：切削速度 V、進(jìn)給量f、切削深度（吃刀量）ap0 根據(jù)不同的加工，選擇不同的切削要素 例如：車削、銑削、刨削的切削三要素，如圖 6-2所示 已帥工左帀過渡喪? 待加工著曲 ITI6 -2切制用冊(cè)三矍幫 單

4、位時(shí)間內(nèi)工件和刀具在主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的距離， 即刀具在工件表面切 削的線速度（m/min或m/s） 車削、鉆削和銑削的切削速度為： vc^nDL (m/mi n) 1000 磨削的切削速度為: Vc= n Dn (m/s) 1000X 60 刨削的切削速度為: 式中D――為工件待加工表面或刀具砂輪切削處的最大直徑（ mm ; 2Ln「 (m/mi n) n――為工件、刀具、砂輪的轉(zhuǎn)速（r/min ）； nr 牛頭刨床刨刀每分鐘往復(fù)次數(shù)（str/min ）； L ――牛頭刨刀的往復(fù)行程長(zhǎng)度（mm o 2、 進(jìn)給量（f） 切削加工過程中，主運(yùn)動(dòng)的一

5、個(gè)循環(huán)或單位時(shí)間內(nèi)刀具與工件沿進(jìn)給方向相 對(duì)移動(dòng)的距離。例如：車削中工件旋轉(zhuǎn)一圈，車刀沿工件進(jìn)給方向移動(dòng)的距離 （mm/r）；銑削中進(jìn)給量為工件每分鐘沿工件進(jìn)給方向移動(dòng)的距離（ mm/mir）； 刨削中進(jìn)給量由往復(fù)一次沿工件進(jìn)給方向移動(dòng)的距離（ mm/str ）。 3、 切削深度ap 為工件待加工表面與工件已加工表面之間的垂直距離。 D — d ap= _ 2 6.2零件加工的技術(shù)要求 按照設(shè)計(jì)要求加工出來的零部件，才能生產(chǎn)出合格的機(jī)器。為了達(dá)到機(jī)器設(shè) 備的性能和使用壽命，對(duì)各種零部件提出不同的技術(shù)要求， 零部件的技術(shù)要求有 以下幾個(gè)方面： 一、表面粗糙度 切削的過程，就

6、是擠壓變形的過程。由于擠壓、摩擦等原因，使已加工的表 面質(zhì)量受到不同的影響。看似非常光滑的表面，通過放大，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們高低不平， 有微小的峰谷，微小峰谷的高低程度和間距為表面粗糙度。 表面粗糙度評(píng)定參數(shù)， 常用輪廓算術(shù)平均值Ra,其單位為E 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB350— 83, GB103—83, GB13—83中詳細(xì)規(guī)定了表面粗糙度的 各種參數(shù)及其數(shù)值。所采用的加工方法能達(dá)到的表面粗糙度 R值如表6-1所示 表6-1常用切削方法與加工表面粗糙值 Ra值的對(duì)應(yīng)表 Ra/ m 舊國(guó)標(biāo)的光潔度 表面特征 加工方法 50 ( 7 V1 可見明顯刀痕 粗加工：車、銑、刨、鏜、 鉆孔。 25

7、 (" V2 可見刀痕 12.5 ( V3 微見刀痕 6.3 ( V4 可見加工痕跡 半精加工：車、銑、刨、 鏜 3.2 ( V5 微見加工痕跡 1.6 ( V6 不見加工痕跡 精加工：車、銑、刨、鏜 0.8 ( V7 可辨加工方向 粗加工磨 0.4 ( V8 微辨加工痕跡方向 精加工磨 0.2 ( V9 不辨加工痕跡方向 0.1 ?0.008 (VW V10 ?▽ 14 按表面光澤判斷 （鏡面） 精密加工  、精度 是指零件在切削加工后，其尺寸、形狀等參數(shù)的實(shí)

8、際數(shù)值同它們的絕對(duì)準(zhǔn)確的理 論數(shù)值相符合的程度。相符合的程度愈高，加工精度就愈高。精度包括： 1、 尺寸精度 尺寸精度是指加工零件實(shí)際尺寸與理想公稱尺寸的精確程度， 尺寸精度是由 尺寸公差來決定的。尺寸公差是加工中尺寸的變動(dòng)范圍， 同一尺寸的零件，公差 變動(dòng)愈小，尺寸的精度愈高，公差變動(dòng)大，尺寸精度愈底。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB180— 79至GB180— 79將尺寸精度的標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)分為 20級(jí) 分別用IT01，IT0，IT2…IT18表示，IT01公差值最小，尺寸精度最高。 尺寸精度愈高，其表面粗糙度Ra值越小。但是表面粗糙度值小，尺寸精度 卻不一定高。我們常見的外科手術(shù)刀、剪刀其表面很光潔

9、，粗糙度很小，但外形 尺寸卻不精確。 2、 形狀精度 僅僅只有精確尺寸和較低粗糙度，還不能滿足機(jī)械設(shè)備的裝配要求，對(duì)零件 的形狀和相互的位置也要提出相應(yīng)要求，也稱形狀精度，以圖 6-3為例。 以上零件的尺寸都在尺寸公差范圍以內(nèi)，但這八種形狀組成了八種形狀精 度。在機(jī)械的裝配中，它們對(duì)機(jī)械的使用效果會(huì)產(chǎn)生不同的影響。 所以對(duì)零件的 形狀精度要用六種參數(shù)加以控制。 圖6-3 軸的形狀示例  零件的形狀精度是指零件上的線、面要素相對(duì)理想形狀的準(zhǔn)確程度，它可以 用形狀公差來控制。國(guó)標(biāo)中GB118—80至GB118— 80規(guī)定了六項(xiàng)形狀公差。其 符號(hào)見表6-2 表6-2形狀公差的名稱

10、及符號(hào) （平面罐 ■度 我耗JK廈 一 h O r\ , a 3、位置精度 零件點(diǎn)、線、面的準(zhǔn)確位置與實(shí)際位置的誤差稱為位置精度。 加工中由于各 種因素造成誤差是不可避免的。 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB118—80和GB118— 80規(guī)定，相互位置精度用位置公差來 控制，位置公差共有8項(xiàng)，位置公差的名稱及符號(hào)見表 6-3。 表6-3位置公差的名稱及符號(hào) 瞬冃 MW盧 as* 上前 符號(hào) 〃 丄 厶 ◎ 三 / 零部件技術(shù)要求的部分標(biāo)注示例，如圖 6-4所示 暉件技術(shù)舉隸的聖訐転

11、理示洌 6.3 切削刀具及材料 金屬切削過程中， 刀具是完成切削加工余量的工作， 刀具切削部分的材料和 刀具的幾何形狀、角度直接影響零件的質(zhì)量。 一、刀具材料的性能要求： 在刀具切削過程中， 刀具承受很大的劑壓、 摩擦及高溫的切削熱， 由于加工 工件的不同，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)，因此對(duì)切削刀具的材料，提出了以下的性 能要求。 1、硬度：刀具材料的硬度要高于工件材料硬度，常溫下一般要大于 62HRC 以上。 2、耐磨度：抵抗切削加工中的磨損。 3、強(qiáng)度和韌性：能承受切削中的切削力、沖擊和振動(dòng)，防止刀具產(chǎn)生斷裂 及崩刃。 4、熱硬性：是指在高溫下仍然保持刀具切削硬度。 5、工藝

12、性：便于制造。包括鍛造、軋制、焊接、切削加工和熱處理的工藝 性要求。 6、化學(xué)穩(wěn)定性：切削中不易與被加工的材料產(chǎn)生化學(xué)、氧化反應(yīng)，不粘結(jié)。 二、刀具材料的種類： 刀具材料種類很多，主要有工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金鋼石、立 方氮化硼等。 常見刀具材料主要性能牌號(hào)用途見表 6-4 表6-4舉用刀具材料主要性能牌號(hào)及用途 種 類 硬度（淬火） 熱硬度/ C 抗彎強(qiáng)度/ 103MPa 常用牌號(hào) 用途 碳素工具鋼 60 ?64HRC 81-83HRA 200 °C 2.5? 2.8 T8A T10A T12A 切削速度不高 的刀具（手動(dòng) 的銼刀鋸條）

13、 合金工具鋼 60 ?65HRC (81? 83.5HRA) 250? 300 C 2.5? 2.8 9CrSi CrWM n CrW5 切削速度不高 （手動(dòng)復(fù)雜刀 具絲錐、板牙、 鉸刀） 高速鋼 62 ?70HRC (82 ?87HRA) 540? 600 C 2.5? 4.5 W18Gr4V W6Mo5Cr4V2 用于復(fù)雜的機(jī) 動(dòng)刀具，如鉆 頭、鉸刀、銑 刀、齒輪刀具 等 硬 質(zhì) 合 金 89 ?94HRC (74 ?82HRA) 800? 1000C 0.9? 2.5 鎢 鉆 類 YG3 YG6 YG8 （鑄鐵加工） 做成刀片焊、 鑲嵌在刀體 上，如車刀刀 頭、銑刀刀頭、 刨刀刀頭等 鎢 鈦 鉆 類 YT5 YT15 YT30 （鋼的精加工）