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1、第9章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí),一、設(shè)計(jì)目的 了解最基本的金屬切削加工方法，了解切削的基本概念、金屬切削性能，全面掌握金屬切削加工藝知識(shí)。,二、設(shè)計(jì)條件 給出減速器軸類零件圖及其性能要求，進(jìn)行軸類零件工藝的制定及其制造過(guò)程設(shè)計(jì)。 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 （1）根據(jù)減速器軸類零件圖及性能要求，分析零件，確定軸類零件工藝方法。 （2）在掌握各金屬切削方法中，進(jìn)行典型軸類零件設(shè)計(jì)。 （3）掌握一般軸類零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程。,9.1 金屬切削加工方法選定說(shuō)明,一、切削運(yùn)動(dòng) 切削加工時(shí),為了獲得各種形狀的零件,刀具與工件必須具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),即切削運(yùn)動(dòng)，切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 二
2、、工件表面 切削加工過(guò)程中，在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來(lái)變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的過(guò)程中，工件上有三個(gè)依次變化著的表面，它們分別是待加工表面，切削表面和已加工表面。,9.2 切削運(yùn)動(dòng),三、切削用量 1切削速度vc 2進(jìn)給量f 3 背吃刀量（切削深度）ap dw待加工表面直徑 dm已加工表面直徑,一、車刀的組成 1. 刀面 （1）前刀面A：刀具上切屑流過(guò)的表面。 （2）后刀面A：與工件上切削表面相對(duì)的刀面。 （3）副后刀面A：與已加工表面相對(duì)的刀面。,9.3 金屬切削刀具,2. 切削刃 （1）主切削刃S：前刀面與后刀面的交線，承擔(dān)主要的切削工作；
3、（2）副切削刃S：前刀面與副后刀面的交線，承擔(dān)少量的切削工作。 （3）刀尖是主、副切削刃相交的一點(diǎn)，實(shí)際上該點(diǎn)不可能磨得很尖，而是由一段折線或微小圓弧組成，微小圓弧的半徑稱為刀尖圓弧。,二、刀具幾何角度參考系 1. 刀具標(biāo)注角度參考系 2.正交平面參考系,三、刀具標(biāo)注角度定義 1. 在基面內(nèi)測(cè)量的角度 （1）主偏角r：主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。 （2）副偏角r：副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向之間的夾角。 （3）刀尖角r：主切削平面與副切削平面間的夾角。刀尖角的大小會(huì)影響刀具切削部分的強(qiáng)度和傳熱性能。 2. 在主切削刃正交平面內(nèi)測(cè)量的角度 （1）前角o：前刀面與基面間的夾角。當(dāng)前刀面與基面平行
4、時(shí)，前角為零?；嬖谇暗睹嬉詢?nèi)，前角為負(fù)。基面在前刀面以外，前角為正。 （2）后角o：后刀面與切削平面間的夾角。,（3）楔角o：前刀面與后刀面間的夾角。 楔角的大小將影響切削部分截面的大小，決定著切削部分的強(qiáng)度，它與前角o和后角o的關(guān)系如下： 3. 在切削平面內(nèi)（S向）測(cè)量的角度 刃傾角s是主切削刃與基面間的夾角。刀尖處于最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正；刀尖處于最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)；切削刃平行于底面時(shí)，刃傾角為零， 4. 在副切削刃正交平面內(nèi)（O-O）測(cè)量的角度 副后角o是副后刀面與副切削刃切削平面間的夾角。,四、切削層參數(shù) 切削層是刀具切削部分切過(guò)工件的一個(gè)單程所切除的工件材料層。切削層參數(shù)就是指這個(gè)
5、切削層的截面尺寸。 1. 切削層公稱厚度hD 簡(jiǎn)稱切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削層尺寸。 hD fsinr 2. 切削層公稱寬度bD 簡(jiǎn)稱切削寬度，是沿切削表面度量的切削層尺寸。 bDa P /sinr 3. 切削層公稱橫截面積AD AD hD. bD f. a P,五、刀具材料 在切削加工時(shí)，刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受了很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，刀具在高溫下進(jìn)行切削的同時(shí)，還承受著切削力、沖擊和振動(dòng)，因此要求刀具切削部分的材料應(yīng)具備以下基本條件： 1. 高硬度 2. 耐磨性 3. 強(qiáng)度和韌性 4. 耐熱性 5. 工藝性 刀具材料種類很多，常用的有碳素工具鋼、合金工具鋼、
6、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石和立方氮化硼等。,金屬切削過(guò)程是指工件上一層多余的金屬被刀具切除的過(guò)程和已加工表面的形成的過(guò)程。 一、切屑的形成過(guò)程 工件上的被切削層在刀具的擠壓作用下，沿切削刃附近的金屬首先產(chǎn)生彈性變形，接著由剪應(yīng)力引起的應(yīng)力達(dá)到金屬材料的屈服極限以后，切削層金屬便沿傾斜的剪切面變形區(qū)示意圖滑移，產(chǎn)生塑性變形，然后在沿前刀面流出去的過(guò)程中，受摩擦力作用再次發(fā)生滑移變形，最后形成切屑。,9.4 金屬切削過(guò)程,二、第變形區(qū) 在一般的切削速度范圍內(nèi)，第一變形區(qū)的寬度大約為0.020.2mm，速度越高，寬度越小。由于工件材料和切削條件的不同，切屑過(guò)程中的變形情況也不同，因而產(chǎn)生的切屑形
7、狀也不同，從變形的觀點(diǎn)來(lái)看，可將切屑的形狀分為四種類型如圖所示。 1. 切屑的類型,帶狀切屑 擠裂切屑 粒狀切屑 崩碎切屑,2. 變形系數(shù) 切削過(guò)程中，變形量的大小計(jì)算很復(fù)雜，所以在研究切削變形規(guī)律時(shí)，通常用剪應(yīng)變r(jià)或變形系數(shù)h來(lái)衡量切削變形的程度，剪應(yīng)變是指切削層在剪切面上的滑移量；,三、第變形區(qū) 1. 摩擦系數(shù) 2. 積屑瘤 3.焊縫的內(nèi)部缺陷 四、第變形區(qū) 第變形區(qū)在刀具后刀面和已加工表面接觸的區(qū)域上，在分析第、第兩個(gè)變形區(qū)的情況時(shí)，假設(shè)刀具的切削刃是絕對(duì)鋒利的，實(shí)際上任何刀具的切削刃口都很難磨得絕對(duì)鋒利。,一、刀具的磨損形式 1前刀面磨損 2.后刀面磨損 后刀面與工件表面實(shí)際上接觸面積
8、很小，所以接觸壓力很大，存在著彈性和塑性變形，因此，磨損就發(fā)生在這個(gè)接觸面上。 3. 前后刀面同時(shí)磨損,9.5 刀具磨損和刀具耐用度,二、刀具磨損的原因 1. 磨料磨損 磨料磨損是由于工件材料中的雜質(zhì)、材料基體組織中的碳化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)刀具表面的刻劃作用而引起的機(jī)械磨損。 2. 粘結(jié)磨損 粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金刀具在中等偏低切削速度時(shí)磨損的主要原因。 3. 擴(kuò)散磨損 當(dāng)切削溫度很高時(shí)，刀具與工件材料中的某些化學(xué)元素能在固體下互相擴(kuò)散，使兩者的化學(xué)成分發(fā)生變化，削弱了刀具材料的性能，加速磨損進(jìn)程。,一、刀具磨損的原因 1. 磨料磨損 磨料磨損是由于工件材料中的雜質(zhì)、材料基體組織中的碳化
9、物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)刀具表面的刻劃作用而引起的機(jī)械磨損。 2. 粘結(jié)磨損 粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金刀具在中等偏低切削速度時(shí)磨損的主要原因。 3. 擴(kuò)散磨損 當(dāng)切削溫度很高時(shí)，刀具與工件材料中的某些化學(xué)元素能在固體下互相擴(kuò)散，使兩者的化學(xué)成分發(fā)生變化，削弱了刀具材料的性能，加速磨損進(jìn)程。,4. 氧化磨損 當(dāng)切削溫度700800時(shí)，空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鈷、碳化鎢、碳化鈦等發(fā)生氧化作用生成疏松脆弱的氧化物。這些氧化物容易被切屑和工件擦走，加速了刀具磨損。 三、刀具的磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) （l）初期磨損階段 （2）正常磨損階段 （3）急劇磨損階段,四、刀具壽命 刀具壽命反映了刀具磨損的快慢程度。刀
10、具壽命長(zhǎng)表明刀具磨損速度慢；反之表明刀具磨損速度快。影響切削溫度和刀具磨損的因素都同樣影響刀具壽命。切削用量對(duì)刀具壽命的影響較為明顯，通過(guò)切削實(shí)驗(yàn)可以得出vc、ap對(duì)刀具壽命T的影響關(guān)系式：,一、刀具幾何參數(shù)的選擇 1前角的選擇 2.后角、副后角的選擇 3. 主偏角、副偏角的選擇 4. 刃傾角的選擇 二、切削用量的選擇 1.切削液的作用 2.常用切削液的種類與選用,9.6 典型零件加工方法選擇過(guò)程,一、機(jī)床的分類及型號(hào) 機(jī)床的分類 機(jī)床型號(hào)的編制 1）通用機(jī)床型號(hào)的表示方法,9.7 金屬切削機(jī)床介紹,二、機(jī)床傳動(dòng)的基本組成和傳動(dòng)原理圖 1.機(jī)床傳動(dòng)的基本組成部分 機(jī)床的傳動(dòng)必須具備以下的三個(gè)基
11、本部分。 （1）運(yùn)動(dòng)源 （2）傳動(dòng)件 （3）執(zhí)行件 2.機(jī)床的傳動(dòng)鏈 （1）外聯(lián)系傳動(dòng)鏈 （2）內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈 3.機(jī)床傳動(dòng)原理圖,三、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖和運(yùn)動(dòng)計(jì)算 1.機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.傳動(dòng)路線表達(dá)式 3.主軸轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)計(jì)算 4.運(yùn)動(dòng)計(jì)算 四、工件表面成形方法與機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析 1. 工件表面的類型 2. 常見(jiàn)工件表面的成形方法 五、工件表面成形方法與機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析 （1）表面成形運(yùn)動(dòng) （2）輔助運(yùn)動(dòng),一、軸類零件的特性及加工工藝分析 1、軸精度類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求 1)尺寸 2)幾何形狀精度 3)相互位置精度 4)表面粗糙度 2、軸類零件的毛坯和材料 1)軸類零件的毛坯 2)軸類零件的材料 3、軸類零件的毛坯和材料 1)軸類零件典型工藝路線,9.8 軸類零件加工工藝,4. 細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝特點(diǎn) 1）改進(jìn)工件的裝夾方法 2）采用跟刀架 3）采用反向進(jìn)給 4）采用車削細(xì)長(zhǎng)軸的車刀 二、軸類零件加工工藝分析,
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