切削加工工艺处理基本.ppt

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1、 2004 金工教研室,机械制造基础,机械制造基础,金工教研室 制造科学与工程学院 2007年春季学期,第五讲：切削加工工艺常识, 2004 金工教研室,机械制造基础,机器制造的全过程：认识切削加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,基本常识,机器是如何制造出来的？ 零件制造装配, 2004 金工教研室,机械制造基础,基本常识,零件制造（材料成形）的方法有哪些？ 去除成形用分离的方法，把多余材料有序地从基体上分离出去而成形的方法。如机械加工、钳工、电火花加工、激光加工等 受迫成形利用材料的可成形性，使之在一定约束的条件下（如温度、边界、外力等）成形。如铸造、锻造、粉末冶金等 堆积成形运用合

2、并与连接的方法，把材料（气、液、固态）有序地堆积起来的成形方法。如焊接、RP 生长成形利用材料的活性进行成形的方法，如“克隆”生物, 2004 金工教研室,机械制造基础,本讲内容,零件加工质量常识 零件切削加工概述 刀具及其切削加工 磨具磨削加工概述 精密与超精密加工概述, 2004 金工教研室,机械制造基础,一、零件加工质量常识,加工精度 表面质量, 2004 金工教研室,机械制造基础,1、加工精度的概念,加工精度的概念 尺寸精度 IT01, IT0, IT1, IT2, , IT18 等级 形状精度 直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度 位置精度 平行度、垂直度、倾斜度、同轴度

3、、对称度、位置度、圆跳动和全跳动, 2004 金工教研室,机械制造基础,加工精度和表面质量,加工精度的影响因素 加工原理误差 近似的加工方法 机床,刀具及夹具误差 工件装夹误差 工艺系统变形误差 内应力, 2004 金工教研室,机械制造基础,工件装夹误差, 2004 金工教研室,机械制造基础,工艺系统变形误差, 2004 金工教研室,机械制造基础,内应力, 2004 金工教研室,机械制造基础,2、表面质量,表面质量的概念 表面粗糙度 表面变形强化 残余应力 表面质量的影响因素 切削残留面积 积屑瘤 工艺系统振动, 2004 金工教研室,机械制造基础,二、零件切削加工概述, 2004 金工教研室

4、,机械制造基础,零件切削加工概述,切削加工的基本模型 按照切削运动的实现方式 钳工: 人工和手动工具 机加工: 机械设备和机加工刀具 刀具切削、磨具磨削、特种加工、精密/超精密加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,关于钳工,工程训练中钳工基本操作 加工类操作: 锯/锉/划线/刮削/钻孔/攻丝 装配操作 现代制造企业中的钳工 另外还有很多类型 工具钳工 (例如FORD公司的工具钳工三代单传) 检验钳工 维修钳工 没有什么机器可以代替人来维修机器,多媒体演示装配钳工, 2004 金工教研室,机械制造基础,关于机加工,机加工的基本模型 刀具装在机床上 工件装在机床上 切削运动是机床带动刀具和工

5、件来实现的 零件：可以装配到机器上的成品 毛坯：切削加工前的零件 工件：切削加工中的零件 常见机加工机床： 车、铣、刨、磨、钻,多媒体演示机械加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,讨论: 钳工的价值,现代制造企业离不开钳工的理由 特定情况下：灵活、经济、方便 例如维修和修配、复杂刀具的刃磨 特定情况下：更容易保证产品质量 例如复杂产品的装配调整 钳工也在不断自动化，那么钳工将要消失吗？ 肯定不会 根本原因：人仍然是制造过程的核心因素 在许多环节上离不开人的主动参与，完全的无人制造是不可行、不现实的, 2004 金工教研室,机械制造基础,切削加工工艺方法的特点,对零件有基本要求 有切削力，

6、零件刀具必须有一定强度和刚度 应能找到比零件材料硬的刀具材料 方法种类多，适应性强 精度范围宽：IT13IT3 Ra250.008 加工零件的尺寸、重量、形状、材料范围宽 型面类型不受限制，只要能装在机床上 大小尺寸不受限制（轻的几克、葛洲坝船闸30米600吨） 生产效率高, 2004 金工教研室,机械制造基础,因此：切削加工是制造业的基础,只有少数零件： 通过精密铸造、精密锻造、粉末冶金成形 塑料制品通过压制成形 绝大多数机器零件是切削加工最终成形 占机器制造总工作量的 4060 但是少数零件难以成形： 细微结构零件、高硬度或高强度零件 解决方法：发展特种加工方法, 2004 金工教研室,机

7、械制造基础,特殊的机加工：精密和超精密零件加工,超精密零件加工 基本理论：去除的切削层越薄零件精度越高 例如： 金刚石车：去除1纳米厚的切削层（日本） 零件表面原子重排：“IBM” 常见精密/超精密加工方法 研磨、离子束加工 等 均不能采用简单的机械切削加工，而必须采用非机械切削方法：电、激光、化学、离子束, 2004 金工教研室,机械制造基础,特殊的机加工：特种加工方法,传统机械加工难以处理的零件 材料特殊： 很硬的零件： 5淬火圆球中心钻1的孔 很软的零件：纯金属、铝合金，很粘刀 很脆的零件：玻璃上钻孔、硅晶片切割 很贵的零件：不能形成很碎、难以回收的切屑 形状复杂或者特殊： 板材上雕刻的

8、形状 模具上复杂的型腔 怎么办？, 2004 金工教研室,机械制造基础,非机械切削加工方法,电 电火花：电火花线切割、电火花打孔 电解：复杂型腔 电子束和离子束 光 激光打孔、切割板材 声 超声振动切割：脆性材料切割 其他方法：水射流、RP等,多媒体演示特种加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,切削加工的发展方向：多种技术融合,信息技术、自动控制、AI、CAD/CAM、CIMS等高技术相互融合，向高精度、高效率、自动化、柔性化、智能化方向发展 加工设备 数控化自动化、精密超精密、高速超高速 刀具 超硬材料：陶瓷、聚晶金刚石和立方氮化硼 切削速度达到（数千米/分钟） 生产规模 单件小批量、

9、单品种大批量 多品种变批量, 2004 金工教研室,机械制造基础,三、刀具及其切削加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,1、切削加工中的零件,零件的构成模型,零件,型面,机器,锥面、螺纹、齿形、各种成型沟槽等, 2004 金工教研室,机械制造基础,零件的组成, 2004 金工教研室,机械制造基础,零件表面的成形方法,轨迹法,成形法,展成法, 2004 金工教研室,机械制造基础,切削零件的分类,因此，切削加工方法全部是针对型面的 零件分为6类：功能及切削加工特点 回转体：2类 轴类、盘套类 非回转体：4类 支架箱体类、六面体类、机身机座类 特殊类：其它难以归类的零件, 2004 金工教研室

10、,机械制造基础,轴类零件, 2004 金工教研室,机械制造基础,盘套类零件, 2004 金工教研室,机械制造基础,支架箱体类零件, 2004 金工教研室,机械制造基础,六面体类零件, 2004 金工教研室,机械制造基础,机身机座类零件, 2004 金工教研室,机械制造基础,特殊类零件, 2004 金工教研室,机械制造基础,2、机床的切削运动,主运动 含义： 由机床或人力提供的，促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使前刀面接近工件 作用： 是完成切削任务的主要运动 特征： 速度较高，消耗机床功率多 一般普通机床的主运动只有一个, 2004 金工教研室,机械制造基础,2、机床的切削运动,进给运动

11、含义 使刀具和工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除材料，并获得具有一定几个特征的表面 作用 使工件不断投入切削过程中 特征 速度较主运动低，消耗机床功率少，对于某个机床加工零件时，进给运动可以是一个或多个, 2004 金工教研室,机械制造基础,主运动与进给运动, 2004 金工教研室,机械制造基础,课堂讨论,下列切削加工方法的主运动和进给运动, 2004 金工教研室,机械制造基础,机床的切削运动,切削用量三要素(Vc 、f、 p) 切削速度Vc,进给量f 背吃刀量p, 2004 金工教研室,机械制造基础,课堂练习,计算切削速度Vc （单位：m/min） 车外圆，外圆直径

12、为mm，主轴转速为r/min Vc.m/min 刨平面，行程长度为mm，滑枕每分钟往返次 Vc.m/min, 2004 金工教研室,机械制造基础,实战演练,观察不同切削速度下： 转速与切削速度的关系 转速一定，不同直径下的切削速度 不同切削速度的切削效果 端面切削的切削速度变化, 2004 金工教研室,机械制造基础,进给量f,描述进给速度大小 mm/min、mm/s 每转进给量 每齿进给量 后两种意义更大, 2004 金工教研室,机械制造基础,工件上的表面, 2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察, 2004 金工教研室,机械制造基础,背吃刀量（吃刀深度）ap,指出图中： 待加工面 加工

13、表面 已加工面 ap 待加工表面与已加工表面的垂直距离, 2004 金工教研室,机械制造基础,切削三要素, 2004 金工教研室,机械制造基础,另外两个问题,切断的待加工面 钻孔时的ap, 2004 金工教研室,机械制造基础,3、切削加工的阶段,为什么要划分阶段 避免毛坯内应力的释放而影响加工精度 避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精度的影响 通过粗加工可及时发现毛坯的内在缺陷而决定取舍，避免浪费更多工时。 合理使用机床，以使精密机床长期保持其精度 便于在加工过程中合理安排热处理工序 怎样划分阶段,热处理在工艺过程中的安排, 2004 金工教研室,机械制造基础,课堂讨论

14、,图示阀杆零件简图，整体淬火5560HRC，请安排15h3和12外圆表面的加工工艺,粗车半精车淬火粗磨精磨, 2004 金工教研室,机械制造基础,4、金属切削刀具的结构, 2004 金工教研室,机械制造基础,（1）关于切削的认识, 2004 金工教研室,机械制造基础,车刀最基本的金属切削刀具, 2004 金工教研室,机械制造基础,（2）刀具结构种类,整体式,焊接式,机夹式,可转位式,这是什么类型的刀具？, 2004 金工教研室,机械制造基础,机夹式可转位刀具, 2004 金工教研室,机械制造基础,可转位刀片, 2004 金工教研室,机械制造基础,可转位刀具, 2004 金工教研室,机械制造基础

15、,SIMENS的可转位刀片, 2004 金工教研室,机械制造基础,SIMENS的可转位铣刀, 2004 金工教研室,机械制造基础,（3）车刀切削部分的组成,“三面两刃一尖”, 2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察, 2004 金工教研室,机械制造基础,（4）刀具角度静止参考系,基面Pr 切削平面Ps 正交平面(旧称主剖面)Po 假定工作平面(旧称进给平面)Pf 背平面Pp, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度静止参考系, 2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察, 2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察, 2004 金工教研室,机械制造基础,另外一种静止参考系, 2

16、004 金工教研室,机械制造基础,比较两种刀具角度静止参考系, 2004 金工教研室,机械制造基础,（5）刀具角度标注,在主剖面中测量的角度 前角o 使刀口锋利,影响切削刃的强度，525 后角o 减少刀具与工件之间的摩擦和磨损,412, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度标注,在基面中测量的角度 主偏角Kr 其大小影响背向力与进给力的比例以及刀具寿命，外圆车刀的Kr可取90、75、60、45 副偏角Kr 减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦,减少振动,影响已加工表面粗糙度, 515, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度标注,在切削平面中测量的角度 刃倾角s 影响刀尖强度和切屑

17、流向, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度标注,外圆车刀, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度标注,镗孔车刀, 2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察：外圆车刀, 2004 金工教研室,机械制造基础,外圆车刀标注角度简图绘制, 2004 金工教研室,机械制造基础,更多示例,作图 车外圆 车端面 切断 镗通孔 镗不通孔 刨削平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,（6）刀具角度的作用,主偏角的作用, 2004 金工教研室,机械制造基础,主偏角对背向力p和刀具寿命的影响, 2004 金工教研室,机械制造基础,副偏角的作用, 2004 金工教研室,机械制造基础,副偏角r

18、对a的影响, 2004 金工教研室,机械制造基础,刃倾角的作用, 2004 金工教研室,机械制造基础,刃倾角对切屑流向的影响, 2004 金工教研室,机械制造基础,前角作用：锋利与坚固, 2004 金工教研室,机械制造基础,后角的作用：锋利, 2004 金工教研室,机械制造基础,（7）刀具的工作角度, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具的工作角度, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具的工作角度, 2004 金工教研室,机械制造基础,刀具的工作角度, 2004 金工教研室,机械制造基础,5、刀具材料,结合生活中的实际,如削苹果和削铅笔等,思考刀具材料应具备什么样的性能? 切削加工对刀

19、具材料的要求: 高硬度,高耐磨性,高耐热性,足够的强度和韧性以及一定工艺性能 能找到这样的材料吗？, 2004 金工教研室,机械制造基础,（1）刀具材料的种类,手动工具材料 V100m/min（最高达1400m/min）, 2004 金工教研室,机械制造基础,常用手动工具材料,碳素工具钢 T8A，T10A，T12A等 切削温度250以内，切削速度5m/min 用于手动刀具,如丝锥,板牙,锯条,铰刀,锉刀 可冷热加工成形,工艺性能良好,磨削性好,需热处理 合金工具钢 9CrSi，CrWMn等 切削温度250以内，切削速度510m/min 用于手动或低速机动刀具,如丝锥,板牙,拉刀 可冷热加工成形

20、,工艺性能良好,磨削性好,需热处理, 2004 金工教研室,机械制造基础,（2）普通刀具材料,高速钢 20世纪初，切削速度比手动工具材料提高10倍，因此得名 硬质合金 一种粉末冶金产品 最流行的普通刀具材料, 2004 金工教研室,机械制造基础,高速钢,高速钢白钢 常用牌号 W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2Al，W10Mo4Cr4V等 用于各种刀具,特别是复形状杂的刀具 钻头，铣刀，拉刀，齿轮刀具，丝锥，板牙，刨刀，各类成形刀具等 切削性能 能耐650 的切削温度 切削速度达到40m/min 工艺性能好 可冷热加工成形：锋钢、风钢 磨削性好(高钒类较差)，需热处理, 2004 金工教研室,

21、机械制造基础,硬质合金,硬质合金 冶金制作过程 WC/TiC/Co粉末酒精成形模具烧结 WC/TiC很硬，Co是粘结剂 常见类型 P、K、M类 原标准是钨钴钛类YT、钨钴类YG 性能 能耐8001000 的切削温度 切削速度达到80100m/min, 2004 金工教研室,机械制造基础,P类硬质合金,性能概要：相当于钨钴钛类YT 外观：蓝色 含：TiC WC Co 适合加工长切屑的黑色金属 如碳素钢，合金钢 牌号 P01, P10, P20, P30, P40, P50 牌号越大，TiC含量越少，越不耐磨，但越耐冲击 精加工：小牌号P01；半精加工：中间P20 粗加工：大牌号P30, 2004

22、 金工教研室,机械制造基础,K类硬质合金,性能概要：相当于钨钴钛类YG 外观：红色 含：WC Co 适合加工短切屑的金属与非金属材料 如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料 牌号 K01, K10, K20, K30, K40 等 牌号越大，Co含量越多，粘结越牢固、越不耐磨，但越耐冲击 精加工：小牌号K01；半精加工：中间K10、K20 粗加工：大牌号K30, 2004 金工教研室,机械制造基础,M类硬质合金,性能概要：相当于钨钴钛类YW 外观：黄色 性能介于P类和K类之间 适合加工各种长短切屑的金属 如钢、铸铁、不锈钢、灰口铸铁、有色金属 牌号 M10, M20, M30, M40 等 牌号越大，

23、耐磨性越差，但越耐冲击 精加工：小牌号M10；半精加工：中间M20 粗加工：大牌号M30, 2004 金工教研室,机械制造基础,普通刀具材料性能的改进,涂层刀具材料 原理：梯度材料的原型 基体坚韧，保证强度，耐冲击， 表层：硬度很高，耐磨、耐高温 基体材料：高速钢、硬质合金 涂层工艺：几微米 涂层材料：TiC、TiN、Al2O3、金刚石粉末 方法：化学、物理、激光涂层（金刚石粉末) 性能 硬质合金耐用度提高13倍 高速钢耐用度提高210倍, 2004 金工教研室,机械制造基础,（3）超硬刀具材料,金属陶瓷 主要成分：Al2O3 切削性能 常温硬度HRA9195 切削速度100400m/min，

24、甚至750m/min 耐1200 高温 抗弯强度低，冲击韧性差 适用于 冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的精加工和半精加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,人造聚晶金刚石(PCD),成形工艺 高温高压下将金刚石微粉聚合而成 性能 硬度高 HV5000以上（天然金刚石HV10000） 耐磨性好、韧性、抗弯强度差 700800 失去硬度，红硬性不好 高温下与黑色金属中的碳亲和力极强 用途 有色金属、陶瓷、合成纤维、强化塑料和硬橡胶的精加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,立方氮化硼(CBN),性能 硬度HV7000-8000，耐高温1200，耐磨性好，耐高温比金刚石好 高温1200

25、1300 下与铁和碳不会发生化学反应 用途 整体刀片、复合刀片 精加工、半精加工：淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等难加工材料, 2004 金工教研室,机械制造基础,讨论,现代数控机床上广泛使用的刀具材料 数控机床的加工对象 追求高效加工 常用刀具材料 金属陶瓷 极端情况下 高速切削（1400m/min）该用什么材料？, 2004 金工教研室,机械制造基础,选择合适的刀具材料,为工件选择合适的刀具材料 粗车钢件 精车铸铁件 精加工淬硬钢 高速精车高硅铝合金 高速加工冷激铸铁 为刀具选择合适的材料 麻花钻、锉刀、机用丝锥、成形铣刀, 2004 金工教研室,机械制造基础,6、切削过程中的物理现象,一、刀

26、具切削过程 二、切屑类型 三、积屑瘤 四、切削力和切削热, 2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,1.不同的切削对象, 2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,1.不同的切削对象, 2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,2. 刀具切削过程实质 塑性材料: 比如切橡皮泥 挤压弹性变形塑性变形挤裂切离,切屑, 2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,3.切削过程中切屑的形成 切离 滑移, 2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,4.三个切削变形区 ：滑移基本变形区 切削力/热的主要来源 ：切屑与前刀面摩擦 影响积屑瘤形成 ：

27、工件与后刀面摩擦 加工硬化 !切屑会收缩变短, 2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,1. 带状切屑 内表面是光滑的：切屑内表面与前刀面挤压 外表面呈毛茸状：滑移变形所致 加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成此类切屑。, 2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,带状切屑的特点 切削过程平稳 切削力变化小 加工质量高 不安全, 2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,节状切屑 又称挤裂切屑 它的外表面呈锯齿形 内表面有时有裂纹 在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生此类切屑, 2004 金工教研室,机械制造基础,

28、二、切屑类型,崩碎切屑 也称粒状切屑 加工脆性材料 切削厚度越大越易得到这类切屑, 2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,三种切屑类型比较, 2004 金工教研室,机械制造基础,三、积屑瘤,积屑瘤现象：刀尖上急剧塑性变形而被强化的硬度很高的的附着物生产中又称为刀瘤, 2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤的动态形成过程, 2004 金工教研室,机械制造基础,高速摄影拍摄的积屑瘤,不断形成、长大、破碎的动态过程 碎片的流向 切屑带走 留在工件上, 2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤的形成条件,必要条件 加工塑性金属材料 中速切削 不使用切削液时容易产生,5m/min,60

29、m/min, 2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤改变刀具切削条件,刀尖被包裹起来 前角增大 切削深度变化 工件上的已加工表面变粗糙, 2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤是否有害呢？,对工件的影响 加工表面的粗糙度增加（变差） 鳞刺可能就是因积屑瘤破裂形成的 切深变化工件尺寸精度下降 对刀具的影响 刀尖没有参与切削保护刀尖 刀具实际前角增大切削更轻快, 2004 金工教研室,机械制造基础,粗加工与精加工,粗加工可以利用积屑瘤 粗加工精度不是主要问题 增大前角 保护刀尖 精加工一定要回避积屑瘤 保证精度 保证表面质量, 2004 金工教研室,机械制造基础,粗加工与精加工,精加工应尽

30、量避免积屑瘤 选择切削速度，避开产生积屑瘤的区域 高速：Vc60m/min高速精加工 低速：Vc 5m/min铰孔和拉削 适当提高工件材料硬度，降低塑性 增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力 使用润滑性能好的切削液，减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦, 2004 金工教研室,机械制造基础,下面的加工情况容易产生积屑瘤吗？,加工HT200 外径D=30，转速n=300 rpm Vc28 m/min 加工45钢 外径D=100，转速n=300 rpm Vc 94 m/min, 2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,1. 切削力和切削热的来源 切削层金属弹塑性变形 哪里有

31、变形？ 摩擦 哪里有摩擦？, 2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,2. 四个因素对切削力的影响 （1）工件 硬度、强度、韧性 切削加工性能 （2）刀具 前角、后角 锋利程度 （3）切削用量 f 和 ap 的影响相似 主运动速度V 有没有影响？ （4）切削液：润滑减小摩擦, 2004 金工教研室,机械制造基础,总切削力及其分解, 2004 金工教研室,机械制造基础,总切削力F的分解,F=Fc+Ff+Fp 其中 Fc消耗动力最多,占机床总功率的9599%.因其对切削加工会产生不利影响,应尽量减小 Ff只消耗机床总功率的510% Fp不消耗机床功率,但影响工艺系统的刚度,容易引起

32、振动,影响加工精度 Fp f ap P 一个与切削条件有关的常数, 2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,3. 切削用量对切削热的影响 哪个参数影响最大？, 2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,4. 切削热的传散途径 切屑 刀具 工件 介质, 2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,切削温度 可以用红外仪测量切削区域的温度场 切削发热大切削温度就高吗？ 实际上只有很小的区域能达到 800 Co 切削液的作用 降温：水类切削液 润滑：油类切削液, 2004 金工教研室,机械制造基础,五、表面变形强化和残余应力,成因 塑性变形 冷作强化 表面变

33、形强化的利弊 耐磨、抗疲劳 磨损刀具 残余应力的影响及消除办法 成因：表面受到力和热的影响 变形、精度降低 通常降低塑性变形、切削力、切削热的措施均可减小表面强化和残余应力的形成趋势, 2004 金工教研室,机械制造基础,小结：金属切削有独特的现象,刀具切削过程：偏挤压 切屑变形：三个变形区 切屑类型：带状、节状、崩碎 积屑瘤：成因和避免方法 切削力：来源于变形和摩擦 切削热： 算不上“冷”加工？ 工件表面加工硬化：刨削后的鎯头表面很硬 还有其他独特的现象 刀具磨损、刀具寿命、工件切削加工性能等 同学们可以写报告, 2004 金工教研室,机械制造基础,7、普通刀具切削加工方法综述,传统切削加工

34、方法 车削 钻削 镗削 铣削 刨削 插削 拉削, 2004 金工教研室,机械制造基础, 2004 金工教研室,机械制造基础, 2004 金工教研室,机械制造基础, 2004 金工教研室,机械制造基础, 2004 金工教研室,机械制造基础, 2004 金工教研室,机械制造基础,（1）车削加工,加工范围：回转体上的 回转表面、端面(平面)、特殊回转表面 精度等级 粗车：IT12IT11，Ra2512.5m 半精车：IT10IT9，Ra6.33.2m 精车：IT8IT7，Ra1.60.8m 所用机床：车床 立式车床、卧式车床、转塔车床、仿形车床、自动车床、数控车床、专用车床, 2004 金工教研室,

35、机械制造基础,普通卧式车床, 2004 金工教研室,机械制造基础,立式车床, 2004 金工教研室,机械制造基础,车外圆, 2004 金工教研室,机械制造基础,车孔（镗孔）, 2004 金工教研室,机械制造基础,车平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,车圆锥, 2004 金工教研室,机械制造基础,车螺旋沟槽, 2004 金工教研室,机械制造基础,（2）钻削加工,加工精度 钻孔属于粗加工：IT1211，Ra2512.5m 扩孔属于半精加工：IT109，Ra6.33.2m 铰孔属于精加工：IT86，Ra1.60.4m 机床： 钻床、车床、镗床 台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、车床、铣床、铣镗床

36、等 零件形状：非回转体？, 2004 金工教研室,机械制造基础,立式钻床, 2004 金工教研室,机械制造基础,摇臂钻床, 2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工,麻花钻的结构 两条主切削刃 两条副切削刃 一条横刃, 2004 金工教研室,机械制造基础,钻削的工艺特点,工艺特点：精度差、效率低 刚度差、导向性差、切削条件差、轴向力大 引偏 现象：车床上孔径扩大、钻床上轴心偏斜 改进措施 对称、预钻、钻套 关于枪钻 能不能在斜面上钻孔？, 2004 金工教研室,机械制造基础,改进措施-群钻, 2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工-钻孔, 2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工

37、-扩孔,扩孔钻结构和特点 34个刀齿 无横刃 切屑薄而窄 刚度,导向性较好,轴向力较小,切削条件较好 扩孔的方法, 2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工-铰孔（精度高？）, 2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工-锪孔,锪平底孔,锪锥孔, 2004 金工教研室,机械制造基础,（3）镗削加工,加工范围 孔、外圆、端面(平面) 精度等级 粗镗：IT12IT11，Ra2512.5m 半精镗：IT10IT9，Ra6.33.2m 精镗：IT8IT7，Ra1.60.8m 机床：镗床 零件：箱体、支架, 2004 金工教研室,机械制造基础,卧式镗床, 2004 金工教研室,机械制造基础,镗削加

38、工-单刃镗, 2004 金工教研室,机械制造基础,镗削加工-浮动镗, 2004 金工教研室,机械制造基础,镗削加工-镗端面, 2004 金工教研室,机械制造基础,（4）铣削加工,加工范围 平面：水平面、垂直面、斜面 沟槽：V形槽、T形槽、燕尾槽、直角槽、键槽、圆 弧槽、螺旋槽等 成形面 孔：钻、扩、铰孔、铣孔 分度 加工精度 粗铣： IT12IT11，Ra2512.5m 半精铣： IT10IT9，Ra6.33.2m 精铣： IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.080.12mm/m, 2004 金工教研室,机械制造基础,卧式万能铣床, 2004 金工教研室,机械制造基础,龙门铣床, 20

39、04 金工教研室,机械制造基础,铣削方式,端铣vs周铣, 2004 金工教研室,机械制造基础,周铣方式,顺铣, 2004 金工教研室,机械制造基础,顺铣,切屑层变化？ 加工质量？ 切削力影响？ 进给平稳？, 2004 金工教研室,机械制造基础,周铣方式,逆铣, 2004 金工教研室,机械制造基础,逆铣,切屑层变化？ 加工质量？ 切削力影响？ 进给平稳？, 2004 金工教研室,机械制造基础,铣削加工-铣平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,铣削加工-铣平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,铣削加工-铣沟槽, 2004 金工教研室,机械制造基础,（5）刨削加工,加工范围 平面：水平面

40、、垂直面、斜面 沟槽：直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽 母线为直线的成形面 加工精度 粗刨： IT12IT11，Ra2512.5m 半精刨： IT10IT9，Ra6.33.2m 精刨： IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.040.08mm/m, 2004 金工教研室,机械制造基础,牛头刨床, 2004 金工教研室,机械制造基础,刨削平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,刨削加工-刨削平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,刨削沟槽, 2004 金工教研室,机械制造基础,铣削 VS 刨削,加工范围 铣削刨削 加工质量 铣削=刨削(加工大平面时,铣削刨削(窄长面加工时则相反) 加工

41、成本 铣削刨削 应用范围 铣削刨削, 2004 金工教研室,机械制造基础,（6）插削加工,“立式刨削” 加工范围 内表面（各种型孔）或某些外表面 加工精度 与刨削相同, 2004 金工教研室,机械制造基础,立式插床, 2004 金工教研室,机械制造基础,插削加工举例, 2004 金工教研室,机械制造基础,（7）拉削加工,加工范围 内表面，如各种型孔 外表面，如平面、母线为直线的曲面等 加工精度 粗拉：IT8IT7，Ra1.60.8m 精拉：IT7IT6，Ra0.80.4m, 2004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工-拉圆孔, 2004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工-拉孔内单键槽, 2

42、004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工-拉平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工举例, 2004 金工教研室,机械制造基础,四、磨具磨削加工概述, 2004 金工教研室,机械制造基础,1、磨具,磨具结构 固结磨具 涂覆磨具, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨具,固结磨具的主要特性 磨料 A-棕刚玉；WA-白刚玉；C-黑碳化硅；GC-绿碳化硅 粒度 27个等级4#，5#.36#，40#，46#，54#，60#，70#，80#，90#，120#，150#，180#，220#，240# 结合剂 陶瓷结合剂（V）；树脂结合剂（B）；橡胶结合剂（R） 硬度 超软-D,E,F;软-

43、G,H,J;中软K,L;中-M,N;中硬-P,Q,R;硬-S,T;超硬-Y 磨具硬度越低，则磨粒越容易脱落 组织 磨粒、结合剂和气孔的比例关系, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨具,固结磨具的主要特性 形状和尺寸, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨具,固结磨具的主要特性 形状和尺寸, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨具,固结磨具的主要特性 磨具标记 P400*150*203A60L5B35 P为砂轮形状代号（平形砂轮） 400*150*203为外径*厚度*内径 A为磨料代号（棕刚玉） 60为粒度号（较细，精磨用） L为硬度（中软） 5为组织代号（中等组织） B为结合剂（树脂结

44、合剂） 35为最高工作线速度（m/s） N450*400*260WA80KV35的含义是什么?, 2004 金工教研室,机械制造基础,2、磨削过程,磨削过程 磨粒切削时的刀具角度, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨削情况, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨削过程,磨削过程 实质是切削、刻划、和摩擦抛光的综合作用过程, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨削过程,磨削过程的特点 背向磨削力Fp大 磨削温度高 表面变形强化和残余应力严重, 2004 金工教研室,机械制造基础,3、磨削加工方法综述,普通磨削 无心磨削 高效磨削 砂带磨削 低粗糙度磨削, 2004 金工教研室,机械制造基

45、础,（1）普通磨削,加工范围 外圆,内圆,锥面,平面等 加工精度 粗磨:IT8IT7,Ra0.80.4m 精磨:IT6IT5,Ra0.40.2m, 2004 金工教研室,机械制造基础,外圆磨床, 2004 金工教研室,机械制造基础,液压机构, 2004 金工教研室,机械制造基础,普通磨削磨外圆,横磨法,纵磨法, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨外锥面, 2004 金工教研室,机械制造基础,内圆磨床, 2004 金工教研室,机械制造基础,普通磨削磨内圆难, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨内锥面, 2004 金工教研室,机械制造基础,平面磨床, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨

46、平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,普通磨削磨平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,端磨 vs 周磨, 2004 金工教研室,机械制造基础,问题：普通磨削磨导轨面,这是什么“磨法”?, 2004 金工教研室,机械制造基础,（2）无心磨削,无心纵磨法, 2004 金工教研室,机械制造基础,无心横磨法,无心横磨法, 2004 金工教研室,机械制造基础,（3）高效磨削,高速磨削 普通为3035m/s Vc45m/s为高速磨削 5060m/s 80m/s、230m/s 提高效率30100 砂轮耐用度提高 0.71倍, 2004 金工教研室,机

47、械制造基础,缓进给深磨削, 2004 金工教研室,机械制造基础,恒压力磨削, 2004 金工教研室,机械制造基础,宽砂轮, 2004 金工教研室,机械制造基础,多砂轮磨削, 2004 金工教研室,机械制造基础,（4）砂带磨削, 2004 金工教研室,机械制造基础,（5）其它磨削方法,超硬磨料砂轮磨削 金刚石砂轮 磨削或切割光学玻璃,宝石,硬质合金,陶瓷,半导体等高硬脆材料;但不宜磨削铁族金属 立方氮化硼砂轮 不锈钢,高速钢,钛合金,高温合金等高硬度,高强度材料, 2004 金工教研室,机械制造基础,磨削VS普通刀具切削加工,加工精度高 可加工高硬度材料 应用范围越来越广泛, 2004 金工教研

48、室,机械制造基础,五、精密加工方法综述,加工精度 IT6IT5或以上,Ra0.10.008m 加工方法 刮削 宽刀细刨 研磨 珩磨 低粗糙度磨削 超精加工 抛光, 2004 金工教研室,机械制造基础,1、精密加工刮削,(1)平面刮削的直线度可达0.01mm/m，最高可达0.0050.0025mm/m (2)手工操作，技术要求高，劳动强度大，生产率低, 2004 金工教研室,机械制造基础,2、精密加工宽刀细刨,采用大进给量和低速切削(Vc5m/min) 直线度可达0.010.02mm/m，Ra1.60.8m 成批或大批量加工大型工件上精度较高的平面, 2004 金工教研室,机械制造基础,3、精密

49、加工研磨, 2004 金工教研室,机械制造基础,内圆研磨, 2004 金工教研室,机械制造基础,平面研磨, 2004 金工教研室,机械制造基础,4、精密加工珩磨,生产率较高，多用于加工105 00mm的圆柱孔 IT6IT4，Ra0.80.05m 不宜加工塑性较大的有色金属, 2004 金工教研室,机械制造基础,5、精密加工低粗糙度磨削,Ra0.2m的磨削工艺 精密磨削(Ra 0.10.05m) 超精密磨削(Ra 0.0250.012m) 镜面磨削(Ra 0.012m), 2004 金工教研室,机械制造基础,6、精密加工超精加工, 2004 金工教研室,机械制造基础,7、精密加工抛光, 2004 金工教研室,机械制造基础,8、超精密加工与微细加工,（1）超精密加工概念 一般加工：IT7IT5，Ra1.60.2 精密加工：IT5IT3，Ra0.1以下 超精密加工：公差0.10.01m，Ra0.001 （2）精密与超精密加工方法 金刚石超精密车削 微细加工多采用光刻（集成电路）, 2004 金工教研室,机械制造基础,关于切削加工最后的话题,看看国外切削加工技术的进展 超硬切削刀具 车削加工刀具, 2004 金工教研室,机械制造基础,总结,零件的加工质量：精度、表面质量 切削加工方法 切削加工对零件的认识