机械加工基础知识讲解.docx

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1、机械加工根底学问讲解机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进展转变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工,并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化称热加工。冷加工按加工方式的差异可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。 另外装配时常常要用到冷热处理。例如:轴承在装配时往往将内圈放入液氮里冷却使其尺寸收缩,将外圈适当加热使其尺寸放大,然后再将其装配在一起。火车的车轮外圈也是用加热的方法将其套在基体上,冷却时即可保证其结合的结实性此种方法现在不知道是否还机械制图机械加工包括:是灯丝

2、电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、周密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、周密焊接等。机械加工:广意的机械加工就是凡能用机械手段制造产品的过程;狭意的是用车床、铣床、钻床、磨床、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。PCD 的磨削特点与 PCD 刀具刃磨技术随着现代科学技术的高速进展,由聚晶金刚石PCD、聚晶立方氮化硼PCBN 等超硬材料制成的刀具品种越来越丰富,其性能也得到不断进展和提高。刀片磨料粒径从数十微米、几微米到纳米级;金刚石、立方氮化硼的含量分为低含量、中等含量和高含量;结合剂既有金属、非金属也有混合材料;PCD 层厚度从毫米级到

3、微米级;PCD 层与硬质合金衬底的结合方式有平面、波浪面;PCD 层有高耐磨、高韧性、高耐热等不同特性。目前 PCD、PCBN 刀具的应用范围扩大到汽车、航天航空、周密机械、家电、木材、电子电气等行业,用于制作车刀、镗刀、铣刀和钻头、铰刀、锪刀、锯刀、镂刀、剃刀等。尽管 PCD、PCBN 刀具进展如此之快,但因其高硬度导致的刀具刃磨困难始终困扰着大多数用户,刀片的重磨也主要由原刀具生产厂家来完成。不仅刀具价格高,交货期长,而且占用企业流淌资金。因此,很有必要认真争论PCD 的磨削特点及 PCD 刀具的刃磨技术。2 PCD 刀具的制造工艺PCD 切削刀具的生产工艺流程一般包括抛光、切割、固接、刃

4、磨、质检等。PCD 超硬材料毛坯直径通常有 1/2、1、2、3、4 英寸,其外表一般较粗糙Ra210m,不能直接用于制作刀具,需经研磨抛光使其外表到达镜面Ra0.01m,然后通过激光切割或电火花线切割加工成确定几何外形和尺寸要求的刀片,再进 一步对刀片和基体待固接面进展机械和化学处理,然后承受银基硬钎焊将刀片固 接于基体上,最终经金刚石砂轮刃磨。PCD 切削刀具制造技术的关键之一是切削刃的刃磨质量。优质刀头材料缺乏抱负的刃磨工艺和技术将会造成资源铺张,承受好的刃磨工艺则会提升刀具的产品质量,降低刀具使用本钱。3 PCD 材料的磨削加工特点PCD 是由特别处理的金刚石与少量粘结剂在高温超高压下烧

5、结而成。无序排列的金刚石晶粒使PCD 具有均匀的、极高的硬度和耐磨性。PCD 可用于切削刀具、砂轮修整、地质钻探、量具测头、拉丝摸具、喷砂摸具等。但是PCD 的高硬度和高耐磨性也给其加工带来了很大困难。国内外学者针对 PCD 材料的高硬度和高耐磨性所带来的加工难题进展了大量的争论和试验,其中包括电火花加工、超声波加工、电化学加工、激光加工等, 并取得了确定效果。但综合分析觉察,这些加工技术目前多适用于 PCD 材料的粗加工场合。要想获得好的 PCD 切削刃口质量,最抱负的加工方法仍是用金刚石砂轮磨削或研磨。PCD 的磨削加工主要是机械和热化学两方面混合作用的结果。机械作用是通过金刚石砂轮磨粒对

6、 PCD 材料的不断冲击而形成的金刚石的微裂开、磨损、脱落或解理;热化学作用则是金刚石砂轮磨削 PCD 形成的高温使金刚石发生氧化或石墨化。二者混合作用的结果致使 PCD 材料被去除。其磨削加工特点主要为:(1) 磨削力很大金刚石是矿物中硬度最高的物质,与各种金属、非金属材料配对摩擦的磨损量仅为硬质合金的 1/501/800;PCD 的硬度HV为 80120KN/mm2,仅次于单晶金刚石,远高于硬质合金。承受金刚石砂轮磨削 PCD 时,起始切削强度很高,约为硬质合金0.4MPa的 10 倍以上;比磨削能达 1.2104 1.4105J/mm3;因此磨削力远高于磨削硬质合金。(2) 磨削比很小由

7、于 PCD 的硬度和耐磨性很高相对耐磨性为硬质合金的 16199 倍,磨削 PCD 时其磨削比仅为 0.0050.033,约为硬质合金的 1/10001/100000;磨削效率仅 0.44.8mm3/min。因此,为了保证切削刀具的刃口质量和去除量,磨削时间很长、加工效率很低。此外,当PCD 的硬度、含量、粒度不同时,其磨削时间也相差悬殊。(3) 粒度影响很大PCD 材料用于切削刀具按粒度主要分为三类:粗粒度2050m、中粒度10m 左右和细粒度5m,其磨削力、磨削比相差几倍至数十倍。粗粒度 PCD 磨削比最高,磨削也最困难,且磨削后刃口锯齿状最严峻、质量最差, 但耐磨性最强;细粒度 PCD

8、磨削比相对最低,磨削较易、磨削后刃口质量最好。4 PCD 切削刀具刃磨对工装的要求基于 PCD 的上述磨削特点,用金刚石砂轮磨削加工 PCD 时对刃磨设备的要求比一般工具磨床高得多。主要有:(1) 机床具有良好的工艺系统刚性由于 PCD 材料硬度很高,因此磨床必需有较高的抗变形力气,特别是主轴系统和刀具装夹系统。PCD 切削刀具刃磨时磨削力一般达 100500N。因此要求机床的轴径大、轴承的轴向刚性和强度要高。(2) 机床具有行程可调和速度可调的短程摇摆机构PCD 磨削比极低,PCD 的磨削加工机理主要是通过金刚石砂轮对 PCD 材料的不断冲击而形成的微裂开、磨损、脱落、解理等机械作用和氧化、

9、石墨化热化学作用混合的结果。因此承受短程摇摆机构有利于提高磨削效率,改善刀具刃口质量。一般摇摆距离 050mm,摇摆速度 2060 次/分。3机床的刀夹具有高精度回转功能和在线检测装置由于 PCD 材料硬脆而耐磨,通常将其刀尖设计为圆弧状,以减小刀具和工件相对振动的幅值。为了实现刀尖圆弧的加工,机床的刀夹应具有高精度回转功能 和刀尖圆弧半径尺寸与质量在线检测装置。这样可避开屡次装夹带来的定位误差, 同时可成倍提高加工效率。5 PCD、PCBN 刀具的刃磨工艺.1 刃磨工艺的选择切削刀具刃磨的目的之一是猎取性价比高的切削刃口质量,而质量好坏的关键在于刃磨砂轮粒度的选择。砂轮粒度越细,切削刃崩口越

10、小,而磨削效率越低。为此可依据刀具切削刃的精度、用途见表1或其失效程度见表2,将PCD 切削刀具刃磨工艺分为粗、精、细三个加工阶段。依据具体状况制订合理刃磨工艺可大幅度提高加工效率。表 1 按切削刃的精度、用途分类序号切刃精度可选刃磨砂轮粒度用途 a 粗0.05mm230/270#320/400#粗加工b 精0.02mmM20M40半精加工c 细0.005mmM5M10精加工表 2 按刀刃失效程度分类重磨刀具序号失效程度可选刃磨砂轮粒度备注a 粗切刃破损 0.5mm230/270#320/400#或电加工b 精切刃崩口 0.3mmM20M40c 细切刃磨损 0.1mmM5M10粗加工对刃口要求

11、不高,可选电加工或磨削加工。电加工效率高,宜用于加工简洁刀具,如印刷电路板用钻头、切削强化木地板用成型铣刀等。磨削加工时可选粗粒度砂轮,刃磨时接触面积大、磨削力高300400N,可快速去除多余的加工余量;细加工时选用细粒度砂轮,刃磨时接触面积小、磨削力低100 200N、磨削发热量少,但材料去除率低。此阶段主要是通过研磨和抛光,进一步改善切削刃口质量。精加工居于二者之中。5.2 刃磨工艺要点(1) 主轴精度要好,一般砂轮端面跳动应0.02mm。砂轮端面跳动过大, 磨削时砂轮断续冲击切削刃,简洁使切削刃发生崩口,难以获得高精度切削刃。(2) 砂轮应具有良好的动平衡。砂轮的不平衡将导致机床的振动,

12、进而影响被加工刀具的刃口质量和加工精度。(3) 刃磨砂轮应优先选用陶瓷结合剂金刚石砂轮。由于在磨削过程中陶瓷结合剂易发生微裂使磨粒得到更自锐,使磨削过程平稳,有利于提高加工外表的精度和效率;次之可选耐热性较高的树脂结合剂金刚石砂轮。(4) 适时留意砂轮开刃,且开刃油石粒度要适宜。用金刚石砂轮加工 PCD 刀具时,砂轮会发生堵塞、钝化、高温存快速磨损,导致加工速度降低和振纹、噪音、烧伤的产生。通常选择比所用砂轮粒度细 12 号的软碳化硅油石作为开刃油石。(5) 因金刚石易与铁系合金发生化学集中,加速砂轮磨损,因此应尽可能避开同时磨削金属与 PCD。(6) 砂轮回转方向务必从刀具前刀面对后刀面回转

13、。从磨削时PCD 刀具切削刃的受力可知,当砂轮从刀具前刀面对后刀面回转时,其磨削力切向与法向力之和作用于切削刃向内,即刀具受压应力,不易崩刀;反之则为拉应力,切削刃易崩口。假设因刀具构造缘由必需反转刃磨时,则选用树脂结合剂砂轮优于金属和陶瓷结合剂砂轮。(7) 为了保证切削刃质量同时提高刃磨效率,可将刀具的后角分为大后角和小后角。用粗粒度砂轮先磨大后角,因接触面大磨削力大,刃磨效率高;然后用细粒度砂轮刃磨小后角,将小后角的刃带宽度把握在 0.10.3mm 左右,接触面小刃磨质量好。(8) 尽可能在一次装夹中完成对刀具切削刃的加工。(9) PCD 刃磨冷却液应优选水基磨削液。由于 PCD 材料硬度高且耐热性差, 水基磨削液冷却效果优于油基磨削液,可提高加工效率和刃口质量。另外磨削过程中冷却要充分,不能断流,避开因磨削液量小或断续供给造成金刚石砂轮、刀具的大量消耗氧化、石墨化和刀具的刃口破损。机械加工的根底是机械制图、机械工程材料、热处理、公差与测量、机械设计根底、刀具入门、机械加工工艺最重要、机械制造工艺、装配工艺学、车床实习、铣床实习等等吧!对于,你要的机械识图.机械装配,最好去买书!不过网上应当有电子版!但还是建议你买书!两本一共50-60 块钱,花不多少钱的。网上的资源很杂,有些地方有问题而且还不全!

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