切削加工工艺理论基础.pdf

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1、第2章切削加工工艺理论基础2.1切削加工概述2.1.1切削加工的地位和种类切削加工是利用切削刀具从工件(毛坯)上切去多余的材料，使零件具有符合图样规定的几何形状、尺寸和表面粗糙度等方面要求的加工过程。1.切削加工的地位机械加工中的切削加工，在机械制造过程中所占比重最大，用途最广。目前，机械制造业中所用的工作母机有80％～90％仍为金属切削加工机床。切削加工在模具制造中处于十分重要的地位。2.切削加工的分类切削加工可分为钳工和机械加工(简称机工)两部分。（1）钳工钳工主要是在钳工台上以手持工具为主，对工件进行加工的切削加工方法。其主要工作内容有

2、划线、用手锯锯削、用錾子錾削、用锉刀锉削、用刮刀刮削、用钻头钻孔、用扩孔钻扩孔、用铰刀铰孔，此外，还有攻螺纹、套螺纹、手工研磨、抛光、机械装配和设备修理等。（2）机械加工机械加工是在机床上利用机械力对工件进行加工的切削加工方法。其主要方法有车、钻、镗、铣、刨、拉、插、磨、珩磨、超精加工和抛光等。随着加工技术的现代化，越来越多的钳工加工工作已被机械加工所代替，同时，钳工自身也在逐渐机械化。但是，在模具制造与装配中，由于钳工加工灵活、方便，所以在切削加工行业中仍占有一席之地。2.1.2切削加工的特点和发展方向1.切削加工的主要特点（1）切削加工获

3、得零件的几何精度变化范围广泛，可以适应不同层次的需要，这是其他加工方法难于达到的。加工精度范围一般为：1）尺寸精度一般在IT5～IT10；2）表面粗糙度一般在Ra25～0.008μm以内；3）形状精度、位置精度选择好工艺路线和工装，可以达到与尺寸精度相适应的形状和位置精度。（2）切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量的适应范围很大。主要表现为：1）材料可以是金属材料，也可以是非金属材料；2）可以是形状较复杂的零件；3）零件的尺寸大小一般不受限制；4）重量的适用范围很广，可以重达数百吨，轻的只有几克，如微型仪表零件。（3）切削加工的生产率较高，一

4、般高于其他加工方法。2．切削加工的发展方向目前，切削加工正朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化方向发展。（1）加工设备朝着高精度、高速度、自动化、柔性化和智能化方向发展。加工中心、自适应控制系统、直接数字控制系统(即：计算机群控系统)、柔性制造系统等的出现，以及误差自动化补偿的问世，已揭开了切削加工发展的前幕，在精度上向原子级加工逼近。（2）刀具材料朝着超硬方向发展，陶瓷、聚晶金刚石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等超硬材料将被普遍应用于切削加工，使切削速度迅速提高到每分钟数千米。（3）生产规模由目前的小批量和单品种大批量向多品种

5、变批量方向发展。5（4）切削加工将被融合到计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)、计算机集成制造系统(CIMS)等高新技术和理论中。实现设计、制造和检验(CAT)与生产管理等全部生产过程自动化。2.1.3工件加工所需的运动和切削用量1.工件加工所需的运动(1).切削运动在金属切削加工中，获得所需表面形状，并达到工件的尺寸要求，是通过切除工件上多余的金属材料来实现的。切除多余金属材料时工件和刀具之间的相对运动，称为切削运动。图2-1所示为钻、车、刨、铣、磨、镗削的切削运动。根据切削运动在切削加工中的功用不同，可分为主运动(v)和进给

6、运动(v)。cfa—钻削b—车削c—刨削d—铣削e—磨削f—镗削图2-1常见几种加工方法的切削运动①主运动v主运动是刀具和工件产生主要相对运动以进行切削金属层，形成加工表c面必不可少的最基本、最主要的运动。通常它的速度最高，消耗机床动力最多。一般机床的主运动只有一个。如车削、镗削加工时工件的回转运动，铣削和钻削时刀具的回转运动，刨削时刨刀的直线运动等都是主运动。②进给运动v进给运动是新的切削层金属不断投入切削的运动。进给运动与主运动f配合即可连续地或断续地切除切削层，并得出具有所需几何特性的加工表面。通常它消耗动6力比主运动小得多，可由一个(

7、如车削)、或多个运动(如外圆磨削)组成。根据刀具相对于工件被加工表面运动方向的不同，进给运动分为纵向进给、横向进给、圆周进给、径向进给和切向进给运动等。此外，进给运动也可以分为轴向(钻床)、垂直和水平(铣床)方向进给运动。进给运动可以是连续的(如车外圆时车刀的纵向运动)，也可以是周期间断的(如刨削时工件的横向移动)。主运动可以由工件完成(如车削)，也可以由刀具完成(如钻削、铣削)。进给运动也同样可以由工件完成(如刨削、磨削)或刀具完成(如车削、钻削)。③合成切削运动当主运动和进给运动同时进行时，由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动（图

8、2-4a、b、d）。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时合成运动方向称为合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度。合成切削速度v为同一选定点的主运动e速度v与进给运动速