切削加工工艺

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1、第三章切削加工工艺3.1切削加工概述3.1.1切削加工的分类切削加工：是指利用刀具从毛坯上切去多余的材料，从而获得一定几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。分类：机械切削加工（普通/数控）切削加工机械加工钳工特种3.1.2零件表面的分类与成形原理1.零件表面的分类基本表面零件的表面型面（各种沟槽、螺纹、齿轮及特型面）回转型二维特型面特型面平移型列表曲面三维特型面函数曲面仿生曲面二维特型面列表曲面（三维）2.零件表面的成形原理⑴成形法以切削刃的形状来保证工件表面形状的成形原理。特点：刀具切削刃的几何形状复杂，而刀具相对工件的进给运动极为简单。⑵包络法以切削刃相对于工件表面的运动轨迹而形成

2、的包络面即成为工件表面的成形原理。特点：一般刀具相对简单而切削运动较为复杂。（动画）3.1.3切削运动与切削用量1.切削运动是指刀具与工件之间的相对运动。⑴主运动即刀具从工件上切下切屑所需要的基本运动。⑵进给运动即使工件继续投入切削的运动。(常见机床的切削运动见表3-1)2.加工中的工件表面3.切削用量是调整机床用的参量。切削速度、进给量和背吃刀量称作切削用量三要素。⑴切削速度主运动为旋转运动，则：vc=dn/1000×60(m/s)式中：d--工件或刀具的直径，mm；n--工件或刀具的转速，r/min。主运动为往复运动，则：vc=2Lnr/1000×60(m/s)式中：L--往复

3、运动行程长度，mm;nr--工件或刀具每分钟往复的次数，str/min。⑵进给量刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用f表示。车、钻、镗、铣削时单位为mm/r⑶背吃刀量又称切削深度，指在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度，用ap表示。单位为mm。车削外圆时：ap=（dw－dm）/2(mm)式中：dw--待加工表面的直径，mm；dm--已加工表面的直径，mm。3.2车刀的几何结构及刀具材料3.2.1车刀的几何结构1.车刀切削部分的构成要素⑴几何表面前面又称前刀面，刀具上切屑流过的表面；主后面又称主后刀面，刀具上与前面相交形成主切削刃的表面。副后面又称副后刀面，刀具上与

4、前面相交形成副切削刃的表面。⑵切削刃主切削刃起始于切削刃上主偏角为零的点，并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃、它担负着主要的切削工作；副切削刃切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于主偏角为零的点，但它向背离主切削刃的方向延伸。它担负着部分切削工作。⑶刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。2.刀具角度参考系⑴基面pr通过主切削刃选定点的平面，一般其方位要垂直于假定的主运动方向。⑵主切削平面ps通过主切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。⑶正交平面po通过主切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。正交平面原称作主剖面。3.车刀的标注角

5、度及作用前角0前面与基面间的夹角。后角0后面与切削平面间的夹角。主偏角kr主切削平面与假定工作平面之间的夹角。副偏角kr′副切削平面与假定工作平面之间的夹角。刃倾角s主切削刃与基面间的夹角。角度的作用：前角0前角越大，刀刃锋利，越利于切削，但前角过大会削弱切削刃的强度。后角0影响主后面与工件过渡表面间的摩擦及刀刃的强度。主偏角kr主要影响切削条件和刀具寿命，也影响切削分力之间的比例。副偏角kr′影响副切削刃与工件间的摩擦及表面质量。刃倾角s主要影响切屑流向和刀体的强度。3.2.2刀具材料1.对刀具材料的要求⑴高硬度一般应在HRC60以上。⑵高耐磨性含有硬质点的数量越多、晶

6、粒越细，分布越均匀，则耐磨性越好。⑶足够的强度和韧性别用抗弯强度和冲击韧度来衡量。⑷高耐热性又称红硬性，指刀具材料在高温下保持其常温硬度的能力。是衡量刀具材料优劣的一项重要指标。此外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济性。2.常用刀具材料一般分为以下四类：⑴高速钢按其性能分为通用型高速钢和高性能高速钢两种。通用型高速钢热处理后的硬度可达HRC62～66，在550～600℃时仍能保持正常的切削性能。常用牌号有W18Cr4V（称W18）W6Mo5Cr4V2（简称M2）等。高性能高速钢硬度可达HRC67～70，在600～650℃时仍可保持HRC60的硬度。常用牌号有W2Mo9Cr4VCo8

7、（简称M42）和W6Mo5Cr4V2Al（简称501）等。⑵硬质合金硬质合金是以高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、NbC、TaC等)粉末为基体，以熔点较低的金属(Co或Ni等)粉末为粘结剂经高压后烧结制成的。常温硬度为HRC74~82，耐热温度可达800~1000℃。允许的切削速度远高于高速钢，可达1.7～5m/s。硬质合金的抗切削振动和冲击能力较差，目前在复杂结构的刀具上使用还受到一定限制。P类即YT类，适于加工长切屑的黑色金属。M类即YW类，适