第9章 金屬切削加工的基礎知識,一、設計目的 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。,二、設計條件 給出減速器軸類零件圖及其性能要求，進行軸類零件工藝的制定及其制造過程設計。 三、設計內(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，進行典型軸類零件設計。 （3）掌握一般軸類零件的機械加工工藝過程。,9.1 金屬切削加工方法選定說明,一、切削運動 切削加工時,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運動,即切削運動，切削運動按其所起的作用可分為主運動和進給運動。 二、工件表面 切削加工過程中，在切削運動的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的過程中，工件上有三個依次變化著的表面，它們分別是待加工表面，切削表面和已加工表面。,9.2 切削運動,三、切削用量 1切削速度vc 2進給量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：刀具上切屑流過的表面。 （2）后刀面A：與工件上切削表面相對的刀面。 （3）副后刀面A：與已加工表面相對的刀面。,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，承擔主要的切削工作； （2）副切削刃S：前刀面與副后刀面的交線，承擔少量的切削工作。 （3）刀尖是主、副切削刃相交的一點，實際上該點不可能磨得很尖，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. 刀具標注角度參考系 2.正交平面參考系,三、刀具標注角度定義 1. 在基面內(nèi)測量的角度 （1）主偏角r：主切削刃與進給運動方向之間的夾角。 （2）副偏角r：副切削刃與進給運動反方向之間的夾角。 （3）刀尖角r：主切削平面與副切削平面間的夾角。刀尖角的大小會影響刀具切削部分的強度和傳熱性能。 2. 在主切削刃正交平面內(nèi)測量的角度 （1）前角o：前刀面與基面間的夾角。當前刀面與基面平行時，前角為零。基面在前刀面以內(nèi)，前角為負?；嬖谇暗睹嬉酝猓敖菫檎?。 （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度，它與前角o和后角o的關系如下： 3. 在切削平面內(nèi)（S向）測量的角度 刃傾角s是主切削刃與基面間的夾角。刀尖處于最高點時，刃傾角為正；刀尖處于最低點時，刃傾角為負；切削刃平行于底面時，刃傾角為零， 4. 在副切削刃正交平面內(nèi)（O-O）測量的角度 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工件的一個單程所切除的工件材料層。切削層參數(shù)就是指這個切削層的截面尺寸。 1. 切削層公稱厚度hD 簡稱切削厚度，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，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烈的摩擦，刀具在高溫下進行切削的同時，還承受著切削力、沖擊和振動，因此要求刀具切削部分的材料應具備以下基本條件： 1. 高硬度 2. 耐磨性 3. 強度和韌性 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、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石和立方氮化硼等。,金屬切削過程是指工件上一層多余的金屬被刀具切除的過程和已加工表面的形成的過程。 一、切屑的形成過程 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，接著由剪應力引起的應力達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，切屑過程中的變形情況也不同，因而產(chǎn)生的切屑形狀也不同，從變形的觀點來看，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) 切削過程中，變形量的大小計算很復雜，所以在研究切削變形規(guī)律時，通常用剪應變r或變形系數(shù)h來衡量切削變形的程度，剪應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、第兩個變形區(qū)的情況時，假設刀具的切削刃是絕對鋒利的，實際上任何刀具的切削刃口都很難磨得絕對鋒利。,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際上接觸面積很小，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)生在這個接觸面上。 3. 前后刀面同時磨損,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)點對刀具表面的刻劃作用而引起的機械磨損。 2. 粘結磨損 粘結磨損是硬質(zhì)合金刀具在中等偏低切削速度時磨損的主要原因。 3. 擴散磨損 當切削溫度很高時，刀具與工件材料中的某些化學元素能在固體下互相擴散，使兩者的化學成分發(fā)生變化，削弱了刀具材料的性能，加速磨損進程。,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物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點對刀具表面的刻劃作用而引起的機械磨損。 2. 粘結磨損 粘結磨損是硬質(zhì)合金刀具在中等偏低切削速度時磨損的主要原因。 3. 擴散磨損 當切削溫度很高時，刀具與工件材料中的某些化學元素能在固體下互相擴散，使兩者的化學成分發(fā)生變化，削弱了刀具材料的性能，加速磨損進程。,4. 氧化磨損 當切削溫度700800時，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、刀具的磨損過程及磨鈍標準 （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。刀具壽命長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。切削用量對刀具壽命的影響較為明顯，通過切削實驗可以得出vc、ap對刀具壽命T的影響關系式：,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程,一、機床的分類及型號 機床的分類 機床型號的編制 1）通用機床型號的表示方法,9.7 金屬切削機床介紹,二、機床傳動的基本組成和傳動原理圖 1.機床傳動的基本組成部分 機床的傳動必須具備以下的三個基本部分。 （1）運動源 （2）傳動件 （3）執(zhí)行件 2.機床的傳動鏈 （1）外聯(lián)系傳動鏈 （2）內(nèi)聯(lián)系傳動鏈 3.機床傳動原理圖,三、機床傳動系統(tǒng)圖和運動計算 1.機床傳動系統(tǒng)圖 2.傳動路線表達式 3.主軸轉(zhuǎn)數(shù)級數(shù)計算 4.運動計算 四、工件表面成形方法與機床運動分析 1. 工件表面的類型 2. 常見工件表面的成形方法 五、工件表面成形方法與機床運動分析 （1）表面成形運動 （2）輔助運動,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、結構特點及技術要求 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. 細長軸加工工藝特點 1）改進工件的裝夾方法 2）采用跟刀架 3）采用反向進給 4）采用車削細長軸的車刀 二、軸類零件加工工藝分析,