技能准备篇之金属切削加工的基本知识.ppt
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1、技能训练应知篇技能训练应知篇项目二、金属切削加工的基本知识项目二、金属切削加工的基本知识一般情况下,通过铸造、锻压、焊接成型和型材轧制等手段获取的毛坯精度低、表面粗糙度值大,往往不能直接满足零件使用性能的要求,必须对其进行切削加工,使之成为符合使用要求的零件。切削加工的基本形式有车削、铣削、钻削、镗削、刨削、拉削、磨削、齿轮加工等。钳工操作也属于金属切削加工,是以手工切削工具在钳台上对工件进行加工操作为主的切削加工操作。其基本形式有:錾(zn)削、锉削、锯削、刮削、以及钻孔、铰孔、攻(内)螺纹、套(外)螺纹等。第一节第一节切削运动和加工表面切削运动和加工表面一、切削运动一、切削运动为了切除工件
2、上多余的金属,以获得形状、尺寸、位置精度和表面质量都符合要求的工件,除必须使用切削刀具外,机床还提供刀具与工件间必须作的相对运动切削运动切削运动。根据切削过程中所起的作用,切削运动被分为主运动主运动和进给运动进给运动。铣削铣削车削车削钻削钻削刨削刨削1 1主运动主运动2 2进给运动进给运动3 3待加工表面待加工表面4 4过渡表面过渡表面5 5已加工表面已加工表面图图2 2-1 1切削运动和加工表面切削运动和加工表面磨削磨削1 1主运动主运动主运动是指切除多余金属所需要的刀具与工件之间最主要、最基本的相对运动。切削过程中,必须有且只有一个主运动,它的速度最高,消耗的功率最大。主运动可以是直线运动
3、,也可以是旋转运动。主运动的运动形式主要有:车削是工件的旋转;铣削和钻削是刀具的旋转;磨削是砂轮的旋转;刨削是刀具(指牛头刨床)或工件(指龙门刨床)的往复直线运动等。刀具切削刃上选取点相对于工件的主运动瞬时速度称为切削速度,用矢量vc表示。切切削削速速度度是指在切削刃上选取点相对于工件的主运动的瞬时速度。用矢量vc表示。切削刃上各点的主运动速度的大小和方向都不一定相同。为了分析运动,必须确定一个选定点。选定点选定点是为了便于分析运动而在切削刃上选取的合适点。见右图所示。图图2-2切削运动及选定点切削运动及选定点2 2进给运动进给运动进给运动是指使新的切削层金属不断地投入切削,从而切出整个工件表
4、面的运动。进给运动形式可以是连续的,也可以是间断的;可以是直线运动,也可以是旋转运动。进给运动的运动方式主要有:车削是刀具移动;铣削是工件移动;钻削是钻头沿其轴线方向移动;内、外圆磨削是工件旋转和移动等。进给运动可以是一个、多个或者没有。进给运动的速度较小,消耗的功率也较小。在切削刃上的选取点相对于工件的进给运动瞬时速度称为进给速度,用矢量vf 表示。图图2-2合成切削运动合成切削运动3 3合成切削运动合成切削运动合成切削运动是指主运动和进给运动的合成运动。合成切削运动的瞬时速度用矢量ve 表示:ve=vc+vf 合成切削运动速度矢量位于由主运动速度vc和进给运动速度vf所构成的平面内,这个平
5、面被称为工作平面,以pfe表示。合成切削速度ve以其模(大小)|ve|和合成切削速度角表示。(1)合成切削速度的大小为:(2)合成切削速度角是指在工作平面内,同一瞬时主运动方向与合成切削运动方向之间的夹角:在大多数实际加工中,合成切削速度角的数值很小,常可忽略不计。二、工件上的表面二、工件上的表面切削加工过程中,工件上形成三个不断变化着的表面,如下页图2-1所示,即待加工表面:工件有待切除金属层的表面;已加工表面:工件经刀具切除多余金属层后形成的新的加工表面;过渡表面:在切削过程中,介于待加工表面与已加工表面之间动态变化着的表面,是由主切削刃正在切削着的表面。三个变化的表面分别在下图以3、5、
6、4表示。铣削铣削车削车削钻削钻削刨削刨削1 1主运动主运动2 2进给运动进给运动3 3待加工表面待加工表面4 4过渡表面过渡表面5 5已加工表面已加工表面图图2-1切削运动和加工表面切削运动和加工表面磨削磨削第二节第二节切削要素切削要素切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。一、切削用量一、切削用量切切削削用用量量是指切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量(也被称为切削深度)三个要素的总称。它表示主运动和进给运动以及切深的量,是用于调整机床的工艺参数。切削用量三要素是指:切削速度vc、进给量f和背吃刀量ap。1 1切削速度切削速度vc切削速度vc是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时线速
7、度,单位为 m/s或m/min。当主运动是旋转运动时,切削速度计算公式如下:式中d完成主运动的刀具或工件的最大直径,单位为mm;n主运动的转速,单位为r/s或r/min。在生产中,磨削速度用m/s,在以其它加工方式切削时,机床的切削速度习惯用m/min单位。2 2进给量进给量 进给量是指工件或刀具的主运动每转一周或每一行程刀具与工件两者之间在进给运动方向上的相对位移,单位是mm/r或mm/r(行程),当主运动是往复运动时,为每往复一次的进给量。3 3背吃刀量背吃刀量ap背吃量ap(也写作asp)是指工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离,单位为mm。外圆车削:钻孔:式中dm已加工表面直径,单
8、位为mm;dw待加工表面直径,单位为mm。二、切削层横截面要素二、切削层横截面要素切削层切削层是指在切削过程中,刀具的刀刃在一次走刀中所切除的工件材料层(即刀具与工件相对移动一个进给量后,相邻两个加工表面之间被切除的金属层)。切削层(沿工件)的轴向剖面称为切削层横截面,如图2-3所示。切削层的尺寸被称为切削参数。切削层横截切削层横截面要素面要素包括切削层公称宽度bD、公称厚度hD和公称横截面积AD三个要素。图图2-3纵车外圆时的切削层要素纵车外圆时的切削层要素1 1切切削削层层公公称称宽宽度度bD切削层公称宽度bD是指刀具主切削刃与工件的接触长度,沿工件过渡表面度量,单位为mm。当s=0时,有
9、bD=ap/sinkr2 2切切削削层层公公称称厚厚度度hD 切削层公称厚度hD是指刀具或工件每移动一个进给量 时,刀具主切削刃相邻的两个位置之间的垂直距离,单位为mm。当s=0时,有hD=fsinkr3 3切切削削层层公公称称横横截截面面积积AD 切削层公称横截面积AD 即切削层横截面的面积,单位为mm2。ADbDhD=apf第三节第三节刀具几何参数刀具几何参数一、刀具切削部分的结构要素一、刀具切削部分的结构要素金属切削刀具都是由切削部分和夹持部分组成,其切削部分几何形状总是近似地以外圆车刀的切削部分为基本形态。刀具切削部分必须具有合理的几何形状才能保证刀具从工件上切下金属层。图图2-4车刀
10、切削部分的结构要素车刀切削部分的结构要素刀具切削部分的结构要素定义如图刀具切削部分的结构要素定义如图2-4所示:所示:1 1前前刀刀面面A切屑流经的刀具表面。如果前刀面是由几个相互倾斜的表面组成的,则可从切削刃开始,依次把它们称为第一前刀面(有时称为倒棱)、第二前刀面等。2 2后后刀刀面面A A与工件在加工中正在形成的过渡表面相对的刀具表面。也可以分为第一后刀面(有时称刃带)、第二后刀面等。3 3副副后后刀刀面面A 与副切削刃毗邻,相对于工件已加工表面的刀具表面。同样,也可以分为第一副后刀面、第二副后刀面等。4 4主切削刃主切削刃S前刀面与后刀面相交而得到的切削边锋。主切削刃在切削过程中,承担
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