数控机床加工工艺第一章.ppt
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- 数控机床 加工 工艺 第一章
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1、第五节 切削用量及切削液的选择第一章 数控加工的切削基础第四节 刀具几何参数的合理选择 第三节 金属材料的切削加工性第二节 金属切削过程基本规律 及其应用第一节 概 述第一节 概 述一、切削运动及加工中的工件表面(一)切削运动 在切削过程中,刀具和工件之间必须有相对运动,这种相对运动就称为切削运动。按切削运动在切削加工中的功用不同分为主运动和进给运动。切削过程中,工件上多余的材料不断的被刀具切除而转变为切屑,因此工件在切削过程中形成了三个不断变化的表面:(二)加工中的工件表面F已加工表面F待加工表面F过渡表面(一)切削用量1.切削速度(vc)切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。
2、大多数切削加工的主运动是回转运动,其切削速度vc(单位为m/min)的计算公式如下:二、切削要素1000cdnv2.进给量(f)刀具在进给方向上相对于工件的位移量称为进给量,可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表达或度量(图1-2)。fvnf 车削时的进给速度vf(单位为mm/min)与进给量之间的关系为:3.背吃刀量(ap)背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离,其单位为mm。外圆车削时:2mwpdda 式中 dw待加工表面直径,单位为mm;dm已加工表面直径,单位为mm;镗孔时,则上式中的dw与dm互换一下位置。(二)切削层参数1.切削厚度(hD)它是指在垂直于切削刃的方向上度量的
3、切削层截面的尺寸。直线切削刃上各点的切削层厚度相等(图1-3)并有以下近似关系:rDfhsin2.切削宽度(bD)它是指沿切削刃方向度量的切削层截面尺寸。对于直线主切削刃有以下近似关系:rpDabsin3.切削面积(AD)它是指切削层在切削层尺寸平面里的横截面积,即图1-5中的ABCD所包围的面积。车削时切削面积AD可按下式计算:DDpDhbfaA(一)刀具切削部分组成参数切削部分的组成要素如图1-7所示:三.刀具几何角度F前刀面F主后刀面F副后刀面F主切削刃F副切削刃F刀尖(二)刀具切削部分的几何角度1.正交平面参考系(图1-9)F基面(Pr)F切削平面(Ps)F正交平面(Po)2.刀具的标
4、注角度(图1-10)(1)在正交平面中测量的角度(2)在基面中测量的角度(3)在切削平面中测量的角度(4)在副正交平面中测量的角度3.刀具的工作角度 现以横车为例说明刀具的工作角度。如图1-11所示。(一)刀具材料应具备的性能1.高的硬度和耐磨性四、刀具材料2.足够的强度和韧性3.良好的耐性和导热性4.良好的工艺性5.经济性(二)刀具材料的种类1.高速钢 高速钢是含有较多的钨、铬、钼、钒等合金元素的高合金工具钢。(1)通用型高速钢(2)高性能高速钢2.硬质合金 常用的硬质合金有三大类:(1)钨钴类硬质合金(YG)(2)钨钛钴类硬质合金(YT)(3)钨钛钽(铌)类硬质合金(YW)3.其他刀具材料
5、(1)涂层刀具材料(2)陶瓷(3)金刚石(4)立方氮化硼(CNB)第二节 金属切削过程基本规律及其应用 一、切屑的形成及种类(一)切屑的形成过程 从实践中可知,切屑的形成过程就是切削层变形的过程。在切削过程中把切削区域分为三个变形区,如图1-12所示。1.第变形区 即剪切滑移区,如图1-13所示。2.第变形区 这一层滞缓流动的金属称为滞流层。3.第变形区 将影响到工件的表面质量及使用性能。(二)切削的种类 根据切削过程中变形程度的不同,可把切削分为四种不同的形态,如图1-14所示。(一)积屑瘤的现象二、积屑瘤 在中速或较低切削速度范围内,切削一般钢料或其它塑性金属材料而,又能 形成带状切屑时,
6、常在 切削刃口附近粘结一硬 度很高的楔形金属块,它包围着切削刃覆盖 部分前刀面,这种楔 形金属块称为积屑瘤,如图所示。(二)积屑瘤的形成过程 在一定的切削条件下,切削底层与前刀面接触处发生粘结,使与前刀面接触的切削底层金属流动较慢,而上层金属流动较快。流动较慢的切削底层,称为滞流层。如果温度与压力适当,滞流层金属就与前刀面粘结成一体。随后,新的滞流层在此基础上逐层积聚、粘合,最后长成积屑瘤。(三)积屑瘤在切削过程中的作用1.增大前角2.增大切削厚度3.增大已加工表面粗糙度4.影响刀具耐用度(四)影响积屑瘤的主要因素及防止方法1.切削速度 控制切削速度使切削温度控制在300以下或380以上,就可
7、以减少积屑瘤的生成。2.进给量 适当降低进给量,则可削弱积屑瘤的生成基础。3.前角 前角增大到35时,一般不产生积屑瘤。4.切削液 采用润滑性能良好的切削液可以减少或消除积屑瘤的产生。三、切削力(一)切削力的来源及分解 切削时作用在刀具上的力来自两个方面,即三个变形区内产生的弹性变形抗力和塑性变形抗力;切屑、工件与刀具间的摩擦力。如图1-16所示它们的合力Fr作用在前刀面上近切削刃处。合力Fr分解成如图1-17所示的三个互相垂直的分力。F主切削力FcF背向力FPF进给抗力Ff 总切削力与它们之间的关系是:22222fPcPfcrFFFFFFrPfPFFcosrPffFFsin Fp、Ff与Fp
8、f有如下关系:(二)计算切削力的经验公式1.计算切削力的指数公式 计算切削力Fc的指数公式为:ccFcFcFcFncyxPFcKvfaCF 式中 xFc背吃刀量aP对切削力Fc的影响指数;yFc进给量f对切削力Fc的影响指数;nFc切削速度vc对切削力Fc的影响指数;KFc实际切削条件与试验条件不同时的总修正指数,它是各项修正系数的乘积;CFc在一定切削条件下与材料有关的系数。2.用单位切削力计算切削力的公式 单位切削力是指单位切削面积上的主切削力,用p(单位为N/m)表示。faFAFpPcDccccFFvfPPckkfkpaF 式中Fc可以通过单位切削力用下列公式进行计算:(三)切削功率切削
9、功率用Pc表示,单位为kW,计算公式为:60103cccvFP机床电动机消耗的功率PE(单位为kW)即cEPP(四)影响切削力的主要因素1.工件材料的影响2.切削用量的影响F背吃刀量和进给量F切削速度F刀具几何角度的影响F刀具磨损的影响F切削液的影响3.刀具几何角度的影响4.刀具磨损的影响5.切削液的影响四、切削热与切削温度(一)切削热的产生 切削热的产生 具体在三个变形区内产生,如图1-18所示。(二)切削温度及其影响因素1.切削用量对切削温度的影响2.刀具几何参数对切削温度的影响3.工件材料对切削温度的影响4.刀具磨损对切削温度的影响5.切削液对切削温度的影响五、刀具磨损与刀具寿命(一)刀
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