《机械零件加工》课件之普通机床加工.ppt
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1、普通机械加工普通机械加工213数控机械加工数控电火花加工课程目录1.1.1 常用车刀和种类和用途 车削加工时,根据不同的车削要求,选用不同种类的车刀。常用车刀的种类及其用途见表11模块一 普通车床加工u 1.1 车刀介绍u 1.1.1 常用车刀的种类和用途第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-1 车刀介绍车刀介绍u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基 本定义u 1.1.4 常用车刀材料模块一 普通车床加工普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u1.1 车刀介绍u1.1.1 常用车刀的种类和用途u1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本
2、意义u 1.1.4 常用车刀材料1.1.2 左车刀和右车刀 车刀根据进给方向不同,可分为左车刀和右车刀。具体见表1-2模块一 普通车床加工u 1.1 车刀介绍u 1.1.1 常用车刀的种类和用途第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-1 车刀介绍车刀介绍u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基 本定义u 1.1.4 常用车刀材料第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1.1.3 车刀切削部分的基本定义1、车刀的组成部分、车刀的组成部分 车刀由刀头(或刀片)和刀柄两部分组成,刀头担负切削工作,故又称切削部分;刀柄用来在刀架上装夹。2、车刀切削部分的结构要素、车刀切削部分的结
3、构要素 如图11所示,车刀切削部分主要由以下几个部分组成。前刀面(Ar)切屑沿其流出的表面。后刀面(A)分主刀面和副后刀面,与过渡表面相对的面称为后刀面(A),与已加工表面相对的面称为副后刀面(A)。主切削刃(S)前刀面和后刀面相交形成的刀刃。副切削刃(S)前刀面和副后刀面相交形成的刀刃。刀尖主切削刃和副切削刃相接处的相当小的部分刃口。修光刃副切削刃近刀尖处的一小段平直的切削刃。模块一 普通车床加工1-1 车刀介绍u 1.1车刀介绍u 1.1.1 常用车刀的种类和用途u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本定义u 1.1.4 常用车刀材料模块一 普通车床加工第一篇第一篇
4、 普通机械加工普通机械加工u 1.1 车刀介绍u 1.1.1常用车刀的种类和用途u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本定义u 1.1.4 常用车刀材料 图1-1 车刀的组成a)75车刀 b)45车刀 c)过渡刃 d)修光刃 1-主刀刃;2-主后面;3-刀尖;4-副后面;5-副切削刃;6-前刀面;7-刀柄;8-直线形过渡刃;9-圆弧过渡刃;10-修光刃模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工3、刀具的标注角度参考系刀具的标注角度参考系 刀具几何角度是确定刀头形状与切削性能的主要参数,它是由刀具的前、后刀面和切削刃与假定参考坐标平面的夹角构成的。由于大多
5、数加工表面都不是平面,而且主切削刃上每点的切削速度各不相同,所以要建立坐标平面。坐标平面用字母P和下角坐标组成复合符号标记。根据ISO3002/11997标准的推荐,选用目前生产中最常用的刀具标注角度参考系正交平面参考系,如图1-2所示。基面Pr过切削刃选定点平行刀具安装面(或轴线)的平面。切削平面Ps过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。正交平面Po过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的平面。u 1.1 刀具介绍u 1.1.1 常用刀具的种类和用途u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本定义u 1.1.4 常用车刀材料模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机
6、械加工普通机械加工u 1.1 车刀介绍u 1.1.1 常用车刀的种类和用途u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本定义u 1.1.4 常用刀具材料4、刀具的标注角度及选用、刀具的标注角度及选用 刀具几何角度在正交平面参考系中确定,是刀具工作图上标出的角度,亦称为标注角度。车刀切削部分的几何角度及其作用和初步选择见教课书P5页 表1-3。此处略1.1.4 常用车刀材料模块一 普通车床加工第二篇第二篇 普通机械加工普通机械加工1-1 车刀介绍u 1.1 车刀介绍u 1.1.1 常用车刀的种类和用途u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本定义u 1.1
7、.4 常用车刀材料1、车刀切削部分应具备的基本性能、车刀切削部分应具备的基本性能 车刀切削部分在很高的切削温度下工作,经受强烈的摩擦,并承受很大的切削力和冲击,所以车刀切削部分的材料必须具备较高的硬度、较高的耐磨性、足够的强度和韧性、较高的耐热性、较好的导热性,以及良好的工艺性和经济性。2、车刀切削部分常用的材料、车刀切削部分常用的材料 目前,车刀切削部分常用的材料有高速钢高速钢和硬质合金硬质合金两大类。1)高速钢 高速钢是含钨、钼、铬、钒等合金元素较多的工具钢。高速钢刀具制造简单,刃磨方便,容易通过刃磨得到锋利的刃口;而且韧性较好,常用于承受冲击力较大的场合。特别适用于制造各种结构复杂的成型
8、刀具和孔加工刀具,如成型车刀、螺纹刀具、钻头和铰刀等。但是,高速钢的耐热性较差,因此不能用于高速切削。高速钢的类别、常用牌号、性质及应用,见表1-6。模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u 1.1 车刀介绍u 1.1.1 常用车刀的种类和用途u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本定义u 1.1.4 常用刀具材料类别常用牌号性质应用钨系W18Cr4V(18-4-1)性能稳定,刃磨及热处理工艺控制较方便金属钨的价格较高,以后使用逐渐减少钨钼系W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)最初是国外为解决缺钨而研制出取代W18Cr4V的高速钢(以1%的钼取代2
9、%的钨)。其高温塑性与韧度都超过W18Cr4V,而其切削性能却大致相同 主要用于制造热轧工具,如麻花钻等W9Mo3Cr4V(9-3-4-1)根据我国资源的实际情况而研制的刀具材料,其强度和韧性均比W6Mo5Cr4V2好,高温塑性和切削性能良好使用将逐渐增多表1-6 高速钢的类别、常用牌号、性质及应用一览表2)硬质合金 硬质合金是目前应用最广泛的一种车刀材料。硬度、耐磨性和耐热性均高于高速钢。切削钢时,切削速度可达约220m/min。其缺点是韧性较差,承受不了大的冲击力。硬质合金的分类、用途、性能、代号以及与旧牌号的对照表见表1-7。模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u
10、1.1 车刀介绍u 1.1.1 常用车刀的种类和用途u 1.1.2 左车刀和右车刀u 1.1.3 车刀切削部分的基本定义u 1.1.4 常用刀具材料表1-7 硬质合金的分类、用途、性能、代号以及与旧牌号的对照类别用途被加工材料常用代号性能适用于的加工阶段相当于旧牌号耐磨性韧性K类钨钴类适用于加工铸铁、有色金属等脆性材料或冲击力较大的场合。但在切削难加工材料或振动较大(如断续切削塑性金属)的特殊情况时也较合适适于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料K01精加工YG3K10半精加工YG6K20粗加工YG8P类钨钛钴类适用于加工钢或其他韧性较大的塑性金属,不宜加工脆性金属适用于加工长切屑的黑色
11、金属P01精加工YT30P10半精加工YT15P30粗加工YT5M类钨钛钽(铌)钴类 既可加工铸铁、有色金属,又可加工碳素钢、合金钢,故又称通用合金。主要用于加工高温合金、高锰钢、不锈钢以及可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等难加工材料适用于加工长切屑或短切屑的黑色金属和有色金属M10精加工、半精加工YW1M20半精加工、粗加工YW2模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u 1.2 金属材料u 1.2.1 金属材料性能的基本概念u 1.2.2 常用碳素钢1-2 金属材料1.2.1 金属材料性能的基本概念 为了在生产中更好地了解和合理选用金属材料,确定金属材料的加工方法,应熟悉和掌
12、握金属材料的性能、牌号含义及适用场合。金属材料的性能目前需掌握的主要两点,物理性能和力学性能。1、金属材料的物理性能、金属材料的物理性能 金属材料的物理性能是指金属材料的内部结构组织,以及在温度变化,通电情况下所表现出来的性能特点。密度;熔点;导电性;导热性;热膨胀性;2、金属材料的力学性能、金属材料的力学性能 金属材料的力学性能,是指金属材料在载荷(外力)作用下所反映出来的形变的性能。由于受力不同,因此产生的形变也不同,常用力学性能主要是以下五种指标:弹性;塑性;强度;硬度;冲击韧性;模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u 1.2 金属材料u 1.2.1 金属材料性能的
13、基本概念u 1.2.2 常用碳素钢3、金属材料的切削加工性、金属材料的切削加工性金属材料的切削加工性是指材料被切削加工的难易程度。衡量标准通常有切削时的生产率、刀具耐用度、获得规定加工精度和表面粗糙度的难易程度等。塑性和韧性 硬度和强度 导热系数 线膨胀系数 模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u 1.2 金属材料u 1.2.1 金属材料性能的基本概念u 1.2.2 常用碳素钢1-2 金属材料1.2.2 常用碳素钢 含碳量小于2.11%的铁碳合金称为碳素钢。碳素钢中除铁(Fe)、碳(C)外,还有硅(Si)、锰(Mn)等有益元素和硫(S)、磷(P)等有害元素。1、碳素钢的分
14、类、碳素钢的分类 按含碳量分:低碳钢(含碳量0.25%的钢)、中碳钢(含碳量0.250.6%的钢)、高碳钢(含碳量0.6%的 钢)按质量分类:普通碳素钢(含硫、磷量较高)、优质碳素钢(含硫、磷量较低)、高级优质碳素钢(含硫、磷量很低)按用途分类:碳素结构钢(一般属于低碳钢和中碳钢,按质量又分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢)、碳素工具钢(高碳钢)模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u 1.2 金属材料u 1.2.1 金属材料性能的基本概念u 1.2.2 常用碳素钢2、碳素钢的牌号与用途、碳素钢的牌号与用途碳素结构钢:常用牌号 Q195、Q215A、Q215B、Q235A、
15、Q235B等,常用于受力不大的零件。优质碳素结构钢:优质碳素结构钢是严格按化学成分和力学性能制造的,质量比碳素结构钢高。钢号用两位数字表示,它表示钢的平均含碳量的万分之几,如钢号“45”表示钢中平均含碳量为0.45%。含锰量较高的优质碳素结构钢还应将锰元素在钢号后面标出,如15Mn,30Mn。详见下表1-10钢 号应 用 举 例08、08F、10、10F、15、20、25用来制造冲压件、焊接件、紧固件和渗碳零件,如螺栓、铆钉、垫圈,等低负荷零件30、35、40、45、50、55用来制造负荷较大的零件,如连杆、曲轴、主轴、活塞销、表面淬火齿轮、凸轮等。60、65、70、75用来制造轧辊、弹簧、钢
16、丝绳、偏心轮等高强度、耐磨或弹性零件。表表1-10 优质碳素结构钢的用途优质碳素结构钢的用途模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工u 1.2 金属材料u 1.2.1 金属材料性能的基本概念u 1.2.2 常用碳素钢3、钢的热处理方法、钢的热处理方法 钢的热处理是钢在固态下通过加热、保温和冷却的方法,来改变钢的内部组织,从而获得所需性能的一种工艺方法。退火 正火 淬火 回火 调质 时效 自然时效,人工时效 化学处理 渗碳1.3.1 车削轴类工件的装夹模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-3 装夹方式介绍u 1.3 装夹方式介绍u 1.3.1 车削轴类工
17、件的装夹u 1.3.2 钻中心孔 车削时,工件必须在车床夹具中定位并加紧,工件装夹得是否正确可靠,将直接影响加工质量和生产效率,应十分重视。1、用三爪自定心卡盘装夹、用三爪自定心卡盘装夹 三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力较小,适用于装夹外形规则的中小型轴类和盘类工件。由于三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的,能自动定心,工件装夹后一般不需要找正。但是,利用三爪自定心卡盘装夹较长的轴类工件时,工件离卡盘较远处的旋转轴线不一定与车床主轴的旋转轴线重合,这时就需要找正。当三爪自定心卡盘由于使用时间较长而导致精度下降,且工件的加工精度要求较高时,也需要对工件进行找正。找正的要求是使工件的回转
18、中心与车床主轴的旋转轴线重合。在粗加工阶段可用目测或用划线找正工件毛坯表面。2、一夹一顶、一夹一顶 装夹时将工件的一端用三爪自定心卡盘夹紧,而另一端用后顶针支顶的装夹方法称为一夹一定装夹,如图2-4所示。为了防止由于进给切削力的作用而使工件轴向位移,可以在主轴前端锥孔内安装一个限位支撑(图1-3a),也可利用工件的台阶进行限位(图1-3b)。用这种方法装夹较安全可靠,能承受较大的进给力,因此应用很广泛。模块四 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-3 装夹方式介绍u 1.3 装夹方式介绍u 1.3.1 车削轴类工件的装夹u 1.3.2 钻中心孔.(a)限位支撑(b)利用工件的台
19、肩限位图1-3 一夹一顶装夹模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-3 装夹方式介绍u 1.3 装夹方式介绍u 1.3.1 车削轴类工件的装夹u 1.3.2 钻中心孔 一夹一顶装夹的注意事项(1)后顶尖的轴心线应与车床主轴轴线重合,否则车出的工件会产生锥度。(2)在不影响车刀切削的前提下,尾座套筒应尽量伸出短些,以增加刚度,减小振动。(3)中心孔的形状应正确,表面粗糙度要小。装入顶尖前,应清除中心孔内的切削或异物。(4)当后顶尖用固定顶尖时,由于中心孔与顶尖间为滑动摩擦,故应在中心孔内加入润滑脂,以防温度过高而“烧坏”顶尖或中心孔。(5)顶尖与中心孔的配合必须松紧合适。如
20、果后顶尖顶的太紧,细长工件会弯曲变形。对于固定顶尖,会增加摩擦;对于回转顶尖,容易损坏顶尖内的滚动轴承。如果后顶尖顶得太松,工件则不能准确地定心,对加工精度有一定影响;并且车削时易产生振动,甚至会使工件飞出而发生事故。1.3.2 钻中心孔模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-3 装夹方式介绍u 1.3 装夹方式介绍u 1.3.1 车削轴类工件的装夹u 1.3.2 钻中心孔 要用一顶一夹装夹工件,必须先在工件一端或两端的端面上加工出合适的中心孔 1、中心孔和中心钻的类型、中心孔和中心钻的类型 国家标准GB/T145-2001规定中心孔有A型(不带护锥)、B型(带护锥)、C
21、型(带护锥和螺纹)、R型(弧形)四种,其类型、结构和用途等内容详见教材表1-11 中心孔类型、用途、结构及作用。2、钻中孔的方法、钻中孔的方法 (1)校正尾座中心 启动车床,使主轴带动工件回转。移动尾座,使中 心钻接近工作端面,观察中心钻头部是否与工件回转中心一致,校正并紧固尾座。(2)切削用量的选择和钻削 由于中心钻直径小,钻削时应取较高的转速(一般取900-1120r/min),进给量应小而均匀(一般为0.05-0.2mm/r).手摇尾座手轮时切勿用力过猛,当中心钻钻入工件后应及时加注切削液冷却润滑;钻毕时,中心钻在孔中应稍作停留,然后退出,以修光中心孔,提高中心孔的形状精度和表面质量。1
22、.4.1 切削运动和工件表面模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-4 切削运动与切削要素介绍u 1.4切削运动与切削要素介绍u 1.4.1 切削运动和工件表面u 1.4.2 切削要素 1、切削运动、切削运动 切削时,刀具与工件的相对运动称为切削运动。切削运动分为以下两种:(1)主运动;(2)进给运动;2、切削时工件上形成的表面、切削时工件上形成的表面 (1)等加工表面;(2)已加工表面;(3)过渡表面;u 1.4.3 粗车切削用量的选择 图1-7 车削运动和工件表面1.4.2 切削要素模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-4 切削运动与切削要素介
23、绍u 1.4切削运动与切削要素介绍u 1.4.1 切削运动和工件表面u 1.4.2 切削要素 切削用量是衡量切削运动大小的参数。切削用量又称切削三要素切削三要素,即切削深度(ap)、进给量(f)和切削速度Vc。切削用量选择方法,首先选择尽量大的切削深度,其次选择尽量大的进给量,最后选择尽量大的切削速度。(1)切削深度(ap):等加工表面与已加工表面之间的垂直距离。u 1.4.3 粗车切削用量的选择 u2Ddap式中:ap背吃刀深度,;D待加工表面直径,;d己加工表面直径,;(2)进给量(f):刀具在进给方向上相对于工件的位移量。公式:车削时的进给速度Vf=nf 即刀具相对于工件的相对位移。如切
24、削时进给量为主轴 旋转一周,刀具沿进给方向称动的距离。单位/r。模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-4 切削运动与切削要素介绍u 1.4切削运动与切削要素介绍u 1.4.1 切削运动和工件表面u 1.4.2 切削要素 (1)切削速度(Vc):刀具主切削刃上的某一点,相对于工件待加工 表面在主运动方向的瞬时速度(主运动的线速度)。单位m/min。u 1.4.3 粗车切削用量的选择 u式中:Vc切削速度,单位m/min d加工表面直径,;n车床主轴转速:单位(r/min);Vc1000dn nDvc318 通常我们在加工零件时,都是根据零件材料,和刀具材料查表计算出加工时
25、所需要的切削三要素,然后在机床上选择参数。同学们可参照教课书上的【例例1-1】和表和表1-13。表。表1-14学习切削三要素的查表和计算以及机床上具体选择调整。1.4.3 粗车切削用量的合理选择模块一 普通车床加工第一篇第一篇 普通机械加工普通机械加工1-4 切削运动与切削要素介绍u 1.4切削运动与切削要素介绍u 1.4.1 切削运动和工件表面u 1.4.2 切削要素(1)粗车端面时的背吃刀ap量可根据毛坯余量合理确定,一般取ap=14.mm,进给量可取0.40.5mm/r。(2)粗车外园时背吃刀量ap量可根据毛坯余量合理确定,一般取ap=35.mm,进给量可取0.30.4mm/r。(3)粗
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