机械制造基础笔记
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1.典型的金属晶体结构:体心立方、面心立方、密排六方。
(P10)2.金属晶体缺陷:点缺陷(空位和间隙原子)、线缺陷(位错)、面缺陷。
(P13)3.液体金属的结晶组成:形核(生出微细的晶体)、长大(晶核进行长大)。
(P17)4.细化晶粒:增加过冷度、变质处理、附加振动。
(P19)5.金属铸锭的组织:表面细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。
6.强度是指在外力作用下,金属抵抗变形和断裂的能力。
(P21)7.硬度是指金属抵抗比它更硬的物体压入的能力,也可以看做是金属表面抵抗变形的能力。
(P24)8.加工硬化:随着塑性变形程度的增加,金属的强度、硬度显著升高,而塑性、韧性则显著下降。
(P33)9.残余应力:由于金属内部的变形不均匀及点阵畸变,还有一小部分(约占总变形功的10%)保留在金属内部,形成内应力和点阵畸变。
(P34)10.再结晶:经过再结晶之后,冷变形金属的强度、硬度显著下降。
塑性和韧性显著提高,内应力完全消除,加工硬化状态消除,金属又重新复原到了冷变形之前的状态。
(P35)11.金属冷加工变形和热加工变形是以金属的再结晶温度来划分的。
(P38)12.固溶体:以合金中某一组元作为溶剂,其他组元作为溶质,所形成的保持溶剂晶体结构的固相称为固溶体。
(41)13.固溶体的晶体结构类型与溶剂组元相同。
14.金属间化合物的晶体结构不同于合金中的任一组元。
(P45)15.铁素体:碳溶于体心立方晶格的α-Fe中,所形成的固溶体。
(P65)16.奥氏体:碳溶于面心立方晶格的γ-Fe中所形成的固溶体。
17.碳钢的牌号:普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢。
(P78)18.普通热处理:退火、正火、淬火和回火。
(P84)19.奥氏体的形成:形核、长大、残余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。
(P85)20.过冷奥氏体等温转变图。
(P91)21.球化退火:将钢加热到Ac1以上20℃~30℃,保温一段时间后,以不大于50℃/h的冷却速度随炉冷却,使片状渗碳体转变为球状或粒状。
第1章 金属材料及热处理概论1.1 金属及合金的基本性能2、强度指标:屈服点σs ;屈服强度σ0.2;抗拉强度σb (判别金属材料强度高低的指标)3、塑性:金属发生塑性变形但不破坏的能力。
5、硬度:金属材料抵抗局部变形的能力。
布氏硬度:用符号HBW 洛氏硬度:用符号表示 HR表示二、习题1、单项选择题(1)符号σb 表示材料的 ()A 、屈服强度B 、抗拉强度C 、疲劳强度D 、断裂强度(2)拉伸实验时,试样拉断前能承受的最大应力称为材料的(B ) A 、屈服点 B 、抗拉强度 C 、弹性极限 D 、疲劳极限2、多项选择题(1)以下说法正确的是()A 、布氏硬度用符号HBW 表示B 、洛氏硬度用符号HR 表示C 、洛氏硬度用符号HBW 表示D 、布氏硬度用符号HR 表示(2)以下说法正确的是(BCD )A 、布氏硬度的压痕面积大,数据重复性好,用于成品的测定B 、洛氏硬度的操作简便,硬度值可以直接读出,压痕较小C 、金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力称为冲击韧度D 、金属材料在指定循环基数的变荷作用下,不产生疲劳断裂所能承受的最大应力称为疲劳强度3、判断题金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度()4、填空题强度按力的性质有___、___、___。
5、简答题简述拉伸低碳钢过程,拉伸曲线的变化以及金属变形答案:1、B B 2、AB BCD 3、√4、屈服强度 抗拉强度 抗弯强度 抗剪强度5、在力到达Fe 之前处于弹性变形阶段△L 线性增加,超过Fe 以后不仅有弹性变形还有塑性变形,形成永久变形,到Fs 以后出现塑性变形,出现屈服现象,进入强化阶段。
1.2 金属和合金的晶体结构及结晶过程一、知识点整理1、内部原子在空间按一定次序有规律的排列的物质称为晶体,反之为则为非晶体晶体具有。
固定的熔点和各向异性等特征,非晶体则反之。
2、晶体中源于排列规律具有明显的周期性征的最小几何单元,称为晶胞。
机械制造基础重要知识点影响合金充型能力的主要因素有哪些?1.合金的流动性2.浇注条件3.铸型条件简述合金收缩的三个阶段液态收缩:从浇注温度冷却到凝固开始温度的收缩即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩2。
凝固收缩:从凝固开始温度冷却到凝固终止温度的收缩即熔融金属在凝固阶段的体积收缩3.固态收缩:从凝固终止温度冷却到室温的收缩,即金属在固态由于室温降低而发生的体积收缩。
热应力:是由于铸件壁厚不均,各部分收缩收到热阻碍而引起的。
简述铸铁件的生产工艺特点灰铸铁:目前大多数灰铸铁采用冲天炉熔炼,主要采用砂型铸造.球墨铸铁:球墨铸铁是经球化,孕育处理而制成的石墨呈球状的铸铁.化学成分与灰铸铁基本相同。
其铸造工艺特点可生产最小壁厚3~4mm的铸件,长增设冒口和冷铁,采用顺序凝固,应严格控制型砂中水分和铁液中硫的含量。
可锻铸铁:可锻铸铁是用低碳,低硅的铁液建筑白口组织的中间毛坯,然后经长时间高温石墨化退火,是白口铸铁中的渗碳体分解成团絮状石墨,从而得到由絮状石墨和不同基体组织的铸铁.蠕墨铸铁:其铸造性能具有比灰铸铁更高的流动性,有一定的韧性,不宜产生冷裂纹,生产过程与球墨铸铁相似,一般不热处理.缩孔的形成:缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位,有时在机械加工中可暴露出来. 缩松的形成:形成缩松的基本原因坏人形成缩孔相同,但条件不同。
按模样特征分类:整模造型:造型简单,逐渐精度和表面质量较好;分模造型:造型简单,节约工时;挖沙造型:生产率低,技术水平高;假箱造型:底胎可多次使用,不参与浇注;活块造型:启模时先取主体部分,再取活动部分;刮板造型:节约木材缩短生产周期,生产率低,技术水平高,精度较差.按砂箱分类:两箱造型:操作方便;三箱造型:必须有来年哥哥分型面;脱箱造型:采用活动砂箱造型,合型后脱出砂箱;地坑造型:在地面沙坑中造型,不用砂箱或只有上箱.铸件壁厚的设计原则有哪些?壁厚须大于“最小壁厚”在砂型铸造条件下,各种铸造金属的临界壁厚约等于其自小壁厚的三倍,铸件壁厚应均匀,避免厚大断面。
《机械制造基础》基础知识点1.制造系统:制造过程及其所涉及的硬件,软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品的有机体,称为制造系统。
2.制造系统在运行过程中总是伴随着物料流,信息流和能量流的运动。
3.制造过程由技术准备,毛坯制造,机械加工,热处理,装配,质检,运输,储存等过程组成。
4.制造工艺过程:技术准备,机械加工,热处理,装配等一般称为制造工艺过程。
5.机械加工由若干工序组成。
6.机械加工中每一个工序又可分为安装,工位,工步,走刀等。
7.工序:一个工人在一个工作地点对一个工件连续完成的那一部分工艺过程。
8.安装:在一个工序中,工件在机床或夹具中每定位和加紧一次,称为一个安装。
9.工位:在工件一次安装中,通过分度装置使工件相对于机床床身改变加工位置每占据一个加工位置称为一个工位。
10.工步:在一个工序内,加工表面,切削刀具,切削速度和进给量都不变的情况下完成的加工内容称为工步。
11.走刀:切削刀具在加工表面切削一次所完成的加工内容。
12.按生产专业化程度不同可将生产分为三种类型:单件生产,成批生产,大量生产。
13.成批生产分小批生产,中批生产,大批生产。
14.机械加工的方法分为材料成型法,材料去除法,材料累加法。
15.材料成型法是将不定形的原材料转化为所需要形状尺寸的产品的一种工艺方法。
16.材料成型工艺包括铸造,锻造,粉末冶金,连接成型。
17.影响铸件质量关键因素是液态金属流动性和在凝固过程中的收缩性。
18.常用铸造工艺有:普通砂型铸造,熔模铸造,金属型铸造,压力铸造,离心铸造,陶瓷铸造。
19.锻造工艺分自由锻造和模膛锻造。
20.粉末冶金分固相烧结和含液相烧结。
21.连接成型分可拆卸的连接和不可拆卸的连接(如焊接,粘接,卷边接和,铆接)。
22.材料去除成型加工包括传统的切削加工和特种加工。
23.金属切削加工的方法有车削,钻削,膛削,铣削,磨削,刨削。
24.切削运动可分主运动和进给运动。
25.主运动使刀具与工件产生相对运动,以切削工件上多余金属的基本运动。
机械制造基础知识点机械制造是指通过一系列的加工工艺将材料加工成为具有一定形状和尺寸的零部件或产品的过程。
机械制造广泛应用于各个行业,如汽车制造、电子设备制造、航空航天、船舶制造等。
下面将介绍一些机械制造的基础知识点。
1.材料:机械制造过程中使用的主要材料有金属、塑料和复合材料。
金属常用的有钢铁、铝、铜等,塑料常用的有聚乙烯、聚氯乙烯等。
机械制造还使用到了一些特殊材料,例如高强度材料和高温材料。
2.加工方法:机械制造的主要加工方法有切削加工、热加工、冷加工和非传统加工。
切削加工是通过将刀具对工件进行切削,常见的有车削、铣削、钻孔等。
热加工是通过加热材料使其达到可塑性的状态,然后通过压力来改变材料的形状,常见的有锻造、冲压等。
冷加工是在室温下对材料进行塑性变形,常见的有拉伸、压缩等。
非传统加工是一些特殊的加工方法,如电火花加工、激光加工等。
3.数控加工:数控加工是将加工路径和参数由人工操作改为由计算机控制的加工方式。
数控加工具有高精度、高效率、稳定性好等优点,广泛应用于各个行业。
常见的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床等。
4.装配技术:装配是机械制造中将各个零部件组装成为整机的过程。
装配技术包括手工装配和自动化装配两种。
手工装配需要操作工人根据装配图纸进行逐步组装,而自动化装配则是通过机器人等自动设备进行组装。
装配技术的关键是准确、高效、可靠地完成组装任务。
5.设计软件:机械制造过程中常用到的设计软件有计算机辅助设计软件(CAD)和计算机辅助制造软件(CAM)。
CAD软件可以帮助设计人员快速绘制出产品的三维模型,并进行分析和优化。
CAM软件则可以根据CAD 模型生成相应的加工程序,自动控制数控机床进行加工。
6.质量控制:质量控制是机械制造过程中至关重要的环节。
常用的质量控制方法包括抽样检验、统计控制、质量管理等。
抽样检验是通过对产品进行随机抽样,检验样品是否符合质量标准。
统计控制是通过收集和分析加工过程中的数据,及时调整和纠正加工参数,以保证产品质量稳定。
机械制造基础知识点归纳大一机械制造是现代工业中的重要环节,它涉及到了众多的基础知识点。
本文将对大一学习机械制造过程中的一些基础知识点进行归纳总结,以帮助读者更好地理解和掌握这些知识。
1. 材料科学基础在机械制造过程中,材料的选择和使用是至关重要的。
因此,了解材料的基本性质是学习机械制造的第一步。
材料科学基础包括材料的组成、结构、性能以及其它相关的知识。
例如,金属材料的结构和性质可以通过晶体结构、晶格常数和晶体缺陷等来描述。
2. 机械制图机械制图是机械制造的基础工具,它用于表达设计、工艺和加工等各个环节的信息。
学习机械制图,需要掌握常用的制图符号和图形的绘制方法。
例如,了解尺寸标注、断面图、装配图和零件图等内容。
3. 机械加工工艺机械加工工艺是机械制造的核心环节,它包括了各种加工方法和工具的应用。
学习机械加工工艺,需要了解常见的加工方法,如铣削、车削、钻孔和磨削等。
同时,还需要熟悉各种加工工具的使用和操作要点。
4. 机械传动机械传动是机械运动的重要方式之一,它通过传递力和运动来实现不同部件之间的协调工作。
学习机械传动,需要了解各种传动方式的特点和应用场景。
例如,带传动、齿轮传动和联轴器等。
5. 自动控制基础机械制造过程中的自动化控制是提高生产效率和质量的重要手段。
学习自动控制基础,需要了解传感器、执行器和控制系统等的基本原理和工作过程。
同时,还需要掌握常见的控制方法,如PID控制和逻辑控制等。
6. 质量管理在机械制造中,质量管理是确保产品质量的关键环节。
学习质量管理,需要了解常见的质量检测方法和标准。
例如,测量仪器的选择和使用、统计质量控制的方法和品管流程等。
7. 机械设计基础机械设计是机械制造的重要环节,它涉及到了各种机械元件的设计与选择。
学习机械设计基础,需要了解材料力学、机械原理和设计原则等。
例如,了解应力、应变和变形的计算方法,掌握材料选择的原则以及机械零件的设计规范。
通过以上对大一学习机械制造过程中的基础知识点进行的归纳总结,希望读者能够对机械制造有更深入的了解。
机械制造技术基础笔记第三章切削与磨削原理3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤1.摩擦面上的接触状态1)峰点型接触(F 不太大时):m= f/F=tsAr/ss Ar=ts/ss=常数此时的摩擦状态为滑动摩擦(外摩擦)。
ss--材料的拉压屈服极限ts--材料的剪切屈服极限Aa--名义接触面积Ar--实际接触面积2)紧密型接触(F 很大时):m= f/F= tsAa/F=ts/sav≠常数此时的摩擦状态为粘结摩擦(内摩擦)。
2.前刀面上刀-屑的摩擦:既有粘结摩擦,也有滑动摩擦,以粘结摩擦为主。
前刀面上的平均摩擦系数可以近似用粘结区的摩擦系数表示:m= ts/sav≠常数当前刀面上的平均正应力sav增大时,m 随之减小。
4.积屑瘤1)现象:中速切削塑性金属时,在前刀面上切削刃处粘有楔形硬块(积屑瘤)。
2)形成原因:(1)在一定的温度和很大压力下,切屑底面与前刀面发生粘结(冷焊);(2)由于加工硬化,滞流层金属在粘结面上逐层堆积(长大)。
3)对切削过程的影响(1)积屑瘤稳定时,保护刀具(代替刀刃切削);(2)使切削轻快(增大了实际前角);(3)积屑瘤不稳定时,加剧刀具磨损;(4)降低尺寸精度;(5)恶化表面质量(增大粗糙度、加深变质层、产生振动)。
--粗加工时可以存在,精加工时一定要避免。
4)抑制方法(1)避免中速切削;(2)提高工件材料的硬度(降低塑性);(3)增大刀具前角(至30~35o);(4)低速切削时添加切削液。
5.剪切角公式∵第一变形区的剪切变形是前刀面挤压摩擦作用的结果,∴切削合力Fr的方向就是材料内部主应力的方向,剪切面的方向就是材料内部最大剪应力的方向。
根据材料力学,二者夹角应为p/4,即:p/4= c+ b- go (tgb= Ff/ Fn= m )f= p/4- b+ go --李和谢弗的剪切角公式(1952)由公式可知:go ↗ → f ↗ → Lh ↘ b(m)↘ →f ↗ → Lh ↘-前刀面上的摩擦直接影响剪切面上的变形。
机械制造基础笔记一、机械制造概述机械制造是制造业的重要组成部分,涵盖了从原材料到成品机械的整个制造过程。
这个过程包括零件的加工、装配、检测和包装等环节,最终目标是生产出满足性能、精度和可靠性要求的机械产品。
二、机械制造工艺1. 金属切削加工:利用刀具对金属进行切削,以达到所需的形状和尺寸。
切削工艺可分为铣削、车削、钻削等多种方式。
2. 铸造工艺:通过将熔融的金属倒入模具中,待其冷却凝固后形成所需形状的零件。
铸造工艺可分为砂型铸造、压铸、熔模铸造等多种方式。
3. 焊接工艺:利用熔融的焊料连接两个金属件,以达到整体成形的目的。
焊接工艺可分为电弧焊、气体保护焊、激光焊等多种方式。
4. 热处理工艺:通过对金属进行加热和冷却处理,改变其内部组织结构,以达到提高材料性能的目的。
热处理工艺可分为退火、正火、淬火、回火等多种方式。
三、机械制造装备1. 机床:机床是机械制造中的重要设备,用于对金属进行切削加工。
常见的机床有车床、铣床、磨床等。
2. 铸造设备:铸造设备用于将熔融的金属倒入模具中,形成所需形状的零件。
常见的铸造设备有冲压机、压铸机等。
3. 焊接设备:焊接设备用于将两个金属件连接在一起。
常见的焊接设备有电弧焊机、气体保护焊机等。
4. 热处理设备:热处理设备用于对金属进行加热和冷却处理,改变其内部组织结构。
常见的热处理设备有淬火炉、回火炉等。
四、机械制造技术的发展趋势随着科技的不断发展,机械制造技术也在不断进步。
未来机械制造技术的发展趋势包括智能化、数字化、自动化等方面。
智能化制造可以提高生产效率、降低能耗;数字化制造可以实现远程监控、数据共享;自动化制造可以减少人工干预、提高产品质量。
4、在刀具标注角度中,对切屑流向有影响的是刃倾角。
7、夹具的夹紧机构主要有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构三种基本形式。
11、基准重合原则是指尽量选择被加工表面的设计基准作为定位基准,避免基准不重合而产生的定位误差。
8、下列不属于工艺基准的是B 。
A、定位基准B、设计基准C、工序基准D、测量基准E、装配基准10、下列因素引起的误差不是系统误差的是C 。
A、刀具磨损B、工艺系统的热变形C、工件定位误差D、加工原理简答题:(20 分)1、什么叫积屑瘤,积屑瘤对加工过程有什么影响?在切削塑性金属材料是,粘结在前刀面切屑处的硬块成为切削瘤。
影响:1、使刀具前刀面增到,降低切削力。
2,是切削厚度变化。
3,使表面粗糙度增大4,影响刀具寿命4、表面粗糙度对零件使用性能有什么影响?答:1)表面粗糙度降低零件表面的耐磨性;2)表面粗糙度降低零件的耐疲劳性;3)表面粗糙度降低零件的耐腐蚀性;4)表面粗糙度影响零件的配合性质;5)表面粗糙度影响零件的密封性。
5、零件的机械加工精度主要包含尺寸精度、形状精度和位置精度三方面内容。
7、砂轮具有一种其他刀具所没有的特性,是自锐性。
7、按照切削加工的原理,展成法加工齿轮的方法主要有滚齿和插齿两种。
二、答题:(6 分×7 题,共42 分)1、简述刀具材料应具备哪些基本性能?答:1)足够的硬度;2)良好的耐磨性;3)足够的强度和韧性;4)高的耐热性;5)良好的导热性和工艺性,以及经济性。
2、夹具一般由哪几部分组成?答:1)定位元件;2)夹紧装置;3)对刀及导向装置;4)夹具与机床之间的连接元件5)其他元件及装置;6)夹具体。
3、影响切削力的因素主要有哪些?答:1)工件材料,工件材料的强度、硬度越高,切削力越大;2)切削用量,背吃刀量和进给量越大,切削力越大;3)刀具角度,前角越大,切削力越大,主偏角和刃倾角影响切削分力的分配;4)刀具磨损,增大切削力;5)切削液,切削油可以降低切削力。
机械制造技术基础笔记第三章 切削与磨削原理3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤1.摩擦面上的接触状态1)峰点型接触( F 不太大时):m= f/F=tsAr/ss Ar=ts/ss=常数此时的摩擦状态为滑动摩擦(外摩擦)。
ss--材料的拉压屈服极限 ts--材料的剪切屈服极限Aa--名义接触面积 Ar--实际接触面积2)紧密型接触(F 很大时): m= f/F= tsAa/F=ts/sav≠常数此时的摩擦状态为粘结摩擦(内摩擦)。
2.前刀面上刀-屑的摩擦:既有粘结摩擦,也有滑动摩擦,以粘结摩擦为主。
前刀面上的平均摩擦系数可以近似用粘结区的摩擦系数表示:m=ts/sav≠常数当前刀面上的平均正应力sav增大时,m 随之减小。
4.积屑瘤1)现象:中速切削塑性金属时,在前刀面上切削刃处粘有楔形硬块(积屑瘤)。
2)形成原因:(1)在一定的温度和很大压力下,切屑底面与前刀面发生粘结(冷焊);(2)由于加工硬化,滞流层金属在粘结面上逐层堆积(长大)。
3)对切削过程的影响(1)积屑瘤稳定时,保护刀具(代替刀刃切削);(2)使切削轻快(增大了实际前角);(3)积屑瘤不稳定时,加剧刀具磨损;(4)降低尺寸精度;(5)恶化表面质量(增大粗糙度、加深变质层、产生振动)。
--粗加工时可以存在,精加工时一定要避免。
4)抑制方法(1)避免中速切削;(2)提高工件材料的硬度(降低塑性);(3)增大刀具前角(至30~35o);(4)低速切削时添加切削液。
5.剪切角公式∵第一变形区的剪切变形是前刀面挤压摩擦作用的结果,∴切削合力Fr的方向就是材料内部主应力的方向,剪切面的方向就是材料内部最大剪应力的方向。
根据材料力学,二者夹角应为p/4,即:p/4= c+ b- go (tgb= Ff/ Fn= m )f= p/4- b+ go --李和谢弗的剪切角公式(1952)由公式可知:go ↗ → f ↗ → Lh ↘ b(m)↘ →f ↗ → Lh ↘-前刀面上的摩擦直接影响剪切面上的变形。
3.1.4 影响切削变形的因素1.工件材料: 强度、硬度↗→sav↗→ m (=ts/sav) ↘→ f↗→ Lh↘2.刀具几何参数:主要是前角的影响。
go ↗ → f↗ → Lh ↘3.切削用量1)切削速度低速、中速,主要是积屑瘤的影响:积屑瘤长大时,实际前角gb ↗→ f↗→Lh↘;积屑瘤变小时,实际前角gb↘→f↘→Lh↗;高速:vc↗→ts↘→m (=ts/sav)↘→ f↗→Lh↘2)进给量 f↗→hD(=f•sinkr) ↗→f↗→Lh↘;3)背吃刀量 ap ↗→bD(= ap/ sinkr) ↗参加切削的刀刃长度增加了,其它条件未改变,所以:Lh基本不变。
(见图3.14)• 以上分析均有实验结果为证。
3.1.5 切屑类型及切屑控制1.切屑类型(p80 图3.16)2.切屑的控制-通过合理选择刀具角度、设计卷屑槽或断屑台,可以控制切屑的流向、卷曲程度和使其折断。
3.1.6 硬脆非金属材料切屑形成机理1.刀具对材料的撕裂作用:刃口前方的材料受到挤压,刃口下方的材料受到拉伸,所以裂纹多数是向刀刃的前下方裂开。
向下延伸的裂纹当能量耗尽后终止,转而向上的裂纹最终到达自由表面形成断裂(越靠近自由表面能量消耗越小)。
2.断裂碎块的大小与刃口距附近自由表面的深度有关,距离越深则碎块越大。
3.硬脆材料的切削过程大致可分4个阶段。
(见图3.20,c、d可能会反复进行多次。
§3.2 切削力3.2.1 切削合力F及其分力F的来源:作用在前刀面、后刀面、副後刀面处的正压力和摩擦力的合力。
其大小、方向与切削条件有关。
为测量和应用方便,通常需将它分解为三个相互垂直的分力,即:1.主切削力Fc(切向力):做功最多,用于验算刀具强度、设计机床零件、确定切削功率等;2.背向力Fp(吃刀抗力、径向力):不做功,对加工精度影响很大,用于验算工艺系统的强度、刚度。
也是引起切削振动的主要作用力。
3.进给力Ff(走刀抗力、轴向力):用于计算进给功率和验算进给机构的强度。
3.2.2 切削力与切削功率的计算 用理论公式计算切削力,由于推导公式时采用的切削模型过于简化,所以公式不够精确,计算误差较大。
生产实践中多用经验公式(把切削实验得到的大量数据经过数学处理得到)计算切削力。
1.指数形式的切削力经验公式:主切削力: (3.10)进给力: (3.11)背向力: (3.12)对于常用材料,式中的系数CF (与工件材料有关)、指数XF 、YF 、ZF 及切削条件变化时的修正系数KF(共8个) 均可从切削用量手册中查出。
2.由单位切削力计算主切削力• 单位切削力kc-作用在单位切削面积上的主切削力,单位:N/mm2• kc可以通过实验从下式求得: (3.13)• 各种工件材料的kc可从手册中查出并按下式计算Fc: Fc=kc Ac KFc (3.14)式中: KFc-切削条件修正系数3. 切削功率Pc的计算(此处与教材p84不同)切削功率即各切削分力所做功之和,可按下式计算:Pc= Fc vc+Ff vf = Fc vc+Ff f n × 10-3 ≈ Fc vc (W) (3.15)• 计算Pc主要用于验算机床电机功率Pm,验算公式: Pm﹥ Pc / hm (3.16)式中:hm --传动效率,新机床取为0.85,旧机床0.75。
3.2.3 影响切削力的因素影响因素的具体体现就是经验公式中的系数、指数和修正系数。
1.工件材料的影响强度、硬度↗→切削力↗ 塑性、韧性↗,硬化严重→切削力↗2.切削用量的影响1)背吃刀量ap: ap↗→bD(=ap/sinkr) ↗→切削力↗(正比)∴ ap的指数XF≈1,对ap不需修正。
2)进给量f: f↗→hD(=f•sinkr) ↗(正比)→f↗→Lh↘ 切削力↗但不成正比∴ f 的指数YF≈0.75~0.9,当f≠0.3时,需乘以修正系数Kf。
3)切削速度vc:主要与变形程度改变有关。
vc≠1.33m/s时,需乘以修正系数Kv。
切脆性材料时,F基本不变。
指数ZF≈0•切削用量三要素对切削力的影响程度: ap影响最大,f其次,vc影响最小。
3.刀具几何参数的影响(对各分力影响不同,需分别修正)1)前角go : go ↗ → f↗ → Lh ↘ →切削力↘切脆性材料如铸铁、青铜时,切削力基本不变。
go ≠15O时,需乘以修正系数KgFc 、KgFp 、KgFf 。
2)负倒棱bg:可以在增大前角的同时,兼顾刀刃的强度。
bg /f ↗ →切削力 ↗bg≠0时,需乘以修正系数KbgFc 、KbgFp 、KbgFf 。
3)主偏角Kr:对Fc影响不超过10%, Kr=60~75时,Fc最小;对两个水平分力影响大 Fp↓≈ FD CosKr↑ Ff↑≈ FD sinKr↑Kr ≠75O时,需乘以修正系数KKFc 、KKFp 、KKFf 。
4)刀尖圆弧半径re: re ↗ →平均Kr↘→Fp↗, Ff↘ re≠0.25时,需乘以修正系数KrFc 、KrFp 、KrFf 。
5)刃倾角ls:ls↗→Fc基本不变,Fp↘ ,Ff ↗ ls≠0o时,需乘以修正系数KlFc 、KlFp 、KlFf 。
4.刀具材料的影响:影响刀具-工件间的摩擦系数。
m:高速钢>硬质合金>涂层刀具>陶瓷>CBN5.切削液的影响:润滑作用越强,切削力越小(低速显著)。
6.後刀面磨损量VB: VB ↗→Fc、Fp、Ff均↗, Fp最显著。
VB>0时,需乘以修正系数KVBFc 、KVBFp 、KVBFf 。
§3.3 切削热和切削温度切削过程中温度的变化对切削过程、刀具磨损、加工精度、表面质量等均有重要影响。
3.3.1 切削热的产生和传出1.产生:切削力做功转变成热能。
三个变形区就是三个热源。
生热率:Q≈ Pc ≈ Fc vc (J/S)2.传出:Q =Q屑 + Q刀 + Q工+Q介车外圆:Q屑 >80%, Q刀 <10%, Q工<10%, Q介≈1%钻孔:Q屑 ≈ 28%, Q刀 ≈ 14.5%, Q工≈ 52.5%, Q介≈5%热量的传递使各部分温度q升高。
如:q屑↗有利于减小切削力但不利于断屑;q刀 过高过低都不好(各种刀具材料都有其适宜工作温度范围);q工↗使工件产生热变形,从而影响加工精度;……•以上分析意在说明:影响切削过程的直接原因不是产生热量的多少,而是各处温度的高低。
3.3.2 切削区的温度分布 由图3.24可知:1)切削区内各处温度不同(形成温度场);2)材料经过剪切面时,温度基本一致,经过前、後刀面时,接触面上的温度迅速升高;3)最高温度区是在离刃口一段距离的前刀面上;4)刀刃切过时,已加工表面受到一次热冲击。
•常用的测温方法有:●红外胶片照相法:测温度场;●人工热电偶法:测各点温度(温度场);●自然热电偶法:测刀-工接触区内的"平均温度",即通常所说的切削温度。
该方法可以用来研究:3.3.3 影响切削温度的主要因素切削区内温度的升高,是受到热量的产生和传出双重影响的动态平衡过程。
其主要影响因素有:1.切削用量:经验公式为 (3.20)•式(3.20)表明,切削用量三要素对切削温度的影响: vc影响最大,f 其次,ap影响最小。
2.刀具几何参数:1)前角: go ↗ → f↗ →Lh ↘ → Q ↘ → q ↘但go>18o~20o时,go↗→楔角bo↘→散热慢,q↘不显著2)主偏角:kr ↘ → bD(= ap/ sinkr) ↗(影响小), hD(= f sinkr) ↘ (影响大)→ q ↘其它参数影响不大。
3.工件材料:4.刀具磨损:後刀面磨损量VB ↗ → q ↗ 达到一定值后升温剧烈。
5.切削液:降温效果与液温、导热率、比热、流量、粘度、 浇注方式等有关。
§3.4 刀具磨损、破损与使用寿命• 切削金属时,刀具本身也会发生磨损或破损。
这对加工质量、刀具使用寿命、生产率、经济效益等均有影响。
此项研究对正确设计、使用刀具及正确选择切削用量也具有重要意义。
(本节重点是讨论磨损。
)3.4.1 磨损形式1.前刀面月牙洼磨损:vc较高、hD较大、切塑性金属时发生,衡量指标:KT;2.后刀面磨损:衡量指标:VB;3.边界磨损3.4.2 磨损原因1.磨料磨损是低速切削刀具(拉刀、丝锥、板牙等)磨损的主要原因工件材料内的硬质点:高硬度金属碳化物、氮化物、氧化物等。
2.粘结磨损(冷焊磨损)中速切削时最严重,与刀-工化学成分、刃磨质量有关。
3.扩散磨损在紧密接触的表面之间原子会从密度较大的一方扩散到密度较小的一方;扩散速度随切削温度升高而按 指数规律增加(详见P91);加入TiC可以减缓扩散速度。