机械制造技术基础第3版ppt课件

五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响
1.切削温度对工件材料强度和切削力的影响 2.对刀具材料的影响 3.对工件尺寸精度的影响 4.利用切削温度自动控制切削速度或进给量 5.利用切削温度与切削力控制刀具磨损
第六节 刀具磨损与刀具寿命
一、刀具磨损的形态及其原因 1.前刀面磨损
图2-38 刀具的磨损形态
三、△m>0的制造过程
在△m＞0的制造过程中，通过材料逐渐累加成
形，这一工艺方法的长处是可以成形任意复杂形状 的零件，而无需刀、夹具等生产准备活动。这一工 艺又称RP技术（Rapid Prototyping）。快速制造出 来的原型可作为设计评估、投标或展示的样件。RP 技术与快速精铸技术（Quick Casting）及快速模具 制造技术（Rapid Tooling）等相结合，又可以为小 批量或大批量生产服务，因而RP技术已成为加速新 产品开发及实现并行工程的有效技术。一些工业发 达国家（如美、日等）已经全面应用这一技术来提
图1-10 a)磨外圆 b)磨内孔 c) 1—拨盘 2—拨销 3—尾架 4—工件 5—鸡心夹头 6—头架
八、特种加工
1.电火花加工 (请点击链接) 2.电解加工 3.激光加工 4.超声波加工
1. 电火花加工
电火花加工是利用工具电极和工件电极间 瞬时火花放电所产生的高温，熔蚀工件材料来 成形工件的。电火花加工在专用的电火花加工 机床上进行，如图所示。
3)背吃刀量（切削深度）
αp
2.切削要素
图2-2 切削用量与切削层数
(2)切削层几何参数
1) 切削宽度αw 2)切削厚度αc 3)切削面积Ac
二、刀具角度 1.刀具切削部分的组成
图2-3 车刀的组成
2.刀具角度的参考平面
图2-5 确定车刀角度的参考平面
3.刀具的标注角度
图2-6 车刀的主要角度
4.刀具的工作角度
图2-9 车刀安装偏斜对工作角度的影响 (θ为切削时刀杆纵向轴线的偏转角)
4.刀具的工作角度 (2)进给运动对工作角度的影响
图2-11 横向进给运动对工作角度的影响
视频
图2-10 纵向进给运动对工作角度的影响
三、刀具种类
1.刀具分类 按加工方式和具体用途，可分为车刀、
孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮 刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大 类型；
图1-11 1—床身 2—立柱 3—工作台 4—工件电极 5—工具电极 6—进给机构
7—工作液 8—脉冲电源 9—工作液循环过滤系统
2. 电解加工
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的 电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。
图1-13 1—直流电源 2—工件 3—工具电极 4—电解液 5—进给机构
二、△m=0的制造过程
△m＝0的工艺内容主要由材料成形课程
研究。此处值得注意的是，统计数据表明， 机电产品40%-50%的零件是由模具成形的，因 此模具的作用是显而易见的。模具可分为注 射模、压铸模、锻模、冲裁模、拉伸模、吹 塑模等等。在我国模具是一个薄弱环节。模 具制造精度一般要求较高，其生产往往是单 件生产方式。模具的设计要用到CAD、CAE等 一系列技术，是一个技术密集型的产业。
a)
b)
图1-3 a)顺铣 b)逆铣
三、刨 削
刨削时，刀具的往复直线运动为切削主运动， 如图所示。因此，刨削速度不可能太高，故生产率 较低。
图1-4 刨削加工
四、钻削与镗削
在钻床上，用旋转的钻头钻削孔是孔加工最 常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运动，如 图所示。
图1-6 镗床镗孔
图1-7 车床镗孔
陶瓷刀具与传统硬质合金刀具相比，具有以下优 点：①可加工硬度高达65HRC的高硬度难加工材料； ②可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削；③耐 用度可提高几倍至几十倍；④切削效率提高3-10倍， 可实现以车、铣代磨。
第三节 金属切削过程及其物理现象
一、切削过程及切屑种类 1.切屑过程及切屑种类
图2-31 切屑的形成过程 a)金属切削层变形图像 b)切削过程晶粒变形情况 c)切削过程3个变形区
第一节 刀具的结构
一、切削运动与切削要素 二、刀具角度 三、刀具种类
一、切削运动与切削要素
1.切削运动
刀具与工件间 的相对运动称为切 削运动，即表面成 形运动。切削运动 可分解为主运动和 进给运动。
图2-1 切削运动与切削表面
2.切削要素
图2-1 切削运动与切削表面
(1)切削用量
1)切削速度vc 2)进给量f
第五节 切削力与切削功率
一、切削热的产生和传导
图2-37 切削热的产生与传导
切削塑性材料时，变 形和摩擦都比较大，所以 发热较多。切削速度提高 时，因切屑的变形减小， 所以塑性变形产生的热量 百分比降低，而摩擦产生 热量的百分比增高。切削 脆性材料时，后刀面上摩 擦产生的热量在切削热中 所占的百分比增大。
五、齿面加工
齿轮齿面的加工运动较复杂，根据形成齿面的方 法不同，可分为两大类：成形法和展成法(又称范成 法)。成形法加工齿面所使用的机床一般为普通铣床， 刀具为成形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋
转运动B11 (主切削运动)和直线移动A21（进给运动）。
图1-8 滚切斜齿圆柱齿 轮的传动原理
Hale Waihona Puke 六、复杂曲面加工2.高速钢 又称为锋钢或风钢，它是含有较多W、Cr、V 合金元素的高合金工具钢，如W18Cr4V。 3.硬质合金 它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC， TiC）为基体，以金属Co，Ni等为粘结剂，用粉末 冶金方法制成的一种合金。
三、新型刀具材料
陶瓷是以氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等为 主要成分，经压制成形后烧结而成的刀具材料。陶瓷 的硬度高、化学性能高、耐氧化，所以被广泛用于高 速切削加工中。但由于其强度低、韧性差，长期以来 主要用于精加工。
图1-15 超声波 加工原理示意图
1—超声波发生器 2、3—冷却水 4—换能器 5—振幅扩大棒 6—工具 7—工件 8—工作液
第二章 金属切削原理与刀具
第一节 刀具的结构 第二节 刀具材料 第三节 金属切削过程及其物理现象
第四节 切削力与切削功率 第五节 切削热与切削温度 第六节 刀具磨损与刀具寿命 第七节 切削用量的选择及工件材料加工性
c)90°弯头外圆车 刀
d)端面车刀
e)内孔车刀
f)切断刀
g)宽刃光刀
2.常用刀具简介
(2)孔加工刀具
孔加工刀具一般可分为两大类：一类是 从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻 花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件 上已有孔进行再加工用的刀具，常用的有扩 孔钻、铰刀及镗刀等。
2.常用刀具简介
图2-15 麻花钻的结构
三维曲面的切削加工，主要采用仿形铣和数 控铣的方法或特种加工方法。仿形铣必须有原型 作为靠模，加工中球头仿形头始终以一定压力接 触原型曲面，仿形头的运动变换为电感量，信号 经过放大控制铣床三个轴的运动，形成刀头沿曲 面运动的轨迹。铣刀多采用与仿形头等半径的球 头铣刀。
七、磨 削
磨削以砂轮或其它磨具对工件进行加工，如 图所示。其主运动是砂轮的旋转运动。
2.常用刀具简介
图2-29 滚刀
图2-30 两种 典型的剃齿刀
第二节 刀具材料
一、刀具材料应具备的性能
1.高的硬度 2.高的耐磨性 3.高的耐热性 4.足够的强度和韧性 5.良好的工艺性 6.良好的热物理性能和耐热冲击性能
二、常用的刀具材料
1.碳素工具钢与合金工具钢 碳素工具钢是含碳量最高的优质钢（碳的质 量分料为0.7%～1.2%），如T10A。
2.切屑的类型及其控制
图2-32 切屑类型 a)带状切屑 b)挤裂切屑 c)单元切屑 d)崩碎切屑
3.积屑瘤现象
在切削速度不高而又能形 成连续切屑的情况下，加工一 般钢料或其它塑性材料时，常 常在前刀面处粘着一块剖面有 时呈三角状的硬块。它的硬度 很高，通常是工件材料的2-3 倍，在处于比较稳定的状态时， 能够代替切削刃进行切削。这 块冷焊在前刀面上的金属称为 积屑瘤或刀瘤。
图2-39 前刀面的磨损痕迹随时间的变化
2.后刀面磨损
切削时，工件 的新鲜加工表面与 刀具后刀面接触， 相互摩擦，引起后 刀面磨损。
第二节 机械加工方法
一、车 削
图1-1 车床加工的典型工序
车削方法
的特点是工件 旋转，形成主 切削运动，因 此车削加工后 形成的面主要 是回转表面， 也可加工工件 的端面。
二、铣 削
图1-2 铣削加工
铣削的主切削运动
是刀具的旋转运动，工 件本身不动，而是装夹 在机床的工作台上完成 进给运动。
二、铣 削
(1)前角γo (2)后角αo (3)主偏角κr (4)副偏角κr (5)刃倾角λs
参考系 与角度
4.刀具的工作角度 以切削过程中实际的切削平面、基面
和正交平面为参考平面所确定的刀具角度 称为刀具的工作角度，又称实际角度。
(1)刀具安装位置对工作角度的影响
图2-8 车刀安装高度对工作角度的影响 a)刀尖高于工件轴线 b)刀尖低于工件轴线
3. 激光加工
激光是一种能量密度高、方向性好(激光束的 发散角极小)、单色性好(波长和频率单一)、相干 性好的光。
图1-14
1—激光器 2—光阑 3—反射
镜 4—
5—工件 6—
工作台 7—电源
4. 超声波加工
超声波加工是利用超声频(16-25kHz)振动的 工具端面冲击工作液中的悬浮磨粒，由磨粒对工 件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法， 其加工原理如图所示。
图2-16 中型标准群钻 a)外形图 b)投影图
2.常用刀具简介
图2-19 扩孔钻 a)高速钢整体式 b)镶齿套式 c)镶硬质合金可转位式