切削加工成形.ppt

第7章切削加工成形金属零件切削加工：是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。
切削加工的基本形式有车削、铣削、钻削、刨削、钳工等。
一般情况下，通过铸造、锻造、焊接和各种轧制的型材毛坯精度低和表面粗糙度大，不能满足零件要求，必须进行切削加工才能成为零件。金属切削加工担负着几乎所有零件的加工任务，在机械制造过程中，处于十分重要的地位。
第1节切削加工基础知识切削过程中，工件上形成三个表面，如图7-2所示
1）待加工表面——将被切除的表面；
2）过渡表面——正在切削的表面；
3）已加工表面——切除多余金属后形成的表面。7.1.1.2切削要素2）进给量：在工件或刀具的每一转或每一往复行程的时间内，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移。通常用表示，单位为mm/r或mm／行程。2.切削层参数
切削层是指工件上正被刀具切削刃切削着的一层金属。也就是相邻的两过渡表面之间所夹着的一层金属，如图7-3所示。
1）切削层厚度：是相邻两过渡表面之间的垂直距离。
2）切削宽度：是沿主切削刃测量的切削层尺寸。
3）切削面积：切削层公称横截面积。7.1.2切削刀具3）拉刀：包括圆拉刀、平面拉刀、成形拉刀(如花键拉刀)等。
4）铣刀：包括加工平面的圆柱铣刀、端铣刀等；加工沟槽的立铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等；加工特殊形面的模数铣刀、凸(凹)圆弧铣刀、成形铣刀等。
5）螺纹刀具：包括螺纹车刀、丝锥、板牙、螺纹切刀、搓丝板等。
6）齿轮刀具：包括齿轮滚刀、蜗轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、花键滚刀等。
7）磨具：包括砂轮、砂带、油石和抛光轮等。
8）其他刀具：包括数控机床专用刀具、自动线专用刀具等。2.刀具切削部分结构要素图7-5车刀的参考系图7-5车刀的参考系图7-6车刀的标注角度图7-6车刀的标注角度图7-6车刀的标注角度5.刀具材料及合理选用
刀具材料主要是指刀具切削部分的材料。在切削过程中，刀具的切削能力，直接影响生产率、加工质量和加工成本。
刀具的切削性能，主要取决于刀具材料，其次是刀具几何参数和刀具结构的选择与设计是否合理。1）刀具材料应具备的性能。刀具切削部分在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动。因此，刀具材料应具备以下性能：

高的硬度和耐磨性；
足够的强度和韧性；
高的耐热性；
良好的工艺性；
好的导热性和小的膨胀系数。2）刀具材料简介。刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。目前，刀具材料中使用最广泛的仍是高速钢和硬质合金。

高速钢。高速钢是加入了钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢。它具有较高的硬度（62～67HRC）和耐热性（550～6000C），较高的强度和韧性，抗冲击、振动的能力较强。适用于制造各种形状复杂的刀具（如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）。常用的通用型高速钢牌号为W6M05Cr4V2和W18Cr4V。硬质合金。硬质合金可分为K、P、M三个主要类别，是当今主要的刀具材料之一，大多数车刀、端铣刀和部分立铣刀等均已采用硬质合金制造。
涂层刀具材料。它是在硬质合金或高速钢基体上，涂敷一层几微米厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物(如碳化钛、氮化钛、氧化铝等)而制成。
金刚石。它是目前已知的最硬材料，硬度接近于10000HV（硬质合金为1300∼1800HV）。能对陶瓷、硬质合金等高硬度耐磨材料进行切削加工，使用寿命极高。但金刚石的热稳定性较差，因此不宜加工钢铁材料。立方氮化硼（CBN）。其硬度为8000~9000HV，仅次于金刚石。热稳定性和化学惰性比金刚石好，可耐1300~1500℃的高温；能切削淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等。立方氮化硼刀片可用机械夹固或焊接的方法固定在刀杆上，也可以将立方氮化硼与硬质合金压制在一起成为复合刀片。
陶瓷。纯氧化铝AL2O3陶瓷、复合氧化铝AL2O3—TiC陶瓷、复合氮化硅Si3N4—TiC—Co陶瓷。可用于加工钢、铸铁，对于冷硬铸铁、淬硬钢的车削和铣削特别有效，其使用寿命、加工效率和已加工表面质量常高于硬质合金刀具。其主要缺点是：抗弯强度低，冲击韧度差，导热能力低和线膨胀系数大；对冲击十分敏感，容易破裂。因此，应用受到限制。7.1.3切削过程
7.1.3.1切削变形
塑性材料的切屑形成过程如图7-7所示：当刀具相对被切削层材料作切削运动时，在切应力的作用下材料依次错动滑移成切屑，并沿前刀面流出，而其底面则由于刀具前刀面推挤关系已变得很光滑平整。1.切屑类型
由于工件材料性质和切削条件不同，切削层变形程度也不同，因而产生的切屑也多种多样。归纳起来，主要有以下四种类型，如图7-8所示。2.积屑瘤
在用中等或较低的切削速度切削塑性较大的金属材料时，往往会在切削刃上粘附一