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金属切削加工基础知识ppt

发布时间:2024-04-01 23:45:01

  1. 常见的金属切削工艺有哪些分类?
  2. 金属切削加工过程控制方式有哪些?
  3. 什么是金属切削加工?

一、常见的金属切削工艺有哪些分类?

金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律是一门学科。在设计机床和刀具﹑制订机器零件的切削工艺及其定额﹑合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时﹐都要利用金属切削原理的研究成果﹐使机器零件的加工达到经济﹑优质和高效率的目的。通常切削工艺可以按工艺特征、加工精度、工件表面成型等进行区分,下面就简单介绍下常见的切削工艺有哪些:

一、按工艺特征区分

切削加工的工艺特征决定于切削工具的结构以及切削工具与工件的相对运动形式。按工艺特征,切削加工一般可分为:车削、铣削、钻削、镗削、铰削、刨削、插削、拉削、锯切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、抛光、齿轮加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等。

二、按材料切除率和加工精度区分:

按材料的切除率和加工精度的高低进行区分,精度越高加工难度也就越大,对于切削刀具、工件材质、切削油、设备加工速度等要求也就越高。

1、粗加工:用大的切削深度,经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量,如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等,粗加工加工效率高而加工精度较低,一般用作预先加工,有时也可作最终加工。

2、半精加工:一般作为粗加工与精加工之间的中间工序,但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位,也可以作为最终加工。

3、精加工:用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量,如精车、精刨、精铰、精磨等。精加工一般是最终加工。

4、精整加工:在精加工后进行,其目的是为了获得更小的表面粗糙度,并稍微提高精度。精整加工的加工余量小,如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等。

5、修饰加工:目的是为了减小表面粗糙度,以提高防蚀、防尘性能和改善外观,而并不要求提高精度,如抛光、砂光等。

6、超精密加工:航天、激光、电子、核能等尖端技术领域中需要某些特别精密的零件,这就需要采取特殊措施进行超精密加工,如镜面车削、镜面磨削、软磨粒机械化学抛光等。

三、按表面形成方法区分:

切削加工时,工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相对运动来获得的。按表面形成方法,切削加工可分为3类。

1、刀尖轨迹法:依靠刀尖相对于工件表面的运动轨迹来获得工件所要求的表面几何形状,如车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等。刀尖的运动轨迹取决于机床所提供的切削工具与工件的相对运动。

2、成形刀具法:简称成形法,用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具或成形砂轮等加工出成形面。此时机床的部分成形运动被刀刃的几何形状所代替,如成形车削、成形铣削和成形磨削等。由于成形刀具的制造比较困难,机床-夹具-工件-刀具所形成的工艺系统所能承受的切削力有限,成形法一般只用于加工短的成形面。

3、展成法:又称滚切法,加工时切削工具与工件作相对展成运动,刀具(或砂轮)和工件的瞬心线相互作纯滚动,两者之间保持确定的速比关系,所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面。齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿(不包括成形磨齿)等均属展成法加工。

随着科学技术的不断提高,大型金属加工设备、高强度复合刀具、高硬度轻量化原材料、切削油研发等工艺的日趁成熟,未来的切削技术也向着深层化、纳米精度化、流程化、智能化发展,如何应对大量新兴技术带来的切削技术革新,将成为企业下一个待以解决课题。

二、金属切削加工过程控制方式有哪些?

通过大量的生产实践证明,在金属切削加工中某些因素是可以控制和影响材料的表面质量的。这些因素主要包括:切削力、切削液及刀具材料。在金属切削加工过程中,如果对这些因素进行合理的选择以及对金属切削过程进行正确的控制,不仅能高效率地得到优质的产品,而且还能得到更好的收益。

切削力对金属切削加工的影响

2.1.工件材料对切削力的影响

切削力是由材料的剪切屈服强度、塑性变形等因素来影响的。材料的剪切屈服强度与切削力成正相关关系,即材料的剪切屈服强度越高,切削力越大。切削力还受到材料塑性、韧性的影响,材料塑性、韧性越好,切削力越大。

2.2.刀具几何角度对切削力的影响

从刀具几何角度分析,切削力主要受前角、主偏角和刃倾角变化的影响。当前角减小时,切削变形增大,切削力加强。但是还需注意,前角对切削力的影响与材料有关。切削力的作用方向主要受主偏角影响,与此同时,主偏角对主切削力、进给力和背向力都有一定影响。刃倾角对主切削力影响不大,但在一定范围内增大刃倾角使进给力增加、背向力减小。

切削液对金属切削加工的影响

3.1.切削液的作用

在金属切削加工过程中,切削液对切削加工有重要作用。主要分为四点:第一,冷却作用。切削液常常以液体形式存在于切削区,它不仅能够降低切削温度,起到冷却作用,还能够减小工件与刀具的热变形。第二,润滑作用。切削液在工件与刀具、切屑之间形成一层油膜,减少它们之间的摩擦,起到润滑作用。第三,排屑与清洗作用。生产加工时,切削液处于流动状态,可将切削区域及机床上的细碎切屑冲走。第四,防锈作用。将防锈剂加入到切削液中,使金属表面形成一层保护膜,可防止工件及刀具出现生锈现象。

3.2.切削液的种类

切削液主要分为三类。第一类,非水溶性切削液,主要对工件、刀具等有润滑作用。第二类,水溶性切削液,主要用于工件、刀具等的冷却和清洗。第三类,表面活性剂,这种物质既溶于水也溶于油,而且将水和油连接在一起,故其有乳化作用。

3.3.切削液的选择

切削液的选择常根据工件材料、加工方法以及刀具材料等具体情况而选择。

(1)根据工件材料选择。切削加工塑性材料时需用切削液,脆性材料则不需要。

(2)根据加工方法选择。如果对材料进行磨削加工,选择具有冷却、清洗排泄及防锈功能的切削液。如果对材料进行半封闭或封闭加工,可以考虑极压切削油和极压乳化液。

刀具材料对金属切削加工的影响

4.1.刀具材料的性能

通过考虑金属切削加工中的实际因素,刀具材料应具有高硬度、高强度、以及良好的耐磨性、耐热性和导热性。硬度高的刀具材料才能完成切削加工任务,足够的强度才能保证切削加工不会产生危险,良好的耐热性才能保证在高温环境下进行加工工作。只有这样,才能保证加工安全、高效率的运行。

4.2.刀具材料的种类

刀具材料的种类一般是按照材料的物理化学性能区分。在实际生产中,高速钢、硬质合金是使用最为广泛的。耐热性较差的碳素、合金工具钢因其抗弯强度较高,主要用于中、低速切割。高速钢按用途又可分类,通常分为两类:第一类,通用型高速钢;第二类,高性能高速钢。良好的工艺性是通用型高速钢的显著特色,而高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上加入微量元素,故高性能高速钢的耐磨性、耐热性显著提高。陶瓷材料的主要成分是氧化铝,是经压制成型后烧结而成。其具备稳定的化学性能,故适用于较高的切削速度。金刚石是目前最硬的刀具材料,不仅能够完成有色金属的加工,而且善用于非金属材料的高速精加工。立方氮化硼,一种硬度和耐磨性仅次于金刚石的刀具材料。适用于冷硬铸铁和一些很难加工材料的加工。

金属切削加工中控制表面质量的方法

5.1.合理选择刀具材料

刀具材料的选择一般根据加工材料和具体的加工情况而定。在金属切削加工过程中,对有色金属及非金属材料进行高速精加工时,一般采用金刚刀。利用的是金刚刀硬度高,耐磨性好,摩擦系数小的性能。对碳钢、合金钢进行高速精加工时,可以采用涂层硬质合金、或者立方氮化硼刀具材料,利用的是硬度高,耐磨性好,特别是其化学稳定性好的性能。

5.2.合理选择切削液

为了减少切屑、刀具与工件间的摩擦,可通过选择合理的切削液来实现。切削液的科学应用,可避免粘结现象,改善已加工表面质量。但是其使用效果,还需综合考虑与刀具材料、工件材料、加工方法等因素。

三、什么是金属切削加工?

金属切削加工就是利用切削刀具从毛坯上切除多余的金属,以获得要求的形状、尺寸和表面精度零件的加工方法。

铸造、锻压和焊接等工艺方法,通常只能用来制造毛坯和较粗糙的零件。凡是要求精度较高的零件,一般来说都需要进行切削加工。因此,切削加工在机械制造业中占有重要的地位。金属切削加工虽然有各种不同的形式,如车、刨、铣、磨以及齿轮加工等但是也存在共同的现象和规律,即从毛坯上切削去多余的金属。掌握这些现象和规律对正确地进行切削加工,对保证零件的加工质量,提高生产率和降低成本,都有着重要的意义。

金属切削工艺包括有车、刨、钻、铣等不同的类型,但是概括地看,任何使用刀具从坯件或半成品上去除一定厚度的金属层,而得到在形状上及表面粗糙度上达到要求的加工工艺都是切削加工。当工件与刀具接触,切削层金属经过弹性变形、滑移和切离等阶段而变为切屑的这一过程为金属切削。

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