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有强化切削刃、减缓刀具磨损战消振感化
时间:2019-10-03

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切削加工的根基形式有车削、铣削、钻削、镗削、刨削、拉削、磨削等。 钳工也属于金属切削加工。 根基形式有:錾削、锉削、锯削、刮削、以及钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹等。 常见机床的切削活动 合成切削活动——从活动和进给活动的合成活动 合成切削活动的 瞬时速度用矢量 ve 暗示 ve = vc + vf 留意:刀刃上 各点 ve 不等 例题: 前刀面及其选用 常用的前刀面型式有以下几种 正前角平面型 正前角平面带倒棱型 负前角单面型 负前角双面型 正前角曲面带倒棱型 问题 1、强度和韧性大的刀具材料选择大的仍是小的前角,而脆性大的刀具又若何选择? 2、加工塑性材料时,一般选择大的仍是小的前角? 3、加工脆性材料时,刀具前角相对塑性材料若何选择? 4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别? 解答 强度和韧性大的刀具材料能够选择大的前角,而脆性大的刀具以至取负的前角。 加工钢件等塑性材料时,一般采用选择大的前角。 加工脆性材料时,因而刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值,以提高刀刃的强度。 粗加工时,一般取较小的前角; 精加工时,宜取较大的前角,以减小工件变形取概况粗拙度; 刃带 正在后刀面上磨出后角为零度的小棱面,起不变、导向、消振、强化切削刃的感化。刃带宽度不宜过宽,不然会增大摩擦感化。 消振棱 指沿着切削刃正在后刀面上磨出负后角的小棱面,有强化切削刃、减缓刀具磨损和消振感化。 问题 1、工件材料强度或硬度较高时,一般采用较小仍是较大的后角? 2、对于塑性较大材料,一般取较小仍是较大的后角? 解答 1、工件材料强度或硬度较高时,为加强切削刃,一般采用较小后角。 2、对于塑性较大材料,已加工概况易发生加工软化时,后刀面摩擦对刀具磨损和加工概况质量影响较大时,一般取较大后角。 从偏角对切削过程的影响 从偏角κr影响工件概况外形 当车削阶梯轴时,应选用κr=90o,而当车削外圆端面及倒角时,则可选κr=45o。 从偏角κr的大小,还影响断屑的结果。 κr越大时,切削厚度越大,切削宽度越小,越容易断屑。 从偏角κr的大小,还可能影响残留面积的高度 当从切削刃的曲线部门参取构成残留面积时,减小κr,可提高加工概况光洁度 从偏角κr大小,影响切入前提,从而影响切削冲击 问题 3、工艺系统刚性较好时,从偏角κr若何选择? 4、当车阶梯轴时, κr =?;统一把刀具加工外圆、端面和倒角时, κr =? 5、副偏角κr ˊ的大小对概况粗拙度若何影响? 解答 3、工艺系统刚性较好时(工件长径比lw/dw 6) ,从偏角κr能够取小值。 4、当车阶梯轴时, κr =90o;统一把刀具加工外圆、端面和倒角时, κr =45o。 5、副偏角的减小,将可降低残留物面积的高度,提高理论概况粗拙度值, 曲线过渡刃 过渡刃的偏角κrε≈κr/2、长度bε≈(1/4~1/5)ap ,这种过渡刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。 圆弧过渡刃 过渡刃也可磨成圆弧形。它的参数就是刀尖圆弧半径rε。刀尖圆弧半径增大时,使刀尖处的平均从偏角减小,能够减小概况粗拙度数值,且能提高刀具耐费用。但会增大背向力和容易发生振动,所以刀尖圆弧半径不克不及过大。凡是高速钢车刀rε=0.5~5mm,硬质合金车刀rε=0.5~2mm。 程度修光刃 修光刃是正在副切削刃接近刀尖处磨出一小段κr‘=0o的平行刀刃。其长度bε‘≈(1.2~1.5)f。能降低概况粗拙度值,但bε‘ 过大易惹起振动。 大圆弧刃 大圆弧刃是把过渡刃磨成很是大的圆弧形,它的感化相当于程度修光刃。 影响刀头强度和散热前提; 负刃倾角可加强刀尖的强 度。切入时,刀尖较远 部门的切削刃起首接触 工件,而不是从刀尖起头 ,进而改善了散热前提, 提高了刀具的耐费用 节制背向力取进给力之比,影响工件加工质量; 负刃倾角→ Fp↑→变形↑,易振动→Ra↑ 。 影响切削刃尖锐性; λs↑→γ0e ↑→ ↑尖锐性 ※刀尖的形式 第四节 刀具几何参数的合理选择 金属切削加工及配备——第五章 刀具的“合理”几何参数,是指正在加工质量的前提下,可以或许获得最高刀具耐费用,从而可以或许达到提高切削效率、降低出产成本的目标的刀具几何参数 刀具几何参数包罗刀具几何角度、切削刃的刃口形式、切削刃外形和刀面形式等内容。 确定参数时的一般准绳是:  (1) 考虑刀具材料和布局。刀具材料有高速钢、硬质合金等;而刀具布局有全体、焊接、机夹、可转位等。 (2) 考虑工件的现实环境。如材料的物理机械机能、毛坯环境(铸、 锻等)、外形、材质等。  (3) 领会具体加工前提。如机床、夹具环境,系统刚性、 粗或精加工、从动线) 留意几何参数之间的关系。如选择前角,应同时考虑卷屑槽的外形、能否倒棱、刃倾角的正、负等。 (5) 处置好刀具锋锐性取强度、耐磨性的关系。正在具有脚够强度和耐磨性的前提下,力图刀具锋锐;正在提高刀具锋锐性的同时, 设法强化刀尖和刃区等。 1、功用 ① 影响切削区的变形、力、温度、功率耗损等。 ② 影响刀具耐费用,切削刃强度、散热前提等相关。  ③ 影响切屑形态、断屑结果,如小的γo,切屑变形大,易折断。 一、前角的功用及选择 ④改变切削刃受力性质。如+γo受弯;-γo受压。 ⑤ 影响已加工概况的质量, 次要是通过积屑瘤、 鳞刺、 振动等要素发生影响。 图 γo为正或负时的受力环境 (a) 正前角; (b) 负前角 2.前角的选择准绳 1)按照工件材料:加工塑性材料时,应选大的前角;加工脆性材料时,塑性变形小,应选用较小的前角;工件材料的强度、硬度愈高时,应选用较小的前角。 2)按照刀具材料:抗弯强度和冲击韧性大的刀具材料,选较大的前角。反之,应采用较小的前角。 3)按照加工要求: 粗加工,出格是断续切削,或有硬皮时,如铸、锻件,γo可小些,以至负前角;精加工时,选大前角; 工艺系统刚性差、机床功率不脚时,γo应大些,减小切削力和振动; 成形刀具,如成形车刀、铣刀,为防止刃形畸变, 可取γo=0°; 数控机床、从动机或从动线上用的刀具,考虑应有较长的刀具耐费用及工做不变性, 常取较小的γo 。 5~10 钛合金 35~40 30~35 铝及铝合金 5~10 10~15 铜及铜合金 5~10 10~15 灰铸铁 20~25 15~20 奥氏体不锈钢 -15~-5 淬火钢 15~20 10-15 合金钢 15~20 10~15 中碳钢 25~30 20~25 低碳钢 精车 粗车 合理前角(度) 工件材料 硬质合金车刀合理前角参考值 3.前刀面的型式 1)正前角平面型:特点是布局简单、刀刃锐利,但强度低,传热能力差。多用于切削脆性材料用刀具、精加工用刀具、成形刀具和多刃刀具。 2)正前角平面带倒棱型:这种型式是沿切削刃磨出很窄的棱边,称为负倒棱。但倒棱的宽度必然要使切屑沿前刀面而不是沿负倒棱流出,不然就是负前角了。这种型式多用于粗加工铸锻件或断续切削。 3)负前角单面型:切削高强度、高硬度材料时,为使脆性较大的硬质合金刀片承受压应力,而采用负前角。当刀具磨损次要发生于后刀面时,可采用负前角单面型。但负前角会增大切削力。 4)负前角双面型:当刀具前刀面有磨损时,刃磨前刀面会使刀具材料丧失过大,沉磨次数削减,应采用负前角双面型。这时负前角的棱面应具有脚够的宽度,以确保切屑沿该面流出。 5)正前角曲面带倒棱型:这种型式是正在平面带倒棱的根本上,前刀面上又磨出一个曲面,称为卷屑槽或新月槽。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。 1.后角的功用 后角的次要感化是减小后刀面取加工概况间的摩擦,降低刀具磨损,提高工件概况质量。 共同前角工做,后角越大,切削刃钝圆半径越小,切削刃越尖锐。 影响切削刃和刀头的强度及散热体积。 二、后角的选择 ?0 ?0 2.后角的选择准绳 1)粗加工时,后角应取小值。精加工时,后角应取大值。 2)工件材料硬度、强度较高时,应取较小的后角。 3)工件材料塑性较大,材质较软或容易发生加工软化时,应恰当加大后角。 4)尺寸精度要求较严时(如定尺寸刀具) ,宜取较小的后角。 5)工艺系统刚性差,容易呈现振动,应恰当减小后角。 6)一般车刀副后角做成取从后角相等。堵截刀、铣刀的副后角较小,用以提高刀具强度。 αo’ = 1~3° 10~15 钛合金 10~12 8~10 铝及铝合金 6~8 6~8 铜及铜合金 6~8 4~6 灰铸铁 8~10 6~8 奥氏体不锈钢 8~10 淬火钢 6~8 5~7 合金钢 6~8 5~7 中碳钢 10~12 8~10 低碳钢 精车 粗车 合理后角(度) 工件材料 硬质合金车刀合理后角参考值 3.后刀面的形式 单一后刀面 双沉后刀面 为了刃口强度,减小刃磨后刀面的工做量,常正在车刀后刀面上磨出双沉后角。 刀尖安拆凹凸对工做角度的影响 使用:粗车外圆:刀尖高于工件核心,增大前角,降低切削力 精车外圆:刀尖低于工件核心,增大后角,削减后刀面磨损 车成形面:刀尖取工件核心等高,避免误差 1、从偏角的选择 三、 从、副偏角的合理选择 三、从偏角及副偏角的选择 从偏角的功用 影响概况粗拙度 影响刀具耐费用:kr、kr‘小,则切削刃增加,散热好,T↗ 影响切削分力比例:kr↘? Ff↘,Fp↗ 影响排屑、断屑结果 Fp↑→变形↑加工精度↓,易振动→Ra↑, κr越大时,切削厚度越大,切削宽度越小,越容易断屑。 副偏角的功用 负偏角对切削过程的影响 减小副偏角κr?,可加强刀尖强度,改善散热前提。 减小副偏角κr? ,则能够显著削减切削后的残留面积,提高概况光洁度。 但κr? 太小就会添加负切削刃的工做长度,增大副后刀面同已加工概况之间的摩擦,易惹起系统振动,反而增大概况粗拙度值。 合理选择从偏角 按照工件外形或工艺加工要求进行合理选择。 当工艺系统刚性不脚时,应拔取较大从偏角 当工件材料强度大、硬度高时,为减轻单元切削刃上的负荷,加强刀尖强度,改善散热前提,以提高刀具耐费用就要取较小的从偏角κr=10o-30o。 粗加工、半精加工,为提高刀具寿命,削减震动,kr宜大 按照加工概况外形 要求拔取从偏角。 合理选择副偏角 因副偏角影响概况粗拙度和刀具强度,所以副偏角次要按照加工性质拔取。凡是是正在不发生摩擦和振动的前提下,应拔取较小的副偏角。 用来确定刀具几何角度的参考系有两类:一类称为刀具标注角度参考系,即静止参考系;另一类称为刀具工做角度参考系,它是确定刀具正在切削活动中无效工做角度的参考系 它们的区别正在于:前者由从活动标的目的确定,尔后者则由合成切削活动标的目的确定 宽刃刨刀的静止参考系 宽刃刨削的特点: 刀刃为曲线 刀刃长度大于工件宽度 前面和后面均为平面 无进给活动(只要从活动) 拔取参考平面: 过从切削刃,取平行于切削速度标的目的并切于工件过渡概况的平面为切削平面(ps) 过从切削刃,取垂曲于切削速度标的目的的平面为基面(pr) 取垂曲于从切削刃的平面为po-po截面(又称正交平面) pr-po-ps便构成了丈量宽刃刨刀角度的静止参考系 车刀的静止参考系 车削的特点: 切削部门比刨刀复杂 车削有进给活动 从切削刃不必然程度 从切削刃各点切削速度不等 成立车刀静止参考系的假设 不考虑进给活动的影响 车刀安拆绝瞄准确 刀刃选定点的切削速度标的目的取刀刃遍地的平行 成立参考平面: Vc 切削平面(ps):过刀刃上选定点,包含该点假定从活动标的目的和刀刃的平面 基面(pr):过刀刃上选定点,垂曲该点假定从活动标的目的的平面 po-po截面(又称正交平面):过刀刃上选定点,既垂曲于切削平面,又垂曲于基面的平面 成立参考平面 由此获得: ps⊥ pr; ps⊥ po-po; pr⊥ po-po ps⊥ pr, pr∥安拆底面(基于3点假设) 从切削刃、副切削刃各有一个切削平面和基面 刀具正在设想、制制、刃磨和丈量时,都是用刀具静止参考系中的几何角度来标明切削刃和刀面的空间的,故这些角度称为刀具的标注角度(静态角度)。 沉点引见10个,常用的有6个(打√者) 三 刀具的标注角度 车刀的标注角度 正在基面中丈量的角度: √ 从偏角kr:从切削刃正在基面上的投影取进给活动标的目的之间的夹角 √ 副偏角kr’:副切削刃正在基面上投影取进给活动反标的目的之间的夹角(也有的定义为副切削刃正在基面上投影取已加工概况之间的夹角) 刀尖角εr:从切削刃、副切削刃正在基面上投影的夹角 由上可知:kr+ kr’+εr = 180° 正在po-po截面中丈量的角度: √ 前角γo:基面取前面之间的夹角 : 前面低于基面时,γo 0; 前面高于基面时,γo 0。 √ 从后角αo:后面取切削平面之间的夹角。加工过程中,一般不答应αo 0 楔角βo:后面取前面之间的夹角。 由上可知:βo = 90 - (αo +γo ) (影响强度) 正在切削平面中丈量的角度: √ 刃倾角λs:从切削刃取基面之间的夹角 : 刀尖为最高点时,λs 0; 刀尖为最低点时,λs 0。 留意:这一取84年以前的正好相反 正在副po-po截面中丈量的角度: 副前角γo’:副基面取副前面间的夹角 √ 副后角αo’:副后面取副切削平面间的夹角。影响概况粗拙度及振动。加工过程中,一般不答应αo’ 0 正在副切削平面中丈量的角度: 副刃倾角λs’:副切削刃取副基面之间的夹角 常用的6个车刀标注角度: 前角 正在从剖面中,前刀面取基面之间的夹角。 后角 正在从剖面中,后刀面取切削平面之间的夹角。 从偏角 正在基面上,从切削刃的投影取进给标的目的之间的夹角。 刃倾角 从切削刃取基面之间的夹角。 副偏角 正在基面上,副切削刃的投影取进给反标的目的之间的夹角。 工件 刀具 n 摩擦严沉 未便切入工件 图:刀具角度的需要性 刀具的工做参考系及工做角度 工做参考系取静止参考系的区别 合成切削活动标的目的取代假定从活动标的目的 现实进给活动标的目的取代假定进给活动标的目的 现实安拆前提取代假定安拆前提 刀具的工做角度 刀具的工做角度,只需用工做坐标平面代替静止坐标平面即可 四 刀具的工做角度 进给活动对工做角度的影响 工做前角 增大 工做后角 减小 以堵截工件为例,切削刃相对于工件的活动轨迹为阿基米德螺旋线,现实切削平面为过切削刃而切于螺旋线的平面,而现实基面又一直取之连结垂曲,因此切削时现实的前角、后角等都正在发生变化。 进给活动对工做角度的影 响 横车 设η为合成切削速度角, 则 γoe =γo +η αoe = αo -η tgη=vf / vc=f /πd d 随切削过程变化,越接近核心,η 越大,致使可能αoe 0(挤压)。 横车 考虑进给活动的影响,工做基面pre和工做切削平面pse都倾斜一个η 角。 则 γfe =γf +η αfe = αf -η η = tg-1( f /πdw ) 车外圆时,η = 30’~40’,可忽略;车螺纹,特别是车多头大螺距螺纹时,η 很大,则不成忽略 纵车 纵 车 换算到正交平面系: 则tgηo =tgη ·sin kr γoe =γo +ηo αoe = αo –ηo 刀具安拆环境对工做角度的影响 刀尖高于工件核心线 则 γpe =γp +θp αpe =αp –θp 刀尖高于工件核心线 则 γpe =γp +θp αpe =αp –θp 换算到正交平面系 则 γoe =γo +θo αoe =αo –θo θo = tg-1( tgθp·cos kr ) 注: (i) 当刀尖低于工件核心线时,上述计较公式θp 符号相反; (ii) 镗内孔时取车外圆的计较公式θp 符号正好相反。 刀尖安拆凹凸对工做角度的影响 使用:粗车外圆:刀尖高于工件核心,增大前角,降低切削力 精车外圆:刀尖低于工件核心,增大后角,削减后刀面磨损 车成形面:刀尖取工件核心等高,避免误差 刀杆轴线取进给标的目的不垂曲时,工做从偏角和工做副偏角将发生变化。 设G为进给标的目的垂线取刀杆核心线的夹角,则 Kre = Kr ± G Kre’ = Kr’ 干 G 刀杆核心线安拆偏斜对工做角度的影响 下图为外圆车削示企图,正在图上标注: (1)从活动、进给活动和背吃刀量; (2 )已加工概况、加工(过渡)概况和待加工概况; (3)基面、从剖面和切削平面; (4)刀具角度?0=15?、?0=6?、Kr=55?、Kr?=45?、?s=10? 。 * * 第二章 金属切削加工的根基学问 金属切削加工及配备 金属切削加工及配备——第二章 毛坯精度低、概况粗拙度值大,不克不及满脚零件的利用机能要求,必需进行切削加工才能成为零件。 金属切削加工是通过刀具取工件间的相对活动,从毛坯上切除多余的金属,从而获得及格零件的一种机械加工方式。 第一节 切削活动和 加工概况 金属切削加工及配备——第二章 为了切除工件上多余的金属,以获得外形、尺寸、精度和概况质量都合适要求的工件,除必需利用切削刀具外,刀具取工件间必需做相对活动——切削活动 按照切削过程中所起的感化,分为从活动和进给活动 一 切削活动 切削 活动 和 加工 概况 车刀纵向、横向挪动 工件扭转 卧式车床 进给活动 从活动 机床名称 切 削 运 动 及 切 削 要 素 钻头轴向挪动 钻头扭转 钻床 工件纵向、横向、垂曲标的目的挪动 铣刀扭转 铣床 工件横向、垂曲标的目的间隙挪动 刨刀来去 牛头刨床 工件扭转、工件来去或砂轮横向挪动 砂轮扭转 外圆磨床 工件来去挪动,砂轮横向、垂曲挪动 砂轮扭转 平面磨床 镗刀轴向挪动、工件轴向挪动 镗刀扭转 镗床 刨刀横向、垂曲标的目的间隙挪动 工件来去 龙门刨床 1.从活动——切除工件多余金属、构成工件新概况所必不成少的根基活动 从活动的特征: 速度最高 耗损功率最大 必有且只要一个 形式为扭转或曲线来去 车削从活动是工件的扭转活动;铣削和钻削活动是刀具的扭转活动;磨削从活动是砂轮的扭转活动;刨削从活动是刀具(牛头刨床)或工件(龙门刨床)的来去曲线活动等 切削刃上各点的从活动速度的大小和标的目的都不必然不异。为了阐发活动,必需确定一个选定点。 选定点——为便于阐发活动而拔取的合适点 切削速度——切削刃上拔取点相对于工件的从活动的瞬时速度。用矢量vc暗示 切削活动及选定点 2.进给活动——使新的切削层金属间断或持续投入切削的活动 进给活动的特征 速度较低 耗功较少 有0 ~ n 个 能够持续,也能够步进 形式为扭转或曲线来去 车削进给活动是刀具的挪动;铣削进给活动是工件的挪动;钻削进给活动是钻头沿其轴线标的目的的挪动;内、外圆磨削进给活动是工件的扭转活动和挪动 以及砂轮的横向进给等 进给速度——切削刃上拔取点相对于工件的进给活动的瞬时速度。用矢量vf 暗示 切削加工过程中的辅帮活动 切入活动 空程活动 分度转位活动 送夹料活动 机床节制活动等 3.合成切削活动 合成切削活动 工做平面——vc 和 vf 所正在的平面,以Pfe 暗示 合成切削速度角——正在工做平面内,统一瞬时从活动标的目的取合成切削活动标的目的之间的夹角,以η暗示 合成切削速度角 切削加工过程中,工件上构成三个不竭变化的概况 待加工概况──工件有待切除金属层的概况 过渡概况──从切削刃正正在切削着的概况 已加工概况──工件经刀具切除多余金属层后构成的新概况 二 工件上的概况 车削加工工件上的概况 金属切削加工及配备——第二章 第二节 切削要素 一、切削用量三要素 切削速度:这是从活动的线速度,单元为 m/s或m/min。从活动是扭转活动时,切削速度计较公式如下: 切削要素包罗切削用量和切削层横截面要素 正在出产中,磨削速度用m/s,其他加工的切削速度习m/min。 Vc 背吃刀量asp:工件已加工概况和待加工概况之间的垂曲距离 (从切削刃取工件过渡概况的瞬时接触长度正在垂曲于基点工做平面的标的目的上丈量的大小) 车削: 钻孔: 进给量 ?:工件或刀具每转一周,刀具沿进给标的目的取工件的相对位移。单元是mm/r。 f Vc ap ap 二、切削层横截面三要素 切削层——指刀具取工件相对挪动一个进给量时,相邻两个加工概况之间的金属层 切削层横截面要素——切削层横截面尺寸 (包罗:切削层公称宽度bD、切削层公称厚度hD、切削层公称横截面积AD) 切削层公称宽度bD:刀具从切削刃取工件的接触长度(切削刃上两个极限点间的距离)(bD=ap/sinkr) 切削层公称厚度hD:刀具或工件每挪动一个进给量 ? 时,刀具从切削刃相邻的两个之间的垂曲距离(hD=fsinkr) 切削层公称横截面积AD:切削层横截面的面积(AD≈bDhD=apf) 金属切削加工及配备——第二章 第三节 刀具几何参数 任何刀具都由切削部门和夹持部门构成 刀具切削部门的布局要素有: 三面二刃一尖 一 刀具切削部门的布局要素 前刀面(A γ) 从后刀面(Aa) 副后刀面(A’a) 从切削刃S 副切削刃S’ 刀尖(过渡刃) 前面(Aγ):切屑流经的刀面 从后面(Aα):和工件过渡概况相对的刀面 副后面(Aα’):和工件已加工概况相对的刀面 从切削刃(S):前面取从后面的交线 副切削刃(S’):前面取副后面的交线 刀尖:从切削刃和副切削刃的交点或毗连部位 常用的刀尖的外形 为了确定和丈量各刀刃、各刀面的空间相对,必需成立用以怀抱各刀刃、各刀面空间的参考系 成立参考系,必需取切削活动相联系,应反映刀具角度对切削过程的影响。参考系平面取刀具安拆平面应平行或垂曲,以便于丈量 二 刀具角度的参考系

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