第7章+金属切削加工--.ppt

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1、车削所使用的工具机称为车床，在金属材料制造业中的应用极为广泛，地位极为重要，被称为金工之王、工具机之母。加工方式将圆形截面工件的一端夹持于车床主轴的夹头上工件随同主轴做旋转运动，利用固定在刀架上的单锋刀具做直线移动来执行切削操作。车削的工作包含切削工件的外径、外形、端面、锥度、台阶、凹槽、切断、钻孔、镗孔、铰孔、外螺纹、内螺纹、压花、绕弹簧及成型面等。第七章第七章 车削车削1第七章第七章 车削车削车削是车削是金属切金属切削加工削加工的主要的主要加工方加工方法之一，法之一，能加工能加工各种各种内内外回转外回转表面表面及及平端面平端面.2一、切削运动一、切削运动 切削加工时，工件与刀具必须具有一定

2、的相对运动。切削加工时，工件与刀具必须具有一定的相对运动。1 1 切削运动、切削用量、车床、车刀切削运动、切削用量、车床、车刀1 1主运动主运动:主要完成切削的运动，消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。主要完成切削的运动，消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。2 2进给运动进给运动:使工件多余材料不断被切除的工作运动，一种加工可以有一种使工件多余材料不断被切除的工作运动，一种加工可以有一种（或以上）的进给运动。（进给运动可以是连续也可以是间歇的）（或以上）的进给运动。（进给运动可以是连续也可以是间歇的）3零件上的三个表面零件上的三个表面待加工表面待加工表面：工件上有待切除的表面；：工件上有待

3、切除的表面；已加工表面已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面：工件上经刀具切削后产生的表面;加工表面加工表面：工件上由刀具切削刃形成的表面。工件上由刀具切削刃形成的表面。4二、切削用量二、切削用量切削用量三要素切削用量三要素1、切削速度切削速度(Vc)(m/s)：单位时间内工件或刀具沿主运动方向主运动方向的相对位移旋转运动旋转运动：2、进给量（、进给量（f）（）（mm）：）：在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进给运动方向进给运动方向的相对位移。3、切削深度（背吃刀量、切削深度（背吃刀量ap）（）（mm）：）：待加工表面到已加工表面待加工表面到已加工表面间的垂直距离间的垂直距离a

4、p=dw-dm5三、三、C6132卧式车床的组成和传动卧式车床的组成和传动6三、三、C6132卧式车床的组成和传动卧式车床的组成和传动7C6132卧式车床传动系统图8四、车床附件和工件装夹四、车床附件和工件装夹9用四爪卡盘安装工件用四爪卡盘安装工件用顶尖安装工件用顶尖安装工件10中心架和跟中心架和跟刀架的应用刀架的应用1112五、车刀的组成及角度五、车刀的组成及角度 车刀由刀体和刀柄组成车刀由刀体和刀柄组成 刀体刀体:切削部分；切削部分；刀柄刀柄:夹持部分。夹持部分。1 1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成:外圆车刀由三个刀面、两条切削刃和一个刀尖外圆车刀由三个刀面、两条切削刃和一个刀尖

5、 （1）前刀面:刀具上切屑流过的表面。（2）后刀面:刀具上与过渡表面相对的是主后刀面；与已加工表面相对的是副后刀面。（3）切削刃:前刀面与主后刀面相交形成的交线称为主切削刃，它完成主要切削工作；前刀面与副后刀面相交形成的是副切削刃,完成部分切削工作，最终形成加工表面.（4）刀尖:主、副切削刃的连接部位。外圆车刀外圆车刀外圆车刀外圆车刀 13 基面基面:过切削刃选定过切削刃选定点，垂直于该点，垂直于该点假定主运动点假定主运动方向的平面方向的平面（PrPr）；2 2）车刀切削部分的主要角度）车刀切削部分的主要角度*（1 1）刀具静止参考系）刀具静止参考系:选定适当组合的基准坐标平面选定适当组合的基

6、准坐标平面作为参考系。用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时作为参考系。用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系，称为刀具静止参考系。几何参数的参考系，称为刀具静止参考系。14 切削平面切削平面:过切削刃选过切削刃选定点，与切削刃相切，定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面，并垂直于基面的平面，主切削平面（主切削平面（PsPs），副），副切削平面（切削平面（PsPs）；正交平面正交平面:过切削刃选过切削刃选定点，并同时垂直于基定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面面和切削平面的平面（PoPo）；）；假定工作平面假定工作平面:过切削过切削刃选定点，垂直于基面刃选定点，垂直于基面并平行于

7、假定进给运动并平行于假定进给运动方向的平面（方向的平面（PfPf）。）。15（2 2）车刀的主要标注角度及选择）车刀的主要标注角度及选择要点在车刀设计、制造、刃磨和要点在车刀设计、制造、刃磨和测量时，必须确定的角度。测量时，必须确定的角度。前角前角:前刀面与基面之前刀面与基面之间夹角。增大前角，使主切削刃间夹角。增大前角，使主切削刃锋利，减小切削力和切削热。但锋利，减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃很脆弱，易产生前角过大，刀刃很脆弱，易产生崩刃。前角有正与负区分。崩刃。前角有正与负区分。后角后角:主后刀面与切削主后刀面与切削平面之间的夹角。后角的主要作平面之间的夹角。后角的主要作用是减少刀具

8、后刀面与工件表面用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦和后刀面的磨损，并配间的摩擦和后刀面的磨损，并配合前角影响切削刃的锋利和强度。合前角影响切削刃的锋利和强度。主偏角主偏角rr:主切削刃和假主切削刃和假定进给方向在基面（定进给方向在基面（PrPr）上投影）上投影的夹角。主偏角的大小影响切屑的夹角。主偏角的大小影响切屑断面形状和切削分力的大小。有断面形状和切削分力的大小。有时主偏角根据工件加工形状来定。时主偏角根据工件加工形状来定。16 副偏角副偏角rr副切削刃和假定进给的相反方向在基副切削刃和假定进给的相反方向在基面面PrPr上投影的夹角。副偏角的主要作用是减少副切削上投影的夹角。副偏角的主要

9、作用是减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少刀具磨损和防止切刃与工件已加工表面的摩擦，减少刀具磨损和防止切削时产生振动。减小副偏角可减小切削残留面积，降削时产生振动。减小副偏角可减小切削残留面积，降低己加工表面的粗糙度（如图）低己加工表面的粗糙度（如图）171 1、刀具材料、刀具材料基本要求：基本要求：（1 1）高硬度：刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一）高硬度：刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般其常温硬度要求在般其常温硬度要求在62HRC62HRC以上。以上。（2 2）足够的强度和韧度：承受很大切削力、冲击与振动。）足够的强度和韧度：承受很大切削力、冲击与振动。（3 3）高耐

10、磨性：抵抗切削过程中的剧烈磨损，保持刀刃锋利。）高耐磨性：抵抗切削过程中的剧烈磨损，保持刀刃锋利。一般情况，材料的硬度愈高，耐磨性愈好。一般情况，材料的硬度愈高，耐磨性愈好。（4 4）高的耐热性：在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬）高的耐热性：在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。（耐热性是衡量刀具材料性能的主要指标，性或热硬性。（耐热性是衡量刀具材料性能的主要指标，它基本上决定了刀具允许的切削速度。）它基本上决定了刀具允许的切削速度。）（5 5）良好的工艺性：便于刀具制造，具体包括锻造、轧制、）良好的工艺性：便于刀具制造，具体包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等

11、。焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。四、车刀四、车刀18种种 类类常常 用用 牌牌 号号主主 要要 性性 能能主主 要要 应应 用用碳素碳素工具钢工具钢含碳量较含碳量较高的优质高的优质碳钢碳钢T8AT10AT12A淬火后硬度高淬火后硬度高（达（达6365HRC）、价廉，）、价廉，但耐热性差但耐热性差（200以下）以下）制造小型、手动制造小型、手动和低速切削工具，和低速切削工具，如手用锯条和锉如手用锯条和锉刀等刀等合金合金工具钢工具钢碳素工具碳素工具钢中加入钢中加入少量少量Cr、W、Mn等元素等元素9SiCrCrWMnCrW5GCr15淬透性、耐热性淬透性、耐热性（220250）有所提高，

12、热处有所提高，热处理变形小，理变形小，制造手用铰刀、制造手用铰刀、圆板牙、丝锥、圆板牙、丝锥、刮刀等刮刀等高速钢高速钢含含Cr、W、V等元等元素较多的素较多的合金工具合金工具钢钢W18Cr4VW6Mo5Cr4V2它的耐热性大大它的耐热性大大提高提高(540650)，从而耐磨性也有从而耐磨性也有所提高，强度、所提高，强度、韧度和工艺性都韧度和工艺性都较好较好制造较为复杂的制造较为复杂的各种刀具，如麻各种刀具，如麻花钻、铣刀、拉花钻、铣刀、拉刀和齿轮刀具等，刀和齿轮刀具等，制作车刀、刨刀制作车刀、刨刀等简单刀具。等简单刀具。常常用用刀刀具具材材料料 19硬硬质质合合金金钨钴类钨钴类由由WC和和Co

13、组成组成以高硬度、以高硬度、高熔点的高熔点的金属炭化金属炭化物（物（WC、TiC等）等）作基体，作基体，以以Co等为等为粘结剂的粘结剂的粉末冶金粉末冶金制品制品YG3、YG6、YG8(数字数字表示含钴量表示含钴量的百分数的百分数其相对塑韧性好，但切削塑其相对塑韧性好，但切削塑性材料时耐磨性差，性材料时耐磨性差，Co含量含量少的，相对较脆、较耐磨少的，相对较脆、较耐磨适用于加工铸适用于加工铸铁、青铜等脆铁、青铜等脆性材料性材料钨钴钛类钨钴钛类由由WC、TiC和和Co组成组成YT5、YT15、YT30(数数字表示字表示TiC含量的百分含量的百分数数其耐热性，耐磨性均优于其耐热性，耐磨性均优于YG类

14、，但韧性较差。类，但韧性较差。TiC含含量愈多，则耐热性、耐磨性量愈多，则耐热性、耐磨性愈高，韧性愈小。愈高，韧性愈小。适用加工一般适用加工一般钢件钢件钨钛钽钨钛钽(铌铌)钴类钴类由由WC,TiC,TaC(NbC)和和Co组成组成YW1、YW2兼有兼有YG、YT类的大部分优类的大部分优良性能，被称为通用合金，良性能，被称为通用合金，但价高但价高既可加工铸铁既可加工铸铁也可加工钢，也可加工钢，适合耐热钢、适合耐热钢、高锰钢和不绣高锰钢和不绣钢的加工钢的加工陶陶 瓷瓷 材材 料料通常制成通常制成刀片刀片陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐热性高，许用的切削速度耐热性高，许用的切削

15、速度较高，且价廉，它的主要缺较高，且价廉，它的主要缺点是性脆，怕冲击，抗弯强点是性脆，怕冲击，抗弯强度低，在加入各种金属元素度低，在加入各种金属元素制成制成“金属陶瓷金属陶瓷”后，其抗后，其抗弯强度可大大提高弯强度可大大提高可用于切削高可用于切削高硬度等难加工硬度等难加工材料的精加工材料的精加工20*其他新型刀具材料简介其他新型刀具材料简介 高硬度、高强度、高韧性、高耐热性等难加高硬度、高强度、高韧性、高耐热性等难加工材料的不断增多，要求刀具材料也不断改工材料的不断增多，要求刀具材料也不断改进与创新，而且新材料的引入和原有材料的进与创新，而且新材料的引入和原有材料的改进是刀具改革的根本方向。改

16、进是刀具改革的根本方向。（1 1）高速钢的改进）高速钢的改进 （2 2）硬质合金的改进）硬质合金的改进 （3 3）人造金刚石）人造金刚石 （4 4）立方氮化硼（）立方氮化硼（CBNCBN）213 车削工艺特点及应用车削工艺特点及应用车削工艺特点车削工艺特点:1 1、易于保证工件各加工面的位置精度、易于保证工件各加工面的位置精度 易于保证同轴度要求易于保证同轴度要求 利用卡盘安装工件，回转轴线是利用卡盘安装工件，回转轴线是 车床主轴回转轴线车床主轴回转轴线 利用前后顶尖安装工件，回转轴线利用前后顶尖安装工件，回转轴线 是两顶尖的中心连线是两顶尖的中心连线 易于保证端面与轴线垂直度要求易于保证端面

17、与轴线垂直度要求 由横溜板导轨由横溜板导轨,与工件回转轴线的与工件回转轴线的 垂直度垂直度 222 2、切削过程较平稳、切削过程较平稳 避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，量，高速切削，利于生产率提高。利于生产率提高。3 3、适于有色金属零件的精加工、适于有色金属零件的精加工 有色金属零件表面粗糙度大有色金属零件表面粗糙度大RaRa值要求较小时，不值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。4 4、刀具简单、刀具简单 车刀制造、刃磨和安装均较方便。车刀制造、刃磨和安装均较方便。23车削的应用车削的应用 车床上使用不同的车刀或其它刀具，车床上使用不同的车刀或其它刀具，可加工各种回转表面可加工各种回转表面 如：内、外圆柱面，内外圆锥面如：内、外圆柱面，内外圆锥面 螺纹，沟槽，端面和成形面等。螺纹，沟槽，端面和成形面等。车削可加工单一轴线轴、盘、套类等零件车削可加工单一轴线轴、盘、套类等零件 也可加工多轴线零件（改变工件安装位置）也可加工多轴线零件（改变工件安装位置）加工精度加工精度IT8IT8IT7IT7，Ra=1.6Ra=1.60.80.824