機械零件表面的成型過程課件

1、機械零件表面的成形方法機械零件表面的成形方法金屬切削機床金屬切削機床刀具刀具n一、零件表面一、零件表面2.1.1 2.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法常用的表面：常用的表面：由平面、內(nèi)（外）圓面、和成形表由平面、內(nèi)（外）圓面、和成形表面面等幾種表面元素組成的。等幾種表面元素組成的。 平面平面是以一是以一直線直線為母線，以另一為母線，以另一直線直線為軌跡，作為軌跡，作平移平移運動運動時所形成的表面。時所形成的表面。 外圓面和內(nèi)圓面（孔）外圓面和內(nèi)圓面（孔）是以某一是以某一直線直線為母線，以為母線，以圓圓為軌跡，為軌跡，作作旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運動時所形成的表面。運動時所形成的表面。 成形面成

2、形面是以是以曲線曲線為母線，以為母線，以圓或直線圓或直線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平移運動時所形成的表面。移運動時所形成的表面。n 二、二、 工件表面的形成方法工件表面的形成方法任何規(guī)則表面都可以看作是任何規(guī)則表面都可以看作是一條線（稱為母線）一條線（稱為母線）沿著另一條線（稱為導線）運動的軌跡。沿著另一條線（稱為導線）運動的軌跡。母線母線和和導線導線統(tǒng)稱為形成表面的統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線發(fā)生線。2.1.1 2.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法n 二、二、 工件表面的形成方法工件表面的形成方法可逆表面可逆表面形成表面的兩條發(fā)生線形成表面的兩條發(fā)生線母線和導線母線和導線可

3、以互換，而不改變形成表面的性質(zhì)。可以互換，而不改變形成表面的性質(zhì)。不可逆表面不可逆表面如果母線和導線不可以互換。如果母線和導線不可以互換。注意：注意：有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母線的相對位置不同，也可形成不同的表面，如圓線的相對位置不同，也可形成不同的表面，如圓柱面、圓錐面和雙曲面。柱面、圓錐面和雙曲面。2.1.1 2.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法母線位置不同形成不母線位置不同形成不同表面同表面11-11-與軸線平行；與軸線平行；22-22-與軸線不平行，與軸線不平行，不相交；不相交；33-33-與軸不平行，相與軸不平行，相交。交

4、。n 三、三、 形成發(fā)生線的方法及所需運動形成發(fā)生線的方法及所需運動 形成發(fā)生線的方法可歸納為四種：形成發(fā)生線的方法可歸納為四種：軌跡法軌跡法 利用刀具作一定規(guī)律的利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運動軌跡運動對工件進行對工件進行加工的方法。加工的方法。 刀刃刀刃為切削點為切削點1 1，它按一定軌跡運動，形成所，它按一定軌跡運動，形成所需的發(fā)生線需的發(fā)生線2 2。 形成發(fā)生線形成發(fā)生線需要一個成形運動需要一個成形運動。2.1.1 2.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法 軌跡法軌跡法n 三、三、 形成發(fā)生線的方法及所需運動形成發(fā)生線的方法及所需運動 成形法成形法( (仿型法仿型法) ) 利用

5、利用成形刀具成形刀具對工件進行加工的方法。對工件進行加工的方法。 刀刃為刀刃為切削線切削線1 1，它的形狀和長短與需要形成的，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線發(fā)生線2 2完全重合，刀具無須任何運動就可以得完全重合，刀具無須任何運動就可以得到所需的發(fā)生線形狀。到所需的發(fā)生線形狀。 形成發(fā)生線形成發(fā)生線2 2不需運動不需運動。2.1.1 2.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法 成形法成形法( (仿型法仿型法) )展成法展成法 利用工件和刀具作利用工件和刀具作展成切削運動展成切削運動進行加工的方法。進行加工的方法。 刀刃為刀刃為切削線切削線1 1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線，它的

6、形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2 2的形狀不的形狀不吻合，切削線吻合，切削線1 1與發(fā)生線與發(fā)生線2 2彼此作無滑動的純滾動，彼此作無滑動的純滾動，發(fā)生線發(fā)生線2 2就是就是切削線切削線1 1在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線。在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線。曲線曲線3 3是切削刃上某點是切削刃上某點A A的運動軌跡。的運動軌跡。 在形成發(fā)生線在形成發(fā)生線2 2的過程中，或者僅由的過程中，或者僅由切削刃切削刃1 1沿著由它生成的發(fā)生線沿著由它生成的發(fā)生線2 2滾動；滾動；或者切削刃或者切削刃1 1和發(fā)生線和發(fā)生線2 2（工件）共同（工件）共同完成復合的純滾動，這種運動稱為完成復合的純滾動，這種運動稱為展

7、成運動展成運動。 形成發(fā)生線形成發(fā)生線需要一個成形運動需要一個成形運動（展成運動展成運動）。）。n 三、三、 形成發(fā)生線的方法及所需運動形成發(fā)生線的方法及所需運動展成法展成法相切法相切法 利用利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運動刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運動對工件進行加工的方法。對工件進行加工的方法。 刀刃為旋轉(zhuǎn)刀具（銑刀或砂輪）上的切削點刀刃為旋轉(zhuǎn)刀具（銑刀或砂輪）上的切削點1 1，刀具作旋轉(zhuǎn)，刀具作旋轉(zhuǎn)運動的同時，其中心按一定規(guī)律運動，運動的同時，其中心按一定規(guī)律運動，切削點切削點1 1的運動軌跡的運動軌跡與工件相切，形成了發(fā)生線與工件相切，形成了發(fā)生線2 2。 由于刀具上有多個切削點，由于刀具上有多個切削

8、點，發(fā)生線發(fā)生線2 2是刀具上所有的切削點在切削過程是刀具上所有的切削點在切削過程中共同形成的。中共同形成的。 形成發(fā)生線形成發(fā)生線需要二個成形運動需要二個成形運動：刀具刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具中心按一定規(guī)律運動。的旋轉(zhuǎn)運動和刀具中心按一定規(guī)律運動。n 三、三、 形成發(fā)生線的方法及所需運動形成發(fā)生線的方法及所需運動相切法相切法 形成發(fā)生線所需的運動形成發(fā)生線所需的運動成形運動成形運動 按組成情況不同，可分為按組成情況不同，可分為 簡單成形運動：簡單成形運動： 復合成形運動：復合成形運動：一個成形運動是由單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線一個成形運動是由單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動構(gòu)成的。運動構(gòu)成的。一個成形運動，是

9、由兩個或兩個以上旋轉(zhuǎn)一個成形運動，是由兩個或兩個以上旋轉(zhuǎn)運動或直線運動，按照某種確定的運動關(guān)運動或直線運動，按照某種確定的運動關(guān)系組合而成。系組合而成。 2.1.2 2.1.2 表面成形運動表面成形運動 例：車螺紋。螺紋車刀是成形刀具，因此形成螺旋面例：車螺紋。螺紋車刀是成形刀具，因此形成螺旋面只需只需1 1個運動即車刀在不動的工件作空間螺旋運動。個運動即車刀在不動的工件作空間螺旋運動。該螺旋運動分解成等速的旋轉(zhuǎn)運動和等速的直線運動。該螺旋運動分解成等速的旋轉(zhuǎn)運動和等速的直線運動。圖圖b b中以中以B B1111和和A A1212代表。代表。 為得到一定導程的螺旋線，為得到一定導程的螺旋線，B

10、 B1111和和A A1212須嚴格保持相對須嚴格保持相對運動關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)一周，刀具的移動量應(yīng)為一個運動關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)一周，刀具的移動量應(yīng)為一個導程。導程。一、切削運動一、切削運動切削加工時切削加工時, ,為了獲得各種形狀的零件為了獲得各種形狀的零件, ,刀具與工件必須具有一定刀具與工件必須具有一定的相對運動的相對運動, ,我們將這種相對運動為切削運動。我們將這種相對運動為切削運動。 切削運動按其所起的作用可分為：切削運動按其所起的作用可分為：主運動主運動進給運動進給運動 2.1.3 2.1.3 切削運動和切削要素切削運動和切削要素（1 1）主運動）主運動主運動是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對

11、運動，從而使刀具前面接近主運動是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運動，從而使刀具前面接近工件實現(xiàn)切削的運動。主運動的特點工件實現(xiàn)切削的運動。主運動的特點速度最高速度最高，消耗的功率最大消耗的功率最大。（2 2）進給運動）進給運動由機床或人力提供的運動，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對由機床或人力提供的運動，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對運動，進給運動將使被切金屬層不斷地投入切削，以加工出具運動，進給運動將使被切金屬層不斷地投入切削，以加工出具有所需幾何特性的已加工表面。有所需幾何特性的已加工表面。 主運動主運動的運動形式可以是的運動形式可以是旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運動，也可以是運動，也可以是直線直線運動；運動；主運動

12、主運動可以由可以由工件工件完成，也可以由完成，也可以由刀具刀具完成；完成；主運動和進給運動主運動和進給運動可以可以同時同時進行，也可以進行，也可以間歇間歇進行；進行；主運動主運動通常通常只有一個只有一個，而，而進給運動進給運動的數(shù)目可以有的數(shù)目可以有一個或幾個一個或幾個。一、切削運動一、切削運動常見的切削運動常見的切削運動（3 3）主運動和進給運動的合成）主運動和進給運動的合成 當主運動和進給運動同當主運動和進給運動同時進行時，切削刃上某時進行時，切削刃上某一點相對于工件的運動一點相對于工件的運動為合成運動，常用合成為合成運動，常用合成速度向量速度向量v ve e來表示，如來表示，如圖所示。圖

13、所示。一、切削運動一、切削運動常見機床的切削運動常見機床的切削運動機床名稱主運動進給運動臥式車床臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向移動鉆床鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動銑床銑床銑刀旋轉(zhuǎn)工件縱向、橫向、垂直方向移動牛頭刨床牛頭刨床刨刀往復工件橫向、垂直方向間隙移動外圓磨床外圓磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)、工件往復或砂輪橫向移動平面磨床平面磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件往復移動，砂輪橫向、垂直移動鏜床鏜床鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜刀軸向移動、工件軸向移動龍門刨床龍門刨床工件往復刨刀橫向、垂直方向間隙移動 切削加工過程中，在切削運動的作用下，工件表面一層金切削加工過程中，在切削運動的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需?/p>

14、的新的表面，屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的過程中，工件上有三個依次變化著的表面，它在新表面形成的過程中，工件上有三個依次變化著的表面，它們分別是：們分別是： 已加工表面已加工表面 已經(jīng)切去多余金屬層而形成已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新表面。的新表面。待加工表面待加工表面 即將被切去金屬層的表面；即將被切去金屬層的表面；過渡表面過渡表面 切削刃正在切削而形成的表切削刃正在切削而形成的表面面, , 又稱又稱加工表面加工表面或或切削切削表面表面；二、工件表面二、工件表面 2.1.3 2.1.3 切削運動和切削要素切削運動和切削要素nf f已加工表面已加工表面過渡表

15、面過渡表面待加工表面待加工表面d dm m進給運動主運動待加工表面加工表面已加工表面已加工表面加工表面待加工表面主運動進給運動二、工件表面二、工件表面進給運動加工表面待加工表面待加工表面主運動已加工表面加工表面進給運動已加工表面主運動二、工件表面二、工件表面 切削用量是用來表示切削加工中主運動和進給運動參數(shù)的數(shù)量。切削用量是用來表示切削加工中主運動和進給運動參數(shù)的數(shù)量。 切削用量包括：切削用量包括：切削速度切削速度進給量進給量背吃刀量背吃刀量三、切削用量三、切削用量 2.1.3 2.1.3 切削運動和切削要素切削運動和切削要素（1 1）切削速度）切削速度v vc c 在切削加工時，切削刃選定點

16、相對于工件在切削加工時，切削刃選定點相對于工件主運動主運動的瞬時速度的瞬時速度稱為切削速度，它表示在單位時間內(nèi)工件和刀具沿稱為切削速度，它表示在單位時間內(nèi)工件和刀具沿主運動方主運動方向向相對移動的距離相對移動的距離, ,單位為單位為m/minm/min或或m/sm/s。主運動為主運動為旋轉(zhuǎn)運動旋轉(zhuǎn)運動時時, ,切削速度切削速度v vc c計算公式為計算公式為: :)/min/(1000smmndvc或式中式中d d工件直徑（工件直徑（mmmm） n n工件或刀具每分工件或刀具每分( (秒秒) )鐘轉(zhuǎn)數(shù)鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min(r/min或或r/s)r/s)三、切削用量三、切削用量主運動為主運動為往復

17、運動往復運動時時, ,平均切削速度為：平均切削速度為：)/min/(10002smmnLvrc或式中式中L L一往復運動行程長度一往復運動行程長度(mm)(mm) nr nr一主運動每分鐘的往復次數(shù)一主運動每分鐘的往復次數(shù)( (往復次數(shù)往復次數(shù)/min)/min)。（1 1）切削速度）切削速度v vc c 三、切削用量三、切削用量（2 2）進給量）進給量f f 進給量是刀具在進給量是刀具在進給運動方向進給運動方向上相對工件的位移量，可用刀具上相對工件的位移量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述或度量。或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述或度量。 車削車削時進給量的單位是時進給量的單位是mm/

18、rmm/r，即，即工件每轉(zhuǎn)一圈工件每轉(zhuǎn)一圈, ,刀具沿刀具沿進給運動方向移動的距離進給運動方向移動的距離。刨削刨削等主運動為往復直線運動等主運動為往復直線運動, ,其間歇進給的進給量為其間歇進給的進給量為mm/mm/雙行程，即雙行程，即每個往復行程刀具與工件之間的相對橫每個往復行程刀具與工件之間的相對橫向移動距離向移動距離。三、切削用量三、切削用量單位時間的進給量，稱為單位時間的進給量，稱為進給速度進給速度，車削車削時的進給速度時的進給速度v vf f 計算公式為計算公式為: :銑削銑削時，由于銑刀是多齒刀具，進給量單位除時，由于銑刀是多齒刀具，進給量單位除mm/rmm/r外，還規(guī)外，還規(guī)定了

19、每齒進給量，用定了每齒進給量，用azaz表示，單位是表示，單位是(mm/z)(mm/z)，vfvf、f f、azaz三三者之間的關(guān)系為：者之間的關(guān)系為：zanfnvff)/min/(smmmmfnvf或z z為多齒刀具的齒數(shù)為多齒刀具的齒數(shù) （2 2）進給量）進給量f f 三、切削用量三、切削用量（3 3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）a ap p 背吃刀量背吃刀量apap是指是指主刀刃工作長度主刀刃工作長度（在基面上的投影）沿（在基面上的投影）沿垂直垂直于進給運動方向于進給運動方向上的上的投影投影值。值。 對于外圓車削，背吃刀量對于外圓車削，背吃刀量apap等于工件已加工表面和待等

20、于工件已加工表面和待加工表面之間的垂直距離加工表面之間的垂直距離, ,單位為單位為mm mm 。即：。即：2mwpdda式中式中 dwdw待加工表面直徑待加工表面直徑 dmdm已加工表面直徑已加工表面直徑三、切削用量三、切削用量進給運動主運動待加工表面加工表面已加工表面已加工表面加工表面待加工表面主運動進給運動三、切削用量三、切削用量進給運動加工表面待加工表面待加工表面主運動已加工表面加工表面進給運動已加工表面主運動三、切削用量三、切削用量四、切削層參數(shù)四、切削層參數(shù) 切削層是刀具切削部分切過工件的一個單程所切除的工件切削層是刀具切削部分切過工件的一個單程所切除的工件材料層。切削層參數(shù)就是指這個切削層的截面尺寸。材料層。切削層參數(shù)就是指這個切削層的截面尺寸。 為了簡化計算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面為了簡化計算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的分所承受的負荷和切屑的尺寸大小負荷和切屑的尺寸大小。通常在。通常在基面基面PrPr內(nèi)內(nèi)度量。度量。 d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap pKrKr如所示，車外圓