《金工實(shí)習(xí)》第五章PPT課件

1、第五章 切削加工基礎(chǔ)知識(shí) 掌握切削運(yùn)動(dòng)和切削用量的基礎(chǔ)知識(shí)。了解零件的技術(shù)要求。了解刀具材料及其應(yīng)用。掌握常用量具的使用方法。學(xué)習(xí)目標(biāo) 切削加工是指利用切削工具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從坯料或工件上切除多余材料，以獲得所需要的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的零件的加工方法。切削加工分為鉗工和機(jī)械加工（又稱為機(jī)加工）。 鉗工是指由工人手持工具進(jìn)行的切削加工。 機(jī)械加工是由工人操縱機(jī)床進(jìn)行的切削加工，其主要的加工方法有車削、銑削、刨削、鉆削和磨削等，如圖5-1所示。5.1 概 述（a）車削 （b）銑削 （c）刨削 （d）鉆削 （e）磨削 圖5-1 機(jī)械加工的主要方法5.2 切削運(yùn)動(dòng)與切削用量5.2.1 切

2、削運(yùn)動(dòng) 切削運(yùn)動(dòng)是機(jī)床為實(shí)現(xiàn)加工所進(jìn)行的刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)按照其在切削過(guò)程中的作用不同分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1主運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng)是切下切屑所需的最基本的運(yùn)動(dòng)。切削加工中，主運(yùn)動(dòng)必須有，且只能有一個(gè)。2進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是提供連續(xù)切削可能性的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)或幾個(gè)。5.2.2 工件表面 在切削加工過(guò)程中，工件上同時(shí)形成三個(gè)表面，即待加工表面、已加工表面和過(guò)渡表面，如圖5-2所示。圖5-2 切削加工形成的三個(gè)表面5.2.3 切削運(yùn)動(dòng)三要素1切削速度vc 切削速度是指在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的距離，即工件加工表面相對(duì)刀具的線速度。 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（如車削、鉆削

3、等）時(shí)，切削速度應(yīng)以刀具或工件上最大的切削速度計(jì)算，即（m/min）式中，d加工處工件表面或刀具的最大直徑，單位為mm；n主運(yùn)動(dòng)每分鐘轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（如刨削）時(shí)，切削速度的公式為：（m/min）式中，L刨刀做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的行程長(zhǎng)度，單位為mm；n刨刀每分鐘往復(fù)次數(shù)，單位為str/min。2進(jìn)給量f 進(jìn)給量是在主運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)或單位時(shí)間內(nèi)，刀具和工件沿進(jìn)給方向相對(duì)移動(dòng)的距離。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量是工件每分鐘沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，單位為mm/min；當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量是刀具每往復(fù)一次工件或刀具沿進(jìn)給方向間歇移動(dòng)的距離，單位為mm/str。3

4、被吃刀量ap 被吃刀量又稱為切削深度，是刀具切入金屬層的深度。對(duì)于車削時(shí)，切削深度是待加工表面至已加工表面的垂直距離，即式中，D待加工表面的直徑，單位為mm；d已加工表面的直徑，單位為mm。5.3 零件的技術(shù)要求 零件加工的技術(shù)要求是設(shè)計(jì)零件時(shí)根據(jù)零件的作用提出的技術(shù)要求，包括表面粗糙度、尺寸精度、幾何精度和零件的材料、熱處理、表面處理等。5.3.1 表面粗糙度 表面粗糙度是指已加工表面存在著的由較小間距和峰谷組成的微量高低不平度。最為常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra，其常用參數(shù)數(shù)值為50，25，12.5，6.3，3.2，1.6，0.8，0.4，0.2，0.1，0.05等，單位為 。當(dāng)Ra值越大時(shí)

5、，零件的表面越粗糙；當(dāng)Ra值越小時(shí)，零件的表面越平整、光潔。常用加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度值如表5-1所示。表5-1 常用加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度值表面要求加工方法尺寸公差等級(jí)表面粗糙度/m表面特征不加工IT16IT14消除毛刺粗加工粗車、粗銑、鉆、粗鏜、粗刨IT13IT108040顯見(jiàn)刀紋IT104020可見(jiàn)刀紋IT10IT82010微見(jiàn)刀紋半精加工半精車、精車、精銑、精刨、粗磨IT10IT8105可見(jiàn)刀紋IT8IT752.5微見(jiàn)刀紋IT8IT72.51.25不見(jiàn)刀紋精加工精車、高速精銑、磨、鉸IT8IT61.250.32可辨加工痕跡的方向IT7IT60.630.32微辨加工痕跡的方向

6、IT7IT60.320.16不見(jiàn)加工痕跡的方向光整加工精細(xì)磨、研磨、鏡面磨、超精加工IT7IT50.160.03暗光澤面IT6IT50.080.04亮光澤面IT6IT50.040.02鏡狀光澤面5.3.2 尺寸精度 尺寸精度是指零件的實(shí)際尺寸相對(duì)于理想尺寸的準(zhǔn)確程度。根據(jù)零件的裝配及使用條件，允許二者之間存在一定的偏差。 零件的尺寸精度是用尺寸公差來(lái)控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允許的變動(dòng)量。在基本尺寸相同的情況下，尺寸公差越小，則尺寸精度越高。5.3.3 幾何精度 幾何精度綜合反映零、部件及其組裝后的綜合幾何形狀和位置誤差。零部件的幾何精度由幾何公差來(lái)控制。 幾何公差的幾何特征項(xiàng)目及符

7、號(hào)如表5-2所示。（見(jiàn)下頁(yè)）表5-2 幾何公差的幾何特征和符號(hào)公差類型幾何特征符號(hào)有無(wú)基準(zhǔn)形狀公差直線度無(wú)平面度無(wú)圓度無(wú)圓柱度無(wú)線輪廓度無(wú)面輪廓度無(wú)方向公差平行度有垂直度有傾斜度有線輪廓度有面輪廓度有位置公差位置度有或無(wú)同心度（用于中心點(diǎn)）有同軸度（用于軸線）有對(duì)稱度有線輪廓度有面輪廓度有跳動(dòng)公差圓跳動(dòng)有全跳動(dòng)有5.4 刀具材料5.4.1 刀具材料應(yīng)具備的性能 在切削過(guò)程中，刀具要承受很大的切削力、壓力、摩擦沖擊、振動(dòng)及高溫下的切削熱，因此刀具切削部分的材料應(yīng)具備以下性能：高硬度、高耐磨性、高耐熱性、足夠的強(qiáng)度和韌性、良好的工藝性。5.4.2 刀具材料簡(jiǎn)介 目前常用的刀具材料有碳素工具鋼、合金

8、工具鋼、高速鋼和硬質(zhì)合金等，其主要性能和應(yīng)用范圍如表5-3所示。表5-3 常用刀具材料的主要性能和應(yīng)用范圍種類常用牌號(hào)硬度/HRC（HRA）熱硬溫度/抗彎強(qiáng)度/GPa工藝性能應(yīng)用舉例碳素工具鋼T8AT10AT12A6064（8184）2002.16可冷熱加工成形，刃磨性能好用于手動(dòng)工具，如銼刀、鋸條和刮刀等合金工具鋼9CrSiCrWMn6065（8184）2503002.35可冷熱加工成形，刃磨性能好用于手動(dòng)或機(jī)動(dòng)低速刀具，如絲錐、板牙等高速鋼W18Cr4VW6Mo5Cr4V26370（8386）5506001.964.41可冷熱加工成形，刃磨性能好用于形狀復(fù)雜的刀具，如鉆頭、鉸刀等硬質(zhì)合金Y

9、G8，YG6YG3，YT58994（7482）8001 0001.082.16粉末冶金成形用于高速切削刀具，如車刀、刨刀等5.5 量 具 量具是用來(lái)測(cè)量零件尺寸、角度、形狀誤差和位置誤差的工具。切削加工中使用的量具種類很多，本節(jié)僅介紹幾種常用的量具。5.5.1 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺是一種比較精密的量具，如圖5-3所示。它可以直接測(cè)量工件的內(nèi)徑、外徑、寬度和深度等。游標(biāo)卡尺的測(cè)量范圍有0125 mm，0200 mm，0300 mm等。圖5-3 游標(biāo)卡尺1尺身；2上量爪；3尺框；4固定螺釘；5深度尺；6游標(biāo)；7下量爪 除了圖5-3所示的游標(biāo)卡尺外，還有專用于測(cè)量深度和高度的深度游標(biāo)卡尺和高度游標(biāo)卡尺

10、，如圖5-4所示。其中，高度游標(biāo)卡尺除用于測(cè)量工件的高度外，還用于鉗工精密劃線。（a）深度游標(biāo)卡尺 （b）高度游標(biāo)卡尺圖5-4 深度和高度游標(biāo)卡尺1結(jié)構(gòu)原理游標(biāo)卡尺由主尺、副尺及深度尺等組成。在主尺上刻有間距為1 mm的刻度，副尺通過(guò)緊固螺釘鎖緊在主尺上，松開(kāi)緊固螺釘，移動(dòng)副尺及活動(dòng)卡角即可進(jìn)行度量。2刻線原理 如圖5-5（a）所示，副尺上刻有50個(gè)小格，當(dāng)主尺與副尺的卡腳貼合時(shí)，主尺上的49格剛好跨過(guò)副尺上的50小格。因此副尺每小格長(zhǎng)度主、副尺每小格之差則該游標(biāo)卡尺的測(cè)量精度為0.02 mm。3讀數(shù)方法游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)由主尺上的數(shù)值和副尺上的數(shù)值兩部分組成，其讀數(shù)方法分為三步：根據(jù)副尺零線以

11、左的主尺上的最近刻度讀出整數(shù)；根據(jù)副尺零線以右與主尺某一刻線對(duì)準(zhǔn)的刻度線的順序號(hào)乘以0.02讀出小數(shù)；將以上的整數(shù)和小數(shù)兩部分尺寸相加即為總尺寸。依據(jù)上述讀數(shù)方法，圖5-5（b）所示游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為（a）刻線原理 （b）讀數(shù)方法圖5-5 1/50游標(biāo)卡尺的刻線原理和讀數(shù)方法4使用方法及注意事項(xiàng)游標(biāo)卡尺的使用方法如圖5-6所示。（a）測(cè)量工件外徑的方法 （b）測(cè)量工件內(nèi)徑的方法（c）測(cè)量工件寬度的方法 （d）測(cè)量工件深度的方法圖5-6 游標(biāo)卡尺的使用方法5.5.2 千分尺 千分尺又稱分厘卡尺，是比游標(biāo)卡尺更為精準(zhǔn)的測(cè)量工具，其測(cè)量精確度為0.01 mm。千分尺按照用途可以分為外徑千分尺、內(nèi)徑千分

12、尺和深度千分尺等，其中外徑千分尺用得最多，如圖5-7（a）所示。（a）外徑千分尺 圖5-7 外徑千分尺和讀數(shù)方法1尺架；2測(cè)砧；3測(cè)微螺桿；4螺絲軸套；5固定套筒；6微分筒；7調(diào)節(jié)螺母；8接頭；9墊片；10測(cè)力裝置；11鎖緊機(jī)構(gòu)；12絕熱片；13鎖緊軸2讀數(shù)方法千分尺的讀數(shù)方法可分為三步：讀出距邊線最近的軸向刻度值（應(yīng)為0.5 mm的整數(shù)倍）；讀出與軸線刻度中線重合的圓周刻度線；將以上兩部分尺寸相加即為總尺寸。依據(jù)上述讀數(shù)方法，如圖5-7（b）所示的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為（b）讀數(shù)方法圖5-7 外徑千分尺和讀數(shù)方法3使用方法及注意事項(xiàng)千分尺的使用方法如圖5-8所示。圖5-8 千分尺的使用方法5.5.

13、3 百分表 百分表是一種測(cè)量精度為0.01 mm的機(jī)械式量表，只能測(cè)出相對(duì)數(shù)值而不能測(cè)出絕對(duì)數(shù)值，因此它是一種比較量具。 百分表的結(jié)構(gòu)如圖5-9（a）所示，使用時(shí)百分表常安裝在專用的百分表架上，如圖5-9（b）所示。當(dāng)測(cè)量桿向上或向下移動(dòng)1 mm時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)大指針轉(zhuǎn)一圈，小指針轉(zhuǎn)一格。（a）百分表 （b）百分表架圖5-9 百分表和百分表架5.5.4 內(nèi)徑百分表 內(nèi)徑百分表是精度更為精密的一種百分表，用于測(cè)量孔徑及其形狀精度，其測(cè)量精度為0.01 mm。 內(nèi)徑百分表的結(jié)構(gòu)如圖5-10所示，它備有成套的可換插頭，供不同孔徑時(shí)使用，其測(cè)量范圍有610 mm，1018 mm，1835 mm

14、，3550 mm，50100 mm，100160 mm等多種，其使用方法如圖5-11所示。 圖5-10 內(nèi)徑百分表 圖5-11 內(nèi)徑百分表的使用方法5.5.5 塞規(guī)與卡規(guī) 塞規(guī)與卡規(guī)是成批或大量生產(chǎn)中應(yīng)用的一種專用量具，它只能檢驗(yàn)零件的基本尺寸是否符合圖樣要求的公差范圍，但不能直接測(cè)量出準(zhǔn)確尺寸，如圖5-12所示。圖5-12 塞規(guī)和卡規(guī)及其使用方法5.5.6 刀形樣板平尺 刀形樣板平尺簡(jiǎn)稱刀口尺，是用光隙法檢驗(yàn)直線度或平面度的量尺，如圖5-13所示。若被測(cè)面不平，則刀口尺與被側(cè)面之間有間隙，間隙大的可用厚薄尺（見(jiàn)圖5-14）測(cè)量其大小。圖5-13 刀形樣板平尺圖5-14 厚薄尺5.5.7 直角尺 直角尺是兩邊呈90的用于檢驗(yàn)工件垂直度的非刻線量尺，如圖5-15所示。5.5.8 厚薄尺 厚薄尺又稱塞尺，是測(cè)量間隙的薄片量尺，如圖5-14所示。它由一組薄片組成，其厚度為0.030.3 mm。測(cè)量時(shí)用厚薄尺直接塞入間隙處，當(dāng)一片或數(shù)片尺片塞進(jìn)被測(cè)間隙，則一片或