金屬切削原理與工藝課件

金屬切削原理與工藝本課件將介紹金屬切削原理與工藝，涵蓋金屬切削的基本概念、工藝參數(shù)、理論、加工工藝、刀具選擇、切削液應用、數(shù)控加工技術(shù)以及發(fā)展趨勢。緒論引言金屬切削加工是機械制造中一項重要的加工方法，廣泛應用于各個行業(yè)。本課件旨在幫助學生系統(tǒng)學習金屬切削原理和工藝，為今后的工作實踐打下堅實的基礎(chǔ)。學習目標通過本課件的學習，學生能夠掌握金屬切削加工的基本概念、工藝參數(shù)選擇、刀具選擇、切削液應用、數(shù)控加工技術(shù)以及發(fā)展趨勢等知識，并能夠運用所學知識解決實際問題。金屬切削的基本概念與特點定義金屬切削加工是指利用鋒利的刀具，對金屬材料進行切削，從而改變其形狀、尺寸、表面粗糙度和機械性能的一種加工方法。特點金屬切削加工具有精度高、表面質(zhì)量好、加工范圍廣、適應性強等特點，廣泛應用于機械制造、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。金屬切削工藝的發(fā)展歷程1手工切削從古代的石器時代開始，人類就利用手工工具進行金屬切削加工。2機械切削18世紀，隨著蒸汽機的發(fā)明，機械切削加工開始出現(xiàn)，并逐漸取代手工切削，提高了生產(chǎn)效率。3數(shù)控切削20世紀，數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)，數(shù)控切削加工成為主流，提高了加工精度和效率，并為自動化生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。金屬切削的基本工藝參數(shù)切削速度單位時間內(nèi)刀具切削運動的距離，常用單位為米/分鐘(m/min)。進給率刀具每轉(zhuǎn)一圈或一個切削循環(huán)，沿工件的進給量，常用單位為毫米/轉(zhuǎn)(mm/r)或毫米/分鐘(mm/min)。切深刀具切入工件的深度，常用單位為毫米(mm)。切削力的組成及其計算切削力刀具在切削過程中受到的力，是切削過程中主要的阻力。主切削力切削力在切削方向上的分力，是切削力中最大的分力，它主要克服切削阻力和切屑塑性變形所需的能量。背切削力切削力在垂直于切削方向上的分力，它主要克服刀具與工件接觸面上的摩擦力。徑向切削力切削力在垂直于主切削力方向上的分力，它主要用來克服刀具與工件接觸面上的摩擦力。切削熱及其分布1切削熱2變形熱金屬在切削過程中發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生的熱量。3摩擦熱刀具與工件、切屑與刀具之間的摩擦產(chǎn)生的熱量。4切屑熱切屑與周圍空氣、刀具或工件的熱交換產(chǎn)生的熱量。5刀具熱刀具吸收的熱量，它會影響刀具的溫度和磨損。刀具溫度及其測量1溫度影響刀具的溫度會影響刀具的磨損速度、切削精度、表面質(zhì)量等。2測量方法常用的刀具溫度測量方法有熱電偶法、紅外測溫法等。3溫度控制為了控制刀具的溫度，可以采用冷卻液、降低切削速度等方法。表面粗糙度及其測量Ra算術(shù)平均偏差是表面粗糙度的常用參數(shù)，表示表面輪廓的平均偏離程度。Rz最大輪廓高度表示表面輪廓的最高點和最低點之間的距離。Ry十點平均粗糙度是按一定的規(guī)則在表面輪廓上取十個點，計算其平均粗糙度。公差與配合公差允許尺寸的變動范圍，表示尺寸允許的誤差范圍。配合兩個零件之間相互配合的尺寸關(guān)系，根據(jù)公差的分配方式可以分為間隙配合、過盈配合和過渡配合。工件的變形及其控制金屬切削的基本理論切削力切削力是切削加工中主要的阻力，其大小和方向會影響切削加工的穩(wěn)定性和效率。切削熱切削熱是切削加工中產(chǎn)生的熱量，其大小和分布會影響刀具的磨損速度、切削精度和表面質(zhì)量。斷屑機理斷屑機理是指切屑的形成和斷裂過程，它與切削速度、進給率、切深、刀具材料等因素有關(guān)。金屬切削過程中的塑性變形1切削變形在切削過程中，金屬材料受到刀具的切削作用而發(fā)生塑性變形，形成切屑。2變形區(qū)域金屬材料在切削過程中發(fā)生塑性變形的區(qū)域稱為變形區(qū)域。3變形機理金屬材料的塑性變形機理主要包括滑移和孿生兩種方式。金屬切削過程中的熱傳導熱源切削熱是金屬切削過程中的主要熱源。熱傳導路徑切削熱通過刀具、工件、切屑等途徑進行熱傳導。溫度分布切削熱在刀具、工件、切屑等部位的溫度分布不均勻，刀具的溫度最高。金屬切削過程中的斷屑機理1切屑形成金屬材料在切削過程中發(fā)生塑性變形，形成切屑。2切屑類型切屑主要分為連續(xù)切屑、斷續(xù)切屑和碎屑。3斷屑機理切屑的斷裂與切削速度、進給率、切深、刀具材料等因素有關(guān)。切削速度的選擇影響因素切削速度的選擇受材料、刀具、加工精度、表面質(zhì)量等因素的影響。速度過高會導致刀具磨損加劇，切削溫度升高，表面質(zhì)量下降。速度過低會導致切削效率低，加工時間長，成本增加。最佳速度最佳切削速度是在滿足加工精度和表面質(zhì)量要求的前提下，盡可能提高切削效率，降低成本。進給率的選擇1影響因素進給率的選擇受材料、刀具、切削速度、加工精度、表面質(zhì)量等因素的影響。2進給過大會導致刀具磨損加劇，切削溫度升高，表面質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)斷屑。3進給過小會導致切削效率低，加工時間長，成本增加。4最佳進給率最佳進給率是在滿足加工精度和表面質(zhì)量要求的前提下，盡可能提高切削效率，降低成本。切深的選擇影響因素切深的選擇受材料、刀具、切削速度、進給率、加工精度、表面質(zhì)量等因素的影響。切深過大會導致刀具磨損加劇，切削溫度升高，表面質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)斷屑。切深過小會導致切削效率低，加工時間長，成本增加。最佳切深最佳切深是在滿足加工精度和表面質(zhì)量要求的前提下，盡可能提高切削效率，降低成本。刀具材料的選擇硬度刀具材料的硬度要高于工件材料，才能保證刀具的耐磨性。耐熱性刀具材料要具有良好的耐熱性，才能在高溫下保持硬度和強度。耐磨性刀具材料要具有良好的耐磨性，才能保證刀具的使用壽命。韌性刀具材料要具有良好的韌性，才能防止刀具在切削過程中發(fā)生斷裂。刀具幾何參數(shù)的選擇刀具角度刀具角度包括主偏角、副偏角、刃傾角、刃磨角等，它們會影響切削力、切削溫度、表面質(zhì)量等。刀具形狀刀具形狀包括刀尖形狀、刀刃形狀、刀體形狀等，它們會影響切削效率、切削穩(wěn)定性、加工精度等。刀具磨損機理及其測量磨損類型刀具磨損主要包括磨粒磨損、粘著磨損、擴散磨損等。測量方法常用的刀具磨損測量方法有顯微鏡法、接觸式探針法、光學測量法等。刀具的使用壽命1定義2磨損程度刀具在使用過程中，由于磨損而達到不能滿足加工要求時的磨損程度。3影響因素刀具的使用壽命受刀具材料、切削參數(shù)、加工環(huán)境、工件材料等因素的影響。4壽命延長可以通過選擇合適的刀具材料、優(yōu)化切削參數(shù)、合理使用切削液等方法延長刀具的使用壽命。刀具的檢查與維護1檢查頻率定期檢查刀具的磨損情況，以確保刀具的良好狀態(tài)。2檢查內(nèi)容檢查刀具的刃口、刀體、刀柄等部位是否有磨損、裂紋、變形等現(xiàn)象。3維護方法對刀具進行磨損、清潔、保養(yǎng)等維護工作。車床加工工藝1車床種類車床主要分為普通車床、數(shù)控車床、專用車床等。2加工內(nèi)容車床主要用于車削外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋、槽等加工。3工藝特點車床加工的特點是加工精度高、表面質(zhì)量好、加工效率高。銑床加工工藝銑床種類銑床主要分為普通銑床、數(shù)控銑床、立式銑床、臥式銑床等。加工內(nèi)容銑床主要用于銑削平面、溝槽、齒輪、模具等加工。工藝特點銑床加工的特點是加工效率高、加工范圍廣、加工精度高。鉆床加工工藝鉆床種類鉆床主要分為普通鉆床、數(shù)控鉆床、臺式鉆床、立式鉆床等。加工內(nèi)容鉆床主要用于鉆孔、擴孔、鉸孔等加工。工藝特點鉆床加工的特點是加工效率高、加工成本低、加工精度較高。鏜床加工工藝刨床加工工藝1刨床種類刨床主要分為普通刨床、數(shù)控刨床、立式刨床、臥式刨床等。2加工內(nèi)容刨床主要用于加工平面、溝槽、齒輪等。3工藝特點刨床加工的特點是加工效率高、加工精度較高、加工成本低。磨床加工工藝磨床種類磨床主要分為普通磨床、數(shù)控磨床、平面磨床、圓柱磨床、內(nèi)圓磨床、外圓磨床等。加工內(nèi)容磨床主要用于加工平面、圓柱面、內(nèi)孔、齒輪等，以及工件的精加工、修整等。工藝特點磨床加工的特點是加工精度高、表面質(zhì)量好、加工效率高。其他金屬切削加工工藝1拉削利用拉削刀具對工件進行切削，其特點是加工效率高、加工精度較高。2插齒利用插齒刀具對齒輪進行切削，其特點是加工效率高、加工精度高。3滾齒利用滾齒刀具對齒輪進行切削，其特點是加工效率高、加工精度高、成本低。切削液的選擇與應用切削液的作用切削液主要用于降低切削溫度、減少刀具磨損、改善表面質(zhì)量、提高切削效率等。切削液的類型切削液主要分為水基切削液、油基切削液、乳化切削液等。切削液的選擇選擇合適的切削液要根據(jù)加工材料、刀具材料、切削參數(shù)等因素來確定。切削液的應用切削液的應用方法包括直接噴射、浸泡、循環(huán)冷卻等。數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控機床數(shù)控機床是利用數(shù)控系統(tǒng)控制刀具運動的機床，具有加工精度高、效率高、柔性好等優(yōu)點。數(shù)控編程數(shù)控編程是指用數(shù)控程序控制數(shù)控機床的運