【編者按】任何切削加工都必須具備3個基本條件:切削工具犹佣、工件和切削運(yùn)動吆玖。切削工具應(yīng)有刃口抒抬,其材質(zhì)必須比工件堅硬。不同的刀具結(jié)構(gòu)和切削運(yùn)動形式構(gòu)成不同的切削方法冲簿。用刃形和刃數(shù)都固定的刀具進(jìn)行切削的方法有車削是整、鉆削、鏜削、銑削以叛、刨削谁班、拉削和鋸切等;用刃形和刃數(shù)都不固定的磨具或磨料進(jìn)行切削的方法有磨削疼喝、研磨诊乐、珩磨和拋光等。
切削加工是機(jī)械制造中最主要的加工方法我值。雖然毛坯制造精度不斷提高晰等,精鑄、精鍛岸零、擠壓歉莫、粉末冶金等加工工藝應(yīng)用日廣,但由于切削加工的適應(yīng)范圍廣竞蹲,且能達(dá)到很高的精度和很低的表面粗糙度张绊,在機(jī)械制造工藝中仍占有重要地位。
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金屬材料的切削加工有許多分類方法闸衫。常見的有以下3種:
按工藝特征區(qū)分
切削加工的工藝特征決定于切削工具的結(jié)構(gòu)以及切削工具與工件的相對運(yùn)動形式涛贯。按工藝特征,切削加工一般可分為:車削蔚出、銑削弟翘、鉆削、鏜削骄酗、鉸削稀余、刨削、插削趋翻、拉削睛琳、鋸切、磨削嘿歌、研磨、珩磨茁影、超精加工宙帝、拋光、齒輪加工募闲、蝸輪加工步脓、螺紋加工、超精密加工嘱庸、鉗工和刮削等空崇。
按切除率和精度分
可分為:①粗加工:用大的切削深度,經(jīng)一次或少數(shù)幾次走刀從工件上切去大部分或全部加工余量,如粗車居绸、粗刨精克、粗銑、鉆削和鋸切等因登,粗加工加工效率高而加工精度較低硅魁,一般用作預(yù)先加工,有時也可作最終加工步鸣。②半精加工:一般作為粗加工與精加工之間的中間工序枯昂,但對工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位,也可以作為最終加工醒囊。③精加工:用精細(xì)切削的方式使加工表面達(dá)到較高的精度和表面質(zhì)量霸瘾,如精車、精刨通熄、精鉸唆涝、精磨等。精加工一般是最終加工棠隐。④精整加工:在精加工后
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進(jìn)行石抡,其目的是為了獲得更小的表面粗糙度,并稍微提高精度助泽。精整加工的加工余量小啰扛,如珩磨、研磨嗡贺、超精磨削和超精加工等隐解。⑤修飾加工:目的是為了減小表面粗糙度,以提高防蝕诫睬、防塵性能和改善外觀,而并不要求提高精度,如拋光煞茫、砂光等。⑥超精密加工:航天摄凡、激光续徽、電子、核能等尖端技術(shù)領(lǐng)域中需要某些特別精密的零件蘑慕,其精度高達(dá)IT4以上袒忿,表面粗糙度不大于 Ra 0.01微米。這就需要采取特殊措施進(jìn)行超精密加工蕊欣,如鏡面車削蓖桅、鏡面磨削、軟磨粒機(jī)械化學(xué)拋光等愈秕。
按表面形成方法區(qū)分
切削加工時舍稽,工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相對運(yùn)動來獲得的。按表面形成方法,切削加工可分為 3類发液。①刀尖軌跡法:依靠刀尖相對于工件表面的運(yùn)動軌跡來獲得工件所要求的表面幾何形狀帜贝,如車削外圓、刨削平面浊待、磨削外圓革哄、用靠模車削成形面等。刀尖的運(yùn)動軌跡取決于機(jī)床所提供的切削工具與工件的相對運(yùn)動缔类。②成形刀具法:簡稱成形法庭叙,用與工件的最終表面輪廓相匹配的成形刀具或成形砂輪等加工出成形面。此時機(jī)床的部分成形運(yùn)動被刀刃的幾何形狀所代替绘盟,如成形車削鸠真、成形銑削和成形磨削等。由于成形刀具的制造比較困難,機(jī)床-夾具-工件-刀具所形成的工藝系統(tǒng)所能承受的切削力有限龄毡,成形法一般只用于加工短的成形面吠卷。③展成法:又稱滾切法,加工時切削工具與工件作相對展成運(yùn)動沦零,刀具(或砂輪)和工件的瞬心線相互作純滾動祭隔,兩者之間保持確定的速比關(guān)系,所獲得加工表面就是刀刃在這種運(yùn)動中的包絡(luò)面路操。齒輪加工中的滾齒疾渴、插齒、剃齒屯仗、珩齒和磨齒(不包括成形磨齒)等均屬展成法加工搞坝。
簡介
有些切削加工兼有刀尖軌跡法和成形刀具法的特點,如螺紋車削魁袜。
加工精度和表面粗糙度
各類切削加工方法所能達(dá)到的精度和表面粗糙度等級見表桩撮。
提高切削質(zhì)量的途徑
切削加工質(zhì)量主要是指工件的加工精度(包括尺寸、幾何形狀和各表面間相互位置)和表面質(zhì)量(包括表面粗糙度筛毡、殘余應(yīng)力和表面硬化)仆腐。隨著技術(shù)的進(jìn)步,切削加工的質(zhì)量不斷提高敢铲。18世紀(jì)后期鉴凸,切削加工精度以毫米計;20世紀(jì)初谐昌,切削加工精度最高已達(dá)0.01毫米糙官;至50年代窟潜,切削加工精度最高已達(dá)微米級筒啄;70年代,切削加工精度又提高到0.1微米。影響切削加工質(zhì)量的主要因素有機(jī)床、刀具贤方、夾具见毒、工件毛坯、工藝方法和加工環(huán)境等方面献甘。要提高切削加工質(zhì)量吴攒,必須對上述各方面采取適當(dāng)措施,如減小機(jī)床工作誤差砂蔽、正確選用切削工具洼怔、提高毛坯質(zhì)量、合理安排工藝左驾、改善環(huán)境條件等镣隶。
減小機(jī)床工作誤差
通常采用的方法有:①選用具有足夠精度和剛度的機(jī)床。②必要時可以采取補(bǔ)償校正的方法诡右,如在螺紋磨床或滾齒機(jī)上安岂,根據(jù)事先測得的機(jī)床傳動鏈誤差加裝誤差校正裝置,以校正機(jī)床的傳動系統(tǒng)誤差帆吻。③采用機(jī)床夾具來保證加工精度域那,如利用鏜模加工箱體上的孔系,使孔距精度由鏜模決定而不受機(jī)床定位誤差的影響猜煮。④防止機(jī)床熱變形對加工精度的影響次员。⑤消除機(jī)床內(nèi)部振源和采取隔振措施,以減少振動對加工精度和粗糙度的影響友瘤。⑥提高機(jī)床自動化程度翠肘,如采用主動測量或自動控制系統(tǒng),以減少加工過程中的人為誤差虏向。
正確選用切削工具
應(yīng)采用耐磨性好的刀具档广,合理選用刀具幾何參數(shù),并仔細(xì)地研磨刃口皇腮,使其光滑而鋒利悄针。例如用磨具加工,一般選用較細(xì)据值、較硬磨粒的磨具铛邦,砂輪要正確和及時地修整。
提高毛坯質(zhì)量
工件毛坯要具有均勻的材質(zhì)和加工余量瘾歉,同時采用適當(dāng)?shù)臒崽幚碜霄鐣r效處理、退火沧宠、正火灸蛤、調(diào)質(zhì)等措施以消減內(nèi)應(yīng)力鹃漩,并改善材料的切削加工性。
合理安排工藝
采用合理的工藝程序险毁;正確選用切削用量制圈,以減小切削力和切削熱的影響,并防止產(chǎn)生自激振動畔况;選用合適的切削液對切削區(qū)進(jìn)行充分冷卻和潤滑鲸鹦;選擇工件的安裝定位基準(zhǔn)和夾緊方式時,注意減小安裝誤差和工件變形跷跪。
改善環(huán)境條件
保持加工環(huán)境清潔馋嗜;對外部振源和熱源采取隔離措施;精密加工在恒溫吵瞻、恒濕和防塵的條件下進(jìn)行嵌戈。
提高切削用量以提高材料切除率,是提高切削加工效率的基本途徑听皿。常用的高效切削加工方法有高速切削熟呛、強(qiáng)力切削、等離子弧加熱切削和振動切削尉姨。
高速切削
一般指采用硬質(zhì)合金刀具所能達(dá)到的切削速度的切削加工庵朝。磨削速度在45米/秒以上的切削稱為高速磨削。采用高速切削(或磨削)既可提高效率卓召,又可減小表面粗糙度改阳。用硬質(zhì)合金刀具高
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速車削普通鋼材的切削速度可達(dá)200米/分;用陶瓷刀具可達(dá)500米/分伶摄;用金剛石刀具車削有色金屬的切削速度可達(dá) 900米/分骚目。實驗室中試驗的超高速切削的速度可達(dá)4000米/分以上。60年代以來历劣, 磨削速度已從 30米/秒左右逐步提高到45冷沿、60、80以至 100米/秒根丈;實驗室中的磨削速度已達(dá)200米/秒病唁。 高速切削(或磨削)要求機(jī)床具有高轉(zhuǎn)速、高剛度抹寿、大功率和抗振性好的工藝系統(tǒng)券听;要求刀具有合理的幾何參數(shù)和方便的緊固方式,還需考慮安全可靠的斷屑方法馆寇。
強(qiáng)力切削
指大進(jìn)給或大切深的切削加工骨唇,一般用于車削和磨削(見緩進(jìn)給磨削)。強(qiáng)力車削的主要特點是車刀除主切削刃外等缀,還有一個平行于工件已加工表面的副切削刃同時參與切削枷莉,故可把進(jìn)給量比一般車削提高幾倍甚至十幾倍柠掂。在一般機(jī)床上,只要功率足夠和工藝系統(tǒng)剛度好就可實行強(qiáng)力切削依沮。與高速切削比較,強(qiáng)力切削的切削溫度較低枪狂,刀具壽命較長危喉,切削效率較高;缺點是加工表面較粗糙州疾。強(qiáng)力切削時辜限,徑向切削力很大,故不適于加工細(xì)長工件严蓖。
等離子弧加熱切削
利用等離子弧的高溫把工件切削區(qū)的局部瞬時加熱到800~900℃的切削方法薄嫡,常采用陶瓷刀具,適用于加工大件颗胡。切削時要根據(jù)工件的材質(zhì)毫深、尺寸以及切削速度、切削深度和進(jìn)給量來調(diào)整等離子弧的加熱強(qiáng)度缩毯。適當(dāng)調(diào)整后径以,可使工件已加工表面的溫度保持在 150℃以下而不致發(fā)生金相組織變化。這種方法適于加工淬硬工件和難加工金屬材料的切削察遇。材料切除率可提高2~20倍夺疹,成本降低30~85%。
振動切削
沿刀具進(jìn)給方向附加低頻或高頻振動的切削加工遍挚,可以提高切削效率应康。低頻振動切削具有很好的斷屑效果,可不用斷屑裝置齐梆,使刀刃強(qiáng)度增加坝贿,切削時的總功率消耗比帶有斷屑裝置的普通切削降低40%左右。高頻振動切削也稱超聲波振動切削舷咆,有助于減小刀具與工件之間的摩擦瓣硼,降低切削溫度,減小刀具的粘著磨損猿文,從而提高切削效率和加工表面質(zhì)量聂映,刀具壽命約可提高40%。
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