工业生产过程2机械加工与刀具概述解析.ppt

2014-9-23 工业生产过程机械加工与刀具概述 本节课内容： 零件常见表面（外圆、孔、平面、螺纹、齿面）的机械加工方法； 不同类型和结构的刀具。 今天的课程学完后，预期学习结果 ： 掌握机械零件表面的成形方法——轨迹法、成形法、相切法和展成法； 熟悉零件常见表面（外圆、孔、平面、螺纹、齿面）的机械加工方法； 了解切削用量与切削层截面参数等机械加工基本概念； 了解刀具的类型和结构，零件常见表面加工与所用刀具的对应关系。 CDIO相关能力在今天课程中的培养： 应用基础科学知识与工程基础知识，实行工程推理并解决问题。 对各项学习任务进行合理的时间安排，有效高质量地完成。 机械是由若干机械零件组成的。要获得需要的机械零件，必须要了解该零件表面的成形方法，通过选择合适的机床、刀具和夹具，采用正确的装夹方法，对材料或毛坯进行加工，使其成具有一定形状、尺寸和精度的零件。其中，由机床、刀具、夹具和工件组成的系统称为机械加工工艺系统（简称工艺系统），它对能否满足工件的要求起着决定性的作用。本章（机械加工的基本概念）重点分析工艺系统各部分的特点及机械加工中常用的概念和方法。 案例导入 怎样获得如图所示的阶梯轴零件？分析：它是由一些外圆柱面、圆锥面(倒角)和平面组成，并有尺寸精度和表面粗糙度要求。怎样才能获得这些表面？需要哪些运动？需要用什么机床、刀具、夹具和量具？怎样把它装在机床上？精度怎样？ 工件表面的成形方法 所有机械零件的表面，都是由一些基本表面形成的。这些表面包括平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形表面（如螺纹表面、渐开线齿面等），这些表面通常可以看成是一条母线沿着另一条导线运动而形成的。图示的几何表面都是由母线1沿导线2运动而形成的。母线和导线统称为发生线。 注意： 1虽然母线和导线相同，但若两者间起始位置不同，形成的表面也不同，如上页图中的b及c。 2有些表面，其母线和导线可以互换，如上页图中a、d和f等，称为可逆表面；另一些表面则不能互换，如图中b和e，称为不可逆表面。 切削加工中发生线是由刀具的切削刃和轨迹的相对运动得到的，不同的加工运动、不同的切削刃形状，形成发生线的方式不同，获得的零件表面就不同。 平面的形成 圆柱面的形成 圆锥面的形成 螺纹面的形成 形成零件表面的4种方法 形成零件表面的4种方法 （1）轨迹法 利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工的方法。切削刃与被加工表面为点接触，发生线为接触点的轨迹线。如上页图中母线2，工件作回转运动形成导线，最终获得回转曲面。采用轨迹法形成发生线需要一个成形运动。 （2）成形法 利用成形刀具对工件进行加工的方法。如上页图b所示，切削刃1的形状和长度与所需形成的发生线（母线2）完全吻合，工件作回转运动形成导线，最终也获得回转曲面。 轨迹法 成形法 形成零件表面的4种方法 （3）相切法 利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。如图c所示，刀刃1作回转运动，同时刀具轴线沿着发生线的等距线作轨迹运动，切削点运动轨迹的包络线就是所需的发生线。为了用相切法得到发生线，需要二个成形运动，即刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律运动。 （4）展成法 利用刀具和工件作展成切削运动进行加工的方法。如图d所示，加工时，刀具1与工件按确定的运动关系作相对运动，切削刃与被加工表面相切，切削刃各瞬时位置的包络线，就是所需的发生线。用展成法形成发生线需要一个成形运动（即刀具运动A与工件运动B组合而成的展成运动3）。 相切法 展成法 表面成形运动可分为： 车外圆时的成形运动 车螺纹时的成形运动 齿条刀加工齿轮时的成形运动 零件表面成形所需的成形运动 母线和导线是形成零件表面的两条发生线。因此，形成表面所需要的成形运动，就是形成母线及导线所需要的成形运动的总和。为了加工出所需的零件表面，机床就必须具备这些成形运动。 冯之敬主编《机械制造工程原理》（第2版）P5-6列举了形成几种零件表面所需要的成形运动的例子。 课堂练习 教科书P33 习题1-2 切削加工成形运动 （1）主运动 直接切除工件上的切削层，以形成工件以加工表面的基本运动。主运动的速度最高，消耗功率最大，机床的主运动只有一个。主运动可以由工件或由刀具完成，车削时的主运动是工件的旋转运动。 （2）进给运动 是指不断把切削层投入切削的运动。进给运动的速度较低，消耗的功率较小。进给运动不限于一个，可以是连续的，也可以是间歇性的。 合成切削运动 合成切削运动是同时进行的主运动与进给运动合成的运动。即主运动与进给运动的向量和。 合成切削速度ve 在主运动与进给运动同时进行的情况下，切削刃上任一点的实际切削速度是切削速度vc与进给速度vf的合成速度ve ve = vc + vf 车螺纹合