車削加工的過程及應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2024-09-30 21:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 象越嚴(yán)重。此時(shí)刀尖也越容易磨損，以加工表面質(zhì)量也越差。 切屑的形狀可以隨切削條件的改變而變化，在生產(chǎn)中可通過采取不同措施來得到理想的切削，以 保證切削加工的順利進(jìn)行。 圖 24 切削的種類 積削瘤 在一定條件下切削塑性金屬時(shí)，常發(fā)生刀具前刀面靠近切削刃的部位，粘附著一小塊很硬的金屬，這就是積屑瘤或稱刀瘤（圖 25）。 圖 25 積屑瘤 積屑瘤的形成 切屑與刀具在第Ⅱ變形區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，切屑底面金屬的流動(dòng)速度變慢而形成“滯流層”，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ψ饔孟?，前刀面?duì)滯流層的摩擦力和粘接力超過切屑材料的內(nèi)部分子結(jié)合力時(shí)，部分滯流層金屬會(huì)粘接在刀刃附車削加工的過程及應(yīng)用 11 近，形成積屑瘤。 積屑瘤是不穩(wěn)定的，它不斷的產(chǎn)生、長大和破裂，或被 切屑帶走，或嵌附在工件表面上。 積屑瘤對(duì)切削加工的影響 積屑瘤的硬度比工件材料高，能代替切削刃進(jìn)行切削，保護(hù)刀刃以減少磨損；此外積屑瘤增大了刀具實(shí)際工作前角，使切削輕快，所以粗加工時(shí)可以利用積屑瘤。 但是，積屑瘤的頂端伸出刀刃之外，且不斷的產(chǎn)生和脫落，使切削層公稱厚度不斷變化，影響工件尺寸精度。而切削力的變化又會(huì)引起振動(dòng)，加上一些積屑瘤碎片會(huì)粘附在已加工表面上，增加工件表面粗糙度值。因此，精加工時(shí)應(yīng)當(dāng)避免積屑瘤產(chǎn)生。 積屑瘤的控制 首先可控制切削速度，因?yàn)榍邢魉俣扰c摩擦系數(shù)、切削 溫度關(guān)系密切，從而影響積屑瘤的產(chǎn)生和大小。試驗(yàn)證明當(dāng)切削速度很低（ v5m/min）時(shí)，以及切削速度很高（ v100m/min）時(shí)，都不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。因此，精車一般采用高速切削，而精車絲桿采用低速加工以避免積屑瘤的影響。 此外，降低工件材料的塑性（如低碳鋼、不銹鋼等正火后切削），增大刀具前角和選用適當(dāng)?shù)那邢饕旱?，都是有效地減少或避免積屑瘤的重要措施。 車削過程中的切削力與切削功率 切削力的來源與分解 刀具切削工件時(shí)，必須首先克服材料的變形抗力，主要是第Ⅰ變形區(qū)的剪切滑移抗力，加上第Ⅱ、第Ⅲ變 形區(qū)的摩擦阻力，這些力的合力就構(gòu)成了作用在刀具上的總切削力 F。 車削加工的過程及應(yīng)用 12 實(shí)際加工中，總切削力的方向和大小的測定既不容易也沒有必要。為了適應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝分析的需要，又便于測定，通常將總切削力分解為三個(gè)相互垂直的里（圖 26） 圖 26 車外圓時(shí)的切削合力與分力 主切削力 Fc F 在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力（又稱切向力），垂直于基面，其大小約占 F 的80%~90%。其消耗的功率約占總功率的 90%以上。它是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力、刀具和夾具強(qiáng)度與剛度的主要依據(jù)，也是選擇刀具角度和切削用量的依據(jù)。若 Fc 過大時(shí)，往往會(huì)使刀具損壞或使機(jī)床發(fā)生“悶車”現(xiàn)象。 進(jìn)給力 Ff F 在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力（又稱走刀抗力，軸向力），作用在基面內(nèi)，它消耗的功率只占總功率的 1%~5%。它是設(shè)計(jì)和校驗(yàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的依據(jù)。 車削加工的過程及應(yīng)用 13 背向力 FP F 在垂直進(jìn)給方向上的分力（又稱吃刀抗力、徑向力），作用在基面內(nèi)，它不消耗功率。但它一般作用在機(jī)床、工作剛度較弱的方向上，易使刀架位移和工件變形，且易引起振動(dòng)，影響工件的加工精度。當(dāng)工件剛度較?。ㄈ畿嚰?xì)長軸）時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)法減小或消除 Fp 的影響。常使主偏角 kr=90176。，就是為了 消除背向力的影響。 切削力的估算 切削力的大小是由很多因素決定的，有工件材料、刀具角度、切削用量、刀具材料和切削液等。一般影響較大的是工件材料和切削用量。 目前由于切削力的理論計(jì)算公式較繁瑣，又精度不高，所以用實(shí)驗(yàn)測量方法總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)公式的形式主要有指數(shù)和單位切削力兩種形式。 指數(shù)公式 車外圓時(shí)，計(jì)算主切削力 Fc 的指數(shù)公式如下： （ 26） 式中： —— 與工件材料、刀 具材料及切削條件等有關(guān)的系數(shù)； ap、 f、 vc—— 切削三要素，單位分別為 mm、 mm/r、 m/min； 、 —— 指數(shù)； —— 切削條件不同時(shí)的綜合修正系數(shù)。 Fc 的單位為 N。 同樣，進(jìn)給力 Ff、背向力 Fp 也采用相同形式的指數(shù)公式模型。 單位切削力公式 生產(chǎn)中，還常用切削層單位面積切削力 Kc 來估算切削力 Fc 的大小。如下式： = （ 27） 式中： —— 切削層單位面積切削力， Mpa； —— 切削層參數(shù)，單位分別是 mm mm、 mm。 的數(shù)值可查詢相關(guān)手冊(cè)。 切削功率 Pm Pm是指切削過程的總功率，但背向力 Fp 不消耗功率，進(jìn)給力 Ff 消耗的功率很小，一般可忽略不計(jì)。因此， Pm計(jì)算公式如下： 車削加工的過程及應(yīng)用 14 Pm Pc=103 vc （ 28） 式中： Fc—— 主切 削力， N； vc—— 切削速度， m/s。 Pm的單位為 kW 3 切削刀具 切削過程中，刀具是直接完成切削工作的，一般刀具都由切削部分和夾持部分組成。夾持部分是用來將刀具夾持在機(jī)床上，傳遞所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，保證刀具有正確的工作位置，并夾固可靠，裝卸方便。切削部分是直接參與切削的，它的材料、幾何角度與結(jié)構(gòu)決定了刀具切削性能的優(yōu)劣。 刀具的材料 刀具材料是指切削部分的材料，切削時(shí)它在高溫、高壓、高摩擦以及沖擊和振動(dòng)的條件下工作，因此它必須具有以下性能。 （ 1）高硬度 刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，一般其 常溫硬度要求在 62HRC以上。 （ 2）足夠的強(qiáng)度和韌性 足夠的強(qiáng)度和韌性以承受很大的切削力、沖擊與振動(dòng)。 （ 3）高耐磨性 高耐磨性以抵抗切削過程中的劇烈磨損，保持刀刃鋒利。一般情況下材料的硬度越高，耐磨性越好。 （ 4）高的耐熱性 高的耐熱性刀具材料應(yīng)在高溫下仍能保持較高硬度，又稱為紅硬性或熱硬性。耐熱性是衡量刀具材料性能的主要指標(biāo)，他基本上決定了刀具允許的切削速度。 （ 5）良好的工藝性 良好的工藝性以便于刀具制造，具體包括鍛造、軋制、焊接、切削加工、磨削加工和熱處理性能等。 常用刀具材料 目前常用 的刀具材料種類有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金與陶瓷材料等。 硬質(zhì)合金與高速鋼相比其硬度、耐磨性和耐熱性（ 900~1000℃）均比高速鋼車削加工的過程及應(yīng)用 15 高的多，因此允許的切削速度可提高數(shù)倍，但其強(qiáng)度、韌性低，工藝性差，價(jià)格也高。硬質(zhì)合金常制成各種形式的刀片，用焊接或機(jī)械夾固的方式制成車刀使用。 陶瓷刀具因其具有突出的優(yōu)良性能，目前不但應(yīng)用在難加工材料的加工中而且已擴(kuò)大到普通鑄鐵和鋼件的加工；也可加工某些非鐵金屬（銀、純銅等，不宜加工鋁系金屬）和非金屬材料。 刀具角度 車刀切削部分的組成 外圓車刀 由三個(gè)刀面、兩條切削刃和一個(gè)刀尖組成。 （ 1）前刀面：刀具上切屑流過的表面（ A?）。 （ 2）后刀面：刀具上，與工件切削中產(chǎn)生的表面。與過渡表面相對(duì)的是主后刀面（ Aα）。與已加工表面相對(duì)的是副后刀面（ A39。α）。 （ 3）切削刃：前刀面與主后刀面相交形成的交線稱為主切削刃（ S），
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