金属切削加工是用刀具从工件上切除多余材料,从而获得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件的加工过程。实现这一切削过程必须具备三个条件:工件与刀具之间要有相对运动,即切削运动;刀具材料必须具备一定的切削性能;刀具必须具有适当的几何参数,即切削角度等。金属的切削加工过程是通过机床或手持工具来进行切削加工的,其主要方法有车、铣、刨、磨、钻、镗、齿轮加工、划线、锯、锉、刮、研、铰孔、攻螺纹、套螺纹等。其形式虽然多种多样,但它们有很多方面都有着共同的现象和规律,这些现象和规律是学习各种切削加工方法的共同基础。?
1.1.1 切削运动及切削用量?
1.零件表面的形成?
各种切削加工的目的都是为了得到合乎要求的零件表面。因此,零件表面的形成问题是切削加工的基础问题。常见的零件表面有以下几种:?
(1)圆柱面 是以直线为母线,以和它相垂直的平面上的圆为轨迹,作旋转运动所形成的表面。?
(2)圆锥面 是以直线为母线,以圆为轨迹,且母线与轨迹平面相交成一定角度作旋转运动所形成的表面。?
(3)平面 是以直线为母线,以另一直线为轨迹作平移运动所形成的表面,如图5.1(c)所示。
(4)成形面 是以曲线为母线,以圆为轨迹作旋转运动或以直线为轨迹作平移运动所形成的表面,此外,其它较为复杂的表面可以用上述各表面组合而成。
2.切削运动?
在金属切削加工中,为了切除多余的金属,刀具和工件间必须有相对运动--切削运动。 外圆车削加工中常见的加工方法,如图5.2所示:工件旋转,车刀作连续纵向直线进给运动,于是形成工件的外圆柱表面。在其它切削加工方法中,刀具和工件也同样必须完成一定的切削运动。通常,切削运动包括主运动和进给运动。
(1)主运动 主运动是由机床或人力提供的主要运动,它促使刀具和工件之间产生相对运动,使刀具接近工件,产生切削。通常主运动的速度最高,消耗的功率最大。主运动可以由工件完成,也可以由刀具完成,它是刀具与工件之间主要的相对运动。如图5.2所示,工件的回转运动是主运动。
(2)进给运动 进给运动是由机床或人力提供的运动,它使刀具和工件之间产生附加的相对运动,加上主运动,即可连续地或间断地切除多余材料,获得已加工表面。进给运动的速度较低,消耗的功率较小。进给运动可以是步进的,也可以是连续进行的。车削时车刀的纵向移动和横向移动是进给运动。
在这两个运动的合成作用下,工件表面的一层金属不断地被刀具切下来并转变为切屑,从而加工出所需要的工件新表面。在新表面的形成过程中,工件上有三个依次变化着的表面,即待加工表面、过渡表面和已加工表面。
3.切削用量?
在一般的切削加工中,切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。
(1)切削速度(vc)切削速度指切削加工时,刀刃上选定点在工件的主运动方向上相对于工件的瞬时速度。大多数切削加工的主运动采用回转运动,车削时其切削速度为:?
vc=πdn/1000(m/s或m/min) (5.1)?
式中 d--工件或刀具上某一点的回转直径(mm)??
n--工件或刀具的转速(r/s或r/min)?
由于切削刃上各点相对于工件的旋转半径不同,因而刀刃上各点的切削速度也不同,在计算时应取最大的切削速度。外圆车削时计算待加工表面上的速度,内孔车削时计算已加工表面上的速度,钻削时计算钻头外径处的速度。?
(2)进给量(f) 进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移,单位是mm/r。进给速度(vf)是单位时间内的进给量,单位是mm/s(mm/min)。进给量的大小反映了进给速度的大小。车削时进给速度vf为:?
? vf=n·f(mm/min) (5.2)?
(3)背吃刀量(ap)背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离,单位为mm.?