切削技能材料講解

1、 61 概述 在現代機器制造中，切削加工占全部機器制造工作量的三分之一。為了生產出合格的機器和裝置，利用切削工具從工件或毛坯上切除多余的材料，以獲得尺寸、形狀、位置和粗糙度完全符合圖樣要求的零件的加工方法稱為切削加工。一、切削加工的分類 切削加工方法分為機械加工和人工加工兩大類。1、機械加工（機工） 機械加工是由人工操作機床來完成工件的切削加工。常用的切削加工方法有：車削、銑削、刨削、磨削、鉆削等，如圖6-1所示。 圖6-1 切削加工的主要方法 2、人工加工（稱鉗工） 一般是通過人工手持工具切削加工工件，常用的鉗工切削加工方法有：鋸削、銼削、鏨削、刮削、研磨、鉆孔、攻絲、套絲等。由于它使用工具

2、簡單，加工靈活，是裝配修理中不可缺少的加工方法，在現代加工中，鉗工的加工方法也朝著機械化的方向發(fā)展。二、切削加工的切削運動在機加工中，不管采用哪種機床加工，刀具與工件之間都應有相對運動。由于切削過程中的作用不同，可以將它們分為兩大類運動，即：主運動和進給運動。1、主運動 主運動是提供切削最基本的運動，它是切削過程中機床消耗動力最大的運動，速度最高的運動，而且在切削加工中，主運動只有一個。例如：車削中的工件的旋轉運動；銑加工中的刀具旋轉運動；牛頭刨加工中刀具往復直線運動；磨削加工中砂輪的旋轉運動。2、進給運動 進給運動是指提供連續(xù)切削的運動，也就是當主運動完成一個切削周期以后，使工件多余材料不斷

3、被切除的工作運動。在切削加工中，進給運動有一個或幾個。例如：車床車削中車刀的移動；銑床銑削中工件的水平移動；牛頭刨床刨平面時工件的間歇移動；平面磨床磨削中工件的往復移動；鉆床鉆削中鉆頭的移動。三、切削加工的切削三要素切削過程中的三要素是指：切削速度VC、進給量f、切削深度（吃刀量）ap。根據不同的加工，選擇不同的切削要素。 例如：車削、銑削、刨削的切削三要素，如圖6-2所示 1、切削速度VC 單位時間內工件和刀具在主運動方向相對移動的距離，即刀具在工件表面切削的線速度（m/min或m/s） 車削、鉆削和銑削的切削速度為：VC=Dn (m/min) 1000 磨削的切削速度為：VC=Dn (m/

4、s) 100060 刨削的切削速度為：VC=2Lnr(m/min) 1000 式中D為工件待加工表面或刀具砂輪切削處的最大直徑（mm）； n為工件、刀具、砂輪的轉速（r/min）； nr牛頭刨床刨刀每分鐘往復次數（str/min）； L牛頭刨刀的往復行程長度（mm）。 2、進給量（f） 切削加工過程中，主運動的一個循環(huán)或單位時間內刀具與工件沿進給方向相對移動的距離。例如：車削中工件旋轉一圈，車刀沿工件進給方向移動的距離（mm/r）；銑削中進給量為工件每分鐘沿工件進給方向移動的距離（mm/min）；刨削中進給量由往復一次沿工件進給方向移動的距離（mm/str）。 3、切削深度ap 為工件待加工表

5、面與工件已加工表面之間的垂直距離。 ap=D d 2 6.2 零件加工的技術要求 按照設計要求加工出來的零部件，才能生產出合格的機器。為了達到機器設備的性能和使用壽命，對各種零部件提出不同的技術要求，零部件的技術要求有以下幾個方面： 1、表面粗糙度 切削的過程，就是擠壓變形的過程。由于擠壓、摩擦等原因，使已加工的表面質量受到不同的影響。看似非常光滑的表面，通過放大，會發(fā)現它們高低不平，有微小的峰谷，微小峰谷的高低程度和間距為表面粗糙度。表面粗糙度評定參數，常用輪廓算術平均值Ra，其單位為m。 國家標準GB350583，GB103183，GB13183中詳細規(guī)定了表面粗糙度的各種參數及其數值。所

6、采用的加工方法能達到的表面粗糙度Ra值如表6-1所示 表6-1 常用切削方法與加工表面粗糙值Ra值的對應表 Ra/m 舊國標的光潔度 表 面 特 征 加 工 方 法 50（） 1 可見明顯刀痕 粗加工：車、銑、刨、鏜、鉆孔。 25（） 2 可見刀痕 12.5（） 3 微見刀痕 6.3（） 4 可見加工痕跡 半精加工：車、銑、刨、鏜。 3.2（） 5 微見加工痕跡 1.6（） 6 不見加工痕跡 精加工：車、銑、刨、鏜。 0.8（） 7 可辨加工方向 粗加工磨 0.4（） 8 微辨加工痕跡方向 精加工磨 0.2（） 9 不辨加工痕跡方向 0.10.008 （ ） 1014 按表面光澤判斷 （鏡面）

7、 精密加工 一、精度 是指零件在切削加工后，其尺寸、形狀等參數的實際數值同它們的絕對準確的理論數值相符合的程度。相符合的程度愈高，加工精度就愈高。精度包括： 1、尺寸精度 尺寸精度是指加工零件實際尺寸與理想公稱尺寸的精確程度，尺寸精度是由尺寸公差來決定的。尺寸公差是加工中尺寸的變動范圍，同一尺寸的零件，公差變動愈小，尺寸的精度愈高，公差變動大，尺寸精度愈底。 國家標準GB180079至GB180479將尺寸精度的標準公差等級分為20級分別用IT01，IT0，IT2IT18表示，IT01公差值最小，尺寸精度最高。 尺寸精度愈高，其表面粗糙度Ra值越小。但是表面粗糙度值小，尺寸精度卻不一定高。我們

8、常見的外科手術刀、剪刀其表面很光潔，粗糙度很小，但外形尺寸卻不精確。 2、形狀精度 僅僅只有精確尺寸和較低粗糙度，還不能滿足機械設備的裝配要求，對零件的形狀和相互的位置也要提出相應要求，也稱形狀精度，以圖6-3為例。 以上零件的尺寸都在尺寸公差范圍以內，但這八種形狀組成了八種形狀精度。在機械的裝配中，它們對機械的使用效果會產生不同的影響。所以對零件的形狀精度要用六種參數加以控制。 圖6-3 軸的形狀示例 零件的形狀精度是指零件上的線、面要素相對理想形狀的準確程度，它可以用形狀公差來控制。國標中GB118280至GB118480規(guī)定了六項形狀公差。其符號見表6-2 表6-2 形狀公差的名稱及符號

9、 3、位置精度 零件點、線、面的準確位置與實際位置的誤差稱為位置精度。加工中由于各種因素造成誤差是不可避免的。 按照國家標準GB118280和GB118480規(guī)定，相互位置精度用位置公差來控制，位置公差共有8項，位置公差的名稱及符號見表6-3。 表6-3 位置公差的名稱及符號 零部件技術要求的部分標注示例，如圖6-4所示。 63 切削刀具及材料 金屬切削過程中，刀具是完成切削加工余量的工作，刀具切削部分的材料和刀具的幾何形狀、角度直接影響零件的質量。 一、刀具材料的性能要求： 在刀具切削過程中，刀具承受很大的劑壓、摩擦及高溫的切削熱，由于加工工件的不同，同時會產生沖擊、振動，因此對切削刀具的材

10、料，提出了以下的性能要求。 1、硬度：刀具材料的硬度要高于工件材料硬度，常溫下一般要大于62HRC以上。 2、耐磨度：抵抗切削加工中的磨損。 3、強度和韌性：能承受切削中的切削力、沖擊和振動，防止刀具產生斷裂及崩刃。 4、熱硬性：是指在高溫下仍然保持刀具切削硬度。 5、工藝性：便于制造。包括鍛造、軋制、焊接、切削加工和熱處理的工藝性要求。 6、化學穩(wěn)定性：切削中不易與被加工的材料產生化學、氧化反應，不粘結。 二、刀具材料的種類： 刀具材料種類很多，主要有工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷、金鋼石、立方氮化硼等。 常見刀具材料主要性能牌號用途見表6-4 表6-4 舉用刀具材料主要性能牌號及用途 種類

11、 硬度（淬火） 熱硬度/ 抗彎強度/ 103MPa 常用牌號 用途 碳素 工具 鋼 6064HRC 81-83HRA 200 2.52.8 T8A T10A T12A 切削速度不高的刀具（手動的銼刀鋸條） 合金 工具 鋼 6065HRC (8183.5HRA) 250300 2.52.8 9CrSi CrWMn CrW5 切削速度不高手動復雜刀具絲錐、板牙、鉸刀 高 速 鋼 6270HRC (8287HRA) 540600 2.54.5 W18Gr4V W6Mo5Cr4V2 用于復雜的機動刀具，如鉆頭、鉸刀、銑刀、齒輪刀具等 硬 質 合 金 8994HRC (7482HRA) 8001000

12、0.92.5 鎢鈷類 YG3 YG6 YG8 （鑄鐵加工） 做成刀片焊、鑲嵌在刀體上，如車刀刀頭、銑刀刀頭、刨刀刀頭等 鎢鈦鈷類 YT5 YT15 YT30 （鋼的精加工） 9.1磨削加工概述磨削就是利用高速旋轉的磨具（砂輪、砂帶、磨頭等）從工件表面切削下細微切屑的加工方法。1.1磨削加工的特點在機械制造業(yè)中，磨削加工是對工件進行精密加工的主要方法之一。磨削加工具有以下特點： 1）切削速度高 磨削加工時，砂輪以10003000m/min的高速旋轉，由于切削速度很高，產生大量的切削熱，工件加工表面溫度可達1000以上。為防止工件材料在高溫下發(fā)生性能改變，在磨削時應使用大量的冷卻液，降低切削溫度，

13、保證加工表面質量。 2）多刃、微刃切削 磨削用的砂輪是由許多細小的硬度很高的磨粒用結合劑粘結而成，砂輪表面每平方厘米的磨粒數量為601400顆，每個磨粒的尖角相當于一個切削刀刃，形成多刃、微刃切削。3）加工精度高，表面質量好由于磨粒體積微小，其切削厚度可以小到幾微米，所以磨削加工的精度較高，可達IT6IT5級，表面質量較好，表面粗糙度Ra值可達0.20.8m。高精度磨削時Ra值可達0.0080.1m。 4）磨粒硬度高砂輪的磨粒材料通常采用Al2O3、SiC、人造金剛石等硬度極高的材料，因此磨削不僅可以加工碳鋼、鑄鐵和有色金屬等常用金屬材料，而且可以加工其它切削方法不能加工的各種硬材料，如淬硬鋼

14、、硬質合金、超硬材料、寶石、玻璃等。5）磨削不宜加工較軟的有色金屬 一些有色金屬由于硬度低而塑性很好，砂輪進行磨削時，磨削會粘在磨粒上而不脫落，很快將磨?？障抖氯鼓ハ鳠o法進行。 1.2磨削加工的范圍磨削的加工范圍很廣，用于粗加工時，主要用于材料的切斷、倒角、清除工件的毛刺、鑄件上的澆、冒口和飛邊等工作，如圖9-1所示。 用于精加工時，可磨削零件的內外圓柱面、內外圓錐面和平面，還可加工螺紋、齒輪、葉片等成形表面。 磨外圓 磨內圓 磨平面 磨花鍵 磨螺紋 磨齒輪 圖9-1 磨削加工范圍 9.2砂輪簡介 砂輪是磨削加工中最常用的磨具，由許多極硬的磨粒材料經過結合劑粘結而成的多孔體，如圖9-2所示

15、。磨料、結合劑和孔隙構成砂輪結構的三要素。磨料起切削作用，結合劑使砂輪具有一定的形狀、硬度和強度，孔隙在磨削中起散熱和容納磨屑的作用。 圖9-2砂輪的結構 9.2.1砂輪的特性 砂輪特性包括磨料、粒度、結合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等。1、磨料磨料是砂輪的主要成分，直接擔負切削工作。磨料在磨削過程中承受著強烈的擠壓力及高溫的作用，所以必須具有很高的硬度，強度、耐熱性和相當的韌性。常用的磨料的種類、代號及應用如表9-1所示。表9-1 常用的磨料種類、代號、性能及應用磨料名稱代號性能應用棕剛玉A 硬度較高，韌性較好磨削碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵等白剛玉WA磨削淬硬鋼、高速鋼等黑色碳化硅C硬度高，韌性差

16、、導熱性較好磨削鑄鐵、黃銅、鋁合金等綠色碳化硅GC磨削硬質合金、玻璃、陶瓷等立方氮化硼SD硬度很高磨削高溫合金、不銹鋼等人造金剛石CBN磨削硬質合金、寶石等2、粒度粒度是指磨料顆粒的大小，即粗細程度。粒度用篩選法分類，以1平方英寸的篩子上的孔眼數來表示，粒度號越大，磨粒越細。直徑很小的磨粒稱為微粉，微粉用顯微測量法測量到的實際尺寸來表示。粒度號標準依照國家標準GB2481.1.1-1998和GB2481.1.2-1998分37個粒度號，F4F220為粗磨粒，F230F1200為微粉。為提高磨削加工效率和加工表面質量，應根據實際情況選擇合適的粒度號砂輪。在磨削較軟材料或粗磨時，應選用粒度號小的粗

17、砂輪，精磨或磨削較硬材料時應選用粒度號大的細砂輪。3、結合劑結合劑將磨粒粘結在一起，并使砂輪具有一定的形狀。砂輪的強度、耐熱性、耐沖擊性及耐腐蝕性等性能都取決于結合劑的性能。常用的結合劑有陶瓷結合劑（代號為V）、樹脂結合劑（代號為B）和橡膠結合劑（代號為R）。陶瓷結合劑由于耐熱、耐水、耐油、耐酸堿腐蝕，且強度大，應用范圍最廣。4、硬度砂輪硬度不是指磨料的硬度，而是指結合劑對磨粒粘接的牢固程度。磨粒易脫落，則砂輪的硬度低，不易脫落則砂輪的硬度高。在磨削時，應根據工件材料的特性和加工要求來選擇砂輪的硬度。一般情況下磨削較硬材料應選擇軟砂輪，可使磨鈍的磨粒及時脫落，及時露出具有尖銳棱角的新磨粒，有利

18、于切削順利進行，同時防止磨削溫度過高“燒傷”工件。磨削較軟材料則采用硬砂輪。精密磨削應采用軟砂輪。砂輪硬度代號以英文字母表示，字母順序越大，砂輪硬度越高。5、組織砂輪的組織表示磨粒、結合劑和氣孔三者之間的比例。砂輪的組織號以磨粒所占砂輪體積的百分比來確定。組織號分15級，以阿拉伯數字014表示，組織號越大，磨粒所占砂輪體積的百分比越小，砂輪組織越松。一般磨削加工使用中等組織的砂輪，精密磨削應采用緊密組織砂輪，磨削較軟的材料應選用疏松組織的砂輪。6、形狀與尺寸為了磨削各種形狀和尺寸的工件，砂輪可制成各種形狀和尺寸。表9-2為常用砂輪的形狀、代號。表9-2常用砂輪的形狀、代號砂輪名稱代號簡圖主要用

19、途平形砂輪1用于磨外圓、內圓、平面、螺紋及無心磨等雙斜邊形砂輪4用于磨削齒輪和螺紋薄片砂輪41主要用于切斷和開槽等筒形砂輪2用于立軸端面磨杯形砂輪6用于磨平面、內圓及刃磨刀具碗形砂輪11用于導軌磨及刃磨刀具碟形砂輪12a用于磨銑刀、鉸刀、拉刀等，大尺寸的用于磨齒輪端面 2.2砂輪標記和選用 1、砂輪標記通常在砂輪的非工作表面標示砂輪的特性代號，按GB/T2485-1994規(guī)定，砂輪標志的順序為：形狀代號、尺寸、磨料、粒度號、硬度、組織號、結合劑、允許的磨削速度。2、砂輪的選用選用砂輪時，應綜合考慮工件的形狀、材料性質及磨床條件等各種岡素，具體可根據表9-3的推薦加以選擇。表9-3 砂輪的選用磨削條件粒度硬度組織結合劑磨削條件粒度硬度組織結合劑粗細軟硬松緊V B R 粗細軟硬松緊V B R 外圓磨削 磨削軟金屬 內圓磨削 磨韌性、延展性大的材料 平面磨削 磨硬脆材料 無心磨削 磨削薄壁工件 粗磨、打磨毛刺 干磨 精密磨削 濕磨 高精密磨削 成形磨削 超精密磨削 磨熱敏性 鏡面磨削 材料刀具刃磨 高速磨削 鋼材切斷 2.3砂輪的安裝和修整 1