精密與特種加工技術(shù)_第二章_精密切削加工_上課用

1、安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工1第第2 2章章 精密切削加工精密切削加工安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工22.1 2.1 概概 述述 著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)、原子能、著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)、原子能、激光、宇航和國(guó)防等技術(shù)部門對(duì)零件的加工精度激光、宇航和國(guó)防等技術(shù)部門對(duì)零件的加工精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高。精密加工技術(shù)的研究和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高。精密加工技術(shù)的研究及應(yīng)用水平已

2、成為衡量一個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)乃及應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)水平的重要依據(jù)。各國(guó)特別是工業(yè)至整個(gè)制造業(yè)水平的重要依據(jù)。各國(guó)特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)精密加工技術(shù)極其重視，投入了大量發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)精密加工技術(shù)極其重視，投入了大量的資金對(duì)其進(jìn)行研究，以保證其尖端技術(shù)產(chǎn)品處的資金對(duì)其進(jìn)行研究，以保證其尖端技術(shù)產(chǎn)品處于國(guó)際領(lǐng)先地位，提高其產(chǎn)品在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。于國(guó)際領(lǐng)先地位，提高其產(chǎn)品在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工3 所謂精密加工，是指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極所謂精

3、密加工，是指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極高程度的加工工藝。高程度的加工工藝。精密加工精密加工：加工精度為：加工精度為0.11um0.11um，表面粗糙度為，表面粗糙度為0.020.1um0.020.1um的加工方法。的加工方法。 提高加工精度的好處：提高加工精度的好處： 1 1、提高產(chǎn)品的性能與質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性；、提高產(chǎn)品的性能與質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性； 2 2、促進(jìn)產(chǎn)品的小型化；、促進(jìn)產(chǎn)品的小型化； 3 3、增強(qiáng)互換性、促進(jìn)自動(dòng)化裝配應(yīng)用。、增強(qiáng)互換性、促進(jìn)自動(dòng)化裝配應(yīng)用。 2.1.1 2.1.1 概念概念安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特

4、種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工4精密加工技術(shù)是一項(xiàng)涉及內(nèi)容廣泛的綜合性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精密加工技術(shù)是一項(xiàng)涉及內(nèi)容廣泛的綜合性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精密加工，不僅需要精密的機(jī)械設(shè)備和工具，也需要穩(wěn)精密加工，不僅需要精密的機(jī)械設(shè)備和工具，也需要穩(wěn)定的環(huán)境條件，還需運(yùn)用計(jì)算技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋定的環(huán)境條件，還需運(yùn)用計(jì)算技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋補(bǔ)償。只有將各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)成果集成起來(lái)，才有可能補(bǔ)償。只有將各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)成果集成起來(lái)，才有可能實(shí)現(xiàn)和發(fā)展精密加工。實(shí)現(xiàn)和發(fā)展精密加工。 精密加工的關(guān)鍵技術(shù)：精密加工的關(guān)鍵技術(shù)：1 1、精密加工機(jī)床、精密加工機(jī)床 關(guān)鍵是主軸部件。關(guān)鍵是主軸部件。能高速旋轉(zhuǎn)、高精

5、度、高剛度、能高速旋轉(zhuǎn)、高精度、高剛度、高穩(wěn)定性高穩(wěn)定性主軸軸承：液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承主軸軸承：液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工52 2、金剛石刀具、金剛石刀具金剛石刀具的特點(diǎn)：金剛石刀具的特點(diǎn)：1. 硬度自然界最高，耐磨性能極好硬度自然界最高，耐磨性能極好2. 能磨出極其鋒利的刀刃能磨出極其鋒利的刀刃3. 導(dǎo)熱性能好導(dǎo)熱性能好4. 金剛石晶體具有強(qiáng)烈的各向異性，不同晶面和不同方向的金剛石晶體具有強(qiáng)烈的各向異性，不同晶面和不同方向的摩擦系數(shù)和耐磨性能不同。摩擦

6、系數(shù)和耐磨性能不同。5. 金剛石刀具一般帶修光刃，有直線修光刃和圓弧修光刃。金剛石刀具一般帶修光刃，有直線修光刃和圓弧修光刃。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工63 3、精密切削機(jī)理、精密切削機(jī)理 微量切削微量切削 精密切削機(jī)理：精密切削機(jī)理：采用采用微量切削微量切削方法，對(duì)普通切削影響不顯著的方法，對(duì)普通切削影響不顯著的因素將成為影響精密切削的主要因素。因素將成為影響精密切削的主要因素。 過(guò)渡切削：過(guò)渡切削：回轉(zhuǎn)刀具的切削過(guò)程回轉(zhuǎn)刀具的切削過(guò)程, ,是一種包含材料的彈性是一種包含材料的彈性變

7、形、塑性變形和切離三個(gè)階段的過(guò)渡切削過(guò)程。變形、塑性變形和切離三個(gè)階段的過(guò)渡切削過(guò)程。 零件的最終工序的最小切入深度應(yīng)小于或等于零件的加零件的最終工序的最小切入深度應(yīng)小于或等于零件的加工精度。工精度。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工75 5、誤差補(bǔ)償、誤差補(bǔ)償4 4、穩(wěn)定的加工環(huán)境、穩(wěn)定的加工環(huán)境 包括包括 溫度、防振和空氣凈化溫度、防振和空氣凈化。6 6、精密測(cè)量技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù) 對(duì)加工過(guò)程中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行對(duì)加工過(guò)程中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行修正修正、 抵消、均化抵消、均化 、鈍化鈍化等措施使誤差

8、減小或消除。等措施使誤差減小或消除。測(cè)量精度比加工精度要測(cè)量精度比加工精度要高一個(gè)數(shù)量級(jí)高一個(gè)數(shù)量級(jí)檢測(cè)位移檢測(cè)位移雙頻激光干涉測(cè)量?jī)x、雙頻激光干涉測(cè)量?jī)x、X X射線干涉儀射線干涉儀檢測(cè)加工表面檢測(cè)加工表面激光測(cè)量、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡激光測(cè)量、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工82.1.2 2.1.2 精密切削加工分類精密切削加工分類 根據(jù)加工表面及加工刀具的特點(diǎn)，精密切削加工根據(jù)加工表面及加工刀具的特點(diǎn)，精密切削加工可分為四類，精密與超精密切削方法如下：

9、可分為四類，精密與超精密切削方法如下：安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工9 精密切削研究最早從金剛石車削開(kāi)始精密切削研究最早從金剛石車削開(kāi)始金剛石金剛石銑削銑削金剛石鏜削，來(lái)加工型面和內(nèi)孔。刀具材料金剛石鏜削，來(lái)加工型面和內(nèi)孔。刀具材料從金剛石刀具材料從金剛石刀具材料立方氮化硼、復(fù)合陶瓷等。立方氮化硼、復(fù)合陶瓷等。精密加工的經(jīng)濟(jì)性：精密加工的經(jīng)濟(jì)性： 過(guò)去尤其其昂貴的價(jià)格、高要求的加工環(huán)境在一過(guò)去尤其其昂貴的價(jià)格、高要求的加工環(huán)境在一定程度上限制精密加工的應(yīng)用范圍。定程度上限制精密加工的應(yīng)用范

10、圍。 現(xiàn)在由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展和生活水平的提高，精密現(xiàn)在由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展和生活水平的提高，精密加工深入到各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)械制造業(yè)：加工工具、卡具、加工深入到各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)械制造業(yè)：加工工具、卡具、量具，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始零件的精密加工。量具，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始零件的精密加工。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工102.2 2.2 精密切削加工機(jī)理精密切削加工機(jī)理 金屬切削過(guò)程，就其本質(zhì)而言，是材金屬切削過(guò)程，就其本質(zhì)而言，是材料在刀具的作用下，產(chǎn)生剪切斷裂、摩擦料在刀具的作用下，產(chǎn)生剪切斷裂、摩擦擠壓和滑移變

11、形的過(guò)程，精密切削過(guò)程也擠壓和滑移變形的過(guò)程，精密切削過(guò)程也不例外。但在精密切削中，由于采用的是不例外。但在精密切削中，由于采用的是微量切削方法，一些對(duì)普通切削影響不顯微量切削方法，一些對(duì)普通切削影響不顯著的因素將成為影響精密切削過(guò)程的主要著的因素將成為影響精密切削過(guò)程的主要因素。因素。 安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工111. 1.切削變形切削變形 1) 1)過(guò)渡切削過(guò)渡切削 回轉(zhuǎn)刀具的切削過(guò)程回轉(zhuǎn)刀具的切削過(guò)程, ,是一種包含材料的彈性變是一種包含材料的彈性變形、塑性變形和切離三個(gè)階段的

12、過(guò)渡切削過(guò)程。形、塑性變形和切離三個(gè)階段的過(guò)渡切削過(guò)程。 注意注意：在塑性滑動(dòng)區(qū)域內(nèi)也存在彈性變形區(qū)，而在切削區(qū)：在塑性滑動(dòng)區(qū)域內(nèi)也存在彈性變形區(qū)，而在切削區(qū)域內(nèi)既存在切屑去除區(qū)，也存在塑性變形區(qū)和彈性變形區(qū)。域內(nèi)既存在切屑去除區(qū)，也存在塑性變形區(qū)和彈性變形區(qū)。2) 2) 最小切入深度最小切入深度p10 p10 零件的最終工序的最小切入深度應(yīng)小于或零件的最終工序的最小切入深度應(yīng)小于或等于零件的加工精度。等于零件的加工精度。 車削過(guò)程能夠成立，需滿足以下三個(gè)條件：車削過(guò)程能夠成立，需滿足以下三個(gè)條件： 切削過(guò)程應(yīng)是連續(xù)的、穩(wěn)定的切削過(guò)程應(yīng)是連續(xù)的、穩(wěn)定的。應(yīng)保持有較高的加工精度應(yīng)保持有較高的加工

13、精度和表面質(zhì)量和表面質(zhì)量。刀具應(yīng)有較長(zhǎng)的使用壽命刀具應(yīng)有較長(zhǎng)的使用壽命。3) 3) 毛刺毛刺 沿切削刃兩側(cè)塑性流動(dòng)，形成兩側(cè)方向毛刺。沿切削刃兩側(cè)塑性流動(dòng)，形成兩側(cè)方向毛刺。2.2.1 2.2.1 切削變形和切削力切削變形和切削力 安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工122. 2. 切削力切削力 1) 1) 切削力的來(lái)源切削力的來(lái)源u 切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性變形、塑性變形所產(chǎn)生的抗力；性變形、塑性變形所產(chǎn)生的抗力；u 刀具與切削同工件表面間的摩

14、擦阻力。刀具與切削同工件表面間的摩擦阻力。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工132) 2) 影響切削力的因素影響切削力的因素1 1、切削速度、切削速度v v：硬質(zhì)合金車刀：硬質(zhì)合金車刀不明顯不明顯 天然金剛石車刀天然金剛石車刀隨隨v v增大增大F F降低降低 考慮積削瘤時(shí)，低速時(shí)切削力隨切削速度增加考慮積削瘤時(shí)，低速時(shí)切削力隨切削速度增加而急劇下降；到而急劇下降；到200300m/min200300m/min時(shí)切削力基本不變。時(shí)切削力基本不變。2 2、進(jìn)給量、進(jìn)給量f f：f f對(duì)主切削力對(duì)主

15、切削力FZFZ的影響大于徑向切削力的影響大于徑向切削力FYFY和軸向切削力和軸向切削力FXFX。3 3、切削深度、切削深度apap：硬質(zhì)合金車刀：硬質(zhì)合金車刀影響明顯影響明顯 天然金剛石車刀天然金剛石車刀FzFyFzFy 精密切削中進(jìn)給量對(duì)切削力的影響大于切削深精密切削中進(jìn)給量對(duì)切削力的影響大于切削深度。度。 與普通切削相反與普通切削相反。4 4、刀具材料：主要因?yàn)槟Σ料禂?shù)不同。、刀具材料：主要因?yàn)槟Σ料禂?shù)不同。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工141. 1. 切削熱切削熱 1) 1)切削熱的

16、來(lái)源及切削溫度切削熱的來(lái)源及切削溫度 1 1、彈塑性變形消耗功、彈塑性變形消耗功熱；熱； 2 2、摩擦消耗功、摩擦消耗功熱。熱。 切削熱通過(guò)改變切削溫度影響切削過(guò)程。切削熱通過(guò)改變切削溫度影響切削過(guò)程。切削溫度切削溫度是指切屑、工件和刀具接觸表面上的平均溫度是指切屑、工件和刀具接觸表面上的平均溫度p16p16。 刀具刀具刀尖刀尖的溫度最高，對(duì)切削過(guò)程的影響很大。切削的溫度最高，對(duì)切削過(guò)程的影響很大。切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳導(dǎo)，傳導(dǎo)熱的比例熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳導(dǎo)，傳導(dǎo)熱的比例隨刀具材料、切削用量及刀具幾何角度、加工情況等的隨刀具材料、切削用量及刀具幾何角度、加工情況等的變

17、化有所不同。其中變化有所不同。其中切削切削傳出的熱量傳出的熱量最多最多。采用微量切。采用微量切削方法進(jìn)行削方法進(jìn)行精密切削精密切削時(shí)，需要采用耐熱性高、耐磨性強(qiáng)，時(shí)，需要采用耐熱性高、耐磨性強(qiáng)，有較好的高溫硬度和高溫強(qiáng)度的刀具材料。有較好的高溫硬度和高溫強(qiáng)度的刀具材料。2.2.2 2.2.2 切削熱和切削液切削熱和切削液安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工152 2）切削熱的影響及控制）切削熱的影響及控制 精密加工中，熱變形引起的加工誤差占總誤差的精密加工中，熱變形引起的加工誤差占總誤差的40%

18、70%40%70%。因此必須嚴(yán)格控制工件的溫升和環(huán)境溫度。因此必須嚴(yán)格控制工件的溫升和環(huán)境溫度的變化。的變化。 通常采用通常采用切削液切削液澆注工件的方法來(lái)減小切削熱對(duì)澆注工件的方法來(lái)減小切削熱對(duì)精密加工的影響。精密加工的影響。2 2、切削液切削液 作用：作用：1 1、抑制積屑瘤的生成；、抑制積屑瘤的生成；2 2、降低加工區(qū)域溫度，穩(wěn)定加工精度；、降低加工區(qū)域溫度，穩(wěn)定加工精度；3 3、減少切削力；、減少切削力；4 4、減小刀具磨損，提高刀具耐用度。、減小刀具磨損，提高刀具耐用度。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技

19、術(shù)第二章 精密切削加工16分類分類a. a.水基冷卻潤(rùn)滑液（成份以水為主，主要起冷卻作用）水基冷卻潤(rùn)滑液（成份以水為主，主要起冷卻作用）水溶液水溶液 水水+ +防銹劑（碳酸鈉，亞硫酸鈉，使表面形防銹劑（碳酸鈉，亞硫酸鈉，使表面形成一層氣化膜）成一層氣化膜）乳化液乳化液 乳化油（礦物油，乳化劑，添加劑）乳化油（礦物油，乳化劑，添加劑）+ +水水（95%98%95%98%）安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工17b. b.油基冷卻潤(rùn)滑液油基冷卻潤(rùn)滑液( (主要起潤(rùn)滑作用主要起潤(rùn)滑作用) )礦物油（礦

20、物油（機(jī)械油，輕柴油，煤油機(jī)械油，輕柴油，煤油） 油性油性植物油（植物油（豆油豆油） + +添加劑添加劑動(dòng)物油（動(dòng)物油（豬油豬油） 極壓極壓(2)(2)切削液的選用切削液的選用1) 1)粘性和塑性較大的材料（低碳鋼），選用硫粘性和塑性較大的材料（低碳鋼），選用硫化礦物油?；V物油。2) 2)脆性材料（鑄鐵，青銅），不用冷卻潤(rùn)滑液。脆性材料（鑄鐵，青銅），不用冷卻潤(rùn)滑液。精加工時(shí)，用煤油（降低表面粗糙度和沖精加工時(shí)，用煤油（降低表面粗糙度和沖走切屑）走切屑）安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工18

21、3) 3)有色金屬，不采用切削液。精加工鋁合金可有色金屬，不采用切削液。精加工鋁合金可以采用煤油。高速切削鎂合金，采用煤油，以采用煤油。高速切削鎂合金，采用煤油，礦物油，氟化鈉溶液。不能采用水，因?yàn)榈V物油，氟化鈉溶液。不能采用水，因?yàn)樗苤肌Ｋ苤肌?) 4)難加工材料（耐熱鋼，不銹鋼），采用噴霧難加工材料（耐熱鋼，不銹鋼），采用噴霧法，噴射含石墨的乳化液或者用液態(tài)二氧法，噴射含石墨的乳化液或者用液態(tài)二氧化碳冷卻。化碳冷卻。5) 5)硬質(zhì)合金刀片，陶瓷刀片，一般不采用切削硬質(zhì)合金刀片，陶瓷刀片，一般不采用切削液。如果要采用，就一開(kāi)始大量注入，特液。如果要采用，就一開(kāi)始大量注入，特別要防止切

22、削中途突然加切削液，會(huì)使刀別要防止切削中途突然加切削液，會(huì)使刀片炸裂。片炸裂。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工192.2.3 2.2.3 刀具磨損、破損及耐用度刀具磨損、破損及耐用度 1. 1.金剛石刀具的磨損及破損金剛石刀具的磨損及破損1) 1)刀具的磨損形式刀具的磨損形式 機(jī)械磨損、黏結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損、機(jī)械磨損、黏結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損、破損和碳化磨損等。破損和碳化磨損等。2) 2) 金剛石刀具的磨損形式金剛石刀具的磨損形式 機(jī)械磨損、破損和碳化磨機(jī)械磨損、破損和碳化磨損。損。( (前兩種比較

23、常見(jiàn)前兩種比較常見(jiàn)) )安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工20 刀具磨損與一般機(jī)械零件不同刀具磨損與一般機(jī)械零件不同: :(1)(1)刀具與切屑、工件間的接接觸表面經(jīng)常刀具與切屑、工件間的接接觸表面經(jīng)常是是化學(xué)活性很高化學(xué)活性很高的新鮮表面的新鮮表面，不存在氧化膜等污染；，不存在氧化膜等污染；(2)(2)前后刀面的前后刀面的接觸壓力非常大接觸壓力非常大，有時(shí)超過(guò)被切材料的屈服，有時(shí)超過(guò)被切材料的屈服強(qiáng)度；強(qiáng)度；(3)(3)刀具工件接觸表面的刀具工件接觸表面的溫度很高溫度很高，硬質(zhì)合金刀具加工鋼

24、，硬質(zhì)合金刀具加工鋼料時(shí)達(dá)料時(shí)達(dá)80080010001000度，高速鋼刀具加工鋼料時(shí)達(dá)度，高速鋼刀具加工鋼料時(shí)達(dá)300300600600度。度。 正常磨損的原因主要是正常磨損的原因主要是機(jī)械、熱和化學(xué)機(jī)械、熱和化學(xué)三種作用的綜合三種作用的綜合結(jié)果。結(jié)果。刀具磨損的原因刀具磨損的原因安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工211 1、硬質(zhì)點(diǎn)磨損、硬質(zhì)點(diǎn)磨損 硬質(zhì)點(diǎn)磨損是指工件上具有一定擦傷能力的硬質(zhì)點(diǎn)，如碳硬質(zhì)點(diǎn)磨損是指工件上具有一定擦傷能力的硬質(zhì)點(diǎn)，如碳化物、積屑瘤碎片、已加工表面的硬化層等，化物、

25、積屑瘤碎片、已加工表面的硬化層等， 在刀具表面上在刀具表面上劃出一條條溝紋而造成的磨損。劃出一條條溝紋而造成的磨損。 硬質(zhì)點(diǎn)硬度超過(guò)刀具材料基體的硬度。硬質(zhì)點(diǎn)硬度超過(guò)刀具材料基體的硬度。 硬質(zhì)點(diǎn)磨損是拉刀等硬質(zhì)點(diǎn)磨損是拉刀等高速鋼制造的低速切削刀具高速鋼制造的低速切削刀具磨損的主磨損的主要原因，要原因，硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金刀具發(fā)生硬質(zhì)點(diǎn)磨損的情況發(fā)生硬質(zhì)點(diǎn)磨損的情況較少較少。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工222 2、粘結(jié)磨損、粘結(jié)磨損 粘結(jié)是指刀具與工件材料接觸到原子間距離時(shí)所產(chǎn)生的粘結(jié)是

26、指刀具與工件材料接觸到原子間距離時(shí)所產(chǎn)生的結(jié)結(jié)合現(xiàn)象合現(xiàn)象。兩摩擦表面的粘結(jié)點(diǎn)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)，晶?；蚓ЯＨ菏堋赡Σ帘砻娴恼辰Y(jié)點(diǎn)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)，晶?；蚓ЯＨ菏芗艋蚴芾粚?duì)方帶走，是造成粘結(jié)磨損的原因。剪或受拉被對(duì)方帶走，是造成粘結(jié)磨損的原因。 由于刀具材料有組織不均勻、存在內(nèi)應(yīng)力、微裂紋及空隙、由于刀具材料有組織不均勻、存在內(nèi)應(yīng)力、微裂紋及空隙、局部軟點(diǎn)等缺陷，所以刀具表面常發(fā)生破裂而被切屑或工件局部軟點(diǎn)等缺陷，所以刀具表面常發(fā)生破裂而被切屑或工件帶走，形成粘結(jié)磨損，在前刀面上形成不規(guī)則的凹坑。帶走，形成粘結(jié)磨損，在前刀面上形成不規(guī)則的凹坑。 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具、立方氮化硼高速鋼、硬質(zhì)合金、陶

27、瓷刀具、立方氮化硼和和金剛石刀具金剛石刀具都會(huì)因粘結(jié)而發(fā)生磨損。都會(huì)因粘結(jié)而發(fā)生磨損。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工23粘結(jié)磨損程度主要取決于刀具材料和工件材粘結(jié)磨損程度主要取決于刀具材料和工件材料在料在不同溫度下的相互親和能力不同溫度下的相互親和能力。（粘結(jié)強(qiáng)度系。（粘結(jié)強(qiáng)度系數(shù)數(shù)K K0 0） 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金晶粒越小晶粒越小，磨損，磨損越慢越慢； 刀具與工件的硬度比刀具與工件的硬度比，刀具表面形狀和組織刀具表面形狀和組織，切削條件和工藝系統(tǒng)剛切削條件和工藝系統(tǒng)剛度等都影響粘結(jié)磨損的速

28、度等都影響粘結(jié)磨損的速度。度。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工24 減小粘結(jié)磨損的途徑：減小粘結(jié)磨損的途徑： 1 1、硬質(zhì)合金的晶粒加以細(xì)化，硬質(zhì)合金表面、硬質(zhì)合金的晶粒加以細(xì)化，硬質(zhì)合金表面涂覆涂覆TiCTiC、TiNTiN、AlAl2 2O O3 3等。等。 2 2、高速鋼刀具表面要進(jìn)行表面處理使表面形、高速鋼刀具表面要進(jìn)行表面處理使表面形成一層抗粘結(jié)的減磨層或高硬度的抗磨層，如成一層抗粘結(jié)的減磨層或高硬度的抗磨層，如氧氮化處理；氧氮化處理； 3 3、適當(dāng)提高切削速度使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)減小振動(dòng)，

29、、適當(dāng)提高切削速度使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)減小振動(dòng)，避開(kāi)積屑瘤的不穩(wěn)定區(qū)域；避開(kāi)積屑瘤的不穩(wěn)定區(qū)域； 4 4、使用潤(rùn)滑性能良好的切削液等。、使用潤(rùn)滑性能良好的切削液等。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工253 3、擴(kuò)散磨損、擴(kuò)散磨損 刀具與工件、切屑的接觸面，在高溫下雙方金屬中的化學(xué)刀具與工件、切屑的接觸面，在高溫下雙方金屬中的化學(xué)元素從高濃度處向低濃度處遷移，這種固態(tài)下元素相互遷元素從高濃度處向低濃度處遷移，這種固態(tài)下元素相互遷移而造成的刀具磨損稱為擴(kuò)散磨損。移而造成的刀具磨損稱為擴(kuò)散磨損。 高溫下，刀具

30、材料中的高溫下，刀具材料中的WW、 CoCo、Ti Ti 、 C C等易擴(kuò)散到工件和等易擴(kuò)散到工件和切屑中去；而切屑中的切屑中去；而切屑中的FeFe、Si Si、MnMn、CrCr等也會(huì)擴(kuò)散到刀具等也會(huì)擴(kuò)散到刀具中來(lái)，中來(lái)， 從而改變刀具材料中的化學(xué)成分，從而改變刀具材料中的化學(xué)成分， 使其硬度下降，使其硬度下降， 加速刀具磨損。加速刀具磨損。 與鐵相互擴(kuò)散強(qiáng)度的由大到小的順序?yàn)椋号c鐵相互擴(kuò)散強(qiáng)度的由大到小的順序?yàn)椋?金剛石碳化硅立方氮化硼氧化鋁金剛石碳化硅立方氮化硼氧化鋁 與鈦合金相互擴(kuò)散的由大到小的順序?yàn)椋号c鈦合金相互擴(kuò)散的由大到小的順序?yàn)椋?氧化鋁立方氮化硼碳化硅金剛石氧化鋁立方氮化硼碳

31、化硅金剛石安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工264 4、化學(xué)磨損、化學(xué)磨損( (氧化磨損氧化磨損) ) 在高溫下在高溫下(700(700800)800)，刀具材料與某些周圍介質(zhì)起化學(xué)作用，刀具材料與某些周圍介質(zhì)起化學(xué)作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走，這樣形在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走，這樣形成的刀具磨損稱為化學(xué)磨損。成的刀具磨損稱為化學(xué)磨損。 空氣中的氧易與硬質(zhì)合金中的空氣中的氧易與硬質(zhì)合金中的CoCo、WCWC、T Ti iC C發(fā)生氧化作用，發(fā)生氧化作

32、用，產(chǎn)生低硬度的氧化物產(chǎn)生低硬度的氧化物(Cr(Cr3 3O O4 4、TiOTiO2 2、WOWO3 3等）被切屑和工件帶走，等）被切屑和工件帶走，從而使刀具磨損。從而使刀具磨損。 5 5、熱電磨損、熱電磨損 切削時(shí)，刀具與工件構(gòu)成一自然熱電偶，切削時(shí)，刀具與工件構(gòu)成一自然熱電偶， 產(chǎn)生產(chǎn)生熱電勢(shì)，工藝系統(tǒng)自成回路，熱電流在刀具和工件中通過(guò)，從熱電勢(shì)，工藝系統(tǒng)自成回路，熱電流在刀具和工件中通過(guò)，從而促進(jìn)擴(kuò)散作用而加速刀具磨損，這稱為熱電磨損。而促進(jìn)擴(kuò)散作用而加速刀具磨損，這稱為熱電磨損。 安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與

33、特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工27 金剛石刀具破損的原因有：裂紋（結(jié)構(gòu)缺陷）、金剛石刀具破損的原因有：裂紋（結(jié)構(gòu)缺陷）、破碎（金剛石較脆）、解理（破壞晶面結(jié)構(gòu)）。破碎（金剛石較脆）、解理（破壞晶面結(jié)構(gòu)）。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工28刀具破損也是刀具損壞的主要形式之一。刀具破損多發(fā)生在脆刀具破損也是刀具損壞的主要形式之一。刀具破損多發(fā)生在脆性較大的刀具材料進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí)，或者加工高硬度材料時(shí)。性較大的刀具材料進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí)，或者加工高硬度材料時(shí)。破損形式：破損形式：早期破損早期破損（

34、切削開(kāi)始或短時(shí)間切削后即發(fā)生破損）和（切削開(kāi)始或短時(shí)間切削后即發(fā)生破損）和后期破損后期破損（受交變的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力作用導(dǎo)致疲勞而引起的破損）（受交變的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力作用導(dǎo)致疲勞而引起的破損）脆性破損和塑性破損脆性破損和塑性破損脆性破損：脆性破損：硬質(zhì)合金和陶瓷刀具切削時(shí)，在機(jī)械和熱沖擊作硬質(zhì)合金和陶瓷刀具切削時(shí)，在機(jī)械和熱沖擊作用下，前、后刀面尚未發(fā)生明顯的磨損前，就在切削刃處出現(xiàn)用下，前、后刀面尚未發(fā)生明顯的磨損前，就在切削刃處出現(xiàn)崩刃、碎斷、剝落、裂紋等。崩刃、碎斷、剝落、裂紋等。塑性破損：塑性破損：切削時(shí)，由于高溫、高壓作用，有時(shí)在前、切削時(shí)，由于高溫、高壓作用，有時(shí)在前、 后刀后刀

35、面和切屑、工件的接觸層上，面和切屑、工件的接觸層上， 刀具表層材料發(fā)生塑性流動(dòng)而失刀具表層材料發(fā)生塑性流動(dòng)而失去切削能力。去切削能力。刀具的破損刀具的破損安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工291 1、崩刃。、崩刃。在切削刃上產(chǎn)生的小缺口。缺口尺寸與進(jìn)給量相當(dāng)在切削刃上產(chǎn)生的小缺口。缺口尺寸與進(jìn)給量相當(dāng)或者稍大一些。切削刃修磨后還能繼續(xù)進(jìn)行切削?；蛘呱源笠恍?。切削刃修磨后還能繼續(xù)進(jìn)行切削。2 2、碎斷。、碎斷。在切削刃上發(fā)生小塊破裂在切削刃上發(fā)生小塊破裂（重磨修復(fù)后可用）（重磨修復(fù)后可用）或大或

36、大塊斷裂（塊斷裂（不能修磨后再用不能修磨后再用），刀具不能繼續(xù)正常切削。），刀具不能繼續(xù)正常切削。一、刀具的脆性破損一、刀具的脆性破損 安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工303 3、剝落。、剝落。指經(jīng)常連同切削刃一起在前刀面、后刀面上指經(jīng)常連同切削刃一起在前刀面、后刀面上剝下一層碎片，有時(shí)也在離切削刃稍遠(yuǎn)處剝落。這種早剝下一層碎片，有時(shí)也在離切削刃稍遠(yuǎn)處剝落。這種早期破損現(xiàn)象多發(fā)生在斷續(xù)切削、且在有切屑粘結(jié)在前面期破損現(xiàn)象多發(fā)生在斷續(xù)切削、且在有切屑粘結(jié)在前面上在切入時(shí)。在積屑瘤脫落時(shí)，更容易

37、發(fā)生這種破損。上在切入時(shí)。在積屑瘤脫落時(shí)，更容易發(fā)生這種破損。4 4、裂紋破損。、裂紋破損。在長(zhǎng)時(shí)間斷續(xù)切削后，由于疲勞而引起在長(zhǎng)時(shí)間斷續(xù)切削后，由于疲勞而引起裂紋的一種破損。熱應(yīng)力引起垂直于或傾斜于切削刃的裂紋的一種破損。熱應(yīng)力引起垂直于或傾斜于切削刃的熱裂紋，機(jī)械應(yīng)力引起平行于切削刃或成網(wǎng)狀的機(jī)械疲熱裂紋，機(jī)械應(yīng)力引起平行于切削刃或成網(wǎng)狀的機(jī)械疲勞裂紋。勞裂紋。 這種這種裂紋裂紋不斷不斷擴(kuò)展、合并擴(kuò)展、合并，導(dǎo)致切削刃的，導(dǎo)致切削刃的破損或斷裂破損或斷裂。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工

38、31 切削時(shí)，由于高溫和高壓作用，使得前、后刀面的刀具切削時(shí)，由于高溫和高壓作用，使得前、后刀面的刀具材料發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力，稱為材料發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力，稱為塑性破損塑性破損。 過(guò)程：過(guò)程：刀刃變鈍圓刀具材料向后刀面流動(dòng)后角變化刀刃變鈍圓刀具材料向后刀面流動(dòng)后角變化（部分為（部分為0 0）接觸面增大切削力增大刀具材料繼續(xù)）接觸面增大切削力增大刀具材料繼續(xù)向后刀面流動(dòng)部分刀具材料被工件帶走。向后刀面流動(dòng)部分刀具材料被工件帶走。 塑性破損的條件是塑性破損的條件是高溫下刀具材料的硬度小于工件材料高溫下刀具材料的硬度小于工件材料的硬度的硬度。刀具材料與工件材料硬度。刀具材料與工件材料硬

39、度比值越高比值越高，越不容易越不容易發(fā)發(fā)生塑性破損。生塑性破損。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工321 1、依據(jù)被加工材料和切削條件，合理選擇刀具材料的種、依據(jù)被加工材料和切削條件，合理選擇刀具材料的種類和牌號(hào)；類和牌號(hào)；2 2、選擇合理的刀具角度，通過(guò)調(diào)整使刀尖具有較好的強(qiáng)、選擇合理的刀具角度，通過(guò)調(diào)整使刀尖具有較好的強(qiáng)度。在主切削刃上磨出倒棱。度。在主切削刃上磨出倒棱。3 3、選擇合適的切削用量；、選擇合適的切削用量；4 4、盡量采用可轉(zhuǎn)位車刀；、盡量采用可轉(zhuǎn)位車刀；5 5、為減小振動(dòng)，

40、盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性；、為減小振動(dòng)，盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性；6 6、操作時(shí)要盡量避免刀具承受突變性負(fù)荷。、操作時(shí)要盡量避免刀具承受突變性負(fù)荷。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工33刀具磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響刀具磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖2.20-2.212.20-2.21）可知，用直刃金）可知，用直刃金剛石刀具加工鋁合金時(shí)，對(duì)工件表面的粗糙度影響剛石刀具加工鋁合金時(shí)，對(duì)工件表面的粗糙度影響不大。加工純尼龍時(shí)，粗糙度值保持不變，加工非不大。加工純尼

41、龍時(shí)，粗糙度值保持不變，加工非純尼龍時(shí)，粗糙度隨切削距離的增加而增加。純尼龍時(shí)，粗糙度隨切削距離的增加而增加。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工34刀具磨損分為：初期磨損階段、正常磨損階段、急劇刀具磨損分為：初期磨損階段、正常磨損階段、急劇磨損階段。磨損階段。刀具磨損過(guò)程初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損急劇磨損切削時(shí)間刀具磨損階段及耐用度刀具磨損階段及耐用度安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工3

42、51 1、刀具的磨損過(guò)程、刀具的磨損過(guò)程（1) 1) 初期磨損階段初期磨損階段。新刃磨的刀具，由于表面粗糙不平，。新刃磨的刀具，由于表面粗糙不平，在切削時(shí)很快被磨去，故磨損較快。經(jīng)研磨過(guò)的刀具，初期的在切削時(shí)很快被磨去，故磨損較快。經(jīng)研磨過(guò)的刀具，初期的磨損量較小。磨損量較小。 （2) 2) 正常磨損階段正常磨損階段。經(jīng)初期磨損后，刀具表面已經(jīng)被磨平，。經(jīng)初期磨損后，刀具表面已經(jīng)被磨平，壓強(qiáng)減小，磨損速度較為緩慢。磨損量隨切削時(shí)間延長(zhǎng)而近似壓強(qiáng)減小，磨損速度較為緩慢。磨損量隨切削時(shí)間延長(zhǎng)而近似地成比例增加。反映刀具正常工作時(shí)的磨損率。地成比例增加。反映刀具正常工作時(shí)的磨損率。安徽工程大學(xué)安徽工

43、程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工36（3) 3) 急劇磨損階段。急劇磨損階段。當(dāng)磨損量增加到一定限度后，機(jī)當(dāng)磨損量增加到一定限度后，機(jī)械摩擦加劇，切削力加大，切削溫度升高，磨損原因也械摩擦加劇，切削力加大，切削溫度升高，磨損原因也發(fā)生變化發(fā)生變化( (如轉(zhuǎn)化為相變磨損、擴(kuò)散磨損等如轉(zhuǎn)化為相變磨損、擴(kuò)散磨損等) )，磨損加快，磨損加快，已加工表面質(zhì)量明顯惡化，出現(xiàn)振動(dòng)、噪音等，已加工表面質(zhì)量明顯惡化，出現(xiàn)振動(dòng)、噪音等， 以至刀以至刀具崩刃，失去切削能力。具崩刃，失去切削能力。 繼續(xù)使用會(huì)影響加工質(zhì)量且刀具刃磨時(shí)

44、去材料更多，繼續(xù)使用會(huì)影響加工質(zhì)量且刀具刃磨時(shí)去材料更多，成本更大。成本更大。在這個(gè)階段來(lái)臨之前，要及時(shí)換刀或更換新在這個(gè)階段來(lái)臨之前，要及時(shí)換刀或更換新切削刃。切削刃。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工37刀具的耐用度刀具的耐用度 刀具從切削開(kāi)始到磨鈍為止的切削總時(shí)間稱為刀具從切削開(kāi)始到磨鈍為止的切削總時(shí)間稱為刀具的耐用度，它代表刀具磨損的快慢程度。刀具的耐用度，它代表刀具磨損的快慢程度。 刀具的耐用度越大，表示刀具磨損的越慢刀具的耐用度越大，表示刀具磨損的越慢。 天然單晶金剛石，其磨損或破

45、損到不能使用的天然單晶金剛石，其磨損或破損到不能使用的標(biāo)志是加工表面的粗糙度超過(guò)規(guī)定值。耐用度以其標(biāo)志是加工表面的粗糙度超過(guò)規(guī)定值。耐用度以其切削路程的長(zhǎng)度表示。切削路程的長(zhǎng)度表示。 天然單晶金剛石刀具只能在機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)非常天然單晶金剛石刀具只能在機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)非常平穩(wěn)的高精度機(jī)床上使用，否則，由于振動(dòng)會(huì)使金平穩(wěn)的高精度機(jī)床上使用，否則，由于振動(dòng)會(huì)使金剛石刀具很快產(chǎn)生切削刃微觀崩刃，不能繼續(xù)使用。剛石刀具很快產(chǎn)生切削刃微觀崩刃，不能繼續(xù)使用。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工38刀具磨損、破損檢

46、測(cè)與監(jiān)控刀具磨損、破損檢測(cè)與監(jiān)控 鉆頭破損 檢測(cè)器聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖交換機(jī)床控制器工件折斷工作臺(tái)聲發(fā)射傳感器破損信號(hào)安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工391 1、刀具磨損對(duì)切削過(guò)程有重大影響。、刀具磨損對(duì)切削過(guò)程有重大影響。2 2、刀具損壞失效的形式有、刀具損壞失效的形式有正常磨損和破損正常磨損和破損兩類。破損多兩類。破損多數(shù)發(fā)生在脆性較大的刀具進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí)或在高硬度材料數(shù)發(fā)生在脆性較大的刀具進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí)或在高硬度材料的加工中；而正常磨損則在任何加工情

47、況下存在。的加工中；而正常磨損則在任何加工情況下存在。3 3、刀具磨損是、刀具磨損是機(jī)械、化學(xué)和物理機(jī)械、化學(xué)和物理等作用的綜合結(jié)果。等作用的綜合結(jié)果。4 4、刀具磨損與切削溫度密切相關(guān)，凡是影響切削溫度的、刀具磨損與切削溫度密切相關(guān)，凡是影響切削溫度的因素都影響刀具的磨損。因素都影響刀具的磨損。5 5、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)通常用、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)通常用主后面的平均磨損值主后面的平均磨損值VBVB衡量。衡量。6 6、刀具耐用度刀具耐用度是估計(jì)刀具是否已達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的間接可是估計(jì)刀具是否已達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的間接可測(cè)量的量，通常情況下按測(cè)量的量，通常情況下按經(jīng)濟(jì)耐用度原則經(jīng)濟(jì)耐用度原則選擇切削用量。選擇切削用

48、量。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工402.3 2.3 切削加工機(jī)床及應(yīng)用切削加工機(jī)床及應(yīng)用2.3.1 2.3.1 精密機(jī)床發(fā)展概況精密機(jī)床發(fā)展概況 我國(guó)超精密機(jī)床的生產(chǎn)和研制起步較我國(guó)超精密機(jī)床的生產(chǎn)和研制起步較晚，和國(guó)外的差距較大。由于涉及許多保晚，和國(guó)外的差距較大。由于涉及許多保密技術(shù)，從國(guó)外引進(jìn)超精密機(jī)床受到限制，密技術(shù)，從國(guó)外引進(jìn)超精密機(jī)床受到限制，我國(guó)必須加大力度研制性能更優(yōu)越的超精我國(guó)必須加大力度研制性能更優(yōu)越的超精密機(jī)床，為國(guó)防工業(yè)、尖端技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)密機(jī)床，為國(guó)防工業(yè)、尖端技

49、術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造條件。造條件。 安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工412.3.2 2.3.2 精密機(jī)床的精度指標(biāo)精密機(jī)床的精度指標(biāo) 普通機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)通常為普通機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)通常為0.01mm0.01mm，導(dǎo)軌平直度為，導(dǎo)軌平直度為0.02mm/1000mm0.02mm/1000mm； 精密機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)通常為精密機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)通常為0.0030.005mm0.0030.005mm，導(dǎo)軌平直度為，導(dǎo)軌平直度為0.01mm/1000mm0.01mm/1000mm； 超精密要求則更高，具體精度

50、指標(biāo)見(jiàn)下表。超精密要求則更高，具體精度指標(biāo)見(jiàn)下表。 高精度工件的精度保證，取決于加工機(jī)床的精度高精度工件的精度保證，取決于加工機(jī)床的精度。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工42安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工43 主軸部件是機(jī)床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸主軸部件是機(jī)床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。 基本要求：基本要求：（1

51、1）旋轉(zhuǎn)精度：）旋轉(zhuǎn)精度：是指裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn) 動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的 徑向和軸向跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸 承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。（2 2）剛度：）剛度：是指主軸部件在外加載荷作用下抵抗 變性的能力。主軸部件的剛度是綜合剛度， 它是主軸、軸承等剛度的綜合反映。2.3.3 2.3.3 精密主軸部件精密主軸部件 安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工44（3）抗振性抗振性：是指抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。（4）溫升和熱變性溫升和熱變性：主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相

52、對(duì)處 的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的 溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主 軸部件的所謂熱變性。（5）精度保持性精度保持性：是指長(zhǎng)期地保持其原始制造精度 的能力。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工451. 1.液體靜壓軸承主鈾液體靜壓軸承主鈾 靠外部供給壓力油、在軸承內(nèi)建立靜壓承載油膜以靠外部供給壓力油、在軸承內(nèi)建立靜壓承載油膜以實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承。實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承。 液體靜壓軸承從起動(dòng)到停止始終在液體潤(rùn)滑下工作液體靜壓軸承從起動(dòng)到停止始終在液體潤(rùn)滑下工作, ,所以沒(méi)有

53、磨損，使用壽命長(zhǎng)，起動(dòng)功率小，在極低（甚所以沒(méi)有磨損，使用壽命長(zhǎng)，起動(dòng)功率小，在極低（甚至為零）的速度下也能應(yīng)用。另外，具有回轉(zhuǎn)精度高、至為零）的速度下也能應(yīng)用。另外，具有回轉(zhuǎn)精度高、剛性較高、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)的特點(diǎn)，廣泛用于超精密剛性較高、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)的特點(diǎn)，廣泛用于超精密機(jī)床。機(jī)床。 存在缺點(diǎn)存在缺點(diǎn)p25p25及改進(jìn)措施。及改進(jìn)措施。安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工46 2. 2. 空氣靜壓軸承主軸空氣靜壓軸承主軸 靜壓空氣軸承需要外界供壓力空氣。壓力空氣從靜壓空氣軸承需要外界供壓

54、力空氣。壓力空氣從窄縫、小孔或多孔材料噴出，在消耗壓力空氣很少的窄縫、小孔或多孔材料噴出，在消耗壓力空氣很少的情況下，在氣膜處形成穩(wěn)定的壓力氣流（所謂節(jié)流）；情況下，在氣膜處形成穩(wěn)定的壓力氣流（所謂節(jié)流）；因氣膜邊緣和大氣相通壓強(qiáng)為零，氣膜阻力阻擋了壓因氣膜邊緣和大氣相通壓強(qiáng)為零，氣膜阻力阻擋了壓力氣流同大氣相通，使得靜壓空氣軸承氣膜保持一定力氣流同大氣相通，使得靜壓空氣軸承氣膜保持一定的壓強(qiáng)，又由于壓力氣膜有一定面積，因此擁有了承的壓強(qiáng)，又由于壓力氣膜有一定面積，因此擁有了承載能力。載能力。 安徽工程大學(xué)安徽工程大學(xué)Anhui Polytechnic University精密與特種加工技術(shù)精密與特種加工技術(shù)第二章 精密切削加工47具有氣體靜壓軸承的主軸結(jié)構(gòu)形式主要有三種：具有氣體靜壓軸承的主軸結(jié)構(gòu)形式主要有三種：（1 1）具有徑向圓柱與平面止推型軸承的主軸部件）具有徑向圓柱與平面止推型軸承的主軸部件 （2 2）采用雙半球形氣體靜壓軸承）采用雙半球形氣體靜壓軸承 （3 3）前端為球形，后端為