機(jī)械零件表面的成型過程

1、機(jī)械零件表面的成型過程第1頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四2.1 機(jī)械零件表面的成形過程一、零件表面2.1.1 零件表面及其成形方法常用的表面：由平面、內(nèi)（外）圓面、和成形表面等幾種表面元素組成的。平面是以一直線為母線，以另一直線為軌跡，作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面。外圓面和內(nèi)圓面（孔）是以某一直線為母線，以圓為軌跡，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面。成形面是以曲線為母線，以圓或直線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面。第2頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四二、 工件表面的形成方法任何規(guī)則表面都可以看作是一條線（稱為母線）沿著另一條線（稱為導(dǎo)線）運(yùn)動(dòng)的軌跡。

2、母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線。2.1.1 零件表面及其成形方法第3頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四二、 工件表面的形成方法可逆表面形成表面的兩條發(fā)生線母線和導(dǎo)線可以互換，而不改變形成表面的性質(zhì)。不可逆表面如果母線和導(dǎo)線不可以互換。注意：有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母線的相對位置不同，也可形成不同的表面，如圓柱面、圓錐面和雙曲面。2.1.1 零件表面及其成形方法第4頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四母線位置不同形成不同表面11-與軸線平行；22-與軸線不平行，不相交；33-與軸不平行，相交。第5頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36

3、分，星期四三、 形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動(dòng) 形成發(fā)生線的方法可歸納為四種：軌跡法利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運(yùn)動(dòng)對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削點(diǎn)1，它按一定軌跡運(yùn)動(dòng)，形成所需的發(fā)生線2。形成發(fā)生線需要一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)。2.1.1 零件表面及其成形方法第6頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四軌跡法第7頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四三、 形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動(dòng) 成形法(仿型法)利用成形刀具對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2完全重合，刀具無須任何運(yùn)動(dòng)就可以得到所需的發(fā)生線形狀。形成發(fā)生線2不需運(yùn)動(dòng)。2.1.1 零件表面

4、及其成形方法第8頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四成形法(仿型法)第9頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四展成法利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2的形狀不吻合，切削線1與發(fā)生線2彼此作無滑動(dòng)的純滾動(dòng)，發(fā)生線2就是切削線1在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線。曲線3是切削刃上某點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡。在形成發(fā)生線2的過程中，或者僅由切削刃1沿著由它生成的發(fā)生線2滾動(dòng)；或者切削刃1和發(fā)生線2（工件）共同完成復(fù)合的純滾動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為展成運(yùn)動(dòng)。形成發(fā)生線需要一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)）。三、 形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動(dòng)

5、第10頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四展成法第11頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四相切法利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動(dòng)對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃為旋轉(zhuǎn)刀具（銑刀或砂輪）上的切削點(diǎn)1，刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，其中心按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，切削點(diǎn)1的運(yùn)動(dòng)軌跡與工件相切，形成了發(fā)生線2。由于刀具上有多個(gè)切削點(diǎn)，發(fā)生線2是刀具上所有的切削點(diǎn)在切削過程中共同形成的。形成發(fā)生線需要二個(gè)成形運(yùn)動(dòng)：刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具中心按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)。三、 形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動(dòng)第12頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四相切法第13頁，共36頁，2022年，5月20

6、日，3點(diǎn)36分，星期四 形成發(fā)生線所需的運(yùn)動(dòng)成形運(yùn)動(dòng) 按組成情況不同，可分為 簡單成形運(yùn)動(dòng)： 復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)：一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)是由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的。一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，按照某種確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系組合而成。 2.1.2 表面成形運(yùn)動(dòng)第14頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四第15頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四例：車螺紋。螺紋車刀是成形刀具，因此形成螺旋面只需1個(gè)運(yùn)動(dòng)即車刀在不動(dòng)的工件作空間螺旋運(yùn)動(dòng)。該螺旋運(yùn)動(dòng)分解成等速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和等速的直線運(yùn)動(dòng)。圖b中以B11和A12代表。為得到一定導(dǎo)程的螺旋線，B11和A12須嚴(yán)

7、格保持相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)一周，刀具的移動(dòng)量應(yīng)為一個(gè)導(dǎo)程。第16頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四一、切削運(yùn)動(dòng)切削加工時(shí),為了獲得各種形狀的零件,刀具與工件必須具有一定的相對運(yùn)動(dòng),我們將這種相對運(yùn)動(dòng)為切削運(yùn)動(dòng)。 切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用可分為：主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 2.1.3 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素第17頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四（1）主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，從而使刀具前面接近工件實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)速度最高，消耗的功率最大。（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)將使被切金屬層不

8、斷地投入切削，以加工出具有所需幾何特性的已加工表面。 主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)可以由工件完成，也可以由刀具完成；主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行，也可以間歇進(jìn)行；主運(yùn)動(dòng)通常只有一個(gè)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的數(shù)目可以有一個(gè)或幾個(gè)。一、切削運(yùn)動(dòng)第18頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四常見的切削運(yùn)動(dòng)第19頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四（3）主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某一點(diǎn)相對于工件的運(yùn)動(dòng)為合成運(yùn)動(dòng)，常用合成速度向量ve來表示，如圖所示。一、切削運(yùn)動(dòng)第20頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分

9、，星期四常見機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)機(jī)床名稱主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向移動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)及切削要素鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動(dòng)銑床銑刀旋轉(zhuǎn)工件縱向、橫向、垂直方向移動(dòng)牛頭刨床刨刀往復(fù)工件橫向、垂直方向間隙移動(dòng)外圓磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)、工件往復(fù)或砂輪橫向移動(dòng)平面磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向、垂直移動(dòng)鏜床鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜刀軸向移動(dòng)、工件軸向移動(dòng)龍門刨床工件往復(fù)刨刀橫向、垂直方向間隙移動(dòng)第21頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四 切削加工過程中，在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的過程中，工件上有三個(gè)依次變化著的表面

10、，它們分別是： 已加工表面 已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新表面。待加工表面 即將被切去金屬層的表面；過渡表面 切削刃正在切削而形成的表面, 又稱加工表面或切削表面；二、工件表面 2.1.3 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素nf已加工表面過渡表面待加工表面dm第22頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四二、工件表面第23頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四二、工件表面第24頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四 切削用量是用來表示切削加工中主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)量。 切削用量包括：切削速度進(jìn)給量背吃刀量三、切削用量 2.1.3 切削運(yùn)動(dòng)和切削要素第25頁

11、，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四（1）切削速度vc 在切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切削速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對移動(dòng)的距離,單位為m/min或m/s。主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),切削速度vc計(jì)算公式為:式中d工件直徑（mm） n工件或刀具每分(秒)鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min或r/s)三、切削用量第26頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),平均切削速度為：式中L一往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長度(mm) nr一主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)(往復(fù)次數(shù)/min)。（1）切削速度vc 三、切削用量第27頁，共36頁，2022年，5

12、月20日，3點(diǎn)36分，星期四（2）進(jìn)給量f 進(jìn)給量是刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對工件的位移量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述或度量。 車削時(shí)進(jìn)給量的單位是mm/r，即工件每轉(zhuǎn)一圈,刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)的距離。刨削等主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),其間歇進(jìn)給的進(jìn)給量為mm/雙行程，即每個(gè)往復(fù)行程刀具與工件之間的相對橫向移動(dòng)距離。三、切削用量第28頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四單位時(shí)間的進(jìn)給量，稱為進(jìn)給速度，車削時(shí)的進(jìn)給速度vf 計(jì)算公式為:銑削時(shí)，由于銑刀是多齒刀具，進(jìn)給量單位除mm/r外，還規(guī)定了每齒進(jìn)給量，用az表示，單位是(mm/z)，vf、f、az三者之間的關(guān)系為

13、：z為多齒刀具的齒數(shù) （2）進(jìn)給量f 三、切削用量第29頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四（3）背吃刀量（切削深度）ap 背吃刀量ap是指主刀刃工作長度（在基面上的投影）沿垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的投影值。 對于外圓車削，背吃刀量ap等于工件已加工表面和待加工表面之間的垂直距離,單位為mm 。即：式中 dw待加工表面直徑 dm已加工表面直徑三、切削用量第30頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四三、切削用量第31頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四三、切削用量第32頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四四、切削層參數(shù) 切

14、削層是刀具切削部分切過工件的一個(gè)單程所切除的工件材料層。切削層參數(shù)就是指這個(gè)切削層的截面尺寸。 為了簡化計(jì)算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的負(fù)荷和切屑的尺寸大小。通常在基面Pr內(nèi)度量。 dmdwfn12fapKr第33頁，共36頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)36分，星期四如所示，車外圓時(shí)，當(dāng)主、副切削刃為直線，且s =0，切削層就是車刀由位置移動(dòng)到位置即一個(gè)f距離，刀具正在切削的那層金屬層，可見，切削層的形狀是平行四邊形。hDfapbDr切削層公稱厚度hD 簡稱切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削層尺寸。 hD fsinr切削層公稱寬度bD 簡稱切削寬度，是沿切削表面度量的切削層尺寸。 bD ap/sinr切削層公稱橫截面積AD四、切削層參數(shù) 待加工表面過渡表面已加工表面第34頁，共36頁，2022年，5月