【大學(xué)課件】金屬切削加工原理及設(shè)備

金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工的基本概念定義利用刀具對金屬材料進(jìn)行切削，以改變其形狀、尺寸或表面質(zhì)量的加工方法。分類車削、銑削、鉆削、磨削、刨削、插削等。應(yīng)用機(jī)械制造、航空航天、汽車制造、電子制造等領(lǐng)域。切削加工的分類1外形加工車削、銑削、刨削、拉削等2內(nèi)形加工鉆削、鏜削、鉸削、擴(kuò)孔等3成形加工銑削、刨削、拉削等切削加工的基本原理切削加工是利用刀具與工件之間的相對運(yùn)動，使刀具切入工件材料，并從工件上切除多余材料，從而改變工件形狀、尺寸、表面質(zhì)量和性能的加工方法。切削加工過程是通過切削力作用于工件，使其發(fā)生形變和斷裂，從而形成切屑，并最終達(dá)到加工目的。切削加工過程中，由于刀具與工件之間的摩擦，會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量會影響切削過程的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致工件表面質(zhì)量下降。切屑的形成過程切削開始刀具與工件接觸并開始切削。切削刃切入刀具切入工件表面，開始切削金屬。切屑生成金屬材料在切削力的作用下被切斷，形成切屑。切屑脫離切屑從工件表面脫離，并被刀具帶走。切屑形態(tài)及其影響因素切屑形態(tài)切屑形態(tài)包括連續(xù)切屑、斷續(xù)切屑和碎屑三種。連續(xù)切屑常見于切削塑性較好的材料，例如低碳鋼。斷續(xù)切屑常見于切削塑性較差的材料，例如鑄鐵。影響因素切屑形態(tài)受多種因素影響，包括切削速度、進(jìn)給量、切削深度、刀具材料和工件材料等。切削力的產(chǎn)生及其影響因素切削力方向切削力主要包括三個(gè)分力：主切削力、背切削力、徑向力。刀具因素刀具材料、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損都會影響切削力的大小。工件因素工件材料、工件硬度、切削深度、切削速度等都會影響切削力的變化。切削溫度及其測量方法切削溫度的產(chǎn)生切削過程中，刀具和工件之間的摩擦以及切削變形會產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致切削溫度升高。切削溫度的影響切削溫度會影響刀具的壽命、工件的表面質(zhì)量以及切削加工的效率。測量方法常用的切削溫度測量方法包括熱電偶法、紅外測溫儀法和熱像儀法等。切削工件的表面質(zhì)量表面粗糙度指表面微觀幾何形狀的偏差，用Ra值表示。表面完整性指表面微觀結(jié)構(gòu)的完整性，包括裂紋、孔洞等。表面硬度指表面抵抗壓痕的能力，用硬度值表示。切削加工的主要參數(shù)及其選擇切削速度切削速度是指刀具相對于工件的切削運(yùn)動速度，影響切削效率和刀具壽命。切削深度切削深度是指刀具切入工件的深度，影響切削力大小和切屑厚度。切削進(jìn)給量切削進(jìn)給量是指刀具每轉(zhuǎn)或每分鐘移動的距離，影響切削效率和工件表面粗糙度。車床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理車床是一種常用的金屬切削機(jī)床，主要用于旋轉(zhuǎn)工件的外圓、端面、錐面、螺紋等。車床的基本結(jié)構(gòu)包括床身、主軸箱、尾座、刀架、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等。車床的工作原理是利用主軸旋轉(zhuǎn)帶動工件旋轉(zhuǎn)，同時(shí)刀具沿工件的軸向或徑向移動進(jìn)行切削加工。刀具的移動由進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制，進(jìn)給機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)給或手動進(jìn)給。車床的主要機(jī)構(gòu)及其功能1床身車床的主體部分，提供安裝其他部件的基礎(chǔ)。2主軸箱安裝主軸，負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)工件，并提供不同的轉(zhuǎn)速。3刀架安裝刀具，負(fù)責(zé)切削工件，并提供不同的進(jìn)給方式。4尾座用來支撐長工件，并提供輔助加工功能。車床的常見附件及輔助設(shè)備夾頭夾持工件，確保加工精度。刀架安裝刀具，方便調(diào)整刀具位置。尾座支撐長工件，提高加工穩(wěn)定性。車削加工的基本工藝1工件裝夾選擇合適的夾具，并將其牢固地安裝在車床主軸上。2刀具安裝選擇合適的刀具，并將其安裝在刀架上。3切削加工根據(jù)加工要求，設(shè)定切削速度、進(jìn)給量和切削深度等參數(shù)。4工件測量加工結(jié)束后，測量工件尺寸和表面質(zhì)量，確保符合加工要求。車削加工的常見問題及解決措施表面粗糙切削速度過低，刀具磨損，切削液選擇不當(dāng)尺寸精度差刀具安裝不準(zhǔn)確，工件裝夾不牢固，切削深度過大振動刀具剛度不足，工件剛度不足，主軸軸承磨損銑床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理銑床是一種用于加工平面、溝槽、齒輪和其他形狀的金屬切削機(jī)床。其主要結(jié)構(gòu)包括機(jī)床床身、工作臺、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)。工作原理是通過旋轉(zhuǎn)的主軸帶動銑刀進(jìn)行切削，同時(shí)工作臺移動，實(shí)現(xiàn)對工件的加工。銑床的主要機(jī)構(gòu)及其功能1工作臺固定工件，可進(jìn)行橫向、縱向和垂直方向的移動。2主軸安裝銑刀，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，為切削提供動力。3進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制銑刀相對工件的進(jìn)給運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)切削。4傳動系統(tǒng)為工作臺、主軸等提供動力，并實(shí)現(xiàn)速度和進(jìn)給的調(diào)節(jié)。銑削加工的基本工藝1工件裝夾確保工件夾緊牢固，并保證其準(zhǔn)確位置。2刀具選擇根據(jù)加工要求選擇合適的銑刀類型和參數(shù)。3切削參數(shù)設(shè)定根據(jù)材料、刀具和工件尺寸等因素選擇合適的切削速度、進(jìn)給量和切深。4加工路線規(guī)劃確定刀具的運(yùn)動軌跡，保證加工質(zhì)量。5切削加工按照規(guī)劃的路線進(jìn)行切削加工，并實(shí)時(shí)監(jiān)控加工過程。銑削加工的常見問題及解決措施刀具磨損刀具磨損會導(dǎo)致加工精度下降，表面質(zhì)量變差。定期檢查刀具磨損情況，及時(shí)更換或磨削刀具。工件夾緊不牢工件夾緊不牢會導(dǎo)致工件在加工過程中發(fā)生移動，影響加工精度。選擇合適的夾具，保證工件夾緊牢固。切削參數(shù)選擇不當(dāng)切削參數(shù)選擇不當(dāng)會導(dǎo)致工件表面質(zhì)量差，加工效率低，甚至出現(xiàn)刀具斷裂。根據(jù)工件材料、刀具材料和加工要求選擇合適的切削參數(shù)。冷卻液使用不當(dāng)冷卻液使用不當(dāng)會導(dǎo)致刀具過熱，工件表面質(zhì)量差。選擇合適的冷卻液，并定期檢查冷卻液的濃度和溫度。鉆床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理鉆床是一種常用的金屬切削機(jī)床，主要用于加工孔。鉆床的基本結(jié)構(gòu)包括床身、立柱、工作臺、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)等。鉆床的工作原理是利用主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶動鉆頭對工件進(jìn)行切削加工。鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由主軸箱提供，而進(jìn)給機(jī)構(gòu)則負(fù)責(zé)控制鉆頭的進(jìn)給速度和深度。鉆床的主要機(jī)構(gòu)及其功能主軸機(jī)構(gòu)主軸機(jī)構(gòu)是鉆床的核心部件，用于旋轉(zhuǎn)鉆頭，傳遞動力和切削力。進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于控制鉆頭沿軸向的進(jìn)給速度，確保鉆孔深度和質(zhì)量。工作臺工作臺用于固定工件，并可進(jìn)行升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，方便鉆孔操作。傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將電機(jī)動力傳遞給主軸，并根據(jù)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和扭矩。鉆削加工的基本工藝1定位將鉆頭準(zhǔn)確地定位在工件上，確保鉆孔位置的精度。2鉆削在鉆頭的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動下，切削金屬，形成圓形孔洞。3排屑切削過程中產(chǎn)生的切屑應(yīng)及時(shí)排出，以防止切屑堵塞鉆孔，影響加工質(zhì)量。4退刀鉆孔完成后，應(yīng)將鉆頭退回，避免刀具與工件發(fā)生碰撞。鉆削加工的常見問題及解決措施鉆頭磨損鉆頭磨損會導(dǎo)致鉆孔尺寸偏差、表面粗糙度增大、鉆削效率降低等問題，需要及時(shí)更換或磨削鉆頭。切削液不足切削液不足會導(dǎo)致切削溫度升高、鉆頭容易燒毀、鉆孔表面質(zhì)量下降等問題，需要及時(shí)補(bǔ)充切削液。工件夾持不牢工件夾持不牢會導(dǎo)致鉆孔位置偏差、鉆孔精度降低、甚至出現(xiàn)斷鉆等問題，需要加強(qiáng)工件夾持力。磨床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理磨床是利用磨料進(jìn)行加工的機(jī)器，其主要結(jié)構(gòu)包括機(jī)床床身、工作臺、主軸、砂輪、冷卻系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。工作原理是利用砂輪高速旋轉(zhuǎn)，磨料與工件表面發(fā)生摩擦，去除工件表面的材料，達(dá)到加工的目的。磨床的主要機(jī)構(gòu)及其功能砂輪磨削加工的工具工作臺放置工件主軸電機(jī)驅(qū)動砂輪旋轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)控制工作臺移動和砂輪進(jìn)給磨削加工的基本工藝1工件裝夾選擇合適的夾具，保證工件在磨削過程中穩(wěn)固可靠2砂輪選擇根據(jù)工件材質(zhì)、加工精度和表面質(zhì)量要求選擇合適的砂輪3磨削參數(shù)選擇合適的磨削速度、進(jìn)給量和冷卻液4磨削過程根據(jù)磨削要求進(jìn)行粗磨、精磨和修光等工序磨削加工的常見問題及解決措施磨削燒傷磨削速度過快、冷卻液不足或冷卻液質(zhì)量差磨削裂紋工件夾緊力過大、工件材料韌性差磨削表面粗糙砂輪磨損嚴(yán)重、磨削參數(shù)選擇不當(dāng)數(shù)控加工設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)控制系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控加工設(shè)備的核心，它接受加工程序，并控制機(jī)床運(yùn)動和刀具動作。機(jī)床本體機(jī)床本體包括機(jī)床床身、工作臺、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等，用于支撐刀具和工件，并完成加工過程。傳感系統(tǒng)傳感系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)信息，如刀具位置、切削速度、溫度等，并將信息反饋給控制系統(tǒng)。數(shù)控加工的編程及操作編程語言常見的數(shù)控編程語言包括G代碼和M代碼。程序員使用這些代碼指令控制機(jī)床的運(yùn)動和操作。程序編寫編寫數(shù)控程序需要掌握編程語言的語法規(guī)則和加工工藝知識。程序中包含刀具