机械加工工艺系统教学资料模板.doc
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1、第2章 机械加工工艺系统教学基础要求和目标1认识和了解机械加工工艺系统;2掌握工艺系统中基础概念(关键是:工件、机床、刀具、夹具四部分。)。教学关键切削用量、刀具参考系及其角度、工件定位课时分配本章课时:讲课12课时2.1 零件表面成形和运动(1.5课时)2.2 工件(0.5课时)2.3 金属切削机床(2课时)2.4 刀具(4课时)2.5 夹具概述(2课时) 单元测验(第1、2章内容)(2课时)讲课方法以老师讲授为主,多媒体教学为辅习题和思索题P47习题和思索题2.1,2.2,2.3,2.4,2.12关键教学过程2.1 零件表面成形和机械加工运动一、零件表面形成回转体表面:是以直线为母线作旋转
2、运动所形成表面。成型方法:车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、内外圆磨削等。形成发生线方法:(1)轨迹法(2)成形法(3)展成法(4)相切法二、机械加工运动1、表面成形运动从几何角度来分析,为确保得到工件表面形状所需运动,称为成形运动。依据工件表面形状和成形方法不一样,成形运动有以下类型:(1)简单成形运动:一个成形运动是由单独旋转运动或直线运动组成。(2)复合成形运动:一个成形运动,是由两个或两个以上旋转运动或直线运动,根据某种确定运动关系组合而成。从确保金属切削过程实现和连续进行角度看,成形运动可分为:(1)主运动:切除切屑所需基础运动。3个特点:速度最快;消耗功率最大;唯一性。(通常只有一个主
3、运动)。(2)进给运动:使金属层不停投入被切削运动。3个特点:速度较慢;消耗功率较小;能够为一个或多个。(能够是连续,也能够是断续。)成形运动是机床最基础运动。2、辅助运动除成形运动外,为完成机床工作循环,还需部分其它辅助运动:(1)空行程运动 刀架、工作台快速靠近和退出工件等,可节省辅运动。(2)切入运动 确保被加工面取得所需尺寸,刀具相对互动式件表面深入运动。(3)分度运动 使工件或刀具回转到所需要角度。(4)操纵及控制运动 包含变速、换向、起停及工件装夹等。常见机床切削运动三、切削用量和切削层参数1、切削过程中工件上表面正在加工工件表面,依据其所处状态分为:(1)待加工表面:立即进入切削
4、加工表面。(2)已加工表面:已经加工完成表面。(3)加工表面(过渡表面):切削刀具正在进行切削加工表面。2、切削用量切削用量三要素:(1)切削速度vc:切削速度是主运动线速度(m/s或m/min) 主运动为旋转运动 vc =d n/1000 往复运动 vc = 2Lnr /1000(2)进给量:刀具相对工件沿进给方向移动距离。1)进给速度vf(mm/min)进给速度 vf = n f = n fz z (mm/s 或 mm/min)2)进给量f(mm/r)3)每齿进给量fz(mm/z)(3)背吃刀量(切削深度)ap(mm):已加工表面和待加工表面间距离。 车削外圆时 ap = (dw-dm)/
5、2 钻孔时 ap = dm/2 2.2 工件一、概述工件是机械加工过程中被加工对象总称,任何一个工件全部经过由毛坯到成品过程。1、工件毛坯毛坯是工件基础,毛坯种类和质量对机械加工质量有很大影响。2、工件表面组成工件表面通常由多个几何形状组成。3、工件质量要求工件质量包含加工精度和表面质量两方面。加工精度指工件加工后几何参数(尺寸、形状和位置)和要求理想零件几何参数符合程度,符合程度越高,加工精度也越高。工件是机械加工工艺系统关键。二、工件安装和基准工件在夹具上定位和夹紧过程称为安装。常见安装方法有直接找正定位安装、按划线找正安装、用夹具找正安装。为了确保工件正确安装,必需在工件上选定合理安装定
6、位基准。基准就是工件上用来确定其它点、线、面位置那些点、线、面。通常见中心线、对称线或平面来做基准。基准分为设计基准和工艺基准两大类。 (一)设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面基准,称为设计基准。 (二)工艺基准零件在加工、测量、装配等工艺过程中使用基准统称工艺基准。工艺基准又可分为:1装配基准 在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置基准。2测量基准 用以测量工件已加工表面所依据基准。比如以内孔定位用百(千)分表测量外圆表面径向跳动,则内孔就是测量外圆表面径向跳动测量基准。3工序基准 在工序图中用以确定被加工表面位置所依据基准。所标注加工面位置尺寸称工序尺寸。工序基准也能够看作工序
7、图中设计基准。图3-1 所表示为钻孔工序工序图,图a、b分别表示两种不一样工序基准和对应工序尺寸。4定位基准 用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据基准。作为基准点、线、面有时在工件上并不一定实际存在(如孔和轴轴线、某两面之间对称中心面等),在定位时是经过相关具体表面起定位作用,这些表面称定位基面。比如在车床上用顶尖拨盘安装一根长轴,实际定位表面(基面)是顶尖锥面,但它表现定位基准是这根长轴轴线。所以,选择定位基准,实际上既选择合适定位基面。2.3 金属切削机床一、机床概述1、机床作用和特点金属切削机床是用切削加工方法将金属毛坯加工成机器零件工艺装置,它提供刀具和工件之间相对运动,提供加工
8、过程中所需动力,经济地完成一定机械加工工艺。2、机床组成及布局(图2-5,P26)机床由传动装置、动力装置、实施机构、辅助机构和控制系统联合在一起,形成统一工艺综合体。它包含以下几部分:(1)支承及定位部分(2)运动部分(3)动力部分(4)控制部分机床布局是指合理安排机床各组成部件位置和相对于被加工零件位置。从便于维护、工作安全、机床零部件调整、更换和修理快速而方便、易于排屑及易于观察加工过程等几方面考虑,有以下多个布局:(1)刀具部署在被加工零件前面或后面;(2)刀具部署在工件侧面;(3)刀具部署在工件上方;(4)刀具相对于工件扇形部署。3、机床分类和型号编制按通用性程度分为:(1)通用机床
9、即万能机床(2)专门化机床(3)专用机床按机床重量分为:轻型机床、中型机床、重型机床。按加工精度分为:一般精度级、精密和超精密级机床。按自动化程度分为:手动、机动、半自动化和自动化机床。二、机床传动系统和传动原理传动系统是一台机床运动关键,它决定机床运动和功效。机床传动系统就是多种运动传动链综合。图2-3卧式车床传动原理图实现有级变速方法有两类传动机构:一类是传动比和传动方向固定不变定传动比传动机构;另一类是可变换传动比和传动方向传动机构。传动装置把运动源运动和动力传给实施件,并完成运动形式、方向、运动量转换等工作,从而在运动源和实施件间建立起运动联络,使实施件取得所需运动。三、数控机床概述1
10、、数控机床定义数控机床是指采取数字形式信息控制机床。2、数控机床组成及分类数控机床基础组成包含加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈装置和机床本体。数控机床通常按以下多个方法分类:(1)按工艺用途分1)一般数控机床2)数控加工中心机床(2)按运动轨迹分1)点位控制数控机床2)点位直线控制数控机床3)轮廓控制数控机床(3)按伺服系统控制方法分1)开环控制数控机床2)闭环控制数控机床3)半闭环控制数控机床(4)其它类型数控机床1)金属塑性成形类数控机床2)特种加工数控机床3、数控机床加工特点(1)数控机床能提升生产效率35倍,使用数控加工中心机床则可提升生产率510倍;(2)数
11、控机床能够取得比机床本身精度还高加工精度;(3)可加工复杂形状零件,且不需专用夹具;(4)可实现一机多用,减轻劳动强度且节省厂房面积;(5)有利于向计算机控制和管理方面发展,有利于机械加工综合自动化发展;(6)数控机床早期投资及维修技术等费用较高,要求管理及操作人员素质也较高。2.4 刀具一、刀具类型金属切削刀具是完成切削加工关键工具,它直接参与切削过程,从工件上切除多出金属层。依据用途和加工方法不一样,刀含有以下几大类(P31):(1)切刀类(2)孔加工刀具(3)拉刀类(4)铣刀类(5)螺纹刀具(6)齿轮刀具(7)磨具类(8)组合刀具、自动线刀具(9)数控机床刀具(10)特种加工刀具二、刀具
12、结构及几何参数金属切削刀具包含刀柄和切削部分,刀柄是指刀具上夹持部分,切削部分是刀具上直接参与切削工作部分。各类金属切削刀具切削部分形状和几何参数,全部可由外圆车刀切削部分演变而来,所以,我们以外圆车刀为例研究金属切削刀具几何参数。1、刀具切削部分组成刀具切削部分由刀面、切削刃组成。1前面(前刀面)A刀具上切屑流过表面。 2后面(后刀面)A和工件上过渡表面相正确表面。3副后面(副后刀面)A/和已加工表面相正确表面。4主切削刃S前刀面和后刀面交线。它负担关键切削任务。5副切削刃S/切削刃上除主切削刃以外刀刃,它负担部分切削任务。 6刀尖 主、副切削刃汇交一小段切削刃。前刀面Ar 主切削刃S主后面
13、Aa 刀尖副后面Aa 副切削刃S2、刀具几何参数为了便于设计时在图样上标注和制造和刃磨时测量刀具几何角度,需要假定三个辅助平面,即基面、切削平面和正交平面,它们组成刀具静止参考系,图2-5 所表示:正交平面 Po: Ps P基面P: PVc 刀具安装面(车刀)切削平面Ps: 和 S相切 且P假定主运动方向Vc主切削刃上选定点图2-5 刀具静止参考系刀具静止参考系(PrPsPo系正交平面参考系)1)正交平面参考系及标注几何参数(1)静止参考系假设条件:假定运动条件:进给量f=0;假定安装条件:刀尖和工件回转中心等高;刀杆方向和进给方向垂直。(2)辅助平面:切削平面Ps:过切削刃上一点,和加工表面
14、相切平面。基面Pr:过切削刃上同一点,和切削速度相垂直平面。正交平面Po(主剖面):过切削刃上同一点,和切削平 和基面相垂直平面。刀具标注角度是指静止状态下,在工程图上标注刀具角度。(下面以车刀为例介绍刀具标注角度)A、刀具标注前角0:在正交平面内测量,前刀面和基面夹角。正负判定:前面于切削平面夹角小于90为正,反之为负。前角作用:前角 切屑变形切削力刃口强度前刀面磨损 导热体积。刀具前角选择:加工塑性材料选大前角,加工脆性材料、断续切削选小前角,加工硬材料选择负前角。B、刀具标注后角0:在正交平面内测量,后刀面和切削面夹角。正负判定:后面和基面夹角小于90为正,反之为负。后角作用:后角 后刀
15、面和加工表面间摩擦 后刀面磨损 刃口强度 导热体积刀具后角选择:粗加工选小后角,精加工选大后角,选大前角时选小后角以增大刃口强度。C、主偏角Kr:在基面内测量,主切削刃和进给方向夹角。D、副偏角Kr:在基面内测量,副切削刃和进给反方向夹角。主偏角作用:主偏角 切削刃工作长度 刀尖强度 导热体积 径向分力。刀具主偏角选择:通常为3075,加工细长工件采取9093。副偏角作用:副偏角 副后面和工件已加工表面摩擦 刀尖强度 表面粗糙度。刀具副偏角选择:通常为520,特殊要求可采取Kr=0修光刃。常见车刀主偏角形式E、刃倾角S:在切削平面内测量,主切削刃和基面夹角。刀尖在主切削刃最高点为正,反之为为负
16、或为零。刃倾角作用:(1)影响排屑方向: S 0 排向待加工表面; S 0 排向已加工表面; S =0 前刀面上卷曲。(2)影响切入切出稳定性;(3)影响背向分力大小。刀具刃倾角选择:精加工取S0 粗加工取S 0 加工细长工件采取S0 刃倾角对排屑方向影响F、副后角0:过副切削刃上选定点,在副正交平面内测量副后刀面和副切削平面之间夹角。外圆车刀正交平面参考系角度标注刀具角度选择标准:粗加工塑性材料时,选择大前角0,小后角0,小主偏角Kr,较小或负刃倾角s;加工脆性材料时可合适减小前角0;加工高硬度难加工材料时,采取负前角(00)。精加工时,通常选择较大后角0,较小前角0,非负刃倾角(s0),加
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