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第次课加工质量切削运动
尺寸精度:零件的直径、长度、表面距离等尺寸的实际数值与理想数值相接近的程度。
零件图上,对被加工件的加工精度要求常用尺寸公差、形状公差和位置公差来表示
由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动,它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料,使被切削层转变为切屑,从而形成工件的新表面。在切削运动中,主运动速度最高、耗功最大,是切下切屑所必须的基本运动。
提问:车削时,主运动是什么?工件的回转运动。刨削时,主运动是什么?刀具的往复直线运动。
公差:实际参数值的允许变动量。对于机械制造来说,制定公差的目的就是为了确定产品的几何参数,使其变动量在一定的范围之内,以便达到互换或配合的要求。举例:螺栓与螺母
①尺寸公差。指允许尺寸的变动量,等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值。
当主运动和进给运动同时进行时,切削刃上某一点相对于工件的运动为合成运动,常用合成速度向量ve来表示,如图所示。
切削加工过程中,在切削运动的作用下,工件表面一层金属不断地被切下来变为切屑,从而加工出所需要的新的表面,在新表面形成的过程中,工件上有三个依次变化着的表面。
通过金属切削加工的定义描述,我们可见,理解零件加工质量的概念;掌握切削运动和金属切削刀具的基本知识;认识金属切削过程的基本规律是学习金属切削加工的基本内容。
观看各种切削加工方法的图片,了解车、刨、铣、磨、钻、镗等加工方法,具体第八章学习,只需引出通过不同的加工方法,来达到金属切削加工的目的。提问:金属切削加工有何目的?
主运动的运动形式可以是旋转运动,也可以是直线运动;主运动可以由工件完成,也可以由刀具完成;主运动和进给运动可以同时进行,也可以间歇进行;主运动通常只有一个,而进给运动的数目可以有一个或几个。
进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量,可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述或度量。
表面粗糙度是指在切削加工中,由于刀痕、塑性变形、振动和摩擦等原因,会使加工表面产生微小的峰谷,这些微小峰谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度。
表面粗糙度对零件的耐磨性、抗腐蚀性和配合性质等有很大影响。它直接影响机器的使用性能和寿命。一般来说,零件的表面粗糙度越小,零件的使用性能越好,寿命也越长,但零件的制造成本也会相应增加。
由机床或人力提供的运动,它使刀具与工件间产生附加的相对运动,进给运动将使被切金属层不断地投入切削,以加工出具有所需几何特性的已加工表面。进给运动可由刀具完成(如车削),也可由工件完成(如铣削),可以是间歇的(如刨削),也可以是连续的(如车削)。
提问:1、通过以往所接触到的专业知识和工学交替实习经历,大家见到过哪些制造加工方法?
金属切削加工的定义:利用工件和刀具之间的相对(切削)运动,用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层,从而获得具有一定加工质量零件的过程。
加工表面的冷作硬化,一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高,塑性降低,减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。并非冷作硬化程度越高,耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化,将引起金属组织过度“疏松”,在相对运动中可能会产生金属剥落,在接触面间形成小颗粒,使零件加速磨损。
1)加工设备朝着数控技术,精密和超精密,高速和超高速方向发展。分别达到1μm,0.01μm和0.001μm,向原子级加工逼近。
2)刀具材料朝超硬刀具材料方向发展。陶瓷、聚晶金刚石、切削速度每分钟数千转。
是指零件加工后在表面层内出现不同于基体材料的力学、冶金、物理及化学性能的变质层。具体表现为加工硬化、金相组织变化、残余应力产生、热损伤、疲劳强度变化及耐腐蚀性下降等。
在确定零件加工精度和表面粗糙度时,总的原则是在满足零件使用性能要求和后续工序要求的前提下,尽可能选用较低的精度等级和较大的表面粗糙度值。
国家标准GB/T1182-1996《形状和位置公差》中规定,形状和位置公差共有14个项目,如课本230页表格所示。
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面,它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层(几微米~几十微米),但都错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等,从而影响产品的使用性能和寿命,因此必须加以足够的重视。
通过课本目录,了解本教材各章节知识内容,回顾已学内容,让学生头脑中形成知识体系,机械制造基础内容包括工程材料、热加工技术、公差与配合、机械加工技术等多门专业知识,作为机械制造技术课程,我们主要学习掌握的是热加工技术与机械加工技术。第七八章即是机械加工技术的主要内容。
为了保证机电产品的质量,设计时应对零件提出加工质量的要求,机械零件的加工质量包括加工精度和表面质量两方面,它们的好坏将直接影响产品的使用性能、使用寿命、外观质量、生产率和经济性。
经机械加工后,零件的尺寸、形状、位置等参数的实际数值与设计理想值的符合程度称为机械加工精度,简称加工精度。实际值与理想值相符合的程度越高,即偏差(加工误差)越小,加工精度越高。
它们分别是:待加工表面,即将被切去金属层的表面;切削表面,切削刃正在切削而形成的表面,切削表面又称加工表面或过渡表面;已加工表面,已经切去多余金属层而形成的新表面。
在切削加工时,切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度,它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为m/min或m/s。
金属切削加工的目的:使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。
现代机械制造中,除少数采用精密铸造、精密锻造、粉末冶金和工业塑料压制而成等方法直接获得零件外,绝大多数机械零件要靠切削加工成形。那切削加工具有哪些特点呢?
1)切削加工的精度和表面粗糙度的范围广泛,且可获得高的加工精度和低的表面粗糙度。目前可达IT12—IT3,Ra25—0.008μm。
残余应力有拉应力和压应力之分,残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度;残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力,延缓疲劳裂纹的扩展,从而提高零件的疲劳强度。
表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响:如减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度;对滑动零件,可降低其摩擦系数,从而减少发热和功率损失。
②形状公差。指单一实际要素的形状所允许的变动全量,包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线个项目。
③位置公差。指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量,它限制零件的两个或两个以上的点、线、面之间的相互位置关系,包括平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动8个项目。
以提问的形式引出,金属切削加工要切除工件上多余的金属,形成已加工表面,必须具备两个基本条件:切削运动和刀具。切削运动的复杂程度将影响机床的结构。刀具的复杂程度将影响刀具刃磨制造的难易程度,同时也会促进刀具材料、刀具制造工艺的发展。
切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动,我们将这种相对运动为切削运动。
(3)表面质量对零件使用性能的影响(见图详细列明,可以举以下几个影响为例讲一讲)
表面粗糙度太大,接触表面的实际压强增大,粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断,故磨损加剧;表面粗糙度太小,也会导致磨损加剧。因为表面太光滑,存不住润滑油,接触面间不易形成油膜,容易发生分子粘结而加剧磨损。表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关,载荷加大时,磨损曲线向上、向右移动,最佳表面粗糙度值也随之右移。
3)切削加工的生产率高,只在少数特殊场合,其生产率低于精密铸造、精密锻造和粉末冶金等方法。
4)切削过程中存在切削力。刀具和工件均需要有一定强度和刚度,且刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度。
对承受交变载荷零件的疲度影响很大。在交变载荷作用下,表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中,产生疲劳裂纹。
表面粗糙度值越小,表面缺陷越少,工件耐疲劳性越好;反之,加工表面越粗糙,表面的纹痕越深,纹底半径越小,其抗疲劳破坏的能力越差。
车削时进给量的单位是mm/r,即工件每转一圈,刀具沿进给运动方向移动的距离。
刨削等主运动为往复直线运动,其间歇进给的进给量为mm/双行程,即每个往复行程刀具与工件之间的相对横向移动距离。
背吃刀量ap是指主刀刃工作长度(在基面上的投影)沿垂直于进给运动方向上的投影值。以外圆车削为例讲解。
下一篇:第二讲切削运动分析
- 第二讲切削运动分析2013.12.19
- 第次课加工质量切削运动2013.12.19
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