【大学课件】金属切削加工原理及设备

金属切削加工原理及设备金属切削加工的基本概念定义分类应用利用刀具对金属材料进行切削，以改变车削、铣削、钻削、磨削、刨削、插削机械制造、航空航天、汽车制造、电子其形状、尺寸或表面质量的加工方法等制造等领域切削加工的分类外形加工内形加工12车削、铣削、刨削、拉削等钻削、镗削、铰削、扩孔等成形加工3铣削、刨削、拉削等切削加工的基本原理切削加工是利用刀具与工件之间的相切削加工过程是通过切削力作用于工对运动，使刀具切入工件材料，并从件，使其发生形变和断裂，从而形成工件上切除多余材料，从而改变工件切屑，并最终达到加工目的形状、尺寸、表面质量和性能的加工方法切削加工过程中，由于刀具与工件之间的摩擦，会产生大量的热量，这些热量会影响切削过程的稳定性，甚至导致工件表面质量下降切屑的形成过程切削开始刀具与工件接触并开始切削切削刃切入刀具切入工件表面，开始切削金属切屑生成金属材料在切削力的作用下被切断，形成切屑切屑脱离切屑从工件表面脱离，并被刀具带走切屑形态及其影响因素切屑形态影响因素切屑形态包括连续切屑、断续切屑和碎屑三种连续切屑常见于切屑形态受多种因素影响，包括切削速度、进给量、切削深度、切削塑性较好的材料，例如低碳钢断续切屑常见于切削塑性较刀具材料和工件材料等差的材料，例如铸铁切削力的产生及其影响因素切削力方向刀具因素工件因素切削力主要包括三个分力主切削力、背切刀具材料、刀具几何参数、刀具磨损都会影工件材料、工件硬度、切削深度、切削速度削力、径向力响切削力的大小等都会影响切削力的变化切削温度及其测量方法切削温度的产生切削温度的影响测量方法切削过程中，刀具和工件之间的摩擦以及切削温度会影响刀具的寿命、工件的表面常用的切削温度测量方法包括热电偶法、切削变形会产生大量的热量，导致切削温质量以及切削加工的效率红外测温仪法和热像仪法等度升高切削工件的表面质量表面粗糙度表面完整性指表面微观几何形状的偏差，用指表面微观结构的完整性，包括Ra值表示裂纹、孔洞等表面硬度指表面抵抗压痕的能力，用硬度值表示切削加工的主要参数及其选择切削速度切削深度切削速度是指刀具相对于工件的切削切削深度是指刀具切入工件的深度，运动速度，影响切削效率和刀具寿命影响切削力大小和切屑厚度切削进给量切削进给量是指刀具每转或每分钟移动的距离，影响切削效率和工件表面粗糙度车床的基本结构及工作原理车床是一种常用的金属切削机床，主要用于旋转工件的外圆、端面、锥面、螺纹等车床的基本结构包括床身、主轴箱、尾座、刀架、进给机构、传动机构、冷却系统等车床的工作原理是利用主轴旋转带动工件旋转，同时刀具沿工件的轴向或径向移动进行切削加工刀具的移动由进给机构控制，进给机构可以实现自动进给或手动进给车床的主要机构及其功能床身主轴箱12车床的主体部分，提供安装其安装主轴，负责旋转工件，并他部件的基础提供不同的转速刀架尾座34安装刀具，负责切削工件，并用来支撑长工件，并提供辅助提供不同的进给方式加工功能车床的常见附件及辅助设备夹头刀架尾座夹持工件，确保加工精度安装刀具，方便调整刀具位置支撑长工件，提高加工稳定性车削加工的基本工艺工件装夹1选择合适的夹具，并将其牢固地安装在车床主轴上刀具安装2选择合适的刀具，并将其安装在刀架上切削加工3根据加工要求，设定切削速度、进给量和切削深度等参数工件测量4加工结束后，测量工件尺寸和表面质量，确保符合加工要求车削加工的常见问题及解决措施表面粗糙尺寸精度差切削速度过低，刀具磨损，切削刀具安装不准确，工件装夹不牢液选择不当固，切削深度过大振动刀具刚度不足，工件刚度不足，主轴轴承磨损铣床的基本结构及工作原理铣床是一种用于加工平面、沟槽、齿轮和其他形状的金属切削机床其主要结构包括机床床身、工作台、主轴、进给机构和传动系统工作原理是通过旋转的主轴带动铣刀进行切削，同时工作台移动，实现对工件的加工铣床的主要机构及其功能工作台主轴12固定工件，可进行横向、纵向安装铣刀，并进行旋转运动，和垂直方向的移动为切削提供动力进给机构传动系统34控制铣刀相对工件的进给运动为工作台、主轴等提供动力，，以实现切削并实现速度和进给的调节铣削加工的基本工艺工件装夹1确保工件夹紧牢固，并保证其准确位置刀具选择2根据加工要求选择合适的铣刀类型和参数切削参数设定3根据材料、刀具和工件尺寸等因素选择合适的切削速度、进给量和切深加工路线规划4确定刀具的运动轨迹，保证加工质量切削加工5按照规划的路线进行切削加工，并实时监控加工过程铣削加工的常见问题及解决措施刀具磨损工件夹紧不牢刀具磨损会导致加工精度下降，表面质量变差定期检查刀具磨损工件夹紧不牢会导致工件在加工过程中发生移动，影响加工精度情况，及时更换或磨削刀具选择合适的夹具，保证工件夹紧牢固切削参数选择不当冷却液使用不当切削参数选择不当会导致工件表面质量差，加工效率低，甚至出现冷却液使用不当会导致刀具过热，工件表面质量差选择合适的冷刀具断裂根据工件材料、刀具材料和加工要求选择合适的切削参却液，并定期检查冷却液的浓度和温度数钻床的基本结构及工作原理钻床是一种常用的金属切削机床，主要用于加工孔钻床的基本结构包括床身、立柱、工作台、主轴箱、进给机构和传动系统等钻床的工作原理是利用主轴的旋转运动，带动钻头对工件进行切削加工钻头的旋转运动由主轴箱提供，而进给机构则负责控制钻头的进给速度和深度钻床的主要机构及其功能主轴机构进给机构工作台传动机构主轴机构是钻床的核心部件，进给机构用于控制钻头沿轴向工作台用于固定工件，并可进传动机构负责将电机动力传递用于旋转钻头，传递动力和切的进给速度，确保钻孔深度和行升降和旋转运动，方便钻孔给主轴，并根据需要调节转速削力质量操作和扭矩钻削加工的基本工艺定位1将钻头准确地定位在工件上，确保钻孔位置的精度钻削2在钻头的旋转和进给运动下，切削金属，形成圆形孔洞排屑3切削过程中产生的切屑应及时排出，以防止切屑堵塞钻孔，影响加工质量退刀4钻孔完成后，应将钻头退回，避免刀具与工件发生碰撞钻削加工的常见问题及解决措施钻头磨损切削液不足钻头磨损会导致钻孔尺寸偏差、切削液不足会导致切削温度升高表面粗糙度增大、钻削效率降低、钻头容易烧毁、钻孔表面质量等问题，需要及时更换或磨削钻下降等问题，需要及时补充切削头液工件夹持不牢工件夹持不牢会导致钻孔位置偏差、钻孔精度降低、甚至出现断钻等问题，需要加强工件夹持力磨床的基本结构及工作原理磨床是利用磨料进行加工的机器，其主要结构包括机床床身、工作台、主轴、砂轮、冷却系统、传动系统和控制系统等工作原理是利用砂轮高速旋转，磨料与工件表面发生摩擦，去除工件表面的材料，达到加工的目的磨床的主要机构及其功能砂轮工作台主轴电机液压系统磨削加工的工具放置工件驱动砂轮旋转控制工作台移动和砂轮进给磨削加工的基本工艺工件装夹1选择合适的夹具，保证工件在磨削过程中稳固可靠砂轮选择2根据工件材质、加工精度和表面质量要求选择合适的砂轮磨削参数3选择合适的磨削速度、进给量和冷却液磨削过程4根据磨削要求进行粗磨、精磨和修光等工序磨削加工的常见问题及解决措施磨削烧伤磨削裂纹磨削速度过快、冷却液不足或冷工件夹紧力过大、工件材料韧性却液质量差差磨削表面粗糙砂轮磨损严重、磨削参数选择不当数控加工设备的基本结构及特点控制系统机床本体数控系统是数控加工设备的核心，它机床本体包括机床床身、工作台、主接受加工程序，并控制机床运动和刀轴箱、进给机构等，用于支撑刀具和具动作工件，并完成加工过程传感系统传感系统负责收集机床运行状态信息，如刀具位置、切削速度、温度等，并将信息反馈给控制系统数控加工的编程及操作编程语言程序编写常见的数控编程语言包括G代码和编写数控程序需要掌握编程语言M代码程序员使用这些代码指的语法规则和加工工艺知识程令控制机床的运动和操作序中包含刀具路径、加工参数和控制指令操作流程操作数控机床需要熟悉其功能、界面和安全操作规范程序输入、机床调试和加工监控是操作的重要步骤金属切削加工的未来发展趋势智能化数字化12人工智能和机器学习将被应用数字孪生技术将用于模拟和预于切削加工的优化和控制，提测加工过程，优化工艺参数高效率和精度绿色化3环保材料和工艺将被采用，减少能源消耗和环境污染。