车削加工的过程及应用毕业设计论文(编辑修改稿)

车削加工的过程及应用毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

象越严重。 此时刀尖也越容易磨损，以加工表面质量也越差。 切屑的形状可以随切削条件的改变而变化，在生产中可通过采取不同措施来得到理想的切削，以 保证切削加工的顺利进行。 图 24 切削的种类 积削瘤 在一定条件下切削塑性金属时，常发生刀具前刀面靠近切削刃的部位，粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤或称刀瘤（图 25）。 图 25 积屑瘤 积屑瘤的形成 切屑与刀具在第Ⅱ变形区发生强烈的挤压和摩擦，切屑底面金属的流动速度变慢而形成“滞流层”，在适当的温度和压力作用下，前刀面对滞流层的摩擦力和粘接力超过切屑材料的内部分子结合力时，部分滞流层金属会粘接在刀刃附车削加工的过程及应用 11 近，形成积屑瘤。 积屑瘤是不稳定的，它不断的产生、长大和破裂，或被 切屑带走，或嵌附在工件表面上。 积屑瘤对切削加工的影响 积屑瘤的硬度比工件材料高，能代替切削刃进行切削，保护刀刃以减少磨损；此外积屑瘤增大了刀具实际工作前角，使切削轻快，所以粗加工时可以利用积屑瘤。 但是，积屑瘤的顶端伸出刀刃之外，且不断的产生和脱落，使切削层公称厚度不断变化，影响工件尺寸精度。 而切削力的变化又会引起振动，加上一些积屑瘤碎片会粘附在已加工表面上，增加工件表面粗糙度值。 因此，精加工时应当避免积屑瘤产生。 积屑瘤的控制 首先可控制切削速度，因为切削速度与摩擦系数、切削 温度关系密切，从而影响积屑瘤的产生和大小。 试验证明当切削速度很低（ v5m/min）时，以及切削速度很高（ v100m/min）时，都不会产生积屑瘤。 因此，精车一般采用高速切削，而精车丝杆采用低速加工以避免积屑瘤的影响。 此外，降低工件材料的塑性（如低碳钢、不锈钢等正火后切削），增大刀具前角和选用适当的切削液等，都是有效地减少或避免积屑瘤的重要措施。 车削过程中的切削力与切削功率 切削力的来源与分解 刀具切削工件时，必须首先克服材料的变形抗力，主要是第Ⅰ变形区的剪切滑移抗力，加上第Ⅱ、第Ⅲ变 形区的摩擦阻力，这些力的合力就构成了作用在刀具上的总切削力 F。 车削加工的过程及应用 12 实际加工中，总切削力的方向和大小的测定既不容易也没有必要。 为了适应设计和工艺分析的需要，又便于测定，通常将总切削力分解为三个相互垂直的里（图 26） 图 26 车外圆时的切削合力与分力 主切削力 Fc F 在主运动方向上的分力（又称切向力），垂直于基面，其大小约占 F 的80%~90%。 其消耗的功率约占总功率的 90%以上。 它是计算机床动力、刀具和夹具强度与刚度的主要依据，也是选择刀具角度和切削用量的依据。 若 Fc 过大时，往往会使刀具损坏或使机床发生“闷车”现象。 进给力 Ff F 在进给运动方向上的分力（又称走刀抗力，轴向力），作用在基面内，它消耗的功率只占总功率的 1%~5%。 它是设计和校验进给机构强度的依据。 车削加工的过程及应用 13 背向力 FP F 在垂直进给方向上的分力（又称吃刀抗力、径向力），作用在基面内，它不消耗功率。 但它一般作用在机床、工作刚度较弱的方向上，易使刀架位移和工件变形，且易引起振动，影响工件的加工精度。 当工件刚度较小（如车细长轴）时，应当设法减小或消除 Fp 的影响。 常使主偏角 kr=90176。 ，就是为了 消除背向力的影响。 切削力的估算 切削力的大小是由很多因素决定的，有工件材料、刀具角度、切削用量、刀具材料和切削液等。 一般影响较大的是工件材料和切削用量。 目前由于切削力的理论计算公式较繁琐，又精度不高，所以用实验测量方法总结的经验公式得到广泛的应用。 经验公式的形式主要有指数和单位切削力两种形式。 指数公式 车外圆时，计算主切削力 Fc 的指数公式如下： （ 26） 式中： —— 与工件材料、刀 具材料及切削条件等有关的系数； ap、 f、 vc—— 切削三要素，单位分别为 mm、 mm/r、 m/min； 、 —— 指数； —— 切削条件不同时的综合修正系数。 Fc 的单位为 N。 同样，进给力 Ff、背向力 Fp 也采用相同形式的指数公式模型。 单位切削力公式 生产中，还常用切削层单位面积切削力 Kc 来估算切削力 Fc 的大小。 如下式： = （ 27） 式中： —— 切削层单位面积切削力， Mpa； —— 切削层参数，单位分别是 mm mm、 mm。 的数值可查询相关手册。 切削功率 Pm Pm是指切削过程的总功率，但背向力 Fp 不消耗功率，进给力 Ff 消耗的功率很小，一般可忽略不计。 因此， Pm计算公式如下： 车削加工的过程及应用 14 Pm Pc=103 vc （ 28） 式中： Fc—— 主切 削力， N； vc—— 切削速度， m/s。 Pm的单位为 kW 3 切削刀具 切削过程中，刀具是直接完成切削工作的，一般刀具都由切削部分和夹持部分组成。 夹持部分是用来将刀具夹持在机床上，传递所需的运动和动力，保证刀具有正确的工作位置，并夹固可靠，装卸方便。 切削部分是直接参与切削的，它的材料、几何角度与结构决定了刀具切削性能的优劣。 刀具的材料 刀具材料是指切削部分的材料，切削时它在高温、高压、高摩擦以及冲击和振动的条件下工作，因此它必须具有以下性能。 （ 1）高硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般其 常温硬度要求在 62HRC以上。 （ 2）足够的强度和韧性 足够的强度和韧性以承受很大的切削力、冲击与振动。 （ 3）高耐磨性 高耐磨性以抵抗切削过程中的剧烈磨损，保持刀刃锋利。 一般情况下材料的硬度越高，耐磨性越好。 （ 4）高的耐热性 高的耐热性刀具材料应在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。 耐热性是衡量刀具材料性能的主要指标，他基本上决定了刀具允许的切削速度。 （ 5）良好的工艺性 良好的工艺性以便于刀具制造，具体包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。 常用刀具材料 目前常用 的刀具材料种类有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金与陶瓷材料等。 硬质合金与高速钢相比其硬度、耐磨性和耐热性（ 900~1000℃）均比高速钢车削加工的过程及应用 15 高的多，因此允许的切削速度可提高数倍，但其强度、韧性低，工艺性差，价格也高。 硬质合金常制成各种形式的刀片，用焊接或机械夹固的方式制成车刀使用。 陶瓷刀具因其具有突出的优良性能，目前不但应用在难加工材料的加工中而且已扩大到普通铸铁和钢件的加工；也可加工某些非铁金属（银、纯铜等，不宜加工铝系金属）和非金属材料。 刀具角度 车刀切削部分的组成 外圆车刀 由三个刀面、两条切削刃和一个刀尖组成。 （ 1）前刀面：刀具上切屑流过的表面（ Aϒ）。 （ 2）后刀面：刀具上，与工件切削中产生的表面。 与过渡表面相对的是主后刀面（ Aα）。 与已加工表面相对的是副后刀面（ A39。 α）。 （ 3）切削刃：前刀面与主后刀面相交形成的交线称为主切削刃（ S），。