切削技能材料

1、6 .1 概述在現(xiàn)代機(jī)器制造中，切削加工占全部機(jī)器制造工作量的三分之一。為了生產(chǎn)出合 格的機(jī)器和裝置，利用切削工具從工件或毛坯上切除多余的材料，以獲得尺寸、 形狀、位置和粗糙度完全符合圖樣要求的零件的加工方法稱(chēng)為切削加工。一、切削加工的分類(lèi)切削加工方法分為機(jī)械加工和人工加工兩大類(lèi)。1、機(jī)械加工（機(jī)工）機(jī)械加工是由人工操作機(jī)床來(lái)完成工件的切削加工。常用的切削加工方法有：車(chē)削、銑削、刨削、磨削、鉆削等，如圖 6-1 所示。圖 6-1 切削加工的主要方法2、人工加工（稱(chēng)鉗工）一般是通過(guò)人工手持工具切削加工工件， 常用的鉗工切削加工方法有：鋸削、銼 削、鏨削、刮削、研磨、鉆孔、攻絲、套絲等。由于它使用

2、工具簡(jiǎn)單，加工靈活， 是裝配修理中不可缺少的加工方法， 在現(xiàn)代加工中，鉗工的加工方法也朝著機(jī)械 化的方向發(fā)展。二、切削加工的切削運(yùn)動(dòng)在機(jī)加工中，不管采用哪種機(jī)床加工，刀具與工件之間都應(yīng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 由于切 削過(guò)程中的作用不同，可以將它們分為兩大類(lèi)運(yùn)動(dòng)，即：主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1、 主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是提供切削最基本的運(yùn)動(dòng)， 它是切削過(guò)程中機(jī)床消耗動(dòng)力最大的運(yùn)動(dòng)， 速 度最高的運(yùn)動(dòng)，而且在切削加工中，主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。例如：車(chē)削中的工件的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；銑加工中的刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；牛頭刨加工中刀具往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； 磨削加工 中砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指提供連續(xù)切削的運(yùn)動(dòng)， 也就是當(dāng)主運(yùn)動(dòng)完成一個(gè)切削

3、周期以后， 使 工件多余材料不斷被切除的工作運(yùn)動(dòng)。在切削加工中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有一個(gè)或幾個(gè)。 例如：車(chē)床車(chē)削中車(chē)刀的移動(dòng)；銑床銑削中工件的水平移動(dòng)；牛頭刨床刨平面時(shí) 工件的間歇移動(dòng)；平面磨床磨削中工件的往復(fù)移動(dòng)；鉆床鉆削中鉆頭的移動(dòng)。三、切削加工的切削三要素Vfa。切削過(guò)程中的三要素是指：切削速度、切削深度（吃刀量）、進(jìn)給量PC根據(jù) 不同的加工，選擇不同的切削要素。例如：車(chē)削、銑削、刨削的切削三要素，如圖 6-2 所示.V、切削速度 1C即刀具在工件表面切單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具在主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì) 移動(dòng)的距離， 或 m/s）削的線(xiàn)速度（m/min車(chē)削、鉆削和銑削的切削速度為：25 ()n Dn （m/mi

4、n =Vc） 1000磨削的切削速度為：n Dn =m/s）clOOOx 60刨削的切削速度為：Ln2（m/min=Vc） 1000式中 D 為工件待加工表面或刀具砂輪切削處的最大直徑（mr）n為工件、刀具、砂輪的轉(zhuǎn)速（r/min ）；n牛頭刨床刨刀每分鐘往復(fù)次數(shù)（str/min ）;L牛頭刨刀的往復(fù)行程長(zhǎng)度（mm。f ）、進(jìn)給量（2切削加工過(guò)程中，主運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)或單位時(shí)間內(nèi)刀具與工件沿進(jìn)給方向相對(duì)移 動(dòng)的距離。例如：車(chē)削中工件旋轉(zhuǎn)一圈，車(chē)刀沿工件進(jìn)給方向移動(dòng)的距離（mm/r）； 銑削中進(jìn)給量為工件每分鐘沿工件進(jìn)給方向移動(dòng)的距離（mm/mir）；刨削中進(jìn)給 量由往復(fù)一次沿工件進(jìn)給方向移動(dòng)的距

5、離（mm/str ）。a、切削深度3P為工件待加工表面與工件已加工表面之間的垂直距離。d D =aP2零件加工的技術(shù)要求 6.2為了達(dá)到機(jī)器設(shè)才能生產(chǎn)出合格的機(jī)器。 按照設(shè)計(jì)要求加工出來(lái)的零部件，零部 件的技術(shù)要求有對(duì)各種零部件提出不同的技術(shù)要求，備的性能和使用壽命，以下幾個(gè)方面：、表面粗糙度 1切削的過(guò)程，就是擠壓變形的過(guò)程。由于擠壓、摩擦等原因，使已加工的表會(huì)發(fā) 現(xiàn)它們高低不平，通過(guò)放大，面質(zhì)量受到不同的影響?？此品浅９饣谋砻?，表 面粗糙度評(píng)定參數(shù)，微小峰谷的高低程度和間距為表面粗糙度。有微小的峰谷， 卩 mR 常用輪廓算術(shù)平均值，其單位為a國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB35083，GB10383， G

6、B1383 中詳細(xì)規(guī)定了表面粗糙度的 R 值如表 6-1 所示各種參數(shù)及其數(shù)值。所 采用的加工方法能達(dá)到的表面粗糙度aR 值的對(duì)應(yīng)表常用切削方法與加工表面粗糙值表 6-1aR/卩 m 舊國(guó)標(biāo)的光潔表面特征加工方法a度:m-w 1-0 .：I _ J1 可見(jiàn)明顯刀痕 粗加工：車(chē)、銑、）50 （刨、鏜、鉆孔。2 可見(jiàn)刀痕3 微見(jiàn)刀痕，)12.5 (,半精加工：車(chē)、可見(jiàn)加工痕跡 4 .) 6.3 (銑、刨、鏜。.5 微見(jiàn)加工痕跡.)3.2 ( 精加工：車(chē)、銑、6 不見(jiàn)加工痕跡.1.6 () 刨、鏜。.7 可辨加工方向 粗加工磨，0.8()8 微辨加工痕跡方向精加工磨IIIIII()0.4V不辨加工痕

7、跡方向 9)0.2 (按表面光澤判斷 精密加工 100.10.008IIIIII-1- |14 (鏡面)(V)一、精度是指零件在切削加工后，其尺寸、形狀等參數(shù)的實(shí)際數(shù)值同它們的絕對(duì)準(zhǔn)確的理 論數(shù)值相符合的程度。相符合的程度愈高，加工精度就愈高。精度包括：1、 尺寸精度尺寸精度是指加工零件實(shí)際尺寸與理想公稱(chēng)尺寸的精確程度， 尺寸精度是由尺寸 公差來(lái)決定的。尺寸公差是加工中尺寸的變動(dòng)范圍， 同一尺寸的零件，公差變動(dòng) 愈小，尺寸的精度愈高，公差變動(dòng)大，尺寸精度愈底。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB180 79 至 GB180 79 將尺寸精度的標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)分為 20 級(jí)分別 用IT01，IT0，IT2IT18 表示，

8、IT01 公差值最小，尺寸精度最高。R 值越小。但是表面粗糙度值小，尺寸精度尺寸精度愈高，其表面粗糙度a卻不一定高。我們常見(jiàn)的外科手術(shù)刀、剪刀其表面很光潔，粗糙度很小，但外形尺寸 卻不精確。2、 形狀精度僅僅只有精確尺寸和較低粗糙度，還不能滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)備的裝配要求，對(duì)零件的形 狀和相互的位置也要提出相應(yīng)要求，也稱(chēng)形狀精度，以圖6-3 為例。以上零件的尺寸都在尺寸公差范圍以?xún)?nèi)，但這八種形狀組成了八種形狀精度。在 機(jī)械的裝配中，它們對(duì)機(jī)械的使用效果會(huì)產(chǎn)生不同的影響。所以對(duì)零件的形狀精度要用六種參數(shù)加以控制護(hù)VV圖 6-3 軸的形狀示例零件的形狀精度是指零件上的線(xiàn)、面要素相對(duì)理想形狀的準(zhǔn)確程度，它可以

9、用形 狀公差來(lái)控制。國(guó)標(biāo)中 GB118 80 至 GB118 80 規(guī)定了六項(xiàng)形狀公差。其符號(hào)見(jiàn)表 6-2表 6-2 形狀公差的名稱(chēng)及符號(hào)卑3、位置精度零件點(diǎn)、線(xiàn)、面的準(zhǔn)確位置與實(shí)際位置的誤差稱(chēng)為位置精度。加工中由于各種因素造成誤差是不可避免的。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB118 80 和 GB118 80 規(guī)定， 相互位置精度用位置公差來(lái)控制，位置公差共有 8 項(xiàng)，位置公差的名稱(chēng)及符號(hào)見(jiàn)表 6-3。表 6-3 位置公差的名稱(chēng)及符號(hào)零部件技術(shù)要求的部分標(biāo)注示例，如圖6-4 所示6. 3 切削刀具及材料金屬切削過(guò)程中，刀具是完成切削加工余量的工作，刀具切削部分的材料和刀具 的幾何形狀、角度直接影響零件的質(zhì)

10、量。一、刀具材料的性能要求：在刀具切削過(guò)程中，刀具承受很大的劑壓、摩擦及高溫的切削熱，由于加工工件 的不同，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)，因此對(duì)切削刀具的材料，提出了以下的性能要 求。1、 硬度：刀具材料的硬度要高于工件材料硬度，常溫下一般要大于 62HRC 以上。2、 耐磨度：抵抗切削加工中的磨損。3、強(qiáng)度和韌性：能承受切削中的切削力、沖擊和振動(dòng)，防止刀具產(chǎn)生斷裂及崩 刃。4、熱硬性：是指在高溫下仍然保持刀具切削硬度。5、工藝性：便于制造。包括鍛造、軋制、焊接、切削加工和熱處理的工藝性要 求。6、化學(xué)穩(wěn)定性：切削中不易與被加工的材料產(chǎn)生化學(xué)、氧化反應(yīng)，不粘結(jié)。 二、刀具材料的種類(lèi)： 刀具材料種類(lèi)很多

11、，主要有工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金鋼石、立方氮 化硼等。常見(jiàn)刀具材料主要性能牌號(hào)用途見(jiàn)表 6-4表 6-4 舉用刀具材料主要性能牌號(hào)及用途 抗彎硬度（淬火熱硬 /常用牌用MPa1切削速度不 T8A 的刀具（手64HRC6T10A2.8 的銼刀鋸條 2.2081-83HRAT12A切削速度不 9CrSi 手動(dòng)復(fù)雜刀 65HRC25CrWMn 絲錐、板牙 2.82.（830CrW5 鉸 83.5HRA用于復(fù)雜的動(dòng)刀具，如 W18Gr4V5470HRC.頭、鉸刀、4.5W6Mo5Cr4V2（8 87HRA0刀、齒輪刀YG3 做成刀片焊 YG6YG8 上，如車(chē)刀（鑄鐵加工頭銑刀刀頭894HRC

12、 刨刀刀頭 2.50.YT5（7100082HRAYT15 金鈦YT30 鉆加精的鋼（類(lèi)工）磨削加工概述9.1 磨削就是利用高速旋轉(zhuǎn)的磨具（砂輪、砂帶、磨頭等）從工件表面切削下細(xì)微切 屑的加工方法。1.1 磨削加工的特點(diǎn)在機(jī)械制造業(yè)中， 磨削加工是對(duì)工件進(jìn)行精密加工的主要方法之一。 磨削加工具 有以下特點(diǎn)：1 ）切削速度高磨削加工時(shí)，砂輪以 10003000m/min 的高速旋轉(zhuǎn)，由于切削速度很高，產(chǎn)生大 量的切削熱，工件加工表面溫度可達(dá) 1000C 以上。為防止工件材料在高溫下發(fā) 生性能改變，在磨削時(shí)應(yīng)使用大量的冷卻液， 降低切削溫度，保證加工表面質(zhì)量。2）多刃、微刃切削 磨削用的砂輪是由許

13、多細(xì)小的硬度很高的磨粒用結(jié)合劑粘結(jié)而成，砂輪表面每平方厘米的磨粒數(shù)量為 601400 顆，每個(gè)磨粒的尖角相當(dāng)于一個(gè)切削刀刃，形成多刃、微刃切削。3）加工精度高，表面質(zhì)量好由于磨粒體積微小，其切削厚度可以小到幾微米，所以磨削加工的精度較高，可 達(dá)IT6IT5 級(jí)，表面質(zhì)量較好，表面粗糙度 Ra 值可達(dá) 0.20.8 卩 m 高精度磨 削時(shí) Ra值可達(dá) 0.0080.1 卩 m4）磨粒硬度高砂輪的磨粒材料通常采用 AIO、SiC、人造金剛石等硬度極高的材料，因此32磨削 不僅可以加工碳鋼、鑄鐵和有色金屬等常用金屬材料，而且可以加工其它切削方 法不能加工的各種硬材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金、超硬材料、寶

14、石、玻璃等。5）磨削不宜加工較軟的有色金屬一些有色金屬由于硬度低而塑性很好， 砂輪進(jìn)行磨削時(shí)，磨削會(huì)粘在磨粒上 而不脫落，很快將磨?？障抖氯?，使磨削無(wú)法進(jìn)行。1.2 磨削加工的范圍磨削的加工范圍很廣，用于粗加工時(shí)，主要用于材料的切斷、倒角、清除工件的 毛刺、鑄件上的澆、冒口和飛邊等工作，如圖9-1 所示。用于精加工時(shí)，可磨削零件的內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面和平面，還可加工螺紋、齒輪、葉片等成形表面。磨內(nèi)圓磨外圓磨平面磨螺紋磨花鍵磨齒輪圖 9-1 磨削加工范圍砂輪簡(jiǎn)介9.2砂輪是磨削加工中最常用的磨具，由許多極硬的磨粒材料經(jīng)過(guò)結(jié)合劑粘結(jié) 所示。磨料、結(jié)合劑和孔隙構(gòu)成砂輪結(jié)構(gòu)的三要素。磨而成的多孔體，

15、如圖 孔隙在磨削中起散結(jié)合劑使砂輪具有一定的形狀、硬度和強(qiáng)度，料起切削作用, 熱和容納磨屑的作用。圖砂輪的結(jié)構(gòu) 9-29.2.1 砂輪的特性砂輪特性包括磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等。9-2、磨料 1磨料是砂輪的主要成分，直接擔(dān)負(fù)切削工作。磨料在磨削過(guò)程中承受著強(qiáng)烈耐熱 性和相當(dāng)?shù)捻g性。強(qiáng)度、的擠壓力及高溫的作用，所以必須具有很高的硬度，所 示。9-1常用的磨料的種類(lèi)、代號(hào)及應(yīng)用如表常用的磨料種類(lèi)、代號(hào)、性能及應(yīng)用 9-1 表磨料名稱(chēng)代號(hào)性能應(yīng)用磨削碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵等 A 棕剛玉硬度較高，韌性較好磨削淬硬鋼、高速鋼等白剛玉 WA磨削鑄鐵、黃銅、鋁合金等黑色碳化硅 C 硬度高

16、，韌性導(dǎo)熱性較好差、磨削硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷等綠色碳化硅GC磨削高溫合金、不銹鋼等立方氮化硼 SD硬度很高磨削硬質(zhì)合金、寶石等 CBN 人造金剛石、粒度 2平方英寸 1 粒度是指磨料顆粒的大小，即粗細(xì)程度。粒度用篩選法分類(lèi)，以. 的篩子上的孔眼數(shù)來(lái)表示，粒度號(hào)越大，磨粒越細(xì)。直徑很小的磨粒稱(chēng)為微粉， 微粉用顯微測(cè)量法測(cè)量到的實(shí)際尺寸來(lái)表示。粒度號(hào)標(biāo)準(zhǔn)依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2481.1.1-1998 和 GB2481.1.2-1998 分 37 個(gè)粒度號(hào)，F(xiàn)4F220 為粗磨粒，F(xiàn)230F1200 為微粉。為提高磨削加工效率和加工表面質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的粒度號(hào)砂輪。 在磨削較軟材料或粗磨時(shí)，

17、應(yīng)選用粒度號(hào)小的粗砂輪，精磨或磨削較硬材料時(shí)應(yīng) 選用粒度號(hào)大的細(xì)砂輪。3、結(jié)合劑結(jié)合劑將磨粒粘結(jié)在一起，并使砂輪具有一定的形狀。砂輪的強(qiáng)度、耐熱性、耐 沖擊性及耐腐蝕性等性能都取決于結(jié)合劑的性能。常用的結(jié)合劑有陶瓷結(jié)合劑（代號(hào)為 V）、樹(shù)脂結(jié)合劑（代號(hào)為 B）和橡膠結(jié)合劑（代號(hào)為 R）。陶瓷結(jié)合劑 由于耐熱、耐水、耐油、耐酸堿腐蝕，且強(qiáng)度大，應(yīng)用范圍最廣。4、硬度砂輪硬度不是指磨料的硬度，而是指結(jié)合劑對(duì)磨粒粘接的牢固程度。磨粒易脫落， 則砂輪的硬度低，不易脫落則砂輪的硬度高。在磨削時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件材料的特性 和加工要求來(lái)選擇砂輪的硬度。一般情況下磨削較硬材料應(yīng)選擇軟砂輪，可使磨 鈍的磨粒及時(shí)脫落

18、，及時(shí)露出具有尖銳棱角的新磨粒， 有利于切削順利進(jìn)行，同 時(shí)防止磨削溫度過(guò)高“燒傷”工件。磨削較軟材料則采用硬砂輪。精密磨削應(yīng)采 用軟砂輪。砂輪硬度代號(hào)以英文字母表示，字母順序越大，砂輪硬度越高。5、組織砂輪的組織表示磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者之間的比例。砂輪的組織號(hào)以磨粒所占 砂輪體積的百分比來(lái)確定。組織號(hào)分 15 級(jí)，以阿拉伯?dāng)?shù)字 014 表示，組織號(hào) 越大，磨粒所占砂輪體積的百分比越小， 砂輪組織越松。一般磨削加工使用中等 組織的砂輪，精密磨削應(yīng)采用緊密組織砂輪，磨削較軟的材料應(yīng)選用疏松組織的 砂輪。6 形狀與尺寸為了磨削各種形狀和尺寸的工件， 砂輪可制成各種形狀和尺寸。表 9-2 為常用砂

19、 輪的形狀、代號(hào)。表 9-2 常用砂輪的形狀、代號(hào) 砂輪名稱(chēng)代號(hào)簡(jiǎn)圖主要用途 用于磨外圓、內(nèi)圓、平面、螺紋平形砂輪 1 .及無(wú)心磨等雙斜邊形 4 用于磨削齒輪和螺紋.砂輪薄片砂輪 41 主要用于切斷和開(kāi)槽等.筒形砂輪 2 用于立軸端面磨 .杯形砂輪 6 用于磨平面、內(nèi)圓及刃磨刀具.碗形砂輪 11 用于導(dǎo)軌磨及刃磨刀具.用于磨銑刀、鉸刀、拉刀等，大 12a 碟形砂輪 尺寸的用于磨齒輪端面2.2 砂輪標(biāo)記和選用1、 砂輪標(biāo)記通常在砂輪的非工作表面標(biāo)示砂輪的特性代號(hào)，按 GB/T2485-1994 規(guī)定，砂輪標(biāo)志的順序?yàn)椋盒螤畲?hào)、尺寸、磨料、粒度號(hào)、硬度、組織號(hào)、結(jié)合劑、允許的 磨削速度。2、 砂輪的選用選用砂輪時(shí)，應(yīng)綜合考慮工件的形狀、材料性質(zhì)及磨床條件等各種岡素，具體可根據(jù)表 9-3 的推薦加以選擇。表 9-3 砂輪的選用的材料磨硬脆 材料磨削薄壁工.硬度粒度組織結(jié)合劑硬度磨削條件磨削條件粒度RV 硬 BV R 松緊粗 B 粗細(xì)細(xì)軟緊硬軟松磨外削圓 軟 磨金削屬磨韌性、延內(nèi)展圓磨削無(wú)心磨削 性磨大削平面組劑件粗磨、打干 磨磨毛刺精 密濕 磨磨削高成精形磨切 斷削2.3 砂輪的安裝和修整1、 砂輪的檢查砂輪安裝前必須先進(jìn)行外觀檢查和裂紋檢查，以防止高速旋轉(zhuǎn)時(shí)砂輪破裂導(dǎo)致安 全事故。檢