《机械制造基础(第3版)》教学课件 机械制造基础 第十三章
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机械制造基础PPT
动画：分型面选择原则5
21
2.浇注系统的类型 浇注系统的类型很多，根据合金种类和具体铸件情况不同，按照 内浇道在铸件上开设位置的不同，可将浇注系统分为顶注式、底注 式、中间注入式和分段注入式等。
1)顶注式浇注系统
优点是易于充满型腔，型腔中 金属的温度自下而上递增，因而 补缩作用好、简单易做、节省金 属。但对铸型冲击较大，有可能 造成冲砂、飞溅和加剧金属的氧 化。所以这类浇注系统多用于重 量小，高度低和形状简单的铸件。
31
1.壳型铸造（翻斗法） 该法用酚醛树脂作黏结 剂，配制的型（芯）砂叫覆 膜砂，像干砂一样松散。其 制壳的方法有两种：翻斗法 和吹砂法。翻斗法常用于制 造壳型，吹砂法用于制造壳 芯。
动画：壳型铸造（翻斗法）
32
教学视频：壳形铸造
磁性铸造
磁性铸造是德国在研究消失模铸 造的基础上发明的铸造方法，其实质 是采用铁丸代替型砂及型芯砂，用磁 场作用力代替铸造黏结剂，用泡沫塑 料气化模代替普通模样的一种新的铸 造方法。其质量状况与实型铸造相同， 同时比实型铸造更减少了铸造材料的 消耗。经常用于自动化生产线上，可 铸材料和大小范围广，常用于汽车零 件等精度要求高的中小型铸件生产。
表2-7常用铸造方法与砂型铸造方法的比较
铸造种类 比较项目
适用合金的范 围
适用铸件的大 小及重量范围
适用铸件的最 小壁厚范围 (mm)
表面粗糙度 (um)
尺寸公差(mm)
砂型铸造 不限制
不限制
灰铸件3，铸钢 件5，有色合金 3 粗糙
CT11～13
熔模 铸造
以碳钢和合金 钢为主 一般<25kg
通常0.7，孔 Φ1.5～2.0
18
缩孔的防止方法可以考虑采用冒口补充热节圆处的金属液体， 和采用冷铁激冷远离冒口处的金属，在生产上一般称为定向凝固 补缩原则。即远离冒口处的金属先凝固，靠近冒口处的金属后凝 固，冒口处的金属最后凝固，形成一条畅通的补缩通道，如下图 所示。
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2.浇注系统的类型 浇注系统的类型很多，根据合金种类和具体铸件情况不同，按照 内浇道在铸件上开设位置的不同，可将浇注系统分为顶注式、底注 式、中间注入式和分段注入式等。
1)顶注式浇注系统
优点是易于充满型腔，型腔中 金属的温度自下而上递增，因而 补缩作用好、简单易做、节省金 属。但对铸型冲击较大，有可能 造成冲砂、飞溅和加剧金属的氧 化。所以这类浇注系统多用于重 量小，高度低和形状简单的铸件。
31
1.壳型铸造（翻斗法） 该法用酚醛树脂作黏结 剂，配制的型（芯）砂叫覆 膜砂，像干砂一样松散。其 制壳的方法有两种：翻斗法 和吹砂法。翻斗法常用于制 造壳型，吹砂法用于制造壳 芯。
动画：壳型铸造（翻斗法）
32
教学视频：壳形铸造
磁性铸造
磁性铸造是德国在研究消失模铸 造的基础上发明的铸造方法，其实质 是采用铁丸代替型砂及型芯砂，用磁 场作用力代替铸造黏结剂，用泡沫塑 料气化模代替普通模样的一种新的铸 造方法。其质量状况与实型铸造相同， 同时比实型铸造更减少了铸造材料的 消耗。经常用于自动化生产线上，可 铸材料和大小范围广，常用于汽车零 件等精度要求高的中小型铸件生产。
表2-7常用铸造方法与砂型铸造方法的比较
铸造种类 比较项目
适用合金的范 围
适用铸件的大 小及重量范围
适用铸件的最 小壁厚范围 (mm)
表面粗糙度 (um)
尺寸公差(mm)
砂型铸造 不限制
不限制
灰铸件3，铸钢 件5，有色合金 3 粗糙
CT11～13
熔模 铸造
以碳钢和合金 钢为主 一般<25kg
通常0.7，孔 Φ1.5～2.0
18
缩孔的防止方法可以考虑采用冒口补充热节圆处的金属液体， 和采用冷铁激冷远离冒口处的金属，在生产上一般称为定向凝固 补缩原则。即远离冒口处的金属先凝固，靠近冒口处的金属后凝 固，冒口处的金属最后凝固，形成一条畅通的补缩通道，如下图 所示。
(机械制造基础第三版)学习情境一阶梯轴的毛坯热加工.ppt
学习情境一阶梯轴的毛坯热加工
（3）零件的结构形状和尺寸 一般用途的钢制阶梯轴，若各台阶直径相差不 大时可用棒料;若各台阶直径相差很大时宜用锻件， 可节省材料。尺寸大的零件，因受设备限制一般用 自由锻;中小型零件可用模锻。形状复杂的毛坯，一 般采用铸造方法。 （4 具体生产条件 要考虑现场毛坯制造的实际水平和能力、毛坯 车间近期的发展情况以及组织专业化工厂生产毛坯 的可能性。此外，还应充分考虑利用新工艺、新技 术和新材料的可能性，如精铸、精锻、冷挤压、冷 轧、粉末冶金和工程塑料等。
成带缺口的标准试样，如图1-5 所示。
图1-5 冲击试样
学习情境一阶梯轴的毛坯热加工
摆锤一次冲击试验原理如图1-6所示。 ak = Ak /S = G（H-h）/S 式中 ak——冲击韧性，J· cm-2 ; S——试样缺口处的横截 面积，cm2 ; Ak——冲击吸收功，J; G——摆锤重力，N; H——摆锤初始高度，m; h——摆锤冲断试样后
图1-3 布氏硬度试验 原理示意图
学习情境一阶梯轴的毛坯热加工
试验时用刻度放大镜测出压痕平均 直径 d 后，就可以通过计算或查布氏硬 度表（表1-1）得出相应的硬度值。
学习情境一阶梯轴的毛坯热加工
2.洛氏硬度 洛氏硬度试验也是一种压入硬度试 验，它是测量压痕的深度，以深度大小表 示材料的硬度值。图1-4 所示为洛氏硬度试 验原理 。
《机械制造基础》
（第三版） ·
主编：陈强 张双侠Fra bibliotek学习情境一阶梯轴的毛坯热加工
• • • • • 【学习目标】 1.了解阶梯轴毛坯的选择原则 2.掌握常用金属零件的毛坯材料 3.掌握常用金属材料的性能 4.了解现阶段常用的机械零件材料
学习情境一阶梯轴的毛坯热加工
机械制造技术基础第3版ppt课件
五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响
1.切削温度对工件材料强度和切削力的影响 2.对刀具材料的影响 3.对工件尺寸精度的影响 4.利用切削温度自动控制切削速度或进给量 5.利用切削温度与切削力控制刀具磨损
第六节 刀具磨损与刀具寿命
一、刀具磨损的形态及其原因 1.前刀面磨损
图2-38 刀具的磨损形态
三、△m>0的制造过程
在△m＞0的制造过程中，通过材料逐渐累加成
形，这一工艺方法的长处是可以成形任意复杂形状 的零件，而无需刀、夹具等生产准备活动。这一工 艺又称RP技术（Rapid Prototyping）。快速制造出 来的原型可作为设计评估、投标或展示的样件。RP 技术与快速精铸技术（Quick Casting）及快速模具 制造技术（Rapid Tooling）等相结合，又可以为小 批量或大批量生产服务，因而RP技术已成为加速新 产品开发及实现并行工程的有效技术。一些工业发 达国家（如美、日等）已经全面应用这一技术来提
图1-10 a)磨外圆 b)磨内孔 c) 1—拨盘 2—拨销 3—尾架 4—工件 5—鸡心夹头 6—头架
八、特种加工
1.电火花加工 (请点击链接) 2.电解加工 3.激光加工 4.超声波加工
1. 电火花加工
电火花加工是利用工具电极和工件电极间 瞬时火花放电所产生的高温，熔蚀工件材料来 成形工件的。电火花加工在专用的电火花加工 机床上进行，如图所示。
3)背吃刀量（切削深度）
αp
2.切削要素
图2-2 切削用量与切削层数
(2)切削层几何参数
1) 切削宽度αw 2)切削厚度αc 3)切削面积Ac
二、刀具角度 1.刀具切削部分的组成
图2-3 车刀的组成
2.刀具角度的参考平面
2.4 磨削 《机械制造技术基础(第3版)》教学课件
2.砂轮的特性
(3)磨料粒度 取决于加工表面的粗糙度的要求
选择原则：
加工表面粗糙度值越大 →选用越粗的磨料 加工表面粗糙度值越小 →选用越细的磨料
2.砂轮的特性
(4)结合剂
P47 表2-16 陶瓷结合剂
结 合 树脂结合剂 剂
橡胶结合剂
取决于磨削速度
价格便宜，耐酸、耐碱， 用的最多，使用90%以上
P49 表2-18
形状—尺寸—磨料—粒度号—硬度—组织号—结合剂—最高线速度
形状
棕刚玉 硬度 结合剂
例：GB4127 1N-300×50×76.2-A/F60L6V-35m/s
外径×厚度×内径
粒度号 组织号
最高线 速度
Test Yourself !
1.砂轮的特性包括哪些内容？应如何选择？
2．下列4种粒度号中，磨料最细的是
强度高、弹性好 VC>35m/s
2.砂轮的特性
(5)组织
取决于容屑空间
P47 表2-16
选择原则： 一般选用中等组织号的砂轮。
2.砂轮的特性
(5)组织
取决于容屑空间
超硬磨料系砂轮 用浓度来反映磨料在砂轮中的含量。 浓度是指砂轮工作层中每立方厘米(cm3)
内含超硬磨料的量。
2.砂轮的特性
(5)组织
磨削硬脆材料、硬 质合金、宝石、高 温合金
2.砂轮的特性
(硬度
由结合剂的强度和数量决定
软砂轮和硬砂轮？ 砂轮自锐性？
取决于工件材料的硬度
选择原则：
工件材料软——硬砂轮
P47 表2-16
工件材料硬——软砂轮
2.砂轮的特性
(3)磨料粒度
取决于加工表面的粗糙度
P47 表2-16
机械制造技术基础教学课件PPT金属切削加工的基础
刀具在切削过程中要 承受很大的载荷，较 高的切削温度和摩擦。 刀具材料的切削性能， 直接影响刀具的耐用 度和生产率；刀具材 料的工艺性，将影响 刀具本身的制造和刃 磨质量。
1.2.5 刀具材料
刀具材料的基本性能
高的硬度
刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC60以上。
高的耐热性
刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
1.1.2 切削运动
概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。
进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多 个。
高合金工具钢（高速钢）
通用型高速钢、高性能高速钢 熔炼高速钢和粉末高速钢
例题：下图为外圆车削示意图，在图上标注：
1 主运动、进给运动和背吃刀量；
2 已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；
3 基面、主剖面和切削平面；
4 刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝－10 。
待加工待表加面工表面
主运动
主运动
加工加表 工表面面
已已加加工工表面 表面
基面
基面
切削平面
第1章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工实例
第1章 金属切削加工的基础知识
内容
切削加工运动分析及切削要素 金属切削刀具 切削过程中的物理现象 工件材料的切削加工性 切削液
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
1.2.5 刀具材料
刀具材料的基本性能
高的硬度
刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC60以上。
高的耐热性
刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
1.1.2 切削运动
概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。
进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多 个。
高合金工具钢（高速钢）
通用型高速钢、高性能高速钢 熔炼高速钢和粉末高速钢
例题：下图为外圆车削示意图，在图上标注：
1 主运动、进给运动和背吃刀量；
2 已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；
3 基面、主剖面和切削平面；
4 刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝－10 。
待加工待表加面工表面
主运动
主运动
加工加表 工表面面
已已加加工工表面 表面
基面
基面
切削平面
第1章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工实例
第1章 金属切削加工的基础知识
内容
切削加工运动分析及切削要素 金属切削刀具 切削过程中的物理现象 工件材料的切削加工性 切削液
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
《机械基础》第三版全部 ppt课件
2、常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、其他常用机构
3、轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器、 制动器
4、液压传动：基本概念、液压元件、液压回路、液压系 统
2020/11/29
6
§0-3概述
机器和机构 构件和零件 运动副 机械传动的分类
2020/11/29
7
机器和机构
1、机器
定义：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物 料、信息
4
§0-1引言
机械是人类劳动的主要工具，也是生产 力发展水平的重要标志。
2020/11/29
5
§0-2性质、任务、内容
性质：专业基础课
任务：
1、熟悉和掌握基本知识、工作原理、应用特点 2、掌握分析机械工作原理的基本方法
3、能做简单的计算
4、会查资料、会选 标准件
内容：
1、常用机械传动：带、螺旋、链、齿轮、蜗杆、轮系
注意：
（1）选用普通V带时，要注意带的型号和基准长度不 要搞错，以保证v带在轮槽中的正确位置。图1—13
（2）安装带轮时，各带轮轴线应相互平行，各带轮相 对应的V形槽的对称平面应重合，误差不得超过20‘ 。 图1—14
（3）V带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。（拇 指按下15mm）。
（4）对V带传动应定期检查并及时调整。（一组同换）
机械基础（第三版）
绪论 第一章 摩擦轮传动和带传动 第二章 螺旋传动 第三章 链传动和齿轮传动 第四章 轮系 第五章 平面连杆机构 第六章 凸轮机构 第七章 其他常用机构 第八章 轴系零件 第九章 液压传动的基本概念 第十章 液压元件 第十一章 2020/11/29 液压基本回路及液压系统实例 1
绪论
➢ §0-1引言 ➢ §0-2性质、任务、内容 ➢ §0-3概述
3、轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器、 制动器
4、液压传动：基本概念、液压元件、液压回路、液压系 统
2020/11/29
6
§0-3概述
机器和机构 构件和零件 运动副 机械传动的分类
2020/11/29
7
机器和机构
1、机器
定义：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物 料、信息
4
§0-1引言
机械是人类劳动的主要工具，也是生产 力发展水平的重要标志。
2020/11/29
5
§0-2性质、任务、内容
性质：专业基础课
任务：
1、熟悉和掌握基本知识、工作原理、应用特点 2、掌握分析机械工作原理的基本方法
3、能做简单的计算
4、会查资料、会选 标准件
内容：
1、常用机械传动：带、螺旋、链、齿轮、蜗杆、轮系
注意：
（1）选用普通V带时，要注意带的型号和基准长度不 要搞错，以保证v带在轮槽中的正确位置。图1—13
（2）安装带轮时，各带轮轴线应相互平行，各带轮相 对应的V形槽的对称平面应重合，误差不得超过20‘ 。 图1—14
（3）V带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。（拇 指按下15mm）。
（4）对V带传动应定期检查并及时调整。（一组同换）
机械基础（第三版）
绪论 第一章 摩擦轮传动和带传动 第二章 螺旋传动 第三章 链传动和齿轮传动 第四章 轮系 第五章 平面连杆机构 第六章 凸轮机构 第七章 其他常用机构 第八章 轴系零件 第九章 液压传动的基本概念 第十章 液压元件 第十一章 2020/11/29 液压基本回路及液压系统实例 1
绪论
➢ §0-1引言 ➢ §0-2性质、任务、内容 ➢ §0-3概述
机械制造基础13[1]
![机械制造基础13[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b7a9d77a6137ee06eef91867.png)
1、纯水型 2、加磨料型
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机械制造基础13[1]
13.6 高压水射流切割 13.6.3 高压水射流切割的特点
（1）无切割方向的限制，可作全方位的切割；
（2）不会产生热变形，不需二次加工，可节省 时
间及制造成本。
（3）加工切割速度快，效率高，加工成本低。
（4）可以轻松地切割不锈钢板或坚硬的大理石、
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机械制造基础13[1]
13.7 粉末锻造成形工艺 13.7.2 粉末锻造的工艺特点与应用
常用的粉末锻造方法有粉末锻造、烧结锻 造、 锻造烧结和粉末冷锻。广泛应用于金属加工、 机 械制造、精密仪器、石油和钻探、家电、电 机及 电器制造业等领域。
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机械制造基础13[1]
13.8 拓展训练
声振动。在工具1的超声振动和一定压力下，磨
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机械制造基础13[1]
13.4 超声波加工 13.4.1 超声波加工的基本原理
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机械制造基础13[1]
13.4 超声波加工 13.4.2 超声波加工的特点
（1）加工范围广。
（2）切削力小，功率消耗低。
（3）工件加工精度高、表面粗糙度低，被加工 表
可以加工它们难以加工的半导体和非金属的硬 脆
材料。其主要于如下方面：
（1）型孔和型腔的加工。 （2）切割加工。
（3）超声波清洗。
（4）超声波焊接。
（5）复合加工。
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机械制造基础13[1]
13.5 电解加工 13.5.1 电解加工原理
电解加工原理是利用金属 在电解液中的电化学阳极溶 解原理去除工件上多余材料 的，如图13-5所示。
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机械制造基础13[1]
13.6 高压水射流切割 13.6.3 高压水射流切割的特点
（1）无切割方向的限制，可作全方位的切割；
（2）不会产生热变形，不需二次加工，可节省 时
间及制造成本。
（3）加工切割速度快，效率高，加工成本低。
（4）可以轻松地切割不锈钢板或坚硬的大理石、
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机械制造基础13[1]
13.7 粉末锻造成形工艺 13.7.2 粉末锻造的工艺特点与应用
常用的粉末锻造方法有粉末锻造、烧结锻 造、 锻造烧结和粉末冷锻。广泛应用于金属加工、 机 械制造、精密仪器、石油和钻探、家电、电 机及 电器制造业等领域。
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机械制造基础13[1]
13.8 拓展训练
声振动。在工具1的超声振动和一定压力下，磨
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13.4 超声波加工 13.4.1 超声波加工的基本原理
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机械制造基础13[1]
13.4 超声波加工 13.4.2 超声波加工的特点
（1）加工范围广。
（2）切削力小，功率消耗低。
（3）工件加工精度高、表面粗糙度低，被加工 表
可以加工它们难以加工的半导体和非金属的硬 脆
材料。其主要于如下方面：
（1）型孔和型腔的加工。 （2）切割加工。
（3）超声波清洗。
（4）超声波焊接。
（5）复合加工。
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机械制造基础13[1]
13.5 电解加工 13.5.1 电解加工原理
电解加工原理是利用金属 在电解液中的电化学阳极溶 解原理去除工件上多余材料 的，如图13-5所示。
13机械制造基础2_齿加工和磨削
动画7 剃齿
第 16 页
视频5 剃齿
第 17 页
12.4.2 刀具、夹具、工件的安装
1．剃齿刀的安装 剃齿的安装角ψ按下式计算: ψ=β工+β刀 式中：β刀——刀具分度圆螺旋角; β工——被剃齿轮分度圆螺旋角。 剃齿面的安装精度、刀杆的径向圆跳动量一般小于0.003mm； 刀具安装好后，刀具端面圆跳动量一般小于0.006mm。
7
8~7
1.6~0.4
3.2~1.6
高
一般较滚齿低 较高 高 很高 成形高于展成
拉床
插齿机 滚齿机 剃齿机 珩齿机 磨齿机
大批大量生产7级精度的内齿 轮
单件成批生产中等质量的内外 圆柱齿轮、多联齿轮 单件成批生产中等质量的外圆 柱齿轮、蜗轮 精加工未淬火的圆柱齿轮 成批大量光整加工已淬火的圆 柱齿轮 精加工已淬火的圆柱齿轮
插齿过程如同一对齿轮作无侧隙的啮合运动,其中一个是被加 工齿轮,另一个是插齿刀(在每一个齿上磨出前角和后角以形成刀刃， 切削时插齿刀作上下往复运动，从工件上切除切屑。插齿刀的
模数和压力角必须与被加工齿轮的模
数和压力角相同。如动画6所示，当 插削圆柱直齿轮时，插齿机必须有以 下几个运动： ①切削运动; ②周向进给运动; ③分齿运动; ④径向进给运动; ⑤退 刀运动。
动画10 常用剃齿法
0.03mm)。
动画11 鼓形齿剃削
第 21 页
12.5 珩齿（见视频6）
12.5.1 珩齿加工原理
珩齿加工是应用珩轮与被珩齿轮作自由啮合传动,利用其齿面间 的相对滑动速度和压力来进行珩削的一种齿面精加工方法。珩齿运 动和剃齿基本相同，一般用于淬硬齿轮的最终加工，与剃齿不同的 是珩齿加工余量很少，只需一次进行到底，故开始时齿面压力较大， 随后逐渐减小，直至压力消失时，珩齿便告结束。
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图1-13-2 有机玻璃车刀
第一节 塑料的切削加工
4.尼龙(聚酰胺)和聚四氟乙烯
两者均属热塑性塑料,塑性大,切削时不易断屑,到一定温度还会粘 刀,使加工表面粗糙。线胀系数大,大多为(160~170)×10-6℃-1,约为金属 材料的10倍,加工后尺寸变化大,必须使用切削液,以降低切削温度。所 用 刀 具 如 图 1-13-3 所 示 。 刀 具 材 料:K10,vc=80~130m/min,f=0.18mm/r,ap=2mm。
第二节 工程陶瓷的切削加工
一、工程陶瓷切削加工的特点
工程陶瓷是脆性材料,具有硬度高、弹性模量大、抗压强度高、抗 拉强度低、塑性差、韧性差、热导率小、线胀系数小等特性,其切削加 工特点与金属、塑料的切削不同,主要表现在以下几方面:
1)工程陶瓷材料的去除机理是刀具刃口附近的被切削材料产生脆 性破坏,而金属则是产生剪切滑移变形。
1)塑料切削时,切削功率一般较切削金属小(因为其强度和硬度低)。 2)塑料切削时,宜采用大前角、大后角的刀具,并保持切削刃锋利。 精加工时,夹紧力不能过大,特别是镗孔时更要注意。 3)宜采用较小的切削用量,以防止切削温度太高。但有时为了提高 表面质量,也采用较高的切削速度(此时进给量、背吃刀量应较小)进行 切削。为防止切削温度太高,加工时常采用风冷或水冷等方式进行冷却。
第一节 塑料的切削加工
3.有机玻璃(丙烯酸酯塑料板)
它是不含填料的热塑性塑料,切削加工性较好,但要注意防止过热及 产生内应力,温度不要超过40℃;背吃刀量不宜大,以防碎裂;进给量不宜 大,以防止挤压变形。为保证表面光整透明,切削速度应小些,刀具前角 要大,刃口要锋利。通常vc=15~20m/min,f=0.15~0.25mm/r,ap=0.2~0.5mm。 所用车刀如图1-13-2所示。用T8A、T10A锉刀改制即可。
第二节 工程陶瓷的切削加工
(2)切削力 切削Al2O3陶瓷时,背向力Fp明显大于主切削力Fc和进给 力Ff,这与硬质合金车刀车削淬硬钢极其相似,这也是切削硬脆材料的共 同特点。其原因是切削硬度高的材料时,刀具切削刃难以切入。切削力 Fc小的原因在于陶瓷材料断裂韧度低。
第二节 工程陶瓷的切削加工
(3)加工表面状态 由于陶瓷材料加工表面有残留龟裂纹,陶瓷零 件强度将大大降低。切削用量vc、ap和f对加工表面粗糙度的影响也与 金属材料不完全相同。切削速度vc越低,表面粗糙度值越小;ap和f的增加 将使表面粗糙度值增大,加重了表面的恶化程度。
第二节 工程陶瓷的切削加工
第二节 工程陶瓷的切削加工
切削液(乳化液)使用与否及切削刃研磨强化情况对刀具磨损也有影 响。使用乳化液效果非常显著,当刀具后面的磨损量VB相同时,切削时 间可增加近10倍。因为干切时,切削温度高会使金刚石刀具产生氧化而 碳化,加速刀具磨损。
切削用量也影响VB,切削速度vc高,VB就加大;背吃刀量ap和进给量f 越大,VB也越大。
第一节 塑料的切削加工
4)性质较脆或易产生内应力的塑料,在进行机械加工时,其切入和切 出操作都必须缓慢,最好采用手动走刀,以防崩裂。
5)加工一般塑料可采用碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、硬 质合金等刀具,加工玻璃钢制品多采用单晶和多晶金刚石刀具。凡是切削 金属材料的工艺方法,均可用于塑料的加工,如车、铣、刨、钻、镗、锯 等。
图1-13-3 加工尼龙的车刀
第十三章、常用非金属材料的切削加工
第二节 工程陶瓷的切削加工
第二节 工程陶瓷的切削加工
经烧结得到的工程陶瓷坯件,其尺寸收缩一般在10%以上,因此不能 直接作为机械零件使用,必须经过切削加工才能满足使用要求。
工程陶瓷的切削加工包括用刀具进行的切削加工和用磨料进行的 磨削加工。前者是用刀具直接切削陶瓷坯件,有车、铣、钻、刨等方法; 后者是用砂轮磨削、珩磨,或用磨料进行研磨、抛光等,以得到精度高、 表面质量好的工件。
2)只有金刚石和立方氮化硼(CBN)刀具才能胜任工程陶瓷的切削工 作。
3)刀具磨损快、寿命低,加工效率低。 4)切削所致的脆性龟裂会残留在已加工表面上,对零件的使用产生 很大影响。 5)磨削工程陶瓷时,磨削力大,砂轮磨损大,磨削效率低;零件磨削后 的强度降低,且与磨削条件密切相关。
第二节 工程陶瓷的切削加工
图1-13-1 层压塑料车刀
第一节 塑料的切削加工
2.压塑料(电木)
电木通常以木粉为填料,如酚醛电木,其组织不均,性脆,切削时对刀具 有 磨 料 作 用 , 应 选 耐 磨 性 、 导 热 性 较 好 的 硬 质 合 金 K01 、 K20,γo≈20°,αo=6°~12°,vc≈100m/min,f≤0.3mm/r,ap=0.5mm。注意防止工件 烧焦。
二、几种陶瓷材料的切削加工
陶瓷材料的切削加工性,依其种类、制造方法等的不同有很大差别。 下面就Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷、SiC陶瓷、ZrO2陶瓷等加以说明。
(一)Al2O3陶瓷材料的切削
1.切削加工特点 (1)刀具磨损 刀尖圆弧半径rε影响刀具的磨损。适当加大rε,可增 强刀尖处的强度和散热性能,减小刀具磨损。
第一节 塑料的切削加工
二、工程塑料切削加工实例
由于塑料种类多,有的呈脆性,如酚醛塑料等热固性塑料;有的属热 塑性塑料,如尼龙、聚四氟乙烯等,还有的属层压塑料或者压塑料,加工 特点各不相同,加工时必须区别对待。
1.层压塑料
加工层压塑料所用的车刀如图113-1 所 示 。 一 般 用 K20 加 工 。 vc=50~100m/min,f≤0.2mm/r,ap=0.3~1.0 mm,γo=18°~20°,αo=12°~15°,λs=-14°~10°,以防止表面起层、开裂和剥落。
机械制造 基础
机械工业出版社
机械制造基础
13 第十三章 常用非金属材 料的切削加工
目录
01Байду номын сангаас
塑料的切削加工
02
工程陶瓷的切削加工
第十三章、常用非金属材料的切削加工
第一节 塑料的切削加工
第一节 塑料的切削加工
一、工程塑料切削加工的特点
一般工程塑料均可在金属切削机床上加工,但与金属材料切削相比 有很多特点。
第一节 塑料的切削加工
4.尼龙(聚酰胺)和聚四氟乙烯
两者均属热塑性塑料,塑性大,切削时不易断屑,到一定温度还会粘 刀,使加工表面粗糙。线胀系数大,大多为(160~170)×10-6℃-1,约为金属 材料的10倍,加工后尺寸变化大,必须使用切削液,以降低切削温度。所 用 刀 具 如 图 1-13-3 所 示 。 刀 具 材 料:K10,vc=80~130m/min,f=0.18mm/r,ap=2mm。
第二节 工程陶瓷的切削加工
一、工程陶瓷切削加工的特点
工程陶瓷是脆性材料,具有硬度高、弹性模量大、抗压强度高、抗 拉强度低、塑性差、韧性差、热导率小、线胀系数小等特性,其切削加 工特点与金属、塑料的切削不同,主要表现在以下几方面:
1)工程陶瓷材料的去除机理是刀具刃口附近的被切削材料产生脆 性破坏,而金属则是产生剪切滑移变形。
1)塑料切削时,切削功率一般较切削金属小(因为其强度和硬度低)。 2)塑料切削时,宜采用大前角、大后角的刀具,并保持切削刃锋利。 精加工时,夹紧力不能过大,特别是镗孔时更要注意。 3)宜采用较小的切削用量,以防止切削温度太高。但有时为了提高 表面质量,也采用较高的切削速度(此时进给量、背吃刀量应较小)进行 切削。为防止切削温度太高,加工时常采用风冷或水冷等方式进行冷却。
第一节 塑料的切削加工
3.有机玻璃(丙烯酸酯塑料板)
它是不含填料的热塑性塑料,切削加工性较好,但要注意防止过热及 产生内应力,温度不要超过40℃;背吃刀量不宜大,以防碎裂;进给量不宜 大,以防止挤压变形。为保证表面光整透明,切削速度应小些,刀具前角 要大,刃口要锋利。通常vc=15~20m/min,f=0.15~0.25mm/r,ap=0.2~0.5mm。 所用车刀如图1-13-2所示。用T8A、T10A锉刀改制即可。
第二节 工程陶瓷的切削加工
(2)切削力 切削Al2O3陶瓷时,背向力Fp明显大于主切削力Fc和进给 力Ff,这与硬质合金车刀车削淬硬钢极其相似,这也是切削硬脆材料的共 同特点。其原因是切削硬度高的材料时,刀具切削刃难以切入。切削力 Fc小的原因在于陶瓷材料断裂韧度低。
第二节 工程陶瓷的切削加工
(3)加工表面状态 由于陶瓷材料加工表面有残留龟裂纹,陶瓷零 件强度将大大降低。切削用量vc、ap和f对加工表面粗糙度的影响也与 金属材料不完全相同。切削速度vc越低,表面粗糙度值越小;ap和f的增加 将使表面粗糙度值增大,加重了表面的恶化程度。
第二节 工程陶瓷的切削加工
第二节 工程陶瓷的切削加工
切削液(乳化液)使用与否及切削刃研磨强化情况对刀具磨损也有影 响。使用乳化液效果非常显著,当刀具后面的磨损量VB相同时,切削时 间可增加近10倍。因为干切时,切削温度高会使金刚石刀具产生氧化而 碳化,加速刀具磨损。
切削用量也影响VB,切削速度vc高,VB就加大;背吃刀量ap和进给量f 越大,VB也越大。
第一节 塑料的切削加工
4)性质较脆或易产生内应力的塑料,在进行机械加工时,其切入和切 出操作都必须缓慢,最好采用手动走刀,以防崩裂。
5)加工一般塑料可采用碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、硬 质合金等刀具,加工玻璃钢制品多采用单晶和多晶金刚石刀具。凡是切削 金属材料的工艺方法,均可用于塑料的加工,如车、铣、刨、钻、镗、锯 等。
图1-13-3 加工尼龙的车刀
第十三章、常用非金属材料的切削加工
第二节 工程陶瓷的切削加工
第二节 工程陶瓷的切削加工
经烧结得到的工程陶瓷坯件,其尺寸收缩一般在10%以上,因此不能 直接作为机械零件使用,必须经过切削加工才能满足使用要求。
工程陶瓷的切削加工包括用刀具进行的切削加工和用磨料进行的 磨削加工。前者是用刀具直接切削陶瓷坯件,有车、铣、钻、刨等方法; 后者是用砂轮磨削、珩磨,或用磨料进行研磨、抛光等,以得到精度高、 表面质量好的工件。
2)只有金刚石和立方氮化硼(CBN)刀具才能胜任工程陶瓷的切削工 作。
3)刀具磨损快、寿命低,加工效率低。 4)切削所致的脆性龟裂会残留在已加工表面上,对零件的使用产生 很大影响。 5)磨削工程陶瓷时,磨削力大,砂轮磨损大,磨削效率低;零件磨削后 的强度降低,且与磨削条件密切相关。
第二节 工程陶瓷的切削加工
图1-13-1 层压塑料车刀
第一节 塑料的切削加工
2.压塑料(电木)
电木通常以木粉为填料,如酚醛电木,其组织不均,性脆,切削时对刀具 有 磨 料 作 用 , 应 选 耐 磨 性 、 导 热 性 较 好 的 硬 质 合 金 K01 、 K20,γo≈20°,αo=6°~12°,vc≈100m/min,f≤0.3mm/r,ap=0.5mm。注意防止工件 烧焦。
二、几种陶瓷材料的切削加工
陶瓷材料的切削加工性,依其种类、制造方法等的不同有很大差别。 下面就Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷、SiC陶瓷、ZrO2陶瓷等加以说明。
(一)Al2O3陶瓷材料的切削
1.切削加工特点 (1)刀具磨损 刀尖圆弧半径rε影响刀具的磨损。适当加大rε,可增 强刀尖处的强度和散热性能,减小刀具磨损。
第一节 塑料的切削加工
二、工程塑料切削加工实例
由于塑料种类多,有的呈脆性,如酚醛塑料等热固性塑料;有的属热 塑性塑料,如尼龙、聚四氟乙烯等,还有的属层压塑料或者压塑料,加工 特点各不相同,加工时必须区别对待。
1.层压塑料
加工层压塑料所用的车刀如图113-1 所 示 。 一 般 用 K20 加 工 。 vc=50~100m/min,f≤0.2mm/r,ap=0.3~1.0 mm,γo=18°~20°,αo=12°~15°,λs=-14°~10°,以防止表面起层、开裂和剥落。
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13 第十三章 常用非金属材 料的切削加工
目录
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塑料的切削加工
02
工程陶瓷的切削加工
第十三章、常用非金属材料的切削加工
第一节 塑料的切削加工
第一节 塑料的切削加工
一、工程塑料切削加工的特点
一般工程塑料均可在金属切削机床上加工,但与金属材料切削相比 有很多特点。