切削加工阿里巴巴szjoeben的博客BLOG

  切削加工的历史可追溯到原始人创造石劈、骨钻等劳动工具的旧石器时期。在中国,早在商代中期(公元前13世纪),就已能用研磨的方法加工铜镜;商代晚期(公元前12世纪),曾用青铜钻头在卜骨上钻孔;西汉时期(公元前 206~公元23),就已使用杆钻和管钻,用加砂研磨的方法在"金缕玉衣"的4000多块坚硬的玉片上钻了 18000多个直径1~2毫米的孔。17世纪中叶,中国开始利用畜力代替人力驱动刀具进行切削加工。如公元1668年,曾在畜力驱动的装置上,用多齿刀具铣削天文仪上直径达2丈(古丈)的大铜环(图1),然后再用磨石进行精加工。18世纪后半期的英国工业革命开始后,由于蒸汽机和近代机床的发明,切削加工开始用蒸汽机作为动力。到19世纪70年代,切削加工中又开始使用电力。对金属切削原理的研究始于19世纪50年代,对磨削原理的研究始于19世纪80年代。此后各种新的刀具材料相继出现。19世纪末出现的高速钢刀具,使刀具许用的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢刀具提高两倍以上,达到25米/分左右。1923年出现的硬质合金刀具,使切削速度比高速钢刀具又提高两倍左右。30年代以后出现的金属陶瓷(见陶瓷)和超硬材料(人造金刚石和立方氮化硼),进一步提高了切削速度和加工精度。随着机床和刀具不断发展,切削加工的精度、效率和自动化程度不断提高,应用范围也日益扩大,从而促进了现代机械制造业的发展。

按工艺特征区分

按材料切除率和加工精度区分

  可分为:①粗加工:用大的切削深度,经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量,如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等,粗加工加工效率高而加工精度较低,一般用作预先加工,有时也可作最终加工。②半精加工:一般作为粗加工与精加工之间的中间工序,但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位,也可以作为最终加工。③精加工:用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量,如精车、精刨、精铰、精磨等。精加工一般是最终加工。④精整加工:在精加工后进行,其目的是为了获得更小的表面粗糙度,并稍微提高精度。精整加工的加工余量小,如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等。⑤修饰加工:目的是为了减小表面粗糙度,以提高防蚀、防尘性能和改善外观,而并不要求提高精度,如抛光、砂光等。⑥超精密加工:航天、激光、电子、核能等{jd0}技术领域中需要某些特别精密的零件,其精度高达IT4以上,表面粗糙度不大于 Ra 0.01微米。这就需要采取特殊措施进行超精密加工,如镜面车削、镜面磨削、软磨粒机械化学抛光等。

按表面形成方法区分

  切削加工时,工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相对运动来获得的。按表面形成方法,切削加工可分为 3类。①刀尖轨迹法:依靠刀尖相对于工件表面的运动轨迹来获得工件所要求的表面几何形状,如车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等。刀尖的运动轨迹取决于机床所提供的切削工具与工件的相对运动。②成形刀具法:简称成形法,用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具或成形砂轮等加工出成形面。此时机床的部分成形运动被刀刃的几何形状所代替,如成形车削、成形铣削和成形磨削等。由于成形刀具的制造比较困难,机床-夹具-工件-刀具所形成的工艺系统所能承受的切削力有限,成形法一般只用于加工短的成形面。③展成法:又称滚切法,加工时切削工具与工件作相对展成运动,刀具(或砂轮)和工件的瞬心线相互作纯滚动,两者之间保持确定的速比关系,所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面。齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿(不包括成形磨齿)等均属展成法加工。

加工精度和表面粗糙度

提高切削加工质量的途径

  切削加工质量主要是指工件的加工精度(包括尺寸、几何形状和各表面间相互位置)和表面质量(包括表面粗糙度、残余应力和表面硬化)。随着技术的进步,切削加工的质量不断提高。18世纪后期,切削加工精度以毫米计;20世纪初,切削加工精度{zg}已达0.01毫米;至50年代,切削加工精度{zg}已达微米级;70年代,切削加工精度又提高到0.1微米。影响切削加工质量的主要因素有机床、刀具、夹具、工件毛坯、工艺方法和加工环境等方面。要提高切削加工质量,必须对上述各方面采取适当措施,如减小机床工作误差、正确选用切削工具、提高毛坯质量、合理安排工艺、改善环境条件等。

减小机床工作误差

  通常采用的方法有:①选用具有足够精度和刚度的机床。②必要时可以采取补偿校正的方法,如在螺纹磨床或滚齿机上,根据事先测得的机床传动链误差加装误差校正装置,以校正机床的传动系统误差。③采用机床夹具来保证加工精度,如利用镗模加工箱体上的孔系,使孔距精度由镗模决定而不受机床定位误差的影响。④防止机床热变形对加工精度的影响。⑤xx机床内部振源和采取隔振措施,以减少振动对加工精度和粗糙度的影响。⑥提高机床自动化程度,如采用主动测量或自动控制系统,以减少加工过程中的人为误差。

正确选用切削工具

提高毛坯质量

合理安排工艺

改善环境条件

高速切削

  一般指采用硬质合金刀具所能达到的切削速度的切削加工。磨削速度在45米/秒以上的切削称为高速磨削。采用高速切削(或磨削)既可提高效率,又可减小表面粗糙度。用硬质合金刀具高速车削普通钢材的切削速度可达200米/分;用陶瓷刀具可达500米/分;用金刚石刀具车削有色金属的切削速度可达 900米/分。实验室中试验的超高速切削的速度可达4000米/分以上。60年代以来, 磨削速度已从 30米/秒左右逐步提高到45、60、80以至 100米/秒;实验室中的磨削速度已达200米/秒。 高速切削(或磨削)要求机床具有高转速、高刚度、大功率和抗振性好的工艺系统;要求刀具有合理的几何参数和方便的紧固方式,还需考虑安全可靠的断屑方法。

强力切削

等离子弧加热切削

振动切削

非金属材料的切削加工

木材切削加工

塑料切削加工

  塑料的刚度比金属差,易弯曲变形,尤其是热塑性塑料导热性差,易升温软化。故切削塑料时,宜用高速钢或硬质合金刀具,选用小的进给量(0.1~0.5 毫米/转)和高的切削速度,并用压缩空气冷却。若刀具锋利,角度合适(一般前角为10°~30°,后角为5°~15°),可产生带状切屑,易于带走热量。若短屑和粉尘太多则会使刀具变钝并污染机床,这时需要对机床上外露的零件和导轨进行保护。切削赛璐珞时,容易着火,必须用水冷却。

橡胶切削加工

玻璃切削加工

  研磨和抛光玻璃的工作原理与金属的相似。研磨后的玻璃表面是半透明的细毛面,必须经过抛光后才能成为透明的光泽表面。研磨压力一般取1000~3000帕,磨料可用粒度为W5~20号的石英砂、刚玉、碳化硅或碳化硼,水与磨料之比约为 1:2。玻璃研磨后,平整的毛面常留有平均深度为4~5微米的凹凸层,且有个别裂纹深入表里,故抛光时常需去除厚达20微米玻璃层,这个厚度约为研磨去除量的1/10左右,但抛光所需的时间远比研磨长(数小时到数十小时)。抛光盘的材料通常采用毛毡、呢绒或塑料,所用磨料是粒度W5号以下的氧化铁(红粉)、氧化铈和氧化锆等微粉(直径 5微米以下)。研磨时加等量的水制成悬浮液作为抛光剂,在 5~20℃的环境温度下工作效果较好。
  在玻璃上钻削大孔或中孔时,一般用端部开槽的铜管或钢管作为钻头,在30米/分的切削速度下进行,同时在钻削部位注入碳化硅或金刚石磨料和润滑油。钻孔时,玻璃必须用毛毡或橡胶垫平,以防压碎。对孔径5毫米以下的小孔常采用冲击钻孔法,即用硬质合金圆凿以2000转/分左右的转速,同时通过电磁振荡器使圆凿给玻璃表面以6千赫的振动冲击,这种方法的效率很高,只要10秒钟就可钻出孔径2毫米、深5毫米的小孔。对方孔和异形孔采用超声波(18~24千赫)加工最为方便。

石料切削加工



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