机械设计基础论文 机械工程基础论文
目录 一、金属切削技术的发展历
史 .................................... 1 二、金属切削原理 .............................................. 1 (一)切屑形成机理 …
毕 业 大 作 业 题 目: 斩拌机设计说明书 专 业: 机械工程及自动化 班 级: 学 号: 学 生: 指导教师: 完成日期:年 05 月 26 日 大 连 工 业 大 学 2010年5月 毕业设计(论文)任务书 机械工程与自动化学院 姓名 食品…
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目录
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一、金属切削技术的发展历史 .................................... 1
二、金属切削原理 .............................................. 1
(一)切屑形成机
理 ........................................................................................................... 2
(二)积屑瘤 ..................................................... 2
三、金属切削技术要点 .......................................... 2
(一)切削
力 ......................................................................................................................... 2
(二)切削
热 ......................................................................................................................... 2
(三)刀具磨
损 .................................................................................................................... 3
(四)切削振
动 .................................................................................................................... 3
(五)切削
液 ......................................................................................................................... 3
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四、金属切削加工机床 .......................................... 3
(一)金属切削加工机床简介 .................................... 3
(二)金属切削机床行业标准
化 ................................................................................... 4
(三)金属切削机床的发展—数控机床应运而
生 ....................................................... 5
五、金属切削技术的发展趋势 .................................... 5
(一)切削加工自动化技术的发
展 .................................................................................. 5
1)切削数据库与工艺数据库 ........................................ 5
2)切削技术专家系统 .............................................. 5
3)切削用量和工艺过程优化 ........................................ 5
4)刀具寿命及其可靠性 ............................................ 5
(二)精密高效切削技术的发
展 ....................................................................................... 6
(三)刀具技术的发
展 ......................................................................................................... 6
六、结束语 .................................................... 6
七、参考文献 .................................................. 6
金属切削技术
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关键词:金属切削;技术要点;金属机床;发展趋势
一、 金属切削技术的发展历史 金属切削技术的研究始于19世纪中叶。1851年,法国人M.科克基拉最早测量了钻头切削铸铁等材料时的扭矩,列出了切除单位体积材料所需功的表格。1864年,法国人若塞耳首先研究了刀具几何参数对切削力的影响。1870年,俄国人И.Α.季梅首先解释了切屑的形成过程,提出了金属材料在刀具的前方不仅受挤压而且受剪切的观点。1896年,俄国人Α.Α.布里克斯开始将塑性变形的概念
引入金属切削。至此,切屑形成才有了
较完整的解释。1904年,英国人J.F.尼科
尔森制造了第一台三向测力仪,使切削力的
研究水平跨前了一大步。1907年美国人F.W.
泰勒研究了切削速度对刀具寿命的影响,发
表了著名的泰勒公式。1915年,俄国人Я.Γ.
乌萨乔夫将热电偶插到靠近切削刃的小孔
中测得了刀具表面的温度
(常称人工热电偶切削刀具
法),并用实验方法找出这一温度同切削条件间的关系。1924,1926年,英国人E.G.赫伯特、美国人H.肖尔和德国人K.科特文各自独立地利用刀具同工件间自然产生热电势的
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原理测出了平均温度(常称自然热电偶法)。
1938,1940年美国人H.厄恩斯特和M.E.麦钱特利用高速摄影机通过显微镜拍摄了切屑形成过程,并且用摩擦力分析和解释了断续切屑和连续切屑的形成机理。[1]
二、金属切削原理
(一)切屑形成机理
从力学的角度来看,根据简化了的模型,金属切屑的形成过程与用刀具
把一叠卡片1、2、3、4、……等推到 1、2、3、4、……等位置(图1[切屑形成过程示意图])的情形相似,卡片之间相
互滑移即表示金属切削区域的剪切变形经过这
种变形以后,切屑从刀具前面上流过时又在刀、
屑界面处产生进一步的摩擦变形。通常,切屑的
厚度比切削厚度大,而切屑的长度比切削长度短,
这种现象就叫切屑变形。金属被刀具前面所挤压
而产生的剪切变形是金属切削过程的特征。由于
工件材料刀具和切削条件不同,切屑的变形程度
也不同,因此可以得到各种类型的切屑。 切削形成机理
(二)积屑瘤
在用低、中速连续切削一般钢材或其他塑性材料时,切屑同刀具前面之间存在着摩擦,如果切屑上紧靠刀具前面的薄层
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在较高压强和温度的作用下,同切屑基体分离而粘结在刀具前面上,再经层层重叠粘结,在刀尖附近往往会堆积成一块经过剧烈变形的楔状切屑材料,叫做积屑瘤。积屑瘤的硬度较基体材料高一倍以上,实际上可代替刀刃切削。所以在精加工时一定要设法避免或抑制积屑瘤的形成。[2]
三、金属切削技术要点 (一)切削力 切削时刀具的前面和后面上都承受法向力和摩擦力,这些力组成合力F,在外圆车削时,一般将这个切削合力F分解成三个互相垂直的分力:切向力F??它在切削速度方向上垂直于刀具基面,常称主切削力;径向力F??在平行于基面的平面内,与进给方向垂直,又称推力;轴向力F??在平行于基面的平面内,与进给方向平行,又称进给力。一般情况下,F最大,F和F较小,由于刀具的几何参数刃磨质量和磨损情况的不同和切削条件的改变,F、F对F的比值在很大的范围内变化。
(二)切削热
切削金属时,由于切屑剪切变形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都转变为热,这种热叫切削热。使用切削液时,刀具、工件和切屑上的切削热主要由切削液带走;不用切削液时,切削热主要由切屑、工件和刀具带走或传出,其中切屑带走的热量最大,传向刀具的热量虽小,但前面和后面上的温度却影响着切削过程和刀具的磨损情况,所以了解切削温度的变化规律是十分必要的。
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(三)刀具磨损
具在切削时的磨损是切削热和机械摩擦所产生的物理作用和化学作用的综合结果。刀具磨损表现为在刀具后面上出现的磨损带、缺口和崩刃等,前面上常出现的月牙洼状的磨损,副后面上
有时出现的氧化坑和沟纹状磨损等。当这些
磨损扩展到一定程度以后就引起刀具失效,
不能继续使用。刀具逐渐磨损的因素,通常
有磨料磨损、粘着磨损、扩散磨损、氧化磨
损、热裂磨损和塑性变形等。在不同的切削
条件下,尤其是在不同切削速度的条件下,
刀具受上述一种或几种磨损机理的作用。 几种切削刀具
(四)切削振动
切削过程中,刀具与工件之间经常会产生自由振动、强迫振动或自激振动(颤振)等类型的机械振动。
(五)切削液
也称冷却润滑液,用于减少切削过程
中的摩擦和降低切削温度,以提高刀具
寿命、加工质量和生产效率。常用的切
削液有切削油、乳化液和化学切削液3
类。[3]
四、金属切削加工机床
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(一)金属切削加工机床简介 切削液
金属切削加工机床是一种用切削方法将金属毛坯加工机器零件的一种机器。在现代化机械制造工业中,切削加工是将金属毛坯用切除多余材料的方法加工成
一定尺寸、形状和精度零件的主要加工方法。本世纪初以来,由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现,刀具性能不断提高,促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时,由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展,使机床的传动、结构和控制等方面也得到相应的改进,加工精度和生产率显著提高,金属切削加工机床得到迅猛发展。[4]
(二)金属切削机床行业标准化
经
过全国
金属切
削机床
标准化
技术委
员会组
建
( 1986
年) 以
8
来, 我
国金属
切削机
床行业
的标准
化工作
从无到
有, 并
伴随着
我国机
床制造
业的发
展而得
到了长
足的发
展, 取
得了令人瞩目
的成绩。这些标准基本覆盖了国内金切机床的产品种类,形成了我国金切机床的标准体系( 见图1) , 为我国金属切削机床制造业的发展、整机标准化水平、可靠性水平、可安全防护技术水平的提高起到了重要的技术支撑作用。[5]
(三)金属切削机床的发展—数控机床应运而生
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科学技术和社会生产的不断发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求,机床品种的发展也与日俱增。
数字控制(Numerical Control,简称NC 或数控)机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它极其有效地解决了上述一系列矛盾,为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。由于数控加工技术综合应用了计算机、自动控制、精密检测等方面的技术成果,具有高柔性、高精度与高度自动化的特点。因此,采用数控加工手段,解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件小批量,特别是复杂型面零件加工的自动化问题。[6]
五、金属切削技术的发展趋势
(一)切削加工自动化技术的发展
伴随着微电子与信息技术的发展而产生与发展, CAD. CAPP. CAM.CAE. MRP II等关键技术为迅速提高制造工程领域的管理水平、显著降低制造过程中的大量金属切削机床标准体系表
辅助工时、推动设计制造一体化及产品质量提高等起到巨大作用。
1)切削数据库与工艺数据库
微机辅助数据库技术迅速发展,克服了过去全靠人的
经验
班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验
或查阅手册来获得切削技术数据的困难,为CAPP. CAM. C
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IMS等奠定了坚实的基础。
2)切削技术专家系统
人工智能技术在金属切削领域的应用,产生了切削技术专家系统,它为解 决切削技术中的若干决策等问题提供了有效的工具。
3)切削用量和工艺过程优化
传统的优化理论多以单刀单工序,单目标单参数的优化为主,而在现代化加工系统中,大量的优化工作需要在多刀、多工序、多优化目标等条件下进行,这就要求相应的优化理论与技术的进步。
4)刀具寿命及其可靠性
刀具几何状态和切削性能一致性好,可靠性高,以保证整个自动加工过程的可操作性和稳定性。因此,对刀具材料与结构提出了新的要求。
(二)精密高效切削技术的发展
精密加工技术,在许多工业尖端技术及现代武器制造中有着非常重要的地位,在某些领域甚至成_为关键技术。采用超高速切削突出的特点如下。
1)切削效率高,切除单位体积材料的能耗低。
2)单位切削力下降,切削热大量被切销带走,切屑热降低,切削过程加工精度高。
3)刀具磨损的增长速度,低于切削效率的增长速度,相对刀
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具寿命延长。
4)一些传统切削无法加工的零件,可以在超高速切削条件下一次成型,由此扩大
了加工范围。因此,超高速切削技术受到各工业发达国家的高度重视。
(三)刀具技术的发展
刀具是实施切削加工的主体,许多切削技术的发展和应用都与刀具技术密切相关。在刀具技术方面,新型刀具材料的发展是其最活跃的领域。从1898年发明了高速钢, 1925 年发明了硬质合金以来,世界的刀具技术进入高速钢和硬质合金时代,用量占全部刀具材料的90%以上。随着新型刀具材料的发展,新型刀具结构也有较大的进展。历史上刀具结构技术发生了4次重要改革:整体刀具;焊接刀具;机夹不重磨刀具;模块化可重构刀具。目前,在普通机床大多数使用机夹不重磨刀具,在加工中心使用模块化可重构刀具,刀具结构上的柔性化使柔性自动化加工设备如虎添翼,一些新型的高效刀具层出不穷,为提高瓶颈工序的加工效率起到重要作用。[7]
六、结束语
综上所述, 在科学技术发展的今天, 金属切削技术得到了迅速的发展. 刀具材料、刀具结构、刀具配套技术及切削加工方法都有了较大的发展. 我国工具工业和切削技术也有较大的发展, 为机械工业作出了重要贡献. 但是与国外先进水
12
平相比, 我国的金属切削技术水平还很低,切削加工效率只相当于国外70年代水平. 我们必须加倍努力, 加快高新技术的推广和应用, 使金属切削加工有更大的发展。
七、参考文献
[1] [2] [3]百度百科
[4]曲海军, 王贵成, 朱云明, 王磊 《金属切削加工机床发展现状》吉林: 吉林科学技术出版社
, 2005
[5] 李祥文《我国金属切削机床行业标准化工作现状、存在的问题及其发展战略》机械工业标准化与质量?2008 / 6
[6] 王小玲《浅谈金属切削机床的发展》机械管理开发 第24 卷第5 期(总第110 期)
[7] 李 雷《试论金属切削技术的发展及其发展趋势》第25卷 第9期2009年5月甘肃科技
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目录 一、金属切削技术的发展历
史 .................................... 1 二、金属切削原
理 .............................................. 1 (一)切屑形成机理 …
目录 一、金属切削技术的发展历史 ....................................
1 二、金属切削原理 .............................................. 1 (一)切
屑形成机理 …
目录 一、金属切削技术的发展历史 ....................................
1 二、金属切削原理 .............................................. 1 (一)切
屑形成机理 …
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