第二章 数控加工工艺
教学目的:
通过本章的教学,目的是使学生对掌握 刀具的选择,工件在数控机床上的定位与装夹,数控加工的工艺基础等内容, 要求学生能够掌握刀具的选择,工件在数控机床上的定位与装夹.
重点难点:
刀具的选择,工件在数控机床上的定位,装夹以及工艺路线的分析和制订.
2.1 数控机床刀具的选择
一,刀具材料应具备的基本性能
刀具材料是指刀具切削部分的材料.在金属切削加工中,刀具材料的切削性能直接影响着生产效率,工件的加工精度和已加工表面质量,刀具消耗和加工成本.正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一 .
① 高硬度 刀具材料的硬度必须更高于被加工工件材料的硬度.高速钢的硬度为63~70HRC;硬质合金的硬度为89～93HRA.
② 足够的强度和韧性 一般用刀具材料的抗弯强度 b(单位为Pa:N/m2)表示它的强度大小.用冲击韧度ak(单位为J/m2)表示其韧性的大小,它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力.
③ 高耐磨性和耐热性
刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力.一般说,刀具材料硬度越高,耐磨性也越好.刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系.其耐热性通常用高温硬度来衡量,或叫红硬性.高温硬度越高,表示耐热性越好.
④ 良好的导热性 刀具材料的导热性用热导率[单位为W/(m·K)]来表示.
⑤ 良好的工艺性好和经济性 为了便于制造,要求刀具材料有较好的可加工性.经济性是评价新型刀具材料的重要指标之一,刀具材料的选用应结合本国资源,降低成本.
⑥ 抗粘接性 防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸附产生粘接.
⑦ 化学稳定性 指刀具材料在高温下,不易与周围介质发生化学反应.
二,刀具材料的种类及其选用
数控机床刀具从制造所采用的材料上可以分为:高速钢刀具,硬质合金刀具,陶瓷刀具,立方氮化硼刀具,聚晶金刚石刀具.目前数控机床用得最普遍的刀具是硬质合金刀具.
1,高速钢(High Speed Steel,HSS)
高速钢是一种含钨(W),钼(MO),铬(Cr),钒(V)等合金元素较多的工具钢,它具有较好的力学性能和良好的工艺性,可以承受较大的切削力和冲击.
① 普通高速钢 国内外使用最多的普通高速钢是W6Mo5Cr4V2(M2钼系)及W18Cr4V(W18钨系)钢,含碳量为0.7%~0.9%,硬度63～66HRC,不适于高速和硬材料切削.
新牌号的普通高速钢W9Mo3Cr4V(W9)是根据我国资源情况研制的含钨多,含钼少的钨钼钢.硬度65～66.5 HRC,硬度和韧性配合较好,热塑性,热稳定性都较好,焊接性能,磨削加工性能都较高,磨削效率比M2高20%,表面粗糙度值也小.
② 高性能高速钢 指在普通高速钢中加入一些合金,如Co,Al等,使其耐热性,耐磨性又有进一步提高,热稳定性高.但综合性能不如普通高速钢,不同牌号只有在各自规定的切削条件下,才能达到良好的加工效果.我国正努力提高高性能高速钢的应用水平,如发展低钴高碳钢W12Mo3Cr4V3Co5Si,含铝的超硬高速钢W6Mo5Cr4V2A1,W10Mo4Cr4V3Al,提高韧性,热塑性,导热性,其硬度达67～69HRC,可用于制造出口钻头,铰刀,铣刀等.
③ 粉末冶金高速钢 可以避免熔炼钢产生的碳化物偏析.其强度,韧性比熔炼钢有很大提高.可用于加工超高强度钢,不锈钢,钛合金等难加工材料.用于制造大型拉刀和齿轮刀具,特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好.
1,硬质合金(Cemented Carbide)
①钨钴类(YG)
WC+Co,强度好,硬度和耐磨性较差,用于加工脆性材料,有色金属和非金属材料.常用牌号:YG3,YG6,YG8,YG6X.数字表示Co的百分含量, Co多韧性好,用于粗加工; Co少用于精加工.
1)普通硬质合金
②钨钛钴类(YT)
TiC+WC+Co类(YT):常用牌号有YT5,YT14,YT15,YT30等.此类硬质合金硬度,耐磨性,耐热性都明显提高,但韧性,抗冲击振动性差,主要用于加工钢料,不宜加工脆性材料.含TiC量多,含Co量少,耐磨性好,适合精加工;含TiC量少,含Co量多,承受冲击性能好,适合粗加工.
①钨钛钽(铌)钴类(YW)
添加 TaC 或 NbC,提高高温硬度,强度,耐磨性.用于加工难切削材料和断续切削.常用牌号:YW1,YW2.

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