轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计50页 17000字数+说明书+任务书+开题报告+UG三维图+外文翻译+19张CAD图纸【详情如下】UG三维图.rar主轴A1.dwg主轴后轴承衬套A4.dwg主轴并帽A4.dwg主轴皮带轮A2.dwg主轴箱前前端盖A2.dwg主轴箱前后端盖A3.dwg主轴箱后前端盖A2.dwg主轴箱盖板A3.dwg主轴箱箱体A1.dwg主轴箱装配图A0.dwg主轴键销A4.dwg任务书.doc外文翻译-可机加工性.doc相关资料.doc程序控制箱A3.dwg程序控制箱方管A3.dwg程序控制箱法兰A4.dwg计划周记进度检查表.xls车架框架前侧及右侧A2.dwg车架框架台面板A3.dwg车架框架后侧及左侧A2.dwg车架脚A4.dwg车架装配图A0.dwg轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计开题报告.doc轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计论文.doc摘要本文研究的题目是轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计。该课题来源于某机床制造企业的轴承内外圈加工专用机床生产线改造项目，对于一台机床而言，机架犹如“骨骼”一样支撑着整台机床，而主轴箱则犹如“心脏”一样为整台机床提供不竭动力。本着主轴箱功能单一、输入功率利用高、车架结构简单、布局合理的原则，对主轴箱和车架进行了相关尺寸设计并运用UG软件对零部件进行三维建模、虚拟装配和运动仿真。主轴箱设计部分完成对主轴部件的尺寸设计与强度校核、皮带轮的选用、轴承的选用与寿命计算、键销的选型与强度较核以及主轴箱内的其他零件设计。车架设计部分由于是非标部件，故采用类比同类机床的设计经验，结合结构简单，布局合理的原则对车架进行尺寸设计，最后介绍车架的焊接技术。在完成尺寸设计后，根据尺寸并运用UG软件完成相关零部件的建模，将所有零部件进行虚拟装配，最后利用UG的仿真模块对主轴箱进行运动仿真，分析仿真结果，得出结论，进而完成整篇论文书写。关键词：主轴箱；车架；三维建模；虚拟装配；运动仿真目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1 车架与主轴箱设计的背景与目的11.2 轴承内外圈车削加工国内发展历史及现状11.3 车架和主轴箱设计的意义11.4 研究内容、预期目标及研究方法22 总体方案设计32.1 车架的类型32.2 主轴的类型33 主轴箱设计53.1 主轴箱的概述53.2 主轴的概述53.2.1 主轴的用途和分类53.2.2 主轴的材料53.3主轴主要参数设计53.3.1 概述53.3.2 主轴平均直径D的确定63.3.3 主轴内孔直径d的确定73.3.4 主轴悬伸量a的确定83.3.5 主轴支承跨距l的确定83.4 电动机的选择83.5 主轴的传动设计83.5.1转动方式概述83.5.2皮带轮设计83.6 键的选择与校核113.6.1概述113.6.2 键的强度计算113.6.3 键的尺寸设计133.7 轴向定位133.8 主轴的轴承选择和配置133.8.1 概述133.8.2 轴承的选择133.8.3 轴承安装方式143.8.4 轴承的预紧143.8.5 圆锥滚子轴承校核143.9 轴的校核163.10 轴上其他零件的设计与选择203.10.1 滚动轴承的密封装置203.10.2 主轴箱前前端盖203.10.3 主轴箱前后端盖203.10.4 主轴箱后前端盖213.10.5 主轴后轴承套213.10.6 主轴并帽223.11 主轴箱箱体设计223.11.1 材料的选择223.11.2 制造方法223.11.3 铸造金属箱体的要点223.12 本章小结234 车架结构设计244.1 概述244.2 车架设计的要求244.3 车架常用材料244.4 车架的截面形状、肋的布置和壁板上的孔244.4.1 车架的截面形状244.4.2 肋的布置244.4.3 车架壁板上的孔244.4.4 车架连接结构设计254.4.5 焊接技术254.4.6 车架的时效处理254.4.7 车架的尺寸结构设计264.5 本章小结265 基于UG的车架和主轴箱三维建模与虚拟装配275.1 UG软件介绍275.2 主要零部件的三维建模275.2.1 车架建模285.2.2 主轴箱建模295.3 车架和主轴箱的虚拟装配305.3.1 基于UG NX 6的装配设计简介305.3.2主轴箱与车架的虚拟装配315.4 本章小结336 基于UG的运动仿真346.1 运动仿真的工作界面346.1.1 UG的接口问题346.1.2 打开运动仿真主界面346.1.3 运动仿真工作界面介绍356.2 主轴箱的运动仿真366.2.1 连杆特性的建立366.2.2 运动副特性的建立376.2.3 分析验证386.3 本章小结387 结论与展望397.1 结论397.2 不足之处与展望39致谢40参考文献411 绪论1.1 车架与主轴箱设计的背景与目的课题来源于某机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动化水平，提高效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。轴承内外圈车加工机床是针对企业发展需要，针对轴承内外圈车加工而设计的专用机床，此床应用功能简单，性价比高，适用于生产线加工。本次设计是为了满足应用功能简单，性价比高的要求进行设计的。对于一个机床来说，车架就是机床的“骨骼”，支撑起整台机床，而主轴箱则是机床的“心脏”给机床不竭的动力。车架与主轴箱是一台机床必不可少的两个主要部分。车架在满足整台机床的支撑作用的前提下，还要满足人机工程的相关要求。主轴箱则在满足动力输送的前提下，还要满足结构简单，功能简单，效率高的要求。 1.2 轴承内外圈车削加工国内发展历史及现状在上古时代的古埃及，曾经使用圆柱形滚木运输巨大石块建筑金字塔及纪念碑。中世纪时，著名数学家莱布尼茨写出了关于滚动和滑动摩擦的第一本著名理论著作。18世纪已经使用铸铁或青铜，到19世纪已经大童使用球、滚子和滚动轴承。1820年开始应用小型的推力球座圈，1880年登记了自行车滚动轴承的专利。1883年在欧洲建立了第一个球轴承工厂，同时在美国也建立了第一个球轴承工厂。现在，国际上已经有成千上万家大、中、小型和微型轴承公司。1.3 车架和主轴箱设计的意义为了顺应当今社会发展的需要，单机自动化、多机线自动化的生产制造已经成为社会生产的主流。如何普及自动化，提高生产效率是现在面临的首要问题。车架和主轴箱作为机床的两个重要部件，也要顺应这个主流。与此同时，整台机床的性价比要高也是当代机床发展的必然趋势。1.4 研究内容、预期目标及研究方法本课题来源于某机床制造企业生产线改造项目。本论文的主要内容包括：（1）根据企业实际生产设备和技术要求，提出轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱的结构方案，并对各个零部件进行设计。（2）对轴承内外圈加工专用机床尺寸设计，并利用UG软件进行三维建模。（3）对轴承内外圈加工专用机床进行虚拟装配。（4）将虚拟样机导入UG软件运动仿真界面，并在UG中对机构进行运动仿真分析，检验所选取方案及其模型的合理性，并对机构进行优化设计。（5）轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计要顺应自动化生产线更新的需要，本文将采取类比的研究方法对相关部件进行设计。2 总体方案设计2.1 车架的类型车架是机器中典型的非标准的零件，是底座、机体、床身、车架、桥架（起重机）、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称，起到支撑、容纳其他零部件和保证其相对位置的作用。车架按外形结构不同如图2.1，可分为梁柱式、框架式、板块式和箱壳式等。按材料不同可分为金属车架和非金属车架，金属车架的常用制造方法有铸造和焊接两种，分别称为铸造车架和焊接车架；常用的非金属车架有塑料车架、花岗岩车架和混凝土车架等2。

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关键词：: 轴承内外圈加工专用机床车架主轴设计 ug 三维 19 图纸优秀

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轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计

50页 17000字数+说明书+任务书+开题报告+UG三维图+外文翻译+19张CAD图纸【详情如下】

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主轴A1.dwg

主轴后轴承衬套A4.dwg

主轴并帽A4.dwg

主轴皮带轮A2.dwg

主轴箱前前端盖A2.dwg

主轴箱前后端盖A3.dwg

主轴箱后前端盖A2.dwg

主轴箱盖板A3.dwg

主轴箱箱体A1.dwg

主轴箱装配图A0.dwg

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程序控制箱A3.dwg

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车架框架前侧及右侧A2.dwg

车架框架台面板A3.dwg

车架框架后侧及左侧A2.dwg

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轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计开题报告.doc

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摘要

　　　本文研究的题目是轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计。该课题来源于某机床制造企业的轴承内外圈加工专用机床生产线改造项目，对于一台机床而言，机架犹如“骨骼”一样支撑着整台机床，而主轴箱则犹如“心脏”一样为整台机床提供不竭动力。

　　　本着主轴箱功能单一、输入功率利用高、车架结构简单、布局合理的原则，对主轴箱和车架进行了相关尺寸设计并运用UG软件对零部件进行三维建模、虚拟装配和运动仿真。

　　　主轴箱设计部分完成对主轴部件的尺寸设计与强度校核、皮带轮的选用、轴承的选用与寿命计算、键销的选型与强度较核以及主轴箱内的其他零件设计。车架设计部分由于是非标部件，故采用类比同类机床的设计经验，结合结构简单，布局合理的原则对车架进行尺寸设计，最后介绍车架的焊接技术。

　　　在完成尺寸设计后，根据尺寸并运用UG软件完成相关零部件的建模，将所有零部件进行虚拟装配，最后利用UG的仿真模块对主轴箱进行运动仿真，分析仿真结果，得出结论，进而完成整篇论文书写。

　关键词：主轴箱；车架；三维建模；虚拟装配；运动仿真

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 车架与主轴箱设计的背景与目的1

1.2 轴承内外圈车削加工国内发展历史及现状1

1.3 车架和主轴箱设计的意义1

1.4 研究内容、预期目标及研究方法2

2 总体方案设计3

2.1 车架的类型3

2.2 主轴的类型3

3 主轴箱设计5

3.1 主轴箱的概述5

3.2 主轴的概述5

3.2.1 主轴的用途和分类5

3.2.2 主轴的材料5

3.3主轴主要参数设计5

3.3.1 概述5

3.3.2 主轴平均直径D的确定6

3.3.3 主轴内孔直径d的确定7

3.3.4 主轴悬伸量a的确定8

3.3.5 主轴支承跨距l的确定8

3.4 电动机的选择8

3.5 主轴的传动设计8

3.5.1转动方式概述8

3.5.2皮带轮设计8

3.6 键的选择与校核11

3.6.1概述11

3.6.2 键的强度计算11

3.6.3 键的尺寸设计13

3.7 轴向定位13

3.8 主轴的轴承选择和配置13

3.8.1 概述13

3.8.2 轴承的选择13

3.8.3 轴承安装方式14

3.8.4 轴承的预紧14

3.8.5 圆锥滚子轴承校核14

3.9 轴的校核16

3.10 轴上其他零件的设计与选择20

3.10.1 滚动轴承的密封装置20

3.10.2 主轴箱前前端盖20

3.10.3 主轴箱前后端盖20

3.10.4 主轴箱后前端盖21

3.10.5 主轴后轴承套21

3.10.6 主轴并帽22

3.11 主轴箱箱体设计22

3.11.1 材料的选择22

3.11.2 制造方法22

3.11.3 铸造金属箱体的要点22

3.12 本章小结23

4 车架结构设计24

4.1 概述24

4.2 车架设计的要求24

4.3 车架常用材料24

4.4 车架的截面形状、肋的布置和壁板上的孔24

4.4.1 车架的截面形状24

4.4.2 肋的布置24

4.4.3 车架壁板上的孔24

4.4.4 车架连接结构设计25

4.4.5 焊接技术25

4.4.6 车架的时效处理25

4.4.7 车架的尺寸结构设计26

4.5 本章小结26

5 基于UG的车架和主轴箱三维建模与虚拟装配27

5.1 UG软件介绍27

5.2 主要零部件的三维建模27

5.2.1 车架建模28

5.2.2 主轴箱建模29

5.3 车架和主轴箱的虚拟装配30

5.3.1 基于UG NX 6的装配设计简介30

5.3.2主轴箱与车架的虚拟装配31

5.4 本章小结33

6 基于UG的运动仿真34

6.1 运动仿真的工作界面34

6.1.1 UG的接口问题34

6.1.2 打开运动仿真主界面34

6.1.3 运动仿真工作界面介绍35

6.2 主轴箱的运动仿真36

6.2.1 连杆特性的建立36

6.2.2 运动副特性的建立37

6.2.3 分析验证38

6.3 本章小结38

7 结论与展望39

7.1 结论39

7.2 不足之处与展望39

致谢40

参考文献41

1 绪论

1.1 车架与主轴箱设计的背景与目的

　　　课题来源于某机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动化水平，提高效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。轴承内外圈车加工机床是针对企业发展需要，针对轴承内外圈车加工而设计的专用机床，此床应用功能简单，性价比高，适用于生产线加工。本次设计是为了满足应用功能简单，性价比高的要求进行设计的。

　　　对于一个机床来说，车架就是机床的“骨骼”，支撑起整台机床，而主轴箱则是机床的“心脏”给机床不竭的动力。

　　　车架与主轴箱是一台机床必不可少的两个主要部分。车架在满足整台机床的支撑作用的前提下，还要满足人机工程的相关要求。主轴箱则在满足动力输送的前提下，还要满足结构简单，功能简单，效率高的要求。

1.2 轴承内外圈车削加工国内发展历史及现状

在上古时代的古埃及，曾经使用圆柱形滚木运输巨大石块建筑金字塔及纪念碑。中世纪时，著名数学家莱布尼茨写出了关于滚动和滑动摩擦的第一本著名理论著作。18世纪已经使用铸铁或青铜，到19世纪已经大童使用球、滚子和滚动轴承。1820年开始应用小型的推力球座圈，1880年登记了自行车滚动轴承的专利。1883年在欧洲建立了第一个球轴承工厂，同时在美国也建立了第一个球轴承工厂。现在，国际上已经有成千上万家大、中、小型和微型轴承公司。1.3 车架和主轴箱设计的意义

　　　为了顺应当今社会发展的需要，单机自动化、多机线自动化的生产制造已经成为社会生产的主流。如何普及自动化，提高生产效率是现在面临的首要问题。车架和主轴箱作为机床的两个重要部件，也要顺应这个主流。与此同时，整台机床的性价比要高也是当代机床发展的必然趋势。

1.4 研究内容、预期目标及研究方法

　　　本课题来源于某机床制造企业生产线改造项目。

　　　本论文的主要内容包括：

　　　（1）根据企业实际生产设备和技术要求，提出轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱的结构方案，并对各个零部件进行设计。

　　　（2）对轴承内外圈加工专用机床尺寸设计，并利用UG软件进行三维建模。

（3）对轴承内外圈加工专用机床进行虚拟装配。

　　　（4）将虚拟样机导入UG软件运动仿真界面，并在UG中对机构进行运动仿真分析，检验所选取方案及其模型的合理性，并对机构进行优化设计。

　　　（5）轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计要顺应自动化生产线更新的需要，本文将采取类比的研究方法对相关部件进行设计。2 总体方案设计

2.1 车架的类型

　　　车架是机器中典型的非标准的零件，是底座、机体、床身、车架、桥架（起重机）、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称，起到支撑、容纳其他零部件和保证其相对位置的作用。

　　　车架按外形结构不同如图2.1，可分为梁柱式、框架式、板块式和箱壳式等。按材料不同可分为金属车架和非金属车架，金属车架的常用制造方法有铸造和焊接两种，分别称为铸造车架和焊接车架；常用的非金属车架有塑料车架、花岗岩车架和混凝土车架等[2]。

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轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计 2、专题二、课题来源及选题依据该课题来源于某机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动化水平，提高效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。轴承内外圈车加工机床是针对企业发展需要，针对轴承内外圈车加工而设计的专用机床，此床应用功能简单，性价比高，适用于生产线加工。此课题主要是设计机床车架和机床主轴箱。机床车架是一台机床“骨骼”，一台机床是否可以运作平稳，所有机构零件能否装配合理都要取决于车架的设计。而做为整台机床的动力传输机构-主轴箱，则为机床能否顺利生产提供了保障，为不同的生产要求提供支持。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：根据设计要求和对设计资料的理解，查阅相关中外资料。根据设计要求运用二维、三维建模软件,对轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱进行设计。完成总体设计、设计计算，绘制装配图和零件图。完成装配,并对机构进行运动仿真分析。阅读和翻译英文文献。撰写毕业设计论文。四、接受任务学生：机械93 班姓名崔译元五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日英文原文MACHINABILITYManufacturing Engineering and TechnologyMachining(Serope kalpakjian) s.r(Steven R.Schmid)The machinability of a material usually defined in terms of four factors: 61、 2、 3、 4、 Surface finish and integrity of the machined part; Tool life obtained; Force and power requirements; Chip control. Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone. Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below.1 Machinability Of Steels Because steels are among the most important engineering materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels. Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels. Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability. Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant (Section 32.11) and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels. When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds (Section 20.6)the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means “low carbon,” a condition that improves their corrosion resistance.) However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels. Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds. Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be s problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials. The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels. Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation. Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability. In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels (liquid-metal embrittlement, hot shortness; see Section 1.4.3), although at room temperature it has no effect on mechanical properties. Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability. 2 Machinability of Various Other Metals Aluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend to form a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus. Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment. Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials. Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds. Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass. Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric). Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary. Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels. Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high. Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine. Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures. Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire.3 Machinability of Various Materials Graphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools. Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, and proper support of the workpiece. Tools should be sharp. , and then cooled slowly and uniformly to room temperature.Fto315C (175C to 160External cooling of the cutting zone may be necessary to keep the chips from becoming “gummy” and sticking to the tools. Cooling can usually be achieved with a jet of air, vapor mist, or water-soluble oils. Residual stresses may develop during machining. To relieve these stresses, machined parts can be annealed for a period of time at temperatures ranging from 80 Thermosetting plastics are brittle and sensitive to thermal gradients during cutting. Their machinability is generally similar to that of thermoplastics. Because of the fibers present, reinforced plastics are very abrasive and are difficult to machine. Fiber tearing, pulling, and edge delamination are significant problems; they can lead to severe reduction in the load-carrying capacity of the component. Furthermore, machining of these materials requires careful removal of machining debris to avoid contact with and inhaling of the fibers. he machinability of ceramics has improved steadily with the development of nanoceramics (Section 8.2.5) and with the selection of appropriate processing parameters, such as ductile-regime cutting (Section 22.4.2). Metal-matrix and ceramic-matrix composites can be difficult to machine, depending on the properties of the individual components, i.e., reinforcing or whiskers, as well as the matrix material. 4 Thermally Assisted Machining Metals and alloys that are difficult to machine at room temperature can be machined more easily at elevated temperatures. In thermally assisted machining (hot machining), the source of heata torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arcis forces, (b) increased tool life, (c) use of inexpensive cutting-tool materials, (d) higher material-removal rates, and (e) reduced tendency for vibration and chatter. It may be difficult to heat and maintain a uniform temperature distribution within the workpiece. Also, the original microstructure of the workpiece may be adversely affected by elevated temperatures. Most applications of hot machining are in the turning of high-strength metals and alloys, although experiments are in progress to machine ceramics such as silicon nitride. SUMMARY Machinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables. 中文译文可机加工性一种材料的可机加工性通常以四种因素的方式定义： 1、分的表面光洁性和表面完整性； 2、刀具的寿命；3、切削力和功率的需求； 4、切屑控制；以这种方式，好的可机加工性指的是好的表面光洁性和完整性，长的刀具寿命，低的切削力和功率需求。关于切屑控制，细长的卷曲切屑，如果没有被切割成小片，以在切屑区变的混乱，缠在一起的方式能够严重的介入剪切工序。因为剪切工序的复杂属性，所以很难建立定量地释义材料的可机加工性的关系。在制造厂里，刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是可机加工性中最重要的因素。尽管已不再大量的被使用，近乎准确的机加工率在以下的例子中能够被看到。 1 钢的可机加工性因为钢是最重要的工程材料之一（正如第5章所示），所以他们的可机加工性已经被广泛地研究过。通过宗教铅和硫磺，钢的可机加工性已经大大地提高了。从而得到了所谓的易切削钢。二次硫化钢和二次磷化钢硫在钢中形成硫化锰夹杂物（第二相粒子），这些夹杂物在第一剪切区引起应力。其结果是使切屑容易断开而变小，从而改善了可加工性。这些夹杂物的大小、形状、分布和集中程度显著的影响可加工性。化学元素如碲和硒，其化学性质与硫类似，在二次硫化钢中起夹杂物改性作用。钢中的磷有两个主要的影响。它加强铁素体，增加硬度。越硬的钢，形成更好的切屑形成和表面光洁性。需要注意的是软钢不适合用于有积屑瘤形成和很差的表面光洁性的机器。第二个影响是增加的硬度引起短切屑而不是不断的细长的切屑的形成，因此提高可加工性。含铅的钢钢中高含量的铅在硫化锰夹杂物尖端析出。在非二次硫化钢中，铅呈细小而分散的颗粒。铅在铁、铜、铝和它们的合金中是不能溶解的。因为它的低抗剪强度。因此，铅充当固体润滑剂并且在切削时，被涂在刀具和切屑的接口处。这一特性已经被在机加工铅钢时，在切屑的刀具面表面有高浓度的铅的存在所证实。当温度足够高时例如，在高的切削速度和进刀速度下铅在刀具前直接熔化，并且充当液体润滑剂。除了这个作用，铅降低第一剪切区中的剪应力，减小切削力和功率消耗。铅能用于各种钢号，例如10XX，11XX，12XX，41XX等等。铅钢被第二和第三数码中的字母L所识别（例如，10L45）。（需要注意的是在不锈钢中，字母L的相同用法指的是低碳，提高它们的耐蚀性的条件）。然而，因为铅是有名的毒素和污染物，因此在钢的使用中存在着严重的环境隐患（在钢产品中每年大约有4500吨的铅消耗）。结果，对于估算钢中含铅量的使用存在一个持续的趋势。铋和锡现正作为钢中的铅最可能的替代物而被人们所研究。脱氧钙钢一个重要的发展是脱氧钙钢，在脱氧钙钢中矽酸钙盐中的氧化物片的形成。这些片状，依次减小第二剪切区中的力量，降低刀具和切屑接口处的摩擦和磨损。温度也相应地降低。结果，这些钢产生更小的月牙洼磨损，特别是在高切削速度时更是如此。不锈钢奥氏体钢通常很难机加工。振动能成为一个问题，需要有高硬度的机床。然而，铁素体不锈钢有很好的可机加工性。马氏体钢易磨蚀，易于形成积屑瘤，并且要求刀具材料有高的热硬度和耐月牙洼磨损性。经沉淀硬化的不锈钢强度高、磨蚀性强，因此要求刀具材料硬而耐磨。钢中其它元素在可机加工性方面的影响钢中铝和矽的存在总是有害的，因为这些元素结合氧会生成氧化铝和矽酸盐，而氧化铝和矽酸盐硬且具有磨蚀性。这些化合物增加刀具磨损，降低可机加工性。因此生产和使用净化钢非常必要。根据它们的构成，碳和锰钢在钢的可机加工性方面有不同的影响。低碳素钢（少于0.15%的碳）通过形成一个积屑瘤能生成很差的表面光洁性。尽管铸钢的可机加工性和锻钢的大致相同，但铸钢具有更大的磨蚀性。刀具和模具钢很难用于机加工，他们通常再煅烧后再机加工。大多数钢的可机加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料变硬并且减少积屑瘤的形成。其它合金元素，例如镍、铬、钳和钒，能提高钢的特性，减小可机加工性。硼的影响可以忽视。气态元素比如氢和氮在钢的特性方面能有特别的有害影响。氧已经被证明了在硫化锰夹杂物的纵横比方面有很强的影响。越高的含氧量，就产生越低的纵横比和越高的可机加工性。选择各种元素以改善可加工性，我们应该考虑到这些元素对已加工零件在使用中的性能和强度的不利影响。例如，当温度升高时，铝会使钢变脆（液体金属脆化，热脆化，见1.4.3节），尽管其在室温下对力学性能没有影响。因为硫化铁的构成，硫能严重的减少钢的热加工性，除非有足够的锰来防止这种结构的形成。在室温下，二次磷化钢的机械性能依赖于变形的硫化锰夹杂物的定位（各向异性）。二次磷化钢具

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