《机械加式技术》PPT课件.ppt

第第2 2章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 切削运动和切削用量 2.1 刀具几何形状和材料 2.2 切削力与切削温度 2.3 切削液 2.4 机床型号 2.6 加工精度和加工表面质量 2.5 2.12.1切削运动和切削用量切削运动和切削用量 2.1.1 2.1.1 切削运动 2.1.2 2.1.2 切削用量 2.1.1 2.1.1 切削运动切削运动 在切削过程中，为了切除多余的金属，是通过各种 机床上的工件和刀具作相对运动，实现零件表面所需的各 种形状。工件和刀具之间作各种不同的相对运动，形成了 各种切削加工方法，称为切削运动。切削运动包括主运动 和进给运动。 主运动是切除工件表面多余材料所需的最基本的运 动。 进给运动是使工件切削层材料相继投入切削从而加 工出完整表面所需的运动。图2.1所示为几种常见的切削 加工方法的主运动和进给运动。 图2.1 常见切削加工方法的切削运动 1主运动 2进给运动 3待加工表面 4过渡表面 5已加工表面 在切削运动中，通常主运动的运动速度（线速度 ）较高，所消耗的功率也较大。在图2.1中，车外圆时工 件的回转运动、铣平面时铣刀的回转运动、刨平面时刨 刀的往复直线运动都是主运动；车外圆时车刀的纵向移 动、铣平面时工件的纵向移动、刨平面时工件的横向间 歇移动等属于进给运动。 在切削过程中，工件上会形成3种表面（见图2.2）。 （1）待加工表面工件上有待切除的表面。 （2）已加工表面工件上经刀具切削后形成的表面。 （3）过渡表面工件上由切削刃切削的那部分表面， 它在下一切削行程，刀具或工件的下一转里被切除，或 者被下一切削刃切除。 图2.2 车外圆时的切削用量 1待加工表面 2已加工表面 3过渡表面 4切削横截面 2.1.2 2.1.2 切削用量切削用量 切削用量是在切削加工过程中的切削速度、进给量 和背吃刀量的总称。切削用量直接影响工件加工质量、 刀具的磨损和寿命、机床的动力消耗及生产率，因此， 必须合理地选择切削用量。图2.2所示为车外圆时的切削 用量示意图。 1 1切削速度切削速度 c c 切削速度是切削加工时刀具切削刃上的某一点相对 于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，即切削刃选 定点相对于工件的主运动的瞬时速度（线速度）。切削 速度的单位为m/min或m/s。通常选定点为线速度最大的 点，如车外圆时的切削速度为 式中：d工件待加工表面的直径，mm； n工件转速，r/min。 2 2进给量进给量 f f 进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量， 可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。车 削外圆时的进给量为工件每转一转刀具沿进给运动方向所 移动的距离，单位为mm/r；刨削时的进给量为刀具（或工 件）每往复一次，工件（或刀具）沿进给运动方向所移动 的距离，单位为mm/str（毫米/往复行程）。 3 3背吃刀量背吃刀量 a ap p 背吃刀量一般指工件已加工表面和待加工表面间的 垂直距离，单位为mm。例如，车外圆时的背吃刀量为 式中：dw工件待加工表面的直径，mm； dm工件已加工表面的直径，mm。 4 4粗车时切削用量选择的原则及步骤粗车时切削用量选择的原则及步骤 粗车时选择切削用量的原则是：首先选择一个尽量 大的背吃刀量，然后选择一个较大的进给量，最后选择 一个合理的切削速度。 选择被吃刀量时，尽量将粗加工余量一次切完。当 余量过大或工艺系统刚性差时，可分两次切除余量，第 一次切除余量的2/33/4。 选择进给量时，应不超过刀具的刀片和刀杆强度， 不大于机床进给机构强度，在不产生振动的条件下，选 取一个最大的进给量。 背吃刀量和进给量确定后，按刀具寿命确定切削速 度，计算工件转速，选择车床相近的较低档的车床转速 。粗车时被吃刀量、进给量和切削速度确定后，还需要 校验车床功率。 5 5精车时切削用量选择的原则及步骤精车时切削用量选择的原则及步骤 精车时，工件的加工余量不大，加工精度要求较高 ，表面粗糙度值要求较小，应以提高加工质量作为选择 切削用量的主要依据，然后尽可能提高生产率。 半精加工、精加工的背吃刀量较小，原则上一次进 给切除全部余量。 半精加工、精加工的进给量主要受表面粗糙度的限 制，可在预定的切削速度、刀尖圆弧半径的情况下，查 询相关数据，确定进给量。 切削速度：用硬质合金车刀，选用较高的切削速度 ，vc80m/min；用高速钢车刀，选用较低的切削速度， vc5m/min。 2.2 2.2 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料 2.2.1 2.2.1 刀具切削部分的几何形状 2.2.2 2.2.2 刀具切削部分的材料 2.2.1 2.2.1 刀具切削部分的几何形状刀具切削部分的几何形状 各种刀具都是由切削部分和刀体（或刀柄）两部分 组成的。切削部分（俗称刀头）是刀具中起切削作用的 部分，由切削刃、前面及后面等产生切削的各要素所组 成。刀体是固定在刀架上的被夹持部分。 1 1刀具切削部分的组成（见图刀具切削部分的组成（见图2.42.4 ） 图2.4 普通外圆车刀切削部分的组成 1前面 2主后面 3主切削刃 4副后面 5副切削刃 6刀尖 7刀体 （1）前面（前刀面）A刀具上切屑流过的表面。 （2）主后面A：切削时刀具上与工件过渡表面相对的表 面。 （3）副后面A：切削时刀具上与工件已加工表面相对 的表面。 （4）主切削刃S：前面与主后面的交线，切削时起主要 切削作用。 （5）副切削刃S：前面与副后面的交线，切削时起辅助 切削作用。 （6）刀尖：指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一 部分切削刃。刀尖有修圆刀尖和倒角刀尖。 2 2参考系参考系 参考系是用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平 面。参考系有刀具静止参考系和刀具工作参考系。前者 用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时的几何参数； 后者用于确定刀具切削时的几何参数。 刀具静止参考系的主要基准坐标平面（见图2.5）如 下。 图2.5 刀具静止参考系 1假定主运动方向 2假定进给运动方向 3切削刃选定点 （1）基面Pr：通过切削刃选定点的平面，它平行或垂直 于刀具，在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一 个平面或轴线，一般来说其方位要垂直于假定的主运动 方向。 （2）假定工作平面Pf：通过切削刃选定点并垂直于基面 ，它平行或垂直于刀具，在制造、刃磨及测量时适合于 安装或定位的一个平面或轴线，一般来说其方位要平行 于假定的进给运动方向。 （3）主切削平面Ps：通过主切削刃选定点与主切削刃相 切并垂直于基面的平面。 （4）副切削平面Ps：通过副切削刃选定点与副切削刃相 切并垂直于基面的平面。 （5）正交平面Po：通过切削刃选定点并同时垂直于基面 和切削平面的平面。 3 3刀具切削部分的主要角度刀具切削部分的主要角度 车刀的切削部分共有6个独立的基本角度（见图2.6）。 （1）前角o：前面与基面间的夹角，在正交平面中测量 。前角表示刀具前面的倾斜程度，它可以是正值、负值 或为零，根据工件材料、刀具切削部分材料及加工要求 选择。 （2）主后角o：主后面与主切削平面间的夹角，在主正 交平面中测量。主后角表示刀具主后面倾斜的程度。 （2）副后角o：副后面与副切削平面间的夹角，在副正 交平面中测量。副后角表示刀具副后面倾斜的程度。 （3）主偏角r：主切削平面与假定工作平面间的夹角， 在基面中测量。 （4）副偏角r：副切削平面与假定工作平面间的夹角， 在基面中测量。 （5）刃倾角s：主切削刃与基面间的夹角，在主切削平 面中测量。 图2.6 刀具切削部分的主要角度 4 4刀具主要角度的选择原则刀具主要角度的选择原则 （1）主偏角：选择主偏角应首先考虑工件的形状，如加 工工件的台阶时，必须选取r90；加工中间切入的工 件表面时，一般选用r = 4560。 （2）副偏角：一般采用 = 68，精车时，如果在副切 削刃上刃磨修光刃，则取 = 0， 加工中间切入的工件表面时，副偏角应取 = 4560。 （3）刀尖角：其计算公式为 （4）前角：一般选择o = 535。车削中碳钢（如45 钢）工件，用高速钢车刀时选取o = 2025；用硬质合 金车刀粗车时选取o = 1015；精车时选取o = 13 18。 （5）主后角：一般选择o = 412。车削中碳钢工件 ，用高速钢车刀时，粗车选取o = 68，精车选取 o = 812；用硬质合金车刀时，粗车选取o = 57 ，精车选取o = 69。 （6）楔角：其计算公式为 o = 90 (o + o) （7）副后角：一般磨成与后角o相等。 2.2.2 2.2.2 刀具切削部分的材料刀具切削部分的材料 刀具的切削部分和刀体可以采用同种材料制成一体 ，也可以采用不同材料分别制造，然后用焊接或机械夹 持的方法将两者连接成一体。常用的刀具切削部分材料 有优质碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、硬质合 金等。 1 1对刀具切削部分材料的基本要求对刀具切削部分材料的基本要求 刀具切削部分在切削过程中，要承受很大的切削力 和冲击力，并且在很高的温度下进行工作，经受连续和 强烈的摩擦，因此，刀具切削部分材料必须具备以下基 本要求。 （1）高的硬度。刀具切削部分材料硬度必须高于工 件材料硬度，其常温硬度一般要求在60HRC以上。 （2）良好的耐磨性。耐磨性是指抵抗磨损的能力。 耐磨性除了与切削部分材料的硬度有关外，还与材料组 织结构中碳化物的种类、数量、大小及分布情况有关。 （3）足够的强度和韧性。主要是指切削部分材料承受切 削力、冲击力和振动而不破碎的能力。 （4）高的热硬性。热硬性是指切削部分材料在高温下仍 能保证切削正常进行所需的硬度、耐磨性、强度和韧性 的能力。 （5）良好的工艺性。一般指材料的可锻性、焊接性、切 削加工性、可磨性、高温塑性、热处理性能等。工艺性 越好，越便于刀具的制造。 除上述基本要求外，刀具切削部分材料还应其有良好的 导热性和较好的化学惰性。 2 2常用刀具切削部分材料的种类、性常用刀具切削部分材料的种类、性 能和用途能和用途 （1）优质碳素工具钢。常用的牌号有T10A、T12A等， 淬火后有较高的硬度（6064HRC），容易刃磨锋利； 但热硬性差，在200250时，硬度明显下降，允许 的切削速度很低（810m/min）。一般用来制造切削速 度低、尺寸较小的手动工具。 （2）合金工具钢。常用的牌号有9SiCr、CrWMn等。其 热硬性、韧性较碳素工具钢要好，热硬性温度约为300 350，切削速度较碳素工具钢高10%20%。常用来 制造形状复杂的低速刀具，如铰刀、丝锥、板牙等。 （3）高速工具钢。常用的牌号有W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2等。高速工具钢含有大量高硬度的碳化物 ，热处理后硬度可达6366HRC，其热硬性温度达550 600（在600高温下硬度为4748.5HRC），切削 速度约为30m/min。适宜于制造成形车刀、铣刀、钻头、 拉刀等。 高速钢的类别、常用牌号、性质及应高速钢的类别、常用牌号、性质及应 用如表用如表2.12.1所示。所示。 表2.1 高速钢的类别、常用牌号、性质及应用一览表 类 别常 用 牌 号性 质应 用 钨系W18Cr4V （1841） 性能稳定，刃磨及热处 理 工艺控制较方便 金属钨 的价格较高 ，以后使用 将逐渐减少 钨钼 系 W6Mo5Cr4V2（6542） 最初是国外为解决缺钨而研 制出以取代W18Cr4V的高速钢 （以1%的钼取代2%的钨）。其 高温塑性与韧度都超过 W18Cr4V，而其切削性能却大 致相同 主要用 于制造热轧 工具，如麻 花钻等 W9Mo3Cr4V （9341） 根据我国资源的实际 情况 而研制的刀具材料，其强度和 韧性均比W6Mo5Cr4V2好，高 温塑性和切削性能良好 使用将 逐渐增多 （4 4）硬质合金。）硬质合金。 以钴为粘结剂，将高硬度难熔的金属碳化物（WC， TiC，TaC，NbC等）粉末用粉末冶金方法粘结制成。其常 温硬度达8993HRA，热硬性温度高达9001 000， 耐磨性好，切削速度可比高速工具钢高47倍。硬质合金 的韧性差，冲击韧性只有W18Cr4V的1/41/30；抗弯强度 低，只相当于W18Cr4V的1/21/4。常用的硬质合金有钨 钴类（由碳化钨和粘结剂钴组成）和钨钛钴类（由碳化钨 、碳化钛和粘结剂钴组成）。 钨钴类硬质合金的常用牌号有K01、K10、K20，等，其 抗弯强度、冲击韧性比钨钛钴类好，主要用来加工脆性 材料，如铸铁、青铜等。钨钛钴类硬质合金的常用牌号 有P01、P10、P30等，其硬度高，耐热性好，但冲击韧性 差，主要用来加工韧性材料，如碳钢等。 此外，在上述两类硬质合金中添加少量碳化钽TaC（碳化 铌NbC）后派生的类别有钨钽（铌）钴类、钨钛钽（铌 ）钴类，常用牌号有M10、M20等。 硬质合金的分类、用途、性能、代号以及与旧牌硬质合金的分类、用途、性能、代号以及与旧牌 号的对照如表号的对照如表2.22.2所示。所示。 表2.2 硬质合金的分类、用途、性能、代号以及与旧牌号 的对照一览表 类 别 用 途 被加工材 料 常用代 号 性 能 适用于 的加工阶 段 相 当于旧 牌号 耐 性磨 韧 性 K类 （钨钴 类） 适用于加工铸铁 、有色金属等脆 性材料或用于冲击性较大的场合。但 在切削难加工材料或振动较 大（如断 续切削塑性金属）的特殊情况时也较 合适 适于加 工短切屑的黑 色金属、有色 金属及非金属 材料 K01精加工 YG 3 K10 半精加 工 YG 6 K20粗加工 YG 8 P类 （钨钛 钴类 ） 适用于加工钢或其他韧性较大 的塑性金属，不宜用于加工脆性金属 适于加 工长切屑的黑 色金属 P01精加工 YT 30 P10 半精加 工 YT 15 P30粗加工 YT 5 M 类 钨钛 钽（铌 ） 钴类 既可加工铸铁 、有色金属，又可 加工碳素钢、合金钢，故又称通用合 金。主要用于加工高温合金、高锰钢 、不锈钢 以及可锻铸铁 、球墨铸铁 、 合金铸铁 等难加工材料 适于加 工长切屑或短 切屑的黑色金 属和有色金属 M10 精加工 、半精加 工 YW 1 M20 半精加 工、粗加 工 YW 2 2.3 2.3 切削力与切削温度切削力与切削温度 2.3.1 2.3.1 切削力 2.3.2 2.3.2 切削温度 2.3.1 2.3.1 切削力切削力 刀具的一个切削部分在切削工件时所产生的全部切 削力称为一个切削部分总切削力。多刃刀具（如铣刀、 铰刀等）有几个切削部分同时进行切削，所有参与切削 的各切削部分所产生的总切削力的合力称为刀具总切削 力。显然，单刃刀具（如车刀、刨刀等）只有一个切削 部分参与切削，这个切削部分总切削力就是刀具的总切 削力。 1刀具总切削力 切削过程中，为了克服工件被切层材料对切削的抵 抗，刀具必须对工件有力的作用。 以下仅讨论一个切削部分总切削力，并简称其为总切削 力F。 2总切削力的分力 总切削力是一个空间矢量，在切削过程中，它的方 向和大小不易直接测出，为了便于研究和分析它对加工 的影响，通常将总切削力分解成3个相互垂直的切削分力 。图2.8所示为车外圆时总切削力的分解。 （1）切削力FC。是总切削力F在主运动方向上的正投影 ，与切削速度vc方向一致。它消耗功率最大，约占总消 耗功率的95%。 （2）背向力FP。是总切削力F在垂直于工作平面方向上 的分力。车外圆时，刀具与工件在这个分力的方向上无 相对运动，所以FP不做功。 图2.8 车外圆时总切削力的分解 （3）进给力Ff。是总切削力在进给运动方向上的正投影 ，与进给速度vf方向一致。由于进给力和进给速度远小于 切削力和切削速度，所以它消耗的功率非常小（5%） 。 总切削力F大小与3个分力大小的关系为 3总切削抗力 切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力 称为总切削抗力F。这些阻力主要包括以下几项。 （1）被切层材料成为切屑前后对刀具前面的挤压变形（ 弹性变形和塑性变形）抗力和摩擦阻力。 （2）工件过渡表面和已加工表面表层材料对刀具后面的 挤压变形抗力和摩擦阻力。这些变形抗力和摩擦阻力的 合力即为总切削抗力。 工件抵抗切削的总切削抗力F与切削时刀具对工件 的总切削力F是一对作用与反作用力，它们大小相等、方 向相反，分别作用在刀具与工件上（见图2.8）。 总切削抗力F 的3个分力，即切削抗力 、背向抗力 和进给抗力 ，分别与Fc、Fp和Ff大小相等、方向相反。 图2.8 车外圆时总切削力的分解 4影响总切削抗力的因素 （1）工件材料。工件材料的强度、硬度越高，韧性和塑 性越好，越难切削，总切削抗力越大。 图2.9 主偏角Kr对 / 的影响 （2）切削用量。切削深度ap和进给量f增大时，切削横截 面积也增大，切屑粗壮，切下金属增多，总切削抗力增 大。 （3）刀具角度。前角增大，能使被切层材料所受挤压变形 和摩擦减小，排屑顺畅，总切削抗力减小；后角增大， 刀具后面与工件过渡表面以及已加工表面的挤压变形和 摩擦减小，总切削抗力减小。主偏角对切削抗力 影响较 小，但对背向抗力 和进给抗力 的比例影响明显。如图2.9 所示， 为工件对刀具的反推力，由于 ， ，增大主偏角 Kr，会使进给抗力 增大，使背向抗力 减小。当车削细长 工件时，增大主偏角Kr，可减小或防止工件弯曲变形。 图2.9 主偏角Kr对 / 的影响 （4）切削液。合理选择使用切削液，可以减小工件材料 的变形抗力和摩擦阻力，使总切削抗力减小。 2.3.2 2.3.2 切削温度切削温度 切削温度一般是指切削区域的平均温度。它的高低 是由产生热和传散热两方面综合影响的结果。切削过程 中，切削区域的温度称为切削温度。 1切削热与切削温度 切削过程中，由于被切削材料层的变形、分离及刀 具和被切削材料间的摩擦而产生的热量称为切削热。 切削过程中产生的切削热大部分由切屑带走，如在车削 外圆时，由切屑带走的热量约占总切削热的70%80% ，传入刀具的约占15%20%，传入工件的约占5% 10%。 虽然传入刀具的切削热只占很小的一部分，但由于刀具 切削部分（尤其刀尖部位）体积很小，温度容易升高， 在高速切削时仍可高达1 000以上，致使刀具材料软化 ，切削性能降低，磨损加快，进而影响加工质量并缩短 刀具寿命。传入工件的切削热，会导致工件受热伸长和 膨胀，而影响加工精度。对于细长轴、薄壁套和精密零 件的加工，切削热引起的热变形影响尤为严重。 2减少切削热和降低切削温度的工艺措施 （1）合理选择刀具材料和刀具几何角度。 （2）合理选择切削用量。 （3）适当选择和使用切削液。 2.4 2.4 切削液切削液 2.4.1 2.4.1 切削液的作用和种类 2.4.2 2.4.2 切削液的选用 2.4.1 2.4.1 切削液的作用和种类切削液的作用和种类 切削液分水基和油基两类。常用的水基切削液有合 成切削液和乳化液；常用的油基切削液即切削油。 1切削液的作用 （1）冷却作用。切削液能从切削区带走大量的切削热， 使切削温度降低，因此，切削液可提高刀具使用寿命和 零件的加工质量。在刀具材料热硬性差、工件材料热膨 胀系数较大，以及两者的导热性都较差的情况下，切削 液的冷却作用尤为重要。 （2）润滑作用。切削液渗入刀具、切屑和工件之间，形 成润滑膜，可以减小刀具与切屑、刀具与工件过渡表面 之间的摩擦，从而减小切削变形，抑制积屑瘤、鳞刺的 生长，控制残余应力和微观裂纹的产生，使刀具使用寿 命和工件的加工表面质量均得以提高。 （3）清洗和排屑作用。切削液能将细小的切屑或磨削时 从砂轮上脱落的磨粒及时冲走，避免切屑堵塞或划伤工 件已加工表面及机床导轨。切削液的清洗和排屑作用对 磨削、深孔加工等尤为重要。 2切削液的种类 （1）合成切削液以水为主要成分，加入适量的水溶性防 锈添加剂（如亚硝酸钠、磷酸三钠、碳酸钠等）制成， 俗称水溶液。此外，加入适量的表面活性剂、油性添加 剂也可提高合成切削液的防锈性能。由于水有良好的流 动性，导热率和比热都比油大得多，可以吸收大量的热 ，所以合成切削液主要起冷却作用。 （2）乳化液用乳化油加水（95%98%）稀释而成。乳 化液是应用最广泛的切削液，兼有冷却与润滑的作用。 其冷却作用比合成切削液差，润滑作用比合成切削液好 。 （3）油基切削液即切削油，分矿物油、动植物油和复合 油3种。矿物油有机械油、高速机械油、煤油等，应用最 多；动植物油有猪油、鲸鱼油、豆油、菜子油、棉子油 等；复合油是以矿物油为主加入适量动植物油混合而成 。油基切削液有良好的润滑作用，但其冷却作用比水基 切削液差。 加工难切削材料时，切削温度很高，普通切削液形成的 物理润滑膜会因温度升高破裂而失去润滑作用。为此， 在普通切削液中再加入极压添加剂（如含硫、氯、磷等 有机化合物），以形成化学吸附润滑膜，使摩擦减小， 改善润滑。含极压添加剂的各类切削液分别称为极压型 合成切削液、极压乳化液和极压切削油。 2.4.2 2.4.2 切削液的选用切削液的选用 加工中使用的切削液应根据工件材料、刀具材料、 加工方法、加工要求、机床类别等情况综合考虑，合理 选用。 1工件材料 切削钢等塑性材料需用切削液，切削铸铁等脆性材 料可不用切削液。后者使用切削液的作用不明显，而且 会弄脏工作场地，使碎屑粘附在机床导轨与滑板间造成 阻塞和擦伤。切削高强度钢、高温合金等难切削材料时 ，应选用极压切削油或极压乳化液；切削铜、铝及其合 金时，不能使用含硫的切削液，因为硫对其有腐蚀作用 ；切削镁合金时，不能使用水基切削液，以免引起燃烧 。 2刀具材料 高速钢刀具热硬性差，一般应采用切削液。硬质合 金刀具热硬性好，耐热、耐磨，一般不用切削液，必要 时可使用低浓度的乳化液或合成切削液，但必须连续、 充分浇注，以免刀片因冷热不均匀，产生较大内应力而 导致破裂。 3加工方法 进行钻孔（尤其是深孔）、铰孔、攻螺纹、拉削等 加工时，工具与已加工表面摩擦严重，宜采用乳化液、 极压乳化液、极压切削油，并充分浇注。使用螺纹刀具 、齿轮刀具及成形刀具切削时，因刀具价格较贵，刃磨 困难，要求刀具耐用度高，宜采用极压切削油、硫化切 削油等。对于磨削，因其加工时温度很高，且会产生大 量的细屑及脱落的磨粒，容易堵塞砂轮和使工件烧伤， 要选用冷却作用好、清洗能力强的切削液，如合成切削 液和低浓度乳化液。磨削不锈钢、高温合金时，则应选 用润滑性能较好的极压型合成切削液和极压乳化液。 4加工要求 粗加工时，金属切除量大，切削温度高，应选用冷 却作用好的切削液；精加工时，为保证加工质量，宜选 用润滑作用好的极压切削液。 2.5 2.5 加工精度和加工表面质加工精度和加工表面质 2.5.1 2.5.1 加工精度 2.5.2 2.5.2 加工表面质量 2.5.1 2.5.1 加工精度加工精度 由于加工中诸多因素的影响，实际上不可能把零件 加工得绝对精确，完全符合理想零件的几何参数。从实 际出发，也没有必要把零件加工得绝对精确，只要求能 保证零件在机器中的性能要求即可，因此，把零件的加 工精度保持在一定的范围内是允许的。 1获得规定尺寸精度的方法 零件在切削加工中，获得规定尺寸精度的方法主要 有如下两种。 （1）试切法。试切法是通过试切测量调整再试切 的反复过程而获得规定尺寸精度的。这种方法只适用于 单件生产。 （2）自动获得尺寸精度的方法。 用定尺寸刀具加工。尺寸精度由刀具本身尺寸精度保 证，如使用钻头、铰刀、拉刀进行孔加工，用丝锥、板 牙加工内、外螺纹。 调整法。预先按规定的尺寸调整好机床、夹具、刀具 及工件的相对位置和运动，并要求在一批工件的加工过 程中，保持这种相对位置不变，或定期作补充调整，以 保证在加工时自动获得规定的尺寸精度。 自动控制法。使用由测量装置、进给装置和控制系统 组成的自动加工循环系统。在工件达到尺寸要求时，机 床的自动测量装置发出指令使机床自动退刀并停止工作 。加工过程中如果刀具磨损，自动测量装置则发出补偿 指令，使进给装置进行微量补偿进给，整个工作变换自 动进行，加工后工件尺寸稳定，生产率高。 随着数控机床的迅速发展和应用，获得零件尺寸精 度更为方便，使精度要求较高、形状复杂的零件的单件 、小批量生产易于实现自动化。 2.5.2 2.5.2 加工表面质量加工表面质量 零件的加工表面质量对零件的耐磨性、耐腐蚀性、 疲劳强度、配合性质等使用性能有着很大的影响，特别 是对在高速、重载、变载、高温等条件下工作的零件， 其影响尤为显著。 1表面粗糙度 表面粗糙度是衡量工件加工表面微观几何形状精度 的主要标志。表面粗糙度值越小，加工表面的微观几何 形状精度越高。 2表面层材料的物理、力学性能 切削加工时，工件表面层材料在刀具的挤压、摩擦及切 削区温度变化的影响下，发生材质变化，致使表面层材 料的物理、力学性能不同于工件基体材料的物理、力学 性能，从而影响加工表面质量。这些变化主要有以下几 个方面。 （1）表面层材料因塑性变形引起的冷作硬化。 （2）表面层因切削热的影响引起材料金相组织发生变化 。 （3）表面层因切削时的塑性变形、热塑性变形、金相组 织变化引起的残余应力。 3在生产过程中如何保证加工精度和加工表面质量 （1）刀具方面。减小主偏角Kr、副偏角 ，增大刀尖圆 弧半径r。都可以降低残留面积高度，减小表面粗糙值， 主偏角Kr太小、刀尖圆弧半径r太大，使背向力Fp增加 ，易引起振动。减小副偏角 ，是减小表面粗糙度值的有 效措施；采用修光刃b也是减小残留面积高度的有效措 施，但修光刃b太宽，易引起振动。 适当增大前角o，可减小变形，有利于减小表面粗 糙度值。适当增大后角o可减少刀具与工件的摩擦和挤 压，有利于减小表面粗糙的值，但后角o过大，易引起 振动，使工件表面粗糙度值增大。 刃倾角s影响切屑排出方向，正值刃倾角使切屑流 向工件待加工表面，车刀刃磨后，进行研磨，减小刀具 的表面粗糙度值，有利于减小工件表面粗糙度值，及时 刃磨或更换车刀，使车刀保持锐利状态。 （2）工件材料。塑性材料的塑性较大，切削变形较大， 与刀具的黏结作用增加，表面粗糙度值增大。 （3）加工因素。进给量影响残留面积高度，进给量增大 ，表面粗糙度值增大。但进给量太小，切削刃不锋利时 ，切削刃不能切削而形成挤压，工件塑性变形增大，表 面粗糙度值增大。 选择较低或较高的切削速度，不出现积屑瘤，有利 于减小表面粗糙度值。 被吃刀量对表面粗糙度的影响不明显。但被吃刀量 ap0.020.03mm时，经常与工件发生挤压和摩擦，使工 件表面粗糙度值增大。 2.6 2.6 机床型号机床型号 金属切屑机床的品种和规格很多，为了便于区别、 管理和使用，需要对每种机床编制一个型号。机床型号 能够反映出机床的类别、结构特征、特性和主要的技术 规格。 我国机床型号的编制，按GB/T153751994金属切 削机床型号编制方法实施，采用汉语拼音字母和阿拉伯 数字按一定的规律排列组合。其型号表示方法如下： 其中，有“（ ）”的代号或数字，当无内容时，则不 表示；若有内容，则不带括号。有“ ”符号，为大写汉语 拼音字母，或阿拉伯数字，或两者兼有之。 例如： 1机床的类代号 机床的类代号用汉语拼音字母（大写）表示，居型号的 首位。我国机床分为11大类，如表2.4所示。其中如有分 类者，在类代号前，用数字表示区别（第1分类不表示） ，如第2分类的磨床，在“M”前加“2”，写成“2M”。 表2.4 机床类代号和分类代号 类 别 车 床 钻 床 镗 床 磨 床 齿 轮加 工机 床 螺 纹加 工机 床 铣 床 刨 插床 拉 床 锯 床 其 他 机床 代 号 CZTMYSXBLGQ 参 考读 音 车钻镗磨 二 磨 三 磨 牙丝铣刨拉割其 2通用特性、结构特性代号 当某类型机床，除有普通型式样外，还具有表2.5所列的 通用特性时，则在类代号之后，用大写的汉语拼音字母 予以表示，如精密车床，在C后面加M。 对主参数相同而结构、性能不同的机床，在型号中 加结构特性代号予以区分。结构特性代号用汉语拼音字 母表示。根据各类机床的具体情况，对某些结构特性代 号可以赋予一定含义。但结构特性代号与通用特性代号 不同，它在型号中没有统一的含义，只在同类机床中起 区分机床结构、性能不同的作用。结构特性代号有：A、 D、E、L、N、P、R、S、T、U、V、W、X、Y等，用 大写排在通用特性代号之后。 表2.5 机床通用特性代号 通用 特性 高 精度 精 密 自 动 半 自动 数 控 加工 中心 （自动 换刀） 仿 型 轻 型 加 重型 简 式或 经济 性 柔 性加 工单 元 数 显 高 速 代号GMZBKHFQCJRXS 参考 读音 高密自半控换仿轻重简柔显速 3机床的组、系代号 每类机床按其用途、性能、结构等分为若干组，如 车床分为10组，用阿拉伯数字“09”表示（见表2.6）。 每组又可分为若干系（系别），如“落地及卧式车床组” 中有6个系别，用阿拉伯数字“05”表示（见表2.7）。在 机床型号中，第1位数字代表组别，第2位数字代表系别 。 表2.6 车床组别 代 号 01234 组 别 仪表 车床 单轴自 动车床 多轴自 动车床 回轮、转塔车 床 曲轴及凸 轮轴车 床 代 号 56789 组 别 立式 车床 落地及卧 式车床 仿形及 多刀车床 轮、轴、辊、 锭及铲车床 其他车床