机械加工工艺系统由机床(1).doc

1一个机械加工工艺系统由机床、夹具 、刀具 和工件构成。2切削运动由主运动，进给运动及辅助运动。切削层参数：公称厚度h公称宽度B横截面积A3切削用量三要素为：切削速度进给速度（进给量）背吃刀量4前角。：在正交平面内测量的前刀面和基面的夹角 后角。：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角 刃倾角s：在切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角 主偏角Kr：在基面内测量的主切削刃在基面的投影和进给运动方向的夹角 副偏角Kr在基面内测量的副切削刃在基面的投影和进给运动反方向的夹角 基面Pr：通过切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面切削平面Ps：通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直与基面的平面正交平面P：通过主切削刃上某一指定点，同时垂直与基面和切削平面的平面刀具安装角度：车外圆时刀尖高于工件轴线，则工作前角。增大，工作后角。减小。5刀具材料 高速钢和硬质合金（KPM） 金刚石（不能切削铁族材料，因为金刚石中的碳元素和铁族元素有很强的亲和性，碳元素向工件扩散，加快刀具磨损）6切削变形 第一变形区（剪切变形）第二变形区（金属纤维化）第三变行区（加工硬化）切削变形程度的度量方法有 相对滑移和变形系数。*7.积屑瘤产生的原因：切削加工时，切屑与前刀面发生强烈摩擦而形成新鲜表面接触。当接触面具有适当的温度和较高的压力时就会产生粘结（冷焊）。于是切屑底层金属与前刀面冷焊而滞留在前刀面上。连续流动的切削从粘在刀面的底层上流过时，在温度、压力适当的情况下，也会被阻滞在底层上，使粘结层逐渐在前一层上积聚，最后长成积屑瘤。影响：增大前角增大切削厚度增大已加工表面的粗糙度影响刀具使用寿命消除方法：控制切削速度，尽量避开易生成积屑瘤的中速区使用润滑性能好的切削液，以减小摩擦增大刀具前角，以减小刀削接触区压力提高工件材料硬度，减少加工硬化倾向。8切屑的种类：带状切屑节状切屑粒状切屑崩碎切屑。9切削力的来源：切削层金属，切屑和工件表层金属的弹塑性变形所产生的抗力刀具与切屑、工件的摩擦阻力。10影响切削力的主要因素：工件材料、切削用量、刀具几何参数 刀具磨损 切削液 刀具材料 11前角对切削温度的影响：前角的大小直接影响切削过程中变形和摩擦，在一定范围内，前角大，切削温度低，前角小，切削温度高；但当前角超过1820 后，对切削温度影响减弱，这是因为楔角变小是散热体积减小的缘故。 主偏角的影响：主偏角加大后，切削刃工作长度缩短，使切削热相对集中：同时刀尖角减小，使散热条件变差，切削温度将升高。若减小主偏角，则刀尖角和切削刃工作长度加大，散热条件改善，从而使切削温度降低。12刀具磨损：刀具在正常的切削过程中，由于物理的或化学的作用，使刀具逐渐产生的磨损刀具失效形式：磨损和破损13刀具磨损原因：磨料磨损冷焊磨损扩散磨损氧化磨损热电磨损14刀具磨损的三个阶段：初期、正常、剧烈磨损阶段15磨钝标准：刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损的限度称为磨钝标准。国际标准化组织ISO规定以1/2背吃刀量处后刀面上测量的磨损带宽度作为刀具的磨钝标准。刀具寿命（刀具耐用度）：刃磨好的刀具自开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的净切削时间 切削速度v对刀具使用寿命的影响最大，进给量f次之，背吃刀量a最小。16前角的选择：增大前角可以减小切屑变行，从而使切削力和切削温度减少，刀具使用寿命提高，但若前角过大，楔角变小，刀刃强度降低，易发生崩刃，同时刀头散热体积减小，致使切削温度升高，刀具使用寿命反而下降。选择前角原则：以保证加工质量和足够的刀具使用寿命为前提，应尽量选取大的前角。17后角的选择：后角功用是减小后刀面和加工表面之间的摩擦。增大后角可以减小后刀面的摩擦和磨损，提高已加工表面的质量和刀具使用寿命，可以增加切削刃的锋利性。但后角增大时，由于楔角减小，将使切削刃和刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小，从而降低刀具使用寿命（粗加工，强力切削和承受冲击载荷；工件材料强度硬度高；脆性材料宜选用较小的后角。精加工时选较大后角）18切削液的作用：冷却 润滑 清洗 防锈 切削液种类：水溶液 乳化液 切削油 19磨削过程包括滑擦、耕犁、形成切削三个阶段20砂轮特性的五个因素：磨料 粒度 （磨粒大小程度） 结合剂 硬度 组织21砂轮选用：工件材料硬和接触面大选软砂轮，使磨粒快点脱落。22切削变形规律：工件材料硬度.强度提高，刀具前角增大，切削速度增大，进给量增大切削变形减小切削力变形规律：工件材料硬度.强度提高，刀具前角减小，切削用量增大，刀具磨损增大切削力增大切削热与切削温度变化规律：工件材料硬度.强度提高，切削用量增大切削温度提高；刀具磨损增大，刀具前角增大切削温度降低刀具磨损与耐用度变化规律：工件材料硬度.强度提高，切削用量增大切削磨损增大，耐用度下降；刀具前角增大切削磨损减小，耐用度增加；1车刀分类：整体车刀 焊接车刀 焊接装配式车刀机械夹固刀片车刀2逆铣：铣削时，铣刃切入工件时的切削速度方向和工件的进给方向相反的铣削方法优点：铣削过程较平稳，不发生窜动现象；缺点：后刀面磨损严重 加工表面质量差 工件装夹松动 3顺铣：铣削时，铣刃切入工件时的切削速度方向和工件的进给方向相同的铣削方法 （优点：加工硬化程度大大减轻，已加工表面质量高，刀具使用寿命长 但会带来工件和工作台窜动，进给量不均匀，容易打刀）4对称铣削：切入切出厚度相同。不对称逆铣：切入厚度最小切出最大。5孔口加工刀具：一类从在实体材料上加工出孔的刀具（中心钻 麻花钻 深孔钻）另一类是对工件上已有空进行再加工的刀具（扩孔钻 铰刀 镗刀）5圆柱铣刀用于卧式洗床 端铣刀用于立式铣床 6齿轮滚刀的切削原理：将一对螺旋噬合齿轮中的一个齿数减少到一个或几个，轮齿的螺旋角很大，开槽并铲背后就成了齿轮滚刀。当机床使滚刀和工件严格地按一对螺旋齿轮的传动关系作相对旋转运动时，就可在工件上连续不断的切出齿来。滚刀的旋转运动为主运动。加工直齿轮时，滚刀每转一转，工件转过一个齿或数个齿。以形成展成运动即圆周进给运动。为了要在齿轮的全齿宽上切出牙齿，滚刀还需要有沿齿轮轴线方向的进给运动。切斜齿轮时，除上述运动外，还需给工件一个附加的转动。1机床组成：执行机构动力源传动装置C A 6 1 40（卧式车床）-类别代号 结构特性代号 组别代号 系别代号 主参数 M G 1 4 32A（高精度万能外圆磨床）-类别代号 通用特性 组别代号 系别代号 主参数 重大改进序号2外联系传动链：联系动力源与执行机构之间的传动链内联系传动链：联系一个执行机构和另一个执行机构之间运动的传动链3齿轮加工方法：成形法和范成法 主运动传动链（外）范成运动传动链（内）轴向进给传动链（外）1夹具由定位元件及定位装置 夹紧装置 对刀与导引元件 夹具体 其他元件及装置2六点定位原理：按一定要求分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，从而使工件在夹具中得到正确位置的原理 完全定位：根据工件被加工表面的加工精度要求，有时需要将工件的六个自由度完全限制的定位方法 不完全定位：根据工件被加工表面的加工精度要求，有时需要限制的自由度少于六个的定位方法 欠定位：根据工件被加工表面的加工精度要求，需要限制的自由度没有得到完全的限制的定位方法过定位：若工件的某自由度被夹具上两个或个以上的定位元件重复限制的定位方法（提高方法：改变定位元件结构和提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度）3在底面xoy内的三个支撑点限制了x y z三个自由度：在侧面yoz的两个支撑点限制了x z两个自由度：在端面xoz内的一个支撑点限制了y一个自由度4工件以外圆柱面作定位基准有 V形块 定位套 半圆套 圆锥套 （短V形套限制两个自由度 长V形套限制四个自由度）工件以圆孔定位有定位销 圆柱心轴 圆锥销 圆锥心轴（5个自由度）5定位误差d：由于工件定位造成的加工面相对于工序基准的位置误差。原因：基准不重合误差b：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差基准位移误差j：由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差d=jb 工件在夹具中的定位误差d/3（为工件被加工尺寸的公差）6夹紧装置的组成：动力源装置传力机构夹紧元件7夹紧力三要素：夹紧力的方向夹紧力的作用点夹紧力的大小夹紧力方向选用原则：不破坏工件定位的准确性和可靠性使工件变形尽量小使所需夹紧力尽可能小 夹紧力作用点应靠近支撑元件的几何中心工件刚度较好的部位靠近被加工表面夹紧力的大小确定方法：经验类比法和分析计算法1加工精度：是指零件经机械加工后，其几何参数的实际值与理想值的符合程度. 零件的加工精度包括三方面：尺寸精度、形状精度和相互位置精度获得尺寸加工精度的方法：适切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法 获得形状精度的方法： 轨迹法 成形刀具法 展成法 获得相互位置精度的方法：直接找正法 画线找正法 夹具定位法2误差敏感方向：加工误差对加工精度影响最大的方向（刀刃加工表面的法相）3表面粗糙度和波纹度可分为；宏观几何形状误差 波纹度 微观几何形状误差4表面层材料的物理力学性能和化学性能主要反映在；表面层金属的冷作硬化表面层金属金相组织的变化表面层金属的残余应力表面质量对机器零件的影响：耐磨性 耐疲劳性 耐腐蚀性 零件配合质量5加工原理误差：由于采用了近似的成型运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差（加工原理误差只能减小不能消除）6原始误差包括：主轴回转误差导轨误差传动误差主轴回转误差分为端面圆跳动径向圆跳动角度摆动7误差复映：由于工艺系统受力变形的变化而使毛坯的形状误差复映到加工后工件表面的现象。复映误差：因误差复映现象而使工件产生加工误差8强迫振动是工艺系统在一个稳定的外界周期性干扰力作用下引起的振动。自激振动是由振动过程本身引起切削力周期性变化,又由这个周期性变化的切削力反过来加强和维持振动,使振动系统补充了由阻尼作用消耗的能量,让振动维持下去。自激震动的频率的取决于振动系统的固有特性 强迫振动的频率取决于外界干扰的频率9加工误差：实际值与理想值之差分为系统性误差和随机性误差前者分为：常值系统误差：在顺序加工一批工件中，其大小和方向保持不变的误差 变值系统误差：在顺序加工一批工件中，其大小和方向按一定规律变化的误差随机性误差：在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向的变化是随机性的，10提高加工精度的工艺措施：直接减少或消除误差法误差转移法误差分组法就地加工法误差平均法误差补偿法控制误差法 11产生表面粗糙度的原因：刀刃和工件相对运动轨迹所形成的表面粗糙度-几何因素被加工材料性质及切削机理有关因素-物理因素冷作硬化：切削过程中，工件表面层由于受力的作用而产生塑性变化，使晶格产生扭曲拉长纤维化及破碎，引起加工表面硬度增加减小冷作硬化措施：合理选用刀具的几何参数采用较大前角和后角合理限制后刀的磨损程度合理选择切削用量采用较高的切削速度和较小的进给量采用有效的切削液影响加工表面层残余应力的原因：冷态塑性变形热态塑性变形金相组织变化。残余应力：外部载荷去除后，仍残存在工件内部的应力提高表面质量的途径：减小表面粗糙度值减小表面层冷作硬化减小残余拉应力，防止表面烧伤和裂纹表面强化工艺1机械加工工艺过程：用机械加工的方法改变生产对象的形状尺寸相对位置及性能使其成为零件的过程机械。工艺过程有若干工序组成，工序是最基本的组成单元，每个工序又分为安装 工位 工步 走刀工序：指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。安装：工件经一次装夹后所完成的那部分的工序。工位：在工件的一次安装中，通过分度装置，使工件相对于机床经过不同的位置顺次进行加工。工步：加工表面、加工工具、主要切削用量不变的条件下所连续完成的那一部分工序2机械加工工艺规程：在特定条件下，总存在一种相对而言最为合理的工艺过程，将这工艺过程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称工艺规程3零件工艺性分析：便于装夹减少刀具调整走刀次数减少加工面积留出刀具加工空间 改善加工条件提高加工效率（参照课本页图）4定位基准分为粗基准和精基准根据基准的用途可分为设计基准和工艺基准粗基准：最初工序中，只能选择以未加工的毛坯表面作为定位基准，精基准；随后以加工表面为定位基准 5基准选用原则：如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求则应以不加工表面为粗基准如果工件必须首先保证其重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准零件上有较多加工面时，为使各加工表面都得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面为粗基准选做粗基准的表面，应尽可能平整光洁，不能有飞边，浇口，冒口及其它缺陷粗基准应避免重复使用精基准选用原则： 应考虑如何保证加工精度和装夹的准确方便：基准统一原则基准重合原则（允许出现基准不重合）互为基准原则自为基准原则便于装夹原则6加工经济精度；在正常的加工条件下所能保证的加工精度 研究加工精度的方法：因素分析法和 统计分析法7加工阶段的划分：粗加工半精加工精加工光整加工阶段8划分加工阶段的目的：保证零件的加工质量有利于合理地使用机床设备和技术工人有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理9加工顺序的安排原则：基面先行先主后次先粗后精先面后孔 10热处理工序安排预备热处理改善机械性能热处理时效处理表面处理 （人工时效处理和自然时效处理目的都是为了消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力）11工序的集中和分散：同一零件工艺过程中