第十六章金属切削加工基础知识加工表面

1、第十六章 金属切削加工基础知识 加工表面： 加工表面：待加工表面、过渡表面、已加工表面，P192 切削用量三要素： 切削用量三要素：切削速度、进给量、背吃刀量，P192 切削层参数： 切削层参数：切削厚度、切削宽度、切削面积，P193 车刀切削部分的组成： 车刀切削部分的组成：（三面两线一点），P194 前刀面、主后刀面、副后刀面；主切削刃、副切削刃；刀尖 车刀的标注角度： 车刀的标注角度：（五个），P195197 前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角 理解各标注角度的作用 刀具的结构形式（以车刀为例）：P197 刀具的结构形式 整体式车刀、焊接式车刀、机夹重磨式车刀、可转位式车刀 刀具材料应具

2、备的性能：P199 具材料应具备的性能： 1）高的硬度和耐磨性；2）足够的强度和韧性；3）高的耐热性和化学稳定 性；4）良好的工艺性；5）经济性 常用的刀具材料： 常用的刀具材料： 工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料 理解高速钢、硬质合金的特点及适用范围，P201202 三个变形区：注意区分所在位置，P205 三个变形区： 第变形区 变形形式：剪切滑移 第变形区 变形形式：挤压 第变形区 变形形式：挤压 切屑类型： 切屑类型：带状切屑、节状切屑、粒状切屑（单元切屑）、崩碎切屑 理解各种切屑在何种切削条件下较容易获得 课本 p205 积屑瘤： 积屑瘤：P206 形成过程：在切削塑性材料时，

3、在适当的温度和压力下，切屑底层与前刀面 发生“冷焊”作用，致使切屑底层金属发生滞留现象，滞留层与前刀面黏结成一 体，最后积累后长成积屑瘤。 积屑瘤对切削加工的影响：增大实际前角、保护刀具、增大切削厚度、增大 已加工表面粗糙度。 加工硬化： 加工硬化：见制造质量那一章 切削力的分解： 切削力的分解：P208 切削合力可分解为三个相互垂直的力：主切削力 Fc、进给力 Ff、背向力 Fp。 切削热： 切削热：P211 生热区：剪切面、切屑与前刀面接触区、后刀面与过渡表面接触区 切削热的传导途径：切屑、工件、刀具及周围介质 影响切削温度的因素： 影响切削温度的因素：P211212 1）切削用量 切削速

4、度、进给量增大和被吃刀量增大，都会导致切削温度 升高 2）工件材料 工件材料的强度及硬度越高，切削温度越高 3）刀具材料 导热性好的材料，可降低切削温度 4）刀具角度 减小主偏角可降低切削温度，前角也会影响切削温度 切削液：P212 切削液 作用：冷却作用、润滑作用、排屑作用、清洗和防锈作用 类型：水类、油类 刀具磨损：P213 刀具磨损 刀具磨损形式：前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损 刀具磨损机理：磨粒磨损、黏结磨损、扩散磨损、相变磨损 刀具磨损过程：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段 刀具的磨钝标准：以后刀面的磨损程度作为标准 第十七章 金属切屑机床 机床的分类：P222 机

5、床的分类 机床按加工方法或加工对象可分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机 床、螺纹加工机床、铣床、刨床、拉床、插床、锯床、特种加工机床及其他机床 等 机床按应用范围可分为：通用机床、专门化机床、专用机床 机床型号： 机床型号：由基本部分和辅助部分组成。P224225 基本部分的组成：类别代号；特性代号（分通用特性代号和结构特性代号）； 组别、系别代号；主参数、第二主参数和设计顺序号；重大改进顺序号；其他特 性代号 理解机床型号中的各个代号所表示的意思 机床的基本组成部分： 机床的基本组成部分：P227 动力源、主传动部件、进给传动部件、工件安装装置、刀具安装装置、支承 件 第十八章 机械加

6、工方法与机床 车削：PPT 与 P223246 车削 主运动：工件的旋转运动；进给运动：刀具的移动 车削的特点：1）易于保证加工面间的位置精度；2）切削过程比较平稳；3） 适合于有色金属零件的精加工；4）刀具简单 铣削： 铣削：PPT 与 P247251 主运动：铣刀的旋转运动；进给运动：工件的直线移动 铣刀的分类：圆柱铣刀、端铣刀、盘铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、 成形铣刀 铣削平面时，有两种铣削方式：周铣和端铣 周铣：用刀齿分布在圆周表面的铣刀进行铣削的方式。周铣又可分为逆铣和 顺铣。 端铣：用刀齿分布在圆柱端面上的铣刀进行铣削的方式。 逆铣：铣刀旋转方向与工件进给方向相反。 顺铣：铣

7、刀旋转方向与工件进给方向相同。 逆铣与顺铣的优缺点比较 铣削的特点：1）铣刀为多刃刀具，生产效率高；2）切削过程不平稳；3） 刀齿冷却条件好 孔加工的特点： 孔加工的特点：P251 刚性差，容易产生弯曲和振动；刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工 精度；排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。 钻削： 钻削：PPT 与 P251255 主运动：刀具的旋转运动；进给运动：刀具的直线运动 理解钻孔、扩孔、铰孔的工艺特点 镗削： 镗削：PPT 与 P256257 一般而言，主运动：镗刀的旋转运动；进给运动：工件的纵向移动或镗刀的 轴向移动。 理解单刃镗刀和双刃镗刀的工艺特点 镗削的特点：1

8、）适合加工孔内环槽、大直径孔；2）适合箱体类零件的孔系 加工；3）镗大而浅的孔时可悬臂安装镗刀，镗深孔或距主轴端较远孔时应在镗 杆尾部进行支承 磨削： 磨削：PPT 与 P260266 分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨削及无心磨削。理解这几种磨削的主运动 及进给运动。 磨削的特点：1）精度高、表面粗糙度小；2）砂轮有自锐作用；3）径向力 （又称背向力）较大，影响工件的加工精度；4）不宜加工较软的有色金属；5） 磨削温度高 刨削： 刨削：PPT 与 P258 主运动：刨刀的往复直线运动；进给运动：工作台或刀架的间歇运动 刨削特点：1）刨床结构简单，调整操作方便；2）刨刀形状简单；3）刨削 适应性好

9、，但生产效率不高 拉削： 拉削：PPT 与 P259260 主运动和进给运动均由拉刀完成 拉削的特点：1）拉削范围广，加工质量好；2）生产效率高，一次拉削时多 刀刃同时参加工作；3）拉刀耐用度高，使用寿命长；4）拉削容屑、排屑及散热 较困难；5）拉刀制造复杂、成本高 齿轮加工： 齿轮加工：PPT 与 P269270 理解滚齿加工和插齿加工的工作原理，理解他们的各种切削运动 特种加工： 特种加工：PPT 与 P271290 主要有电火花加工、线切割加工、电解加工、超声波加工、三束加工（光子 束、电子束、离子束）。理解各特种加工的工作原理和适用范围 第十九章 机床夹具原理与设计 定位： 定位：确定

10、工件在机床或夹具中占有准确加工位置的过程 夹紧： 夹紧：工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作 装夹方法（方式）： ）：找正装夹（分直接找正和划线找正两种方法）、夹具装夹 装夹方法（方式）： 夹具的作用： 夹具的作用：PPT 1）稳定地保证工件的加工精度；2）缩短辅助时间，提高劳动生产率；3） 改善劳动条件，降低生产成本；4）扩大机床工艺范围 夹具的分类： 夹具的分类：PPT 机床夹具按使用特点分：机床附件类夹具、可调夹具、随行夹具、组合夹具 和专用夹具 夹具的组成： 夹具的组成：PPT 定位元件、夹紧元件、对刀元件、导引元件、夹具体、连接元件和连接表面、 其他装置

11、定位： 定位：PPT 基准可分为： 六点定位原理： 六点定位原理：PPT 用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由 度，使工件在夹具中得到正确位置的规律 理解常见典型定位方式及定位元件所限制的自由 度： 完全定位： 完全定位：工件的 6 个自由度全被限制的定位状态。 不完全定位：工件被限制的自由度数目少于 6 个，但能保证加工要求时的定位状 不完全定位 态。 过定位： 过定位：工件的某一个自由度同时被一个以上的定位支承点重复限制的情况。 欠定位： 欠定位：指工件实际限制的自由度数目，少于按其加工要求所必需限制的自由度 数目的情况。 常见定位方式：PPT 常见定位方式 理解典型表面的定位方法和

12、定位元件（以平面定位、以圆孔定位、以外圆柱 面定位、以组合表面定位） 平面定位的元件：固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承（不起定位作 用） 圆孔定位的元件：定位销（有长销和短销之分）、锥销、心轴 外圆柱面定位的元件：V 形块（有长短之分）、定位套筒、半圆孔定位座、 外圆定心夹紧机构 夹紧： 夹紧：PPT 夹紧装置的组成： 夹紧装置的组成： 力源装置、中间传力机构（三个作用：改变力的方向、改变力的大小、使夹 紧实现自锁）、夹紧元件 夹紧力的确定： 夹紧力的确定：夹紧力的三要素：大小、方向、作用点 夹紧力方向确定的原则：1）夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面 2）夹紧力作用方向应使所需夹紧力最

13、小 3）夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小 夹紧力作用点确定的原则： 1）夹紧力作用点应落在支承元件或几个支承元件形成的稳定受力区域 2）夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位 3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面 典型夹紧机构： 典型夹紧机构：斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构 斜楔夹紧机构的特点：1）有增力作用，但不大 2）夹紧行程小。斜角越时自锁性越好，但夹紧行程越小 3）结构简单，但操作不方便 螺旋夹紧机构的特点：1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠 2）扩力比大 3）夹紧行程不受限制 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低 各类机床夹具： 各类机床夹具： 车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 平衡块

14、的作用：消除回转不平衡引起的振动 对刀装置的作用：确定刀具相对夹具定位元件的位置 钻套的形式：固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套 钻套的作用：1）提高刀具刚度，防止钻头引入后引偏；2）有利于 提高被加工孔的尺寸、形状、位置精度；3）有利于降低表面粗糙度；4）由于不 需划线和找正，因而可显著提高生产率。 定位误差分析： 定位误差分析：PPT 产生定位误差的两个原因： 产生定位误差的两个原因：基准不重合误差和基准位移误差。 基准不重合误差：设计基准和定位基准不重合 基准位移误差：定位副制造不准确，使得定位基准相对于夹具的调刀基准发 生位移而产生的定位误差 定位误差的计算题： 定位误差的计算题：

15、 计算定位的两种方法：1）公式法，? dw=? jb+? jw 2）极限法 例题 1：底面 3 与侧面 4 已加工好，现需加工顶面 2 和台阶面 1。 ： 解析：工序 1：加工顶面 2。定位面为底面和侧面，调刀基准是与底面 3 相接触 的定位平面，定位基准和设计基准为底面 3，均与调刀基准重合，加工时，使刀 具调整尺寸与工序尺寸一致，C=Hu9651XH（对一批工件，可视为常量）。此时的 定位误差dw=0 工序 2：加工顶面 1 时，定位面为底面和侧面，定位基准为底面 3，与调刀 基准一致，设计基准为顶面 2，定位基准与设计基准不重合。即使本工序刀具以 底面为基准调整绝对准确，无加工误差，仍会

16、由于上道工序 1 加工顶面 2 时，使 顶面 2 在 Hu9651XH 范围内变动（针对一批零件而言），导致加工尺寸 Au9651XA 变 为 Au9651XA u9651XH，此误差为定位基准与设计基准不重合引起。此时的定位误差 dw=u9651XH。（即：将定位基准到设计基准间的尺寸称为联系尺寸，则基准不重 合误差等于联系尺寸的公差。） 例题 2：求工件用 V 型块定位时的定位误差计算。工件直径为 d(0,-? d)，在 V ： 型块上定位铣平面，加工表面的工序尺寸有三种不同的标注方式： 1）要求保证上母线到加工面的尺寸为 H1，即设计基准为 B，如图 a 2）要求保证下母线到加工面的尺寸

17、为 H2，即设计基准为 C，如图 b 3）要求保证轴心线到加工面的尺寸为 H3，即设计基准为 O，如图 c 1）尺寸 H1的定位误差（图 a） 此时设计基准的最大位置变动量为 ? ? ? ? ?d2 d 2 ? ? d1 d1 ? =? + ? + ? 2 2sin ? ? 2 2sin ? ? 2? ? 2? ? ? ? ? ?d ? 1 = ? + 1? 2 ? sin ? ? 2 ? B1B2 ，即定位误差： ? dw1 = B1B2 = AB2 ? AB1 = (AO 2 + O 2 B2 ) ? AO1 + O1B1） （ 2）尺寸 H2的定位误差（图 b） 此时设计基准的最大位置变

18、动量为 C1C2，即定位误差 ? dw2 = C1C 2 = AC 2 ? AC1 = (AO2 ? O 2 C 2 ) ? AO1 ? O1C1） （ ? ? ? ? ? ? ? d2 ? d 2 ? ? d1 d1 ? ?d ? 1 =? ? ? ? ?= ? ? 1? 2 2 ? 2sin ? ? 2sin ? 2 ? sin ? 2 2 2 ? ? ? ? ? ? 3）尺寸 H3的定位误差（图 c） 此时设计基准的最大位置变动量为 O1O2，即定位误差： ? dw3 = O1O 2 = AO 2 ? AO1 = d2 2sin 2 ? d1 2sin 2 = ?d 1 2 sin 2

19、注意：定位误差合格的标准：dw1/3公差 第二十章 机械制造质量分析与控制（制造质量=加工质量） 加工精度： 加工精度：零件在加工以后的几何参数（尺寸、形状和位置）与图样规定的理想 零件的几何参数符合的程度。 加工误差： 加工误差：零件在加工以后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与图样规定的 理想零件的几何参数的偏离。 加工经济精度： 加工经济精度：在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准 技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。 加工精度的获得方法： 加工精度的获得方法： 位置精度的获得：与工件的装夹方式和加工方法有关 形状精度的获得：轨迹法；成形法；展成法 尺寸

20、精度的获得：试切法；定尺寸刀具法；调整法；自动控制法 机械加工工艺系统： 机械加工工艺系统：机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统 工艺系统的误差称为原始误差，原始误差 原始误差的组成： 原始误差 理解：原理误差、机床误差、工艺系统受力变形、工工艺系统热变形、残余 应力引起的变形，PPT 加工误差分析： 加工误差分析： 正态分布曲线法： 正态分布曲线法：（理解这种方法的特点） （1）曲线成钟形，中间高，两边低。这表示尺寸靠近分散中心的工件占大部 分，而尺寸远离分散中心的工件是极少数。 （2）工件尺寸大于 x 和小于 x 的同间距范围内的频率是相等的。 （3）表示正态分布曲线形状的参数是

21、。 越大，曲线越平坦，尺寸越分散， 也就是加工精度越低； 越小，曲线越陡峭，尺寸越集中，也就是加工精度越高。 （4）一般都取正态分布曲线的分散范围为 3 。3 （或 6 ）的大小 代表了某一种加工方法在规定的条件下所能达到的加工精度。 工艺能力是用工艺能力系数 Cp 表示的，它是公差范围 T 和实际误差（分 散范围 6 ）之比即： CP= T 6 表面质量： 表面质量：PPT 理解表面质量对零件使用性能（耐磨性、疲劳强度、配合质量等）的影响 表面粗糙度： 表面粗糙度：PPT 减小切削时的粗糙度的途径：采用较高切削速度；切削韧性材料时粗糙度较 大；增大前角、增大后角；减小主偏角、减小副偏角、增大

22、刀尖圆角半径；减小 进给量等 加工硬化： 加工硬化：PPT 切削（磨削）过程中表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移，金格严 重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，这时它的强度和 硬度都提高了，这就是加工硬化现象。 残余应力： 残余应力：理解残余拉应力和残余压应力对零件使用性能不同影响。 振动： 振动：PPT 工艺系统的振动按性质可分为：自由振动、强迫振动、自激振动 自由振动：工艺系统受初始干扰力或原有干扰力取消后产生的振动 强迫振动：工艺系统在外部激振力作用下产生的振动，特征：强迫振动的频 率总是与干扰力的频率相等或是它的整倍数。 自激振动：工艺系统在输入输出之间有反馈特

23、性，并由能源补充而产生的振 动。又称“颤振”。特征： 1）没有周期性干扰力；2）自激振动的频率接近于系 统的某一固有频率；3）自激振动不因有阻尼存在而衰减为零。产生自激振动的 条件：E 吸收 E 消耗 第二十一章 工艺规程设计 机械加工工艺过程的组成： 机械加工工艺过程的组成： 工序： 工序：指一个（或一组）工人，在一台机床上（或同一个工作地），对同一个工 件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。 是构成工 艺过程的基本单元。 安装： 安装：在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。 工位： 工位：工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。 工

24、步： 工步：在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下所连续完成的那 部分工序。 走刀： 走刀：加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。又称“工作行程”，是构 成工艺过程的最小单元。 他们之间的关系： 他们之间的关系： 生产类型： 生产类型：PPT 根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产 类型：单件生产、批量生产、大批量生产。其中批量生产又分为：小批量生产、 中批生产、大批生产。 各生产类型与不同组织方式之间的关系，PPT 零件的结构工艺性： 零件的结构工艺性：PPT 基准的选择： 基准的选择：PPT 定位基准可分为：精基准、粗基准、辅助基准。 精基准：经

25、过机械加工表面的定位基准 粗基准：未经机械加工的表面的定位基准 辅助基准：零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准，如轴类零 件的中心孔、工艺凸台等。 精基准的选择原则： 精基准的选择原则：PPT 1）基准重合原则；2）统一基准原则；3）互为基准原则；4）自为基准原则 粗基准的选择原则： 粗基准的选择原则：PPT 的选择原则 1）余量均匀分配原则；2）保证相互位置要求原则；3）便于工件装夹原则 加工阶段的划分： 加工阶段的划分：PPT 加工过程可分为如下几个阶段：1）粗加工阶段；2）半精加工阶段；3）精 加工阶段；4）光整加工阶段 划分加工阶段的原因：1）保证加工质量，提高加工效率；2）便于合理使用 机床设备；3）便于热处理工序的安排；4）及早发现毛坯的缺陷，以减少损失 工序集中与分散： 工序集中与分散：PPT 工序集中： 工序集中：使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减 少。如加工中心生产。 优点：1）有利于采用高效专用装备，生产效率高；2）减少了设备的数量，