机械制造基础

1、主偏角定义：¡ 在基面中测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。作用：¡ 1.影响表面粗糙度：主偏角越小,表面残留面积越小,表面质量越好。¡ 2.影响切削分力的变化：主偏角越小,背向分力越大，工件变形和振动加大。¡ 3.影响刀具寿命：主偏角越小,切屑越宽越薄,散热条件越好。选用原则：¡ 1.一般选45度、60度、75度、90度。¡ 2.粗加工选大值，精加工选小值。3.细长轴等刚度小的工件，应选大值。副偏角¡ 定义：¡ 在基面中测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。¡ (在基面中测量

2、的副切削平面与假定工作平面的夹角)¡ 作用：¡ 1.对工件已加工表面进行修光，改善表面质量。副偏角越小, 表面残留面积越小,表面质量越好。¡ 2.减少副后刀面与工件的磨擦、减小振动。¡ 选择原则：¡ 1.一般选5-15度.¡ 2. 粗加工取大值,精加工选小值¡ .前角定义：在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。 （可为正、负和零。低于基面为正。）作用：1、影响刀具锋利度：越大越锋利，刀具强度越低。2、影响刀具散热条件和寿命。3、影响刀具受力：增大前角可以减小切屑变形， 从而使切削力和切削功率减小。选用原则：1、根据工件材料

3、选取。工件材料硬度、强度低时， 选较大前角。 塑性材料选较大前角，脆性材料选较小前角。2、根据刀具材料选取.刀具材料越硬前角越小。 硬质合金：-5-20度；高速钢： 0-30度3、根据加工性质选取.精加工较大前角，粗加工较小前角。后角¡ 定义：¡ 在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。¡ 作用：¡ 1、减小后刀面与工件的磨擦和后刀面的磨损。¡ 2、配合前角改变刀具锋利度与强度.后角越大越锋利，刀具强度越低。¡ 选用原则：¡ 1、根据加工性质确定。粗加工取小值，可取6-8度；精加工取大值，可取8-12度。¡ 2

4、、根据材料种类确定。硬质材料取小值，软质材料取大值。钢材可取4-6度。¡刃倾角定义：¡ 在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。¡ （可以正、负和零度。刀尖上翘为正）作用：¡ 1.影响刀头强度：正值减弱；负值增强。¡ 2.影响切削分力：当刃倾角增大时，主切削刃工作长度增加，摩擦增加，切削力变大。¡ 3.影响流屑方向：正值向前；负值向后。选用：¡ 1、粗车取负值（-5-0度，流屑向后）。¡ 2、精车取正值（0-5度，流屑向前） 。¡ 3、振动冲击大时，可取较大负值。1、对刀具材料的基本要求：¡

5、 硬度高¡ 强度和韧性高¡ 耐磨性和耐热性好¡ 工艺性和经济性好积削瘤¡ 好处：¡ （1）增大前角，减小切削力。¡ （2）保护刀具,延长寿命。¡ 坏处：¡ （3）增大切削厚度,影响工件尺寸精度。¡ （4）导致切削力变化,引起振动。¡ （5）增大表面粗糙度。 控制积屑瘤的措施¡ 1）选择材料和热处理方式：¡ （提高材料硬度）¡ （2）控制温度：¡ 采用低速或高速加工；使用切削液。¡ （3）减小压力： 减小进给量，增大前角，减小切削变形切削温度的分布

6、规律¡ 1)最高温度点：在前刀面上近刀刃处。 ¡ （剪切变形热和摩擦热集中热量不易散发） ¡ 2）剪切面上各点等温。¡ 3）切屑底层温差极大；剪切面垂直方向上温差较大。¡ 4）后刀面对工件有热冲击。¡ 5）工件导热性低>刀具温升高。 影响切削温度的主要因素¡ 1、切削用量¡ 切削用量增大，切削温度增大（V> f > ap)¡ 2、工件材料¡ 导热性能好>温升低¡ （铸铁>低碳钢 > 合金钢）¡ 3、刀具几何参数¡ 前角大>切

7、削变形和摩擦小> 产热少>温升低；¡ 主偏角小>切屑宽度大、厚度小>散热好>温升低。¡ 4、刀具磨损¡ 刀具磨损>摩擦生热大 >温升高¡ 5、切削液¡ 切削液>温升低¡ 切削液¡ 1）切削液的作用：¡ 冷却、润滑、清洗、防锈¡ 2）切削液的种类：¡ 水溶液（冷却作用好，润滑作用差）¡ 乳化液-水与油的混合物¡ 切削油（润滑作用好，冷却作用差）¡ 3）切削液的选择：¡ 粗加工选乳化液；¡ 精加工选切削

8、油；¡ 硬质合金和陶瓷刀具不用切削液，铸铁和青铜材料也不用切削液。刀具寿命（耐用度）¡ 1、定义：经过刃磨的刀具从开始使用到达到磨钝标准所用的切削时间。¡ 2、刀具寿命方程式：¡ CT¡ T = ¡ Vxfyaz¡ 式中：¡ CT刀具寿命系数¡ X、Y、Z影响指数¡ ¡ 硬质合金刀具加工45号钢时的刀具寿命（耐用度）¡ 1、刀具寿命方程式：¡ CT¡ T = ¡ V5f2.25a0.75¡ 2、切削速度方程式：¡ CV

9、1; V = ¡ T0.2 f 0.45 a0.15¡ 式中:¡ CT刀具寿命系数¡ CV切削速度系数 影响刀具寿命的因素¡ 1、切削用量-V>f>a¡ （应首先增大a，其次增大 f，再后确定 V）¡ 2、刀具几何角度-前角大，寿命高；前角过大，寿命低（前角要适当）¡ 3、工件材料-强度、硬度高，寿命低。¡ 4、刀具材料-高温硬度高，寿命高。¡切削用量的选择选择原则：¡ 1、综合考虑刀具寿命、生产率、加工质量、切削变形、机床功率等因素的影响，使切削用量尽量大。¡

10、2、首先选择尽量大的切削深度(背吃刀量)；其次选择尽量大的进给量；最后选择合适的切削速度。 ¡ 3、粗加工时优先保证较高的金属切除率，提高生产率； ¡ 4、半精加工及精加工时，优先保证加工精度和表面质量。¡切削深度的确定方法¡ （1）尽可能一次切除全部粗加工余量。¡ （2）当加工余量过大或工艺系统刚性较差时，应分几次走刀。¡ 第一次走刀2/3-3/4；¡ 第二次走刀1/3-1/4。¡ （3）切削深度应超过表层硬皮。¡ （4）精加工余量逐次减少直到达到精度和表面质量。¡进给量的确定方法¡

11、 （1）按系统的承受力选最大进给量。¡ 依照加工材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的切削深度等因素选取。¡ 当刀杆尺寸或工件直径增大时，可以选择较大的进给量；¡ 当切削深度增大时，由于切削力增大，故应选择较小的进给量；¡ 加工铸铁的的切削力较加工钢时小，故可选择较大的进给量。 ¡ （2）粗加工的进给量主要受系统刚度限制；¡ （3）精加工的进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。¡ （4）确定方法：查资料并按机床参数修正。¡切削速度的确定¡ 1、根据已经选定的切削深度、进给量和刀具耐用度查表或按经验公式确

12、定。¡ 2、在确定切削速度时，还应考虑以下几点：（1）精加工时，应尽量提高切削速度并避开积屑瘤产生的切削速度区和自激振动的临界速度。（2）断续切削、长细薄及硬皮工件应降低切削速度。（3）所选速度应按机床转速圆整。 提高切削用量的措施¡ (1)尽量选用加工性能较好的工件材料；¡ (2)采用切削性能更好的新型刀具材料； ¡ (3)采用先进的刀具结构、简化装刀和调整手续，可以用比较低的刀具耐用度标准，从而提高切削用量； ¡ (4)提高刀具刃磨质量，使切削刃更为锋利 刀具表面粗糙度小、无裂纹和烧伤，可减小刀具的摩擦与磨损，使刀具耐用度得到提高；

13、1; (5)采用性能优良的新型切削液，改善切削过程中的冷却和润滑条件。 ¡工件的装夹方法¡ 1、卡盘装夹 ¡ 常用的有三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘。2、花盘装夹 ¡ 适于不能用卡盘装夹的形状不规则的工件。3、顶尖装夹 双顶尖装夹¡ 适于较长(4ld15）的轴类工件。 4、心轴装夹 ¡ 适用于以孔为定位基准的盘套类工件¡ 车外圆（1）粗车：作用：从毛坯上切去大部分余量, 为精车做准备。也可作为低精度表面的最终工序。 技术措施：粗车时采用较大的背吃刀量ap、较大的进给量f以及中等或较低的切削速度vc, 以达到高的生产率。加工质量

14、：尺寸公差等级一般为IT13IT11, 表面粗糙度Ra值为5012.5 m。（2）半精车：作用：提高精度和减小表面粗糙度, 可作为中等精度外圆的终加工, 亦可作为精加工外圆的预加工。技术措施：背吃刀量和进给量较粗车时小。加工质量：尺寸公差等级可达IT10IT9, 表面粗糙度Ra值为6.33.2 m。（3）精车：作用：保证工件所要求的精度和表面粗糙度, 作为较高精度外圆面的终加工, 也可作为光整加工的预加工。技术措施：一般采用小的背吃刀量(ap<0.15 mm)和进给量(f<0.1 mm/r), 可以采用高的或低的切削速度, 以避免积屑瘤的形成。加工质量：尺寸公差等级一般为IT8IT

15、7, 表面粗糙度Ra值为1.60.8 m。（4）精细车：作用：主要用于高精度有色金属零件的终加工。对机床和刀具要求较高。一般使用金刚石车刀和精密车床。技术措施：采用小背吃刀量(ap<0.030.05mm)，小进给量(f<0.020.2mm/r)，高切削速度（>2.6m/s) 。加工质量：尺寸公差等级一般为IT6IT5，表面粗糙度Ra值为0.40.1 m。切断¡ 切断刀工作时三面受工件和切屑包围，散热条件差、排屑困难，切削部分窄而长，强度和刚性很差，易引起振动，所以切削条件不好。¡ 切断方法有正车切断与反车切断两种。¡ 车圆锥面¡ 车削圆

16、锥面的方法主要有以下几种¡ 车圆锥面：车削圆锥面的方法主要有以下几种 ¡ (1)偏移尾座法车锥面¡ (2)靠模法车锥面¡ (3)宽刀法车锥面 ¡ (4)小滑板转位法车锥面 ¡车削加工的工艺特点¡ 1容易保证工件各加工面的位置精度 ¡ 2切削过程平稳，生产率高 ¡ 3适用于有色金属工件的精加工¡ 4刀具简单，成本较低¡ （ 车刀制造、刃磨和装夹很方便，便于按加工要求选用合理角度。）¡ 5加工范围广。¡顺铣与逆铣的特点与选用¡ 1、对装夹的影响：¡

17、（1）顺铣时，铣刀作用在工件上的垂直分力将工件压向工作台及导轨，减少了工作台与导轨的间隙，减少了振动，保证了工件夹持稳固。¡ （2）逆铣时，当刀齿切离工件时，工件受到的垂直铣削分力方向向上、容易引起振动或使工件的装夹松动。¡ 2、对工件加工质量的影响：¡ （1）顺铣时，刀齿在加工表面无滑行磨损现象，工件表面质量较好。¡ （2）逆铣时，刀齿接触工件时的切削厚度为零，刀齿在已加工表面上滑行一段距离后才能真正切人工件，因而工件表面质量较差。¡ 3、对刀具寿命的影响：¡ （1）顺铣时，铣削的水平分力与工件的进给方向相同，若工作台进给丝杠与固定

18、螺母之间有间隙存在， 则切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，容易打刀。顺铣时，刀齿首先接触硬皮，容易打刀；¡ （2）逆铣时，逆铣时铣削的水平分力与工件的进给方向相反，即使工作台进给丝杠与固定螺母之间有间隙存在，也不会出现工件和工作台一起向前窜动，造成打刀的现象；逆铣时，刀齿在已加工表面上滑行一段距离后才能真正切人工件，使后刀面的磨损较快，但刀齿不直接接触硬皮，不易打刀。¡ 4、选择原则：¡ 当工件上无硬皮、铣床的进给机构拥有消除间隙的机构、铣削力较小时，以采用顺铣为宜、否则宜采用逆铣；由于普通铣床工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都有间隙存在，

19、因此生产中多采用逆铣方法。¡端铣¡ 用端铣刀的端面齿进行切削的方法，称为端铣，根据铣刀与工件相对位置的不同，端铣可分为对称铣和不对称铣两种。 ¡ 1不对称铣 当工件铣削宽度偏于端铣刀回转中心一侧时，称为不对称铣，切削厚度由小到大，刀齿作用在工件切入边上的纵向分力与进给方向相反，可防止工作台的窜动。这种方式适于铣削较窄的工件、不对称顺铣很少采用。 2对称铣 当工件铣削宽度与端铣刀轴线处于对称位置时，称为对称铣。刀齿作用在工件的主切入边和切出边的纵向分力有一部分相互抵消，对称铣适用于工件宽度接近端铣刀直径，且铣刀刀齿较多的情况周铣与端铣的比较¡ 1、端铣时参

20、与切削的刀齿数比周铣多，切削力变化小，不易振动，铣削平稳，加工质量比周铣高。¡ 2、端铣时后刀面的摩擦比周铣时小，刀具的耐用度高。¡ 3、端铣刀的副切削刃可对己加工表面进行修光，工件表面粗糙度值较小（表面光洁度好）。 ¡ ¡ 4、端铣刀刀杆比周铣时的刀轴刚性好，刀杆变形小，端铣刀易镶硬质合金，可采用大的切削用量，生产率高；¡ （周铣刀多用高速钢制成，不能采用大的切削用量。）¡ 5、端铣刀具单一，适应性差。周铣能用多种铣刀加工多种表面、通用性广。¡铣削的工艺特点：¡ (1) 铣刀是多刃刀具，有几个刀齿同时参加切削，无

21、空行程，硬质合金铣刀可实现高速切削，生产率高于刨削，在很大程度上已取代了刨削。 ¡ (2) 加工范围广，可加工刨削无法加工或难以加工的表面。¡ (3)  铣削力变化大，易产生振动，切削不平稳。¡ (4)  铣削与刨削的加工质量大致相当，经粗、精加工后可达到中等精度。钻削的工艺特点¡ (1)容易产生“引偏” ¡ 引偏是指加工时因钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。¡ (2)排屑困难 ¡ 钻削是半封闭式切削，主切削刀全部参加切削，其上各点切屑流速相差很大，切屑被迫卷改成较宽的螺旋卷、要占据很大空

22、间，但容屑槽尺寸受到限制，钻头又被已加工表面所包围，因此排屑很闲难。¡ (3)切削热不易传散 ,刀具磨损快。钻孔的应用¡ 钻孔的操作简便，适应性强，应用很广，但钻孔精度较低(公差等级为IT13IT11)，表而粗糙度值Ra5012.5，属于粗加工。钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工，例如螺栓孔，也可作为质量要求较高的孔的预加工。钻孔适于单件小批生产，也适于成批大量生产。 扩孔的工艺特点：¡ 1、没有横刃，切削条件较好。¡ 2、切屑窄，易排出。¡ 3、加工余量较小，容屑槽浅，钻头的强度和刚度大¡ 4、刀齿多（34个），导向性好，生产率高

23、。横磨法特点¡ 生产率高。¡ 散热条件差。¡ 工件容易产生热变形和烧伤现象，且因背向力Fp大，工件易产生弯曲变形。¡ 无纵向进给运动，磨痕明显，工件表面粗糙度Ra值较纵磨法大。¡ 一般用于大批大量生产中磨削刚性较好、长度较短的外圆以及两端都有台阶的轴颈。磨削的工艺特点¡ 精度高（IT7-IT6）¡ 表面粗糙度小（Ra0.2-0.8 m) ¡ 砂轮有自锐作用¡ 背向磨削力大，吃刀量要小，加工效率低¡ 磨削温度高，磨粒易堵塞砂轮。不宜用于有色金属。¡ 齿轮加工 ¡ 1、成形法&#

24、161; -用形状相符的刀具，直接切出齿形。¡ （铣齿、齿形砂轮磨齿）¡ 2、展成法¡ -用齿轮刀具与工件的啮合运动，切出齿形。¡ （插齿、滚齿、剃齿、珩齿、锥面或碟形齿轮磨齿）铣齿的工艺特点¡ 1) 成本较低。¡ (2) 生产率低。¡ (3) 加工精度低。 a.齿轮的精度主要取决于铣刀的齿形精度。模数相同而齿数不同的齿轮的渐开线的形状是不一样的。 b.实际生产中, 把同一模数的齿轮按齿数划分成若干组, 通常分为8组或15组, 同一组只用一个刀号的铣刀加工。 c.为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住, 各号铣刀的齿形是按该号范

25、围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓设计和制作的, 而加工其他齿数的齿轮时, 只能获得近似的齿形, 产生齿形误差。 d.铣床所用分度头是通用附件, 分度精度不高滚齿工艺特点(1) 滚刀的通用性好。 滚刀与齿坯根据螺旋齿轮啮合原理进行加工。一把滚刀可以加工与其模数、 压力角相同而齿数不同的齿轮。(2) 齿形精度及分度精度高。 滚齿的精度一般可达87级, 用精密滚齿可以达到6级精度, 表面粗糙度Ra值为3.21.6 m。(3) 生产率高。 滚齿的整个切削过程连续, 效率高。(4) 设备和刀具费用高。 滚齿机为专用齿轮加工机床, 其调整费时。滚刀较齿轮铣刀的制造、 刃磨要困难。（5）不能加工内齿轮 插齿工艺特

26、点(1) 齿面粗糙度小。插齿时, 插齿刀沿齿宽连续地切下切屑, 而在滚齿和铣齿时, 轮齿齿宽是由刀具多次断续切削而成。 在插齿的过程中, 包络齿形的切线数量比较多, 所以插齿的齿面粗糙度小, 一般可达1.6 m。(2) 插齿和滚齿的精度相当, 比铣齿高。 插齿和滚齿能保证78级精度, 若采用精密插齿或滚齿, 可以达到6级精度。而铣齿只能达到9级精度。(3) 插齿和滚齿同属于展成法加工, 所以选择刀具时只要求刀具的模数和压力角与被切齿轮一致, 与齿数无关(最少齿数z17)。不像铣齿那样, 每个刀号的铣刀只能加工一定齿数范围的齿轮。(4) 插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。(5)插齿加工范围广。可加工内齿轮、 多联齿轮、 带台阶齿轮、 扇形齿轮、 齿条及人字齿轮、 端面齿盘等, 但不能加工蜗轮。 齿轮的精加工¡ 滚齿和插齿一般加工中等精度(78级)的齿轮。对于精度高于7级以上、 表面粗糙度Ra值小于0.8 m或齿面需要淬火的齿轮, 在滚、 插齿