《金属工艺学基础》-《金属工艺学基础》-项目8

项目八金属切削加工任务８－１金属切削加工的认知任务８－２切削加工方法的选择任务８－３零件切削加工工艺的制定返回任务８－１金属切削加工的认知金属切削加工是指使用金属切削刀具从工件上切除多余（或预留）的金属（使之成为切屑），从而形成已加工表面，使工件达到预定的几何形状、尺寸准确度、位置精度、表面质量的一种零件加工方法。常用的金属切削方法有车削、钻削、镗削和磨削等，金属切削加工的形式虽然有多种，但它们在切削运动、切削刀具、切削用量及切削过程中产生的许多物理现象等方面，都有着共同的规律。一、切削加工概述金属切削过程是指工件上一层多余的金属被刀具切除和已加工表面形成的过程。在这个过程中始终存在刀具与工件（金属材料）之间的相对运动，并带来如形成切屑、切削力、切削热与切削温度及刀具的磨损等一系列现象。下一页返回任务８－１金属切削加工的认知１.切削运动为了切除工件上多余的金属，刀具与工件之间必须做一定的相对运动，即切削运动。根据切削运动在切削加工过程中的功用分为主运动和进给运动。２.工件上的加工表面在整个切削加工过程中，随着切削运动的进行，工件上有三个不断变化的表面，如图８.３所示。待加工表面是指工件上有待切除的表面，已加工表面指工件上经刀具切削后产生的表面，切削表面是指工件上由刀具切削刃形成的正在切削的那一部分表面，它在刀具或工件的下一转里被切除，或由下一切削刃切除。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知３.切削用量要素切削加工有很多种形式，不同工件材料、不同的机床和刀具、工艺要求以及技术经济性使得在切削加工时要选定不同的切削参数，称为切削用量要素，也称为切削用量。切削用量主要有切削速度ｖｃ、进给量ｆ（或进给速度ｖｆ）、背吃刀量ａｐ。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数，如图８.４所示。４.切削层尺寸表面要素切削层是刀具切削部分切过工件的一个单程时所切除的工件材料层。切削层的形状和尺寸将直接影响刀具切削部分所承受的负荷和切屑的尺寸大小，如图８.４所示。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知二、金属切削刀具在切削加工过程中，大多是由担当切削工作的刀具直接接触被加工的工件毛坯，通过相对运动去除多余的金属，从而得到理想的加工表面，因此刀具的性能在很大程度上影响着金属切削加工质量。金属切削加工方法有很多种，因此切削刀具种类也很多，有车刀、刨刀、铣刀和钻头等。刀具通常由刀柄和切削部分两部分组成。刀柄部分起支撑作用，是被夹持和定位的部位，一般选用优质碳素钢或合金钢制造。切削部分也称刀头部分，切削时主要靠其与工件毛坯接触并完成切削工作，刀具切削性能的优劣取决于切削部分的材料、几何参数以及刀具结构。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知１.刀具材料切削加工过程中，加工生产率和刀具耐用度、刀具消耗、加工精度和表面质量的优劣等，在很大程度上都取决于刀具材料的选择。２.车刀切削部分的几何参数各种刀具的几何形状各异，复杂程度不等，但它们切削部分的结构和几何角度都具有许多共同的特征。其中车刀是最常用、最简单和最基本的切削工具，因而最具有代表性。其他刀具都可以看作是车刀的组合或变形。研究金属切削工具时，通常以外圆车刀为例进行研究和分析。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知３.刀具磨损和刀具寿命刀具在切削加工过程中与工件之间产生剧烈的挤压、摩擦，自身也会发生磨损。刀具的正常磨损是连续的、逐渐的发展过程；在加工过程中由于冲击、振动、热效应等造成刀具崩刃、碎裂而损坏的情况属于非正常磨损，一般是随机的、突发的破坏。这里仅分析刀具的正常磨损。三、金属切削过程及其物理现象金属切削过程从实质上讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。在切削过程中产生切削变形、切削力、切削温度和刀具磨损等基本物理现象。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知１.切屑形成及切削变形过程（１）切屑形成实验研究表明，金属切削的特点是被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产生变形以后转变为切屑和形成已加工表面，如图８.１０所示。切削塑性金属时，工件在受到刀具的挤压后，切削层金属在ＯＡ滑移面以左发生弹性变形，在ＡＯＭ滑移面上达到最大值，切削层金属被挤裂而破坏越过ＯＭ面，切削层金属被切离并沿刀具前刀面流出而形成切屑。随刀具前行，切屑不断流出，切削层金属连续经历弹性变形、塑性变形、挤裂和切离四个阶段，直至完成切削。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知金属切削时，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量不同，会形成带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎切屑等各种不同形态的切屑。（２）变形区域切削过程中金属变形大致可分为３个区域：①第Ⅰ变形区：是切屑形成的主要区域，工件材料在刀具前刀面的挤压作用下，逐渐发生塑性变形。从ＯＡ线开始，到ＯＭ线结束。当切削层金属离开ＯＭ面时已经转变为切屑，并沿着刀具前刀面流动。切削过程中切削力、切削热主要来自该区域。②第Ⅱ变形区：是切屑与前刀面间的摩擦变形区，前刀面与切屑底层之间产生剧烈摩擦，使切屑底层的金属晶粒纤维化。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知该区域对积屑瘤的形成和前刀面的磨损有直接关系。③第Ⅲ变形区：是工件已加工表面与刀具后面的摩擦区，该区域对工件已加工表面的变形强化和残余应力及刀具后面的磨损有很大影响。２.积屑瘤在某一定切削速度范围内，切削塑性金属时切削刃附近的前刀面上会出现一小块很硬的金属堆积物，代替切削刃工作，称为积屑瘤。３.切削力金属切削时，刀具切入工件使被切金属层发生变形成为切屑所需要的力称为切削力。切削力是设计刀具、机床、夹具的重要依据。上一页下一页返回任务８－１金属切削加工的认知４.切削热和切削温度切削热和切削温度是切削过程的重要物理现象之一。切削温度影响工件材料的性能、前刀面上的摩擦系数和切削力的大小；影响刀具磨损和刀具寿命；影响积屑瘤的产生和加工表面质量；也影响工艺系统的热变形和加工精度。上一页返回任务８－２切削加工方法的选择切削加工方法很多，根据所用机床与刀具的不同，可分为车削、钻削、镗削、铣削、刨削、磨削、成形表面加工及特种加工等。金属切削加工过程通常是由金属切削机床来完成的。一、机床的分类和编号１.机床的分类机床的传统分类方法，主要是按加工性质和所用刀具进行分类。按照国标ＧＢ／Ｔ１５３７５—２００８，机床可分为１２类：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、特种加工机床、切断机床和其他机床等。下一页返回任务８－２切削加工方法的选择在每一类机床中，又按工艺特点、布局形式、结构性能等不同，分为若干组。每一组中，又细分为若干系。在同一类机床中，按照加工精度不同，又分为普通机床、精密机床和高精度机床三个等级；按使用范围，分为通用机床和专用机床；按自动化程度，分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床；按尺寸和质量，可分为一般机床和重型机床等。通常机床根据加工性质进行分类，再根据某些特点进行描述，如半自动车床、高精度外圆磨床等。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择２.机床的编号机床型号用来表示机床类别、主要参数和主要特性的代号，ＧＢ／Ｔ１５３７５—２００８是现行机床型号编制标准。机床型号的编制采用汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合的方式来表示。如ＣＭ６１４０精密卧式车床，其型号中的代号及数字的含义如下：Ｃ———机床类型代号（车床类）；Ｍ———机床通用特性代号（精密机床）；６———机床组别代号（落地及卧式车床组）；１———机床系别代号（卧式车床系）；４０———主参数代号（床身上最大回转直径４００ｍｍ）。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择二、车削加工车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法，车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。１.车床车床是完成车削加工必需的设备。车床的主运动通常是工件的旋转运动，进给运动通常是刀具的直线运动。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择３.车削加工的工艺特点与应用（１）车削加工的工艺特点①加工范围较广。车削可加工不同类型工件的回转表面、端面和成形面；可加工各种钢、铸铁、有色金属等材料的工件，可获得低精度、中等精度和相当高的精度；适用于各种生产类型。②生产率高。由于车削为连续加工，在加工过程中基本上无冲击现象，可以采取很高的切削速度；车刀的刚度好，可以采用相当大的背吃刀量和进给量，因此生产率高。③生产成本低。许多车床夹具都作为车床附件生产，可以满足一般零件装夹要求，生产准备较简单。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择车刀的结构简单，制造、刃磨和安装都很方便，因此车削与其他加工形式相比，生产成本较低。④容易保证工件各加工面的位置精度。对于轴和盘套类零件，由于各加工面具有同一回转轴线，并与车床主轴的回转轴线重合，可在一次装夹中加工出不同直径的外圆、内孔及端面，所以可以较好地保证各加工面间的同轴度和垂直度等。（２）车削加工的应用车削适于加工各种回转成形面，如图８.１４所示，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如车内外圆柱面、车内外圆锥面、车端面和车台阶、车沟槽和切断、车螺纹和回转成形面等。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择车床除可用车刀对工件进行各种车削加工外，还可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。三、钻削和镗削加工钻削和镗削主要用于孔的加工，钻床和镗床可以看作是为适应孔加工而专门制造的机床。１.钻削加工（１）钻床钻床是主要用钻头在工件上加工孔的机床，主要用来加工外形比较复杂、没有对称回转轴线的工件上的孔，如盖板、箱体和机架等零件上的各种孔。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择在钻床上加工时，通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪埋头孔和锪端面等工作。钻床的加工方法及所需的运动如图８.１５所示。钻床分为台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等多种类型，由于受钻头结构和切削条件的影响，钻孔的加工质量不高，常用于孔的粗加工。（２）钻削加工钻床上常用的刀具分为两类：一类用于在实体材料上加工孔，如麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；另一类用于对工件上已有的孔进行再加工，如扩孔钻、铰刀等。其中麻花钻是最常用的孔加工刀具。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择（３）钻削的应用由于钻削的精度较低，表面较粗糙，一般加工精度在ＩＴ１０以下，表面粗糙度Ｒａ值大于１２.５μｍ，生产效率也比较低，因此，钻孔主要用于粗加工。例如精度和粗糙度要求不高的螺钉孔、油孔和螺纹底孔等。但精度和粗糙度要求较高的孔，也要以钻孔作为预加工工序。单件、小批生产中，中小型工件上的小孔（一般Ｄ＜１３ｍｍ）常用台式钻床加工，中小型工件上直径较大的孔（一般Ｄ＜５０ｍｍ）常用立式钻床加工；大中型工件上的孔应采用摇臂钻床加工；回转体工件上的孔多在车床上加工。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择（４）扩孔扩孔是用扩孔工具对孔进行再加工以扩大孔径、提高孔质量的一种孔加工方法。它可用于孔的最终加工或铰孔、磨孔前的预加工。扩孔主要使用扩孔钻，其结构与麻花钻相似，如图８.１７所示，但齿数较多，一般有３～４齿，因而导向性好，轴向抗力小，切削条件比钻削好。另外扩孔钻钻心较粗，刚度高，切削过程平稳，因此精度较高。扩孔属于半精加工，其加工精度可达到ＩＴ１０～ＩＴ９，加工后表面粗糙度Ｒａ值为６.３～３.２μｍ。（５）铰孔铰孔是使用铰刀从工件孔壁切除微量金属层，以提高尺寸精度和降低表面粗糙度的加工方法，主要用于中小直径孔的半精加工和精加工。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择铰刀加工时加工余量小，刀具齿数多、刚性和导向性好，铰孔生产率高，容易保证孔的精度和表面粗糙度，铰孔的加工精度可达ＩＴ７～ＩＴ６级，甚至ＩＴ５级。表面粗糙度Ｒａ值可达１.６～０.４２μｍ，所以得到广泛应用。但铰刀是定值刀具，一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔；同时为了提高铰孔的精度，通常铰刀与机床主轴采用浮动连接，所以铰刀只能修正孔的形状精度，提高孔径尺寸精度和减小表面粗糙度，不能修正孔轴线的歪斜。对于中等尺寸以下较精密的孔，钻—扩—铰是生产中经常采用的典型工艺方案。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择２.镗削加工利用钻、扩、铰等方法加工孔只能保证孔本身的形状尺寸精度。而对于一些复杂工件（如箱体、支架等）上有若干同轴度、平行度及垂直度等位置精度要求的孔（称为孔系），上述加工方法难以完成，必须使用镗削加工。镗削加工是利用镗刀回转作为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动的切削加工方法。镗削主要在镗床上进行。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择四、铣削加工铣削加工时通常铣刀旋转运动为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、台阶沟槽、各种成形表面以及切断等，如图８.１９所示。１.铣床铣床指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。铣床的种类很多，按其结构分主要有台式铣床、卧式铣床、龙门式铣床、平面铣床、升降台铣床、摇臂铣床、专用铣床等。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择铣床工作台台面上有几条Ｔ形槽，较大的工件可以使用螺钉和夹板直接装夹在工作台上，中小型的工件常常通过机床用平口虎钳、回转工作台和分度头等机床附件装夹在工作台上。２.铣刀铣刀为多齿回转刀具，其每一个刀齿都相当于一把车刀固定在铣刀的回转面上。铣刀的类型很多，结构不一，应用范围很广，是金属切削刀具中种类最多的刀具之一。铣刀按其用途可分为加工平面用铣刀、加工沟槽用铣刀、加工成形面用铣刀等类型。通用规格的铣刀已标准化，一般均由专业工具厂制造。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择铣刀由刀齿和刀体两部分组成。刀齿分布在刀体圆周面上的铣刀称圆柱铣刀，它又分为直齿和螺旋齿两种，如图８.２０（ａ）、（ｂ）所示。由于直齿圆柱铣刀切削不平稳，现一般用螺旋齿圆柱铣刀。端铣刀是用端面和圆周面上的刀刃进行切削的，它又分为整体式端铣刀和镶齿式端铣刀两种，如图８.２０（ｃ）、（ｄ）所示。镶齿式端铣刀刀盘上装有硬质合金刀片，加工平面时可进行高速切削，生产上广泛应用。铣刀的每个刀齿相当于一把车刀，其切削部分几何角度及其作用与车刀基本相同。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择３.铣削的工艺特点①生产率高。铣刀是典型的多刃刀具，加工过程有几个刀齿同时参加切削，总的切削宽度较大；铣削时的主运动是铣刀的旋转，有利于进行高速切削，故铣削的生产率高于刨削加工。②铣削加工范围广。可以加工刨削无法加工或难以加工的表面。例如可铣削周围封闭的凹平面、圆弧形沟槽、具有分度要求的小平面和沟槽等。③加工质量中等。由于是断续切削，刀齿在切入和切出工件时会产生冲击，而且每个刀齿的切削厚度也时刻在变化，这就引起切削面积和切削力的变化。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择因此，铣削过程不平稳；容易产生振动，因此铣削经粗、精加工后只能达到中等精度。经济加工精度一般可达ＩＴ９～ＩＴ８级，表面粗糙度Ｒａ值为６.３～１.６μｍ。④加工成本较高。铣床结构复杂，并且由于铣刀的形状使得制造与刃磨比刨刀困难，所以铣削成本比刨削高。４.铣削加工的应用铣削加工适用于单件小批量生产，也可用于大批量生产。由于铣刀是多齿刀具，铣削时同时有几个刀齿进行切削，主运动是连续的旋转运动，切削速度较高，铣削生产率较高，是平面的主要加工方法。特别在成批大量生产中，一般平面都采用端铣铣削。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择五、刨削、插削和拉削加工１.刨削加工刨削是用刨刀对工件做水平直线往复运动的切削加工方法，刨削主要用来加工平面（包括水平面、垂直面和斜面），是平面加工的主要方法之一，也广泛地用于加工直槽，如直角槽、燕尾槽和Ｔ形槽等。如果进行适当的调整和增加某些附件，还可以用来加工齿条、齿轮、花键和母线为直线的成形面等。刨削的加工范围如图８.２１所示。刨床是指用刨刀加工工件表面的机床。常见的刨床有牛头刨床、悬臂刨床和龙门刨床、插床等。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择牛头刨床的最大刨削长度一般不超过１０００ｍｍ，因此只适于加工中、小型工件；龙门刨床刚度较好，而且有２～４个刀架可同时工作，主要用来加工大型工件，或同时加工多个中、小型工件。刨削工艺特点主要体现在通用性好、加工精度不高，生产率低，因此刨削主要用在单件、小批生产中，在维修车间和模具车间应用较多。２.插削加工插削加工可以认为是立式刨削加工，主要用于中加工零件的内表面，如方孔、多边形孔、孔内键槽、花键槽等，特别适于加工盲孔或有障碍台肩的内表面。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择插削在插床上进行。插削加工时利用插刀的竖直往复运动为主运动，工作台带动工件沿垂直于主运动方向的间歇运动为进给运动，圆形工作台可以绕垂直轴线回转，实现圆周进给和分度，如图８.２２所示。插床的生产率和精度都较低，主要用于单件小批量生产，在批量生产中常被铣床或拉床代替。但在加工不通孔或有障碍台肩的内孔键槽时，就只有利用插床了。３.拉削加工拉削可以认为是刨削的进一步发展。如图８.２３所示，它是利用多齿的拉刀，逐齿依次从工件上切下很薄的金属层，使表面达到较高的精度和较小的粗糙度值。拉削所用的机床称为拉床。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择拉刀是一种加工内外表面的多齿高效工具。它依靠刀齿的尺寸或廓形变化来切除加工余量，以达到要求的形状尺寸和表面粗糙度。拉床的结构简单，拉削时拉刀做平稳的低速直线运动，它是加工过程的主运动，进给运动则靠拉刀本身的结构来实现。能加工各种形状贯通的内、外表面，如图８.２４所示。拉削精度高、拉刀使用寿命长。拉床的生产效率高，加工质量好，精度一般为ＩＴ９～ＩＴ７，表面粗糙度Ｒａ值为１.６～０.８μｍ。但拉刀制造复杂，成本高，且一把拉刀只能加工一种尺寸表面，所以拉床主要用于大批量生产。上一页下一页返回任务８－２切削加工方法的选择六、磨削加工磨削加工是用磨具或磨料以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。磨具按形状分为磨轮（砂轮）和磨条。磨削属精加工。上一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定在实际生产中，由于零件的结构形状、尺寸精度、形位精度、生产数量和技术条件等要求不同，所以对于某一零件，通常不是在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的加工工艺过程才能完成。一、零件切削加工工艺的基础知识１.工艺基础的基本概念（１）生产过程和工艺过程生产过程是指将原材料（或半成品）经过各种加工制成产品的全部过程。对机器生产而言，包括原材料的运输和保存、生产的准备、毛坯的制造、零件的加工和热处理、产品的装配及调试，油漆和包装等内容。下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定生产过程的内容十分广泛，为更好地组织生产、保证质量、提高劳动生产率和降低生产成本，一种产品的生产过程，往往是由许多企业联合完成的。如机床常由主机厂与冶金厂、铸造厂、标准件厂、电机厂等互相配合共同完成。在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸、相对位置和性能等，使之变为成品的过程，称为工艺过程，它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程中，若用机械加工的方法直接改变生产对象的形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的工艺过程，称为机械加工工艺过程；上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定同样，将加工好的零件装配成机器使之达到所要求的装配精度并获得预定技术性能的工艺过程，称为装配工艺过程。（２）机械加工工艺过程的组成一个零件的机械加工工艺过程往往是在不同的机床上采用不同的加工方法完成的，是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀等各个加工层次。工序不仅是工艺过程的基本组成单元，也是制订时间定额、配备工人、安排作业和进行质量检验的基本单元。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定（３）生产类型根据工厂（或生产车间）生产专业化程度的不同，按照产品的大小、特点、生产计划及其投入生产的连续性，将生产分为三种生产类型：①单件生产。单个生产某个零件，很少重复地生产，如重型机械、大型船舶的制造。②成批生产。成批地制造相同的零件，生产呈周期性重复，如通用机床、电机、发动机等的生产。根据批量的大小，又分为小批量生产、中批量生产和大批量生产等。③大量生产。当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产，如轴承、螺栓等标准件的生产。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。２.工件的装夹和定位工件在开始加工前，为了保证工件的位置精度和用调整法获得尺寸精度，必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。为了使定位好的工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，还需将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定３.基准机械零件是由若干个表面组成的，在零件加工过程中要保证零件表面的相对关系，必须确定一个基准。基准是零件上用来确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。４.定位基准的选择当根据工件加工要求确定工件应限制的自由度数后，某一方向自由度的限制往往会有几个定位基准可选择，此时提出了如何正确选择定位基准的问题。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中，只能用毛坯上未曾加工过的表面作为定位基准，该表面称为粗基准。利用已加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。二、零件切削加工工艺的制定１.制定工艺规程的内容和要求机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，用来指导生产。机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件，同时也是生产组织和生产准备工作的依据。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。一个良好的工艺规程应满足零件的全部技术要求，并且要求生产率高、生产成本低、劳动条件好。２.制定工艺规程的步骤（１）零件的工艺分析制订零件的机械加工工艺规程时，最终目的是为了满足零件的技术要求和保证零件的使用性能，因此在制订工艺规程前首先要对照产品装配图分析零件图，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、作用及相关零件的位置关系；上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定了解并研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。然后着重对零件进行结构和技术要求的分析。（２）毛坯的选择毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。机械制造中常用的毛坯有铸件、锻件、型材、焊接件，除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其他毛坯。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定在选择毛坯种类时主要考虑零件材料及其力学性能是否满足零件的使用要求，另外还要考虑零件的结构形状与外形尺寸，形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造；机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯；还要尽量结合具体生产条件、降低生产成本。（３）工艺路线的拟订工艺路线的拟订是制定工艺过程的总体布局，是制订工艺规程的关键，它制订得是否合理，直接影响到工艺规程的合理性、科学性和经济性。工艺路线拟订的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工顺序、合理选用机床和刀具、确定所用夹具的大致结构等。拟订工艺路线时要考虑如下几个问题：上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定①表面加工方案的选择。根据零件的每个加工表面，特别是主要加工表面（一般是指其装配基准和工作表面）的技术要求、零件的生产类型、材料的力学性能、零件的结构形状和尺寸，毛坯情况和工厂现有的生产条件等，合理选择各表面的加工方法。选择时要考虑各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度、能获得相应经济精度的加工方法、零件材料的可加工性能等。②加工阶段的划分。零件的加工质量要求较高时应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高，表面粗糙度值很小时，还应増加光整加工和超精密加工阶段，其中粗加工阶段主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，应采取措施尽可能提高生产率；上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定同时要为半精加工阶段提供精基准，并留有充分均匀的加工余量，为后续工序创造有利条件；半精加工阶段目的是为了达到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为主要表面的精加工做准备；同时完成一些次要表面的加工（如紧固孔的钻削、攻螺纹、铣键槽等）。精加工阶段的主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求。光整加工阶段适及于对精度要求很高（ＩＴ６以上），表面粗糙度很小（Ｒａ值小于０.２μｍ）的零件，其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度。划分加工阶段时要保证满足加工质量的要求，并合理使用机床设备的需要，还要便于安排热处理工序。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定在零件工艺路线拟订时，一般应进行加工阶段的划分，但具体应用时还要根据零件的情况灵活处理，例如对于精度和表面质量要求较低而工件刚性足够、毛坯精度较高、加工余量小的工件，可不划分加工阶段；又如对一些刚性好的重型零件，由于装夹吊运很费时，也往往不划分加工阶段而在一次安装中完成粗精加工。还需指出的是，将工艺过程划分成几个加工阶段是对整个加工过程而言的，不能单纯从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。例如工件的定位基准，在半精加工阶段甚至在粗加工阶段就需要加工得很准确，而在精加工阶段中安排某些钻孔之类的粗加工工序也是常有的。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定③机械加工工序的安排。应遵循的原则主要有“基准先行”“先粗后精”“先主后次”“先面后孔”等，零件加工一般多从精基准的加工开始，再以精基准定位加工其他表面。精基准加工好以后，按加工阶段先后进行整个零件的粗精加工，应是粗加工工序在前，相继为半精加工、精加工及光整加工。根据零件的功用和技术要求，还要将零件的主要表面和次要表面分开，然后先安排主要表面的加工，再把次要表面的加工工序插入其中。次要表面一般指键槽、螺孔、销孔等表面。这些表面一般都与主要表面有一定的相对位置要求，应以主要表面作为基准进行次要表面加工，所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后，精加工以前一次加工结束。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定对于箱体、底座、支架等类零件，平面的轮廓尺寸较大，用它作为精基准加工孔，定位比较稳定可靠，也容易加工，有利于保证孔的精度。④热处理工序的安排。热处理可用来提高材料的力学性能，改善工件材料的加工性能和消除内应力，在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。其安排主要是根据工件的材料和热处理目的来进行。为改善材料切削加工性能而安排的热处理工序如退火、正火、调质等，应在切削加工前进行；为消除内应力而安排的热处理工序如人工时效、退火等，一般应安排在粗加工阶段之后进行；为改善材料力学性能而安排的热处理力学性能如渗碳、淬火、回火等，一般应在半精加工和精加工之间进行。如果热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序（精磨）。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定⑤辅助工序的安排。检验工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外车间前后；重要工序和工时长的工序前后；零件加工结束后入库前。表面强化工序如滚压、喷丸处理等，一般安排在工艺过程的最后。平衡工序包括动、静平衡，一般安排在精加工以后。在安排零件的工艺过程中，不要忽视去毛刺、倒棱和清洗等辅助工序。在铣键槽、齿面倒角等工序后应安排去毛刺工序。零件在装配前都应安排清洗工序，特别在研磨等光整加工工序之后，更应注意进行清洗工序，以防止残余的磨料嵌入工件表面，加剧零件在使用中的磨损。上一页下一页返回任务８－３零件切削加工工艺的制定（４）机床与工艺装备选择机床和工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产率和工件的生产成本，应根据不同的情况进行选择。一般对于中小批量生产，应尽量选择通用机床以及通用工艺装备，包括夹具、刀具、量具和辅助工具等，以缩短生产准备时间和降低加工成本。大批大量生产中，应选用高效专用机床