《机械制造技术 第3版》课件 第7-10章 其他材料的成形、切削加工工艺基础、特种加工、非金属材料的机械加工

第7章其他材料的成形

7.1高分子材料的成型7.2陶瓷材料的成型7.3复合材料的成型

7.1高分子材料的成型7.1.1塑料的成型塑料的成形一般是在400℃以下，采用注射、挤压、压塑、吹塑、模压等方法。还可以采用喷涂、浸渍、粘接等工艺覆盖其它材料表面上，也可以在塑料表面上电镀、着色。

7.1.1.1塑料的成型方法

1.注射成型注射成形又称注塑成形或注射法，注射成形过程是将粒状或粉状塑料放在注射成型机(图7-1)的料筒内加热熔化至粘流态后，由柱塞或螺杆柱塞或螺杆以很高的压力和速度通过料筒端部的喷嘴，并注入温度较低的闭合的模具型腔内，待冷却固化后从模具内取出成品。2.挤出成型挤出成形又称挤塑成形，它是把塑料放在挤压机的料筒内加热熔化，利用螺旋推杆将塑料连续不断地自模具的型孔中挤出，经冷却凝固而成所需型材或制品(图7-2)的方法。

7.1高分子材料的成型7.1.1塑料的成型7.1.1.1塑料的成型方法

3.压塑成型

压塑成形通常用于热固性塑料的成形。其工艺过程是将粉状、粒状或纤维状塑料放人模具型腔中，在温度和压力作用下熔融成粘流态，并流满模具型腔而成形，随后发生交联反应，原来线型分子结构转变为网线分子结构，塑料也由粘流态转化为玻璃态，即硬化定型塑料制品，最后脱模取出制品。

4.压延成型

压延成形是将加热塑化的物料通过一系列相向旋转的辊筒之间，受挤压和延展作用成为平面状连续材料的成形方法。该方法具有生产效率高，产品质量好，生产连续，易实现自动化等优点，但设备庞大，前期投资高，维修复杂，制品宽度受压延机辊筒长度的限制。压延成形适于生产薄膜、片材等热塑性塑料制品。

7.1高分子材料的成型7.1.1.2塑料成型后的机械加工和修饰塑料的机械加工是在一次成形的制品或半成品上进行车、铣、磨、钻孔、切螺纹、锯切、剪切、冲切、粘合、焊接、机械连接及抛光等工序。塑料的机械加工性能一般较好，但由于塑料的导热性和耐热性差，为此应在刀具的角度、冷却方式以及切削用量上适当调整。塑料连接，除用焊接、胶接方法外，可用机械连接，如铆接、螺钉接合等塑料修饰：挫削、转鼓滚光、抛光、磨削、涂盖、溶浸增亮及透明涂层。7.1.1.3塑料制品的结构工艺性制品形状、尺寸大小等对成形工艺和模具结构适应性称为塑料制品的结构工艺性

(1)制品的壁厚应均匀。一般不小于1mm，通常取1～4mm。(2)制品的开口部分应设计出翻边凸缘，以增加该处的刚度。(3)为保证制品的顺利脱模，制品应有一定的脱模斜度

。(4)有利于脱模，制品应避免有内凸的形状。(5)在高壁或宽平底部应设计加强筋或球面、拱形面，以增加其刚度与强度。(6)为保证制品的强度，制品中的孔与壁边的距离应不小于孔径。(7)一些受力的制品，可在其中心镶嵌金属芯，以增加强度和刚度。(8)两壁相接处应有圆角过渡。

7.1高分子材料的成型7.1.2橡胶的成型橡胶是另一类重要的高分子材料，是在室温下具有高弹性的高聚物，伸长率可达100%～1000%，所以又称为弹性体。在国防、交通运输、机械制造有广泛用途。7.1.2.1橡胶加工的工艺过程橡胶成形加工需将生胶(天然胶、合成胶、再生胶)经塑炼后，加入各种配合剂(硫化剂、防老化剂、填充剂等)再混炼而成炼胶后才能进行成形加工的，成形加工前根据需要可加入能保持制品形状和提高其强度的各种骨架材料(如天然纤维、化学纤维、玻璃纤维、钢丝等)，经混合均匀后放人一定形状的模具中，在通用或专用设备上经过加热、加压(即硫化处理)制成各种橡胶制品。因此，橡胶制品生产的基本过程包括：生胶的塑炼、胶料的混炼、橡胶成形和制品的硫化，如图7-3所示。生胶的塑炼、胶料的混炼为橡胶成形加工前的备料阶段。硫化（一般在140～180℃和一定的压力下才能进行）使橡胶各部位的组织不同程度地形成了三维网状结构，即通过改变橡胶的化学结构（例如交联）而赋予橡胶弹性，或改善、提高并将橡胶弹性扩展到更宽温度范围。硫化是橡胶制品加工的主要工艺过程之一，必须安排在制品成形后进行；硫化时除模具加热，还可在常压情况下利用饱和蒸汽、过热蒸汽、热空气或热水等介质加热。

7.1高分子材料的成型7.1.2.1橡胶成型方法1.压延成型指经过混炼的胶料通过专用压延设备上的两对转锟筒，利用两辊筒之间的挤压力，使胶料产生塑性延展变形，制成具有一定断面尺寸规格、厚度和几何形状的片状或薄膜状聚合物或使纺织材料、或金属材料表面实现挂胶的工艺过程；压延主要包括压片、贴合、压型、贴胶等工艺。图7-4所示2.模压成型

模压成形是是将预先压延好的橡胶半成品置于压制模具中，合模后在液压机上按规定的工艺条件进行加热、加压，使胶料呈现塑性流动充满型腔、持续加热完成硫化，再经脱模和修边后得到制品的成形方法。模压成形过程包括加料、闭模、硫化、脱模及模具清理等，其中最重要的是硫化过程3.挤压成型使胶料在挤出机中塑化和熔融，并在一定的温度和压力下连续均匀地通过机头模孔挤出，成为具有一定的断面形状和尺寸的连续材料。

4.注射成型注射成形先将胶料加热塑化成熔融态，再将胶料直接从机筒高压注射到模具的模腔中热压硫化成形的生产工艺。

7.2陶瓷材料的成型7.2.1陶瓷制品的生产过程包括坯体成形前的坯料准备、坯体成形（含彩绘、施釉等）和坯体的后处理（即烧结）三大内容。1.坯体成形前的坯料准备用物理、化学或物理化学方法进行精选原料，并根据需要，对原料进行预烧以改变原料的结晶状态及物理性能，利于破碎、造粒。然后将细碎、造粒的原料按不同的成形方法配制成供成形用的坯料(如浆料、可塑泥团、压制粉料)。

2.坯体成形方法及考虑

陶瓷成形就是将粉料直接或间接地转变成具有一定形状、体积和强度的形体，也称素坯。成形方法主要有可塑法、注浆法、压制法和注射成形等。1)根据产品的形状、大小和厚薄。一般形状复杂、尺寸精度要求不高产品可采用注浆法成形，简单的回转体可采用可塑成形中的旋压成形或滚压成形。2)根据坯料的成形性能。可塑性较好的坯料适用于可塑成形，可塑性较差的坯料应用注浆法成形或压制成形。3)根据产品的产量和质量要求。产量较大的产品采用可塑成形，产品批量小的可用注浆法成形；产品质量要求高的采用压制成形。

7.2陶瓷材料的成型7.2.1陶瓷制品的生产过程3.烧结陶瓷制品成形后需烧结，未经烧结的陶瓷制品叫做生坯。成形后的坯体经适当的干燥后，先对其施釉(有浸釉、淋釉、喷釉等)，再将成形后的生坯体加热到高温（有时还须同时加压）并保持一定时间，通过固相或部分液相物质原子的扩散迁移或反应的过程：消除坯料中的孔隙并使材料致密化，同时形成特定的显微组织结构后得到陶瓷制品。陶瓷经成形、烧结后可根据需要进行机械加工。

7.2陶瓷材料的成型7.2.2陶瓷制品的成形方法1.注浆法成形注浆法成形是将陶瓷颗粒悬浮于液体中成为具有流动性的液态料浆，再把料浆注入多孔模具中(模型为石膏模、多孔树脂模等)，借助于模具的毛细吸水能力，把料浆中的液体吸出，而在模具内留下坯体（图7-6）。其工艺过程包括料浆准备、模具制备和料浆浇注三亇阶段。根据成形压力的大小和方式的不同，注浆法又可分为基本注浆法、强化注浆法、热压铸成形法和流延法等。

图7-6空心注浆法示意图

现代成形将金属铸造工艺的离心铸造、压力铸造等引入注浆成形，从而形成了离心注浆、真空注浆、压力注浆等方法。

7.2陶瓷材料的成型7.2.2陶瓷制品的成形方法2.可塑成形可塑成形是利用可塑性坯料在外力作用下发生塑性变形而制成坯体的方法。可塑成形方法有旋压成形、滚压成形、塑压成形、注塑成形和轧膜成形等几种类型。滚压成形坯体质量好、生产效率高，滚压机可以组成生产流水线，减轻了劳动强度，适合自动化批量生产。3.压制成形压制成形是将含有一定水分的粒状粉料填充到模具中，使其在压力下成为具有一定形状和强度的陶瓷

图7-7滚压成形

α-滚压头倾斜角坯体的成形方法。一般粉料含水量在3℅～7℅时为干压成形，粉料含水量在7℅～15℅时为半干压成形，特殊的压制成形方法(如等静压法)粉料含水量可低于3％。书中图7-8所示为热压铸机结构示意图。

7.3复合材料的成型7.3.1复合材料的制备1.颗粒、晶须、短纤维增强复合材料制备方法通常包括下列三个步骤：（1）混合

基体材料熔化（溶化）为液体，采用搅拌方法均匀混入增强材料；或制成粉末，釆用滚筒或球磨等方法混入增强材料，并均匀化。（2）制坯

采用铸造、液体模锻、喷射、粉末热压等方法使复合成分凝固或固化，制备出复合材料坯体或零件。（3）成形

根据需要，通过挤压、轧制、锻造、机加工等二次加工，制备出性能、形状均满足要求的零件。2.纤维增强体增强复合材料

制备方法通常包括下列两亇基本步骤：（1）增强体预成形

按设计要求将增强纤维（或纤丝）排列成特定形状或模式，对长纤维（或纤丝）采用缠绕、织物铺层、三维编织等成形；对晶须或较短的纤维采用磁力、静电、振荡、压延或悬浮法进行预处理，再用挤压等方法成形。（2）复合

将基体材料与增强体复合，通常采用粉末冶金法、液态浸透法、化学气相沉积法等。

7.3复合材料的成型7.3.2金属基复合材料的成型

主要有固态法、液态法和其他制造方法（主要包括原位自生成法、物理或化学气相沉积法、化学镀或电镀或复合镀等）三大类成形方法。1.固态法（1）扩散黏结法

是在较长时间、较高温度和压力下，使固态金属基体与增强材料的接触界面通过原子间相互扩散黏结而成。有热压法、热等静压法、热轧法三种。（2）粉末冶金法

是将金属粉末与陶瓷颗粒、晶须或短纤维，经均匀混合后放入模具中，而后进行高温、高压成形。

图7-9粉末冶金法成形工艺示意图

2.液态法（1）液态金属浸润法

实质是使基体金属呈熔融状态时与增强材料浸润结合，然后凝固成形。常用方法有常压铸造法、液态金属搅拌法、真空加压铸造法和挤压铸造法。（2）共喷沉积法

是用于生产陶瓷颗粒增强金属基复合材料的一种新工艺。熔融金属从炉子底部的浇铸孔流出，经雾化器被高速惰性气体流雾化，同时由气体携带陶瓷颗粒加入雾化流中使其混合、沉降，在金属熔滴尚未完全凝固前喷射在基板或特定模具上，并凝固成固态（复合材料）。

7.3复合材料的成型7.3.3树脂基复合材料的成型该技术中材料、设计和制造三者间密切联系，构件性能即质量在很大程度上依赖于制造技术。其成形方法有手糊成型、喷射成型、层压成型、模压成型等。1.手糊成型

是指用不饱和聚酯树脂或环氧树脂将增强材料粘结在一起的成形方法。可生产波形瓦、浴缸、汽车壳体、飞机机翼、大型化工容器等。2.喷射成型

是利用喷枪将短纤维及树脂同时喷射到模具上，压实固化成制件的工艺方法。喷射成形的材料、模具准备等与手糊成形工艺基本相同。3.层压成型

是将纸、布、玻璃布等浸胶材料，制成浸胶布或浸胶纸半成品，然后将一定量的浸胶布(或纸)层叠在一起，送人液压机，使其在一定温度和压力的作用下压制成板材(包括玻璃钢管材)的工艺方法。4.模压成型

是将模压料约束在两个模具型面之间形成制品形状，并在一定温度下加压使之固化，该法是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维增强复合材料成形方法。可分为短纤维料模压法、毡料模压法、层压料模压法等方法。5.缠绕成型

是将浸渍树脂的纤维，按照要求的方向有规律、均匀地布满在芯模表面，再送入固化炉固化，脱去芯模即可得到所需制品。6.拉挤成型

是一种可连续制造恒定截面复合材料型材的工艺方法。

7.3复合材料的成型7.3.4陶瓷基复合材料的成型制备时，颗粒增强多沿用传统制备工艺，纤维增强要考虑纤维的处理、分散、烧结与致密等对复合材料的性能影响。有模压成型、等静压成形、注浆成形、直接氧化法1.模压成型是将粉料装入钢模内，通过冲头对粉末单向或双向施加压力，压制成县有一定形状和尺寸压坯的成形方法。一般包括原料准备、装模、加压、保压、脱模等2.等静压成型是利用液体或橡胶等在各个方向传递压力相等的原理对坯体进行压制的。等静压成形可分为湿式、干式等静压成形两种。3.注浆成型将陶瓷颗粒悬浮于液体中，然后注入多孔质模具，由模具的气孔把料浆中的液体吸出，而在模具内留下坯体，经脱模、干燥后获得具有一定形状和强度的坯体。通常有料浆制备、模具制备和料浆浇注3个阶段。4.

直接氧化法将熔融金属在高温下与气、液或固态氧化剂的特定条件下直接氧化而制备CMC材料的方法称为直接氧化法或气-液反应工艺。5.化学气相渗透成型是将具有特定形状的纤维预制体置于沉积炉中，通过扩散、对流等方式进入预制体内部，在一定温度下（950～1000℃）和压力（2～3kpa）下由于热激活而发生复杂的化学反应，生成固态的陶瓷类物质并以涂层的形式沉积于纤维丝表面；随着沉积的继续进行，纤维表面的涂层越来越厚，纤维间的空隙越来越小，最终各涂层相互重叠，成为材料内的连续相，即陶瓷基体。

第8章切削加工工艺基础

8.1常用切削机床

8.2工件的安装和机床夹具

8.3刀具与刀具切削运动

8.4切削加工概述

8.5互换性简介和零件的加工质量与技术要求8.1常用切削机床

8.1.1常用机床类型

8.1.2常用机床的基本构造

8.1.3自动机床与组合机床

8.1.4数控机床8.1.1常用机床类型按GB/T15375-2008《金属切削机床型号编制方法》规定。1.通用机床型号8.1常用切削机床2.机床的类别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CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其通用特性代号通用特性代号高精度G加工中心(自动换刀)H精密M仿形F自动Z轻型Q半自动B加重型C数控K柔性加工单元R数显X高速S3.机床的通用特性代号8.1.1常用机床类型8.1.2常用机床的基本构造1.分析机床结构的基本思路（1）加工对象（2）加工方法（3）机床的总体布局2.机床的基本结构（1）动力源（2）传动系统（3）支撑件（4）工作部件（5）控制系统（6）冷却系统（7）润滑系统（8）其他装置3.机床的传动图8-2X6132型万能升降台铣床

B6065型牛头刨床外形图

1—床身2—电动机3—主轴变速机构4—主轴1—工作台2—架3—滑枕4—床身5—横梁6—刀杆7—吊架8—纵向工作台5—摆杆机构6—变速机构7—进刀机构9—转台10—横向工作台11—升降台8—横梁8.1.2常用机床的基本构造图8-4CA6140型卧式车床传动系统8.1.2常用机床的基本构造8.1.3自动机床与组合机床1.自动机床和半自动机床的概念(1)自动机床切削运动和辅助运动全部自动化,且能够自动重复一定的加工工作循环的机床。(2)半自动机床装上坯件和卸下完工零件由人工完成,其余都自动化了的机床。2.组合机床

组合机床是指以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它与一般专用机床一样是针对特定工序加工要求而设计的。。8.1.3自动机床与组合机床2.组合机床（1）概述

1）以独立的通用部件为基础，配以少量的专用部件而组成的专用机床，一般称为组合机床。

2）组合机床最适宜加工箱体类零件，可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、车削、铣削、磨削、滚压、平面加工甚至冲压、焊接等工序。3）特点：组合机床结构稳定，工作可靠。组合机床的设计、制造周期短。通用部件和标准零件可以重复利用。

（2）组合机床分类和基本配置1）单工位组合机床

其工作特点是在加工过程中，夹具和工件固定不动，在一个工位上对工件的单面、双面或者多面进行加工。

单工位组合机床8.1.3自动机床与组合机床2）多工位组合机床其结构特点是具有两个或两个以上加工工位。在加工过程中,工件依序由一个工位转换到下一工位,直至加工完毕。根据多工位组合机床主要部件的配置形式不同,分为：

a）夹具固定式组合机床。

b）工作台式组合机床。

c）立柱式组合机床。

d）鼓轮式组合机床。8.1.3自动机床与组合机床多工位组合机床8.1.3自动机床与组合机床3）转塔主轴箱式组合机床

分为单轴和多轴转塔式组合机床。前者在转塔头的每个结合面上安装刚性主轴；后者在转塔头的每个结合面上安装主轴箱。安装刀具的转塔头中的主轴旋转为主运动。转塔主轴箱式组合机床共有两种形式的进给运动，一种形式是将转塔头装在滑台上，滑台沿滑座的导轨作进给运动；另一种形式是将安装工件的工作台装在滑台上，滑台沿滑座的导轨作进给运动。安装工件的回转工作台可作转位运动，以变换被加工面；转塔回转工作台也可作转位运动，以变换工作刀具。这种组合机床可用于中小批量生产。

8.1.3自动机床与组合机床3）转塔主轴箱式组合机床

图8-7立卧复合式三面钻孔组合机床1—立柱2—主轴箱和刀具3—动力箱4—夹具5—立柱底座6—侧底座7—动力滑台8—中间底座

8.1.3自动机床与组合机床

数控机床是用数控装置或计算机进行程序控制的一种高效能自动化机床。（1)数控机床的分类数控机床一般可按下面三种原则来进行分类。分类方式工艺用途运动轨迹控制方式机床类型普通数控机床加工中心点位控制点位直线控制轮廓控制系统（连续控制系统）开环控制半闭环控制闭环控制表8-4数控机床的分类8.1.4数控机床8.1.4数控机床图8-8数控机床控制运动方式a）b）c）

图8-9开环控制数控机床框图8.1.4数控机床图8-10闭环控制数控机床框图

图8-11半闭环控制数控机床框图2.数控机床的应用范围数控机床具有一般机床所不具备的优点，通常最适合加工具有以下特点的零件：

1）多品种、小批量生产零件。

2）结构较复杂的零件。

3）需频繁改型的零件。

4）价格昂贵、不允许报废的关键零件。

5）需要最少生产周期的急需零件。8.1.4数控机床3数控机床的主要性能指标

1）精度指标定位精度。定位精度是指机床移动部件在确定的终点所达到的实际位置的精度，由实际位置与理想位置之间的定位误差来衡量。分度精度。分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值与实际回转的角度值的差值。分辨率和脉冲当量。分辨率是可以控制的最小位移增量；脉冲当量是机床移动部件在一个脉冲信号内的移动量。8.1.4数控机床2）可控轴数与联动轴数

可控轴数是指数控装置能够控制的坐标数。联动轴数是指所控制的坐标轴能同时达到空间某点的坐标数目。3）运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、摆角范围、刀库容量及换刀时间。8.1.4数控机床图8-14以车削为主的复合数控机床

图8-15以铣削为主的复合数控机床8.1.4数控机床8.2工件的安装和机床夹具

8.2.1工件的定位方法

8.2.2工件的定位原理

8.2.3机床夹具的功用.分类和组成

8.2.4机床夹具

定位：在机加工时，把工件放在机床上使其相对刀具有一个正确位置。夹紧：为了使工件不因切削力、重力、离心力的作用而发生偏离，需将工件压紧或夹紧。安装包括定位和夹紧。工件的安装方法：

（1）找正定位将工件装在机床上，然后按工件某一表面，或在工件表面上事先划好线，用划针或百分表等其他量具进行找正，使工件在机床上处于正确的位置。

8.2.1工件的定位方法8.2工件的安装和机床夹具找正定位的特点：

1)精度不高。2)效率低,多用于形状复杂的铸件。8.2.1工件的定位方法（2）夹具定位将工件放在夹具上,使它们的定位表面与夹具上的定位元件接触，然后将工件夹紧。夹具定位的优点：1)易于保证加工精度。2)能显著地提高生产率,缩短辅助时间。3)装夹方便,能大大地减轻工人的劳动强度。8.2.1工件的定位方法

六点定位8.2.2工件的定位原理⑵完全定位定义：工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位⑶不完全定位定义：满足工件的加工要求，限制工件的自由度数少于6个的定位称为不完全定位⑷欠定位定义：在加工中，如果工件应该受限制的自由度未给予限制，这样的定位称为欠定位欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的六点定位⑴六点定位原理⑵完全定位⑶不完全定位⑷欠定位⑸过定位8.2.2工件定原理请单击3下⑴六点定位原理任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度，分别用表示。要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度。定义:将6个支承抽象为6个“点”,6个点限制了工件的6个自由度,这就是六点定位原理。8.2.2工件定位原理⑸过定位定义:工件的同一个自由度被两个或两个以上的支承点重复限制的定位。

过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时过定位还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。

连杆的过定位8.2.2工件定位原理消除过定位及干涉的途径：1）改变定位元件的结构,消除对自由度的重复限制。2）提高工件定位基面之间及夹具定位元件与工作表面之间的位置精度,减少或消除过定位引起的干涉,从而增强定位的稳定性。8.2.2工件定位原理1.机床夹具的功用

（1）机床夹具的定义在机床上用于装夹工件（或引导工具）的装置称为机床夹具。（2）机床夹具的功用1）保证加工质量。2）提高劳动生产率和降低成本。3）扩大机床的加工范围。4）减轻工人的劳动强度,保证生产安全。8.2.3机床夹具的功用.分类和组成2.机床夹具的分类根据通用程度不同可分为：（1）通用夹具（2）专用夹具（3）成组可调夹具（4）组合夹具（5）随行夹具8.2.3机床夹具的功用.分类和组成（1）通用夹具定义：通用夹具是指在一般通用机床上所附有的一些使用性较广泛的夹具。例子：车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖和鸡心夹头。铣床上的万向平口钳、分度头和回转工作台等，如图所示。特点：有较大的适用范围，无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。这类夹具一般已经标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。8.2.3机床夹具的功用.分类和组成三爪自定心卡盘四爪单动卡盘万向平口钳回转工作台分度盘

通用夹具8.2.3机床夹具的功用.分类和组成(2)专用夹具定义：专用夹具是指专为某产品零件的某一道工序而设计制造的夹具,如图所示。特点：不需要考虑通用性，所以夹具应设计得结构紧凑，操作方便，另外其设计周期较长，制造费用较高，当产品或零件的加工工艺过程变更时，往往无法再使用而报废，因此适用于大批量生产。8.2.3机床夹具的功用.分类和组成（4）组合夹具定义：组合夹具是指按某一工件某道工序的加工要求，由一套预先制造好的标准元件及组合件组合而成的夹具。特点：这类夹具用完之后可以拆卸存放,以备重新组装新夹具时再次使用。由于组合夹具是由各种标准元件、组合件组装而成,故具有组装迅速,周期短,能反复使用等特点,所以在多品种、小批量生产中及新产品试制中尤为适用。8.2.3机床夹具的功用.分类和组成组合夹具8.2.3机床夹具的功用.分类和组成3.机床夹具的组成（1）定位装置（2）夹紧装置（3）对刀元件（4）导向元件（5）夹具体（6）其他元件和装置8.2.3机床夹具的功用.分类和组成⑴定位装置定义：用来确定工件在夹具中位置的装置。常用的定位装置：支承板定位销心轴V形块8.2.3机床夹具的功用.分类和组成⑵夹紧装置定义：用于保持工件在夹具中的既定位置，使之不因为加工过程中的外力而产生位移的装置。常用的夹紧元件：螺母开口垫圈等8.2.3机床夹具的功用.分类和组成(3)对刀元件

定义:在夹具中起对刀作用的零部件,如对刀块等。

(4)导向元件定义:用来引导刀具进入正确加工位置的零件。常用的导向元件:钻套等。8.2.3机床夹具的功用.分类和组成（5）夹具体

夹具体是夹具的基础零件，用于连接并固定夹具上的各个元件和装置，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上。8.2.3机床夹具的功用.分类和组成1.常见定位方法与定位元件工件在机床上的定位包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面。本节只讨论工件在夹具上的定位问题（夹具在机床上定位原理与此相同）。(1)工件以平面定位

1)固定支承

固定支承有支承钉和支承板两种形式。2)可调支承

支承点位置可以调整的支承称为可调支承

8.2.4机床夹具8.2.4机床夹具

3）自位支承

图在定位过程中，支承本身可以随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。自位支承一般只起一个自由度的定位作用，即一点定位。4）辅助支承

辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，它不起定位作用8.2.4机床夹具(2).工件以圆孔定位工件以圆孔作为定位面,通常属于定心定位（基准为孔的轴线）,其中常见的定位元件有定位销、锥销和心轴。1）定位销：固定式和可换式两类/圆柱销和菱形销两种。圆柱销限制两个自由度，菱形销限制一个自由度。2）锥销

常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度；浮动锥销限制两个自由度。8.2.4机床夹具3）心轴

主要用于加工盘类或套类零件的定位。

图a为间隙配合心轴，与端面配合能限制五个自由度。该心轴装卸方便，但定心精度低。

图b为过盈配合心轴，限制四个自由度。该心轴的特点是定心精度高，但装卸费时，故常用于定心精度要求高8.2.4机床夹具(3)工件以外圆表面定位工件以外圆表面定位有两种形式，一种是定心定位/一种是支承定位

工件以外圆表面定心定位的情况与工件以圆柱孔定位的情况相仿

工件以外圆表面支承定位常用的定位元件是V形块。V形块两斜面之间的夹角

一般取60°，90°或120°，其中以90°最多。a）定位套筒

b）上面可拆卸半圆套c）上面铰链式半圆套(4)定位表面的组合常见的定位表面组合有平面与平面的组合、平面与圆孔的组合、平面与外圆表面的组合、平面与其它表面的组合、锥面与锥面的组合等。8.2.4机床夹具2.工件在夹具中的夹紧(1)夹紧装置的基本要求1）在夹紧过程中不破坏工件已有的正确定位。2）夹紧应可靠和适当，不允许工件产生不适当的变形和表面损伤，也不会在加工过程中产生松动、振动。3）夹紧装置应操作方便、省力、安全。4）夹紧装置的结构设计应力求简单，紧凑，工艺性好。(2)夹紧力的确定夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素/方向的选择原则1）主要夹紧力应垂直于主要定位面2）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致3）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致8.2.4机床夹具夹紧力作用点的确定1）夹紧力应作用在刚性较好部位，以减少工件的夹紧变形。2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件获得的定位不变。3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。8.2.4机床夹具合理确定夹紧力的大小夹紧力的大小与夹紧力、切削力和工件重力的相互作用方向及大小有关。可按切削原理的公式计算出切削力的大小F安全系数K一般精加工K=1.5--2

粗加工K=2.5--38.2.4机床夹具(3)常用夹紧机构3.夹具的连接元件/对刀装置/引导元件8.2.4机床夹具4.夹具与夹具设计(1)车床夹具/分为四类：①以工件外圆定位/夹盘和夹头②以工件内孔定位/心轴③以工件顶尖孔定位/顶尖/拨盘④加工非回转体/弯板式/花盘式(2)钻床夹具刀具导向（钻套）装置/钻模:分为固定式/回转式/翻转式/盖板式/滑柱式钻模等钻模结构：钻套/钻模板/夹具体等图8-39回转式钻模图8-38弯板式车床夹具8.3刀具与刀具切削运动

8.3.1切削加工的基本概念

8.3.2刀具

8.3.3切削过程中的物理现象

8.3.4磨具与磨削加工过程概况8.3.1切削加工的基本概念1.切削运动

金属切削加工是利用刀具切除工件毛坯上多余的金属层，从而使工件达到规定的几何形状、加工精度和表面质量的机械加工方法。

切削加工必须具备三个条件:刀具与工件之间要有相对运动;刀具具有适当的几何参数,即切削角度等;刀具材料应具有一定的切削性能。切削运动切削用量切削层参数切削运动影片:定义：在切削加工中，为了切除多余的材料，刀具和工件之间必须有相对运动，即切削运动。切削运动的分类:⑴主运动⑵进给运动8.3.1切削加工的基本概念⑴主运动定义:使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动。特点:主运动的速度最高,所消耗的切削功率最大。如下图所示。8.3.1切削加工的基本概念

外圆车削的切削运动与加工表面8.3.1切削加工的基本概念⑵进给运动定义:不断地把切削层投入切削,以便形成整个工件表面所需的运动,称为进给运动。特点:进给运动一般速度较低,功率消耗较少。图8-40所示为各种加工的切削运动。8.3.1切削加工的基本概念图8-40各种加工的切削运动8.3.1切削加工的基本概念

2.切削用量影片切削用量三要素⑴切削速度⑵进给量⑶背吃刀量8.3.1切削加工的基本概念定义：切削刃相对于工件的主运动速度称为切削速度。计算切削速度时，应选取切削刃上速度最高的点进行计算。主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定式中:d——工件或刀具的最大值(mm)。

n——工件或刀具的转速(r/s或r/min)。⑴切削速度（m／s或m／min）8.3.1切削加工的基本概念⑵进给量（mm／r或mm／双行程）定义：工件或刀具旋转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量。式中：n——主运动的转速(r/s或r/min)；

z——刀具的齿数。8.3.1切削加工的基本概念⑶背吃刀量式中:——工件上待加工表面直径，（mm）；

——工件上已加工表面直径（mm）。定义：指两平面间的距离,该两平面都垂直于所选定的测量方向,并分别通过作用于切削刃上使上述两平面间的距离为最大的点。

8.3.1切削加工的基本概念待加工表面过渡表面已加工表面ⅡⅠ8.3.1切削加工的基本概念3.切削层参数定义：在切削过程中，刀具相对于工件沿进给运动方向每移动f或fz时,一个刀齿正在切削着的金属层，称为切削层。如图8-36所示。(1)切削厚度(2)切削宽度(3)切削层面积图8-36外圆纵车时的切削层参数8.3.1切削加工的基本概念(1)切削厚度定义：指垂直于过渡表面度量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离。用公式表示为当f或kr增大时,则变厚。若车刀切削刃为圆弧或任意曲线,则切削刃上各点的切削厚度是不相等的。8.3.1切削加工的基本概念(2)切削宽度定义：沿过渡表面度量的切削层尺寸称为切削宽度。用公式表示为当ap减小或增大时,则变小。8.3.1切削加工的基本概念(3)切削层面积定义：切削层在切削层尺寸度量平面内的横截面积称为切削层面积。用公式表示为8.3.1切削加工的基本概念8.3.2刀具1.刀具材料（1）刀具材料应具备的基本性能

1)高硬度。

刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,一般常温硬度要在60HRC以上。

2)高耐磨性。一般材料的硬度越高,耐磨性越好。

3)高耐热性。

刀具材料在高温下保持硬度、强度、韧性和耐磨性的性能。

4)足够的强度和韧性。能承受切削力、冲击和振动,不产生崩刃和断裂。

5)良好的工艺性和经济型。（2）常用的刀具材料

1）碳素工具钢：耐热性差,用来制造低速简单的手工工具。如锉刀、刮刀、手工锯条等。

2）合金工具钢：热处理变形小,淬透性好,用来制造低速复杂的工具。如丝锥、扳牙、铰刀等。

3）高速钢:

是以钨、铬、钒、钼为主要合金元素的高合金工具钢。它的使用性能好,成形性好,热处理变形小,韧磨性能较好,广泛用于制造钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。8.3.2刀具

4）硬质合金

①钨钴类:

其代号为YG，抗弯强度高，韧性较好，适于加工脆性金属。②钨钛类:

其代号为YT,其硬度、耐磨性和耐热性均较YG高，但抗弯强度较低。③钨钛钽钴类:

其代号为YW,其中含有少量的TaC或NbC，以细化晶粒，提高韧性和耐磨性。5）涂层刀具材料：在硬质合金或高速钢的基体上涂一层或多层几微米厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物。8.3.2刀具（3）超硬刀具材料陶瓷：由Al2O3及在Al2O3中添加一定量的金属元素构成，采用热压和烧结方法获得。91～95HRA,1200℃,100～400m/min。人造聚晶金刚石(PCD):在高温高压下将金刚石微粉聚合而成的多晶体。5000HV,热稳定性差。立方氮硼(CBN):7000～8000HV,1200～1300℃。8.3.2刀具2.刀具几何参数（1）刀具切削部分的组成外圆车刀是最基本、最典型的刀具，由刀头和刀体组成。车刀的切削部分由三个刀面[前(刀)面、主后(刀)面和副后(刀)面]，两个切削刃（主切削刃和副切削刃）和一个刀尖组成。（如图）8.3.2刀具前面(Ar)副切削刃(Sˊ)刀尖(ε)副后面(Aaˊ)主后面(Aa

)主切削刃(S)刀柄8.3.2刀具1）前面Aγ。直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其流出的刀面。2）后面Aα。与工件过渡表面相对并相互作用的刀面。3）副后面Aα′。与工件已加工表面相对并相互作用的表面。4）主切削刃S。前(刀)面与主后(刀)面的交线。它承担主要的切削工作。5）副切削刃S′。前(刀)面与副后(刀)面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。6）刀尖。主切削刃和副切削刃连接处的一段切削刃。它可以是小的直线段或圆弧。8.3.2刀具（2）确定刀具角度的静止参考系8.3.2刀具工件基面Pr车刀底平面正交平面Po主切削平面Ps1）基面Pr。通过切削刃上选定点并与该点切削速度方向相垂直的平面。2）切削平面Ps。通过切削刃上选定点并与工件加工表面相切的平面。3）正交平面Po。通过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面。正交平面必然垂直于切削刃在基面上的投影，它又称为主剖面。8.3.2刀具图8－46外圆车刀静止参考系（3）刀具的标注角度8.3.2刀具派生角度：1)楔角βo在正交平面内测量的前刀面与后刀面之间的夹角，βo＝90°-(γo+αo)2)刀尖角εr在基面内测量的主切削刃投影与副切削刃投影之间的夹角，εr＝180°-(κr+κr′)3)余偏角Ψr在基面内测量的主切削刃投影与进给方向垂线之间的夹角Ψr＝90°-κr刀具的标注角度车刀前刀面和主后刀面在正交平面参考系中的位置由以下两个角度确定：1）前角γo在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角。前角表示前刀面的倾斜程度，有正、负和零值之分2)后角αo在正交平面内测量的主后刀面与切削之间的夹角。后角表示主后刀面的倾斜程度，一般为正值在刀具工作图上只需标注副切削刃上的下列两个角度：1）副偏角κr′在基面内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。副偏角一般为正值2)副后角αo′在副切削刃选定点的正交平面内测量的副后刀面与副切削平面之间的夹角。副切削平面是过该选定点并包含切削速度向量的平面确定车刀主切削刃位置的角度：1）主偏角κr。主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。2）刃倾角λs。在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。（当主切削刃呈水平时，λs=0°，此时切削刃与切削速度方向垂直，称为直角切削。当刀尖是切削刃上最低点时，λs为负值；当刀尖是切削刃上最高点时，λs为正值，如图所示。当λs≠０°时的切削称为斜角切削，此时切削刃与切削速度方向不垂直）请单击4次8.3.2刀具8.3.2刀具刃倾角正负及作用:图a、b、c所示分别为刃倾角为零，刃倾角为正值，刃倾角为负值的情况。

进给运动对工作角度的影响

8.3.2刀具刀尖高低对工作角度的影响8.3.2刀具

刀杆中心线与进给方向不垂直的影响8.3.2刀具8.3.3切削过程中的物理现象1.切屑（1）切屑形成过程大量的实验和理论分析证明，切削塑性金属时切屑的形成过程就是切削层金属产生变形的过程。三个阶段：弹性变形、塑性变形、切断。ＢＡ工件刀具ＯυＡＢＣＤＥ切削层刀具工件ⅠⅢⅡＯ1）金属切削变形过程

切屑根部金相照片8.3.3切削过程中的物理现象2）金属切削变形区的划分第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此变形区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。8.3.3切削过程中的物理现象(2)切屑分类

根据各种不同的切屑形状可分为：

带状切屑

节状切屑

单元切屑

崩碎切屑8.3.3切削过程中的物理现象1）带状切屑形态：如右图所示,带状切屑连续不断呈带状,其底面(与前刀面接触的面)光滑,背面呈毛绒状(剪切面的条纹痕迹)。形成条件:一般加工塑性材料,切削速度较高、进给量较小。刀具前角较大时,易出现带状切削。对加工的影响：切削过程比较平稳，切削力波动小,已加工表面的表面粗糙度值小,但由于切屑连绵不断,易缠绕工件和刀具或流出伤人,影响工作。8.3.3切削过程中的物理现象2）节状切屑形态:如右图所示,切屑底面(与刀具前刀面接触的面)光滑,但有明显的裂纹,外表面(背面)呈锯齿状。这种切屑一小段即断开(呈C形节状),每个切削单元界限明显。形成条件:加工塑性材料,切削速度较低,前角较小,进给量(或切削厚度)较大时,易出现这类切屑。对加工的影响:出现挤裂切削时,切削过程不够平稳,已加工表面粗糙度值变大。8.3.3切削过程中的物理现象3）单元切屑形态:如右图所示,这类切屑是由彼此之间无联系或联系很弱的梯形粒状的单元所组成的。形成条件:P当工件材料硬度较高而韧性较低及切削速度很低(v<1.2m/min)的情况下,易出现这类切削。对加工的影响:这类切屑变形较大,切削力大并且波动很大,故加工很不平稳,使加工表面的粗糙度值变大。8.3.3切削过程中的物理现象4）崩碎切屑形态：如右图所示，这类切屑为不规则的块状颗粒。形成条件：工件材料硬脆，刀具前角小，切削厚度大时，易出现这类切屑。对加工的影响：切削过程有冲击，波动较大，切削力和热集中在刀尖刃口上，使刀具磨损加剧；切屑以块状脱离母体，使已加工表面凹凸不平，因而表面粗糙度值变大，刀具易崩刃。8.3.3切削过程中的物理现象图8-54切屑种类图8-53切屑的各种形状2.切屑收缩与变形系数经滑移变形形成的切屑，其切屑厚度ach膨胀，切屑长度lch却缩短，这种现象称为切屑收缩。厚度变形系数ξa=ach/ac

ac

——切屑层厚度长度变形系数ξl=lc/lch

lc

——切屑层长度8.3.3切削过程中的物理现象3.积屑瘤在切削速度不高而又能形成连续性切削的情况下,加工一般钢料或其他塑性材料时,常常在前刀面切削处粘着一块断面呈三角状的硬块。它的硬度很高,通常是工件材料的2～3倍,在处于比较稳定的状态时,能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。右图为积屑瘤断面的金相磨片。

积屑瘤断面的金相磨片8.3.3切削过程中的物理现象(1)积屑瘤的成因切削加工时，切屑与前刀面发生强烈摩擦而形成新的表面接触。当接触面达到一定的温度和较高压力时，就会产生粘结（冷焊）现象。于是切屑底层金属与前刀面冷焊而滞留在前刀面上。连续流动的切屑从粘在刀面的底层上流过时，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，抗剪强度随之提高而被阻滞在底层上。这样使剪切滑移发生在滞留层内部某一表面，而粘结层逐层在前一层上积聚，最后形成积屑瘤。8.3.3切削过程中的物理现象(2)影响积屑瘤产生的因素积屑瘤的产生及其积聚高度与金属材料的硬化性质有关,也与切削刃前区的温度和压力状况有关。一般来说，塑性材料的加工硬化倾向愈强,愈易产生积屑瘤,切削刃前区的温度与压力太低,不会产生积屑瘤;反之,温度太高,产生弱化作用,也不会产生积屑瘤。对碳素钢来说,在300～500℃时积屑瘤最高,到500℃以上时趋于消失。在背吃刀量和进给量保持一定时,积屑瘤高度与切削速度有密切关系。如右图所示,在低速范围Ⅰ区内不产生积屑瘤;在Ⅱ区内积屑瘤高度随切,

削速度增高而达最大值;在Ⅲ区内积屑瘤高度随切削速度增高而减小;在Ⅳ区内积屑瘤不再生成。

积屑瘤高度与切削速度

关系示意图8.3.3切削过程中的物理现象(3)有利影响产生积屑瘤后，它包覆在切削刃上，由于其硬度比工件材料大，故可代替切削刃进行切削，对切削刃有一定的保护作用。积屑瘤使刀具实际前角增大，对切削过程有利。增大了切削厚度。8.3.3切削过程中的物理现象(4)不利影响!)影响工件的尺寸精度。由于积屑瘤的前端伸出在切削刃之外，使切削厚度增加，因而对工件尺寸精度有影响。2）积屑瘤使加工表面粗糙度值增大。积屑瘤的底部相对稳定，其顶部则很不稳定，容易破裂。一部分粘附于切削底部而排出，一部分残留在加工表面上，积屑瘤凸出切削刃部分使加工表面变得粗糙。3）对刀具寿命的影响。积屑瘤粘附在前刀面上，在相对稳定时，可代替切削刃切削，有减少刀具磨损、提高寿命的作用；但积屑瘤不稳定时，积屑瘤的破裂有可能导致硬质合金刀具颗粒剥落，使磨损加剧。8.3.3切削过程中的物理现象（1）切削力在切削工件时，必须克服材料的弹性和塑性变形抗力，刀具与工件、刀具与切屑的摩擦力，这种抗力组成切削力F。

1）主切削力Fc:切削力Fc在切削速度方向上的分力,占80%～90%，是设计机床的依据。

2）进给力Ff:与进给方向平行，是设计进给机构的依据。

3）背向力Fp:切削力在垂直工作平面上的分力,易使工件变形。4.切削力和切削功率8.3.3切削过程中的物理现象（2）切削力的来源被加工材料的弹性、塑性变形所产生的抗力。刀具与切屑、工件表面间的摩擦力。

切削力的来源8.3.3切削过程中的物理现象（3）切削力的分解Fc--主切削力或切向力Ff--进给力Fp--背向力图8-51切削合力和分力8.3.3切削过程中的物理现象（4）影响切削力的主要因素1）工件材料的性能。工件材料强度、硬度越高或塑性、韧性越好，则切削力越大。

2）刀具几何角度。前角增加，切削力下降；厚角越大，切削力变小；改变主偏角可使轴向切削分力与径向切削分力的比例变化。

3）切削用量。当背吃刀量或进给量加大时，切削力明显加大。8.3.3切削过程中的物理现象（5）切削功率Pc=Fcνc/60

机床主电动机功率PE必须满足：PE≥Pc/η式中η-—机床传动效率，一般取η＝0.75～0.85

。8.3.3切削过程中的物理现象5.切削热(1)切削热的产生与传出

1)切削热的产生

切屑变形；

切屑与刀具前刀面的摩擦；

工件与刀具后刀面的摩擦。

2)切削热的传出切屑、工件、刀具、空气等。

3)切削热对加工的影响刀具温度升高,加速磨损。工件受热膨胀,影响加工精度。切屑刀具工件8.3.3切削过程中的物理现象①剪切区内,沿剪切面方向上各点温度几乎相同,而在垂直于剪切面方向上的温度梯度很大。②前刀面和后刀面上最高温度点都不在切削刃上,而是在离切削刃有一定距离的地方。③在靠近前刀面的切屑底层上温度梯度很大,离前刀面0.1～0.2mm,温度就可能下降50%。④后刀面的接触长度较小,因此工件加工表面上温度的升降是在极短时间内完成的。8.3.3切削过程中的物理现象（2）影响切削温度的因素1）工件材料。工件材料的强度、硬度愈高,导热性愈好,能承受的切削温度愈高。

2）切削用量。切削用量增大,切削温度上升。其中，切削速度影响最大;背吃刀量影响最小。

3）前角。前角增大,切削温度降低。（3）降低切削温度的措施人工冷却：浇注大量切削液绿色射流冷却——集约、环保8.3.3切削过程中的物理现象6.刀具磨损及刀具寿命

（1）刀具磨损

1）随着切削加工的延续而出现的逐渐磨损

,称为正常磨损。

2）由于其他原因突然崩刃、卷刃、碎裂等先期性的损坏,称为非正常磨损。（2）刀具的正常磨损和刀具寿命

1）刀具磨损后将降低加工表面的尺寸精度和增大其表面粗糙度值。通常用刀具的实际切削时间来衡量磨损程度。

2）刀具寿命:刀具由刃磨后开始切削直到磨损量达到磨钝标准的总切削时间。8.3.3切削过程中的物理现象

图8-59刀面磨损形式和磨损过程a)后刀面磨损b)前刀面磨损c)前刀面与后刀面同时磨d)磨损过程8.3.3切削过程中的物理现象磨损过程磨损分为三个过程：初期磨损正常磨损急剧磨损8.3.3切削过程中的物理现象初期磨损阶段因为新刃磨的刀具切削刃较锋利，后刀面与加工表面接触面积很小，压应力较大，加之新刃磨的刀具后刀面存在微观粗糙不平以及显微裂纹、氧化或脱碳等缺陷，所以这一阶段的磨损很快，一般初期磨损量为0.05～0.1mm。其大小与刀面刃磨质量有很大关系，研磨过的刀具初期磨损量较小。8.3.3切削过程中的物理现象正常磨损阶段经过初期磨损后，刀具的粗糙表面已经磨平，承压面积增大，压应力减小，从而使磨损速度明显减小，刀具进入正常磨损阶段。这个阶段的磨损比较缓慢、均匀，后刀面的磨损量随切削时间延长而近似地成比例增加。磨损曲线基本上是一条向上的斜线，其斜率代表刀具的磨损强度。正常切削时，这个阶段时间较长。8.3.3切削过程中的物理现象急剧磨损阶段当刀具磨损量增加到一定限度后,加工表面粗糙度值增大,切削力和切削温度迅速升高,刀具磨损速度急剧增加。生产中为了合理使用刀具,保证加工质量,应该在发生急剧磨损之前就及时换刀。8.3.3切削过程中的物理现象8.3.4磨损与磨削加工过程概况1.磨具磨具是以磨料为主制成，是将许多细微、坚硬和形状不规则的磨料磨粒按一定要求粘接制成。

固结磨具——砂轮、磨石涂覆磨具——砂纸、砂布、砂带固结磨具的特性:(1)磨料棕刚玉(A)、白刚玉（WA）、黑碳化硅（C）、绿碳化硅（GC）。

(2)粒度磨料颗粒的尺寸，其大小用粒度号表示。分磨粒和微粉两种。（3）结合剂用以粘结磨料。（4）硬度磨料在外力作用下脱落的难易程度。磨料易脱落,则硬度低;反之硬度高。（5）组织表示磨粒、结合剂、气孔间体积的比例关系。（6）形状和尺寸（7）磨具标记书写顺序为形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂、最高工作线速度(砂轮独有)。

树脂结合剂(B)

橡胶结合剂(R)8.3.4磨损与磨削加工过程概况2.磨削过程(1)磨削过程的实质切削、刻划和摩擦抛光的综合作用过程。(2)磨削过程的特点

1)背向磨削力Fp大。

2)磨削温度高。

3)表面变形强化和残余应力。图7-56砂轮磨粒切削时的前角和后角8.3.4磨损与磨削加工过程概况

图7-57磨粒的磨削过程

a)切削作用b)刻划作用c)摩擦抛光作用8.4切削加工概述

8.4.1零件的种类及组成

8.4.2常用刀具切削加工方法

8.4.3磨削加工方法

8.4.4常用表面光整加工方法8.4.1零件的种类及组成1.零件的种类轴类零件（图8-65）盘套类零件（图8-66）支架箱体类零件（图8-67）六面体类零件（图8-68）机身机座类零件（图8-69）特殊类零件（图8-70）2.零件的组成常见的三类零件图8-65轴类零件

a)光滑轴b)拉杆c)传动轴d)主轴e)偏心轴f)凸轮轴8.4.1零件的种类及组成

图8-66盘套类零件

a)端盖b)齿轮c)蜗轮d)带轮e)轴套f)轴承套g)尾座套筒8.4.1零件的种类及组成

图8-67支架箱体类零件

a)单孔支架b)双孔支架c)箱体8.4.1零件的种类及组成图8-68六面体类8.4.1零件的种类及组成图8-69机身机座类零件8.4.1零件的种类及组成图8-70特殊类零件8.4.1零件的种类及组成3.组成零件的表面组成零件常见的表面：外圆、内圆、锥面、平面、螺纹、齿形、成形面以及各种沟槽等。如图8-71所示。心轴体零件就是由外圆、内圆、外锥面、内锥面、外螺纹、内螺纹、直角槽、回转槽、轴肩平面和端平面等组成的。8.4.1零件的种类及组成

图8-71心轴体零件8.4.2常用刀具切削加工方法1.车削加工

2.钻削加工

3.镗削加工

4.铣削加工

5.刨削加工

6.插削加工

7.拉削加工1.车削加工工件旋转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法称为车削加工。车刀照片（1）工件的安装三爪自定心卡盘安装、四爪单动卡盘安装、花盘安装、顶尖安装和心轴安装等。（2）车削的工艺特点易于保证加工面间的位置精度、切削过程平稳、生产率高、应用范围广、刀具简单。（3）车削的应用常用来加工各种回转表面，如外圆(含外回转槽)、内圆(含内回转槽)、平面(含台肩端面)、锥面以及螺纹和滚花面等。（如下图）8.4.2常用刀具切削加工方法

图8-72车削的应用8.4.2常用刀具切削加工方法2.钻削加工

用钻头或铰刀、锪刀在工件上加工孔的方法统称钻削加工。(1)钻孔钻孔是最常用的孔加工方法之一。钻孔属于粗加工，其尺寸公差等级为IT12~IT11，表面粗糙度Ra值为25~12.5µm，所使用的刀具通常为麻花钻（如图）。8.4.2常用刀具切削加工方法8.4.2常用刀具切削加工方法

两种钻孔方式a）钻头旋转b）工件旋转

1）钻孔的工艺特点①钻头容易引偏（图8-75）。a.预钻锥形定心坑,起定心作用(图8-76a)。b.用钻套为钻头导向,减少引偏（图8-76b）。c.刃磨钻头时要注意使两个主切削刃对称,使其径向切削力相互抵消。d.钻孔前预先加工端面,使表面平整。

图8-75钻孔时的轴线歪斜8.4.2常用刀具切削加工方法8.4.2常用刀具切削加工方法图8-76减少引偏的措施②易出现孔径扩大。③排屑困难。④切削热不易扩散。

2）钻孔的应用钻孔的加工质量较差，但对精度要求不高的孔，也可以作为终加工方法，如螺栓孔、润滑油通道的孔等。对于精度要求较高的孔，由钻孔进行预加工后再进行扩孔、铰孔或镗孔。8.4.2常用刀具切削加工方法定义：用刀具扩大工件孔径的一种加工方法。特点：扩孔时的工件余量小，扩孔刀齿数较多，刀具刚性、导向性能均比钻孔好，加工后的尺寸公差等级可达IT10～IT19，表面粗糙度Ra值为3.2～6.3μm。常见的扩孔钻形式：高速钢整体式、镶齿套式，如下图所示。

（2）扩孔8.4.2常用刀具切削加工方法

扩孔钻8.4.2常用刀具切削加工方法不同种类的铰刀，如右图所示。1）铰孔的应用2）铰孔的工艺特点（3）铰孔

铰刀8.4.2常用刀具切削加工方法1）铰孔的要点合理选择铰削用量,一般粗铰时余量为0.15～0.5mm,精铰时余量为0.05～0.25mm；切削速度υc≤0.083m/s，宜选用较大的进给量。铰刀在孔中不可倒转。机铰时铰刀与机床最好用浮动连接方式,避免铰刀轴线与被铰孔轴线偏移。铰制工件时,应经常清除切削刃上的切屑,并加注切削液进行润滑、冷却,以减小孔的表面粗糙度值。8.4.2常用刀具切削加工方法2）铰孔的工艺特点铰刀具有校准部分，可起校准孔径、修光孔壁的作用,使孔的加工质量得到提高。铰刀是标准刀具,一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔。铰孔只能保证孔本身的精度,而不能校正轴线的偏斜及孔与其他相关表面的位置误差。