《机械制造技术》-任务一

1.1项目任务书下一页返回1.1项目任务书上一页返回1.2机械制造技术的相关知识1.2.1机械制造业的地位和作用机械制造业是国民经济最重要的行业之一，它担负着为各行各业生产机械装备的任务。强大的国防、现代化的农牧业生产、先进的医疗保健手段、可靠的能源供给、丰富的生活资源等，其所用设备的生产均需要机械制造业的强大支持。国家对机械制造业的重视程度，决定其制造能力和制造技术的发展速度和国际地位。因此，机械制造业是一个国家工业发展的基础与核心，也是一个国家工业化水平和国际竞争力的重要标志。下一页返回1.2机械制造技术的相关知识1.2.2机械制造业的发展方向在人类历史发展的过程中，从利用天然石块作为工具到有目的地制造工具，从制造简单的手工工具发展到制造功能齐全的复杂设备，从以满足农业生产为主的附属产业，发展成为国民经济的支柱产业，机械制造业的进步大大推动了人类文明的发展。1.2.3本课程的主要内容及学习要求本课程以机械产品的制造为主线，介绍机械产品的生产过程、生产组织方式以及机械加工装备，包括金属切削过程及其基本规律、机床、刀具、夹具的基本知识、机械加工和装配工艺规程的设计、机械加工中精度及表面质量的概念，制造技术发展的前沿与趋势。上一页返回1.3金属切削机床分类及型号1.3.1机床的分类1.按照通用性程度分类（1）通用机床这类机床的工艺范围很宽，可以加工一定尺寸范围内的多种类型零件，完成多种工序的加工。（2）专门化机床这类机床的工艺范围较窄，只能用于加工不同尺寸的一类或几类零件的一种或几种特定工序。（3）专用机床这类机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序。下一页返回1.3金属切削机床分类及型号2.按照机床的工作精度分类按照机床的工作精度可分为普通机床、精密机床和高精度机床。3.按照机床的质量和尺寸分类按照机床的质量和尺寸可分为仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（质量大于10t）、重型机床（质量在30t以上）和超重型机床（质量在100t以上）。4.按照机床主要部件分类按照机床主要部件分为单轴、多轴、单刀和多刀机床等。5.按照自动化程度分类按照自动化程度分为普通、半自动和自动机床。上一页下一页返回1.3金属切削机床分类及型号1.3.2.机床型号的组成机床的型号简明地表示机床的类别、类型、技术参数和结构特点等，由类别代号和分类代号等组成。机床的类别代号以大写的汉语拼音字母表示，按其相对应的汉字字意读音。当需要时，每个类别又可分为若干分类。分类代号在类别代号之前作为型号的首位，用阿拉伯数字表示。但第一分类的代号1省略不予表示，如磨床类机床有M、2.M、3

M三个分类，见表1-1上一页下一页返回1.3金属切削机床分类及型号机床的主参数、设计序号、第二主参数都是用数字表示的。主参数表示机床的规格大小，是机床的最主要的技术参数，反映机床的加工能力，影响机床的其他参数，通常以最大加工尺寸或机床工作台尺寸作为主参数，如图1-1所示。当机床除普通型外还有某种特性时，应在类别代号后用相应的代号表示，见表1-2上一页返回1.4金属切削原理1.4.1工件表面的成形方法1.工件表面的构成机械零件多种多样，形状各异。但是，加工表面大都是由若干常见的表面组合而成的，这些表面包括平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面等，如图1－2所示。2.工件表面的成形方法常见的工件表面都可以通过一条母线沿另一条导线运动形成，如图1－3所示。下一页返回1.4金属切削原理工件成形方法常用的有:（1）轨迹法轨迹法是指刀具切削刃与工件表面之间近似的为点接触，通过刀具与工件之间的相对运动，由刀尖运动轨迹形成工件表面的加工方法。（2）成形法成形法是指刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状与形成工件表面的母线完全相同，无需任何运动来形成母线的加工方法。上一页下一页返回1.4金属切削原理（3）范成法范成法是指刀具的切削刃与工件表面之间为线接触，刀具与工件之间作展成运动（或称啮合运动）对各种齿形表面进行加工的方法，齿形表面的母线是切削刃各瞬时位置的包络线。（4）相切法相切法是利用刀具边旋转边做轨迹运动对工件进行加工的方法。上一页下一页返回1.4金属切削原理1.4.2切削运动切削过程中刀具和工件之间的相对运动，称为切削运动。根据切削运动在切削加工过程中所起的作用不同，可分为主运动、进给运动及合成运动。1.主运动主运动是最基本的运动，是使工件与刀具产生相对运动从而进行切削的运动，其速度最高，所消耗的功率最大，约占功率总消耗的90％。在切削运动中，主运动只有一个，可以是旋转运动，也可以是直线运动；可以由工件完成，也可以由刀具完成。上一页下一页返回1.4金属切削原理2.进给运动进给运动是把被切削层不断地投入切削，以加工出整个表面的运动。进给运动可由一个或多个运动组成，一般速度较低，可以是连续的也可以是间断的，消耗的功率较少，约占功率总消耗的10％。3.合成运动当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称为合成运动。1.4.3工件表面在切削过程中，随着切削运动的进行，在工件上必然会形成三种不断变化的表面，即已加工表面、待加工表面和加工表面，如图1-5所示。上一页下一页返回1.4金属切削原理1.已加工表面工件上被刀具切削金属层后形成的新表面称为已加工表面。在切削过程中，已加工表面随着切削的进行逐渐扩大。2.待加工表面工件上即将被切除金属层的表面称为待加工表面。在切削过程中，待加工表面将逐渐减小，直至全部切除。3.加工表面工件上切削刃正在切削的金属层表面称为加工表面。在切削过程中，加工表面是不断改变的，且总是处于待加工表面和已加工表面之间。上一页下一页返回1.4金属切削原理1.4.4.切屑的形成与积屑瘤1.切屑的形成在金属切削过程中，由于工件材料和切削条件不同而产生不同的切屑。加工塑性材料时，主要形成带状切屑、节状切屑或粒状切屑，加工脆性材料时，一般形成崩碎状切屑，如图1-6所示。2.积屑瘤加工塑性材料时，经常在刀具前刀面的主切削刃附近出现了一个硬度很高的凸块，并且工件已加工表面也变得比较粗糙，这一凸块通常称为积屑瘤，如图1-7所示。1.4金属切削原理（1）积屑瘤的生长过程在一定的切削速度范围内切削塑性金属材料时，切屑与刀具前面有剧烈的摩擦，使切屑底层流动缓慢，这一缓慢流动层称为滞流层。滞流层的速度接近于零，于是滞流层因高温与刀具前面发生黏结，滞流层不断的黏结堆积，最后形成积屑瘤。（2）积屑瘤对切削过程的影响（3）控制积屑瘤的措施上一页下一页返回1.4金属切削原理1.4.5切削力和切削功率1.切削力的来源切削加工时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需要的力称为切削力。如图1-８所示，切削力产生于被加工材料发生的变形抗力和切屑、工件已加工表面分别与刀具表面发生的摩擦力等。2.切削力的分解切削力是一个大小和方向都不易测量的空间力，为了便于分析和计算，通常将总切削力Ｆ分解为三个互相垂直的分力，即主切削力、背向力、进给力，如图1-9所示。上一页下一页返回1.4金属切削原理3.影响切削力的因素（1）工件材料的影响（2）切削用量的影响①背吃刀量。②进给量。③切削速度。切削用量三要素对切削力的影响程度是不相同的，按大到小排列的顺序如下：背吃刀量、进给量和切削速度。（3）切削液的影响切削液具有冷却、润滑、清洁、防锈的作用。上一页下一页返回1.4金属切削原理4.切削功率的计算为了保证切削加工时机床正常工作和生产安全，应当对切削中功率的消耗加以计算。1.4.6切削热和切削温度1.切削热的来源在金属切削过程中，切削层金属发生弹性变形和塑性变形，其变形所消耗的功将转变为热能，这是切削热的一个来源。同时，切屑与前刀面、工件与后刀面间消耗的摩擦功也转化为热能，这是切削热的又一个来源。上一页下一页返回1.4金属切削原理2.切削温度切削温度一般指切屑与刀具前刀面接触区域的平均温度。刀具前刀面上的最高温度集中在切削刃附近，如图1-1

1所示。上一页返回1.5拓展知识———传动系统1.5.1机床传动系统的组成现代机床形式各异，种类繁多。但从原理上分析，机床加工过程中所需的各种运动是通过原动机、传动系统和执行机构按一定的规律组成的传动链来实现的。1.5.2机床传动原理通过一系列的传动系统把执行机构和原动机连接起来构成的传动联系，称为传动链。在零件的机械加工过程中，机床的各种运动都要经过相应的传动链来实现的。为了说明机床的传动联系，常用一些简单的符号把传动原理和传动路线表示出来，这类图叫做传动原理图，如图1-1

2所示。下一页返回1.5拓展知识———传动系统1.5.3传动系统分析1.传动路线表达式传动系统是指在机床加工过程中，全部成形运动和辅助运动的所有传动链的总和。2.传动链分析计算列运动平衡方程：上一页返回思考题1.工件表面的成形方法主要有哪几种？2.金属切削加工的切削用量三要素是指什么？3.切屑种类有哪些？是如何产生的？4.在加工过程中，金属是如何产生变形的？5.积屑瘤产生的原因及其对加工过程的影响是什么？6.机床有哪些分类方法？机床代号由什么组成？上一页下一页返回图1-1