机械制造工艺与装备 全套课件 第1-8章-金属切削基础 - 机械装配工艺基础

机械制造工艺与装备第1章-金属切削基础（1）FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING切削加工概述及切削运动《机械制造工艺与装备》

毛坯精度低、表面粗糙度值大，不能满足零件的使用性能要求，必须进行切削加工才能成为零件。切削加工概述金属切削加工是通过刀具与工件间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的一种机械加工方法。切削加工概述切削加工的基本形式：有车削、铣削、钻削、镗削、刨削、磨削、拉削等。1.车削2.铣削3.钻削切削加工概述4.镗削5.刨削6.磨削7.拉削钳工也属于金属切削加工钳工工作有：錾削、锉削、锯削、刮削、以及钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹等；机械装配和设备修理也属于钳工工作。錾削锉削锯削机械零件及其表面的形成任何机器或机械装置都由零件组成最常见的机械零件分为三大类轴类零件盘类零件支架类零件机械零件及其表面的形成任何一个零件都是由若干个基本表面组成的。组成零件的基本表面主要有：圆柱面圆锥面平面成形表面2.1切削运动为了切除工件上多余的金属，以获得形状、尺寸、位置精度和表面质量都符合要求的工件，除必须使用切削刀具外，刀具与工件间必须作相对运动——切削运动。根据切削过程中所起的作用，分为两种主运动进给运动2.1切削运动切削运动和加工表面2.1切削运动主运动切除工件多余金属、形成工件新表面所必不可少的基本运动主运动的特征速度最高消耗功率最大必有且只有一个形式为旋转或直线往复2.1切削运动图中哪些是主运动？车削：工件旋转；铣削：铣刀旋转；牛头刨：

刀具往复直线运动龙门刨：工件往复直线运动钻削：钻头旋转；磨削：砂轮旋转；2.1切削运动进给运动：使新的切削层金属间断或连续投入切削的运动进给运动的特征耗功少形式为旋转或直线往复速度较低耗功较少有0~n个可连续，也可步进2.1切削运动图中哪些是进给运动？车削：刀具移动铣削：工件移动牛头刨：工件移动钻削：钻头移动磨削：工件移动、工件旋转、砂轮横向进给2.1切削运动切削加工过程中的辅助运动切入运动分度转位运动机床控制台运动空程运动送夹料运动切削加工概述及切削运动小结切削加工：车削、铣削、钻削、

镗削、

刨削、磨削、拉削等等切削运动：

主运动、进给运动合理选择加工设备，提高加工效率、降低劳动强度。主讲教师：陈小芹感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：陈小芹机械制造工艺与装备精品在线开放课程第1章-金属切削基础（2）FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING切削用量《机械制造工艺与装备》

切削用量切削速度、进给量、背吃刀量（切削用量三要素）切削速度vc是指主运动的线速度，切削速度的单位:磨削速度单位用为m/s，其他加工的切削速度单位习惯用m/min主运动是旋转运动时，切削速度计算公式为切削用量切削速度：是指主运动(工件的旋转)的线速度。用矢量vc

表示。进给速度：切削刃上选取点相对于工件的进给运动的瞬时速度。用矢量vf

表示。nvc切削用量进给量f工件或刀具每转一周，刀具沿进给方向与工件的相对位移。单位是mm/r。背吃刀量ap工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离(主切削刃与工件过渡表面的瞬时接触长度在垂直于基点工作平面的方向上测量的大小)车削钻孔刨削切削用量(a)车外圆(b)车端面切削用量(c)切槽(d)铣平面切削用量(e)钻孔(f)刨平面切削用量小结切削用量三要素切削速度进给量背吃刀量质量、成本、效率主讲教师：陈小芹感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：陈小芹机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第二章-金属切削基础(3)FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING切削层参数《机械制造工艺与装备》

切削层参数——切削层横截面三要素切削层：指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工表面之间的金属层切削层横截面要素切削层横截面尺寸切削层参数——切削层横截面三要素切削层公称宽度bD刀具主切削刃与工件的接触长度（切削刃上两个极限点间的距离）（bD=ap/sinkr）切削层参数——切削层横截面三要素切削层公称厚度hD刀具或工件每移动一个进给量

时，刀具主切削刃相邻的两个位置之间的垂直距离（hD=fsinkr）切削层参数——切削层横截面三要素切削层公称横截面积AD切削层横截面的面积（AD≈bDhD=apf）主讲教师：陈小芹感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：陈小芹机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第1章-金属切削基础(5)FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING刀具切削部分的基本定义《机械制造工艺与装备》

刀具切削部分的基本定义任何刀具都由切削部分和夹持部分组成刀具切削部分的结构要素刀具切削部分的结构要素有三面二刃一尖刀具切削部分的基本定义前刀面Aγ切屑流经的刀面刀具切削部分的基本定义后刀面Aα和工件过渡表面相对的刀面刀具切削部分的基本定义副后刀面Aα’和工件已加工表面相对的刀面刀具切削部分的基本定义主切削刃S前刀面与后刀面的交线刀具切削部分的基本定义副切削刃S’前刀面与副后刀面的交线刀具切削部分的基本定义刀尖主切削刃和副切削刃的交点或连接部位刀具切削部分的基本定义刀尖的形状刀具切削部分的基本定义小结刀具的三面二刃一尖前刀面、后刀面、

副后刀面主切削刃、副切削刃刀尖主讲教师：陈小芹感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：陈小芹机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第二章-金属切削基础(6)FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING刀具静止参考系《机械制造工艺与装备》

刀具角度的参考系为了确定和测量各刀刃、各刀面的空间相对位置，必须建立用以度量各刀刃、各刀面空间位置的参考系建立参考系，必须与切削运动相联系，应反映刀具角度对切削过程的影响；参考系平面与刀具安装平面应平行或垂直，以便于测量刀具角度的参考系GB/T12204-2010规定了定义刀具几何角度的两类参考系刀具静止参考系刀具工作参考系它是按合成切削运动方向和安装情况来定义刀具的参考系。区别在于：前者由主运动方向确定，而后者则由合成切削运动方向确定是在两个假定下建立的坐标系。假定一：进给运动速度vf=0，以主运动方向确定切削平面的位置假定二：安装车刀时，刀尖与工件中心等高，刀杆对称面垂直于工件轴线车刀的静止参考系刀具静止参考系车削的特点切削部分结构复杂车削有进给运动主切削刃不一定水平主切削刃各点切削速度不等刀具静止参考系建立车刀静止参考系的假设不考虑进给运动的影响车刀安装绝对正确刀刃选定点的切削速度方向与刀刃各处的平行刀具静止参考系刀具静止角度参考系正交平面静止参考系法平面参考系假定工作平面-背平面参考系（进给、切深剖面参考系）刀具静止参考系正交平面静止参考系切削平面（ps）过刀刃上选定点，包含该点假定主运动方向和刀刃的平面基面（pr）过刀刃上选定点，垂直该点假定主运动方向的平面正交平面（po）过刀刃上选定点，既垂直于切削平面，又垂直于基面的平面刀具静止参考系由此得到ps⊥pr；ps⊥po；pr⊥pops⊥pr,pr∥安装底面（基于车刀静止参考系的3点假设）主切削刃、副切削刃各有一个切削平面和基面刀具静止参考系法平面静止参考系法平面参考系也称法剖面参考系,由法平面Pn、基面Pr和切削平面Ps组成,如图2-13所示。法平面也称法剖面,是通过切削刃上选定点且垂直于切削刃的平面。刀具静止参考系假定工作平面-背平面参考系（也称：进给、切深剖面参考系）如图2-14所示,假定工作平面一背平面参考系由假定工作平面Pf、背平面Pp和基面Pr3个坐标平面组成。假定工作平面也称进给剖面,是通过切削刃上选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面;而背平面也称切深剖面,是指通过切削刃上选定点垂直于假定工作平面和基面的平面。刀具静止参考系小结刀具静止参考系正交平面参考系法平面参考系假定工作平面-背平面参考系掌握国家标准，路正行远。主讲教师：陈小芹感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：陈小芹机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第1章-金属切削基础(7)FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING刀具的标注角度《机械制造工艺与装备》

刀具的标注角度刀具在设计、制造、刃磨和测量时，都是用刀具静止参考系中的几何角度来标明切削刃和刀面的空间位置的，故这些角度称为刀具的标注角度（静态角度）重点介绍10个，常用的有6个（打√者）刀具的标注角度介绍几种标注方法车刀的标注角度(1)：正交参考系刀具的标注角度车刀的标注角度(2)：法平面参考系按照刀具角度定义,同理可标注出法平面参考系中的5个基本角度:主偏角κr、副偏角κ'r、刃倾角λs、法前角γn和法后角αn,如图2-18所示。也有派生角度:刀尖角εr,法楔角βn。刀具的标注角度车刀的标注角度(3)：假定工作平面-背平面参考系在这个参考系中，刀具标注角度(包括主偏角κr、副偏角κ'r、进给前角γf、进给后角αf、背前角γp、背后角αp)同理可标出,刀尖角εr、背楔角βp、进给楔角βf等派生角度也可求出,如图2-19所示。刀具的标注角度在基面Pr中测量的角度√主偏角kr主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角√副偏角kr‘副切削刃在基面上投影与进给运动反方向之间的夹角（或副切削刃在基面上投影与已加工表面之间的夹角）刀尖角εr主切削刃、副切削刃在基面上投影的夹角由上可知：kr+kr’+εr=180°刀具的标注角度在正交平面Po中测量的角度√前角γo基面与前刀面之间的夹角√主后角αo后刀面与切削平面之间的夹角√楔角βo后刀面与前刀面之间的夹角。由上可知：βo=90-(αo+γo)加工过程中，一般不允许αo<0规定：前刀面低于基面时，γo>0；前刀面高于基面时，γo<0。刀具的标注角度在切削平面Ps中测量的角度√刃倾角λs主切削刃与基面之间的夹角规定：刀尖为最高点时，λs>0；刀尖为最低点时，λs<0。注意：这一规定与84年以前的正好相反刀具的标注角度在副正交平面po’中测量的角度副前角γo’副基面与副前刀面间的夹角副后角αo’副后刀面与副切削平面间的夹角加工过程中，一般不允许αo’<0在副切削平面中测量的角度副刃倾角λs’副切削刃与副基面之间的夹角刀具切削部分的基本定义小结六个角度，两个关系主偏角kr、副偏角kr‘kr+kr’+εr=180°前角γo、主后角αo、楔角βoβo=90-(αo+γo)刃倾角λs刀具的标注角度主讲教师：陈小芹感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：陈小芹机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第1章-金属切削基础(8)FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING刀具的工作角度《机械制造工艺与装备》

刀具的工作参考系和工作角度刀具的工作参考系：按照合成切削运动方向和实际安装情况定义的参考系工作参考系与静止参考系的区别合成切削运动方向代替假定主运动方向实际进给运动方向代替假定进给运动方向实际安装条件代替假定安装条件刀具的工作角度：在刀具的工作参考系中定义和测量的刀具角度刀具的工作角度刀具工作角度的标注只需用工作坐标平面取代静止坐标平面即可进给运动对工作角度的影响|横车刀具的工作角度切断工件时，切削刃相对于工件的运动轨迹为阿基米德螺旋线，实际切削平面为过切削刃而切于螺旋线的平面，实际基面又始终与之保持垂直，因而切削时实际的前角、后角等都在发生变化设η为合成切削速度角则γoe

=γo

+η

αoe

=

αo

-η

tanη=

vf

/vc

=f/πdd

随切削过程变化，越靠近中心，η

越大，以致可能αoe<0（挤压）刀具的工作角度进给运动对工作角度的影响|纵车刀具的工作角度考虑进给运动的影响，工作基面pre和工作切削平面pse都倾斜一个η角。则γfe=γf+η;αfe=αf-η;η=tan-1(f/πdw)换算到正交平面系：则tanηo

=tanη·sinkr

γoe=γo+ηo;αoe=αo–ηo车外圆时，η=30’~40’，可忽略；车螺纹，尤其是车多头大螺距螺纹时，η很大，则不可忽略刀具的工作角度刀具安装情况对工作角度的影响|刀尖高于工件中心线刀具的工作角度刀尖高于工件中心线：则γpe=γp+θp;αpe=αp–θp

换算到正交平面系：则γoe=γo+θ;αoe=αo–θoθo=tan-1(tanθp·coskr)注意当刀尖低于工件中心线时，计算公式θp符号相反;镗内孔时与车外圆的计算公式θp符号正好相反。刀具的工作角度刀杆轴线与进给方向不垂直时，工作主偏角和工作副偏角将发生变化设G为进给方向垂线与刀杆中心线的夹角则Kre=Kr±GKre’

=Kr’

干G刀具的工作角度小结刀具的工作角度进给运动对刀具工作角度的影响

包括：横车、纵车刀尖位置高低对刀具工作角度的影响刀杆轴线与进给方向不垂直时对刀具工作角度的影响

掌握刀具工作角度，保证加工质量。主讲教师：陈小芹感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：谢志刚机械制造工艺与装备

精品在线开放课程84第二章-金属切削基础FUNDAMENTALSOFMETALCUTTING《机械制造工艺与装备》

刀具材料刀具材料指刀具切削部分的材料刀具的切削性能，主要取决于刀具材料、几何形状和刀具结构刀具的切削能力直接影响生产率、加工质量和加工成本刀具材料刀具材料应具备的性能刀具工作环境十分恶劣，因此刀具材料必须具备以下性能：高的硬度和耐磨性足够的强度和韧性高的耐热性良好的导热性较小的膨胀系数稳定的化学性能良好的抗粘结性能良好的工艺性能良好的经济性刀具材料刀具材料的种类很多，常用的有工具钢硬质合金陶瓷金钢石立方氮化硼包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。刀具材料高速钢别称锋钢钨钢白钢刀具材料高速钢的特点高速钢是加入了钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢具有较高的耐热性，可在500~650℃的温度下进行切削加工具有高的强度和冲击韧性，刃磨时能获得锋利的刃口，故有“锋钢”之称刀具材料分类按切削性能不同高速钢分为普通高速钢和高性能高速钢按化学成分不同可分为钨系、钨钼系、钼系高速钢按制造方法不同则有熔炼高速钢和粉末冶金高速钢刀具材料普通高速钢钨系高速钢钨系高速钢的典型牌号是W18Cr4V钨钼系高速钢钨钼系高速钢的典型牌号是W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V刀具材料高性能高速钢在普通高速钢中加入一些其他合金元素（C、V、Co、Al），以提高其耐热性和耐磨性典型牌号：W6Mo5Cr4V3、W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al刀具材料粉末冶金高速钢采用粉末冶金法可完全消除碳化物偏析，提高刀具质量特点结晶组织细小、均匀，避免了偏析各向同性，减少热处理变形与应力碳化物细小均匀，改善磨削加工性提高了材料利用率刀具材料高速钢刀具的表面涂层目的为了在刀具表面形成硬度高、耐磨性好的表面层，以减少刀具磨损，提高刀具的切削性能方法蒸汽处理、低温气体氮碳共渗、辉光离子渗氮等。还可采用真空溅射法在刀具表面沉积一层TiC或TiN涂层高速钢是一种复合材料，基体是强度、韧性好的高速钢，表层是具有高硬度、高耐磨性的其他材料刀具材料硬质合金刀具材料硬质合金的组成与性能由高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC、NbC、TaC等）粉末，用钴或镍等金属作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品高硬度、高熔点的金属碳化物含量高，故其硬度、耐热性和耐磨性都超过高速钢，允许切削温度高达800~1000℃。因此，切削速度远高于高速钢刀具材料硬质合金抗弯强度低、韧性差，怕冲击振动，工艺性能差，不易做成形状复杂的整体刀具硬质合金的物理、力学性能取决于合金成份、粉末颗粒的粗细以及合金的烧结工艺金属碳化物所占比例大，则硬度高，耐磨性也好粘结剂含量高，则抗弯强度和冲击韧性会有所提高晶粒越细，硬度越高刀具材料普通硬质合金的分类、牌号及其使用性能硬质合金是以WC为基体，并分为WC-CoWC－Tic-CoWC－TaC（NbC）－CoWC－TiC－TaC（NbC）－Co刀具材料YG类ISO称为K类，加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料YT类ISO称为P类，加工长切屑的黑色金属YN类ISO称为P类，高速精加工工具钢、淬火钢YW类ISO称为M类，可履盖K类、P类的应用范围刀具材料其他硬质合金及其使用性能超细晶粒硬质合金其WC的粒度则在0.2~1μm之间，其中大多数在0.5μm以下是一种高硬度、高强度兼备的硬质合金，具有硬质合金的高硬度和高速钢的高强度可用于间断切削，特别是难加工材料的间断切削刀具材料涂层硬质合金在韧性较好的硬质合金基体上，涂一层硬度、耐磨性极高的难熔金属化合物，采用化学气相沉积法而获得的。涂层的厚度为5~10μm涂层刀片不适于切削高温合金、钛合金、有色金属及某些非金属，不能采用焊接结构，不能重磨使用可分为单涂层、双涂层、和多涂层等刀具材料钢结硬质合金代号为YE。它以WC、TiC作硬质相（占30~40％），以高速钢（或合金钢）作粘结相（占60~70％）硬度、强度与韧性介于高速钢和硬质合金之间；可以进行锻造、切削、热处理与焊接可用于制造模具、拉刀、铣刀等形状复杂的刀具刀具材料其他刀具材料刀具材料陶瓷按化学成分可分为：纯氧化铝AL2O3陶瓷、复合氧化铝AL2O3—TiC陶瓷、复合氮化硅Si3N4—TiC—Co陶瓷高温硬度很高，在1200℃时，硬度尚能达到80HRA，仍具较好的切削性能与金属亲和力小，不易发生粘结和扩散；有较低摩擦系数，不易产生积屑瘤缺点：抗弯强度低，冲击韧性差，导热能力低和线膨胀系数大。对冲击十分敏感，容易破裂刀具材料金刚石已知的最硬材料，其硬度极高，接近于10000HV（硬质合金仅为1300~1800HV）金刚石分为天然和人造两种，常用的有天然单晶、人造聚晶、复合金刚石刀片金刚石刀具既能对陶瓷、刚玉、玻璃、高硅铝合金、硬质合金等高硬度耐磨材料进行切削加工，又能对有色金属及其合金进行精加工和超精加工，使用寿命极高，但不宜加工铁族材料刀具材料立方氮化硼立方氮化硼（CBN）刀片可用机械夹固或焊接的方法固定在刀杆上，也可以将立方氮化硼与硬质合金压制在一起成为复合刀片其硬度为8000~9000HV；热稳定性和化学惰性好，可耐1300~1500℃的高温仍保持其硬度；与铁族材料的亲和作用小，能以加工普通钢和铸铁的切削速度切削淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等，当对淬硬零件进行半精车和精车时，其加工精度与表面质量足以代替磨削加工主讲教师：谢志刚感谢您们的观看Thankyouforwatching108机械制造工艺与装备《机械制造工艺与装备》

第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.1机床组成及主要性能指标机床的组成为了实现加工过程中的各种运动，机床由以下几部分组成。机床的组成1动力源2传动系统3支撑件4执行部件5控制系统6冷却系统7润滑系统8其他装置机床的运动

机床的切削加工是由工具（包括刀具、砂轮等）与工件之间的相对运动来实现的。机床的运动分为表面成形运动(I、IV、V)和辅助运动(II、III、VI、VII)。图2-1车床上车外圆的整个运动机床的主要性能指标1.机床的工艺范围机床的工艺范围是指在机床上加工的工件类型和尺寸，能够加工完成何种工序，使用什么刀具等。机床的主要技术参数包括尺寸参数、运动参数（如主轴转速）与动力参数（如功率）。2.机床的技术参数注：尺寸参数——具体反映机床的加工范围，包括主参数、第二主参数和与加工零件有关的其他尺寸参数。机床的主要性能指标表2-1各类机床的技术参数机床名称主运动进给运动主参数第二主参数加工精度卧式车床工件旋转车刀纵向横向运动工件最大回转直径/10工件最大长度IT10~IT71.6~0.8μm立式车床最大车削直径/100最大工件高度IT9~IT73.2~1.6μm台式钻床钻头旋转钻头轴向直线运动钻孔直径/1最大跨距（主轴和立柱中心距离）IT1212.5μm立式钻床摇臂钻床卧式镗床镗刀旋转工件直线运动主轴直径/10工作台工作面长度IT8~IT61.6~0.8μm坐标镗床镗刀或工件直线运动工作台工作面宽度IT60.2μm牛头刨床刨刀直线运动工件横向运动最大刨削长度/10工作台宽度IT10~IT86.3~3.2μm机床的主要性能指标表2-1各类机床的技术参数（续）机床名称主运动进给运动主参数第二主参数加工精度龙门刨床工件直线运动刨刀直线运动最大刨削宽度/100

6.3~3.2μm插床插刀直线运动工件纵向横向圆周运动最大插削长度/10工作台宽度6.3~1.6μm拉床拉刀直线运动无额定拉刀无IT9~IT71.6μm卧式万能铣床铣刀旋转工件或铣刀直线运动工作台工作面宽度/10工作台工作面长度IT10~IT86.3~1.6μm立式铣床工作台工作面宽度/10龙门铣床工作台工作面宽度/100外圆磨床砂轮旋转工件旋转移动或磨具移动最大磨削直径/10最大磨削长度IT7~IT60.4~0.2μm内圆磨床最大磨削孔径/10最大磨削长度IT7~IT60.2~0.1μm平面磨床工作台面宽度或直径/10工作台面长度IT7~IT60.8~0.2μm滚齿机齿轮刀具旋转工件旋转和移动最大工件直径最大模致IT9~IT76.3~1.6μm机床的精度与刚度1.机床精度机床本身必须具备的精度称为机床精度。它包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度、工作精度等2.机床刚度机床刚度是指机床系统抵抗变形的能力。按照载荷的性质不同，可分为静载荷和动载荷。故机床刚度分为静刚度及动刚度，后者是抗震性的一部分，习惯所说的刚度一般指静刚度。机床的型号

GB15375—2008《金属切削机床型号编制方法》规定，机床按其工作原理、结构特点及使用范围，共分11类，每类又分为10组，每个组分为10系（系列）。机床的型号表2-2机床分类及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他表2-3机床通用特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心（自动换刀）仿形轻型加重型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCRXS读音高密自半控换仿轻重柔显速机床的型号表2-4车床的组、系代号（不分）组系主参数代号名称代号名称折算系数名称0仪表小型车床2排刀车床1最大棒料直径6卧式车床1/10床身上最大回转直径1单轴自动车床1纵切车床1最大棒料直径3转塔车床1最大棒料直径2多轴自动车床1棒料车床1最大棒料直径2卡盘车床1/10卡盘直径3回转、转塔车床0回转车床1最大棒料直径7立式转塔1/10最大车削直径4曲轴及凸轮车床1曲轴车床1/10最大工件回转直径6凸轮轴车床1/10最大工件回转直径5立式车床1单柱车床1/100最大车削直径2双柱车床1/100最大车削直径6落地及卧式车床1卧式车床1/10床身上最大回转直径5球面车床1/10床身上最大回转直径7仿形及多刀车床3立式仿形车1/10最大车削直径7立式多刀车1/10最大车削直径8轮、轴、辊、锭及铲齿车床0车轮车床1/100最大工件直径4轧辊车床1/10最大工件直径9铲齿车床1/10最大工件直径9其他车床0落地镗车床1/10最大工件回转直径6轴承车床1/10最大车削直径机床的型号示例1：工作台最大宽度为500mm的精密卧式加工中心，其型号：THM6350。示例2：工作台最大宽度为400mm的5轴联动卧式加工中心，其型号为TH6340/5L。示例3：有重大改进，其最大钻孔直径为25mm的4轴立式排钻床，其型号：Z5625×4A。示例4：结构不同、工件最大回转直径为400mm的卧式车床，其型号：CA6140。示例5：最大棒料直径为16mm的数控精密单轴纵切自动车床，其型号：CKM1116。举例2.1机床组成及主要性能指标小结机床的组成机床的运动机床的主要性能指标机床的精度与刚度机床的型号主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程《机械制造工艺与装备》

第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.2通用金属切削机床车床及应用1.通用车床1）卧式车床图2-3CA6140车床外形图车床及应用2）立式车床(a)单柱式(b)双柱式图2-4单柱和双柱立式车床：1-底座；2-工作台；3-立柱；4-垂直刀架；5-横梁；6-垂直刀架进给箱；7-侧刀架；8-侧刀架进给箱；9-顶梁1.通用车床车床及应用3）转塔车床图2-5转塔车床：1-进给箱；2-主轴箱；3-前刀架；4-转塔刀架；5-纵向溜板；

6-定程装置；7-床身；8-转塔刀架溜板箱；9-前刀架溜板箱1.通用车床车床及应用2.车床的用途车床及应用3.常用车刀铣床及应用1.通用铣床1）卧式铣床图2-8X6132卧式铣床：1-床身；2-主轴；3-横梁；4-挂架；5-工作台；6-转台；7-横向溜板；8-升降台；9-底座图2-9X6132卧式铣床的运动示意图铣床及应用1.通用铣床2）立式铣床(a)立式升降台铣床

1-立铣头；2-主轴；3-立柱；4-床鞍；5-升降台(b)万能回转头铣床1-电动机；2-滑座；3-万能立铣头；4-水平主轴铣床及应用1.通用铣床3）龙门铣床图2-11龙门铣床外形结构：1-床身；2、8-卧铣头；3、6-立铣头；4-立柱；5-横梁；7-控制器；9-工作台铣床及应用2.铣床的用途铣床及应用3.常用的铣削刀具图2-13加工平面用铣刀图2-14加工沟槽用铣刀铣床及应用3.常用的铣削刀具图2-15加工特形沟槽用铣刀图2-16加工特形面用铣刀钻床及应用1.通用钻床1）台式钻床图2-17台钻结构图：1-电动机；2、6-手柄；3、8-螺钉；4-保险环；5-立柱；7-底座；9-工作台；10-本体钻床及应用1.通用钻床2）立式钻床(a)立式钻床1-变速箱2-进给箱3-主轴4-工作台5-底座6-立柱(b)摇臂钻床1-底座2-立柱3-摇臂4-丝杠5、6-电动机7-主轴箱8-主轴钻床及应用2.钻床的用途钻床及应用3.钻床常用刀具图2-20麻花钻镗床及应用1.通用镗床1）卧式镗铣床图2-22卧式铣镗床结构图：1-主轴箱；2-前立柱；3-主轴；4-平旋盘；5-工作台；

6-上滑座；7-下滑座；8-床身导轨；9-后支撑；10-后立柱镗床及应用1.通用镗床2）坐标镗床(a)立式双柱坐标镗床1-工作台；2-横梁；3-立柱；4-顶梁；5-主轴箱；6-立柱；7-主轴；8-床身(b)卧式坐标镗床1-上滑座；2-回转工作台；3-主轴；4-立柱；5-主轴箱；6-床身；7-下滑座镗床及应用2.镗床的用途和镗削刀具

镗床主要用于镗孔、钻孔、铰孔，以及采用多种刀具进行平面、沟槽和螺纹的加工。镗孔刀的结构与内孔车刀的结构基本相同。磨床及应用1.M1432A型万能外圆磨床图2-25M1432A型万能外圆磨床：1-床身；2-头架；3-內圆磨具；4-砂轮架；5-尾座；6-滑鞍；7-手轮；8-工作台磨床及应用2.平面磨床图2-26卧轴矩台平面磨床1-砂轮架；2-滑鞍；3-立柱；4-工作台；5-床身；6-床鞍磨床及应用2.平面磨床图2-27立轴圆台平面磨床1-砂轮架；2-立柱；3-床身；4-工作台；5-床鞍刨床及应用1.牛头刨床刨床及应用2.刨削的表面插床拉床及应用1.立式拉床(a)立式内拉床

(b)立式外拉床拉床及应用2.拉刀图2-32拉刀的结构图2-33拉削的孔表面2.1机床组成及主要性能指标小结车床铣床钻床、镗床磨床刨床、插床和拉床主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程《机械制造工艺与装备》

第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.3数控机床简介数控机床分类按工艺用途分1金属切削类2金属成形类3数控非常规按运动方式分按控制方式分

数控机床的种类繁多，根据数控机床的功能和组成不同，可以从多个角度对数控机床进行分类。1点位控制2直线控制3轮廓控制1开环控制2半闭环控制3闭环控制另外，还可按数控机床的性能分类，可分为经济型数控机床、中档全功能数控机床及高档精密数控机床。数控机床分类1.金属切削类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床及加工中心。适用于单件小批和多品种生产场合的零件加工，生产率和自动化程度，以及很高的设备柔性。包括数控折弯机、数控组合压力机、数控弯管机和数控回转头压力机等。2.金属成形类数控机床——按工艺用途分类包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工床、数控火焰切割机、数控激光切割机床和专用组合机床等。3.数控非常规加工机床数控机床分类——按运动方式分类1.点位控制机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序，如数控钻床、数控坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。2.直线控制机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个星标位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。如简易数控车床、简易数控铣床。3.轮廓控制机床的运动部件能够实现两个及以上坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹。如数控车、铣、磨。1.开环控制即不带位置反馈装置的控制方式。数控机床分类——按控制方式分类2.半闭环控制在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。3.闭环控制在机床的最终运动部件的相应位置直接安装直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。。数控机床组成及特点机床主机包括床身、底座、立柱、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等，数控装置包括硬件以及相应的软件，用于输入数字化的零件加工程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电动机及进给电动机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。辅助装置包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备用来在机外进行零件的程序编制和存储等。数控机床的组成数控机床组成及特点

图2-34JCS-018型立式镗铣加工中心1-床身；2-滑座；3-工作台；4-后底座；5-立柱；6-数控柜；7-刀库；8-机械手；9-主轴箱；10-操作面板；11-驱动电柜

JCS-018型立式镗铣加工中心在工件一次装夹后，可自动连续地对工件各加工面完成铣、镗、钻、锪、铰和攻螺纹等多种工序。机床的布局基本上是由一台立式铣床附加上数控装置和自动换刀装置所组成的。机床为三坐标系统：装在床身1上的滑座2做横向（前后）运动（Y轴）；工作台3在滑座2上做纵向（左右）运动（X轴）；在床身1的后部装有固定的框式立柱5，主轴箱9在立柱导轨上做升降运动（Z轴）。在立柱左侧前部装有自动换刀装置（刀库7和自动换刀机械手8）；在立柱左侧后部是数控柜6，内有小型计算机数控系统，对加工循环的全过程实现计算机控制；在立柱右侧装有驱动电柜11，内有电源变压器和伺服装置等；操作面板10悬伸在机床的右前方，操作者通过面板上的按键和各种开关按钮实现对机床的控制；同时机床的各种工作状态信号也可在操作面板上显示出来。传动精度和定位精度较高机床刚度高具备自动换刀功能自动化程度高、生产率高02040305161数控机床组成及特点数控机床的特点传动系统简单（电机直驱为主）012.1机床组成及主要性能指标小结数控机床的分类数控机床的组成数控机床的特点数控铣加工型腔仿真动图主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程《机械制造工艺与装备》

第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.4实践项目—典型表面加工外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）图2-35

阶梯轴零件01尺寸精度

02形状精度

03位置精度

167外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）1.外圆表面的技术要求04表面粗糙度

粗车半精车精磨168外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）

超精加工IT10~IT9Ra6.3~3.2μm精车？IT8~IT7Ra1.6~0.8μmIT7~IT6Ra0.4~0.2umRa0.1μm2.工艺分析粗车半精车169外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）

精车

粗车半精车粗磨精磨

粗车半精车粗磨超精加工精磨3.加工方案内圆表面图纸分析及加工（孔的加工）图2-36

衬套零件01尺寸精度

02形状精度内孔表面的圆度、圆柱度及轴线的直线度等，如图所示的圆柱度精度为0.01mm03位置精度

1711.内圆表面的技术要求04表面粗糙度如图所示的内圆的表面粗糙度为Ra0.4μm内圆表面图纸分析及加工（孔的加工）粗加工（钻削）半精加工（扩孔或镗孔）精磨172

半精镗：IT10~IT9Ra6.3~3.2μm精镗？IT8~IT6Ra1.6~0.8μmIT7~IT6Ra0.1um内圆表面图纸分析及加工（孔的加工）2.工艺分析173

钻孔扩孔或半精镗粗磨精磨内圆表面图纸分析及加工（孔的加工）3.加工方案174平面表面图纸分析及加工图2-37V形块01尺寸精度

02形状精度如图所示的V形块底面的平面度要求为0.01mm03位置精度如图所示V形块两侧面对底面B的垂直度（0.02mm）；两侧面相互平行；V形槽对称中心线对底面B的平行度（0.02mm）；V形槽对称中心线关于两侧面的对称面A的对称度（0.025mm）。1751.平面的技术要求04表面粗糙度Ⅴ形块底面B的表面粗糙度为Ra0.4μm；四周面和上表面的表面粗糙度为Ra0.8μm；V形槽表面的粗糙度为Ra0.1μm。平面表面图纸分析及加工粗加工（刨削或铣削）半精加工（铣削）刮研176

一般来说，平面的加工方法有铣削、刨削、磨削、刮研和研磨等，须经过粗加工、半精加工和精加工等步骤，以逐步提高平面度（0.01mm）和表面质量（Ra0.1μm）。IT10~IT9Ra6.3~3.2μm磨削IT7~IT6Ra0.8~0.2μm平面直线度：0.01mm/m；Ra0.01μm平面表面图纸分析及加工2.工艺分析粗刨（粗铣）半精铣177平面表面图纸分析及加工V形块的四周表面和上表面的加工方案：粗磨V形块的V形槽的加工方案：3.加工方案精磨粗刨（粗铣）半精铣V形块的底面的加工方案：粗磨精磨刮削粗刨（粗铣）半精铣粗磨精磨刮削（研磨）2.1机床组成及主要性能指标小结外圆表面图纸分析及加工内圆表面图纸分析及加工平面表面图纸分析及加工主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching机械制造工艺与装备

第三章-机械加工精度(1)MACHININGACCURACY机械加工精度概述《机械制造工艺与装备》

机械加工精度概述加工精度的概念机械加工精度，是指零件在加工后的实际几何参数与理想几何参数相符合的程度理想几何参数尺寸——位于公差带中心；形状——绝对平面、圆柱面等；位置——绝对平行、垂直、同轴等。实际值与理论值相符合的程度高，加工精度也高；反之则加工精度低机械加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度三项内容机械加工精度概述尺寸精度指用来限制加工表面与其基准间的尺寸误差不超过一定范围的尺寸公差要求形状精度指用来限制加工表面宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等，不超过一定范围的几何形状公差要求位置精度指用来限制加工表面与其基准之间相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等，不超过一定范围的相互位置公差要求机械加工精度概述加工误差加工误差是指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，所以，加工误差的大小反映了加工精度的高低。实际加工时不可能也没有必要把零件做得与理想零件完全一致，而总会有一定的偏差，即加工误差。只要这些误差在规定的范围内，即能满足机器使用性能的要求。尺寸、形状和位置精度间的关系独立原则是处理形位公差和尺寸公差关系的基本原则，即尺寸精度和形位精度应分别满足使用要求；通常，零件的形状误差约占相应尺寸公差的30％～50％；位置误差约为尺寸公差的65％～85％；在一般情况下，尺寸精度高，其形状和位置精度也高。机械加工精度概述获得加工精度的方法获得尺寸精度试切法调整法定尺寸刀具法自动控制法（自动测量和数字控制）获得形状精度非成形运动法：刮、研和对磨仿形法成形运动法点成形运动法：轨迹法

线成形运动法成形法展成法获得位置精度找正法夹具机床装夹面机械加工精度概述试切法通过试切—测量—调整—再试切，反复进行到工件尺寸达到规定要求为止获得尺寸精度的方法调整法先调整刀具和工件位置，在一批零件加工过程中保持不变，以保证工件被加工尺寸定尺寸刀具法通过刀具的相应尺寸保证加工表面的尺寸精度机械加工精度概述刀尖轨迹法通过刀尖运动的轨迹获得形状精度获得形状精度的方法成形法利用成形刀具来加工获得形状精度展成法利用工件和刀具的展成切削运动机械加工精度概述获得位置精度的方法直接找正定位法用划针或百分表直接在机床上找正工件位置。划线找正定位法先按零件图在毛坯上划好线，再以所的划线为基准找正它在机床的位置。夹具定位法在机床上安装好夹具，工件放在夹具中定位。机床控制法利用机床的相对位置精度保证位置精度。机械加工精度概述小结加工精度与加工误差尺寸精度：试切法、调整法、

定尺寸刀具法形状精度：刀尖轨迹法、

成形法、展成法位置精度：找正法、夹具、

机床装夹面主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第三章-机械加工精度(2)MACHININGACCURACY影响加工精度的因素及其分析《机械制造工艺与装备》

影响加工精度的因素及其分析工艺系统由机床、夹具、刀具和工件构成的一个完整系统(统一体)原始误差工艺系统中的误差加工前就存在的工艺系统本身的误差加工过程中因工艺系统受力变形等引起的误差加工后的误差(残余应力引起变形或度量误差)车刀沿刀尖轨迹影响加工精度的因素及其分析影响加工精度的因素及其分析工艺系统各个环节的误差最终会反映到工件误差，是误差的根源。影响加工精度的因素及其分析加工原理误差（理论误差）在加工中采用了近似的加工运动、近似的刀具轮廓和近似的加工方法而产生的原始误差近似的加工方法带来的误差例如，用尖车刀车外圆，也不是光滑的圆柱面，而是一个螺旋面影响加工精度的因素及其分析近似的刀具轮廓带来的加工误差例如用模数铣刀铣齿轮，由于：铣刀的成形面不是纯粹的渐开线；模数相同而齿数不同的渐开线齿轮齿形是不同的，一把铣刀铣一组齿数的齿轮，故存在原理误差；再如，用齿轮滚刀加工齿轮时，滚刀也是采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆。影响加工精度的因素及其分析近似的刀具和工件的运动联系所带来的误差例如，车模数螺纹(即蜗杆螺纹)时传动比I==只要能保证加工精度和零件的使用性能，一定的原理误差是允许的。这种误差不应超过相应公差的10~15%。影响加工精度的因素及其分析小结工艺系统中的误差加工前：原理误差、工件安装误差、

机床误差、夹具误差、

刀具误差、调整误差。加工中：受力变形、热变形、

刀具磨损。加工后：内应力引起的变形、度量误差，主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第三章-机械加工精度(3)MACHININGACCURACY工艺系统几何误差（工件误差、定位误差、夹具误差）对加工精度的影响《机械制造工艺与装备》

工艺系统几何误差对加工精度的影响工件误差定位基面加工面l右图为在工件上加工一个台阶面的工序简图,本道工序中要求保证尺寸mm。用调整法保证尺寸精度时,通常是保证定位基准表面与加工表面之间的尺寸,这里,工件以下底面和左侧面定位进行加工。然而,一批工件总存在着制造误差,在本道工序中体现为

1mm。当H为极限尺寸Hmin时,加工表面的工序尺寸为l1,如图3(a)所示。而当H为极限尺寸Hmax时,加工表面的工序尺寸为l2，如图(b)所示。由于l2-l1

=Hmax-Hmin=δH，所以本道工序中台阶面存在着加工误差△l=l2-l1=δH。该加工误差的实质是由定位基准与设计基准不重合所形成的误差,故称为基准不重合误差。工艺系统几何误差对加工精度的影响工件定位误差(间隙最大)(间隙最小)定位心轴待加工工件(套筒)A1A2铣刀铣刀刀具高度：A1=A2工艺系统几何误差对加工精度的影响夹具误差钻套衬套衬套安装孔衬套安装孔轴线至定位表面距离的制造误差衬套安装孔轴线至定位表面距离的制造误差钻套与衬套之间的配合间隙钻套内外圆的同轴度误差工艺系统几何误差对加工精度的影响夹具的制造误差主要是定位元件、夹紧元件、导向元件、分度元件、夹具体等的制造误差；夹具安装、工件装夹等误差对精度影响也很大；夹具的磨损主要是定位元件和导向元件的磨损；为减少夹具误差对精度的影响，夹具的制造误差必须小于工件的公差；且应及时更换易损件。夹具误差夹具的制造、安装误差以及磨损对加工精度的影响工艺系统几何误差对加工精度的影响小结工艺系统的三种几何误差对加工精度的影响工件误差工件定位误差夹具误差分析误差产生原因，提高加工精度。，主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第三章-机械加工精度（4）MACHININGACCURACY工艺系统几何误差（机床误差）对加工精度的影响《机械制造工艺与装备》

工艺系统几何误差对加工精度的影响机床几何误差包括机床本身各部件的制造误差、安装误差和使用过程中磨损机床主轴误差机床主轴是用来安装工件或刀具并将运动和动力传递给工件或刀具的重要零件，它是工件或刀具的位置基准和运动基准，它的回转精度是机床精度的主要指标之一，其误差直接影响着工件精度的高低。工艺系统几何误差对加工精度的影响主轴回转误差回转运动的精度取决于其回转中心相对刀具或工件的位置精度，即取决于机床主轴的回转精度主轴回转误差有三种：主轴的径向跳动、主轴的轴向窜动、主轴的角度摆动工艺系统几何误差对加工精度的影响主轴回转误差的敏感方向对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向；对加工精度影响最小的那个方向称为误差的非敏感方向不同类型的机床，主轴回转误差的敏感方向是不同的工艺系统几何误差对加工精度的影响影响主轴回转精度的因素滑动轴承轴颈或滚动轴承滚道圆度误差滚动轴承内环的壁厚误差滑动轴承轴颈、轴承套或滚动轴承滚道的波度滚动轴承滚子的圆度误差和尺寸偏差轴承间隙以及切削中的受力变形轴承定位端面与轴心线垂直度误差轴承端面之间的平行度误差锁紧螺母端面的跳动等工艺系统几何误差对加工精度的影响机床导轨误差导轨是确定主要部件相对位置的基准，也是运动基准，各项误差直接影响被加工工件的精度对导轨的精度主要要求在水平面内的直线度在垂直面内的直线度前后导轨的平行度（扭曲）工艺系统几何误差对加工精度的影响如车削时导轨在水平面内弯曲，向前凸出，则出现鼓形误差；向后凸出，则出现鞍形误差工艺系统几何误差对加工精度的影响机床导轨在垂直面内的直线度对加工精度的影响机床导轨扭曲对工件形状的影响工艺系统几何误差对加工精度的影响传动链误差产生的原因：传动元件的制造误差、传动元件的装配误差、使用过程中的磨损减少传动链误差影响的措施缩短传动链采用降速传动提高传动链的制造精度和装配精度设法消除传动链的间隙采用误差校正机构提高传动精度工艺系统几何误差(机床误差)对加工精度的影响小结机床误差对加工精度的影响主轴误差导轨误差传动链误差，主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程第三章-机械加工精度（5）MACHININGACCURACY工艺系统几何误差（刀具误差、度量、调整以及安装误差）对加工精度的影响《机械制造工艺与装备》

工艺系统几何误差对加工精度的影响刀具的制造误差刀具的制造误差对加工精度的影响，根据刀具的种类不同而不同。定尺寸刀具以刀具尺寸误差为主；成形刀具以刀具形状误差为主刀具的磨损分为三个阶段：刀具的制造误差与磨损初始磨损正常磨损急剧磨损工艺系统几何误差对加工精度的影响减少刀具制造误差影响的措施提高刀具制造精度合理选择刀具材料合理选择切削用量合理选择刀具几何参数合理选择冷却润滑准确刃磨，减少磨损度量、调整以及安装误差度量误差引起度量误差的原因量具本身的误差测量方法引起测量力引起温度引起消除或减少度量误差的措施提高量具精度，合理选择量具注意操作方法注意测量条件度量、调整以及安装误差调整误差工艺系统的调整问题有：机床的调整、夹具的调整、刀具的调整不同的调整方式，有不同的误差来源试切法调整度量误差：试切调整过程中由于度量失误或不准而引起误差加工余量的影响：最小切削厚度太小，以致刀刃打滑，不起切削作用微量进给误差：最后一刀容易出现爬行度量、调整以及安装误差各定程机构的调整机构的制造精度机构的灵敏度调整的准确性样件或样板的调整样板本身的误差（制造和安装误差）对刀误差样件或样板的磨损度量、调整以及安装误差安装误差定位误差基准不重合引起定位元件和定位面的制造误差元件配合间隙引起夹紧误差夹紧机构的夹紧力不当引起夹紧方式不当引起夹紧状态不良引起工艺系统几何误差对加工精度的影响小结刀具误差度量误差调整误差安装误差，主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程第三章-机械加工精度（6）MACHININGACCURACY工艺系统受力变形对加工精度的影响（切削力作用点变化、切削力大小变化）《机械制造工艺与装备》

工艺系统受力变形对加工精度的影响加工过程中的力切削力传动力夹紧力重力惯性力控制力干扰力工艺系统受力变形对加工精度的影响变形现象车长轴车棒薄弱环节磨孔工艺系统受力变形对加工精度的影响车削细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形。车细长轴的变形FyFx工艺系统的刚度工艺系统刚度工艺系统受外力作用后抵抗变形的能力在上述力的作用下，工艺系统受力变形，刀具和工件相对退让。设刀具相对工件在切削接触点法线方向的相对位移量为y，则工艺系统的刚度是工艺系统的刚度Fy引起的变形y:工艺系统在切削分力Fy的作用下，变形y是各个组成部分变形的叠加(包括机床变形yjc、夹具变形yjj、刀具变形ydj、工件变形yg)j由于机床刚度kic=Fy/yjc,夹具刚度kjj=Fy/yjj,刀具刚度kd=Fy/ydj工件刚度kg=Fy/yg,将各部分刚度表达式代人式(3-14)中,经整理可得工艺系统刚度的一般表达式切削力作用点变化引起的加工误差在切削过程中，工艺系统的刚度会随着切削力作用点位置的变化而变化，因此使工艺系统受力变形也随之变化，引起工件形状误差车削加工时，由于工艺系统沿工件轴向方向各点的刚度不同，因此会使工件各轴向截面直径尺寸不同，使车出的工件沿轴向产生形状误差（出现鼓形、鞍形、锥形）切削力作用点变化引起的加工误差❶工件短粗，刚度高→鞍形F1F2主轴箱头架受到的分力尾座受到的分力Fy刀架受到的分力yx假设工件刚性好ytjydjywz主轴箱头架位移刀架位移尾座位移x切削力作用点变化引起的加工误差两端支撑点受力：两端支撑点位移：(两端支撑点位移带动工件平移直接引起的)工件上x点的位移：代入以上两式刀架位移：x点机床总位移：切削力作用点变化引起的加工误差x点机床总位移：小结：车削短粗型工件时，会出现中间细两端粗的鞍形。切削力作用点变化引起的加工误差❷工件细长→鼓形如果在两顶尖间车削刚性差的细长轴工件,则工艺系统中的工件变形必须考虑。假设此时不考虑机床和刀具的变形,工件变形可按简支梁计算：显然，当x=0或x=L时，yg=0;当x=—时,工件变形最大,此时yg=——。因此，加工后的工件呈鼓形。L2FyL348EI切削力大小变化引起的加工误差切削力变化：由于工件加工余量不均或材料硬度不均

切削力变化→变形变化→从而导致产生形状尺寸误差

对于椭圆毛坯：切深大→力大→变形大→椭圆切削力大小变化引起的加工误差误差复映❶毛坯的形状误差，圆度、圆柱度、平面度等都以一定误差复映成工件的加工误差—即误差复映，这是由余量不均引起的❷采用多次走刀减小误差复映❸调整法加工时，毛坯大小不一→工件尺寸分散→需要计算误差复映切削力大小变化引起的加工误差误差复映规律详解误差复映系数ε：定量反映毛坯误差经过加工后减少的程度当加工过程有多次走刀时，每次走刀的复映系数为ε1、ε2、ε3…，则总复映系数ε总=ε1ε2ε3…可简化为ε总≈（ε1）n切削力大小变化引起的加工误差例举一个工艺系统，其误差复映系数为0.25，工件在本工序前的圆度误差0.5mm，为保证本工序0.01mm的形状精度，本工序最少走刀几次？解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3由于ε≤1，所以经过多次走刀，则可能使毛坯误差复映到工件上的误差减少到公差带允许值的范围内；小结工艺系统的刚度切削力作用点变化引起的加工误差切削力大小变化引起的加工误差掌握工艺系统受力变形对加工精度的影响，学以致用，精益求精。工艺系统受力变形对加工精度的影响主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第三章-机械加工精度(7)MACHININGACCURACY工艺系统物理变形（二）夹紧力、残余应力、重力引起的加工误差《机械制造工艺与装备》

夹紧力引起的加工误差镗孔夹紧后镗孔后松开后开口过渡环专用卡爪夹紧力不当引起的误差三爪卡盘夹紧力引起的加工误差橡皮垫(0.5mm)薄板磨削残余应力引起的加工误差残余应力：零件在没有外加载荷作用下，加工后内部存在的应力称为残余内应力。工件在铸、锻、切削后内部应力处于一种很不稳定的相对平衡状态。一旦外界条件变化→平衡破坏→变形→破坏原有精度外界条件温度冷加工振动残余应力引起的加工误差产生内应力的原因残余应力产生的实质原因是由于金属内部组织发生了不均匀的体积变化毛坯制造及热处理过程中产生的残余应力冷校直带来的残余应力切削加工产生的残余应力残余应力引起的加工误差(壁厚收缩速度快)(壁薄收缩速度慢)(壁薄收缩速度慢)铸件冷却进入弹性阶段后，出现内应力

铸件冷却过程中开口后，平衡打破，应力重新分布粗加工刨去表面后，平衡打破，应力重新分布残余应力引起的加工误差消除内应力的措施改变加工工艺和加工用量人工时效（热处理）和自然时效敲击振动合理设计结构采用特殊加工手段重力引起的加工误差由于重力所引起的加工误差工艺系统中有些零部件在自身重力作用下产生的变形也会造成加工误差，例如龙门铣床等的横梁在刀架自重下引起的变形将造成工件的平面度误差。夹紧力、残余应力引起的加工误差小结夹紧力引起的加工误差残余应力引起的加工误差重力引起的加工误差掌握工艺系统受力变形对加工精度的影响，学以致用，精益求精。主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备

精品在线开放课程第三章-机械加工精度(8)MACHININGACCURACY工艺系统物理变形（三）工艺系统的热变形及对加工精度的影响《机械制造工艺与装备》

工艺系统的热变形及对加工精度的影响工艺系统受热升温而使工件、刀具及机床的许多部分会因温度升高而产生复杂变形改变工件、刀具、机床间的相互位置破坏刀具与工件间相互运动的正确性改变已调整好的加工尺寸引起切削深度和切削力改变破坏传动链的精度工艺系统的热变形及对加工精度的影响工艺系统的热源热源内部热源外部热源摩擦热：支承副、传动副、离合器、电机、液压系统加工热：切削热、磨削热环境温度：气温、室温、变化、冷风、热风辐射热：阳光、取暖设备、人体对工艺系统加工精度影响最大的是大尺寸构件受热不均、温差较大时引起的弯曲变形。实践证明，工艺系统的热变形问题重点在机床和工件上。工艺系统的热变形及对加工精度的影响机床的热变形对加工精度的影响机床的温升与热平衡机床各部件达到热平衡的时间不同，热容量大的需要的时间长各类机床热变形及其对加工精度的影响❶车、铣、镗床类机床的热变形主轴箱发热→箱体、床身发生变形和翘曲，主轴抬高和倾斜工艺系统的热变形及对加工精度的影响❷磨床的热变形砂轮轴承和液压系统砂轮轴承→砂轮→工件→工件直径主轴前后轴承温升不同→砂轮倾斜液压系统→床身各处温度不同→床身弯曲和倾斜❸导轨磨床、龙门刨床的热变形、床身的热变形工艺系统的热变形及对加工精度的影响减少机床热变形对加工影响的措施结构设计措施热对称结构设计→单柱改双柱使关键件热变形在误差不敏感方向移动合理安排支承位置，使热位移有效部分缩短对发热大的热源采用足够的冷却措施工艺措施安装机床的区域保持恒定环境温度均布加热器，取暖，门帘，不靠窗照射机床达到热平衡状态后再加工空转一段时间→热平衡→不断续加工精密机床→恒温室严格控制切削用量以减少工件发热工艺系统的热变形及对加工精度的影响工件热变形对加工精度的影响1）工件热变形及其对加工影响传入工件的热量多少工件的受热体积受热是否均匀三种因素①薄片状零件的热变形②轴类零件的热变形③长径比大的零件，如丝杠、细长轴等，受热伸长，不能忽视典型工件工艺系统的热变形及对加工精度的影响2）减少工件热变形对加工精度影响的措施①充分冷却，降低切削温度②提高切削速度和进给量③工件精加工前充分冷却④经常刃磨和修正刀具和砂轮⑤使工件在紧张状态下有伸缩自由工艺系统的热变形及对加工精度的影响小结工艺系统的热源机床热变形对加工精度的影响工件热变形对加工精度的影响了解工艺系统热变形对加工精度的影响，学以致用，保证产品质量。主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching