机械制造技术第4版第1章 机械制造过程概述第2章 机械加工工艺系统课件

机械制造技术第1章机械制造过程概述ContentsPage目录页04机械加工运动与切削用量01机械制造过程02机械制造的生产组织03机械零件的成形方法TransitionPage过渡页04机械加工运动与切削用量01机械制造过程02机械制造的生产组织03机械零件的成形方法1.1一、生产系统与生产过程机械制造过程二、机械制造过程1.机械制造过程

机械制造过程就是按照工艺规程的要求，对机械产品的零部件和整机进行加工和装配的过程。1.1机械制造过程2.机械制造过程示例分析1.1机械制造过程2.机械制造过程示例分析

如图是某数控车削中心的主轴箱部件结构简图。在该部件中，主要的零件是主轴、箱体、轴承和同步带轮等，其中主轴箱体是这个部件的基准件。轴承和同步带轮等是外购标准件或通用件；主轴和主轴箱体是要通过加工制造完成的。该部件的制造过程可以简述如下：1.1机械制造过程主轴箱的制造主轴的制造主轴箱的装配三、机械制造过程分析1.机械加工工艺过程的组成

1.1机械制造过程每一个工序内都包含许多加工内容，有些加工内容需要工件处于不同的位置才能完成。安装在工件的一次安装中，通过工作台的分度、移位可以使工件相对于机床变换加工位置，工件在每一个加工位置所完成的加工内容称为工位。工位在同一个工位上要完成不同的表面加工时，其中加工表面、刀具、切削速度和进给量不变的情况下所完成的工位内容称为一个工步。工步刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容称为一次走刀。走刀2.机械加工工艺系统

每一个加工内容都有相应的机床、刀具和夹具，它们与被加工工件共同构成了一个闭环系统，称为机械加工工艺系统。对应于不同的加工方法有不同的加工工艺系统，对于同一个被加工零件，加工工艺过程中的每一道加工工序都对应着一个相应的加工工艺系统。加工工艺系统的组成及其特性对机械加工过程中各工序的加工质量、加工效率、加工成本有直接的影响，合理地选择和应用加工工艺系统是机械制造技术的主要内容之一。3.工件表面的成形在机械加工过程中，每一种加工方法都是以完成一定的零件表面的成形为目的的。1.1机械制造过程TransitionPage过渡页04机械加工运动与切削用量01机械制造过程02机械制造的生产组织03机械零件的成形方法一、生产纲领

生产纲领是企业根据市场需求和自身的生产能力决定的在计划生产期内产品的产量。计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领。二、生产组织类型1.2机械制造过程二、生产组织类型1.2机械制造过程类型项目单件小批生产中批生产大批大量生产加工对象

毛坯及加工余量经常变换

木模手工造型；自由锻。加工余量大周期性变换

部分用金属模或模锻。加工余量中等固定不变

广泛用金属模机器造型、压铸、精铸、模锻。加工余量小机床设备及其布置形式通用机床，按类别和规格大小，采用机群式布置通用机床与专用机床结合，按零件分类布置，流水线与机群式结合广泛采用专用机床，按流水线或自动线布置夹具通用夹具、组合夹具和必要的专用夹具广泛使用专用夹具、可调夹具广泛使用高效专用夹具刀具和量具通用刀量具按产量和精度，通用刀量具和专用刀量具结合广泛使用高效专用刀量具二、生产组织类型1.2机械制造过程类型项目单件小批生产中批生产大批大量生产工件装夹方法部分画线找正，多用夹具装夹部分画线找正，多用夹具装夹广泛使用专用夹具生产率多用配刮少量配刮，多用互换装配方法采用互换装配方法装配方法低一般高成本高一般低操作工人技术要求高一般低TransitionPage过渡页04机械加工运动与切削用量01机械制造过程02机械制造的生产组织03机械零件的成形方法一、零件的成形方法1.材料成形工艺（Δm＝0）材料成形工艺是指在加工过程中材料的形状、尺寸、性能等发生变化，而其质量未发生变化。常用的成形工艺有（1）铸造、（2）锻造、（3）模具成形（注塑、冲压）、（4）粉末冶金等。2.材料去除工艺（Δm<0）（1）切削加工在机床上用金属切削刀具切除工件毛坯上多余的金属，从而使工件的形状、尺寸和表面质量达到设计要求的工艺方法。（2）磨削加工在磨床上利用高速旋转的砂轮磨去工件上多余的金属层，从而达到较高的加工精度和表面质量的工艺方法。磨削既可加工非淬硬表面，也可加工淬硬表面。（3）特种加工利用电能、热能、化学能、光能、声能等对工件进行材料去除的加工方法。1.3机械零件的成形方法3.材料累积工艺（Δm

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0）材料累积工艺是指利用一定的方式使零件的质量不断增加的工艺方法。（1）切削加工（2）磨削加工（3）特种加工1.3机械零件的成形方法3.材料累积工艺（Δm

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0）1.3机械零件的成形方法二、零件表面的成形发生线是形成工件表面的几何要素，是在金属切削机床运转时，由工件和刀具彼此间协调的相对运动和刀具切削刃的形状共同形成的。形成发生线的方法有以下四种：（1）轨迹法母线和导线都是刀具切削刃端点（刀尖）相对于工件的运动轨迹。（2）成形法刀具的切削刃就是被加工表面的母线，导线是刀具切削刃相对于工件的运动形成的。（3）展成法对各齿形表面进行加工时，刀具与工件间作展成运动即啮合运动，切削刃各瞬时位置的包络线是齿形表面的母线，导线是由刀具沿齿长方向的运动来实现。

（4）相切法采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工工件时，刀具自身的旋转运动形成圆形发生线，同时切削刃相对于工件的运动形成其他发生线。1.3机械零件的成形方法TransitionPage过渡页04机械加工运动与切削用量01机械制造过程02机械制造的生产组织03机械零件的成形方法一、机械加工运动1.表面成形运动根据工件表面形状和成形方法的不同，成形运动可分为以下两类：（1）简单成形运动是独立的成形运动，由最基本的直线运动或旋转运动构成。（2）复合成形运动是由两个或两个以上简单运动按照一定的运动关系合成的成形运动。从完成工件表面的机械加工并使切削过程能够连续进行的角度看，成形运动可分为主运动和进给运动两种（1）主运动是进行切削加工的最基本、最主要的运动，也叫切削运动。（2）进给运动进给运动与主运动配合，使切削工作能够连续进行。1.4机械加工运动与切削用量二、切削用量1.切削过程中工件上的表面刀具和工件相对运动过程中，在主运动和进给运动作用下，工件表面的一层金属不断被刀具切下转变为切屑，在工件上加工出所需要的新表面。因此，在切削过程中，工件上有三个依次变化着的表面：1.4机械加工运动与切削用量（1）待加工表面

加工时即将切除加工余量的工件表面。

（2）已加工表面

已被切去多余金属而形成的工件新表面。

（3）过渡表面

加工时由切削刃在工件上正在形成的那部分表面，它在待加工表面和已加工表面之间，是切削过程中不断变化着的表面。

2.切削用量（1）切削速度vc切削速度是主运动的线速度。主运动为回转运动时，运动着的回转体（刀或工件）上某一点的瞬时线速度为切削速度，单位是m

/

min，其计算公式如下：（2）进给速度vf、进给量

f

和每齿进给量fz刀具上选定点相对于工件进给运动的瞬时速度称为进给速度，单位是mm

/

min或mm

/

s。1.4机械加工运动与切削用量2.切削用量（3）背吃刀量ap背吃刀量是在与主运动和进给运动方向所组成平面相垂直的方向上测量的工件上已加工表面和待加工表面间的距离，单位为mm。1.4机械加工运动与切削用量什么是生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程？什么是工序、安装、工位、工步和走刀？什么是生产、生产类型？简述各种生产组织类型的特点。简述机械制造过程的基本组成。零件的成形方法有哪几种？各适用什么场合？零件表面的发生线形成的方法有哪些？试举例说明。思考与练习题机械制造技术第2章机械加工工艺系统ContentsPage目录页04夹具01工件02金属切削机床03金属切削刀具与磨具TransitionPage过渡页04夹具01工件02金属切削机床03金属切削刀具与磨具一、概述1.工件的毛坯

毛坯是工件的基础，毛坯的种类、质量和材料性能对机械加工的质量有很大影响。在确定毛坯时，在满足零件使用性能的前提下，充分注意利用新工艺、新技术、新材料的可能性，使毛坯质量提高，就可节约机械加工劳动量，提高工件加工质量。2.工件表面的构成工件的表面一般由多种几何形状构成。如图所示，此轴由几个回转表面构成，其中D3是配合轴径表面，D1、D4

是支承轴径表面，它们是工作表面，其余各面起连接工作表面的作用。机械加工工艺系统是为了保证主要表面的加工要求。2.1工件3.工件的加工质量要求工件质量包括加工精度和表面质量两方面。加工精度指工件加工后的几何参数（尺寸、形状和位置）与图纸规定的理想零件的几何参数符合的程度。符合程度越高，加工精度越高。具有绝对准确参数的零件叫理想零件。工件表面质量指加工后表面的微观几何性能和表层的物理、力学性能，包括表面粗糙度、波度、表层硬化、残余应力等，它们直接影响零件的使用性能。2.1工件二、工件的安装与基准

工件在夹具上定位和夹紧的过程称为安装。常用的安装方法有直接找正定位的安装、按画线找正的安装、用夹具找正的安装。为了保证工件在夹具上的正确安装，必须在工件上选定合理的安装定位基准。在设计零件时，也必须根据功能的要求，选择合理的设计基准。所谓基准就是工件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面，一般用中心线、对称线或平面来做基准。因而要选择基准，包括选择用于确定工件上各点、线、面位置的设计基准，确定工件在夹具上位置的定位基准，检验时的测量基准及装配时用来确定零部件在产品中位置的装配基准，其中定位基准、装配基准、测量基准称为工艺基准。作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在，而常由一些具体的表面来体现，这些表面就成为基面。2.1工件TransitionPage过渡页04夹具01工件02金属切削机床03金属切削刀具与磨具一、机床概述1.机床的作用

金属切削机床是用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装备，它提供刀具与工件之间的相对运动，提供加工过程中所需的动力，经济地完成一定的机械加工工艺。机床的质量和性能直接影响机械产品的加工质量和经济加工的适用范围，而且它总是随着机械工业工艺水平的提高和科学技术的进步而发展。如新型刀具的出现，电气、液压等技术的发展以及计算机控制技术的应用，使机床生产率、加工精度、自动化程度不断提高。2.2金属切削机床2.机床的构成（1）支承及定位部分

连接机床上各部件并使刀具与工件保持正确相对位置。如床身、底座、立柱、横梁等都属支承部件，导轨、工作台、用于刀具和夹具定位的定位元件属定位部分。（2）运动部分

为加工过程提供所需的切削运动和进给运动。包括主运动传动系统和进给运动传动系统以及液压进给系统等，把动力源输出的运动进行变换、传递，使刀具和工件获得所需的切削速度、进给量。（3）动力部分

加工过程和辅助过程的动力源，提供完成加工所需的动力。如带动机械部分运动的电动机和为液压、润滑系统工作提供能源的液压泵等。（4）控制部分

用来启动和停止机床的工作，改变机床各种运动的大小、方向、相互关系，改变机床各部分的工作状态。包括机床的各种操纵机构、电气电路、调整机构、检测装置等。2.2金属切削机床2.机床的构成（1）支承及定位部分

连接机床上各部件并使刀具与工件保持正确相对位置。如床身、底座、立柱、横梁等都属支承部件，导轨、工作台、用于刀具和夹具定位的定位元件属定位部分。（2）运动部分

为加工过程提供所需的切削运动和进给运动。包括主运动传动系统和进给运动传动系统以及液压进给系统等，把动力源输出的运动进行变换、传递，使刀具和工件获得所需的切削速度、进给量。（3）动力部分

加工过程和辅助过程的动力源，提供完成加工所需的动力。如带动机械部分运动的电动机和为液压、润滑系统工作提供能源的液压泵等。（4）控制部分

用来启动和停止机床的工作，改变机床各种运动的大小、方向、相互关系，改变机床各部分的工作状态。包括机床的各种操纵机构、电气电路、调整机构、检测装置等。2.2金属切削机床2.2金属切削机床3.机床的分类与型号编制按加工性质和所用刀具的不同可分为11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、锯床和其他机床。按通用性程度分为：通用机床（即万能机床）、专门化机床、专用机床。按机床重量（取决于轮廓尺寸）分为轻型机床（10kN以下）、中型机床（10～100kN以下）、重型机床（大于100kN）按加工精度分为普通精度级、精密和超精密级机床。按自动化程度分为手动、机动、半自动化和自动化机床。2.2金属切削机床二、机床传动系统的基本概念1．传动链在机床传动装置中，常用的传动件有带轮、齿轮、蜗轮蜗杆、齿轮齿条、丝杠螺母等。通过这些传动件把运动源与执行件，或者把两个执行件之间联系起来，称为传动联系。构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件称为传动链。根据传动链的性质，传动链又可分为两类：（1）内联系传动链它所联系的执行件自身的运动（旋转或直线），同属于一个独立的成形运动，因而在执行件之间的相对运动关系有严格的要求。具有这类传动联系性质的传动链称为内联系传动链。（2）外联系传动链它是联系运动源和机床执行件之间的传动链。它使执行件得到预定速度的运动，并传递一定的动力，但并不要求运动源与执行件之间有严格的传动比关系，外联系传动链传动比的变化只影响生产率或表面粗糙度，不影响工件表面形状的形成。2.2金属切削机床2．机床传动系统图为了清晰地表示机床传动系统中各零件及其相互连接关系，按照国家标准规定的图形符号（GB/T4460—2013），按照展开图的形式，将机床各个传动链，绘制于机床轮廓内的综合简图，称为机床传动系统图。传动系统图能简明地表示出机床传动系统中各传动件的结构类型和连接形式；反映机床全部运动的传动路线以及机床运动的变速、变向、接通和断开方法等。它是分析机床运动、计算机床转速和进给量等的重要工具，但是它不表示传动件的具体结构、尺寸大小及位置。2.2金属切削机床2.2金属切削机床3．机床传动原理图为了便于研究机床的传动联系，常用一些简单的符号表示动力源与执行件及执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图。2.2金属切削机床三、数控机床概述1．数控机床的定义按加工要求预先编制程序，由控制系统发出数字指令信息控制机床的动作，自动将零件加工出来的机床，称为数字控制（NC）机床，简称数控机床。它较好地解决了形状复杂、高精密、生产批量不大且生产周期短及产品更换频繁的多品种小批量产品的制造问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床，是构成柔性制造系统、计算机集成制造系统的基础单元。2.数控机床的组成及分类数控机床的基本组成包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统和机床本体。2.2金属切削机床2.数控机床的组成及分类2.2金属切削机床数控机床按工艺用途分类普通数控机床数控加工中心机床按运动轨迹分类点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床按伺服系统的控制方式分类开环控制数控机床闭环控制数控机床半闭环控制数控机床其他类型数控机床特种加工数控机床金属塑性成形类数控机床3．数控机床加工特点（1）加工精度高，加工质量稳定

数控机床是精密机械技术和计算机技术相结合的产物，有很高的刚度和热稳定性，传动机构也采取减小误差的措施，同时可利用软件进行误差补偿。另外，由于加工是按事先编好的程序自动进行的，可以避免误差，所以数控机床具有较高的加工精度。（2）生产效率高

与普通机床比较，数控机床能提高生产效率3～5倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5～10倍。（3）适用性和通用性强

数控机床只需编制相应的加工程序，即可加工出新的工件。特别适合于单件、小批生产的柔性自动加工。（4）可以完成包含复杂形状、自由曲面等用传统加工方法难以实现的零件的加工，并且不需要专用夹具。2.2金属切削机床TransitionPage过渡页04夹具01工件02金属切削机床03金属切削刀具与磨具一、刀具的类型（1）切刀类包括车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀、自动机床和半自动机床用的切刀以及一些专用切刀。多为只有一条主切削刃的单刃刀具。（2）孔加工刀具在实体材料上加工出孔或对原有孔扩大孔径（包括提高原有孔的精度和减小表面粗糙度值）的一种刀具。如麻花钻、扩孔钻、锪钻、深孔钻、铰刀、镗刀等。（3）拉刀类在工件上拉削出各种内、外几何表面的刀具，生产率高，用于大批量生产，刀具成本高。（4）铣刀类是一种应用非常广泛的在圆柱或端面具有多齿、多刃的刀具。它可以用来加工平面、各种沟槽、螺旋表面、轮齿表面和成形表面等。（5）螺纹刀具指加工内、外螺纹表面用的刀具。常用的有丝锥、板牙、螺纹切头、螺纹滚压工具以及车刀、梳刀等。（6）齿轮刀具用于加工齿轮、链轮、花键等齿形的一类刀具，如齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、花键滚刀等。（7）复合刀具、自动线刀具根据组合机床和自动线特殊加工要求设计的专用刀具，可以同时或依次加工若干个表面。（8）数控机床刀具刀具配置根据零件工艺要求而定，有预调装置、快速换刀装置和尺寸补偿系统。（9）特种加工刀具如水刀、激光刀等。2.3金属切削刀具与磨具2.3金属切削刀具与磨具二、刀具的结构及几何参数1.刀具切削部分的组成（1）前（刀）面Aγ切屑流出时经过的刀面。（2）主后（刀）面Aα与加工表面相对的刀面。（3）副后（刀）面Aα′与工件已加工表面相对的刀面。（4）主切削刃担任主要切削工作，由前（刀）面与后（刀）面相交的棱边形成。（5）副切削刃担任少量切削工作，由前（刀）面与副后（刀）面相交的棱边形成。（6）刀尖主、副切削刃连接处的一部分切削刃，常指它们的实际交点。在实际刀具上常见的刀尖结构如图2.8所示。2.3金属切削刀具与磨具2.刀具的几何参数

度量刀具几何参数的参考系分为两类。一类是刀具的静止参考系，是用于定义刀具的设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系，也称为标注参考系，它不受刀具工作条件变化的影响，即只考虑主运动和进给运动的方向，不考虑进给运动的大小，刀具的安装定位基准与主运动方向平行或垂直；另一类是刀具工作参考系，即确定刀具在切削加工状态下的实际几何参数的参考系，它与刀具安装情况、切削运动大小和方向等有关。

刀具标注参考系由坐标平面和测量面组成。最基本的坐标平面有两个。2.3金属切削刀具与磨具（1）正交平面参考系及标注几何参数正交平面Po：通过切削刃上选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面，它是测量平面。正交平面参考系：由基面Pr、切削平面Ps

和正交平面Po构成的直角坐标系。在正交平面参考系中，要确定外圆车刀切削部分的结构，需要6个基本角度：①主偏角κr；②副偏角κr′；③前角γo；④后角αo；⑤刃倾角λs；⑥副后角αo′。2.3金属切削刀具与磨具（2）工作参考系及工作几何参数

工作参考系中各坐标平面的定义与标注参考系相同，只需用合成切削运动方向取代主运动方向。相应地，在工作状态下刀具的角度也改变了，称为工作角度。考虑进给运动和刀具在机床上的实际安装位置的影响，分别用κre、κr′e、λse、γoe、αoe表示，它们是切削过程中真正起作用的角度。

2.3金属切削刀具与磨具三、刀具材料1.刀具材料应具备的性能（1）硬度和耐磨性刀具材料硬度必须高于被加工材料硬度，必须具有高的耐磨粒磨损性能，硬度是刀具材料应具备的最基本特性，硬度越高，耐磨性就越好。（2）强度和韧性切削工件时，刀具要承受很大的切削抗力和很大的冲击载荷，为了不产生脆性破坏和塑形变形，必须有足够的强度和足够的冲击韧性。（3）耐热性指在高温下能保持高硬度的能力，以适应切削速度提高的要求。（4）导热性和耐热冲击性刀具材料应具有良好的导热性，以便切削时产生的热量能迅速散走。为适应断续切削时瞬间反复的热力和机械的冲击形成的热应力和机械应力，刀具材料应具有良好的耐热冲击性能。（5）抗黏接性防止工件与刀具材料分子间在高温高压下互相吸附产生黏接。（6）化学稳定性指在高温下，刀具材料不易与周围介质发生化学反应。（7）良好的工艺性和经济性刀具材料应便于制造，包括其被切削性能、热处理性能、焊接性能等。经济性是指刀具材料应结合当地资源，降低成本。2.3金属切削刀具与磨具2.几种常见的刀具材料（1）高速钢高速钢是含有钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢。其强度、韧性和工艺性能均较好，磨出的切削刃较锋利，又称锋钢。它有较高耐热性，高温下切削速度比碳素工具钢高1～3倍，因此称高速钢。高速钢可用于加工的材料范围也很广泛，包括有色金属、铸铁、碳钢、合金钢等。高速钢按用途不同，分为通用型高速钢和高性能高速钢；按化学成分可分为钨系、钨钼系和钼系等；按制造工艺不同，分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。（2）硬质合金硬质合金是用高硬度、难熔的金属化合物（WC、TiC等）微米数量级的粉末与Co、Mo、Ni等金属粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。其高温碳化物含量超过高速钢，具有硬度高（＞89HRC）、熔点高、化学稳定性好、热稳定性好的特点，但其韧性差，脆性大，承载冲击和振动能力低。其切削效率是高速钢刀具的5～10倍，因此硬质合金刀具现在是主要刀具材料之一。2.3金属切削刀具与磨具2.3金属切削刀具与磨具3.新型刀具材料（1）涂层刀具材料

涂层刀具材料是采用化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）法，在硬质合金或其他材料刀具基体上涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属（或非金属）化合物而得到的刀具材料，较好地解决了材料硬度及耐磨性与强度及韧性的矛盾。涂层刀具的镀膜可以防止切屑和刀具直接接触，减小摩擦，降低各种机械热应力。使用涂层刀具，可缩短切削时间，降低成本，减少换刀次数，提高加工精度，且刀具寿命长。涂层刀具可减少或取消切削液的使用。（2）陶瓷刀具材料常用的陶瓷刀具材料是以Al2O3

或Si3N4

为基体成分在高温下烧结而成的，其硬度可达91～95HRA，耐磨性比硬质合金高十几倍，适于加工冷硬铸铁和淬硬钢；在1200℃高温下仍能切削，高温硬度可达80HRA，在540℃时为90HRA，切削速度比硬质合金高2～10倍；具有良好的抗黏性能，使它与多种金属的亲和力小，化学稳定性好，即使在熔化时，与钢也不起相互作用；抗氧化能力强。陶瓷刀具的最大缺点是脆性大、强度低、导热性差。采用提高原材料纯度、喷雾制粒、真空加热、亚微细颗粒、热压（HP）静压（HIP）工艺，加入碳化物、氮化物、硼化物及纯金属以及Al2O3

基成分（Si3N4）等，可提高陶瓷刀具性能。2.3金属切削刀具与磨具（3）超硬刀具材料

它是有特殊功能的材料，是金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精加工及硬脆材料加工。它们可用来加工任何硬度的工件材料，包括淬火硬度达65～67HRC的工具钢，有很高的切削性能，切削速度比硬质合金刀具提高10～20倍，且切削时温度低，超硬材料加工的表面粗糙度值很小，切削加工可部分代替磨削加工，经济效益显著提高。①金刚石

金刚石有天然及人造两类，除少数超精密及特殊用途外，工业上多使用人造金刚石作为刀具及磨具材料。②立方氮化硼

有很高的硬度及耐磨性，仅次于金刚石；热稳定性比金刚石高1倍，可以高速切削高温合金，切削速度比硬质合金高3～5倍；有优良的化学稳定性，适于加工钢铁材料；导热性比金刚石差，但比其他材料高得多，抗弯强度和断裂韧性介于硬质合金和陶瓷之间。用立方氮化硼刀具，可加工以前只能用磨削方法加工的特种钢，它还非常适合数控机床加工。2.3金属切削刀具与磨具四、磨具的类型及特性1．普通磨具的类型与特性（1）普通磨具的类型普通磨具是指用普通磨料制成的磨具，如刚玉系磨料、碳化硅系磨料制成的磨具。

普通磨具按照磨料的结合形式可分为固结磨具、涂附磨具和研磨膏。根据不同的使用方式，固结磨具可制成砂轮、油石、砂瓦、磨头、抛磨块等；涂附磨具可制成砂布、砂纸、砂带等。在磨削加工中用得最多的是砂轮。（2）砂轮的特性及其选择砂轮是用各种类型的结合剂把磨料黏合起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的，具有很多气孔，用磨粒进行切削的磨削工具。砂轮由磨料、结合剂及气孔所组成。它的特性主要由①磨料、②粒度、③结合剂、④硬度和⑤组织五个因素所决定。2.3金属切削刀具与磨具（3）砂轮的形状、尺寸与标志为了适应不同类型的磨床上磨削各种形状工件的需要，砂轮有许多形状和尺寸。砂轮的标志印在砂轮的端面上。其顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。2.3金属切削刀具与磨具2．超硬磨具

超硬磨具是指用金刚石、立方氮化硼等以显著高硬度为特征的磨料制成的磨具。可分为金刚石磨具、立方氮化硼磨具和电镀超硬磨具。金刚石砂轮主要用于磨削超高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝石、光学玻璃和陶瓷等，不宜用于加工铁族金属材料。立方氮化硼砂轮的化学稳定性好，加工一些难磨的金属材料尤其是磨削工具钢、磨具钢、不锈钢、耐热合金钢等具有独特的优点。电镀超硬磨具的结合剂强度高，磨料层薄，砂轮表面切削锋利，磨削效率高，不需修整，经济性好。主要用于形状复杂的成形磨具、小磨头、套料刀、切割锯片、电镀铰刀以及用于高速磨削方式之中。2.3金属切削刀具与磨具基体过渡层超硬磨料层超硬磨具TransitionPage过渡页04夹具01工件02金属切削机床03金属切削刀具与磨具一、夹具的概念及构成机械加工过程中，用以确定工件相对于刀具和机床的正确位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动的工艺装备，称为机床夹具，即机床夹具是用以使工件定位和夹紧的机床附加装置。1．定位夹紧装置常见定位方式是以平面、圆孔和外圆定位，为了保证定位有足够的精度、强度和刚度，还要防止大批量装卸时的磨损。夹紧装置要保证定位可靠，不能破坏原定位精度，还要使用方便、安全。2.4夹具2．对刀、导引元件使用专用夹具进行加工时，为了预先调正刀具的位置，在夹具上设有确定刀具（铣、刨等）位置或导引刀具（孔加工刀具）方向的元件，如对刀块、钻套等。3.连接元件为了使夹具在机床上占有正确的位置，一般夹具设有供夹具本身在机床上定位和夹紧用的连接元件。4.夹具体夹具上所有组成部分都必须最终通过一个基础件连接成一个有机整体，这个基础件称为夹具体。2.4夹具二、夹具的类型

2.4夹具三、工件在夹具中的定位1．六点定位原理如图a所示，一个在空间处于自由状态的物体，在三维空间直角坐标系中具有六个自由度，即沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度，和绕这三个坐标轴的转动自由度。确定物体在空间的位置，就是要限制其六个空间自由度。确定工件在夹具中相对于机床和刀具的位置，即是要限制工件的六个自由度，这就是定位。如图b所示，用合理分布的六个抽象支承点就可以限制工件的六个自由度。这一原理称为六点定位原理。2.4夹具2.4夹具（1）六点定位原理被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。

六个自由度都被限制、在空间占有确定的唯一位置的定位称为完全定位。（2）过定位与欠定位被几个定位支承点重复限制同一个自由度，这种定位现象叫过定位。工件实际定位所限制的自由度数目少于按其加工要求必须限制的自由度数目的定位现象，称为欠定位。2.4夹具2．常用定位元件限制的自由度在夹具上是通过各种形式的定位元件来限制工件自由度的。不同的元件结构可以限制不同的自由度，如支承板、定位套、圆柱销、V形块等。这些定位元件各起几点定位作用，必须由它所实际限制的自由度数来确定，有时还要考虑主要夹紧力的作用方向等因素。2.4夹具2.4夹具2.4夹具2.4夹具2.4夹具2.4夹具2.4夹具3．定位元件的应用工件以平面定位时的定位元件：（1）主要支承主要支承用来限制工件自由度，起定位作用。常用的有固定支承、可调支承、自位支承三种。固定支承有支承钉和支承板两种形式。其结构和尺寸都已经标准化，如图2.21所示。2.4夹具工件以平面定位时的定位元件：（2）辅助支承辅助支承只用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。它在工件夹紧后，再固定下来，以承受切削力。辅助支承的应用如图2.24所示。2.4夹具工件以圆孔定位时的定位元件：（1）定位销定位销常用的有圆柱销和圆锥销。2.4夹具工件以圆孔定位时的定位元件：（2）心轴心轴常用的有圆柱心轴和圆锥