2010机械加工工艺基础(完整版).pdf

1 百度文库帮手网 w w w.365x u e y u a n.c o m 免费帮下载 文库积分资料1本文由n j 010201209贡献p p t 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。中南大学 Ce n t r a l So u t h Un i v e r s i t y机械制造工程训练多媒体教学课件中南大学 工程训练中心材料成形工艺基础：材料成形工艺基础：主要介绍机械零件毛坯成形方法的工 艺特点、工艺参数的选择、各类零件毛坯 的结构工艺性、零件的材料选择与成形方 法选择的基本原则。机械加工工艺基础：机械加工工艺基础：主要介绍机械加工的基本概念、切削 基本原理、切削机床与刀具、切削加工基 本工艺过程、选择切削加工方法的基本原 则，以及零件机械加工结构工艺性。中南大学 Ce n t r a l So u t h Un i v e r s i t y机械加工工艺基础中南大学 工业训练中心索引第一章.第一章.切削加工的基础知识 第二章.第二章.金属切削机床 第三章.第三章.机械加工工艺过程 第四章.第四章.零件表面的加工方案 第五章.第五章.零件的结构工艺性 第六章.第六章.数控加工技术第一章切削加工的基础知识返回索引1.1 钳工与机械加工?钳工：通过工人手持工具进行切削加工。钳工：通过工人手持工具进行切削加工。?机械加工：采用不同的机床（如车床、铣 机械加工：采用不同的机床（如车床、床、刨床、磨床、钻床等）对工 刨床、磨床、钻床等）件进行切削加工。件进行切削加工。2.零件表面质量的概念 零件表面质量的概念零件几何参数：零件几何参数：宏观几何参数：宏观几何参数：包括：尺寸、形状、位置等要素 等要素。包括：尺寸、形状、位置等要素。微观几何参数：微观几何参数：微观表面粗糙程度。指：微观表面粗糙程度。2.1 加 工 精 度?加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、形状、位置等参数同理论参数的相符合的 程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。b.形状精度 零件形状与理想形状接近程度。形状精度：b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。c.位置精度 零件上实际要素（位置精度：c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对 于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。p a g e 12.1 加 工 精 度?国家标准规定：常用的精度等级分为20级，国家标准规定：常用的精度等级分为20级 20 分别用IT01 IT0、IT1、IT2IT18表示。IT01、IT18表示 分别用IT01、IT0、IT1、IT2 IT18表示。数字越大，精度越低。其中IT5 IT13常用 IT5常用。数字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。?高 精 度：IT5、IT6 IT5、?中等精度：IT7-IT10 中等精度：IT7通常由磨削加工获得。通常由磨削加工获得。通常由精车、刨获得。通常由精车、铣、刨获得。?低 精 度：IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻 IT11通常由粗车、等加工方法获得。等加工方法获得。2.1.1 尺 寸 精 度零件尺寸要素的误差大小。零件尺寸要素的误差大小。问：精度的高低与哪两个因250-0.04素有关？素有关？基本尺寸和公差大小。基本尺寸和公差大小2.1.2 形 状 精 度250 0.013轴加工后可能产生的形状误差2.1.2 形 状 精 度?指零件上实际要素的形状与理想形状相符 合的程度；合的程度；?国家标准规定了六类形状公差（见下表）国家标准规定了六类形状公差（见下表）?形状精度的标注：框格分为2格，形状精度的标注：框格分为2 箭头指向待表达的表面，箭头指向待表达的表面，数字表示 允许误差的大小，单位为毫米。允许误差的大小，单位为毫米。2.1.3 位 置 精 度?指零件的实际要素（点、线、面）相对 指零件的实际要素（于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。圆圈中的英文字母表示基准，框格分3 圆圈中的英文字母表示基准，框格分3格，箭头指向待 表达的表面零件精度等级及其相应的加工方法精度等级 低精度 中等 精度 高精度 特别 精密 精度 尺寸精度范围 IT13IT 11 IT10IT 9 IT8IT 7 IT7IT 6 IT5IT2 Ra 值范围 值范围（m）2512.5 6.33.2 1.60.8 0.80.2 Ra 0.2 相应的加工方法 粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等 粗车、粗镗、粗铣、粗刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等 精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗 精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、铰等 精磨、精磨、精铰等 研磨、珩磨、超精加工、研磨、珩磨、超精加工、抛光等2.2 表 面 粗 糙 度?表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 表面粗糙度：程度。程度。产生的原因：产生的原因1）切削时刀具与工件相）对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦；2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动；3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；4）加工时零件表面发生塑性变形。）加工时零件表面发生塑性变形。2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：主要有以下几个方面：1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变p a g e 2形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，成表面腐蚀；成表面腐蚀；4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，造成零件断裂。造成零件断裂。2.2 表 面 粗 糙 度评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差 评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差Ra2.2 表 面 粗 糙 度h 1+h 2+h 3+.+h n Ra =n 1 l Ra =|y (x )|d x l 0h 1 h 2 Ra h 3h n2.2 表 面 粗 糙 度?国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级，国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级，14个等级 表示，分别用 表示，数字越大，表面越粗糙。数字越大，表面越粗糙。?表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米 表面粗糙度符号上的数值Ra,Ra,单位是微米 m）。（m）。2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度符号的意义及应用 符号 符号说明基本符号意义及应用单独使用无意义基本符号上加一短 表示表面粗糙度是用去 除法获得 划线 基本符号内加一小 表示表面粗糙度是用不 去除材料的方法获得 圆 用去除材料方法获得的 符号上加Ra 值 表面，Ra 的最大允许值 符号上加 值 表面，的最大允许值 为3.2m2.3加工 粗车 粗铣 钻孔 精铣 精刨 方法 粗镗 粗刨 半精 车常见加工方法的Ra 表面特征 常见加工方法的Ra 表面特征 RaRa(微米)Ra(微米)微米 50 25 12.5 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.10.1-0.012 表面特征 可见明显刀痕 可见刀痕 微见刀痕 可见加工痕迹 微见加工痕迹 看不清加工痕迹 可辨加工痕迹方向 微辨加工痕迹方向 只能按表面光泽辩识精车 粗磨 精磨 精密加工2.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系 零件的加工精度与表面粗糙度的关系提问零件的加工精度与表面 粗糙度的关系如何？粗糙度的关系如何？?精度：宏观几何参数的误差 精度：?表面粗糙度：微观几何参数的误差 表面粗糙度：?加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而 加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表 面粗糙度低，面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的 加工方法，加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度 的加工方法。的加工方法。?实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度 实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，不高。不高。3.切削运动与切削用量机器零件的基本表面包括：外圆、机器零件的基本表面包括：外圆、内）、平面和成型面 圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法获得3.1 切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和 工件应具备形成表面的基本运动，即切削 运动 切削运动：刀具和工件的相对运动 切削运动：切削运动分为主运动和进给运动 主运动：提供切削可能性的运动。主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有p a g e 3一个 进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个3.1 切削运动机床的切削运动机床名称卧式车床 钻 床 卧铣、卧铣、立铣 牛头刨床 龙门刨床 外圆磨床 内圆磨床 平面磨床主运动工件旋转运动 钻头旋转运动 铣刀旋转运动 刨刀往复运动 工件往复运动 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转进给运动车刀纵向、横向、车刀纵向、横向、斜向直线移动 钻头轴向移动 工件纵向、横向、工件纵向、横向、斜向直线移动 工件横向间歇移动或刨刀垂向、工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向 间歇移动 刨刀横向、垂向、刨刀横向、垂向、斜向间歇移动 工件转动，同时工件往复移动，工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件转动，同时工件往复移动，砂轮 工件转动，同时工件往复移动，横向移动 工件往复移动，砂轮横向、工件往复移动，砂轮横向、垂向移动3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度,表示，单位为m/s 时速度,用V表示，单位为m/s 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，表示，移量，用f 表示，车、钻和铣削时单位 为m m/r 背吃刀量:背吃刀量:已加工表面和待加工表面之间的垂直距 表示，单位为m m，如下图：离，用a p 表示，单位为m m，如下图：m m3.2.1车削切削速度、背吃刀量的计算切削速度：切削速度：背吃刀量：背吃刀量：d n v=(m/s)601000d m a x?d m i n a p =(m m)2d m a x:待加工 待加工 表面直径V:切削速度 切削速度 d:工件直径 工件直径 n:工件转速 工件转速d m i n:已加工 已加工 表面直径 a p:背吃刀量 背吃刀量3.3 切削用量的合理选择问题(1)粗加工按a (1)粗加工按a p f v 的顺序选择 粗加工按 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多、余金属，只留后续工序的加工余量，余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛 坯尺寸首先选择a 坯尺寸首先选择 p b、粗加工不必考虑表面粗糙度，在a p 确定后，选取大 确定后，、粗加工不必考虑表面粗糙度，的f，减少走刀时间，c、a p 和f 确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提 确定后，、确定后 下选择v 下选择(2)精加工按 精加工按v (2)精加工按v f ap 的顺序选择 精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表 面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v，面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的，然后选择达 到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量决定a 到表面粗糙度要求的，最后再根据精加工余量决定 p4.切 削 刀 具刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能主要取决于两个因素：刀具材料和 刀具性能主要取决于两个因素：即刀具材料和刀具的几何角度4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性 刀具材料应具备如下五个基本特性：1.高硬度：HRC60 以上;高硬度：以上;高硬度 2.高的强度与韧性：2.高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破 高的强度与韧性 坏；3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，高的热硬性 热硬性用热硬温度表示；热硬性用热硬温度表示；4.良好的耐磨性；4.良好的耐磨性；良好的耐磨性 5.良好的工艺性和经济性；5.良好的工艺p a g e 4性和经济性；良好的工艺性和经济性4.1.1 常用的刀具材料?碳素工具钢：如T7、T8、T9 T13等。适合于制造 碳素工具钢：T7、T8、T9T13 T13等 简单的手工工具，如锉刀、锯条等；简单的手工工具，如锉刀、锯条等；?合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、硅等元素，耐热性较低，9Si Cr 等 锰、硅等元素，耐热性较低，如9Si Cr 等，适合于 制造低速成型刀具，如丝锥；制造低速成型刀具，如丝锥；?高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用 高速钢：含较多的钨、钒等合金元素、的有：W18Cr 4V、W6Mo 5Cr 4V等 的有：W18Cr 4V、W6Mo 5Cr 4V等。适合于制造中速 精加工刀具；精加工刀具；?硬质合金：成分由WC、Ti C和Co 组成，采用烧结方 硬质合金：成分由WC Ti C和Co 组成 WC、组成，法获得4.1.1 常用的刀具材料常用的硬质合金有：常用的硬质合金有：钨钴钛类（牌号YT）硬质合金：钨钴钛类（牌号）硬质合金：适合于加工 钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30 钢等塑性材料，其代号有、粗加工用YT5,精加工用YT30;等，粗加工用YT5,精加工用YT30;钨钴类（牌号YG）硬质合金：适合于加工铸 钨钴类（牌号）硬质合金：铁、青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、青铜等脆性材料，其代号有、YG8等，粗加工用 等 粗加工用YG8，精加工用，精加工用YG3。4.1.2其它刀具材料 其它刀具材料陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种：陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种：Al 2O3基陶瓷 基陶瓷。和Si 3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有 很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要 缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受 缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，较大的冲击载荷。较大的冲击载荷。金刚石：金刚石：它分三种 天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片 立方氧化硼：立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下 加入催化剂转变而成常用的刀具材料种 类 硬度 抗弯强 热硬性 工艺性能 用 HRC 度GPa 6060-65 6060-65 2.16 2.35 200200-250 300300-400 600600-700 热成型 同上 同上 烧结成型 同上途碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷材料手工刀具 低速刀具 中速刀具 高速刀具 连续精加 工刀具631.963-70 1.9-4.4891.080089-93 1.0-2.2 800-1000 910.491-95 0.4-0.9 1100110012004.2 刀具的几何角度(车刀的基本形状 车刀的基本形状)车刀的基本形状刀具，就其一个刀齿而言，刀具，就其一个刀齿而言，基面：基面：通过主切削刃上的某都相当于一把车刀。都相当于一把车刀。车刀分为切削部分和 夹持部分，切削平面：切削平面：通过主切削刃上夹持部分，切削部分由三 个刀面组成：前刀面、的某一点，的某一点，与该点加工表面个刀面组成：前刀面、主 相切的平面。相切的平面。后刀面、副后刀面。后刀面、副后刀面。前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃 正交平面：正交平面：通过主切削刃上 的某一点，的某一点，与主切削刃在基 前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃 面上的投影垂直的平面 两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐 两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐 一点，一点，与该点切削速度方向 垂直的平面。垂直的平面。为了研究刀具的几何角度，为了研究刀具的几何角度，各种多齿刀具或复杂 建立三个辅助平面：建立三个辅助平面：4.2.1 车刀的几何角度?前角。：在正交平 前角。面中，面中，前刀面与基 面之间的夹角；面之间的夹角；?后角。：在正交平 后角。面中，面中，主后刀面与 切削平面之间的夹 角；?主偏角：在基面 主偏角Kr 上，主切削刃的投 影与进给方向的夹 角。?副偏角 副偏角Kr ：在基面 上，副切削刃的投 影与进给反方向的 夹角。p a g e 5 夹角。?刃倾角 刃倾角s4.2.2 前角的正与负一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，应取较小的前角；应取较小的前角；前角的取值范围常在-5 +25之间。之间。4.2.3 刃倾角 s 刃倾角刃倾角s：在切削平面中，刃倾角：在切削平面中，主切削刃与基面 之间的夹角。之间的夹角。它主要影响刀头的强度和 排屑方向。排屑方向。一般取s 一般取=10 +10,粗加工时常取 负值，增加刀头强度；精加工时常取正值，负值，增加刀头强度；精加工时常取正值，避免切屑擦伤已加工表面。避免切屑擦伤已加工表面。4.2.4 刃倾角 的正与负 刃倾角s 的正与负当刀尖在主切削刃上最高点时，为 当刀尖在主切削刃上最高点时，s 为 正值，反之为负值。正值，反之为负值。4.3 刀具角度的合理选择问题?原 则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力 粗加工时，为了提高切削效率，会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，为了保证零件质量因此刀具较锋利。为了保证零件质量因此刀具较锋利。?粗加工：前角、后角均小，强度高 粗加工：前角、后角均小，?精加工：前角、后角均大，刀具锋利 精加工：前角、后角均大，?主偏角：车台阶轴：取90度 主偏角：车台阶轴：90度 既车外圆又车端面，45度 既车外圆又车端面，取45度?副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：15度 5-15度 刃倾角：粗加工常取负值，刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值4.4 麻花钻的基本形状麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工 作部分又包括导向部分和切削部分4.4.1 麻花钻的主要几何角度螺旋角 螺旋角：刃带切线与钻头轴线 的夹角,一般=18 30度=18的夹角,一般=18-30度；前角：前角：。后角：后角：f顶角2：顶角2：两个主切削刃在垂直 2 钻头轴线平面上投影的夹角，钻头轴线平面上投影的夹角，通=116-120度之间 度之间；常2=116-120度之间；横刃斜角 横刃斜角：它是横刃与主切 削刃在钻头垂直轴线平面上投影 的夹角。通常为47 55度 47的夹角。通常为47-55度；4.5 砂轮的材料及形状?砂轮：是磨削加工的刀具，它是由磨料和结 砂轮：是磨削加工的刀具，合剂烧结而成的。合剂烧结而成的。?磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，担负切 磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，削作用，所以磨料有很高的硬度。削作用，所以磨料有很高的硬度。?粒度：是指磨料颗粒的大小。粒度：是指磨料颗粒的大小。?结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用。结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用。?硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度。硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度。4.5.1 常用的磨料的特性及用途系 别 刚 玉 碳 化 硅 超 硬 材 料名 称棕刚玉 白刚玉 黑碳化硅 绿碳化硅 金刚石 立方氮化硼代 号 A WA C GC D CBN特 性适合于磨削硬度高，硬度高，韧性 碳钢、可锻铸铁、碳钢、可锻铸铁、青铜 好，价廉 硬度稍低，淬火钢、硬度稍低，锋利 淬火钢、高速钢 锋利，锋利，导热性好 铸铁、铸铁、黄铜p a g e 6硬度高，硬质合金、硬度高，导热好 硬质合金、宝石 硬度最高，韧性 硬质合金、宝石、硬度最高，硬质合金、宝石、差 陶瓷等 不锈钢、硬度仅次于金刚 不锈钢、高矾高 韧性略好。石，韧性略好。速钢4.5.2 砂轮的形状、代号及用途 砂轮的形状、砂轮名称 平行砂轮 双斜边 双面凹 薄片砂轮 筒形砂轮 杯形砂轮 碗形砂轮 代号 P PSX1 PSA PB N B BW 断面简图 基本用途 用途广泛、用途广泛、各种磨床 用于精磨齿轮、用于精磨齿轮、螺纹 外圆磨、刀具磨 外圆磨、切断和开槽 立式平面磨削 端面刀具磨 刀具磨、刀具磨、导轨磨5.刀具磨损和刀具耐用度 刀具磨损和刀具耐用度?刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦 刀具经过一定时间的使用后，和切削热的作用，使刀具变钝，和切削热的作用，使刀具变钝，切削温 度上升，影响加工精度和表面质量，度上升，影响加工精度和表面质量，因 此必须及时刃磨。此必须及时刃磨。?刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨 损限度为止的切削时间。损限度为止的切削时间。例：硬质合金 焊接刀具的耐用度规定为60分钟。60分钟 焊接刀具的耐用度规定为60分钟。5.1 刀具的使用过程刀具使用 磨钝 刃磨刀具包括：三种磨损形式与三个磨损阶段6.金属的切削过程金属切削过程是指从工件表面切除一层 多余的金属，从而形成切屑的过程：多余的金属，从而形成切屑的过程：1.金属在刀具前刀面的作用下，1.金属在刀具前刀面的作用下，受到挤压产生弹性 金属在刀具前刀面的作用下 变形。变形。2.应力逐渐变大，产生塑性变形滑移。滑移。2.应力逐渐变大，产生塑性变形 滑移 应力逐渐变大 3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑。3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑。应力达到强度极限 4.切离。4.切离。切离1弹性变形2 塑性变形3 挤裂切屑6.1 金属的切屑类型常见的切屑有如下三种：常见的切屑有如下三种：a.带状切屑：用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性 带状切屑：带状切屑 用大前角刀具、高切削速度、材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但 切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。b.节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时 节状切屑：节状切屑 用低切削速度，出现。形成这种切屑时 金属经弹性变形、塑性变形、这种切屑时，出现。形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂 和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件表 面粗糙。面粗糙。c.崩碎切屑：加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切 崩碎切屑：崩碎切屑 加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。6.2 积 屑 瘤当切屑沿前刀面流出时，积屑瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面 接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形 成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形 成了积屑瘤。成了积屑瘤。积屑瘤的影响：积屑瘤的影响：1、保护切削刃，粗加工时，保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤 2、本身不断形成和脱落，本身不断形成和脱落，会引起振动，会引起振动，影响工件表 面粗糙度，面粗糙度，精加工不希望 产生积屑瘤。产生积屑瘤。6.3 切削力1、切向力（切削力）Fz ：总切削力在主运动方向上、切向力（切削力）p a g e 7的正投影，其大小约占总切削力的 的正投影，其大小约占总切削力的95 99%,是三个分力 是三个分力 中最大的。消耗功率最多的分力，它是机床动力、重要 中最大的。消耗功率最多的分力，它是机床动力、零件的强度和刚度设计和校核的主要依据；零件的强度和刚度设计和校核的主要依据；2、轴向力（进给力）Fx :总切削力在进给方向上的正、轴向力（进给力）投影，其大小约占总切削力的 投影，其大小约占总切削力的1 5%,它是设计和验算机 床进给机构必须的参数；床进给机构必须的参数；3、径向力（背向力）Fy:总切削力在垂直工作平面上、径向力（背向力）的分力，它作用在工件刚性较差的方向，的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变 同时引起振动，影响加工精度。形，同时引起振动，影响加工精度。所以加工刚性较差 的工件（如细长轴）应该力求减少切削力。的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力。6.3 切削力切削力Fr 的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：切削力 的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：的方向如左下图 1.切向力 切向力Fz 切向力 2.轴向力 轴向力Fx 轴向力 3.径向力 径向力Fy 径向力Fr =FX+Fy +FZ2 22Fy6.3 切削力主偏角影响径向力的分配：主偏角影响径向力的分配：6.4切削热切削热产生原因：切削热产生原因：1.切屑变形；切屑变形；切屑变形 2.工件与刀具的摩擦；工件与刀具的摩擦；工件与刀具的摩擦切削热传出途径：切削热传出途径：a.由切屑带走，带走越多越有利；a.由切屑带走，带走越多越有利；由切屑带走 b.由周围空气和冷却介质带走 由周围空气和冷却介质带走，b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越 多越有利；多越有利；c.传入工件 传入工件，c.传入工件，使工件温度升高，引起工件变 产生误差；形，产生误差；d.传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降 传入刀具，使刀具温度升高。磨损加快。低，磨损加快。6.5 降低切削温度的措施1.减少切削热的产生：1.减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度 减少切削热的产生 和切削用量，和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变 选用大的背吃刀量和小的进给量。形，选用大的背吃刀量和小的进给量。2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；改善散热条件 冷却液一般有：冷却液一般有：水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。乳化液：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油 乳化液：具有良好的流动性和导热性，加水稀释而成，应用最广泛。加水稀释而成，应用最广泛。复习思考题1、试说明下列加工方法的主运动和进给运动：、试说明下列加工方法的主运动和进给运动：（1）车端面；）车端面；（2）在车床上钻孔；第八章）在车床上钻孔；（3）在钻床上钻孔；）在钻床上钻孔；（4）在铣床上铣平面；）在铣床上铣平面；（5）在平面磨床上磨平面；）在平面磨床上磨平面；零件表面的加工方案（6）在外圆磨床上磨孔。）在外圆磨床上磨孔。2、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、代号和、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、单位），简述切削用量选择的原则。），简述切削用量选择的原则 单位），简述切削用量选择的原则。p a g e 83、对刀具材料的性能有那些要求？、对刀具材料的性能有那些要求？4、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是、什么？各适合做什么刀具？什么？各适合做什么刀具？5、积屑瘤是如何形成的？它对切削加工有何、积屑瘤是如何形成的？影响？影响？6、试分析车外圆时各切削分力的作用和影、响。7、切削热对切削加工有什么影响？、切削热对切削加工有什么影响？8、简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和、简述车刀前角、后角、主偏角、刃倾角的作用及选择原则。刃倾角的作用及选择原则。9、切削液的主要作用是什么？常根据哪些主要因、切削液的主要作用是什么？素选用切削液？素选用切削液？10、已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部、已知下列车刀的主要角度，分的示意图：分的示意图：第八章 o=8=60（1）外圆车刀：o=10）外圆车刀：=10 s =4 (2)切断刀：o=10 o=6=90 切断刀：零件表面的加工方案=2 s =0 11、车削外圆时，工件转速 360 r/m i n ，切削速、车削外圆时，工件转速n 试求工件直径d 度v =150 m/m i n ,试求工件直径。12、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、钻花等复、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、杂刀具？杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀 而较少采用硬质合金？具？而较少采用硬质合金？第二章金属切削机床返回索引1、机床的类型、金属切削机床是用来对工件进行加工的机 故称为“工作母机”习惯上称机床。器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。?按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类 大类；钻床、磨床、齿轮加工机床等 大类；?按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；?按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机 按重量分类：分为一般机床、床。?机床的型号：如：C6136表示 机床的型号：表示 表示2、机床的基本结构、1.主传动部件：用来实现机床主运动；主传动部件：用来实现机床主运动；主传动部件 2.进给传动部件：主要用来实现机床进给运动；进给传动部件：进给传动部件 主要用来实现机床进给运动；3.工件安装装置：用来安装工件；工件安装装置：工件安装装置 用来安装工件；4.刀具安装装置：用来安装刀具；刀具安装装置 用来安装刀具；5.支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 支承件：支承件 用来支承和连接机床各零部件，床的基础构件；床的基础构件；6.机床动力部件：为机床提供动力。机床动力部件：机床动力部件 为机床提供动力。3、机床的传动、机床的传动有机械、液压、气动、机床的传动有机械、液压、气动、电 气等多种形势，气等多种形势，最常见的是机械传动和液 压传动。压传动。机械传动包括皮带传动、齿轮传动、机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母 传动3.1 皮带传动皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨擦作用，皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨擦作用，是靠胶带与带轮之间的磨擦作用 将主动皮带轮的转动传递到另一个被动皮带轮 上去的。上去的。皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大，皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大，结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。不易引起机器损坏；不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精确的 传动比，且磨擦损失大，传动效率较低。传动比，且磨擦损失大，传动效率较低。3.1 皮带传动如果考虑皮带与皮带轮之间的滑动，其传动比为：如果考虑皮带与皮带轮之间的滑p a g e 9动，其传动比为：i =(d 1/d 2)=(n 2/n 1)式中：式中：d 1 主动皮带轮的直径 d 2 被动皮带轮的直径 n 1 主动皮带轮的转速 n 2 被动皮带轮的转速 滑动系数，约为 滑动系数，约为0.983.2 齿轮传动齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，这 种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿轮传 动等，最常见的是直齿圆柱齿轮。动等，最常见的是直齿圆柱齿轮。设：z 1和n 1分别为主动轮的齿数和转速 z 2和n 2分别为被动轮的齿数和转速 传动比 i =(z 1/z 2)=(n 2/n 1)3.3 涡轮、蜗杆传动 涡轮、采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传动，采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传动，其传动的优点是：可获得较大的降速比，传动 其传动的优点是：可获得较大的降速比，平稳、噪音小，结构紧凑。平稳、噪音小，结构紧凑。其缺点是传动效率 低，并需要良好的润滑条件3.4 齿轮、齿条传动 齿轮、齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直线运动 当齿轮为主动轮时），），也可将直线运动转变为旋转（当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变为旋转 运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，），在实际运用中 运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，以前者 居多。居多。齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时，齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时，传动的平稳性和准确性较差。传动的平稳性和准确性较差。3.5 丝杆、螺母传动 丝杆、丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，例 如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后，如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后，刀架便作纵向运动。刀架便作纵向运动。其传动的优点是工作平稳，无噪音，其传动的优点是工作平稳，无噪音，其缺点是传 动效率较低。动效率较低。4、机床的变速机构、在一般的通用机床上通过变速机构实 现接近理想值的切削速度。现接近理想值的切削速度。变换机床转速的主要装置是机床的齿 轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，最常 见的为滑动齿轮变速机构和离合器式齿轮 变速机构4.1 滑动齿轮变速机构带长键的从动轴上装有滑动齿轮 带长键的从动轴上装有滑动齿轮z 2,z 4,z 6,通过 手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主动轴 手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主动轴上的齿 相啮合，轮z 1,z 3,z 5 相啮合，其传动比 i 1=z 1/z 2 i 2=z 3/z 4 i 3=z 5/z 6 的转速分别为：轴的转速分别为：n 2=i 1n 1 或n 2=i 2n 1或 n 2=i 3n 1 式中n 为轴的转速,为轴的转速）（式中n 1为轴的转速 n 2为轴的转速）4.2 离合器式齿轮变速机构从动轴两端空套有齿轮 从动轴两端空套有齿轮z 2和z 4，它们分别与固定 在主动轴上的齿轮z 啮合。中部带有键3，在主动轴上的齿轮 1和z 3啮合。轴中部带有键，并装有压嵌式离合器4。当手柄左移或右移离合器时，并装有压嵌式离合器。当手柄左移或右移离合器时，离合器的爪1与齿轮 啮合或爪2与齿轮 啮合，与齿轮z 与齿轮z 离合器的爪 与齿轮 2啮合或爪 与齿轮 4啮合，这样轴 可得到两种不同的转速，其传动比是：可得到两种不同的转速，其传动比是：i 1=z 1/z 2 i 2=z 3/z 45、车床的基本结构挂轮箱 床头箱 进 给 箱 卡 盘 中 心 架 溜 板 箱 尾 架 丝 杆 光 杆主电机及变速机构5.1车床的主传动车削的进给量p a g e 10如果工件的转速加快，进给量是否会变化？如果工件的转速加快，进给量是否会变化？所谓进给量，是指主轴转一圈（答：所谓进给量，是指主轴转一圈（一个工作循 环）、刀架沿进给方向移动的距离，只要进给箱）、刀架沿进给方向移动的距离，刀架沿进给方向移动的距离 的挂轮手柄没有调整，的挂轮手柄没有调整，主轴到进给箱的传动比没 有变化，进给量就不会发生变化。有变化，进给量就不会发生变化。5.1.1 车床的传动框图5.2车削的加工范围 车削的加工范围车削是以加工回转体为主要加工目的。车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以 加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。5.3 车削的工艺特点粗加工：经济精度可达到IT10 表面粗糙度在25 IT10，251.粗加工：经济精度可达到IT10，表面粗糙度在2512.5之间 之间;12.5之间;精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗糙度Ra 6.3精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗