机械加工基础知识2.ppt

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1、第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一、切削刀具一、切削刀具4.多齿刀具多齿刀具(2)铣刀 1.2 切削刀具及其材料切削刀具及其材料铣刀的类型及用途第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、刀具材料二、刀具材料1.常用的刀具材料常用的刀具材料1.2 切削刀具及其材料切削刀具及其材料常用刀具材料基本性能第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一、积屑瘤一、积屑瘤 在一定范围的切削速度下切削塑性金属形成带状切屑时，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属楔块，这就是积屑瘤(the built-up edge)，或称刀瘤1.积屑瘤的形成积屑瘤的形成1.3

2、 切削过程及控制切削过程及控制积屑瘤的形成与脱落第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一、积屑瘤一、积屑瘤2.积屑瘤对切削加工的影响积屑瘤对切削加工的影响 粗加工时可利用积屑瘤；精加工时应尽量避免积屑瘤产生3.积屑瘤的控制积屑瘤的控制 影响积屑瘤形成的主要因素有：工件材料的力学性能、切削速度和冷却润滑条件等。避免和减小积屑瘤的方法是：加工时控制切削速度，避开产生积屑瘤的切削速度区；增加刀具前角以减小切削变形，降低切屑接触区压力；使用润滑性能良好的切削液，减小摩擦；用适当的热处理方法提高工件材料的硬度，降低塑性，减小加工硬化倾向。1.3 切削过程及控制切削过程及控制第一章第一章 机械加

3、工基础知识机械加工基础知识 、切削力和切削功率、切削力和切削功率1.切削力的构成与分解切削力的构成与分解 总切削力F一般常分解为3个互相垂直的分力切削力Fc 总切削力F在主运动方向上的分力进给力Ff 总切削F在进给运动方向上的分力背向力Fp 总切削力F在垂直于工作平面方向上的分力3个切削分力与总切削力F有如下关系：1.3 切削过程及控制切削过程及控制第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 三、切削力和切削功率三、切削力和切削功率2.切削力的估算切削力的估算 车削外圆时，计算Fc的经验公式如下：N 经验公式中的系数和指数，可从“切削用量手册”中查出 生产中，常用切削层单位面积切削力Kc来

4、估算切削力Fc的大小。因为Kc是切削力Fc与切削层公称横截面积AD之比，所以1.3 切削过程及控制切削过程及控制第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 三、切削力和切削功率三、切削力和切削功率3.切削功率切削功率 切削功率Pm可用下式计算 kW 机床电动机的功率PE可用下式计算 kW1.3 切削过程及控制切削过程及控制第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 四、切削热和切削温度四、切削热和切削温度1.切削热的产生、传出及对加工的影响切削热的产生、传出及对加工的影响 切削热主要有3个切削热源v切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源；v切屑与刀具前刀面之间 的摩擦所产生的热量；v

5、工件与刀具后刀面之间 的摩擦所产生的热量。1.3 切削过程及控制切削过程及控制第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 四、切削热和切削温度四、切削热和切削温度2.切削温度及其影响因素切削温度及其影响因素 切削温度的高低取决于切削热的产生和传散情况。影响切削温度的主要因素有1.3 切削过程及控制切削过程及控制切削用量 工件材料刀具角度切削液 切削油乳化液水溶液第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 五、刀具磨损和刀具寿命五、刀具磨损和刀具寿命1.刀具磨损形态刀具磨损形态1.3 切削过程及控制切削过程及控制第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 五、刀具磨损和刀具寿命五、刀

6、具磨损和刀具寿命2.刀具磨损过程刀具磨损过程1.3 切削过程及控制切削过程及控制硬质合金车刀主后刀面磨损量VB与切削时间之间的关系(磨损曲线)第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 五、刀具磨损和刀具寿命五、刀具磨损和刀具寿命3.影响刀具磨损的因素影响刀具磨损的因素 切削用量中，切削速度对刀具磨损的影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap最小。4.刀具寿命刀具寿命 一把新刀(或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命，以T表示。一把新刀从第一次投入使用直至完全报废(经刃磨后亦不可再用)时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。1.3 切削过程及控制切削过

7、程及控制第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 3 3、切削用量的合理选择、切削用量的合理选择 所谓“合理”的切削用量是指充分利用切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。(1)选择背吃刀量ap(2)选择进给量f(3)选择切削速度vc 切削用量选择的基本原则是：粗加工时在保证合理的刀具寿命的前提下，首先选尽可能大的背吃刀量ap，其次选尽可能大的进给量f，最后选取适当的切削速度vc；精加工时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃刀量和进给量，较高的切削速度，只有在受到刀具等工艺条件限制不宜采用高速切削时才选用较低的切削速度。1.3 切

8、削过程及控制切削过程及控制第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一、磨料与磨具一、磨料与磨具 磨削(grinding)是用带有磨粒的工具(砂轮、砂带、油石等)对工件进行加工的方法1.4 磨具与磨削过程磨具与磨削过程第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一、磨料与磨具一、磨料与磨具 珩磨、超精加工及钳工使用的磨具为油石1.4 磨具与磨削过程磨具与磨削过程油石的形状第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、磨削过程二、磨削过程 比较凸出的和比较锋利的磨粒起切削作用 凸出高度较小或较钝的磨粒起刻划作用 磨钝的或比较凹下的磨粒与工件表面产生滑擦，起摩擦抛光作用 比较锋利且

9、凸出的单个磨粒，其切削过程大致也可分为三个阶段 1.4 磨具与磨削过程磨具与磨削过程第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 三、磨削过程的特点三、磨削过程的特点1.背向力大背向力大2.磨削温度高磨削温度高3.表面变形强化和残余应力严重表面变形强化和残余应力严重1.4 磨具与磨削过程磨具与磨削过程第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一、衡量材料切削加工性的指标一、衡量材料切削加工性的指标1.衡量切削加工性的指标衡量切削加工性的指标 物理量vT来表示材料的切削加工性。vT的含义是：当刀具寿命为T分钟时，切削某种材料所允许的切削速度2.材料的相对切削加工性材料的相对切削加工性 切

10、削加工性的概念具有相对性，如下式1.5 材料的切削加工性材料的切削加工性第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一、衡量材料切削加工性的指标一、衡量材料切削加工性的指标 常用材料的相对加工性Kr分为8级1.5 材料的切削加工性材料的切削加工性材料相对加工性等级第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、常用材料的切削加工性二、常用材料的切削加工性 化学成分和金相组织对工件材料切削加工性影响很大，主要应从这两方面着手改善切削加工性。1.调整材料的化学成分2.热处理改变金相组织三、难加工材料的切削加工性三、难加工材料的切削加工性 材料的相对加工性Kr小于0.65时，属于难加工材料,

11、切削难切金属材料的主要措施有：1.改善切削加工条件 2.选用合适的刀具材料3.优化刀具几何参数和切削用量 4.对材料进行适当热处理5.选用合适的切削液 6.重视切屑控制1.5 材料的切削加工性材料的切削加工性第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一一 、工艺过程的基本概念、工艺过程的基本概念1.生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程 由原材料制成各种零件并装配成机器的全过程，称为生产过程 生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、表面质量、性质及相对位置等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程 采用机械加工的方法按一定顺序直接改变毛坯的形状、尺寸及表面质量，使其成为合格零件的工艺过

12、程，称为机械加工工艺过程1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一一 、工艺过程的基本概念、工艺过程的基本概念2.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成(1)工序 1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念阶梯轴单件生产阶梯轴的工艺过程大批量生产阶梯轴的工艺过程第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一一 、工艺过程的基本概念、工艺过程的基本概念2.机械加工工机械加工工艺过艺过程的程的组组成成(2)安装 一道工序中，工件在加工位置上至少要装夹一次，但有的工件也可能会装夹几 次，工件每经一次装夹后所完成的

13、那部分工序称为安装(3)工位 工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念复合工步车削阶梯轴第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一一 、工艺过程的基本概念、工艺过程的基本概念2.机械加工工机械加工工艺过艺过程的程的组组成成(4)工步 工步是加工表面、切削刀具和切削用量(仅指主轴转速和进给量)都不变的情况下 所完成的那一部分工艺过程1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一一 、工艺过程的基本概念、工艺过程的基本概念3.生生产纲领产纲领和生和生产类产类型型(

14、1)生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划,零件在计划期为一年的生产纲领N可按下式计算(2)生产类型 1)单件生产 2)成批生产 3)大量生产1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 一一 、工艺过程的基本概念、工艺过程的基本概念1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念各种生产类型的生产纲领及工艺特点 单位：件第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具1.工件的安装工件的安装 工件从定位到夹紧的全过程称为安装。工件的安装方式，对于零件的加工质量、生产率和制造

15、成本都有较大的影响。不同的生产条件下，工件的安装方式是不同的，主要有两种安装方式：(1)直接安装法(2)专用夹具安装法1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具2.机床机床夹夹具的分具的分类类和和组组成成 钻床夹具1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具2.机床机床夹夹具的分具的分类类和和组组成成专用夹具一般由以下部分组成：(1)定位元件工件以平面定位时，用支承钉和支承板作定位元件1.6 机

16、械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具2.机床机床夹夹具的分具的分类类和和组组成成专用夹具一般由以下部分组成：(1)定位元件工件以外圆柱面定位时，用V形块和定位套筒作定元件1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具2.机床机床夹夹具的分具的分类类和和组组成成专用夹具一般由以下部分组成：(1)定位元件工件以孔定位时，用定位心轴和定位销作定位元件1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第

17、一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具2.机床机床夹夹具的分具的分类类和和组组成成(2)夹紧机构 工件定位后，为了防止工件由于受切削力等外力的作用而产生位移，而将其夹牢紧固的机构1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具2.机床机床夹夹具的分具的分类类和和组组成成(3)导向元件 用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的零件，如图所示夹具上的钻套(4)夹具体和其它部分1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识

18、机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具3.基准及其基准及其选择选择(1)设计基准 设计时在零件图纸上所使用的基准，以设计基准为依据来确定各 几何要素之间的尺寸及相互位置关系1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具3.基准及其基准及其选择选择(2)工艺基准 制造零件和装配机器的过程中所使用的基准，分为定位基准、度量基准和装配基准，分别用于工件加工时的定位、工件的测量检验和零件的装配 工件在加工时，用以确定工件对于机床及刀具相对位置的表面，称为定位基准 工件上作为定位基准的点

19、或线，总是由具体表面来体现的，这个表面称为定位基准面1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具3.基准及其基准及其选择选择(3)粗基准 粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：1)选取不加工的表面作粗基准1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具3.基准及其基准及其选择选择(3)粗基准 粗基准的选择应保证所有加工表面都具有

20、足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：2)选取要求加工余量均匀的表面为粗基准1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具3.基准及其基准及其选择选择(3)粗基准 粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：3)对于所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基

21、础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具3.基准及其基准及其选择选择(3)粗基准 粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择原则如下：4)为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支承面积。5)在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次。1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具3.基准及其基准及其选择选择(4)精基准 其选择的具体原则如下：1)尽可能选

22、择尺寸较大的表面作为精基准，以提高安装的稳定性和精确性。2)尽可能选用设计基准为定位基准，即符合“基准重合”原则。3)遵守“基准统一”原则。4)互为基准原则。5)自为基准原则。1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具4.工件在工件在夹夹具中的定位具中的定位(1)工件的六点定位原理 1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念工件的六点定位连杆的定位第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具4.工件在工件在夹夹具中的定位具中的定位(1)

23、工件的六点定位原理 工件定位时，其六个自由度并非在任何情况下都要全部加以限制，要限制的只是那些影响工件加工精度的自由度。如图所示1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、工件的安装和夹具二、工件的安装和夹具4.工件在工件在夹夹具中的定位具中的定位(1)工件的六点定位原理 在夹具中，当用一组定位元件限制工件的自由度时，就可能出现过定位1.6 机械加工工艺过程基本概念机械加工工艺过程基本概念(2)常见定位方式及定位元件 工件在夹具中的定位，通过工件上选定的定位基准面与夹具定位元件的工作表面接触或配合实现的第一章第一章 机械加工基础知

24、识机械加工基础知识 一、机械加工精度一、机械加工精度(machining accuracy)零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和表面间 的相互位置)与理想几何参数的符合程度。1.7 机械加工质量的概念机械加工质量的概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量 1.机械加工表面机械加工表面质质量含量含义义 机械加工表面质量(machining quality of machined surfaces)主要包含两方面内容：(1)加工表面的几何形状特征 主要指表面粗糙度(2)加工表面层材质的变化 零件加工后在表面层内出现不同于基体材料的力学、冶金、物理及化学性能的变质层。1.7 机械加工质量的概念机械加工质量的概念第一章第一章 机械加工基础知识机械加工基础知识 二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量2.表面粗糙度的影响因素及降低措施表面粗糙度的影响因素及降低措施降低加工表面粗糙度的一般措施：(1)刀具方面(2)工件材料方面(3)切削条件方面(4)加工方法方面3.减少加工表面减少加工表面层变层变形形强强化和残余化和残余应应力的措施力的措施 1.7 机械加工质量的概念机械加工质量的概念