机械加工工艺基础培训课件(共31页).ppt

1、 1切屑形成过程切屑形成过程金属的切削过程是被切削金属层在刀具切削刃金属的切削过程是被切削金属层在刀具切削刃和前刀面的挤压作用下而产生剪切、滑移和前刀面的挤压作用下而产生剪切、滑移变形的过程。切削金属时，切削层金属受变形的过程。切削金属时，切削层金属受到刀具的挤压开始产生弹性变形，随着刀到刀具的挤压开始产生弹性变形，随着刀具的推进，应力、应变逐渐加大，当应力具的推进，应力、应变逐渐加大，当应力到达材料的屈服强度时产生塑性变形，刀到达材料的屈服强度时产生塑性变形，刀具再继续切入，当应力到达材料的抗拉强具再继续切入，当应力到达材料的抗拉强度时，金属层被挤裂而形成切屑。度时，金属层被挤裂而形成切屑。

2、 、滑移变形区、滑移变形区 、前刀面摩擦变形区、前刀面摩擦变形区 、后刀面摩擦变形区后刀面摩擦变形区 一般加工塑性金属材料如软钢、铜、铝等，在切削厚度较一般加工塑性金属材料如软钢、铜、铝等，在切削厚度较小、速度较高、刀具前角较大时，容易得到带状切屑。切削过小、速度较高、刀具前角较大时，容易得到带状切屑。切削过程较平稳，切削力波动较小，加工外表质量高，但连续切屑会程较平稳，切削力波动较小，加工外表质量高，但连续切屑会缠绕工件。缠绕工件。 加工塑性较低的金属材料如黄铜，切削速度较低、厚度较加工塑性较低的金属材料如黄铜，切削速度较低、厚度较大、刀具前角较小时产生；特别是当工艺系统刚性缺乏、加工大、刀

3、具前角较小时产生；特别是当工艺系统刚性缺乏、加工碳素钢材料时，容易得到节状切屑。切削过程不太稳定，切削碳素钢材料时，容易得到节状切屑。切削过程不太稳定，切削力波动也较大，已加工外表质量较低。力波动也较大，已加工外表质量较低。采用小前角或负前角，以极低的切削速度和大的切削厚度切削采用小前角或负前角，以极低的切削速度和大的切削厚度切削塑性金属延伸率较低的结构钢时，会产生粒状切屑。切削塑性金属延伸率较低的结构钢时，会产生粒状切屑。切削过程不平稳，切削力波动较大，已加工外表质量较差。过程不平稳，切削力波动较大，已加工外表质量较差。切削脆性金属铸铁、青铜等时，在切削层内靠近刃和前刀切削脆性金属铸铁、青铜

4、等时，在切削层内靠近刃和前刀面的局部金属未经明显的塑性变形就被挤裂，形成不规那么状面的局部金属未经明显的塑性变形就被挤裂，形成不规那么状的碎块切屑。材料越硬脆、刀具前角越小、切削厚度越大时，的碎块切屑。材料越硬脆、刀具前角越小、切削厚度越大时，越易产生崩碎切屑。产生崩碎切削时，切削力波动大，加工外越易产生崩碎切屑。产生崩碎切削时，切削力波动大，加工外表凹凸不平，刀刃容易损坏。表凹凸不平，刀刃容易损坏。 切削过程中，由于切屑底层与前刀面间产生切削过程中，由于切屑底层与前刀面间产生挤压和剧烈摩擦，在摩擦温升和压力到达一挤压和剧烈摩擦，在摩擦温升和压力到达一定程度时，切屑就黏结在刀刃附近而形成硬定程

5、度时，切屑就黏结在刀刃附近而形成硬化的积屑瘤。积屑瘤形成后不断增大，到达化的积屑瘤。积屑瘤形成后不断增大，到达一定高度后受外力作用和振动而破裂脱落，一定高度后受外力作用和振动而破裂脱落，被切屑或已加工外表带走，故极不稳定。被切屑或已加工外表带走，故极不稳定。积屑瘤对加工的影响积屑瘤对加工的影响增大实际前角。减少切屑变形，降低切削力。增大实际前角。减少切屑变形，降低切削力。增大切削厚度。积屑瘤延伸到刃外，使得实增大切削厚度。积屑瘤延伸到刃外，使得实际切削厚度增大，影响尺寸准确性。际切削厚度增大，影响尺寸准确性。增大已加工外表粗糙度。增大已加工外表粗糙度。 积屑瘤周期性增大积屑瘤周期性增大脱落，可

6、随切屑排出或残留在已加工面形成脱落，可随切屑排出或残留在已加工面形成鳞片状毛刺。鳞片状毛刺。影响刀具耐用度。积屑瘤未脱落时，起保护影响刀具耐用度。积屑瘤未脱落时，起保护刀刃和减小前刀面磨损的作用，脱落时可能刀刃和减小前刀面磨损的作用，脱落时可能粘连刀具材料一起剥落而加快刀具失效。粘连刀具材料一起剥落而加快刀具失效。材料塑性越好，越容易产生积屑材料塑性越好，越容易产生积屑瘤。碳素钢正火调质可改善。瘤。碳素钢正火调质可改善。Vc=550m/min易形成积屑瘤。易形成积屑瘤。降低进给量降低进给量f，增大前角，前刀，增大前角，前刀面光滑均可减小切屑和前刀面的面光滑均可减小切屑和前刀面的接触与摩擦，防止

7、积屑瘤形成。接触与摩擦，防止积屑瘤形成。合理使用切削液，可减小摩擦，合理使用切削液，可减小摩擦，降低温升，防止或减少积屑瘤。降低温升，防止或减少积屑瘤。 高速钢车刀、镗刀高速钢车刀、镗刀 6090 min高速钢钻头高速钢钻头 80120 min硬质合金焊接车刀硬质合金焊接车刀 60 min硬质合金可转位车刀硬质合金可转位车刀 1530 min硬质合金端铣刀硬质合金端铣刀 120180 min齿轮刀具齿轮刀具 200300 min加工淬火钢的立方氮化硼车刀加工淬火钢的立方氮化硼车刀 120150 min 金属材料切削加工的难易程度称为材料的切削加工性金属材料切削加工的难易程度称为材料的切削加工性

8、 。良好的切削加工性能是指：刀具耐用度较高或在一定耐用度下的切削速度良好的切削加工性能是指：刀具耐用度较高或在一定耐用度下的切削速度Vc较高、切削力较小、切削温度较低、容易获得较好的工件外表质量和较高、切削力较小、切削温度较低、容易获得较好的工件外表质量和切屑形状容易控制或容易断屑。切屑形状容易控制或容易断屑。相对加工性指标相对加工性指标Kr 以刀具耐用度为以刀具耐用度为60min时各材料的切削速度时各材料的切削速度Vc60与与正火状态正火状态45钢的钢的Vc60j的比值的比值Kr，称为该材料的相对加工性。，称为该材料的相对加工性。 Kr c60/c60j Kr越大越大,性能越好性能越好. 1

9、生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程生产过程：将原材料转变为成品的全过程。生产过程：将原材料转变为成品的全过程。工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。的过程。 工艺过程是生产过程的主要局部，其余为辅助过程。工艺过程是生产过程的主要局部，其余为辅助过程。 2工艺过程的组成工艺过程的组成 2工艺过程的组成工艺过程的组成工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连续完成的那一局部工艺过程。工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连续完成的那一局部工艺过程。 单件小批和大批量加工

10、划分工序方法有很大差异。单件小批和大批量加工划分工序方法有很大差异。安装：一次装夹后所完成的那一局部工序。安装：一次装夹后所完成的那一局部工序。 但一道工序可能需要屡次安装才能完成。一次安装后但一道工序可能需要屡次安装才能完成。一次安装后也可能分多道工序加工。也可能分多道工序加工。工位：一工序内，一次安装后，工件与夹具及设备可动局工位：一工序内，一次安装后，工件与夹具及设备可动局部一起相对刀具占据的每一个位置。部一起相对刀具占据的每一个位置。工步：同一刀具连续加工同一性质加工要素的工序内容。工步：同一刀具连续加工同一性质加工要素的工序内容。走刀：或称进给。余量大需分次切削时，每次为一次走刀。走

11、刀：或称进给。余量大需分次切削时，每次为一次走刀。 生产纲领：即年产量。企业方案一年内应当生产的产品产量和进度方案。生产纲领：即年产量。企业方案一年内应当生产的产品产量和进度方案。 N=Qn(1+) (1+ ) N零件的年产量，单位为件零件的年产量，单位为件/年；年；Q产品的年产量，单位为台年；产品的年产量，单位为台年；n每台产品中该零件的数量，单位为件台；每台产品中该零件的数量，单位为件台；零件的备品率，一般为零件的备品率，一般为35%；零件的废品率，一般为零件的废品率，一般为15%。备品：为防止个别零件加工后互换性不好，常多做几件备用。备品：为防止个别零件加工后互换性不好，常多做几件备用。

12、生产类型：企业生产专业化程度的分类。即单件、成批和大量生产性质。生产类型：企业生产专业化程度的分类。即单件、成批和大量生产性质。 生产类型主要依据生产纲领确定。类型不同，工艺过程就不同。生产类型主要依据生产纲领确定。类型不同，工艺过程就不同。生产类型生产纲领（台/年或件/年）重型零件（30kg以上）中型零件（430kg）轻型零件（4 kg以下）单件生产510100成批生产小批生产510010150100500中批生产1003001505005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000 工艺规程：规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺规程

13、：规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件工艺文件。 包括工艺路线、各工序具体加工内容、所用机床夹具、包括工艺路线、各工序具体加工内容、所用机床夹具、切削参数及工时定额等。切削参数及工时定额等。是指导生产的主要技术文件。是指导生产的主要技术文件。是组织生产和管理的根本依据。是组织生产和管理的根本依据。是新建、扩建工厂车间的根本资料。是新建、扩建工厂车间的根本资料。 作用：作用：常用常用工艺工艺文件文件工艺过程卡工艺过程卡工序卡工序卡刀具卡刀具卡走刀路线卡走刀路线卡1产品的装配图和零件图。产品的装配图和零件图。2产品验收的质量标准。产品验收的质量标准。3产品的生产纲领。产品的生产纲领。4毛坯的

14、生产条件或协作关系。毛坯的生产条件或协作关系。5现有的生产条件和资料。现有的生产条件和资料。6国内外先进工艺开展状况国内外先进工艺开展状况 设计设计准备准备资料资料 零件工艺性包括：零件工艺性包括： 零件结构形状的合理性、几何图素关系确实定性、精度及技零件结构形状的合理性、几何图素关系确实定性、精度及技术要求的可实现性、工件材料的可切削性能等术要求的可实现性、工件材料的可切削性能等结构形状：在满足使用要求的前提下加工的可行性和经济性。结构形状：在满足使用要求的前提下加工的可行性和经济性。尽量防止悬臂、窄槽、内腔尖角以及刚性不稳的薄壁、细长尽量防止悬臂、窄槽、内腔尖角以及刚性不稳的薄壁、细长杆之

15、类的结构，减少或防止采用成型刀具加工的结构，孔系、杆之类的结构，减少或防止采用成型刀具加工的结构，孔系、内转角半径等尽量按标准刀具尺寸统一以减少换刀次数，深内转角半径等尽量按标准刀具尺寸统一以减少换刀次数，深腔处窄槽和转角尺寸要充分考虑刀具的刚性等等。腔处窄槽和转角尺寸要充分考虑刀具的刚性等等。几何关系：视图完整、正确，表达清楚无歧义，几何元素的几何关系：视图完整、正确，表达清楚无歧义，几何元素的关系应明确，防止在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、关系应明确，防止在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭干预等缺陷。尺寸模糊不清及尺寸封闭干预等缺陷。 精度与技术要求：包括尺

16、寸精度、形位公差和外表粗糙度。精度与技术要求：包括尺寸精度、形位公差和外表粗糙度。在满足使用要求的前提下假设能降低精度要求，那么可降低在满足使用要求的前提下假设能降低精度要求，那么可降低加工难度，减少加工次数，提高生产率，降低本钱。加工难度，减少加工次数，提高生产率，降低本钱。 尺寸标注应便于编程且尽可能利于设计基准、工艺基准尺寸标注应便于编程且尽可能利于设计基准、工艺基准的统一。的统一。工件材质：零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具材料、工件材质：零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具材料、几何参数及使用寿命，确定加工工序、切削用量及选择机几何参数及使用寿命，确定加工工序、切削用量及选择机床的

17、重要依据。床的重要依据。在满足零件功能的前提下，尽量使用廉价的国产材料，不选在满足零件功能的前提下，尽量使用廉价的国产材料，不选贵重紧缺材料。贵重紧缺材料。 适于数控加工的内容：适于数控加工的内容：1通用机床无法加工的内容，应作为优选内容如复杂线廓、型面。通用机床无法加工的内容，应作为优选内容如复杂线廓、型面。2通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容如通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容如车锥面、断面时，可利用数控车床的恒线速度功能，选择最正确线速度，车锥面、断面时，可利用数控车床的恒线速度功能，选择最正确线速度，使加工后的外表粗糙度小而且均匀一致使加工后

18、的外表粗糙度小而且均匀一致)。3通用机床效率低、工人劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在充裕通用机床效率低、工人劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在充裕能力的根底上进行选择采用。能力的根底上进行选择采用。不宜数控加工的内容：不宜数控加工的内容：1占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准、要用专占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准、要用专用工装协调的加工内容。用工装协调的加工内容。2加工部位分散，要屡次安装、设置原点，这时采用数控加工很麻烦，加工部位分散，要屡次安装、设置原点，这时采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工。效果不明显，可安排通用机床加工。 毛

19、坯种类选择毛坯种类选择1零件的材料及对零件力学性能的要求。铸铁零件的材料及对零件力学性能的要求。铸铁铸件，高强度铸件，高强度锻件，一般性能锻件，一般性能型材或铸钢型材或铸钢2零件的结构形状与外形尺寸。轴零件的结构形状与外形尺寸。轴锻件或型材，大件锻件或型材，大件铸件铸件 3生产类型和生产条件。小批生产类型和生产条件。小批砂型铸或自由锻，大批砂型铸或自由锻，大批模锻、模锻、精密铸，减少粗加工量，提高效率精密铸，减少粗加工量，提高效率 4充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。 毛坯形状和尺寸选择：毛坯形状和尺寸选择：1铸锻件毛坯余量应足够大。铸件有夹渣、疏松，锻件

20、有铸锻件毛坯余量应足够大。铸件有夹渣、疏松，锻件有黑皮、飞边和凹凸不平。黑皮、飞边和凹凸不平。2小、薄或组合件可考虑按多件连体备料，加工完成后再小、薄或组合件可考虑按多件连体备料，加工完成后再割开。割开。3不便装夹的零件应加设装夹余料，工艺凸台、凸耳，最不便装夹的零件应加设装夹余料，工艺凸台、凸耳，最后去除。后去除。 加加 工工 表表 面面加加 工工 方方 法法经济精度经济精度等级等级IT表表 面面 粗粗 糙糙 度度m加加 工工 表表 面面加加 工工 方方 法法经济精度经济精度等级等级IT表表 面面 粗粗 糙糙 度度m外圆柱面外圆柱面和端面和端面粗车粗车半精车半精车精车精车粗磨粗磨精磨精磨研磨

21、研磨超精加工超精加工金刚车金刚车111391078896556612.5503.26.30.81.60.40.80.10.40.0120.10.0120.10.0250.4圆柱圆柱孔孔钻孔钻孔粗镗粗镗半精镗半精镗精镗、铰精镗、铰粗磨粗磨精磨精磨珩磨珩磨研磨研磨1112111289787867675612.5256.312.51.63.20.81.60.20.80.10.20.0250.10.0250.1平平 面面粗刨（铣）粗刨（铣）精刨（铣）精刨（铣）粗磨粗磨11138108912.5501.66.31.255平平 面面精磨精磨刮研刮研研磨研磨676750.161.250.161.250.00

22、60.1各种外表不同加工方法的经济精度及外表粗糙度各种外表不同加工方法的经济精度及外表粗糙度 经济精度：在正常加工条件下所能到达的加工精度及外表粗糙度经济精度：在正常加工条件下所能到达的加工精度及外表粗糙度 首先应了解各种加工方法所能到达的经济精度，然后考虑：首先应了解各种加工方法所能到达的经济精度，然后考虑：1零件的材料及性质。有色金属的精加工不宜采用磨削，因为零件的材料及性质。有色金属的精加工不宜采用磨削，因为有色金属易使砂轮堵塞，因此常采用高速精细车削或金刚镗有色金属易使砂轮堵塞，因此常采用高速精细车削或金刚镗等切削加工方法等切削加工方法 2零件的形状与尺寸。形状复杂、尺寸较大的零件，其

23、上的孔零件的形状与尺寸。形状复杂、尺寸较大的零件，其上的孔一般不宜采用拉削或磨削；直径大于一般不宜采用拉削或磨削；直径大于60mm的孔不宜采用的孔不宜采用钻、扩、铰等钻、扩、铰等 3选择的加工方法要与生产类型相适应选择的加工方法要与生产类型相适应 。大批量生产应选用。大批量生产应选用高生产率的和质量稳定的加工方法，而单件、小批生产应尽高生产率的和质量稳定的加工方法，而单件、小批生产应尽量选择通用设备和防止采用非标准的专用刀具来加工。量选择通用设备和防止采用非标准的专用刀具来加工。 4具体的生产条件具体的生产条件 。考虑工厂现有的加工设备及其工艺能力、。考虑工厂现有的加工设备及其工艺能力、工人的

24、技术水平，以充分利用现有设备和工艺手段，同时也工人的技术水平，以充分利用现有设备和工艺手段，同时也要注意不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业要注意不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业的潜力，不断提高工艺水平的潜力，不断提高工艺水平 外圆外表的加工路线外圆外表的加工路线 四种根本方案：四种根本方案：精度要求低时粗车精度要求低时粗车-半精车。半精车。黑色金属材料淬火，加工精度达黑色金属材料淬火，加工精度达IT6，外表粗糙度，外表粗糙度 Ra0.4m的外圆外表，粗车的外圆外表，粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨。精磨。高精度有色金属件：粗车高精度有色金属件：粗车半精车半精车精车精车金刚

25、石车。金刚石车。特高精度时应增加精密光整加工特高精度时应增加精密光整加工 孔加工路线：孔加工路线： 钻钻扩扩粗铰粗铰精铰：直径小于精铰：直径小于40mm的中小孔。小直径仅铰一次即可的中小孔。小直径仅铰一次即可粗镗或钻粗镗或钻半精镗半精镗精镗：直径较大的孔、位置精度要求较高的孔系、精镗：直径较大的孔、位置精度要求较高的孔系、 单件小批生产中的非标准中小尺寸孔或有色金属材料的孔单件小批生产中的非标准中小尺寸孔或有色金属材料的孔 钻钻-拉：多用于大批大量生产中加工盘、套类零件的圆孔、单键孔及花键孔。拉：多用于大批大量生产中加工盘、套类零件的圆孔、单键孔及花键孔。粗镗粗镗半精镗半精镗粗磨粗磨精磨：中小

26、型淬硬零件的孔加工精磨：中小型淬硬零件的孔加工四种根本方案：四种根本方案： 加工阶段一般为：粗加工、半精加工、精加工和光整加工。加工阶段一般为：粗加工、半精加工、精加工和光整加工。1有利于保证加工质量有利于保证加工质量 。可使大切削量粗切引起的变形充分。可使大切削量粗切引起的变形充分释放，由半精、精加工逐步校正。释放，由半精、精加工逐步校正。2合理地使用设备合理地使用设备 。普通机床粗加工，数控机床精加工。充。普通机床粗加工，数控机床精加工。充分发挥粗、精加工设备特点，有利于长期保证机床精度。分发挥粗、精加工设备特点，有利于长期保证机床精度。 3有利于及早发现毛坯的缺陷有利于及早发现毛坯的缺陷

27、 。粗加工安排在前，假设发现。粗加工安排在前，假设发现了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。 4便于安排热处理工序便于安排热处理工序 。粗加工后要时效消除应力，精加工。粗加工后要时效消除应力，精加工前要淬火，淬火变形可由精加工消除。前要淬火，淬火变形可由精加工消除。粗精加工分开，使机床台数和工序数增加，批量较小时，机床负粗精加工分开，使机床台数和工序数增加，批量较小时，机床负荷率低、不经济。所以当工件批量小、精度要求不太高、工荷率低、不经济。所以当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段。件刚性较好时也

28、可以不分或少分阶段。重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹下完成粗精加工。重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹下完成粗精加工。 1“基准先行原那么基准先行原那么基准外表先加工，为后续工序作可靠的定位。如轴类零件第基准外表先加工，为后续工序作可靠的定位。如轴类零件第道工序一般为道工序一般为铣端面钻中心孔，然后以中心孔定位加工其它外表。铣端面钻中心孔，然后以中心孔定位加工其它外表。2“先面后孔原那么先面后孔原那么当零件上有较大的平面可以用来作为定位基准时，总是先加工平面，再以平当零件上有较大的平面可以用来作为定位基准时，总是先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样

29、定位比较稳定，装面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较稳定，装夹也方便，并可防止粗糙面钻孔引起的偏斜。夹也方便，并可防止粗糙面钻孔引起的偏斜。3“先主后次原那么先主后次原那么先加工主要外表位置精度要求较高的基准面和工作外表后加工次要外表先加工主要外表位置精度要求较高的基准面和工作外表后加工次要外表如键槽、螺孔、紧固小孔等。次要外表一般在主要外表到达一定精如键槽、螺孔、紧固小孔等。次要外表一般在主要外表到达一定精度后，最终精加工之前。度后，最终精加工之前。4“先粗后精原那么先粗后精原那么对于精度要求较高的零件，按由粗到精的顺序依次进行，逐步提高加工精度。对于精度要求较高的零件，按由粗到精的顺序依次进行，逐步提高加工精度。这一点对于刚性较差的零件，尤其不能无视。这一点对于刚性较差的零件，尤其不能无视。 热处理工序的安排：热处理工序的安排：1粗加工前的预备热处理：消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的粗加工前的预备热处理：消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的切削加工性能切削加工性能 。有退火、正火和调质。有退火、正火和