机械制造技术-金属切削基础和性质

1、机械制造技术 金属切削基础和性质 # 1. 切削运动：刀具和工件之间的相对运动。 1主运动： 直接切除工件上的切削层，以形成工件新表面的基本运动, 或使工件和刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动。 （1）速度最高，消耗的功率最多； （2）机床的主运动必须而且只有一个。 2进给运动： 不断地把切削层投入切削，以逐渐切削出整个工件表面的运动。 （1）一般速度较低，消耗功率较少； （2）可有一个、两个或多个，可以是连续、或间断的。 1 金属切削基础# 2. 切削用量三要素、切削层参数 切削速度 ： 背吃刀量 ： 进给量 f ：( 进给速度 )# 3.刀具的标注角度 主剖面参考系（正交平面参考系）组

2、成： PrPsPo 外圆车刀主、副切削刃上所必须标注的六个基本角度： 、 确定主切削刃位置的角度; 、 确定前刀面与主后刀面在主剖面内位置的角度; 、 是确定副切削刃位置的角度。外圆车刀端面车刀尖头刨刀# 4.切削层参数：在基面内度量的切削层的尺寸。 切削厚度 垂直过渡表面测量的切削层尺寸。 切削宽度 沿过渡表面测量的切削层尺寸。 切削面积 切削层在基面内的截面面积1.3 切削层参数与切削方式# 1. 积屑瘤：在切削速度不高，切削塑性金属材料时，常在刀具前刀面（在刀刃处）粘附着一块剖面呈三角形的硬块，硬度是工件材料的23倍。2 金属切削原理对切削过程的影响： 影响刀具耐用度 增大实际前角（积屑

3、瘤具有30左右的前角）， 减小变形和切削力； 增大切削厚度，影响工件尺寸精度:积屑瘤的前端 伸出切削刃之外，切削厚度； 增大已加工表面粗糙度值,降低加工表面质量# 2. 影响切削温度的因素： 切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损、切削液。 1切削用量 2.3 切削热及切削温度 # 2. 影响切削温度的因素： 切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损、切削液。 1切削用量 用硬质合金刀具切削中碳钢： 用高速钢刀具切削中碳钢时：2.3 切削热及切削温度 影响最大 影响次之 影响最小 # 3.影响刀具耐用度的因素 ：切削温度提高因素 。切削用量： 刀具几何参数 工件材料 刀具材料 用硬质合金

4、车刀切削 的碳钢，当 经验公式为： 结论： 对刀具耐用度影响最大；其次是 ； 影响最小。 所以在优选切削用量以提高生产率时，选择先后顺序： 首先尽量选用大 ; 其次根据加工条件和加工要求选取允许的最大 ; 最后选取刀具耐用度或机床功率所允许的最大的 。主参数（最大磨削直径320 mm)系别代号（万能外圆磨床系）组别代号（外圆磨床组）通用特性代号（高精度）类别代号(磨床类）M G 1 4 32 A重大改进顺序号（第一次重大改进）MG1432A型高精度万能外圆磨床# 1.机床型号编制3 机床与刀具 滚齿机 主参数的含义：最大加工直径500mmCA6140型卧式车床C A 6 1 40主参数（最大车

5、削直径400mm)系别代号（卧式车床系）组别代号（落地及卧式车床组）结构特性代号（结构不同）类别代号（车床类）C A 6 1 40主参数（最大车削直径400mm)系别代号（卧式车床系）组别代号（落地及卧式车床组）结构特性代号（结构不同）类别代号（车床类）、简单成形运动：成形运动由单独的旋转运动或直线运动组成。A直线运动，B旋转运动。在机床上，以主轴的旋转，刀架或工作台的直线移动出现。复合成形运动：成形运动由两个或两个以上旋转运动或（和）直线运动，按照某种确定运动关系组合而成。# 2. 复合运动成形运动是由两个或两个以上旋转运动或（和）直线运动，按照某种确定的运动速度关系组合而成。如：车床上车削

6、螺纹需要工件的旋转和成形车刀的纵向移动两个运动，两者之间需满足“工件转一转，刀具纵移一个螺纹导程”这一运动关系。又如：滚齿时需要工件的旋转和滚刀的旋转两个运动，两者之间需满足“滚刀转一转，工件转过 转”这一运动关系。示例：用螺纹车刀切削螺纹，螺纹车刀是成形车刀形成螺旋面只需一个成形运动复合成形运动形成螺旋线发生线（螺旋轨迹运动） 按传动链性质不同分为： 外联系传动链 内联系传动链# 3. 机床的传动链联系动力源（如电动机）和机床执行件主轴、刀架、工作台之间的传动链，使执行件得到运动，并能改变运动的速度和方向，但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。车削螺纹，从电动机车床主轴的传动链，决定

7、螺纹速度的快慢，而不影响螺纹表面的成形。联系复合运动之内的各个分解部分，传动链所联系的执行件相互之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，用来保证运动的轨迹执行件之间有严格的传动比要求。卧式车床上用螺纹车刀车螺纹，联系主轴刀架之间的螺纹传动链。车螺纹的进给运动传动链# 4.制造精度不直接影响加工精度的刀具是（ ） A外圆车刀 B拉刀 C成形车刀 D麻花钻# 5 砂轮的特性参数：指决定砂轮性能的因素，包括磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸。 # 6 齿轮加工方法成形法：用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿所用刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。在铣床上用盘状模数铣刀和指

8、状模数铣刀铣齿轮；刨床或插床上用成形刀具插削或刨削齿轮。当齿轮模数8时，在立式铣床上用指状铣刀铣削在铣床上用具有渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。当齿轮模数m8时，一般在卧式铣床上用盘状铣刀铣削。 范成法包络法或展成法利用齿轮的啮合原理进行的把齿轮啮合副（齿条齿轮、齿轮齿轮）中的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。刀具切削刃在各瞬时位置的包络线形成了工件的齿廓线。主参数;基本参数：尺寸参数 运动参数动力参数# 7.机床的主要技术参数# 8.普通外圆磨床的磨削方式及应用场合？磨削方式：纵磨法（贯穿磨削法）和横磨法（切入磨削法） 纵磨法长圆柱和圆锥面;

9、横磨法短圆柱和圆锥面成形表面磨削方式 端面磨削：用砂轮端面磨削特点：接触面积大，生产率，散热条件， 应用：主要用于粗加工和半精加工 周边磨削（圆周磨削）：用砂轮圆周磨削 特点：接触面积小，生产率 ，散热条件， 应用：主要用于精加工 # 9.平面磨床的主要类型、磨削方式及运动？ 卧轴矩台平面磨床：用砂轮的周边磨削，工件往复移动。 表面成形方法轨迹法。需要二个表面成形运动。 砂轮的旋转主运动 矩形工作台的纵向往复移动进给运动 砂轮架的横向进给运动 砂轮架周期性沿垂直于工件被磨削表面的方向进给切入运动 卧轴圆台平面磨床：用砂轮的周边磨削，工件圆周进给。表面成形方法轨迹法。需要二个表面成形运动 圆形工

10、作台圆周进给运动 砂轮架-径向进给运动 砂轮架-周期性切入运动 磨削各种零件 砂轮的旋转主运动 立轴矩台平面磨床：用砂轮的端面磨削，工件往复移动表面成形方法成形法-轨迹法。需要一个表面成形运动 矩形工作台纵向进给运动 砂轮架周期性切入运动 砂轮的旋转主运动 立轴圆台平面磨床：用砂轮的端面磨削，工件圆周进给 表面成形方法成形法-轨迹法。 圆形工作台圆周进给运动 砂轮架周期性切入运动 用于磨削小零件和大直径环形零件端面，不能磨削窄长零件 砂轮的旋转主运动精基准的选择遵循原则：5条原则基准重合原则； 基准统一原则（基准不变）；互为基准的原则； 自为基准的原则；便于装夹的原则。4 机械加工工艺规程的制

11、定 1基准重合原则： 用被加工表面的设计基准作为定位基准。 目的：避免基准不重合引起的基准不重合误差。基准统一原则在工件的加工过程中使各个工序的定位基准相同。常用的统一基准轴类零件常用其端面的两个中心孔；盘套类零件常用其端面和与端面垂直孔（中心线）组合定位；箱体类零件常用“一面两孔”，或三个互相垂直表面组合定位。自为基准的原则： 对于加工精度要求高（精加工、光整加工），要 余量小而均匀的表面，加工中常用加工表面本身作为定位基准。 遵循自为基准的原则时，不能提高加工面的位置精度提高加工面的尺寸精度、形状精度、降低表面粗糙度值。# 2.加工阶段的划分 1粗加工阶段 2半精加工阶段3精加工阶段 4光

12、整加工阶段划分加工阶段的好处（原因）（1）及时发现毛坯缺陷，避免浪费工时。 （2）有利于保证加工质量。 （3）有利于合理使用设备和安排操作工人。（4）便于组织生产（安排热处理工序）。（5）精加工和光整加工安排在后，避免表面磕碰损坏。1粗加工阶段：从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表 面质量较低的加工过程。2半精加工阶段：在粗加工和精加工之间进行的加工过程。3精加工阶段：从表面上切除较少余量，所得精度和表面质量 都比较高的加工过程。4光整(精密和超精密)加工阶段：从工件上不切除或切除极薄 的金属层，用以获得很光洁的表面或强化其表面的加工过程。一般在热处理前进行。目的：使工件上次要表面达到技术

13、要求次要表面的最终加工；为工件上主要表面的精加工作好准备，使主要表面消除粗加工时留下的误差，并达到一定的精度和表面粗糙度为精加工提供合适精加工余量。目的：使主要表面达到图样上规定的技术要求最终加工。特点：生产率高，精度低，表面粗糙度值大。目的：切除各加工表面的大部分余量；提供精基准。如珩磨、抛光、研磨。目的：进一步提高尺寸精度、形状精度和降低表面粗糙度值， 以上。不能用来提高位置精度自为基准的加工方法。3. 机械加工顺序安排原则先基准面后其它(基准先行) 先粗后精先主后次 先面后孔5.机床夹具设计# 1.六点定位原理(工件定位的基本原理)工件在夹具空间中有六个自由度，这六个自由度需要用夹具上按

14、一定要求布置的六个(不重复)定位支承点来消除，其中每个支承点相应地消除一个自由度。在确定夹具的定位方案时，绝对不允许采用（ ）。A不完全定位 B过定位 C欠定位 D完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位工件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。完全定位与部分定位# 2. 定位形式在确定夹具的定位方案时，绝对不允许采用（ ）。A不完全定位 B过定位 C欠定位 D完全定位欠定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未被限制的定位工件被限制的自由度少于六个，但不能保证加工要求的定位称为欠定位。过定位（重复定位

15、） 工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位定位点多于所限制的自由度数目的定位称为过定位。欠定位与过定位# 3.补充# 工件的定位： 确定工件夹具中（或在机床上）占据正确位置的过程。 # 4 定位误差及产生原因定位误差： 工序基准在工序尺寸（或位置要求）方向上的最 大变动量。定位误差产生原因;（1）基准位移误差： 由于定位基面和定位元件本身的制造误差所引起同批工 件定位基准相对位置的最大变动量。 （2）基准不重合误差： 由于工序基准与定位基准不重合，引起同批工件工序基准 的最大变动范围，等于工序基准与定位基准之间的距离尺 寸公差（定位尺寸公差）。# 5.（9-6）解决的主要问题：

16、过定位问题应避免过定位。定位元件：两块长条支承板、一个短圆柱销、一个短削边销如何限制工件的自由度：图 9-20、分析下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？1）车光轴外圆 2）车套筒外圆 起传动作用，不起定位作用 起夹紧作用，不起定位作用8.9(b)# 补充底面支承板： 、 、 ，侧面两个支钉： 、 ；短菱形销：无过定位现象。机床夹具设计原理支承板：活动圆锥销：无过定位现象。返回定位方案分析示例8-9（e）：支承板： 、 、 ，短圆柱销： 、 ，固定V形块： 、 ；有过定位现象；消除过定位措施：固定V形块活动V形块。8-9（a）9-4（c）9-4（d）9-4（e）6. 机械加工精度# 1.

17、10-6（a）、（b）、（c）锥形圆柱度误差(c)因素：1）毛坯误差复映；2）车床导轨与主轴回转轴线在水平面内有平行度误差；3）刀具受热变形；4）刀具磨损。改进措施：提高毛坯精度提高工艺系统刚度增加走刀次数或工作行程数；提高机床导轨导向精度；刀具达到热平衡；及时换刀，合理采用切削液和选用刀具材料。鞍形圆柱度误差（b）因素： 1）机床变形（或机床刚度不足）； 2）毛坯误差复映； 3）车床导轨与主轴回转轴线在垂直面内有平行度误差； 4）导轨在水平面出现向前凸直线度误差。改进措施： 提高机床刚度；提高毛坯精度提高工艺系统刚度增加走刀次数或工作行程数； 提高机床导轨导向精度。腰鼓形圆柱度误差(a)因素

18、 1）工件变形（或工件刚度不足）； 2）毛坯误差复映； 3）工件受热变形； 4）导轨在水平面出现向后凸直线度误差。改进措施 提高工件刚度-中心架或跟刀架; 提高毛坯精度提高工艺系统刚度增加走刀次数或工作行程数； 后顶尖改为弹簧顶尖,采用切削液,加强冷却； 提高机床导轨导向精度。# 2. 误差敏感方向误差敏感方向：原始误差对加工精度影响最大的哪个方向（通过刀刃的加工表面的法线方向）即加工表面的法向。误差非敏感方向：原始误差对加工精度影响最小的哪个方向（通过刀刃的加工表面的切线方向）即加工表面的切向。# 3. 10-5 何谓误差复映规律？误差复映系数的含义是什么？ 减小复映误差些措施有哪些？误差复

19、映规律（现象）有误差（尺寸误差、形状误差、位置误差）的工件毛坯，再次加工后，其误差仍以与毛坯相似的形式、程度不同地再次反映在新的加工表面上。误差复映系数：表示工件误差对毛坯误差的复映程度与的关系（车削）：机械加工精度提高工艺系统刚度：降低复映误差的主要工艺措施增加工作行程数（或走刀次数） 提高毛坯精度（尺寸变动范围）和材质的均匀性大批大量生产中，用调整法加工一批工件控制毛坯精度，通过热处理改善材质的均匀性（正火、退火、调质）。机械加工精度系统误差 常值系统误差 其大小和方向均不改变, 与加工时间（加工顺序） 无关，如：# 4. 加工误差的统计性质及分类加工原理误差；机床、夹具、刀具的制造误差；

20、工艺系统的受力变形误差。系统误差 变值系统误差误差大小和方向按一定规律变化，通常是加工时间的函数。在达到热平衡前，机床、夹具和刀具热变形误差；刀具的磨损：车外圆时，外圆直径逐渐变大，加工内孔时，内孔直径逐渐变小。 如复映误差（毛坯误差复映）；定位误差；夹紧误差；内应力引起的变形误差。随机误差: 在连续（顺序）加工一批工件时，加工误差的大小和方向不同，且呈现不规则变化。# 5.实际分布曲线符合正态分布说明什么问题？没有变值系统误差或变值系统误差响可忽或略不计常值系统误差若加工后工件的尺寸服从正态分布，但分布中心与公差带中心不重合，则可认为（ ）。A无常值系统误差 B变值系统误差很大 C常值系统误

21、差和随机误差同时存在 D无随机误差水平面的直线度影响大在卧式车床加工外圆表面，导轨在 面内的直线度误差处于误差敏感方向上。导轨在水平面内直线度误差Y：卧式车床在水平面内Y方向有直线度误差Y ，该方向为加工面的法线方向误差敏感方向，引起加工表面的形状误差圆柱度误差R=YYYoDR水平面导轨水平面内直线度导轨在水平面内直线度误差导轨在垂直面内直线度误差Z: 卧式车床在垂直面内Z方向有直线度误差Z，该方向为加工面的切线方向误差不敏感方向，引起加工表面的形状误差圆柱度误差： 垂直平面导轨垂直面直线度ZdRZ导轨在垂直面内直线度误差Rd/2零件表面质量表面粗糙度表面波度表面物理机械性能的变化表面几何形状特征表面层冷作硬化（加工硬化）表面层残余应力表面层金相组织的变化# 1 表面质量的含义（内容）7. 机械加工表面质量表面粗糙度表面波度表面层冷作硬化（加工硬化）表面层残余应力表面层金相组织的变化1表面粗糙度 表面的微观几何形状误差。2表面波度介于宏观和微观几何形状误差之间的周期性几何形状误差。由工艺系统的低频振动引起。# 2 表面层物理力学性能的变化包括表面物理力学性能金相组织变化（磨削烧伤）表面层的冷作硬化表面层的残余应力塑变引起的冷硬金相组织变化引起 的硬度变化冷塑性变形热塑性变形金相组织变化切削热# 2