机械加工工艺系统课件

1、第二章、 机械加工工艺系统2.1 零件表面的成形与机械加工运动一、零件表面的成形工件的加工表面及其形成方法1. 机械零件常用的表面形状零件的常用表面平面圆柱面特殊表面成型表面圆锥面2. 工件表面的形成 工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。1、 成型法利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。2、 轨迹法靠刀尖的运动轨迹来形成所需 要表面形状的方法。 3、 相切法由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法4、 展成法利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。三、切削用量与切削层参数1、切削速度，是指切削

2、刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，用vc表示， 单位：m/min（或m/s）。 外圆车削时，切削速度的计算公式为：进给速度：指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，用vf表示，单位常取为(mm/s)或(mm/min) 2、进给量f每齿进给量f进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz 和刀具齿数Z之间的关系如下： vf = nf= nzfz2.2 工件一、概述二、工件的安装与基准安装基准工艺基准：定位基准装配基准测量基准设计基准：在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。设计、零件图上的基准，零件图上的基准。工艺基准：零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基

3、准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、定位基准和工序基准。定位基准：加工时，使工件在机床或夹具中占据一正确位置所用的基准，称为定位基准。在加工中作定位用，可分为粗基准和精基准两种。装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准称为装配基准。测量基准：零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面位置的基准，称为工序基准。其加工尺寸叫做工序尺寸2.3 金属切削机床一、机床概述1、机床的作用和特点 用金属切削机床刀具切削的方法将金属毛坯加工成零件的机器 制造机器的机器机床的分类按加工性质、刀具： 车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺

4、纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床、其它机床 机床的分类、型号和技术参数 按应用范围（通用性程度）：通用机床专门化机床专用机床机床的分类卧式车床、万能升降台铣床丝杆车床、曲轴车床、凸轮轴车床机床主轴箱专用镗床、组合机床加工范围广，通用性强 用于单件小批生产工艺范围窄 用于某类零件特定工序的加工工艺范围最窄 用于特定工序的加工、大批量生产按重量与尺寸：仪表机床中型机床（一般机床）大型机床（10t30t）重型机床（30t100t）超重型机床（大于100t）机床的分类按机床主要工作部件的数目：单轴多轴单刀多刀（）（） （）（）/ （）（-）分类代号机床的型号类别代号 通用特性、结构特

5、性代号组代号系代号主参数或设计顺序号主轴数或第二主参数重大改进顺序号其它特性代号企业代号类别 车床 钻床 镗床 磨 床 齿轮加工机床 螺纹加工机床 铣床 刨插床 拉床 特种加工机床 锯床 其它机床 代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗 磨 2磨 3磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其 机床的型号（1）机床的类别代号（2）机床的特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿形轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速机床的型号通用特性代号（2）机床的特性代号机床的型号结构特性代号对于结构、性能不同的机床加结构特性代号予以区别

6、为避免混淆，通用特性代号已用的字母及“I”、“O”都不能作为结构特性代号结构特性代号在机床型号中没有统一的含义（3）机床的组别代号和系列代号 机床的型号按其结构性能及使用范围每类机床划分为10个组每个组又划分为10个系分别用数字09表示。 金属切削机床的类、组划分表机床的型号（4）机床主参数和设计顺序号机床主参数代表机床规格的大小用折算值（主参数乘以折算系数）表示第二主参数一般指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作长度等。第二主参数也用折算值表示 机床的型号（5）机床的重大改进顺序号当机床的性能及结构布局有重大改进时加重大改进号A、B、C （6）其它特性代号（7）企业代号高精度万能外圆磨

7、床M类别代号（磨床类）G通用特性（高精度）1组别代号（外圆磨床组）4系别代号（万能外圆磨床系）32主参数（最大磨削直径320mm）A重大改进顺序号（第一次重大改进）MG1432A【例】： C A 6 1 4 0 主参数（最大加工直径320mm） 系代号 （1） 组代号（卧式车床） 通用特性（重大改进序号） 类代号（车床） X 6 2 主参数（主轴直径20mm） 组：卧式升降台铣床 铣床 Z 5 25 主参数（最大钻孔直径25mm） 组：立式钻床 钻床 Y 3 1 50 E 重大改进序号 主参数（最大工件直径500mm） 系代号 （1） 组：滚齿机 齿轮加工机床 机床的技术性能指标（1）机床的工

8、艺范围（2）机床的技术参数（3）机床的精度与刚度尺寸参数能加工工件的最大几何尺寸运动参数能提供运动速度的范围、数列动力参数电动机额定功率、额定转速几何精度运动精度制造精度、相互位置精度回转运动、直线运动、传动精度刚度受力作用下抵抗变形的能力工件、刀具、精度、规模车床的传动原理图车床的传动原理内联系传动链:主轴45if67丝杠外联系传动链：电动机12iv34主轴 车床的传动框图车床的传动原理一、刀具的类型2.4 刀具二、刀具的结构及几何参数：1、刀具切削部分的组成刀面前刀面后刀面副后刀面刀刃主切削刃副切削刃刀尖刀尖的类型 1）.正交平面参考系(1)基面pr(2)切削平面ps(3)正交平面po2、

9、刀具的几何角度1基面pr过切削刃选定点垂直于该点切削速度方向的平面，车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面。2切削平面ps过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。3正交平面po与正交平面参考系过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平面称为正交平面。pr、ps、po组成一个正交的正交平面参考系。4法平面 pn5假定工作平面pf 、背平面ppprpspo1）主偏角r 主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf 方向之间的夹角。2）副偏角r 副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角。刀尖角r 主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它是派生角度。r=180-(r r)r是标注角度是

10、否正确的验证公式之一。4）刃倾角s 主切削刃与基面之间的夹角。5)前角O 前面与基面之间的夹角。6)后角o 后面与切削平面之间的夹角。楔角o 前面与后面之间的夹角，它是个派生角。 它与前角、后角有如下的关系：o90(Oo)o也是判断标注是否正确的验证式之一。正交平面作图分析!刀具的几何角度2）刀具工作参考系及几何角度与静态系统中正交平面参考系建立的定义和程序相似，不同点就在于它以合成切削运动e或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面pre。 由于工作基面的变化，将带来工作切削平面pse的变化，从而导致工作前角oe、工作后角oe 的变化。在工作正交平面参考系中，一般考核刀具工作角度(oe 、oe

11、 、re、re、oe 、se)的变化，对刀具角度设计补偿量以及对切削加工过程的影响情况。用刃倾角s=0车刀车削外圆时，由于车刀的刀尖高于工件中心，使其基面和切削平面的位置发生变化，工作前角oe增大，而工作后角oe减小。若切削刃低于工件中心，则工作角度的变化情况正好相反。加工内表面时，情况与加工外表面相反。（1)刀尖安装位置对工作前、后角的影响（2）进给运动对工作前、后角的影响三、刀具材料1. 刀具材料应具备的性能（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）高的耐热性与化学稳定性（4）有锻造、焊接、热处理、磨削加工等良好的工艺性（5）导热性好，有利于切削热传导，降低切削区温度，延长刀具寿命

12、，便于刀具的制造，资源丰富，价格低廉。刀具材料 2. 常用刀具材料工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。硬质合金有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类硬质合金。陶瓷超硬刀具材料 推广使用新型刀具材料如涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼等。 高速钢和硬质合金的主要物理力学性能见表常用刀具材料分为：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金刚石及立方氮化硼等）高速钢高速钢特别适用于制造结构复杂的成形刀具，孔加工刀具例如各类铣刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等；由于高速钢硬度，耐磨性，耐热性不及硬质合金，因此只适于制造中、低速切削的各种刀具。高速钢按其

13、性能分成两大类：普通高速钢和高性能高速钢。硬质合金硬质合金大量应用在刚性好，刃形简单的高速切削刀具上，随着技术的进步，复杂刀具也在逐步扩大其应用。钨钴类硬质合金是由WC和 Co烧结而成，代号为YG，一般适用于加工铸铁和有色金属等脆性材料。钨钛钴类硬质合金是以WC为基体，添加TiC，用Co作粘结剂烧结而成，代号为YT，一般适用于高速加工钢料。添加钽（铌）类硬质合金是在以上两种硬度合金中添加少量其它碳化物（如TaC 或NbC）而派生出的一类硬质合金，代号为YW，既适用加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。常用牌号YW1、YW2。 2.5 夹具概述一、夹具概念及构成机床夹具的组成定位元件夹紧装置对刀、

14、引导元件其它装置或元件夹具体连接元件二、夹具的分类按使用特点分：（1）通用夹具（2）专用夹具（3）成组夹具（4）组合夹具 （5）随行夹具按使用机床分：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等三、工件在夹具中的定位 1、六点定位原理 未定位工件在空间有六个自由度， 定位就是限制其自由度。合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，使工件六个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置，此即六点定位原理。 六点定位原理定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。(1)完全定位与不完全定位工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位，允许少