机械加工基础知识

第一章机械加工基础知识

一、切削刀具4.多齿刀具(2)铣刀1.2切削刀具及其材料铣刀的类型及用途第一章机械加工基础知识

二、刀具材料1.常用的刀具材料1.2切削刀具及其材料常用刀具材料基本性能第一章机械加工基础知识

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(thebuilt-upedge)，或称刀瘤1.积屑瘤的形成1.3

切削过程及控制积屑瘤的形成与脱落第一章机械加工基础知识

一、积屑瘤2.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

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：①加工时控制切削速度，避开产生积屑瘤的切削速度区；②增加刀具前角以减小切削变形，降低切屑接触区压力；③使用润滑性能良好的切削液，减小摩擦；④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切削过程及控制第一章机械加工基础知识

、切削力和切削功率1.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切削过程及控制第一章机械加工基础知识

三、切削力和切削功率2.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切削过程及控制第一章机械加工基础知识

三、切削力和切削功率3.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切削过程及控制第一章机械加工基础知识

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

切削热主要有3个切削热源切屑变形所产生的热量，

是切削热的主要来源；切屑与刀具前刀面之间

的摩擦所产生的热量；工件与刀具后刀面之间

的摩擦所产生的热量。1.3切削过程及控制第一章机械加工基础知识

四、切削热和切削温度2.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机械加工基础知识

五、刀具磨损和刀具寿命1.刀具磨损形态1.3切削过程及控制后刀面磨损后刀面磨损量以后刀面上磨损宽度值VB表示前刀面磨损前刀面的磨损量以月牙洼的最大深度KT表示前后刀面同时磨损在常规条件下加工塑性金属时，常出现第一章机机械械加工基基础知识识五、刀具具磨损和和刀具寿寿命2.刀具磨损损过程1.3切削过程程及控制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)第一章机机械械加工基基础知识识五、刀具具磨损和和刀具寿寿命3.影响刀具具磨损的的因素切削用量量中，切切削速度度对刀具具磨损的的影响最最大，进进给量f次之，背背吃刀量量ap最小。4.刀具寿命命一把新刀刀(或重新刃刃磨过的的刀具)从开始使使用直至至达到磨磨钝标准准所经历历的实际际切削时时间，称称为刀具具寿命，，以T表示。一把新刀刀从第一一次投入入使用直直至完全全报废(经刃磨后后亦不可可再用)时所经历历的实际际切削时时间，叫叫做刀具具总寿命命。1.3切削过程程及控制制第一章机机械械加工基基础知识识3、切削用用量的合合理选择择所谓“合合理”的的切削用用量是指指充分利利用切削削性能和和机床动动力性能能(功率、扭扭矩)，在保证证质量的的前提下下，获得得高的生生产率和和低的加加工成本本的切削削用量。。(1)选择背吃吃刀量ap(2)选择进给给量f(3)选择切削削速度vc切削用量量选择的的基本原原则是：：粗加工工时在保保证合理理的刀具具寿命的的前提下下，首先先选尽可可能大的的背吃刀刀量ap，其次选选尽可能能大的进进给量f，最后选选取适当当的切削削速度vc；精加工工时，主主要考虑虑加工质质量，常常选用较较小的背背吃刀量量和进给给量，较较高的切切削速度度，只有有在受到到刀具等等工艺条条件限制制不宜采采用高速速切削时时才选用用较低的的切削速速度。1.3切削过程程及控制制第一章机机械械加工基基础知识识一、磨料料与磨具具磨削(grinding)是用带有有磨粒的的工具(砂轮、砂砂带、油油石等)对工件进进行加工工的方法法1.4磨具与磨磨削过程程磨料制造磨具的主要原料，直接担负着切削工作粒度磨料颗粒的尺寸，其大小用粒度号表示结合剂将磨料粘合成具有一定强度和形状的砂轮硬度磨具在外力作用下磨粒脱落的难易程度(又称结合度)组织磨具中磨粒、结合剂、气孔三者体积的比例关系形状与尺寸根据机床类型和加工需要，将磨具制成各种标准的形状和尺寸，常用的砂轮形状、代号和用途如表所列磨具标记磨具标记的书写顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂和允许的最高线速度第一章机机械械加工基基础知识识一、磨料料与磨具具珩磨、超超精加工工及钳工工使用的的磨具为为油石1.4磨具与磨磨削过程程油石的形形状第一章机机械械加工基基础知识识二、磨削削过程比较凸出出的和比比较锋利利的磨粒粒起切削作用用凸出高度度较小或或较钝的的磨粒起起刻划作用磨钝的或或比较凹凹下的磨磨粒与工工件表面产生生滑擦，，起摩擦擦抛光作作用比较锋利利且凸出出的单个个磨粒，，其切削过程程大致也也可分为为三个阶阶段1.4磨具与磨磨削过程程第一章机机械械加工基基础知识识三、磨削削过程的的特点1.背向力大大2.磨削温度度高3.表面变形形强化和和残余应应力严重重1.4磨具与磨磨削过程程第一章机机械械加工基基础知识识一、衡量量材料切切削加工工性的指指标1.衡量切削削加工性性的指标标物理量vT来表示材材料的切切削加工工性。vT的含义是是：当刀刀具寿命命为T分钟时，，切削某某种材料料所允许许的切削削速度2.材料的相相对切削削加工性性切削加工工性的概概念具有有相对性性，如下下式1.5材料的切切削加工工性第一章机机械械加工基基础知识识一、衡量量材料切切削加工工性的指指标常用材料料的相对对加工性性Kr分为8级1.5材料的切切削加工工性材料相对对加工性性等级第一章机机械械加工基基础知识识二、常用用材料的的切削加加工性化学成分分和金相相组织对对工件材材料切削削加工性性影响很很大，主主要应从从这两方方面着手手改善切切削加工工性。1.调整材料料的化学学成分2.热处理改改变金相相组织三、难加加工材料料的切削削加工性性材料的相相对加工工性Kr小于0.65时，属于于难加工工材料,切削难切切金属材材料的主主要措施施有：1.改善切削削加工条条件2.选用合适适的刀具具材料3.优化刀具具几何参参数和切切削用量量4.对材料进进行适当当热处理理5.选用合适适的切削削液6.重视切屑屑控制1.5材料的切切削加工工性第一章机机械械加工基基础知识识一、工工艺过程程的基本本概念1.生产过程程和工艺艺过程由原材料料制成各各种零件件并装配配成机器器的全过过程，称称为生产过程程生产过程程中，直直接改变变生产对对象的形形状、尺尺寸、表表面质量量、性质质及相对对位置等等，使其其成为成成品或半半成品的的过程，，称为工艺过程程采用机械械加工的的方法按按一定顺顺序直接接改变毛毛坯的形形状、尺尺寸及表表面质量量，使其其成为合合格零件件的工艺艺过程，，称为机械加工工工艺过过程1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识一、工工艺过程程的基本本概念2.机械加工工工艺过过程的组组成(1)工序1.6机械加工工工艺过过程基本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机机械械加工基基础知识识一、工工艺过程程的基本本概念2.机械械加工工工艺过程程的组成成(2)安装一道工序序中，工工件在加加工位置置上至少少要装夹夹一次，，但有的的工件也也可能会会装夹几几次，，工件每每经一次次装夹后后所完成成的那部部分工序序称为安装(3)工工位工件在机机床上占占据每一一个位置置所完成成的那部部分工序序称为工位1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念复合工步车削阶梯轴第一章章机机械械加工工基础础知识识一、、工艺艺过程程的基基本概概念2.机械械加工工工艺艺过程程的组组成(4)工步步工步是是加工工表面面、切切削刀刀具和和切削削用量量(仅指主主轴转转速和和进给给量)都不变变的情情况下下所所完成成的那那一部部分工工艺过过程1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念第一章章机机械械加工工基础础知识识一、、工艺艺过程程的基基本概概念3.生生产纲纲领和和生产产类型型(1)生产产纲领领企业在在计划划期内内应当当生产产的产产品产产量和和进度度计划划,零件在在计划划期为为一年年的生生产纲纲领N可按下下式计计算(2)生产产类型型1)单件生生产2)成批生生产3)大量生生产1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念第一章章机机械械加工工基础础知识识一、、工艺艺过程程的基基本概概念1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念各种生生产类类型的的生产产纲领领及工工艺特特点单单位：：件第一章章机机械械加工工基础础知识识二、工工件的的安装装和夹夹具1.工工件的的安装装工件从从定位位到夹夹紧的的全过过程称称为安安装。。工件件的安安装方方式，，对于于零件件的加加工质质量、、生产产率和和制造造成本本都有有较大大的影影响。。不同的的生产产条件件下，，工件件的安安装方方式是是不同同的，，主要要有两两种安安装方方式：：(1)直接安安装法法(2)专用夹夹具安安装法法1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念第一章章机机械械加工工基础础知识识二、工工件的的安装装和夹夹具2.机机床夹夹具的的分类类和组组成钻床夹夹具1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念第一章章机机械械加工工基础础知识识二、工工件的的安装装和夹夹具2.机机床夹夹具的的分类类和组组成专用夹夹具一一般由由以下下部分分组成成：(1)定位元元件工件以以平面面定位位时，，用支支承钉钉和支支承板板作定定位元元件1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念第一章机机械加工工基础知识识二、工件的的安装和夹夹具2.机床夹夹具的分类类和组成专用夹具一一般由以下下部分组成成：(1)定位元元件工件以以外圆圆柱面面定位位时，，用V形块和和定位位套筒筒作定定元件件1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念第一章章机机械械加工工基础础知识识二、工工件的的安装装和夹夹具2.机机床夹夹具的的分类类和组组成专用夹夹具一一般由由以下下部分分组成成：(1)定位元元件工件以以孔定定位时时，用用定定位心心轴和和定位位销作作定位位元件件1.6机械加加工工工艺过过程基基本概概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具2.机床床夹具的的分类和和组成(2)夹夹紧机机构工件定位位后，为为了防止止工件由由于受切切削力等等外力的的作用而而产生位位移，而而将其夹夹牢紧固固的机构构1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具2.机床床夹具的的分类和和组成(3)导向元件件用来对刀刀和引导导刀具进进入正确加工位位置的零零件，如如图所示示夹具上的钻钻套(4)夹夹具体和和其它部部分1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具3.基准准及其选选择(1)设设计基准准设计时在在零件图图纸上所所使用的的基准，，以设计计基准为为依据来来确定各各几何何要素之之间的尺尺寸及相相互位置置关系1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具3.基准准及其选选择(2)工工艺基准准制造零件件和装配配机器的的过程中中所使用用的基准准，分为为定位基基准、度度量基准准和装配配基准，，分别用用于工件件加工时时的定位位、工件件的测量量检验和和零件的的装配工件在加加工时，，用以确确定工件件对于机机床及刀刀具相对对位置的的表面，，称为定位基准准工件上作作为定位位基准的的点或线线，总是是由具体体表面来来体现的的，这个个表面称称为定位基准准面1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具3.基准及其其选择(3)粗粗基准粗基准的的选择应应保证所所有加工工表面都都具有足足够的加加工余量量，而且且各加工工表面对对不加工工表面具具有一定定的位置置精度。。选择原原则如下下：1)选取不加加工的表表面作粗粗基准1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具3.基准及其其选择(3)粗粗基准粗基准的的选择应应保证所所有加工工表面都都具有足足够的加加工余量量，而且且各加工工表面对对不加工工表面具具有一定定的位置置精度。。选择原原则如下下：2)选取要求求加工余余量均匀匀的表面为粗基基准1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具3.基准及其其选择(3)粗粗基基准准粗基基准准的的选选择择应应保保证证所所有有加加工工表表面面都都具具有有足足够够的的加加工工余余量量，，而而且且各各加加工工表表面面对对不不加加工工表表面面具具有有一一定定的的位位置置精精度度。。选选择择原原则则如如下下：：3)对于于所所有有表表面面都都要要加加工工的的零零件，，应应选选择择余余量量和和公公差差最最小小的的表表面作作粗粗基基准准，，以以避避免免余余量量不不足足而而造成成废废品品1.6机械械加加工工工工艺艺过过程程基基本本概概念念第一一章章机机械械加加工工基基础础知知识识二、、工工件件的的安安装装和和夹夹具具3.基准准及及其其选选择择(3)粗粗基基准准粗基基准准的的选选择择应应保保证证所所有有加加工工表表面面都都具具有有足足够够的的加加工工余余量量，，而而且且各各加加工工表表面面对对不不加加工工表表面面具具有有一一定定的的位位置置精精度度。。选选择择原原则则如如下下：：4)为使使工工件件定定位位稳稳定定，，夹夹紧紧可可靠靠，，要要求求所所选选用用的的粗粗基基准准尽尽可可能能平平整整、、光光洁洁，，不不允允许许有有锻锻造造飞飞边边、、铸铸造造浇浇冒冒口口切切痕痕或或其其它它缺缺陷陷，，并并有有足足够够的的支支承承面面积积。。5)在同一尺尺寸方向向上粗基基准通常常只允许许使用一一次。1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具3.基准准及其选选择(4)精精基准其选择的的具体原原则如下下：1)尽可能选选择尺寸寸较大的的表面作作为精基基准，以以提高安安装的稳稳定性和和精确性性。2)尽可能选选用设计计基准为为定位基基准，即即符合““基准重重合”原原则。3)遵守“基基准统一一”原则则。4)互为基准准原则。。5)自为基准准原则。。1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具4.工件件在夹具具中的定定位(1)工工件的六六点定位位原理1.6机械加工工工艺过过程基本本概念工件的六点定位连杆的定位第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具4.工件件在夹具具中的定定位(1)工工件的六六点定位位原理工件定位位时，其其六个自自由度并并非在任任何情况况下都要要全部加加以限制制，要限限制的只只是那些些影响工工件加工工精度的的自由度度。如图图所示1.6机械加工工工艺过过程基本本概念第一章机机械械加工基基础知识识二、工件件的安装装和夹具具4.工件件在夹具具中的定定位(1)工工件的六六