机械制造基础 课件王昭勇 第4、5章 毛坯制造技术确定、机械加工技术选用

机械制造基础毛坯制造技术确定单元二第四章

常见毛坯制造技术本章知识思维导图第一节

铸造成型1.铸造生产的分类2.铸造的特点

1)铸造可生产形状复杂的铸件，特别是内腔复杂的铸件。

2)铸造的适应性强，不受零件的材料种类，零件的重量、尺寸、形状和结构复杂程度的限制。

3)铸造的生产成本相对低廉,设备比较简单。

3.铸造的应用

01认识铸造生产01认识铸造生产图4-1后母戊方鼎(重875kg，外形尺寸1.33m×0.78m×1.10m，是迄今世界上最古老的大型青铜器)图4-2编钟是战国时期楚国的乐器，音质很好，音阶准确，至今仍可演奏乐曲图4-3奥运金镛3.铸造的应用(一)砂型铸造方法与特点

(二)砂型铸造工艺准备

1.型砂与芯砂

2.铸造工艺装备

02砂型铸造由木材、铝合金或塑料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备称为模样，模样可获得铸件外部结构。

模样模板一般由模底板、模样、浇冒口系统和定位销等装配而成。

模板铸件生产中必备的工艺装备之一，在设计零件的铸造工艺时就要考虑到砂箱的选用和设计。

砂箱01020302砂型铸造(二)砂型铸造工艺准备

3.铸造原材料

4.铸造涂料1)涂料的主要作用有:提高铸件表面质量；防止或减少铸件夹砂或砂眼等缺陷；改善铸件表面性能。

2)涂料的制备方法有：搅拌法、研磨法。

3)涂料的涂敷方法有：刷涂法、浸涂法、喷涂法。

02砂型铸造(三)砂型铸造基本工序

02砂型铸造(三)砂型铸造基本工序1.造型

(1)手工造型

图4-4整模造型过程

a)造下型：填砂、舂砂b)刮平、翻箱c)翻转下型，造上型，扎气孔

d)起模，开浇口e)合箱f)带浇口的铸件

02砂型铸造(三)砂型铸造基本工序1.造型

(1)手工造型

图4-5分模造型过程

a)铸件b)模样c)造下型d)造上型e)起模、放型芯、合箱f)带浇口的铸件02砂型铸造(三)砂型铸造基本工序(2)机械造型

使用机械全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机械造型。

2.造芯

3.烘干、合箱、浇注

1)砂型(芯)烘干：分为表面烘干和体烘干。

2)合箱的主要步骤如下：

检查、清扫、修理砂型依次将砂芯装入砂型清除型内散砂紧固铸型放好浇口杯3)浇注。4.落砂、除芯及清理03特种铸造1.造芯金属型铸造

特点

1)金属型可以多次使用，与砂型铸造相比，省去了型砂制备、造型、落砂、清理等过程，节省了大量型砂和配砂设备与场地，显著地提高了生产率，并降低了生产成本。

2)金属型铸造的铸件切削加工余量小。

3)金属型铸造的铸件晶粒细，力学性能较好。

4)金属型的设计、制造、使用及维护要求高，制造成本高，加工周期长。

图4-7活塞组合式金属型03特种铸造2.压力铸造

特点

1)可以铸造形状复杂的薄壁铸件。

2)铸件组织致密，强度和硬度较高。

3)压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度值低。

4)生产率高，易于实现半自动化和自动化生产。

5)生产费用高，设备投资大。

图4-8常见压铸件03特种铸造3.离心铸造

特点

1)铸件力学性能较高。

2)铸造具有圆形内腔的铸件时，不必使用芯子。

3)铸型中不需浇注系统，减少了熔融金属消耗量。

4)易产生比重偏析、内孔尺寸不精确、内表面较粗糙，需要增大内孔的切削加工余量。

图4-9离心铸件03特种铸造4.熔模铸造

特点

1)铸件的尺寸精度和表面质量高，且可制造形状复杂件；可减少机械加工工作量，提高金属材料的利用率。

2)适应性广。

3)生产工艺复杂，生产周期长，成本较高，铸件尺寸不能太大和太长。

第二节

锻压成形01认识锻压生产1.锻压生产的分类2.锻压的特点

1)改善金属的内部组织，提高金属的力学性能。

2)节省金属材料。

3)具有较高的生产率。

4)结构简单。

5)应用范围广。3.锻压的应用1)不能获得形状很复杂的制件，制件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高。

2)与铸造相比，其加工设备较昂贵，加工成本也较高。

3)锻压加工过程中会对金属的内部组织和性能产生不利影响，需进行退火或正火等热处理。锻压生产的不足02锻造(一)加热

加热锻造成形冷却检验热处理图4-10常见锻压件02锻造(一)加热

锻前加热的具体要求1)在金属材料允许的条件下，快速加热到预定的温度，以提高效率，节约能源。

2)尽可能减少加热金属吸收有害气体的可能，如氧、氢、氮气等气体，减少氧化、脱碳或氢脆等缺陷，提高加热质量。

3)在低温加热阶段，要防止因加热不当而使金属截面的外层与心部产生过大的温差，引起材料破裂。

4)准确实施给定的加热规范，如加热温度、速度、时间和保温等加热条件，以防产生过热、过烧等缺陷。图4-11锻造加热炉02锻造(二)锻造成形

1自由锻造(1)自由锻造特点与应用(2)自由锻造设备

图4-12自由锻造设备

a)空气锤b)水压机02锻造(二)锻造成形

1自由锻造(3)自由锻造基本工序1)基本工序：指能够较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，也是自由锻造过程中主要变形工序，包含镦粗、拔长、冲孔、扩孔、切割、弯曲、锻接、错移、扭转等工序。

2)辅助工序：指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。

3)修整工序：指用来精整锻件尺寸和形状使其完全达到锻件图样要求的工序。

02锻造(二)锻造成形

2模型锻造(1)模型锻造特点与应用

与自由锻造相比，模型锻造具有如下优点:生产率高；能锻造形状复杂的锻件；模锻件的尺寸较精确，表面质量好，加工余量较小，并可使金属流线分布更为合理；模锻操作简单，劳动强度低。

02锻造(二)锻造成形

2模型锻造(2)模型锻造设备

模锻设备有蒸汽-空气模锻锤、压力机、平锻机、模锻水压机等。

图4-13蒸汽-空气模锻锤02锻造(二)锻造成形

2模型锻造(3)锻模模膛结构、分类及用途

锻模一般由上模和下模两部分组成。图4-14单模膛锻模结构

1—锤头2—上模3—飞边槽4—下模5—模垫

6、7、10—紧固楔铁8—分模面9—模膛02锻造(二)锻造成形

2模型锻造(3)锻模模膛结构、分类及用途(三)冷却

(四)检验

(五)热处理

图4-15弯曲连杆在多模膛内的模锻过程03板料冲压(一)板料冲压特点与应用

(二)板料冲压设备(三)板料冲压基本工序

图4-16常见的板料冲压件图4-17板料冲压设备

a)剪切机b)压力机04其他锻压成形技术1.挤压1)按照挤压时金属流动方向与凸模运动方向的关系，挤压可分为正挤压、反挤压和复合挤压三种2)按照挤压时金属的变形温度不同可分为热挤压、冷挤压和温挤压三种。

图4-18挤压

a)正挤压b)反挤压c)复合挤压04其他锻压成形技术2.轧制

(1)辊锻轧制辊锻轧制是指使坯料通过装有圆弧模块的一对旋转的轧辊时，受压而变形的生产方法。

(2)辗环轧制辗环轧制是指用来扩大环形坯料的外径和内径，从而获得各种环状零件的轧制方法。

(3)齿轮轧制齿轮轧制是一种少或无切削加工的齿轮加工工艺。

(4)螺旋斜轧螺旋斜轧采用两个带有螺旋形槽的轧辊相互交叉成一定角度，做同方向旋转，使坯料既绕自身轴线转动又向前进给，与此同时坯料受压变形，获得所需轧制件。05锻压件结构工艺性(一)自由锻件的结构工艺性(二)模锻件的结构工艺性

1)应具备一个合理的分模面：分模面应该在锻件最大尺寸横截面处，以便易于从锻模中取出锻件，分模面要保证模膛浅而宽，以利于金属充填；分模面沿径向分布，减少余块和敷料，锻模容易制造。2)在锻件上与分模面垂直的非加工表面，应设模锻斜度和结构圆角。图4-19模锻斜度和结构圆角05锻压件结构工艺性(二)模锻件的结构工艺性

3)应尽量使锻件外形简单、平直、对称，避免薄壁、高肋、窄槽、深槽、多孔、深孔等结构。图4-20不合理结构的锻件05锻压件结构工艺性(二)模锻件的结构工艺性

4)应采用锻焊组合工艺，以减少余块，简化模锻工艺。图4-21锻焊结构模锻件

a)锻件b)锻焊组合件05锻压件结构工艺性(三)冲压件的结构工艺性

1.对冲裁件的要求

1)冲裁件外形应力求简单、对称，尽可能采用圆形和矩形，避免细长悬臂和窄槽结构，以有利于优化排样。2)交接处均应以圆弧连接，尽量避免尖角。

3)孔径、孔间距和孔边距不得过小。

2.对弯曲件的要求3.对拉深件的要求05锻压件结构工艺性图4-22避免细长悬臂和窄槽结构

a)不合理b)合理图4-23落料件形状应有利于排样

a)不合理b)合理第三节

焊接成型1.焊接生产的分类1)熔焊是指将两焊件连接部分局部加热至熔化状态，加入填充金属，随后冷却凝固成为整体的焊接方法。

2)压焊是指对焊件施加压力，使两焊件接合面紧密地接触并产生一定的塑性变形而完成焊接的方法。

3)钎焊是指在焊接的同时加热被焊件与钎料，使低熔点的钎料熔化填充到焊件之间，冷却凝固后使两焊件连接成为一整体的焊接方法。01认识焊接生产1.焊接生产的分类01认识焊接生产2.焊接的特点

1)可以节省材料和制造工时，接头密封性好、力学性能高。

2)能以大化小、以小拼大。

3)可以制造双金属结构，如切削刀具的切削部分(刀片)与夹固部分(刀架)可用不同材料制造后焊接成整体。

4)生产率高，易实现机械化和自动化。

3.焊接的应用

01认识焊接生产(一)焊条电弧焊1.焊条电弧焊的特点及应用

2.焊条电弧焊的工具及设备

02常用焊接方法介绍图4-25焊条电弧焊的工具

a)夹持焊条的焊钳b)电弧手套和面罩c)清除焊缝表面的清渣锤等图4-26弧焊机(一)焊条电弧焊3.焊条电弧焊焊接过程

02常用焊接方法介绍图4-27焊接过程(一)焊条电弧焊3.焊条电弧焊焊接过程(1)焊接电弧两极间或电极与焊件间，在气体介质中产生强烈而持久的放电现象。

(2)焊条焊条是焊条电弧焊的重要焊接材料，它直接影响到焊接电弧的稳定性以及焊缝金属的化学成分和力学性能。

(3)焊接接头的组织与性能用焊接方法连接的接头称为焊接接头(简称接头)。(4)焊接应力与变形焊接应力是指焊接过程中焊件内部产生的应力。

02常用焊接方法介绍(二)埋弧焊

02常用焊接方法介绍图4-28埋弧焊(三)气体保护焊(四)电渣焊

(五)电阻焊(六)摩擦焊

02常用焊接方法介绍图4-29摩擦焊(七)钎焊

(1)硬钎焊钎料熔点高于450℃时的钎焊。(2)软钎焊钎料熔点在450℃以下的钎焊。

02常用焊接方法介绍图4-30硬钎焊图4-31软钎焊1.焊接结构材料的选择1)在满足使用性能要求的前提下，首先要选择焊接性能较好、价格低廉的材料。

2)要注重材料的冶金质量。

3)异种材料焊接，必须注意它们的焊接性及其差异。

4)焊接结构应尽量选用型材，以减少焊缝的数量和简化焊接工艺，增加结构件的强度和刚性。

5)最好采用相等厚度的金属材料，以便获得优质的焊接接头。

03焊件结构工艺性2.焊接接头形式的选择

(1)接头形式焊条电弧焊、埋弧焊：对接接头受力均匀，优先选用；角接接头、T形接头受力复杂，根据实际情况选用；搭接接头尽量避免选用，根据实际情况而定。03焊件结构工艺性图4-32焊条电弧焊接头的基本形式

a)对接b)角接c)T形接d)搭接

2.焊接接头形式的选择

(2)坡口形式将被焊工件上的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽，称为坡口。03焊件结构工艺性图4-33对接接头坡口形式

a)I形坡口b)V形坡口c)X形坡口d)U形坡口e)双U形坡口2.焊接接头形式的选择

(2)坡口形式将被焊工件上的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽，称为坡口。03焊件结构工艺性图4-34角接接头坡口形式

a)I形坡口b)单边V形坡口c)V形坡口d)K形坡口

2.焊接接头形式的选择

(2)坡口形式将被焊工件上的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽，称为坡口。3.焊缝布置的原则03焊件结构工艺性图4-35T形接头坡口形式

a)I形坡口b)单边V形坡口c)K形坡口d)单边双U形坡口第四节

粉末冶金成型1.粉末冶金成型的特点

1)能够制备部分其他方法难以制备的材料，如难熔金属、金属发汗材料、多孔材料、特殊功能材料(如硬质合金等)。

2)粉末冶金成型过程中采用与最终产品形状非常接近的模具，不需要或很少需要随后的机械加工手段，故能大大节约金属，降低产品成本。

3)晶粒细小、显微组织均匀，最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。

4)容易实现多种类型材料的复合，充分发挥组元材料各自的特性，是一种低成本生产陶瓷复合材料的工艺技术。

5)粉末冶金成型技术也存在一些缺点，如粉末原料价格较贵，模具费用也要比铸造模具费用高，烧结制品残余孔隙影响性能。2.粉末冶金成型应用

01认识粉末冶金成型02粉末冶金成型的生产过程粉末的制备粉末压制后处理粉末的预处理(1)分级分级是将粉末按粒度分成若干等级。

(2)混合混合是将两种或两种以上不同成分的粉末均匀混合烧结图4-45制粒设备——振动筛、滚筒制粒机图4-44混合设备——V形混合器图4-43细碎设备——球磨机第五节

典型毛坯选用分析01毛坯种类及制造方法铸件

锻件型材

其他毛坯焊接件02010304051.零件的材料及力学性能要求

2.零件的结构形状与尺寸

1)形状复杂和大型零件的毛坯多用铸造，薄壁零件不宜用砂型铸造。

2)板状钢质零件多用锻造。

3)轴类零件毛坯，如各台阶直径相差不大，可选用棒料，反之，宜用锻件。3.生产规模的大小

4.现有生产条件5.充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能性02毛坯选用分析机械制造基础机械加工技术选用单元三第五章

金属切削加工基础Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知识思维导图第一节

金属切削机床的基本知识01金属切削机床的分类机床类别用途机床类别用途车床用于加工回转体零件铣床用于加工平面和成形面钻床用于粗加工孔刨、插床用于加工平面和沟槽镗床用于加工尺寸较大的孔和非标准孔拉床用于高效率加工零件的平面和孔等磨床用于零件表面的精加工电加工机床用于某些特种零件的成形加工齿轮加工机床专门用于加工齿轮切割机床用于下料和切割加工螺纹加工机床专门用于加工螺纹其他机床表5-1各类机床的用途02金属切削机床型号的识读

5-1车床及铭牌02金属切削机床型号的识读注：1)有“()”的代号或数字，当无内容时，则不表示；若有内容则不带括号。

2)有“○”符号者为大写的汉语拼音字母。

3)有“△”符号者为阿拉伯数字。

4)有“”符号者为大写的汉语拼音字母，或阿拉伯数字，或两者兼有之。图5-2机床型号的表示方法02金属切削机床型号的识读1.机床的类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锯床其他机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其表5-2机床的类代号02金属切削机床型号的识读2.机床的特性代号

(1)通用特性代号通用特性代号有固定的含义，用大写汉语拼音字母表示。通用特性高精度自动半自动数控加工中心轻型加重型仿形柔性加工单元数显高速代号GZBKHQCFRXS读音高自半控换轻重仿柔显速表5-3机床的通用特性代号(2)结构特性代号对于主参数相同而结构与性能不同的机床，用结构特性加以区分。3.机床的组别和系列代号

4.机床主参数、主轴数和第二主参数02金属切削机床型号的识读5.机床的重大改进序号表5-4机床型号的含义机床型号表示含义CM6140AC—车床(类代号)M—精密(机床特性代号)6—组代号(落地及卧式车床)1—系代号(普通落地及卧式车床)40—主参数(最大工件回转直径为400mum）A—第一次重大改进(重大改进顺序号)XKA5032AX—铣床(类代号)K—数控(通用特性代号)A—(结构特性代号)50—立式升降台铣床(组、系代号)32—工作台面宽度320mm(主参数)A—第一次重大改进(重大改进顺序号)MGB1432M—磨床(类代号)G—高精度(通用特性代号)B—半自动(通用特性代号)14—万能外圆磨床(组、系代号)32—最大磨削直径为320mm(主参数)03机床的基本组成(一)机床的基本组成

1.动力源

2.传动系统

3.支撑件

4.工作部件

1)与主运动和进给运动有关的执行部件，例如主轴及主轴箱，工作台及其溜板和滑座，刀架及其溜板，以及滑枕等安装工件或刀具的部件。

2)与工件和刀具相关部件或装置，如自动上下料装置、自动换刀装置、砂轮修整器等。

3)与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等。5.控制系统

6.冷却系统

7.润滑系统

8.其他装置03机床的基本组成(二)机床常用的传动方式

1.机床上常用的传动副1)用于传递旋转运动并实现变速功能的传动副有：带传动、齿轮传动、蜗杆传动。

2)用于将旋转运动变为直线运动的传动副有：齿轮齿条传动、丝杠螺母传动等。图5-3机床上常用的传动副

a)带传动b)齿轮传动c)蜗杆传动d)齿轮齿条传动e)丝杠螺母传动03机床的基本组成(二)机床常用的传动方式

2.机床的变速机构图5-4常用变速机构

a)塔轮变速机构b)滑移齿轮变速机构c)牙嵌离合器变速机构第二节

机床夹具01夹具的作用、分类及组成1.机床夹具的作用采用夹具装夹工件，可保证工件与机床、刀具之间的相对位置，位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，因而能使工件可靠和稳定地获得加工精度，也可使一批零件稳定地获得同一加工精度。

保证加工精度的稳定采用夹具可使工件迅速地定位和夹紧，免去了工件逐个找正、对刀所花费的时间，缩短了辅助时间，有利于提高生产率和降低成本。

提高生产率机床配备专用夹具，可以使机床使用范围扩大。

扩大机床的使用范围010203夹具的作用01夹具的作用、分类及组成2.机床夹具的分类专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和制造的夹具。

专用夹具可调夹具通用夹具随行夹具组合夹具0201030405随行夹具是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。组合夹具是一种模块化的夹具，由预先制造好的通用标准部件经组装而成。通用夹具是指结构、尺寸已规格化并具有很大通用性的夹具，使用时在一定范围内无须调整或稍加调整就可以装夹不同的零件，例如自定心卡盘、单动卡盘、万能分度头、机用虎钳等，这类夹具主要用于单件小批量生产中。图5-5机用虎钳01夹具的作用、分类及组成3.机床夹具的组成定位件夹紧装置夹具体对刀件对刀件用于确定夹具与刀具的相对位置。夹具体是夹具的基础件，用于连接夹具上各个零件或装置，使之成为一个整体。夹紧装置的作用是保证工件在夹具中已定位好的位置不受加工过程中外力的作用而被破坏，使加工得以顺利进行。定位件与零件的定位基准相接触，用以确定工件在夹具中的正确位置。图5-8钻床夹具

1—快速钻套2—导向套3—钻模板4—开口垫圈5—螺母6—定位销7—夹具体02常用机床夹具(一)自定心卡盘

1.自定心卡盘的结构2.自定心卡盘的应用图5-9自定心卡盘的结构

1—卡盘体2—小锥齿轮3—大锥齿轮02常用机床夹具(二)单动卡盘

1.单动卡盘的结构2.单动卡盘的应用图5-10单动卡盘02常用机床夹具(三)机用虎钳

1.机用虎钳的结构2.机用虎钳的应用图5-11回转式机用平口钳02常用机床夹具(四)万能分度头

1.万能分度头的结构图5-12FW250型万能分度头结构图02常用机床夹具(四)万能分度头

1.万能分度头的结构(1)底座分度头的本体，大部分零件都装在底座上。(2)主轴可绕轴线旋转，它是一根空心轴，前后两端均有莫氏4号的锥孔。

(3)分度盘作为主要分度部件，安装在分度手柄的轴上。

(4)插销安装在分度手柄的长槽中，沿分度盘半径方向调整位置，以便插入不同孔数的分度盘内，与分度叉配合准确分度。

(5)分度盘固定销当需要分度盘转动或固定时，可以松开或插上分度盘固定销来实现。

(6)本体安装分度头主轴等的壳体零件，主轴随回转体可沿着基座的环形导轨转动，使主轴轴线在-6°～95°的范围内做不同仰角的调整。

(7)主轴锁紧手柄其主要作用是分度后固定主轴位置，减少蜗杆和蜗轮承受的切削力，减小振动，以保证分度头的分度精度。02常用机床夹具(四)万能分度头

1.万能分度头的结构(8)蜗杆脱落手柄主要用来控制蜗杆和蜗轮之间的啮合和脱开。

(9)蜗杆副间隙调整螺母主要用于调整蜗杆副的轴向间隙，以保证分度的准确性。

(10)分度拨叉方便分度和防止分度出错。

(11)刻度盘直接分度时，刻度盘用来确定主轴转过的角度。

(12)游标游标所指示的是分度头上的卡盘轴线与铣床工作台的夹角。

(13)分度手柄主要用于分度，通过摆动分度手柄，根据分度头传动系统的传动比，手柄转一整圈，主轴转过相应的圈数。02常用机床夹具(四)万能分度头

2.万能分度头的分度过程3.万能分度头的应用图5-13万能分度头传动系统02常用机床夹具(五)顶尖

1.顶尖的种类图5-13万能分度头传动系统02常用机床夹具(五)顶尖

2.顶尖的应用

(1)固定顶尖固定顶尖刚性好，定心准确，但与工件中心孔之间会产生滑动摩擦而发热过多，容易将中心孔或顶尖烧坏。

(2)回转顶尖回转顶尖将工件与中心孔的滑动摩擦改为顶尖内部轴承的滚动摩擦，能在很高的转速下正常工作，克服了固定顶尖的缺点，因此应用日益广泛。第三节

刀具01常用刀具材料硬度和耐磨性强度和韧性工艺性能和经济性耐热性(一)刀具材料性能要求01常用刀具材料碳素工具钢合金工具钢超硬刀具材料(二)常用刀具材料高速钢硬质合金(1)金刚石金刚石是自然界中最硬的材料，其硬度可达10000HV。

(2)立方氮化硼立方氮化硼是用高温高压的方法制成的。(3)陶瓷材料陶瓷的主要成分是氧化铝(Al2O3)，其硬度、耐热性和耐磨性均比硬质合金高，允许的切削速度比硬质合金高20％～25％。01常用刀具材料(三)切削刀具材料的选用1.切削刀具材料与加工对象的力学性能匹配

(1)刀具材料硬度顺序为：金刚石>立方氮化硼>陶瓷>硬质合金>高速钢。

(2)刀具材料的抗弯强度顺序为：高速钢>硬质合金>陶瓷>金刚石和立方氮化硼。

(3)刀具材料的韧性大小顺序为：高速钢>硬质合金>立方氮化硼、金刚石和陶瓷。01常用刀具材料(三)切削刀具材料的选用2.切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配3.切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配

(1)各种刀具材料抗粘结温度高低为：聚晶立方氮化硼(PCBN)>陶瓷>硬质合金>高速钢(HSS)。

(2)各种刀具材料抗氧化温度高低为：陶瓷>聚晶立方氮化硼(PCBN)>硬质合金>金刚石>高速钢(HSS)。

4.切削刀具材料的合理选择02切削刀具(一)车刀的几何形状1.车刀的组成2.车刀切削部分的组成

(1)三面

(2)两刃

(3)一尖图5-15车刀

a)车刀的组成b)车刀切削部分的组成02切削刀具(二)刀具的几何参数1.刀具角度的参考平面图5-16切削平面、基面和正交平面02切削刀具(二)刀具的几何参数2.车刀的主要角度图5-17车刀的主要角度02切削刀具(二)刀具的几何参数2.车刀的主要角度(1)前角γo在正交平面中测量，是前刀面与基面之间的夹角。(2)后角αo在正交平面中测量，是主后刀面与切削平面之间的夹角。

(3)主偏角κr在基面中测量，它是主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。

(4)副偏角κ′r在基面中测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。

(5)刃倾角λs在切削平面中测量，是主切削刃与基面的夹角。02切削刀具图5-19刃倾角与排屑方向

a)λs=0°b)+λsc)-λs

图5-18刃倾角的正负

a)λs=0°b)+λsc)-λs

02切削刀具(三)车刀角度的初步选择1.前角(γo)1)工件材料较软、车削塑性材料时，前角取较大值；工件材料较硬、车削脆性材料时，前角取较小值。

2)粗加工时，前角取较小值；精加工时，前角取较大值。

3)车刀材料的强度、韧性较差时，前角取较小值；反之，前角取较大值。02切削刀具(三)车刀角度的初步选择2.后角(αo)3.主偏角(κr)

4.副偏角(κ′r)

5.刃倾角(λs)图5-20立铣刀第四节金属切削原理01零件表面切削加工的成形方法轨迹法成形法展成法相切法图5-21零件表面的成形方法

1—母线2—导线图5-22形成发生线的方法02切削运动图5-23常见切削加工方法的切削运动

a)车削b)刨削c)钻削d)铣削02切削运动1.基本运动(1)主运动主运动是指形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动，也就是切下切屑的基本运动。(2)进给运动进给运动是指使工件多余的材料不断被去除的工作运动。图5-24切削运动及加工表面

a)车削b)钻削c)镗削d)刨削e)铣削f)磨削

1—待加工表面2—过渡表面3—已加工表面

vc——主运动vf、vfa、vw—进给运动02切削运动2.切削过程中形成的三种表面

(1)已加工表面已加工表面是指工件上经刀具切削后形成的表面。

(2)过渡表面工件上切削刃正在切削着的表面，它总是处在待加工表面与已加工表面之间，也称切削表面或加工表面。

(3)待加工表面待加工表面是指工件上有待切除的表面。03切削用量1.切削速度(vc)

例1：车削工件Z4012台钻的套筒工件，下料毛坯为ϕ55mm，选定车床主轴转速为560r/min，求切削速度vc?

解：vc=πdn/1000≈3.14×55×560/1000≈97(m/min)

例2：在CA6140型车床上粗加工Z4012台钻的轴承座，下料毛坯为ϕ80mm×57mm，毛坯材料为45钢，刀具材料选用P10，选用切削速度为100m/min，求车床主轴转速n?

解：n=1000/πd≈1000×100/3.14×80≈398(r/min)03切削用量2.进给量(f)

3.背吃刀量(ap)4.切削用量的选择原则

例3：在CA6140车床粗加工Z4012台钻的立柱，下料圆钢为ϕ75mm×625mm，在车床上用一夹一顶方式装夹，一次车削外圆至ϕ71mm,长度至600mm。进给量f采用0.3mm/r，主轴转速为450r/min，求:

(1)背吃刀量ap是多少？

(2)车削长度600mm所需的时间t？(时间单位:1h=60min，1min=60s)

解：(1)ap=-/2=75mm-71mm/2=2mm

(2)车削一次所需时间t=600mm/450r/min×0．3mm/r≈4.44min04切削力(一)切削力的产生

1.变形抗力

2.摩擦阻力

(二)切削力的分解图5-25切削力的分解04切削力(三)影响切削力的因素

1.工件材料的影响

1)工件材料的物理和力学性能、加工硬化程度、热处理状态以及切削前的加工状态都对切削力的大小产生影响。

2)工件材料的强度、硬度、冲击韧性、塑性和加工硬化程度越大，则切削力越大。

3)工件材料的化学成分、热处理状态等因素都直接影响其物理和力学性能，因而也影响切削力的大小。04切削力(三)影响切削力的因素

2.刀具几何参数的影响

(1)前角对切屑力的影响1)加工塑性材料时，前角增大，变形系数减小，因此切削力降低。2)加工脆性材料(如加工铸铁、青铜)时，由于切屑变形很小，所以前角对切削力的影响不显著。(2)主偏角对切屑力的影响

1)主偏角κr对切削力Fc的影响较小，影响程度不超过10%。

2)主偏角κr对背向力Fp和进给力Ff的影响较大。

3)刀尖圆弧半径对切削力的影响：刀尖圆弧半径增大，使切削刃曲线部分的长度和切削宽度增大，但切削厚度减小，各点的κr减小。

04切削力(三)影响切削力的因素