機械制造技術(shù)-金屬切削基礎(chǔ)和性質(zhì)

1、機械制造技術(shù) 金屬切削基礎(chǔ)和性質(zhì) # 1. 切削運動：刀具和工件之間的相對運動。 1主運動： 直接切除工件上的切削層，以形成工件新表面的基本運動, 或使工件和刀具產(chǎn)生相對運動以進行切削的最基本運動。 （1）速度最高，消耗的功率最多； （2）機床的主運動必須而且只有一個。 2進給運動： 不斷地把切削層投入切削，以逐漸切削出整個工件表面的運動。 （1）一般速度較低，消耗功率較少； （2）可有一個、兩個或多個，可以是連續(xù)、或間斷的。 1 金屬切削基礎(chǔ)# 2. 切削用量三要素、切削層參數(shù) 切削速度 ： 背吃刀量 ： 進給量 f ：( 進給速度 )# 3.刀具的標注角度 主剖面參考系（正交平面參考系）組

2、成： PrPsPo 外圓車刀主、副切削刃上所必須標注的六個基本角度： 、 確定主切削刃位置的角度; 、 確定前刀面與主后刀面在主剖面內(nèi)位置的角度; 、 是確定副切削刃位置的角度。外圓車刀端面車刀尖頭刨刀# 4.切削層參數(shù)：在基面內(nèi)度量的切削層的尺寸。 切削厚度 垂直過渡表面測量的切削層尺寸。 切削寬度 沿過渡表面測量的切削層尺寸。 切削面積 切削層在基面內(nèi)的截面面積1.3 切削層參數(shù)與切削方式# 1. 積屑瘤：在切削速度不高，切削塑性金屬材料時，常在刀具前刀面（在刀刃處）粘附著一塊剖面呈三角形的硬塊，硬度是工件材料的23倍。2 金屬切削原理對切削過程的影響： 影響刀具耐用度 增大實際前角（積屑

3、瘤具有30左右的前角）， 減小變形和切削力； 增大切削厚度，影響工件尺寸精度:積屑瘤的前端 伸出切削刃之外，切削厚度； 增大已加工表面粗糙度值,降低加工表面質(zhì)量# 2. 影響切削溫度的因素： 切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料、刀具磨損、切削液。 1切削用量 2.3 切削熱及切削溫度 # 2. 影響切削溫度的因素： 切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料、刀具磨損、切削液。 1切削用量 用硬質(zhì)合金刀具切削中碳鋼： 用高速鋼刀具切削中碳鋼時：2.3 切削熱及切削溫度 影響最大 影響次之 影響最小 # 3.影響刀具耐用度的因素 ：切削溫度提高因素 。切削用量： 刀具幾何參數(shù) 工件材料 刀具材料 用硬質(zhì)合金

4、車刀切削 的碳鋼，當 經(jīng)驗公式為： 結(jié)論： 對刀具耐用度影響最大；其次是 ； 影響最小。 所以在優(yōu)選切削用量以提高生產(chǎn)率時，選擇先后順序： 首先盡量選用大 ; 其次根據(jù)加工條件和加工要求選取允許的最大 ; 最后選取刀具耐用度或機床功率所允許的最大的 。主參數(shù)（最大磨削直徑320 mm)系別代號（萬能外圓磨床系）組別代號（外圓磨床組）通用特性代號（高精度）類別代號(磨床類）M G 1 4 32 A重大改進順序號（第一次重大改進）MG1432A型高精度萬能外圓磨床# 1.機床型號編制3 機床與刀具 滾齒機 主參數(shù)的含義：最大加工直徑500mmCA6140型臥式車床C A 6 1 40主參數(shù)（最大車

5、削直徑400mm)系別代號（臥式車床系）組別代號（落地及臥式車床組）結(jié)構(gòu)特性代號（結(jié)構(gòu)不同）類別代號（車床類）C A 6 1 40主參數(shù)（最大車削直徑400mm)系別代號（臥式車床系）組別代號（落地及臥式車床組）結(jié)構(gòu)特性代號（結(jié)構(gòu)不同）類別代號（車床類）、簡單成形運動：成形運動由單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動組成。A直線運動，B旋轉(zhuǎn)運動。在機床上，以主軸的旋轉(zhuǎn)，刀架或工作臺的直線移動出現(xiàn)。復合成形運動：成形運動由兩個或兩個以上旋轉(zhuǎn)運動或（和）直線運動，按照某種確定運動關(guān)系組合而成。# 2. 復合運動成形運動是由兩個或兩個以上旋轉(zhuǎn)運動或（和）直線運動，按照某種確定的運動速度關(guān)系組合而成。如：車床上車削

6、螺紋需要工件的旋轉(zhuǎn)和成形車刀的縱向移動兩個運動，兩者之間需滿足“工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具縱移一個螺紋導程”這一運動關(guān)系。又如：滾齒時需要工件的旋轉(zhuǎn)和滾刀的旋轉(zhuǎn)兩個運動，兩者之間需滿足“滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過 轉(zhuǎn)”這一運動關(guān)系。示例：用螺紋車刀切削螺紋，螺紋車刀是成形車刀形成螺旋面只需一個成形運動復合成形運動形成螺旋線發(fā)生線（螺旋軌跡運動） 按傳動鏈性質(zhì)不同分為： 外聯(lián)系傳動鏈 內(nèi)聯(lián)系傳動鏈# 3. 機床的傳動鏈聯(lián)系動力源（如電動機）和機床執(zhí)行件主軸、刀架、工作臺之間的傳動鏈，使執(zhí)行件得到運動，并能改變運動的速度和方向，但不要求動力源和執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系。車削螺紋，從電動機車床主軸的傳動鏈，決定

7、螺紋速度的快慢，而不影響螺紋表面的成形。聯(lián)系復合運動之內(nèi)的各個分解部分，傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間的相對速度（及相對位移量）有嚴格的要求，用來保證運動的軌跡執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比要求。臥式車床上用螺紋車刀車螺紋，聯(lián)系主軸刀架之間的螺紋傳動鏈。車螺紋的進給運動傳動鏈# 4.制造精度不直接影響加工精度的刀具是（ ） A外圓車刀 B拉刀 C成形車刀 D麻花鉆# 5 砂輪的特性參數(shù)：指決定砂輪性能的因素，包括磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸。 # 6 齒輪加工方法成形法：用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具切削輪齒所用刀具的切削刃形狀與被切齒輪的齒槽形狀相吻合。在銑床上用盤狀模數(shù)銑刀和指

8、狀模數(shù)銑刀銑齒輪；刨床或插床上用成形刀具插削或刨削齒輪。當齒輪模數(shù)8時，在立式銑床上用指狀銑刀銑削在銑床上用具有漸開線齒形的成形銑刀直接切出齒形。當齒輪模數(shù)m8時，一般在臥式銑床上用盤狀銑刀銑削。 范成法包絡法或展成法利用齒輪的嚙合原理進行的把齒輪嚙合副（齒條齒輪、齒輪齒輪）中的一個轉(zhuǎn)化為刀具，另一個轉(zhuǎn)化為工件，并強制刀具和工件作嚴格的嚙合運動而范成切出齒廓。刀具切削刃在各瞬時位置的包絡線形成了工件的齒廓線。主參數(shù);基本參數(shù)：尺寸參數(shù) 運動參數(shù)動力參數(shù)# 7.機床的主要技術(shù)參數(shù)# 8.普通外圓磨床的磨削方式及應用場合？磨削方式：縱磨法（貫穿磨削法）和橫磨法（切入磨削法） 縱磨法長圓柱和圓錐面;

9、橫磨法短圓柱和圓錐面成形表面磨削方式 端面磨削：用砂輪端面磨削特點：接觸面積大，生產(chǎn)率，散熱條件， 應用：主要用于粗加工和半精加工 周邊磨削（圓周磨削）：用砂輪圓周磨削 特點：接觸面積小，生產(chǎn)率 ，散熱條件， 應用：主要用于精加工 # 9.平面磨床的主要類型、磨削方式及運動？ 臥軸矩臺平面磨床：用砂輪的周邊磨削，工件往復移動。 表面成形方法軌跡法。需要二個表面成形運動。 砂輪的旋轉(zhuǎn)主運動 矩形工作臺的縱向往復移動進給運動 砂輪架的橫向進給運動 砂輪架周期性沿垂直于工件被磨削表面的方向進給切入運動 臥軸圓臺平面磨床：用砂輪的周邊磨削，工件圓周進給。表面成形方法軌跡法。需要二個表面成形運動 圓形工

10、作臺圓周進給運動 砂輪架-徑向進給運動 砂輪架-周期性切入運動 磨削各種零件 砂輪的旋轉(zhuǎn)主運動 立軸矩臺平面磨床：用砂輪的端面磨削，工件往復移動表面成形方法成形法-軌跡法。需要一個表面成形運動 矩形工作臺縱向進給運動 砂輪架周期性切入運動 砂輪的旋轉(zhuǎn)主運動 立軸圓臺平面磨床：用砂輪的端面磨削，工件圓周進給 表面成形方法成形法-軌跡法。 圓形工作臺圓周進給運動 砂輪架周期性切入運動 用于磨削小零件和大直徑環(huán)形零件端面，不能磨削窄長零件 砂輪的旋轉(zhuǎn)主運動精基準的選擇遵循原則：5條原則基準重合原則； 基準統(tǒng)一原則（基準不變）；互為基準的原則； 自為基準的原則；便于裝夾的原則。4 機械加工工藝規(guī)程的制

11、定 1基準重合原則： 用被加工表面的設計基準作為定位基準。 目的：避免基準不重合引起的基準不重合誤差?；鶞式y(tǒng)一原則在工件的加工過程中使各個工序的定位基準相同。常用的統(tǒng)一基準軸類零件常用其端面的兩個中心孔；盤套類零件常用其端面和與端面垂直孔（中心線）組合定位；箱體類零件常用“一面兩孔”，或三個互相垂直表面組合定位。自為基準的原則： 對于加工精度要求高（精加工、光整加工），要 余量小而均勻的表面，加工中常用加工表面本身作為定位基準。 遵循自為基準的原則時，不能提高加工面的位置精度提高加工面的尺寸精度、形狀精度、降低表面粗糙度值。# 2.加工階段的劃分 1粗加工階段 2半精加工階段3精加工階段 4光

12、整加工階段劃分加工階段的好處（原因）（1）及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免浪費工時。 （2）有利于保證加工質(zhì)量。 （3）有利于合理使用設備和安排操作工人。（4）便于組織生產(chǎn)（安排熱處理工序）。（5）精加工和光整加工安排在后，避免表面磕碰損壞。1粗加工階段：從坯料上切除較多余量，所能達到的精度和表 面質(zhì)量較低的加工過程。2半精加工階段：在粗加工和精加工之間進行的加工過程。3精加工階段：從表面上切除較少余量，所得精度和表面質(zhì)量 都比較高的加工過程。4光整(精密和超精密)加工階段：從工件上不切除或切除極薄 的金屬層，用以獲得很光潔的表面或強化其表面的加工過程。一般在熱處理前進行。目的：使工件上次要表面達到技術(shù)

13、要求次要表面的最終加工；為工件上主要表面的精加工作好準備，使主要表面消除粗加工時留下的誤差，并達到一定的精度和表面粗糙度為精加工提供合適精加工余量。目的：使主要表面達到圖樣上規(guī)定的技術(shù)要求最終加工。特點：生產(chǎn)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；提供精基準。如珩磨、拋光、研磨。目的：進一步提高尺寸精度、形狀精度和降低表面粗糙度值， 以上。不能用來提高位置精度自為基準的加工方法。3. 機械加工順序安排原則先基準面后其它(基準先行) 先粗后精先主后次 先面后孔5.機床夾具設計# 1.六點定位原理(工件定位的基本原理)工件在夾具空間中有六個自由度，這六個自由度需要用夾具上按

14、一定要求布置的六個(不重復)定位支承點來消除，其中每個支承點相應地消除一個自由度。在確定夾具的定位方案時，絕對不允許采用（ ）。A不完全定位 B過定位 C欠定位 D完全定位工件的六個自由度完全被限制的定位稱為完全定位。按加工要求，允許有一個或幾個自由度不被限制的定位工件被限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。完全定位與部分定位# 2. 定位形式在確定夾具的定位方案時，絕對不允許采用（ ）。A不完全定位 B過定位 C欠定位 D完全定位欠定位 按工序的加工要求，工件應該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個，但不能保證加工要求的定位稱為欠定位。過定位（重復定位

15、） 工件的同一自由度被二個或二個以上的支承點重復限制的定位定位點多于所限制的自由度數(shù)目的定位稱為過定位。欠定位與過定位# 3.補充# 工件的定位： 確定工件夾具中（或在機床上）占據(jù)正確位置的過程。 # 4 定位誤差及產(chǎn)生原因定位誤差： 工序基準在工序尺寸（或位置要求）方向上的最 大變動量。定位誤差產(chǎn)生原因;（1）基準位移誤差： 由于定位基面和定位元件本身的制造誤差所引起同批工 件定位基準相對位置的最大變動量。 （2）基準不重合誤差： 由于工序基準與定位基準不重合，引起同批工件工序基準 的最大變動范圍，等于工序基準與定位基準之間的距離尺 寸公差（定位尺寸公差）。# 5.（9-6）解決的主要問題：

16、過定位問題應避免過定位。定位元件：兩塊長條支承板、一個短圓柱銷、一個短削邊銷如何限制工件的自由度：圖 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）車光軸外圓 2）車套筒外圓 起傳動作用，不起定位作用 起夾緊作用，不起定位作用8.9(b)# 補充底面支承板： 、 、 ，側(cè)面兩個支釘： 、 ；短菱形銷：無過定位現(xiàn)象。機床夾具設計原理支承板：活動圓錐銷：無過定位現(xiàn)象。返回定位方案分析示例8-9（e）：支承板： 、 、 ，短圓柱銷： 、 ，固定V形塊： 、 ；有過定位現(xiàn)象；消除過定位措施：固定V形塊活動V形塊。8-9（a）9-4（c）9-4（d）9-4（e）6. 機械加工精度# 1.

17、10-6（a）、（b）、（c）錐形圓柱度誤差(c)因素：1）毛坯誤差復映；2）車床導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)有平行度誤差；3）刀具受熱變形；4）刀具磨損。改進措施：提高毛坯精度提高工藝系統(tǒng)剛度增加走刀次數(shù)或工作行程數(shù)；提高機床導軌導向精度；刀具達到熱平衡；及時換刀，合理采用切削液和選用刀具材料。鞍形圓柱度誤差（b）因素： 1）機床變形（或機床剛度不足）； 2）毛坯誤差復映； 3）車床導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在垂直面內(nèi)有平行度誤差； 4）導軌在水平面出現(xiàn)向前凸直線度誤差。改進措施： 提高機床剛度；提高毛坯精度提高工藝系統(tǒng)剛度增加走刀次數(shù)或工作行程數(shù)； 提高機床導軌導向精度。腰鼓形圓柱度誤差(a)因素

18、 1）工件變形（或工件剛度不足）； 2）毛坯誤差復映； 3）工件受熱變形； 4）導軌在水平面出現(xiàn)向后凸直線度誤差。改進措施 提高工件剛度-中心架或跟刀架; 提高毛坯精度提高工藝系統(tǒng)剛度增加走刀次數(shù)或工作行程數(shù)； 后頂尖改為彈簧頂尖,采用切削液,加強冷卻； 提高機床導軌導向精度。# 2. 誤差敏感方向誤差敏感方向：原始誤差對加工精度影響最大的哪個方向（通過刀刃的加工表面的法線方向）即加工表面的法向。誤差非敏感方向：原始誤差對加工精度影響最小的哪個方向（通過刀刃的加工表面的切線方向）即加工表面的切向。# 3. 10-5 何謂誤差復映規(guī)律？誤差復映系數(shù)的含義是什么？ 減小復映誤差些措施有哪些？誤差復

19、映規(guī)律（現(xiàn)象）有誤差（尺寸誤差、形狀誤差、位置誤差）的工件毛坯，再次加工后，其誤差仍以與毛坯相似的形式、程度不同地再次反映在新的加工表面上。誤差復映系數(shù)：表示工件誤差對毛坯誤差的復映程度與的關(guān)系（車削）：機械加工精度提高工藝系統(tǒng)剛度：降低復映誤差的主要工藝措施增加工作行程數(shù)（或走刀次數(shù)） 提高毛坯精度（尺寸變動范圍）和材質(zhì)的均勻性大批大量生產(chǎn)中，用調(diào)整法加工一批工件控制毛坯精度，通過熱處理改善材質(zhì)的均勻性（正火、退火、調(diào)質(zhì)）。機械加工精度系統(tǒng)誤差 常值系統(tǒng)誤差 其大小和方向均不改變, 與加工時間（加工順序） 無關(guān)，如：# 4. 加工誤差的統(tǒng)計性質(zhì)及分類加工原理誤差；機床、夾具、刀具的制造誤差；

20、工藝系統(tǒng)的受力變形誤差。系統(tǒng)誤差 變值系統(tǒng)誤差誤差大小和方向按一定規(guī)律變化，通常是加工時間的函數(shù)。在達到熱平衡前，機床、夾具和刀具熱變形誤差；刀具的磨損：車外圓時，外圓直徑逐漸變大，加工內(nèi)孔時，內(nèi)孔直徑逐漸變小。 如復映誤差（毛坯誤差復映）；定位誤差；夾緊誤差；內(nèi)應力引起的變形誤差。隨機誤差: 在連續(xù)（順序）加工一批工件時，加工誤差的大小和方向不同，且呈現(xiàn)不規(guī)則變化。# 5.實際分布曲線符合正態(tài)分布說明什么問題？沒有變值系統(tǒng)誤差或變值系統(tǒng)誤差響可忽或略不計常值系統(tǒng)誤差若加工后工件的尺寸服從正態(tài)分布，但分布中心與公差帶中心不重合，則可認為（ ）。A無常值系統(tǒng)誤差 B變值系統(tǒng)誤差很大 C常值系統(tǒng)誤

21、差和隨機誤差同時存在 D無隨機誤差水平面的直線度影響大在臥式車床加工外圓表面，導軌在 面內(nèi)的直線度誤差處于誤差敏感方向上。導軌在水平面內(nèi)直線度誤差Y：臥式車床在水平面內(nèi)Y方向有直線度誤差Y ，該方向為加工面的法線方向誤差敏感方向，引起加工表面的形狀誤差圓柱度誤差R=YYYoDR水平面導軌水平面內(nèi)直線度導軌在水平面內(nèi)直線度誤差導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差Z: 臥式車床在垂直面內(nèi)Z方向有直線度誤差Z，該方向為加工面的切線方向誤差不敏感方向，引起加工表面的形狀誤差圓柱度誤差： 垂直平面導軌垂直面直線度ZdRZ導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差Rd/2零件表面質(zhì)量表面粗糙度表面波度表面物理機械性能的變化表面幾何形狀特征表面層冷作硬化（加工硬化）表面層殘余應力表面層金相組織的變化# 1 表面質(zhì)量的含義（內(nèi)容）7. 機械加工表面質(zhì)量表面粗糙度表面波度表面層冷作硬化（加工硬化）表面層殘余應力表面層金相組織的變化1表面粗糙度 表面的微觀幾何形狀誤差。2表面波度介于宏觀和微觀幾何形狀誤差之間的周期性幾何形狀誤差。由工藝系統(tǒng)的低頻振動引起。# 2 表面層物理力學性能的變化包括表面物理力學性能金相組織變化（磨削燒傷）表面層的冷作硬化表面層的殘余應力塑變引起的冷硬金相組織變化引起 的硬度變化冷塑性變形熱塑性變形金相組織變化切削熱# 2