機械制造基礎(chǔ) 課件 杜素梅 第6-8章 零件毛坯的選擇、機械加工、先進(jìn)加工技術(shù)簡介

第6章零件毛坯的選擇

常用機械零件毛坯的選擇

機械零件毛坯的選擇原則常用毛坯的類型及特點

主要內(nèi)容：6.1常用毛坯的類型及特點

成型特點、組織和性能特征、零件結(jié)構(gòu)特征、適用范圍、應(yīng)用舉例（見表）。一、毛坯的種類按制造方法分為：鑄件、鍛件、沖壓件、焊接件、軋材下料件、等二、各種毛坯的特點一、零件材料選擇的一般原則1.使用性能原則

根據(jù)零件的工作條件、失效形式，確定零件使用性能要求。2.工藝性能原則

材料的工藝性能應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求。3.經(jīng)濟性原則

應(yīng)考慮材料的價格、零件的總成本

、國家的資源等因素。

6.2零件毛坯選擇的原則

1.適用性原則（滿足零件使用要求）體現(xiàn)在兩個方面：（1）外部質(zhì)量：形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量等；（2）內(nèi)部質(zhì)量：化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能等。2.經(jīng)濟性原則（成本低）

（1）應(yīng)從降低整機的生產(chǎn)成本考慮；（2）把滿足使用要求與降低制造成本統(tǒng)一起來；（3）還要考慮產(chǎn)品的使用成本，使產(chǎn)品具有更強的競爭力。3.可行性原則

應(yīng)充分利用本企業(yè)的現(xiàn)有條件完成生產(chǎn)任務(wù)。當(dāng)生產(chǎn)條件不能滿足產(chǎn)品生產(chǎn)的要求時，再選擇其它途徑。首要的二、零件毛坯選擇的一般原則一、軸桿類零件

1.結(jié)構(gòu)特點：軸向（縱向）尺寸遠(yuǎn)大于徑向（橫向）尺寸。例：各種傳動軸、絲杠、光杠、連桿、搖臂、螺栓、銷子等。一般都是各種機械中重要的受力和傳動零件。2.性能要求：通常，具有良好的綜合力學(xué)性能3.毛坯種類：大多采用鍛件毛坯；結(jié)構(gòu)復(fù)雜受力不大的可用球墨鑄鐵毛坯。4.材料種類：常用調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，如45鋼、40Cr等。受力不大采用球墨鑄鐵，如QT450—10等。

在有些情況下，還可用鍛—焊或鑄—焊的方式生產(chǎn)毛坯。6.3常用機械零件毛坯的選擇

表6-2軸桿類零件：汽車排氣閥鍛－焊結(jié)構(gòu)：二、盤套類零件

1.結(jié)構(gòu)特點：一般軸向（縱向）尺寸小于徑向（橫向）尺寸或相差不大。如齒輪、帶輪、飛輪、模具、聯(lián)軸節(jié)、套環(huán)、軸承環(huán)、螺母、墊圈等。帶輪手輪鍛模輪盤套環(huán)法蘭（1）齒輪類轉(zhuǎn)速中等，載荷不大，工作平穩(wěn)，無強烈沖擊；要求具有良好綜合力學(xué)性能，選用中碳調(diào)質(zhì)鋼，如40、45鋼，重要機械上的齒輪，可選用40Cr、40CrNi、40MnB、35CrMo等合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件，采用調(diào)質(zhì)處理。2.性能能要求及選材受力較大，受沖擊強烈且頻繁。

要求高的耐磨性和疲勞強度，心部強韌性好；

選用滲碳鋼鍛件，如20Cr、20CrMnTi等，采用滲碳后，再“淬火＋低溫回火”。

沖擊載荷小的低速齒輪，也可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等鑄件；不同毛坯加工的齒輪鍛造毛坯齒輪圓鋼毛坯齒輪或沖壓齒輪鑄造毛坯齒輪;焊接毛坯齒輪（局部）.（2）帶輪、飛輪、手輪、墊塊等受力不大或承受壓力的零件

性能要求及選材：

通常均采用灰鑄鐵件（如HTl50、HI200等），單件生產(chǎn)時，也可采用低碳鋼焊接件。（3）法蘭、套環(huán)、墊圈等零件根據(jù)受力、形狀、尺寸等不同，可分別采用鑄件、鍛件或沖壓件為毛坯，厚度較小的，單件或小批量生產(chǎn)時，也可直接用圓鋼或鋼板下料。主要有：機身、底座、支架、橫梁、工作臺、齒輪箱、軸承座、閥體、泵體等，圖示。

常采用鑄鐵件、鑄鋼件或鑄—焊結(jié)構(gòu)。三、箱體機架類零件四、毛坯選擇實例

如圖所示一小型單級齒輪減速器，外形尺寸430mm×410mm×320mm，傳遞功率為5kW，傳動比為3.95，其部分零件的材料和毛坯選擇方案見表

。第7章機械加工主要內(nèi)容：金屬切削加工基礎(chǔ)知識金屬切削加工機床常用切削加工方法典型表面加工方案及選擇機械加工工藝過程切削加工：是指利用切削刀具將金屬坯料上多余材料切除，以獲得所需要的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量的加工方法。鉗工：工人手持工具進(jìn)行切削加工。常用方法有劃線、鋸削、銼削、鉆削等。分類機械加工：工人操作機床完成切削加工過程。如車削、銑削、刨削、磨削、鏜削等。7.1金屬切削加工基礎(chǔ)知識

主要內(nèi)容：金屬切削過程工件材料的切削加工性加工質(zhì)量和切削用量的選擇切削運動切削刀具加工表面和切削用量7.1金屬切削加工基礎(chǔ)知識

一、切削運動

定義：指機床為實現(xiàn)切削加工，刀具與工件之間所必須具有的相對運動。按作用的不同可分：

1.主運動：切下切屑所必需的最基本、最主要的運動。特點：在整個運動系統(tǒng)中，速度最高、消耗功率最大。主運動只有一個。2.進(jìn)給運動：特點：速度低、消耗的功率小。進(jìn)給運動可以有一個或多個。保證加工連續(xù)進(jìn)行所需要的運動。舉例：主運動和進(jìn)給運動可以由工件完成，也可以由刀具來完成；二者的合成就是實際的切削運動。常見機床上的切削運動見教材表7-1一、切削運動

機械零件上常見的表面形狀平面圓柱面特殊表面成型表面圓錐面二、加工表面和切削用量

191.待加工表面：工件上待切除的表面。切削中，逐漸減小直到全部被切去。2.已加工表面：工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的新表面。切削中逐漸擴大。3.過渡表面：工件上切削刃正在切削的表面。介于待加工表面和已加工表面之間。車內(nèi)圓（孔）（一）工件上的三個表面

1.切削速度vc

在單位時間內(nèi)，工件或刀具沿主運動方向的相對位移。當(dāng)主運動為旋轉(zhuǎn)運動時

式中：n——主運動轉(zhuǎn)速（r/min）；

D——刀具或工件的最大直徑（mm）。當(dāng)主運動為往復(fù)運動時，式中：L——往復(fù)運動行程長度，mm；

nr——主運動在單位時間的往復(fù)次數(shù)，str/min。

平均速度

（二）切削用量

2.進(jìn)給量f

指在主運動的一個循環(huán)內(nèi)，刀具相對于工件在進(jìn)給運動方向上的位移量。

式中：z——多齒刀具的齒數(shù)；

n

——刀具的轉(zhuǎn)速（r/s或r/min)。

單位時間的進(jìn)給量——

進(jìn)給速度，用vf

表示。

（二）切削用量

3.背吃刀量ap

，又稱切削深度

（二）切削用量

vc、f、ap構(gòu)成切削用量三要素，是影響工件加工質(zhì)量、刀具磨損和生產(chǎn)率的重要因素，應(yīng)合理選擇。

金屬的切除率Zw

：指單位時間內(nèi)切除金屬的體積。

指在垂直于進(jìn)給方向上測量的主切削刃切入工件的深度

。通常為工件上已加工表面與待加工表面之間的垂直距離。外圓車削時，Zw生產(chǎn)率刀具材料刀具角度刀具結(jié)構(gòu)評估刀具切削性能的三要素切削刀具：切削刀具是完成切削加工的重要工具，其作用是從工件上切除多余材料。刀具的切削性能是影響加工生產(chǎn)率、質(zhì)量和成本的主要因素，決定著機床性能的發(fā)揮。7.1金屬切削加工基礎(chǔ)知識

三、刀具材料

（1）高的硬度和耐磨性（2）足夠的強度和韌性（3）較高的熱硬性（4）良好的工藝性能（5）導(dǎo)熱性好（6）化學(xué)穩(wěn)定性好且成本低刀具材料應(yīng)具備的基本性能25常用刀具材料及其選用常用刀具材料的種類YT類（鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金）YG類（鎢鈷類硬質(zhì)合金）YW類（鎢鈦鈮（鉭）鈷類硬質(zhì)合金）陶瓷金剛石立方氮化硼硬質(zhì)合金超硬刀具材料涂層刀具工具鋼高速鋼碳素工具鋼低合金工具鋼熱硬性差，僅用于手工工具三、刀具材料

26（一）高速鋼1.成分：wC＝0.75%～1.5％，合金元素：W、Mo、Cr、V等2.性能：硬度高（≥63HRC），熱硬性好，工作溫度達(dá)600℃

；耐磨性高；韌性好，比硬質(zhì)合金高幾十倍抗彎強度高，抗沖擊，為一般硬質(zhì)合金的2～3倍；可加工性好，熱處理變形小，易刃磨。3.應(yīng)用：適于制造各類刀具，特別是形狀復(fù)雜的刀具，如銑刀、鉆頭、拉刀、螺紋刀具、成形刀具和齒輪刀具等。

齒輪盤形銑刀274.高速鋼的分類按制造工藝分按切削性能分普通高速鋼高性能高速鋼熔煉高速鋼粉末冶金高速鋼涂層高速鋼按基本化學(xué)成份分鎢系鉬系28（1）普通高速鋼

是切削硬度在250HBＷ～280HBＷ以下的大部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的基本刀具材料。切削普通鋼料時，切削速度一般不能高于40m/min～60m/min。

典型牌號：

W18Cr4V（簡稱W18）：綜合性能較好，在600℃時硬度為48.5HRC，適于制造精加工刀具和形狀復(fù)雜刀具，如鉆頭、絲錐、拉刀、成形車刀和齒輪刀具等。W6Mo5Cr4V2（簡稱M2）：抗彎強度和韌性比W18高，熱塑性好，適于制作尺寸較大和承受較大沖擊的刀具，以及熱成型刀具（如制作熱軋鉆頭）。（2）高性能高速鋼

普通高速鋼中C％V％＋Co、Al等元素熔煉而成。特點：熱硬性好，在650℃時，硬度仍接近60HRC；應(yīng)用：適于加工奧氏體不銹鋼、高溫合金、鈦合金、高強度鋼等難加工材料，并制作形狀復(fù)雜刀具。典型牌號：

W2Mo9Cr4VCo8（M42）：綜合性能好，易刃磨，常溫硬度接近70HRC，600℃為55HRC，因含Co多，較貴。

W6Mo5Cr4V2Al（501）：501鋼中含Al無Co，比M42

便宜，但刃磨性稍差。30（3）粉末冶金高速鋼制備方法：先用高壓氣體（氬氣或氮氣）將鋼水霧化成粉末后，再經(jīng)過熱壓和鍛軋成材。特點：與熔煉高速鋼相比，

①有效地解決了熔煉高速鋼組織中的碳化物共晶偏析問題，組織細(xì)小均勻；②韌性好，硬度高，耐磨性提高20～30％，刃磨性好；③熱處理變形?。ù慊鹱冃沃挥腥蹮掍摰?/3～1/2）；④質(zhì)量穩(wěn)定，刀具壽命較高。應(yīng)用：可切削各種難加工材料，特別適于制作各種精密刀

具和形狀復(fù)雜的刀具。高速鋼的鑄態(tài)組織粗大碳化物31（二）硬質(zhì)合金金屬碳化物粉末，如WC、TiC、TaC、NbC等金屬粘結(jié)劑，如Co、Ni、Mo等高壓成型高溫?zé)Y(jié)粉末冶金制品高熔點、高硬度硬質(zhì)合金刀片321.硬質(zhì)合金的性能特點硬度很高，耐磨性好，常溫硬度89～93HRA；熱硬性好，工作溫度可達(dá)800～1000℃，允許的切削速度可達(dá)100～300m/min；③刀具壽命高，比高速鋼高幾倍～幾十倍。④缺點：抗彎強度低，沖擊韌性差，加工困難。

硬質(zhì)合金多制作成各種形狀刀片，焊接或直接夾固在刀體上使用；還不能完全代替高速鋼。33YG類—鎢鈷類硬質(zhì)合金：WC＋Co

常用牌號：YG3、YG6、YG8YT類—鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金：WC＋TiC＋Co

常用牌號：YT5、YT15、YT30YW類—鎢鈦鉭(鈮)鈷類：YT類＋TaC（NbC）常用牌號：YW1、YW2。2.硬質(zhì)合金的分類ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織YG類YT類YW類我國P類K類M類34合金中，wCo↑

抗彎強度越高↑

韌性越好↑合金中加入TiC、TaC或NbC，使硬度↑熱硬性↑

抗彎強度↓導(dǎo)熱系數(shù)↓，并隨其含量增加而下降。3.含鈷量及碳化物對硬質(zhì)合金性能的影響

所以，YT類比YG類合金，硬度、熱硬性高，但強度和韌性要差，導(dǎo)熱系數(shù)要?。籝W類合金的綜合性能好。

應(yīng)用：應(yīng)用廣泛，主要的刀具材料之一。例如，大多數(shù)

車刀；硬質(zhì)合金銑刀、拉刀、鉸刀也逐漸增多；尤其在數(shù)控機床和加工中心上使用的刀具。35（1）切削鑄鐵、青銅等脆性材料時，宜選用抗彎強度和韌性好的YG類，如YG3、YG8。（2）切削普通鋼料時，宜選用YT類和YW類。4.硬質(zhì)合金的選用（3）切削高溫合金、不銹鋼等難加工材料時，應(yīng)選用YG

或YW類合金。（4）精加工時，宜選用含鈷少、硬度高的硬質(zhì)合金，如YG3（鑄鐵精加工）、YT30（鋼件精加工）。粗加工時，宜選用含鈷多、抗彎強度大的合金，如YG8（鑄鐵粗加工）、YT5（鋼件粗加工）。（5）YW類合金綜合切削性能好，可用于各種金屬材料的切削加工，有通用硬質(zhì)合金之稱，如YW1、YW2。36（三）涂層刀具材料硬質(zhì)合金或高速鋼基體＋TiC、TiN或Al2O3涂層

涂層硬質(zhì)合金刀片的壽命至少可提高1～3倍；涂層高速鋼刀具的壽命可提高2～10倍。應(yīng)用：使用中不用磨刃，生產(chǎn)率高；可用于鋼料、鑄鐵的半精加工

及負(fù)荷較輕的粗加工；但不能用于加工高溫合金、不銹鋼

及鈦合金。選用：

對會產(chǎn)生劇烈磨損的刀具，采用TiC涂層較好；在容易產(chǎn)生粘結(jié)的條件下，采用TiN涂層較好；在高速切削產(chǎn)生大量熱量的場合，采用Al2O3涂層為好。37（四）陶瓷刀具材料2.性能：與硬質(zhì)合金相比，（1）硬度(91～95HRA)和熱硬性更高，在1200℃溫度下仍能切削；（2）耐磨性、化學(xué)惰性好，摩擦系數(shù)小，抗粘結(jié)和擴散磨損能力強，能以更高的速度切削;（3）可切削難加工的高硬度材料;（4）主要缺點：脆性大，抗沖擊韌性差，抗彎強度低。1.分類：主要有Al2O3、Si3N4

兩類38（五）超硬刀具材料1.天然金剛石：自然界最硬的材料，耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達(dá)0.01μm。因價格昂貴，主要用于高速、精密加工，如激光反射鏡、感光鼓、多面鏡、磁盤等的加工。2.聚晶金剛石：由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，硬度比天然金剛石略低（6500～8000HK），價格便宜，焊接方便，可磨削性好，已成為金剛石刀具主要材料。

金剛石刀具不適于加工鋼和鑄鐵。3.聚晶立方氮化硼（CBN）：由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。硬度為3000～4500HV，耐熱性達(dá)1200℃，化學(xué)惰性很好，在1000℃的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時可以代替磨削加工。39高性能高速鋼，在加工高硬度材料或精密加工時，才考慮選用超硬材料。

應(yīng)當(dāng)指出，加工一般材料大量使用的仍是普通高速鋼及硬質(zhì)合金，只有在加工難加工材料時，才考慮選用新牌號合金或小結(jié)刀具的組成切削部分夾持部分四、刀具角度

41（一）車刀的組成切削刀具的種類繁多，但其切削部分的幾何形狀和參數(shù)具有共性外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具；其它各類刀具可以看作是車刀的演變和組合；在確定刀具切削部分幾何形狀的一般述語時，常以普通外圓車刀為代表。42

外圓車刀切削部分的組成（3－2－1）三面：前刀面：刀具上切屑流過的表面主后刀面：刀具上與過渡表面相對的表面副后刀面：刀具上與已加工表面相對的表面兩刃：一刀尖:主切削刃：前刀面與主后刀面的交線副切削刃：前刀面與副后刀面的交線刀尖：主切削刃與副切削刃的交點。43（二）刀具標(biāo)注角度參考系（正交平面參考系）

刀具標(biāo)注角度參考系是在某些假定條件下建立的。以車削為例，假定：（1）車削時，切削刃上選定點與工件軸線等高（2）主運動方向與刀桿底面垂直（3）進(jìn)給運動方向與刀桿中心線垂直。構(gòu)成刀具標(biāo)注角度參考系有：基面Pr切削平面Ps正交平面Po三個輔助平面44正交平面參考系（Pr－Ps－Po

）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃正交平面PoA（1）基面Pr：通過切削刃選定點與主運動方向垂直的平面。通常基面與刀具底面平行。切削平面Ps基面Pr車刀標(biāo)注角度參考系輔助平面（Pr－Ps－Po

）（2）切削平面Ps：通過切削刃選定點與主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。（3）正交平面Po：通過切削刃選定點垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。45（三）車刀的標(biāo)注角度

指在刀具設(shè)計圖樣上標(biāo)注的角度，是刀具制造、刃磨和測量的依據(jù)。車刀的標(biāo)注角度主要有：前角后角主偏角副偏角刃傾角車刀的主要標(biāo)注角度461.前角

在正交平面PO中測量，是基面Pr與前刀面之間的夾角，有正負(fù)。（1）作用：主要影響切削難易程度。前角↑刀具鋒利↑切削溫度↓切削輕快；前角過大，刀刃和刀尖強度↓散熱體積↓刀具壽命↓47（2）前角的選取原則①工件材料：塑性材料，前角大些；脆性材料，前角小些；強度、硬度低，前角可選大些，反之小些。②刀具材料：韌性好的，如高速鋼，前角可大些；硬質(zhì)合金，脆性大，前角要選小些。③加工性質(zhì)：精加工時，前角可選大些；粗加工時，前角選小些。舉例：用硬質(zhì)合金車刀前角的取值范圍切削普通鋼件，取γO＝10～20°

切削灰鑄鐵，取γO＝5°～15°

切削鋁及鋁合金，取γO＝25°～35°

切削高強度鋼，取γO＝－5°～－10°482.后角

在正交平面PO內(nèi)測量，是主后刀面與切削平面PS的夾角。（1）作用后角↑主后刀面與工件間的摩擦↓主后刀面的磨損↓②后角過大，刀頭強度↓散熱體積↓主后刀面的磨損↑49（2）后角的選擇原則①工件材料：材料的強度、硬度高，后角可選小些；反之，大些；②加工塑性材料時，后角可取大些；加工脆性材料時，后角取小些。③加工性質(zhì)：粗加工及承受沖擊載荷的刀具，為了使刀刃有足夠強度，后角可選小些，一般為4°～6°；精加工時，背吃刀量較小，為保證加工表面質(zhì)量，后角可選大一些，一般為8°～12°。503.主偏角（Pr）

在基面Pr內(nèi)測量，是主切削刃在基面上投影與進(jìn)給方向的夾角。（1）作用：κr的大小影響①刀具壽命。主偏角↓主切削刃參加切削的長度↑負(fù)荷↓，同時刀尖強度↑散熱面積↑刀具壽命↑。②

切削分力。κr↓徑向分力(背向力)↑，當(dāng)切削剛性較弱的工件時，易引起工件變形和振動。如車削細(xì)長軸。514.副偏角

當(dāng)ap、f、kr值相同時，↑殘留面積↓表面粗糙度↓（Pr）

在基面內(nèi)測量，是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運動反方向的夾角。（1）

作用：為減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，防止切削時產(chǎn)生振動。影響刀尖強度和表面粗糙度。（2）選擇原則：主要根據(jù)表面粗糙度要求和系統(tǒng)的剛度。一般，粗加工時取大些，精加工取小些；系統(tǒng)剛度好時取較小些，剛度差時取較大些。52刃傾角PsPrPs5.刃傾角

在切削平面內(nèi)測量，是主切削刃與基面的夾角。當(dāng)?shù)都馐乔邢魅凶罡唿c時,

λs定為正值，反之為負(fù)值。（1）作用主要是影響切削的鋒利性、刀尖強度和切屑流出的方向。53（2）刃傾角的選擇原則粗加工時，為增強刀尖強度，λs常取負(fù)值；精加工時，為防止切屑劃傷已加工表面，λs常取正值。刃傾角對切屑流向的影響想一想：鉆通孔和盲孔時，切屑流向、鉆頭的刃傾角有沒有不同？

五、切削層幾何參數(shù)

1.切削層：工件上正被切削刃切削的那一層金屬,

即兩個相鄰過渡表面之間的那一層金屬。2.切削層參數(shù)：切削層的截面尺寸參數(shù)稱為切削層參數(shù)。包括：(1)切削厚度hD：垂直于過渡表面度量的切削層截面尺寸。(2)切削寬度bD：平行于過渡表面度量的切削層截面的尺寸。(3)切削面積AD:切削層在切削尺寸度量平面內(nèi)的橫截面積。下面以車削外圓為例來說明:55vvfapkr:為主偏角，是刀具主切削刃與進(jìn)給方向的夾角。fbDhDfapkr切削寬度切削厚度切削面積車削外圓時，切削層的幾何參數(shù)：kr56（1）切削厚度：hD＝fsinkr（mm）

hD

值的大小反映了切削刃單位長度上工作負(fù)荷的大小。（2）切削寬度：bD＝ap／sinkr

hD

值的大小影響刀具的散熱情況。（3）切削面積:

AD

＝hD

bD=apf

從上述公式可看出：hD、bD均與主偏角kr有關(guān)，但切削層面積AD只與hD、bD

或f、ap有關(guān)。bDhDfapkr六、金屬切削過程

什么是金屬切削過程？工件上多余的金屬層，通過切削加工被刀具切除成為切屑，從而獲得所需幾何形狀（已加工表面）的過程。在這一過程中，會產(chǎn)生哪些現(xiàn)象？切削變形、切屑、切削力、切削熱、切削溫度、刀具磨損、積屑瘤、已加工表面的加工硬化現(xiàn)象及殘余應(yīng)力等。

兩個結(jié)果：形成了切屑和已加工表面58（一）切屑的形成和種類1.切屑的形成過程刀具繼續(xù)切入，切應(yīng)力增大，達(dá)到其屈服強度時，產(chǎn)生剪切滑移的塑性變形；受刀具切削刃和前刀面的擠壓，產(chǎn)生彈性變形；被切削金屬層彈性變形塑性變形擠裂切離切屑刀具切入工件刀具再繼續(xù)切入，當(dāng)切應(yīng)力達(dá)到其斷裂強度時，金屬材料被擠裂；沿刀具前刀面流出形成切屑。592.切屑的收縮

切削層經(jīng)塑性變形后，形成的切屑厚度增加，長度縮小，寬度基本不變，這種現(xiàn)象稱為切屑的收縮。即:oMlDhDlDhhDh刀具切屑

切屑的收縮程度可用切變形系數(shù)

表示：厚度變形系數(shù)長度變形系數(shù)切屑與切削層尺寸收縮系數(shù)

＝

h＝

l；反映了切屑變形程度和工件材料的塑性。603.切屑的種類

根據(jù)其形態(tài)特征可分成四大類型（見表7-3）粒狀切屑崩碎切屑帶狀切屑節(jié)狀切屑切屑刀具積屑瘤（楔形硬化粘附物）

（二）積屑瘤

1.什么是積屑瘤？

在低速切削塑性金屬材料時,常在刀具的前刀面刃口處粘結(jié)一些工件材料，形成一塊硬度很高的楔塊，稱之為積屑瘤。

2.積屑瘤的成因（1）一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接；（2）粘接金屬嚴(yán)重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化。形成滯流層—粘結(jié)—層層疊加—長大3.積屑瘤的形成過程62

有利方面：（1）保護(hù)刀刃，減少磨損；（2）增大前角，使切削輕快。

在粗加工時希望積屑瘤存在。不利方面：（3）影響加工精度，增大表面粗糙度。

精加工時，應(yīng)避免積屑瘤產(chǎn)生。4.積屑瘤對切削加工的影響積屑瘤的“形成—長大—脫落”是一個周期性的動態(tài)過程，會引起切削力的波動和切削過程的不穩(wěn)定。63（1）對塑性好的材料，采用正火或調(diào)質(zhì)處理，硬度↑塑性↓；（2）控制切削速度，避開中速區(qū)；（3）增大前角，減小進(jìn)給量和背吃刀量，以減小接觸區(qū)的壓力；（4）采用潤滑性能良好的切削液，減小摩擦和切削熱的產(chǎn)生。5.積屑瘤的控制主要因素工件材料:工件塑性好時，易產(chǎn)生；切削速度:

切削速度很低（小于0.1m/s）或很高（大于1.5m/s）時，均不會產(chǎn)生?？刂拼胧?4課堂練習(xí)：

圖示中刀具前面產(chǎn)生積屑瘤，請標(biāo)出積屑瘤前角和切削厚度的增量。（三）切削力和切削功率

1.切削力的來源

（1）切屑和工件表層金屬的彈性和塑性變形所產(chǎn)生的抗力；（2）刀具與切屑、工件表面間的摩擦力。2.切削合力的分解

切削合力F

分解為三個相互垂直的分力：主切削力（切向力）Fc背向力（徑向力）Fp進(jìn)給力（軸向力）Ff66（1）主切削力（切向力）Fc

垂直于基面，與切削速度方向一致。作用：是計算切削和設(shè)計機床、刀具、夾具強度的主要依據(jù)。機床功率的90％以上都消耗在主切削力上。（2）背向力（徑向力）Fp

在基面內(nèi)，與進(jìn)給方向垂直。作用：車外圓或磨外圓時，不做功，但能使工件變形或引起振動影響加工精度和表面質(zhì)量。

尤其是在加工剛度小的工件時，如細(xì)長軸的加工，會產(chǎn)生腰鼓形。長度與直徑之比大于2067（3）進(jìn)給力（軸向力）Ff在基面內(nèi)，與進(jìn)給方向相平行。作用：設(shè)計和校核進(jìn)給機構(gòu)強度的參數(shù)。三個分力相互垂直，通常主切削力最大，背向力和進(jìn)給力小些。3.影響切削力的因素

強度高↑加工硬化傾向大↑切削力↑（1）工件材料：（2）切削用量:切削速度v對切削力影響復(fù)雜（圖7-13）。背吃刀量和進(jìn)給量↑，切削力↑。（3）其他：刀具幾何角度、刀具材料、切削液、等。684.切削力和切削功率的計算

影響因素多，很復(fù)雜。為簡化計算，常用單位切削力計算切削力的大小。（1）單位切削力p

指單位切削面積上所需要的主切削力的大小，用p表示。式中:Fc

—主切削力（N）；

AD—單位切削面積（mm2），AD＝ap

f69式中:Fc

——主切削力，（N）；

vc

——切削速度，（m/s）。

（2）切削功率指三個切削分力消耗功率的總和，用Pc表示。機床電機功率：式中:η為機床傳動效率，通常η=0.75～0.85

。

（教材211頁例題）（四）切削熱和切削溫度

1.切削熱的來源和傳導(dǎo)工件切屑刀具

切削熱的來源與傳導(dǎo)切削層金屬的彈塑性變形產(chǎn)生的熱刀具與工件、刀具與切屑摩擦產(chǎn)生的熱主要兩個來源：傳導(dǎo)主要由切屑工件刀具周圍介質(zhì)（切削液、空氣)大部分熱量傳入工件和由切屑帶走。712.切削溫度及分布（1）切削塑性材料前刀面靠近刀尖處溫度最高。（2）切削脆性材料后刀面靠近刀尖處溫度最高。

車削時，根據(jù)切屑的顏色，可大致判斷切削溫度。

顏色越深，切削溫度越高。

前刀面磨損后刀面磨損低碳易切鋼車削723.控制切削溫度措施①盡量減少切削熱的產(chǎn)生；②設(shè)法使切削熱傳導(dǎo)出去。兩個途徑原則：應(yīng)首先選用盡可能大ap，其次f，最后選用合適vc,以在提高金屬切除率的同時，降低切削溫度，延長刀具壽命。（1）合理選擇切削用量。切削用量，切削溫度

（2）提高工件材料和刀具材料的導(dǎo)熱性。（3）調(diào)整工件材料的強度和硬度。（5）正確使用切削液。生產(chǎn)中常用且有效的方法。（4）合理選擇刀具角度。前角，主偏角，切削溫度

734.切削液

在切削過程中，正確地選擇和使用切削液，對降低切削溫度，減小刀具磨損，提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量有著重要的意義。（2）種類（1）作用：冷卻、潤滑、防銹、洗滌與排屑。水溶液：水+防銹劑等，呈透明狀。乳化液：乳化油+水，呈乳白色，應(yīng)用最廣泛。切削油：礦物油，潤滑作用。（3）選用粗加工：以冷卻為主，如水溶液、低濃度的乳化液等。精加工：以潤滑為主，如高濃度的乳化液、切削油等。（五）刀具磨損和刀具壽命1.刀具磨損的形式—三種形式（1）前刀面磨損—月牙洼磨損形成條件：以較大vc、ap加工塑性材料。形式：前刀面上出現(xiàn)凹窩—月牙洼。影響：削弱刀刃強度，降低加工質(zhì)量。（2）后刀面磨損形式：出現(xiàn)后角等于零的磨損面。形成條件：以較小vc、

ap加工塑性材料，或加工脆性材料時。影響：切削力↑,切削溫度↑,產(chǎn)生振動，降低加工質(zhì)量。（3）前、后刀面磨損：加工塑性材料時，經(jīng)常出現(xiàn)?？梢?，切削塑性材料比切削脆性材料對刀具的磨損要大。75

刀具磨損過程初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損急劇磨損切削時間

常取后刀面最大允許磨損量VB。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：2.刀具的磨損過程

刀具磨損到一定程度，刀刃變鈍，摩擦加劇，切削力和切削溫度迅速升高，刀具磨損急劇增加，失去正常切削能力。應(yīng)避免。（1）初期磨損階段

新刃磨的刀刃較鋒利，前、后刀面也較為粗糙，這一階段的磨損很快，磨損量較小，一般為0.05～0.1mm。（2）正常磨損階段（3）急劇磨損階段

磨損量增加較緩慢且均勻，此階段的時間較長，為正常磨損。763.刀具壽命（1）磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：指刀具主后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允許達(dá)到的最大值，用VB表示。

（2）刀具壽命：指一把刃磨好的刀具從開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)歷的凈切削時間，用T

表示，單位min。（3）刀具壽命與切削用量的關(guān)系

例如，用YT15硬質(zhì)合金車刀切削Ｒm＝637MPa的碳鋼時，切削用量與刀具壽命的關(guān)系為：

可見，vc影響最大，其次f，ap影響最小。刀具壽命系數(shù)刀具壽命長，刀具磨損速度慢；反之，刀具磨損速度快。

七、加工質(zhì)量和切削用量的選擇1.機械零件的加工質(zhì)量

評定指標(biāo)加工精度表面質(zhì)量尺寸精度形狀精度位置精度表面粗糙度表層加工硬化程度和深度表層殘余應(yīng)力性質(zhì)與大小78（1）加工精度

一般零件只規(guī)定尺寸精度，對精度要求較高的零件，除了規(guī)定尺寸精度外，還要規(guī)定形狀和位置精度。符合程度越高，加工精度越高加工后的實際幾何參數(shù)值理想值符合程度加工誤差：指實際值與理想值之間偏離的程度。加工誤差的大小表示加工精度的高低。兩者聯(lián)系：精度越高，誤差越小；精度越低，誤差就越大。提高加工精度，即降低加工誤差。三個指標(biāo)：尺寸精度、形狀精度、位置精度791）尺寸精度：如長度、高度、寬度、直徑等加工后的實際尺寸理想尺寸符合程度

表示方法：尺寸公差—最大極限尺寸與最小極限尺寸之差尺寸公差愈小，尺寸精度越高。

國標(biāo)中，將確定尺寸精度的標(biāo)準(zhǔn)公差等級分為20級，用IT表示。IT01IT0IT1……………..IT17IT18精度降低，公差值加大公差與偏差：公差表示制造精度的要求，反映的是加工的難易程度；偏差表示與基本尺寸偏離的程度，影響配合松緊。表公差等級所需的加工方法及其應(yīng)用

經(jīng)濟精度：一般，尺寸精度越高，加工工序越復(fù)雜，加工費用愈高。設(shè)計零件時，應(yīng)在保證使用性能和尺寸要求的前提下，選用較低級別的公差等級，加工方法上用車削達(dá)到的，不用磨削工序。81

2）形位精度

如直線度、圓度、平面度、平行度、同軸度等。

指零件上點、線、面要素的實際位置相對于理想位置的準(zhǔn)確程度；

表示方法：形位公差（幾何公差）。（見表）

經(jīng)濟精度：一般，零件的精度越高，即公差值越小，加工工藝越復(fù)雜，加工成本越高。在選擇零件的加工精度時，應(yīng)在滿足零件使用功能的條件下，盡可能采用較低一級的等級。82（2）表面質(zhì)量指零件加工后表面層的狀態(tài)。

1）表面粗糙度：指加工表面的微觀幾何形狀誤差。常用參數(shù)是輪廓算術(shù)平均偏差，用Ra

表示，單位μm。

表面粗糙度對零件使用性能的影響耐磨性：Ra

值↓，耐磨性↑耐腐蝕性：Ra值↑，耐腐蝕性↓疲勞強度：Ra值↓，疲勞強度↑配合性能：Ra值影響很大。對間隙配合，Ra值↑磨損↑，原有配全性質(zhì)破壞；對過盈配合，Ra值↑壓裝時過盈量↓，配合強度↓832）表層加工硬化切削加工中，金屬變形程度↑加工硬化↑硬化層深度↑加工硬化對零件加工質(zhì)量的影響有利：加工硬化可提高工件表層的強度、硬度和耐磨性不利：①為進(jìn)一步加工帶來困難，刀具磨損加?。虎谟不瘜舆^深，導(dǎo)致表面層剝落，疲勞強度降低。已加工表面表層金屬硬度高于里層金屬硬度的現(xiàn)象。

加工表面嚴(yán)重變形層內(nèi)金屬晶格拉長、擠緊、扭曲、碎裂，使表層組織硬化，強度硬度提高。加工硬化產(chǎn)生原因84

硬化程度式中H——硬化層顯微硬度（HV）；

H0——基體顯微硬度（HV）。

硬化層深度指硬化層深入基體的距離Δhd（μm）加工硬化的度量減小切削變形。提高切速，加大前角，減小刃口半徑等減小摩擦。如加大后角，提高刀具刃磨質(zhì)量等。進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼＜庸び不目刂?53）殘余應(yīng)力

指在未施加任何外力的情況下，材料內(nèi)部保持平衡而存在的應(yīng)力。殘余應(yīng)力的種類及影響殘余拉應(yīng)力，易使加工表面產(chǎn)生裂紋，降低零件疲勞強度。殘余壓應(yīng)力，有利于提高零件疲勞強度。殘余應(yīng)力分布不均，會使工件發(fā)生變形，影響形狀和尺寸精度。86熱塑變形效應(yīng)：表層張應(yīng)力，里層壓應(yīng)力；里層金屬彈性恢復(fù)：若里層金屬產(chǎn)生壓縮變形，則彈性恢復(fù)后表層得到壓應(yīng)力，里層為張應(yīng)力；表層金屬相變：若切削區(qū)溫度超過相變溫度，冷卻后表層產(chǎn)生組織應(yīng)力。

實際應(yīng)力狀態(tài)是上述各因素影響的綜合結(jié)果。控制切削過程：盡可能減小殘余應(yīng)力。時效處理：最大限度減小殘余應(yīng)力。表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力：采用滾壓、噴丸等方法。殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因殘余應(yīng)力的控制87（1）切削用量與加工生產(chǎn)率的關(guān)系以車外圓為例，其基本工藝時間可用下式表示：切削用量v↑、

f↑、ap↑，tm↓、生產(chǎn)率↑。加工一個零件所需的總切削時間（2）切削用量的選用原則粗加工：取較大f、ap

，vc

盡可能大。精加工：一般取較大vc

，較小f、ap，以保證加工質(zhì)量。2.切削用量的選擇88（3）切削用量的合理選擇（傳統(tǒng)方法）

1）確定背吃刀量ap盡可能一次切除全部余量。余量過大時可分2次走刀，第一次走刀的切削深度取單邊余量的2/3～3/4。2）確定進(jìn)給量

f粗切時，根據(jù)工藝系統(tǒng)強度和剛度確定（計算或查表）精切時，根據(jù)加工表面粗糙度要求確定（計算或查表）3）確定切削速度

vc根據(jù)規(guī)定的刀具耐用度確定切削速度vc

八、工件材料的切削加工性指材料進(jìn)行切削加工的難易程度，是材料的主要工藝性能之一。1.衡量指標(biāo)（1）材料的相對加工性Kr各種材料的與正火態(tài)45鋼的之比值。把正火態(tài)45鋼的作為基準(zhǔn)，寫為材料具有良好的切削加工性；材料的切削加工性較差。則：Kr

材料的切削加工性（2）刀具壽命T。在相同切削條件下加工不同材料時，刀具壽命T越長，材料的切削加工性越好。（3）一定刀具壽命下的切削速度vcT。

vcT越高，工件材料的切削加工性越好。（4）已加工表面質(zhì)量。精加工時，常以此為標(biāo)準(zhǔn)。（5）切削力。（6）切屑的控制或斷屑的難易切屑容易控制或易于斷屑的材料，可加工性好；反之則差。在自動機床或自動線上加工時，常以此為衡量指標(biāo)。在相同切削條件下，切削力小的材料，可加工性好；反之則差。在粗加工中，當(dāng)機床剛性或動力不足時，常以此為衡量指標(biāo)。912.改善材料可加工性的途徑（1）進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚@得不同金相組織，調(diào)整硬度,改善切削加工性能。例如：對低碳鋼，機加工前進(jìn)行正火；高碳的滾動軸承鋼、工模具鋼，機加工前球化退火。（2）調(diào)整化學(xué)成分。在不影響材料使用性能的前提下，加入適量的硫、磷、鉛或鈣等“易切削鋼”易切削鋼加工時，切削力小，易斷屑，刀具使用壽命長，表面質(zhì)量好。92（1）有色金屬

有色金屬（如鋁及鋁合金、銅及銅合金等），通常屬于易切削材料。（2）鑄鐵

一般，鑄鐵的可加工性較碳鋼好。各種鑄鐵可加工性的好壞，主要取決于石墨的存在形式和基體組織的影響。例如：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵中，石墨分別呈片狀、團絮狀和球狀，因此它們的強度依次提高，可加工性隨之變差。，3.常用金屬材料的可加工性93（3）碳鋼普通碳素鋼的切削加工性主要取決于鋼中碳的含量。低碳鋼硬度低、塑性和韌性高，切削變形大，切削溫度高，斷屑困難，故加工性較差。高碳鋼的硬度高、塑性低、導(dǎo)熱性差，故切削力大，切削溫度高，刀具耐用度低，加工性也差。相對而言，中碳鋼的切削加工性較好。，在碳鋼中加入一定合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等，使鋼的機械性能提高，但加工性變差。（4）合金工具鋼947.2金屬切削加工機床機床傳動由哪幾部分組成?機床常用傳動副及其特點?傳動比計算？機床的變速是如何實現(xiàn)的？變速機構(gòu)有幾種？普通機床和數(shù)控機床變速有何不同？機床機械傳動系統(tǒng)分析及轉(zhuǎn)速計算問題引導(dǎo)：95數(shù)控車床數(shù)控銑床車床是利用切削加工的方法將金屬毛坯加工成機器零件的工藝裝備，是加工機器的機器。機床:96一、機床型號及編制方法1.機床分類及代號

按機床工作原理劃分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨插床、拉床、鋸床和其它機床等11類，其代號見教材表7-9。2．機床通用型號的表示方法3.機床通用特性代號和結(jié)構(gòu)特性代號4.專用機床的型號表示方法5.機床自動線代號及其型號表示方法97一、機床型號及編制方法例1：CA6140類別代號（車床類）組別代號（臥式車床組）系別代號（普通車床系）主參數(shù)代號（床身上最大回轉(zhuǎn)直徑400mm）結(jié)構(gòu)性代號（A結(jié)構(gòu)）舉例：98一、機床型號及編制方法M

M

7

1

32

AM：類別代號（磨床類）M：通用特性代號（精密）7：組別代號（平面及端面磨床組）1：系別代號（臥軸矩臺平面磨床系）A：重大改進(jìn)順序號（第一次重大改進(jìn)）例2：32：主參數(shù)代號（工作臺面寬度320mm）99一、機床型號及編制方法THM6350/JCST：類別代號（鏜床類）M：通用特性代號（精密）6：組別代號（臥式銑鏜床組）3：系別代號（臥式銑鏜床系）JCS：企業(yè)代號（北京機床研究所）例3：50：主參數(shù)代號（工作臺面寬度500mm）H：結(jié)構(gòu)性代號（加工中心）100一、機床的型號及編制方法Z：類別代號（鉆床類）3：組別代號（搖臂鉆床組）0：系別代號（搖臂鉆床系）40：主參數(shù)代號（最大鉆孔直徑40mm）X46:第二主參數(shù)（最大跨距1600mm）S2：企業(yè)代號（沈陽第二機床廠）

Z

3

0

40

X46

/S2

例4：101二、機床的傳動1.動力源：提供運動和動力，是機床執(zhí)行件的來源2.傳動件：將運動和動力傳遞給執(zhí)行件3.執(zhí)行件：夾持刀具、工件，并實現(xiàn)運動（一）機床傳動的組成（二）機床的常用機械傳動副機床的傳動是由許多傳動副組合而成的。皮帶－帶輪齒輪－齒輪蝸輪－蝸桿齒輪－齒條絲杠－螺母等常用機械傳動副102什么是傳動副的傳動比？從動軸轉(zhuǎn)速主動軸轉(zhuǎn)速是指從動軸轉(zhuǎn)速與主動軸轉(zhuǎn)速之比。表達(dá)式：103利用皮帶—帶輪間的摩擦作用，將主動輪的轉(zhuǎn)動傳到從動輪上。皮帶傳動有平皮帶、三角皮帶、圓皮帶。機床上多用三角帶傳動。傳動比：從動輪轉(zhuǎn)速主動輪轉(zhuǎn)速主動輪直徑從動輪直徑滑動系數(shù)1.帶傳動（皮帶—帶輪）

特點

優(yōu)點：傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可用于較大距離的軸間傳動；

缺點：易打滑，傳動比不準(zhǔn)確，傳動效率低。104是目前機床上應(yīng)用最多的一種傳動方式。

傳動比:主動齒輪齒數(shù)從動齒輪齒數(shù)特點

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比準(zhǔn)確；傳遞扭矩大，傳動效率高。缺點：當(dāng)齒輪的制造精度不高時，噪音大，工作不夠平穩(wěn)。（要求齒面硬度要高）2.齒輪傳動（齒輪—齒輪）1053.蝸桿蝸輪傳動蝸桿為主動，蝸輪為從動。傳動比:蝸輪齒數(shù)蝸桿的螺紋頭數(shù)蝸輪轉(zhuǎn)速蝸桿轉(zhuǎn)速特點：

優(yōu)點：可獲得較大降速比，傳動平穩(wěn)，噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊。常用于減速機構(gòu)。

缺點：傳動效率低，需要良好的潤滑。1064.齒輪齒條傳動將齒輪的旋轉(zhuǎn)運動變成齒條的直線運動時，齒輪為主動；將齒條的直線運動變成齒輪的旋轉(zhuǎn)運動時，齒條為主動。

若齒輪轉(zhuǎn)速為n，則齒條的直線移動速度為：

（mm／min）式中z—齒輪的齒數(shù)；n—齒輪的轉(zhuǎn)速；

m—齒輪的模數(shù)；p—齒條的齒距。

特點：傳動效率很高，但制造精度不高時，傳動的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性差。1075.絲杠螺母傳動

是將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的傳動副。傳動特點：傳動平穩(wěn)，無噪音，可達(dá)到高的傳動精度，傳動效率低。

螺母沿軸線移動速度為：式中P—螺距，mm；

n—絲杠轉(zhuǎn)速，r/min；K—多線絲杠的線數(shù)。絲杠螺母傳動簡圖符號108

總傳動比等于各傳動副傳動比的乘積。將某些傳動副組合起來，即成為一個傳動系統(tǒng)，稱為傳動鏈。若已知主動軸的轉(zhuǎn)速n1，則傳動鏈中任一根軸的轉(zhuǎn)速都可以確定。推算？）傳動鏈圖例（三）傳動鏈及其傳動比109（四）機床常用的變速機構(gòu)兩種變速機構(gòu)：無級變速和有級變速。通用機床中的變速機構(gòu)多采用有級變速機構(gòu);數(shù)控機床為無級變速。

有級變速機構(gòu)有：塔輪、滑動齒輪和離合器變速機構(gòu)。1.塔輪變速機構(gòu)

皮帶定長，通過皮帶在帶輪上的位置變換進(jìn)行變速。特點：結(jié)構(gòu)簡單，運動平穩(wěn)；但皮帶變換位置時需要停機。常用于小型臺鉆上。1102.滑動齒輪變速機構(gòu)通過改變滑動齒輪的位置進(jìn)行變速。特點：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，但須停機變速。常用于各種主軸箱內(nèi)。傳動鏈表達(dá)式：獲得3級轉(zhuǎn)速。1113.離合器變速機構(gòu)利用離合器進(jìn)行變速。優(yōu)點：離合器移動方便，齒輪不移動，傳動平穩(wěn)，傳動比準(zhǔn)確。缺點：齒輪處于常嚙合狀態(tài)，磨損大，效率低。常用于重型機械變速箱中。傳動鏈表達(dá)式：獲得2級轉(zhuǎn)速。112三、機床的傳動系統(tǒng)車床常用傳動件的簡圖符號（一）

機床的組成及作用（略）113以C6132臥式車床為例，分析機床的傳動系統(tǒng)。（二）臥式車床的傳動系統(tǒng)電動機傳動件主軸刀具運動、動力分析方法：根據(jù)加工表面的形狀確定機床所需要的運動，以及實現(xiàn)這些運動的動力源、執(zhí)行件和傳動鏈；找到傳動鏈所聯(lián)系的兩個端件—首端件、末端件；按照運動傳遞順序，由首端件向末端件依次分析各傳動軸之間的傳動結(jié)構(gòu)和運動傳遞關(guān)系，查明該傳動鏈的傳動路線以及變速、換向、接通和斷開的工作原理。主軸箱溜板箱進(jìn)給箱變速箱C6132臥式車床傳動系統(tǒng)圖C6132臥式車床傳動系統(tǒng)框圖電動機變速箱主軸箱主軸卡盤工件作旋轉(zhuǎn)運動進(jìn)給箱交換齒輪、換向齒輪絲杠溜板箱拖板刀架車螺紋（車刀作精確速比的縱向直線移動）光杠溜板箱拖板刀架齒輪齒條絲杠螺母車刀縱向進(jìn)給車刀橫向進(jìn)給1.主運動傳動鏈：電動機→卡盤主運動傳動鏈：電動機→卡盤主運動傳動路線圖示主軸轉(zhuǎn)速的計算：主運動傳動路線表達(dá)式：—Ⅲ——Ⅳ—離合器M1左移—Ⅴ——主軸Ⅵ電動機(1440r/min)—Ⅰ——Ⅱ—共有12級轉(zhuǎn)速1192.進(jìn)給運動傳動鏈溜板箱（1）進(jìn)給運動傳動鏈——進(jìn)給箱進(jìn)給箱（2）進(jìn)給運動分析——溜板箱進(jìn)給傳動結(jié)構(gòu)式見教材主要內(nèi)容：車削加工的特點及應(yīng)用鉆削與鏜削加工的特點及應(yīng)用刨削與拉削加工的特點及應(yīng)用銑削加工的特點及應(yīng)用磨削加工機理、特點及應(yīng)用7.3常用金屬切削加工方法

問題引導(dǎo)：1.車床上工件的安裝方法？2.車削加工的工藝特點？3.車床上能完成哪些工作？4.車削細(xì)長軸時應(yīng)注意什么問題？5.車床上鉆孔與鏜床上鏜孔有何不同？一、車削加工（一）成形原理1.車削：利用工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的直線運動來加工工件的切削加工方法。2.工作運動主運動——工件旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運動——刀具的縱向或橫向運動3.成形原理以刀具進(jìn)給運動的軌跡作母線，繞車床的回轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)而形成的表面。車削適宜于各種回轉(zhuǎn)體表面的加工。內(nèi)孔車刀常用車刀類型：外圓車刀端面車刀（外、內(nèi)）切斷刀左偏對稱右偏車削加工的零件舉例：（二）安裝方法3.安裝：指工件從定位到夾緊的整個過程。正確的安裝是保證工件加工精度的重要條件。安裝方法要根據(jù)工件的形狀、尺寸、加工精度要求以及加工批量等選擇。安裝的兩個含義：定位和夾緊1.定位：在加工前，使工件在機床工作臺或夾具上占據(jù)正確的位置，這個過程稱為定位。2.夾緊：工件定位后，將工件固定使其在加工過程中保持定位位置不變，這個過程稱為夾緊。（1）三爪卡盤安裝

分正爪和反爪。工件直徑太大不能用正爪夾緊，用反爪。特點及應(yīng)用：能自動定心，使用方便，安裝效率高；可保證一次裝夾各加工表面間位置精度，定位精度低；夾緊力較小，只適用于中小型規(guī)則工件的裝夾。用三爪卡盤安裝工件的幾種方式（2）四爪卡盤安裝

四個卡爪互不相關(guān)，可單獨調(diào)整。特點及應(yīng)用：夾緊力大，不能自動定心，裝夾時需對工件進(jìn)行校正。用于裝夾毛坯、形狀不規(guī)則的工件或較重的工件。

（a）四爪卡盤（b）百分表校正百分表找正，使工件回轉(zhuǎn)中心與車床主軸中心對齊（3）用花盤安裝

花盤上有幾條狹長的通槽，用以安插螺栓，將工件或其它附件（如角鐵、彎板）緊固在花盤上。應(yīng)用：用于外形復(fù)雜和不規(guī)則的工件安裝。但需校正工件，同時要加配重，以防止回轉(zhuǎn)時由于不平衡而產(chǎn)生振動。在花盤上用彎板安裝工件在花盤上安裝零件（4）雙頂尖安裝用雙頂尖安裝火車曲軸

用頂尖、卡箍、撥盤安裝工件。特點：利用工件兩端中心孔作為定位基準(zhǔn)，保證在多次安裝中所加工的各回轉(zhuǎn)面間的同軸度。應(yīng)用：特別適于需經(jīng)過多次裝夾或工序較多的軸類零件。（5）心軸安裝用心軸裝夾工件時，對工件的內(nèi)孔精度要求較高(IT7~IT6)應(yīng)用：用于同軸度和垂直度等位置精度要求較高的盤套類零件。錐度心軸：錐度為1:2000～1:5000，靠摩擦力固緊，裝卸方便，對中準(zhǔn)確，但不能承受較大的切削力。多用于精加工盤套類零件。圓柱心軸：定心準(zhǔn)確度比錐度心軸差，夾緊力較大，對工件兩端面與內(nèi)孔的垂直度要求比較高，以免當(dāng)螺母擰緊時，心軸彎曲變形?？擅浶妮S：靠脹套的彈性變形產(chǎn)生的力來緊固工件，既定心又夾緊，夾緊力比錐度心軸大，但定位精度比錐度心軸低。（5）心軸安裝（6）中心架和跟刀架

加工細(xì)長軸時，為防止軸受到徑向力而產(chǎn)生彎曲變形，往往附加中心架或跟刀架來解決。應(yīng)用：中心架可用于長軸的外圓、端面及內(nèi)孔的加工。跟刀架多用于加工細(xì)長軸。其作用是平衡切削力，

增強工件剛度，減小工件彎曲。（三）車削加工的工藝特點（1）易保證軸、盤套等類零件加工表面間的位置精度。

例如：利用前后頂尖安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是兩頂尖的中心連線。車端面時，橫溜板與軸線垂直，保證了零件端面與軸線的垂直度。（2）切削過程較平穩(wěn)，生產(chǎn)率高，應(yīng)用廣泛。車削避免了慣性力與沖擊力，允許采用較大的切削用量，提高生產(chǎn)率。（3）刀具簡單。車刀只有一個主切削刃，制造、刃磨和安裝均較方便。

在車床上完成的工作主要有：

加工內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、成型面、端面、溝槽、切斷、滾花等。（四）車削的應(yīng)用常用于加工各種回轉(zhuǎn)表面，尺寸精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T6

表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6μm～0.8μm

1.車外圓分類粗車半精車精車切削用量ap大

參數(shù)介于二者之間；用于精度要求高、工藝過程復(fù)雜的零件。很小f較大很小v低高速或低速刀具角度γo小大αo小大λs負(fù)正加工質(zhì)量精度IT13~IT11IT10~IT9IT8~IT6Ra(μm)25~12.56.3~3.21.6~0.8細(xì)長軸的車削

存在問題：剛性差，切削過程中易產(chǎn)生彈性彎曲變形，加工出的工件呈腰鼓形。頂尖安裝，配合中心架或跟刀架附加支承，提高細(xì)長軸的剛度。采用主偏角kr=900的偏刀，減小背向力Fp。采用較小的背吃刀量，降低Fp。為保證質(zhì)量，應(yīng)采取的措施：用中心架支承車削細(xì)長軸

提示：車床上車孔的精度比車外圓低，可達(dá)IT7，Ra1.6～0.8μm。只能保證孔本身的尺寸精度，不能保證位置精度。當(dāng)零件上需加工若干個有相互位置精度要求的孔時，需在鏜床上鏜孔。用內(nèi)圓車刀，擴大孔直徑，提高加工精度和表面質(zhì)量。

車通孔車盲孔車臺階孔車槽車內(nèi)凹槽

kr=450～700

kr>900

kr＝9002.車孔（內(nèi)圓）3.車端平面彎頭刀車端面，可采用較大背吃刀量，切削順利，表面光潔，大小平面均可車削。90°右偏刀從外向各中心進(jìn)給車端面，適于車削尺寸較小端面或一般臺肩端面。90°右偏刀從中心向外進(jìn)給車端面，適宜車削中心帶孔的端面或一般的臺肩端面。左偏刀車端面，刀頭強度較好適宜車削較大平面，尤其是鑄件或鍛件的大平面。4.車錐面特點：操作簡單；能加工各種錐度的內(nèi)、外圓錐面；受小溜板行程限制，不能車太長錐面。小溜板只能手動進(jìn)給，錐面的粗糙度難以控制。應(yīng)用：適于單件或小批生產(chǎn)。（1）小滑板轉(zhuǎn)位法

松開小溜板上的緊固螺釘，使小溜板轉(zhuǎn)過半錐角；擰緊螺釘后，轉(zhuǎn)動小溜板手柄，車刀沿斜向進(jìn)給，車出圓錐面。（2）偏移尾座法特點：車削較長的圓錐面，并能自動進(jìn)給，Ra值比小拖板旋轉(zhuǎn)法小。應(yīng)用：受到尾部偏移量的限制，只能加工小錐度外錐面。將尾座帶動頂尖橫向偏移距離S，使安裝在兩頂尖間的工件回轉(zhuǎn)軸線與主軸軸線成半錐角。車刀作縱向進(jìn)給，車出的回轉(zhuǎn)體母線與回轉(zhuǎn)體中心線成斜角，形成圓錐面。（3）寬刀法特點：方便、迅速，能加工任意角度的內(nèi)、外錐面。切削力大，易振動。應(yīng)用：車削短錐面，且要求加工系統(tǒng)剛性要好，適用于批量生產(chǎn)。

利用主切削刃橫向進(jìn)給直接車出圓錐面。切削刃的長度要略長于圓錐母線長度；切削刃與工件回轉(zhuǎn)中心線成半錐角。（4）靠模法

用于大批量生產(chǎn)。特點：靠模法加工進(jìn)給平穩(wěn)，工件的表面質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，

可以加工長的圓錐面。

靠模裝置的底座固定在床身的后面，底座上裝有錐度靠模板。松開緊固螺釘，靠模板可以繞定位銷釘旋轉(zhuǎn)，與工件的軸線成一定的斜角?？磕Ｉ系幕瑝K可以沿靠模滑動，而滑塊通過連接板與拖板連接在一起。當(dāng)大拖板作縱向自動進(jìn)給時，滑塊就沿著靠?；瑒?，從而使車刀的運動平行于靠模板，車出所需的圓錐面。主要內(nèi)容：鉆孔的工藝特點及應(yīng)用擴孔和鉸孔的工藝特點及應(yīng)用鏜孔加工的工藝特點及應(yīng)用二、鉆削和鏜孔加工

用鉆頭在實體零件上加工孔的方法。2.加工精度：IT13~IT113.表面粗糙度：Ra=25~12.5um4.刀具：麻花鉆（一）鉆孔5.設(shè)備：鉆床(或車床、鏜床、銑床)鉆床臺式鉆床立式鉆床搖臂鉆床減小摩擦面積保持鉆孔方向螺旋槽的表面兩個主后刀面的交線兩個，主后刀面與前刀面的交線1.工作運動主運動：鉆頭的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運動：鉆頭的軸向移動6.鉆削用量進(jìn)給量f：鉆頭每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)沿進(jìn)給方向移動的距離。背吃刀量

：鉆削速度：

式中D——鉆頭直徑

n——鉆頭或工件的轉(zhuǎn)速（1）容易產(chǎn)生“引偏”原因：鉆頭剛度不足；切削刃不對稱，導(dǎo)向作用差；鉆頭橫刃長，軸向力大，定心作用差；工件材料性能不均勻，工作平面不平等。7.鉆孔的工藝問題“引偏”方式①軸線歪斜：鉆床上鉆孔→鉆頭旋轉(zhuǎn)②孔徑擴大：車床上鉆孔→工件旋轉(zhuǎn)（2）加工質(zhì)量較差。原因：

①排屑困難，易使鉆頭卡死、甚至折斷；②散熱條件差，且切削液難以進(jìn)入，刀具磨損嚴(yán)重。解決辦法

（1）工藝措施。刃磨時，使兩主切削刃對稱；打樣沖眼或預(yù)鉆定心坑;利用鉆模夾具為鉆頭導(dǎo)向。（2）改進(jìn)鉆頭結(jié)構(gòu)。（a）小型，d＜15mm（b）中型，d＝15～40mm（c）大型，d＞40mm（a）（b）（c）圓弧刃分屑槽8.鉆削的應(yīng)用鉆孔主要用于粗加工。例如：螺釘孔、油孔、內(nèi)螺紋底孔等。單件小批量生產(chǎn)中、小型工件上的小孔（D<13mm），常用臺式鉆床加工。中、小型工件上較大的孔（D<50mm），常用立式鉆床加工。大型工件上的孔，則采用搖臂鉆床加工?；剞D(zhuǎn)體工件上的孔，多在車床上加工。（二）擴孔

用擴孔鉆對工件上已有的孔進(jìn)行擴大加工，擴大直徑，提高精度。擴孔鉆的特點，與鉆頭比：刀齒多（3～4個齒）；不存在橫刃，軸向力??；加工余量小0.5～4mm，排屑容易。定徑刀具擴孔屬于孔的半精加工IT10～I(xiàn)T9Ra6.3～3.2μm背吃刀量：（二）擴孔擴展：當(dāng)鉆削直徑dw＞30mm的孔時，為了減小鉆削力及扭矩，提高孔的質(zhì)量，一般先用(0.5～0.7)dw

大小的鉆頭鉆出底孔，再用擴孔鉆進(jìn)行擴孔，則可較好地保證孔的加工精度和控制表面粗糙度，且生產(chǎn)率比直接用大鉆頭一次鉆出時還要高。手鉸機鉸（三）鉸孔用鉸刀對工件上已有的孔進(jìn)行精加工。1.鉸削過程的實質(zhì)

鉸削過程不完全是一個切削過程，而是包括切削、刮削、擠壓、熨平和摩擦等效應(yīng)的一個綜合作用過程。2.工藝特點：與鉆孔比加工余量小，切屑易排出，切削熱少。粗鉸0.15~0.5mm，精鉸0.05~0.15mm。刀齒多6～12個，導(dǎo)向作用好，切削平穩(wěn)，且具有修光作用。鉸刀無橫刃，軸向力小。加工質(zhì)量好，精度高。

IT9～I(xiàn)T7，Ra1.6～0.4μm，手鉸IT6

擴孔與鉸孔的應(yīng)用提示“鉆孔—擴孔—鉸孔”工藝只能保證孔本身的尺寸精度，不保證孔間的尺寸精度和位置精度。對于孔間的尺寸精度和同軸度、平行度等位置精度需要用夾具或在鏜床上鏜孔來保證。擴孔常作為孔的半精加工；鉸孔常作為精加工，安排在擴孔之后進(jìn)行，加工未淬火、直徑不大、精度要求高的孔。典型加工路線：鉆孔—擴孔—鉸孔（四）鏜孔用鏜刀對已有的孔進(jìn)一步加工。1.設(shè)備：鏜床;

2.工作運動：鏜刀旋轉(zhuǎn)作主運動;工件或鏜刀作進(jìn)給運動。3.刀具：鏜刀單刃鏜：適應(yīng)性廣、靈活性大可校正原有孔的軸線和位置偏差生產(chǎn)率低多刃鏜：加工質(zhì)量高不能校正孔的軸線

和位置偏差生產(chǎn)率高刀具成本高加工精度：一般精度IT8—IT7，高精度IT7—IT6（1）鏜床能在工件的一次安裝中，完成粗加工→半精加工→精加工等多工序的加工。（2）鏜孔精度可達(dá)IT8～I(xiàn)T7，Ra1.6～0.8μm；孔間距精度可達(dá)±0.04～±0.02μm。（3）加工范圍廣泛，既能保證孔的尺寸精度，又能保證位置精度。（4）鏜床和鏜刀調(diào)整較為復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，生產(chǎn)率低。4.工藝特點及應(yīng)用應(yīng)用：主要用于箱體、機座、支架等零件上的孔與孔系的加工。刨削加工的工藝特點及應(yīng)用

刨削、插削和拉削都是刀具相對于工件作直線運動的加工方法。插削加工可看作立式刨床加工。主要內(nèi)容：三、刨削和插削加工

（一）刨削加工用刨刀相對工件作直線往復(fù)運動進(jìn)行切削加工的方法。是加工平面和