機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)課件

數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)1.1工藝過程的基本概念1.1.1生產(chǎn)過程與工藝過程生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。在生產(chǎn)過程中，凡是改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。工藝就是制造產(chǎn)品的方法。采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程（以下簡稱為工藝過程）。基本概念將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。生產(chǎn)過程改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。工藝過程是生產(chǎn)過程中的主要部分，其余的勞動(dòng)過程則為生產(chǎn)過程的輔助過程。工藝過程生產(chǎn)過程流程圖基本概念階梯軸零件圖及加工工藝過程基本概念1．生產(chǎn)過程工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指由原材料到成品之間的各個(gè)相互聯(lián)系的勞動(dòng)過程的總和。主要包括

（1）生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程（2）生產(chǎn)工藝過程（3）輔助生產(chǎn)過程（4）生產(chǎn)服務(wù)過程

（1）生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程包括產(chǎn)品投產(chǎn)前的市場(chǎng)調(diào)查分析，產(chǎn)品研制，技術(shù)鑒定等。（2）生產(chǎn)工藝過程包括毛坯制造，零件加工，部件和產(chǎn)品裝配、調(diào)試、油漆和包裝等。（3）輔助生產(chǎn)過程為使基本生產(chǎn)過程能正常進(jìn)行所必經(jīng)的輔助過程，包括工藝裝備的設(shè)計(jì)制造、能源供應(yīng)、設(shè)備維修等。（4）生產(chǎn)服務(wù)過程包括原材料采購運(yùn)輸、保管、供應(yīng)及產(chǎn)品包裝、銷售等。2．生產(chǎn)系統(tǒng)（1）系統(tǒng)的概念

任何事物都是由數(shù)個(gè)相互作用和相互依賴的部分組成并具有特定功能的有機(jī)整體，這個(gè)整體就是“系統(tǒng)”。（2）機(jī)械加工工藝系統(tǒng)

機(jī)械加工工藝系統(tǒng)由金屬切削機(jī)床、刀具、夾具和工件四個(gè)要素組成，它們彼此關(guān)聯(lián)、互相影響。

該系統(tǒng)的整體目的是在特定的生產(chǎn)條件下，在保證機(jī)械加工工序質(zhì)量的前提下，采用合理的工藝過程，降低該工序的加工成本。（3）機(jī)械制造系統(tǒng)在工藝系統(tǒng)基礎(chǔ)上以整個(gè)機(jī)械加工車間為整體的更高一級(jí)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的整體目的就是使該車間能最有效地全面完成全部零件的機(jī)械加工任務(wù)。（4）生產(chǎn)系統(tǒng)

以整個(gè)機(jī)械制造廠為整體，為了最有效地經(jīng)營，獲得最高經(jīng)濟(jì)效益，一方面把原材料供應(yīng)、毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)與試車、油漆、包裝、運(yùn)輸、保管等因素作為基本物質(zhì)因素來考慮；另一方面把技術(shù)情報(bào)、經(jīng)營管理、勞動(dòng)力調(diào)配、資源和能源利用、環(huán)境保護(hù)、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、經(jīng)營政策、社會(huì)問題和國際因素等信息作為影響系統(tǒng)效果更重要的要素來考慮。3．工藝過程在生產(chǎn)過程中，那些與有原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品直接相關(guān)的過程稱為工藝過程。

它包括毛坯制造、零件加工、熱處理、質(zhì)量檢驗(yàn)和機(jī)器裝配等。而為保證工藝過程正常進(jìn)行所需要的刀具、夾具制造，機(jī)床調(diào)整維修等則屬于輔助過程。在工藝過程中，以機(jī)械加工方法按一定順序逐步地改變毛坯形狀、尺寸、相對(duì)位置和性能等，直至成為合格零件的那部分過程稱為機(jī)械加工工藝過程。

工藝規(guī)程技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。為了便于工藝規(guī)程的編制、執(zhí)行和生產(chǎn)組織管理，需要把工藝過程劃分為不同層次的單元。它們是工序、安裝、工位、工步和走刀。其中工序是工藝過程中的基本單元。零件的機(jī)械加工工藝過程由若干個(gè)工序組成。在一個(gè)工序中可能包含有一個(gè)或幾個(gè)安裝，每一個(gè)安裝可能包含一個(gè)或幾個(gè)工位，每一個(gè)工位可能包含一個(gè)或幾個(gè)工步，每一個(gè)工步可能包括一個(gè)或幾個(gè)走刀。（1）工序

一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地（或一臺(tái)機(jī)床）上對(duì)一個(gè)（或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件）連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。

劃分工序的依據(jù)是工作地點(diǎn)是否變化和工作過程是否連續(xù)。

例如，在車床上加工一批軸，既可以對(duì)每一根軸連續(xù)地進(jìn)行粗加工和精加工，也可以先對(duì)整批軸進(jìn)行粗加工，然后再依次對(duì)它們進(jìn)行精加工。在第一種情形下，加工只包括一個(gè)工序；在第二種情形下，由于加工過程的連續(xù)性中斷，雖然加工是在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行的，但卻成為兩個(gè)工序。工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計(jì)劃的基本單元。（2）安裝

在機(jī)械加工工序中，使工件在機(jī)床上或在夾具中占據(jù)某一正確位置并被夾緊的過程，稱為裝夾。有時(shí)，工件在機(jī)床上需經(jīng)過多次裝夾才能完成一個(gè)工序的工作內(nèi)容。

安裝是指工件經(jīng)過一次裝夾后所完成的那部分工序內(nèi)容。例如，在車床上加工軸，先從一端加工出部分表面，然后調(diào)頭再加工另一端，這時(shí)的工序內(nèi)容就包括兩個(gè)安裝。（3）工位

采用轉(zhuǎn)位（或移位）夾具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或在多軸機(jī)床上加工時(shí)，工件在機(jī)床上一次裝夾后，要經(jīng)過若干個(gè)位置依次進(jìn)行加工，工件在機(jī)床上所占據(jù)的每一個(gè)位置上所完成的那一部分工序就稱為工位。簡單來說，工件相對(duì)于機(jī)床或刀具每占據(jù)一個(gè)加工位置所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工位。

右圖是在一臺(tái)三工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上加工軸承蓋螺釘孔的示意圖。操作者在上下料工位Ⅰ處裝上工件，當(dāng)該工件依次通過鉆孔工位Ⅱ、擴(kuò)孔工位Ⅲ后，即可在一次裝夾后把四個(gè)階梯孔在兩個(gè)位置加工完畢。這樣，既減少了裝夾次數(shù)，又因各工位的加工與裝卸是同時(shí)進(jìn)行的，從而節(jié)約安裝時(shí)間使生產(chǎn)率可以大提高。（4）工步

在加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量不變的條件下，連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容稱為工步。生產(chǎn)中也常稱為“進(jìn)給”。整個(gè)工藝過程由若干個(gè)工序組成。每一個(gè)工序可包括一個(gè)工步或幾個(gè)工步。為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)加工表面的工步，稱為復(fù)合工步，也可以看作一個(gè)工步。例如，組合鉆床加工多孔箱體孔。

（5）走刀

加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分稱為走刀。例如軸類零件如果要切去的金屬層很厚，則需分幾次切削，這時(shí)每切削一次就稱為一次走刀。因此在切削速度和進(jìn)給量不變的前提下刀具完成一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)稱為一次走刀。下圖是一個(gè)帶半封閉鍵槽階梯軸兩種生產(chǎn)類型的工藝過程實(shí)例，從中可看出各自的工序、安裝、工位、工步、走刀之間的關(guān)系。由若干個(gè)順序排列的工序組成的，而工序又可分為安裝、工位、工步和走刀。基本概念一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地（或一臺(tái)機(jī)床）上對(duì)一個(gè)（或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件）連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。安裝是指工件經(jīng)過一次裝夾后所完成的那部分工序內(nèi)容。工藝過程的組成工序安裝基本概念在加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量不變的條件下，連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容稱為工步。工件相對(duì)于機(jī)床或刀具每占據(jù)一個(gè)加工位置所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工位。

加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分稱為走刀。工步工位走刀1.1.2工件獲得尺寸精度的方法1．獲得尺寸精度的方法機(jī)械加工中獲得工件尺寸精度的方法，主要有以下幾種：（1）試切法

試切法即先試切出很小部分加工表面，測(cè)量試切所得的尺寸，按照加工要求適當(dāng)調(diào)刀具切削刃相對(duì)工件的位置，再試切，再測(cè)量，如此經(jīng)過兩三次試切和測(cè)量，當(dāng)被加工尺寸達(dá)到要求后，再切削整個(gè)待加工表面。試切法通過“試切－測(cè)量－調(diào)整－再試切”，反復(fù)進(jìn)行直到達(dá)到要求的尺寸精度為止。例如，箱體孔系的試鏜加工。

作為試切法的一種類型——配作，它是以已加工件為基準(zhǔn)，加工與其相配的另—工件，或?qū)蓚€(gè)（或兩個(gè)以上）工件組合在一起進(jìn)行加工的方法。配作中最終被加工尺寸達(dá)到的要求是以與已加工件的配合要求為準(zhǔn)的。試切法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：試切法達(dá)到的精度可能很高，它不需要復(fù)雜的裝置。缺點(diǎn)：這種方法費(fèi)時(shí)（需作多次調(diào)整、試切、測(cè)量、計(jì)算），效率低，依賴工人的技術(shù)水平和計(jì)量器具的精度，質(zhì)量不穩(wěn)定，所以只用于單件小批生產(chǎn)。（2）調(diào)整法

預(yù)先用樣件或標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整好機(jī)床、夾具、刀具和工件的準(zhǔn)確相對(duì)位置，用以保證工件的尺寸精度。因?yàn)槌叽缡孪日{(diào)整到位，所以加工時(shí)，不用再試切，尺寸自動(dòng)獲得，并在一批零件加工過程中保持不變，這就是調(diào)整法。例如，采用銑床夾具時(shí)，刀具的位置靠對(duì)刀塊確定。調(diào)整法的實(shí)質(zhì)是利用機(jī)床上的定程裝置或?qū)Φ堆b置或預(yù)先整好的刀架，使刀具相對(duì)于機(jī)床或夾具達(dá)到一定的位置精度，然后加工一批工件。在機(jī)床上按照刻度盤進(jìn)刀然后切削，也是調(diào)整法的一種。這種方法需要先按試切法決定刻度盤上的刻度。大批量生產(chǎn)中，多用定程擋塊、樣件、樣板等對(duì)刀裝置進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整法比試切法的加工精度穩(wěn)定性好，有較高的生產(chǎn)率，對(duì)機(jī)床操作工的要求不高。缺點(diǎn)：對(duì)機(jī)床調(diào)整工的要求高，常用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。（3）定尺寸法

用刀具的相應(yīng)尺寸來保證工件被加工部位尺寸的方法稱為定尺寸法。它是利用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的刀具加工，加工面的尺寸由刀具尺寸決定。即用具有一定的尺寸精度的刀具（如鉸刀、擴(kuò)孔鉆、鉆頭等）來保證工件被加工部位（如孔）的精度。定尺寸法特點(diǎn)：操作方便，生產(chǎn)率較高，加工精度比較穩(wěn)定，幾乎與工人的技術(shù)水平無關(guān)，生產(chǎn)率較高，在各種類型的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。例如鉆孔、鉸孔等。

（4）主動(dòng)測(cè)量法

在加工過程中，邊加工邊測(cè)量加工尺寸，并將所測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求的尺寸比較后，或使機(jī)床繼續(xù)工作，或使機(jī)床停止工作，這就是主動(dòng)測(cè)量法。主動(dòng)測(cè)量法特點(diǎn)：質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)率高，是發(fā)展方向。

（5）自動(dòng)控制法

這種方法是由測(cè)量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)等組成。它是把測(cè)量、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)組成一個(gè)自動(dòng)加工系統(tǒng)，加工過程依靠系統(tǒng)自動(dòng)完成。尺寸測(cè)量、刀具補(bǔ)償調(diào)整和切削加工以及機(jī)床停車等一系列工作自動(dòng)完成，自動(dòng)達(dá)到所要求的尺寸精度例如：在數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，零件就是通過程序的各種指令控制加工順序和加工精度。自動(dòng)控制的具體方法有：

①自動(dòng)測(cè)量即機(jī)床上有自動(dòng)測(cè)量工件尺寸的裝置，在工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)，測(cè)量裝置即發(fā)出指令使機(jī)床自動(dòng)退刀并停止工作。②數(shù)字控制即機(jī)床中有控制刀架或工作臺(tái)精確移動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)、滾動(dòng)絲杠螺母副及整套數(shù)字控制裝置，尺寸的獲得（刀架的移動(dòng)或工作臺(tái)的移動(dòng)）由預(yù)先編制好的程序通過計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置自動(dòng)控制。自動(dòng)控制法的特點(diǎn)：加工的質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、加工柔性好、能適應(yīng)多品種生產(chǎn)，是目前機(jī)械制造的發(fā)展方向和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的基礎(chǔ)。2．獲得形狀精度的方法（1）零件表面的成形零件的表面通常是以一條線為母線，沿另一條線為軌跡（稱導(dǎo)線）運(yùn)動(dòng)而形成的。形成工件上各種表面的母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為發(fā)生線。母線和導(dǎo)線可以互換，稱為可逆表面。母線和導(dǎo)線可以不能互換，稱為非可逆表面。（2）形成發(fā)生線的方法1）軌跡法

軌跡法也稱刀尖軌跡法，依靠刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡獲得形狀精度的方法稱為軌跡法。即讓刀具相對(duì)于工件作有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，以其刀尖軌跡獲得所要求的表面幾何形狀。

刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡取決于刀具和工件的相對(duì)成形運(yùn)動(dòng)，因而所獲得的形狀精度取決于成形運(yùn)動(dòng)的精度。數(shù)控車床、普通車削、刨削等均屬軌跡法。圖右上所示為車圓錐面。2）成形法

利用成形刀具對(duì)工件進(jìn)行加工的方法稱為成形法。即用成形刀具取代普通刀具，成形刀具的切削刃就是工件外形。成形刀具替代一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)。成形法可以

簡化機(jī)床或切削運(yùn)動(dòng)，提高生產(chǎn)率。成形法所獲得的形狀精度取決于成形刀具的形狀精度和其他成形運(yùn)動(dòng)的精度。上圖所示為用成形法車球面。3）相切法

利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法稱為相切法。如銑刀、砂輪等旋轉(zhuǎn)刀具加工工件時(shí)，切削點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線形成工件表面的方法。相切法所獲得的形狀精度主要取決于刀具中心按軌跡運(yùn)動(dòng)的精度。4）展成法（范成法）

利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工的方法稱為展成法。展成法所得被加工表面是切削刃和工件作展成運(yùn)動(dòng)過程中所形成的包絡(luò)面，切削刃形狀必須是被加工面的共軛曲線。它所獲得的精度取決于切削刃的形狀和展成運(yùn)動(dòng)的精度等。展成法的用途：適用于各種齒輪齒廓、花鍵鍵齒、蝸輪輪齒等表面的加工。展成法的特點(diǎn)：刀刃的形狀與所需表面幾何形狀不同。例如齒輪加工，刀為直線（滾刀、齒條刀），而加工表面為漸開線。展成法形成的漸開線是滾刀與工件按嚴(yán)格速比轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀刃的一系列切削位置的包絡(luò)線。

舉例1指狀齒輪銑刀銑直齒圓柱齒輪漸開線齒形（母線）：由與齒槽完全吻合的刀刃直接形成——成形法直線齒長（導(dǎo)線）：由銑刀邊旋轉(zhuǎn)邊作直線移動(dòng)而形成——相切法舉例2插齒刀插削直齒圓柱齒輪直線齒長（母線）：靠插齒刀作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)形成——軌跡法漸開線齒形（導(dǎo)線）：由插齒刀作展成運(yùn)動(dòng)形成——展成法3．獲得位置精度的方法一次安裝法多次安裝法①直接安裝法②找正安裝法③夾具安裝法劃線找正安裝直接找正安裝3．獲得位置精度的方法（1）一次安裝法

有位置精度要求的零件的各有關(guān)表面是在工件同一次安裝中完成并保證的，如軸類零件外圓與端面的垂直度，箱體孔系中各孔之間的平行度、垂直度、同一軸線上各孔的同軸度等。

一次安裝法一般是用夾具裝夾實(shí)現(xiàn)的。夾具是用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置。

（2）多次安裝法

零件有關(guān)表面的位置精度是加工表面與工件定位基準(zhǔn)面之間的位置精度決定的。如軸類零件鍵槽對(duì)外圓之對(duì)稱度，箱體平面與平面之間的平行度、垂直度等。

根據(jù)工件安裝方式不同又分為直接安裝法、找正安裝法和夾具安裝法。①直接安裝法：工件直接安裝在機(jī)床上，從而保證加工表面與定位基準(zhǔn)面之間的精度。例如，在車床上加工與外圓同軸的內(nèi)孔，可用三爪卡盤直接安裝工件，如右圖所示。②找正安裝法

找正是用工具（和儀表）根據(jù)工件上有關(guān)基準(zhǔn)，找出工件在劃線、加工（或裝配）時(shí)的正確位置的過程。用找正方法裝夾工件稱為找正安裝。通過找正保證加工表面與定位基準(zhǔn)面之間的精度。例如，在車床上用四爪卡盤和百分表找正后將工件夾

緊，可加工出與外圓同軸度很高與外圓同軸度很高的孔。如左圖所示。找正安裝法可分為劃線找正安裝和直接找正安裝兩種。劃線找正安裝：是用劃針根據(jù)毛坯或半成品上所劃的線為基準(zhǔn)找正它在機(jī)床上正確位置的一種安裝方法。右圖所示的車床床身毛坯，為保證床身各加工面和非加工面的位置，然后在龍門刨床工作臺(tái)上用可調(diào)支承支起床身毛坯，用劃針按線找正并夾緊，再對(duì)床身底平面進(jìn)行粗刨。由于劃線既費(fèi)時(shí)，又需技術(shù)水平高的劃線工，劃線找正的定位精度也不高，所以劃線找正安裝只用在批量不大、形狀復(fù)雜而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而無法采用夾具裝夾的工件。直接找正安裝是用劃針和百分表或通過目測(cè)直接在機(jī)床上找正工件位置的裝夾方法。右圖所示是用四爪單動(dòng)卡盤裝夾套筒，先用百分表按工件外圓A進(jìn)行找正后，再夾緊工件進(jìn)行外圓B的車削，以保證

套筒的A、B圓柱面的同軸度。此法的生產(chǎn)率較低，對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，所以一般只用于單件小批生產(chǎn)中。若工人的技術(shù)水平高，且能采用較精確的工具和量具，那么直接找正安裝也能獲得較高的定位精度。③夾具安裝法

通過夾具保證加工表面與定位基準(zhǔn)面之間的位置精度，即用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種方法。這種方法定位迅速、方便，定位精度高、穩(wěn)定。但專用夾具的制造周期長、費(fèi)用高，故廣泛用于成批、大量生產(chǎn)中。1.1.3加工余量1．加工余量的概念加工余量：指加工過程中所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分。總加工余量（亦稱毛坯余量）：由毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)榱慵倪^程中，在某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱為該表面的總加工余量（亦稱毛坯余量）。一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加工余量（簡稱工序余量）。工序余量：是相鄰兩工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故實(shí)際切除的余量大小不等。由圖可知，工序余量的基本尺寸（簡稱基本余量或公稱余量）Z可按下式計(jì)算對(duì)于被包容面：Z=上工序基本尺寸—本工序基本尺寸對(duì)于包容面：Z=本工序基本尺寸—上工序基本尺寸(上)被包容面(軸)(下)包容面(孔)

為了便于加工，工序尺寸都按“入體原則”標(biāo)注極限偏差。被包容面的工序尺寸取上偏差為零；包容面的工序尺寸取下偏差為零。毛坯尺寸則按雙向布置上、下偏差。

工序余量和工序尺寸及其公差的計(jì)算公式：

Z=Zmin+Ta(1-1)Zmax=Z+Tb=Zmin+Ta+Tb(1-2)

式中Zmin——最小工序余量；

Zmax——最大工序余量；

Ta——上工序尺寸的公差；

Tb——本工序尺寸的公差。

由圖可看出:公稱加工余量=前工序尺寸-本工序尺寸最小加工余量=前工序尺寸的最小值-本工序尺寸的最大值最大加工余量=前工序尺寸的最大值-本工序尺寸的最小值工序加工余量的變動(dòng)范圍（最大加工余量與最小加工余量之差）=前工序工序尺寸公差+本工序的工序尺寸公差工序加工余量及其公差

2．影響加工余量的因素主要影響因素分單項(xiàng)介紹如下:（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷層深度（Ra和Da）（2）前工序形成的形狀誤差和位置誤差（△x和△w）

影響最小加工余量的因素

圖中的△x為平面度誤差、△w為平行度誤差

裝夾誤差對(duì)加工余量的影響

綜上所述，影響工序加工余量的因素可歸納為下列幾點(diǎn)：●前工序的工序尺寸公差（Ta）?！袂肮ば蛐纬傻谋砻娲植诙群捅砻嫒毕輰由疃龋≧a+Da）?！袂肮ば蛐纬傻男螤钫`差和位置誤差（△x、△w）?！癖竟ば虻难b夾誤差（εb）。

3．確定加工余量的方法（1）查表修正法(目前應(yīng)用最廣。)（2）經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法(只適用于單件、小批生產(chǎn)。)（3）分析計(jì)算法(目前應(yīng)用較少。)1.1.4加工精度1．加工精度的概念加工精度是加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。加工精度：用公差等級(jí)衡量，等級(jí)值越小，其精度越高；加工誤差：用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度包括三個(gè)方面內(nèi)容：●尺寸精度指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。●形狀精度指加工后的零件表面的實(shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度?！裎恢镁戎讣庸ず罅慵嘘P(guān)表面之間的實(shí)際位置與理想位置相符合程度。2．原始誤差與加工誤差的關(guān)系工藝系統(tǒng)：在機(jī)械加工中，機(jī)床、夾具、工件和刀具構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)原始誤差：由于工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)、操作過程以及加工過程中的物理力學(xué)現(xiàn)象而產(chǎn)生刀具和工件之間的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生偏移的各種因素稱為原始誤差。

（1）與工藝系統(tǒng)本身初始狀態(tài)

有關(guān)的原始誤差①原理誤差即加工方法原理上存在的誤差。②工藝系統(tǒng)幾何誤差●工件與刀具的相對(duì)位置在靜態(tài)下已存在的誤差，如刀具和夾具制造誤差，調(diào)整誤差以及安裝誤差；●工件和刀具的相對(duì)位置在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下存在的誤差，如機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差，導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差等。（2）與切削過程有關(guān)的原始誤差①工藝系統(tǒng)力效應(yīng)引起的變形，如工藝系統(tǒng)受力變形、工件內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和消失而引起的變形等造成的誤差。②工藝系統(tǒng)熱效應(yīng)引起的變形，如機(jī)床、刀具、工件的熱變形等造成的誤差。3．影響加工精度的因素（1）系統(tǒng)的幾何誤差（２）工藝系統(tǒng)的受力變形（３）工藝系統(tǒng)的熱變形（４）調(diào)整誤差（５）工件殘余應(yīng)力引起的誤差（６）數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的獨(dú)特性（７）提高加工精度的工藝措施（1）系統(tǒng)的幾何誤差

①加工原理誤差②機(jī)床的幾何誤差③刀具的制造誤差及磨損④夾具誤差

機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)床導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床傳動(dòng)鏈的誤差定位誤差?yuàn)A緊誤差?yuàn)A具安裝誤差對(duì)刀誤差

系統(tǒng)的幾何誤差定位誤差的概念

產(chǎn)生原因：工件的制造誤差和定位元件的制造誤差，兩者的配合間隙及工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合等。——①基準(zhǔn)位移誤差②基準(zhǔn)不重合誤差定位誤差由于工件在夾具上定位不準(zhǔn)而造成的加工誤差稱為定位誤差，用△D表示。

定位誤差分析定位誤差：因工件定位而產(chǎn)生的工序基準(zhǔn)在工序尺寸上的最大變動(dòng)量△Ｄ。

定位誤差的組成基準(zhǔn)不重合誤差△Ｂ基準(zhǔn)位移誤差△Ｙ定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合引起的誤差。定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合引起的誤差。大小等于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間的尺寸公差。由于定位基面和限位基面的制造公差和間隙造成的。定位誤差的計(jì)算

誤差計(jì)算公式：△D=△B±△Y當(dāng)工件以平面定位時(shí):△D=△B，（△Y=0）當(dāng)工件以內(nèi)孔定位時(shí):△Y=1/2（

D+

d）當(dāng)工件以外圓柱面定位時(shí):△Y=0.707

D（90°V型塊定位）①基準(zhǔn)不重合誤差：當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)而造成的加工誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差=定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間尺寸的公差，用△B表示。②基準(zhǔn)位移誤差工件在夾具中定位時(shí)，由于工件定位基面與夾具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合間隙的影響，導(dǎo)致定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不能重合，從而使各個(gè)工件的位置不一致，給加工尺寸造成誤差，這個(gè)誤差稱為基準(zhǔn)位移誤差，用△Y表示

a是圓套銑鍵槽的工序簡圖b是加工示意圖基準(zhǔn)位移誤差的大?。簯?yīng)等于因定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合造成工序尺寸的最大變動(dòng)量。由上圖可知，一批工件定位基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量為：

△i＝Amax－Amin式中：△i——一批工件定位基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量；

Amax——最大工序尺寸；

Amin——最小工序尺寸。當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與工序尺寸的方向相同時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動(dòng)范圍，即△y＝△i此時(shí)：△i＝imax－iminimax——定位基準(zhǔn)的最大位移；

imin——定位基準(zhǔn)的最小位移。當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與工序尺寸的方向不同時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動(dòng)范圍在x投影，如圖右所示，即：△y＝△icosα式中：α——定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與工序尺寸方向間的夾角。

工序簡圖

加工示意圖及基準(zhǔn)位移誤差（２）工藝系統(tǒng)的受力變形由機(jī)床、夾具、工件、刀具所組成的工藝系統(tǒng)是一個(gè)彈性系統(tǒng)，在加工過程中由于切削力、傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力以及重力的作用，會(huì)產(chǎn)生彈性變形，從而破壞了刀具與工件之間的準(zhǔn)確位置，產(chǎn)生加工誤差。如右圖細(xì)長軸車削時(shí)受力變形

①工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響主要有：●切削過程中受力點(diǎn)位置變化引起的加工誤差●毛坯加工余量不均，材料硬度變化導(dǎo)致切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復(fù)映②減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施主要有：一是提高工件加工時(shí)的剛度；二是提高工件安裝時(shí)的夾緊剛度；三是提高機(jī)床部件的剛度。

（３）工藝系統(tǒng)的熱變形機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的作用下產(chǎn)生一定的熱變形。由于工藝系統(tǒng)熱源分布的不均勻性及各環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)、材料的不同，使工藝系統(tǒng)各部分的變形產(chǎn)生差異，從而破壞了刀具與工件的準(zhǔn)確位置及運(yùn)動(dòng)關(guān)系，產(chǎn)生加工誤差。減少工藝系統(tǒng)熱變形的措施主要有：一是減少工藝系統(tǒng)的熱源及其發(fā)熱量；二是加強(qiáng)冷卻，提高散熱能力；三是控制溫度變化，均衡溫度；四是采用補(bǔ)償措施；五是改善機(jī)床結(jié)構(gòu)。此外，還應(yīng)注意改善機(jī)床結(jié)構(gòu)，減小其熱變形。（４）調(diào)整誤差概念：零件加工的每一個(gè)工序中，為了獲得被加工表面的形狀、尺寸和位置精度，總得對(duì)機(jī)床、夾具和刀具進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整。任何調(diào)整工作必然會(huì)帶來一些原始誤差，這種原始誤差即調(diào)整誤差。調(diào)整方法主要有：①試切法調(diào)整②用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整③用樣件或樣板調(diào)整（５）工件殘余應(yīng)力引起的誤差①概念：殘余應(yīng)力是指當(dāng)外部載荷去掉以后仍存留在工件內(nèi)部的應(yīng)力②應(yīng)力產(chǎn)生的原因：外應(yīng)力產(chǎn)生的原因：來自熱加工和冷加工內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因：A、毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；B、冷校正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；C、切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。③減小或消除內(nèi)應(yīng)力的措施：一是采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉ば?。二是給工件足夠的變形時(shí)間。三是零件結(jié)構(gòu)要合理，結(jié)構(gòu)要簡單，壁厚要均勻。（６）數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的獨(dú)特性數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的主要差別：一是數(shù)控機(jī)床具有“指揮系統(tǒng)”——數(shù)控系統(tǒng)；二是數(shù)控機(jī)床具有執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——伺服系統(tǒng)。誤差源對(duì)加工精度的影響及抑制的途徑主要有以下幾個(gè)方面：①機(jī)床重復(fù)定位精度的影響②檢測(cè)裝置的影響③刀具誤差的影響抑制數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的途徑有：①硬件補(bǔ)償：（過去一般多采用）如加工中心采用螺距誤差補(bǔ)償功能。②軟件補(bǔ)償：特征：應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)通信的補(bǔ)償控制單元和相應(yīng)的軟件，以實(shí)現(xiàn)誤差的補(bǔ)償，原理：是利用坐標(biāo)的附加移動(dòng)來修正誤差（７）提高加工精度的工藝措施保證和提高加工精度的方法：減小原始誤差法、補(bǔ)償原始誤差法、轉(zhuǎn)移原始誤差法、均分原始誤差法、均化原始誤差法、“就地加工”法。

●誤差復(fù)映，引起本工序誤差；●定位誤差擴(kuò)大，引起本工序誤差。①減少原始誤差這種方法是生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。它是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后，設(shè)法消除或減少這些因素。例如細(xì)長軸的車削，現(xiàn)在采用了大走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖，則可進(jìn)一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。②補(bǔ)償原始誤差誤差補(bǔ)償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中的原始誤差。當(dāng)原始誤差是負(fù)值時(shí)人為的誤差就取正值，反之，取負(fù)值，并盡量使兩者大小相等；或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達(dá)到減少加工誤差，提高加工精度的目的。③轉(zhuǎn)移原始誤差誤差轉(zhuǎn)移法實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉(zhuǎn)移法的實(shí)例很多。如當(dāng)機(jī)床精度達(dá)不到零件加工要求時(shí)，常常不是一味提高機(jī)床精度，而是從工藝上或夾具上想辦法，創(chuàng)造條件，使機(jī)床的幾何誤差轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方面去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而是靠夾具保證。當(dāng)機(jī)床主軸與工件之間用浮動(dòng)聯(lián)接以后，機(jī)床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉了。④均分原始誤差在加工中，由于毛坯或上道工序誤差（以下統(tǒng)稱“原始誤差”）的存在，往往造成本工序的加工誤差，或者由于工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變（如毛坯精化后，把原來的切削加工工序取消），引起原始誤差發(fā)生較大的變化，這種原始誤差的變化，對(duì)本工序的影響主要有兩種情況：●誤差復(fù)映，引起本工序誤差；●定位誤差擴(kuò)大，引起本工序誤差。解決這個(gè)問題，最好是采用分組調(diào)整均分誤差的辦法。這種辦法的實(shí)質(zhì)就是把原始誤差按其大小均分為n組，每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n，然后按各組分別調(diào)整加工。⑤均化原始誤差對(duì)配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工藝。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)工件進(jìn)行微量切削，高點(diǎn)逐漸被磨掉（當(dāng)然，模具也被工件磨去一部分）最終使工件達(dá)到很高的精度。這種表面間的摩擦和磨損的過程，就是誤差不斷減少的過程。這就是誤差均化法。它的實(shí)質(zhì)就是利用有密切聯(lián)系的表面相互比較，相互檢查從對(duì)比中找出差異，然后進(jìn)行相互修正或互為基準(zhǔn)加工，使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均。在生產(chǎn)中，許多精密基準(zhǔn)件（如平板、直尺、角度規(guī)、端齒分度盤等）都是利用誤差均化法加工出來的。⑥就地加工法在加工和裝配中有些精度問題，牽涉到零件或部件間的相互關(guān)系，相當(dāng)復(fù)雜，如果一味地提高零、部件本身精度，有時(shí)不僅困難，甚至不可能，常采用就地加工法。就地加工法（也稱自身加工修配法）的方法，即將這些表面在裝配前不進(jìn)行精加工，等它裝配到機(jī)床上以后，圖紙要求保證部件間什么樣的位置關(guān)系，就在這樣的位置關(guān)系上利用一個(gè)部件裝上刀具去加工另一個(gè)部件。這樣就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。就地加工法在機(jī)械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。1.1.5表面質(zhì)量概念：機(jī)械加工表面質(zhì)量：是指零件在機(jī)械加工后表面層的微觀幾何形狀誤差和物理、化學(xué)及力學(xué)性能。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。

右圖表示加工表層沿深度方向的變化情況。吸附層：在最外層生成氧化膜或其他化合物，并吸收、滲進(jìn)了氣體、液體和固體的粒子，稱為吸附層，其厚度一般不超過8μm。壓縮層：即為表面塑性變形區(qū)，由切削力造成，厚度約為幾十至幾百微米，隨加工方法的不同而變化。纖維層：壓縮層其上部為纖維層，是由被加工材料與刀具之間的摩擦力所造成的。

表面層的物理力學(xué)性能：它不同于基體，產(chǎn)生了如圖1-15(b)、(c)所示的顯微硬度和殘余應(yīng)力變化。（b）變質(zhì)層顯微硬度（c）變質(zhì)層殘余應(yīng)力圖1-15加工表面層沿深度方向的變化情況（１）表面的幾何特性①表面粗糙度②表面波度③表面紋理方向④傷痕①表面粗糙度它是指加工表面的微觀幾何形狀誤差，②表面波度它是介于宏觀幾何形狀誤差（L1／H1>1000）與微觀表面粗糙度（L3／H3<50）之間的周期性幾何形狀誤差。用測(cè)量長度上五個(gè)最大的波幅的算術(shù)平均值ω表示，即ω＝（ω1＋ω2＋ω3＋ω4＋ω5）／5③表面紋理方向它是指表面刀紋的方向④傷痕在加工表面的一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。（２）表面層物理、化學(xué)和力學(xué)性能●表面層加工硬化（冷作硬化）?！癖砻鎸咏鹣嘟M織變化及由此引起的表層金屬強(qiáng)度、硬度、塑性及耐腐蝕性的變化?！癖砻鎸赢a(chǎn)生殘余應(yīng)力或造成原有殘余應(yīng)力的變化。

２．加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

（１）表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響（２）表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響（３）表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響（４）表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)的影響（５）表面質(zhì)量對(duì)零件的使用性能其他方面的影響3．加工表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度

表面波度

表面加工紋理（1）幾何因素（2）物理因素

（3）工藝因素加工表面幾何特性1.2數(shù)控加工工藝系統(tǒng)1.2.1數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的基本組成1、數(shù)控機(jī)床加工工件的基本過程2.數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成1、工藝系統(tǒng)加工的概念：機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一體，稱為工藝系統(tǒng)。2、數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成：由數(shù)控機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的如右圖：各組成的概念（１）數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)控技術(shù)，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床（２）夾具：在機(jī)械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置統(tǒng)稱為夾具。（３）刀具：金屬切削刀具是現(xiàn)代機(jī)械加工中的重要工具。（４）工件：工件是數(shù)控加工的對(duì)象。1.2.2數(shù)控機(jī)床的主要類型1．按加工方式和工藝用途分：按切削方式不同，可分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床等。以及鏜銑加工中心（簡稱加工中心）。還有數(shù)控電火花線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控激光加工、等離子弧切割、火焰切割、數(shù)控板材成型、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床、數(shù)控液壓機(jī)等各種功能和不同種類的數(shù)控加工機(jī)床。

2．按加工路線分類：可以分為點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制。概念（1）點(diǎn)位控制

點(diǎn)位控制方式就是刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只控制從一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確性，而不考慮兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)路徑和方向。如圖

（2）直線控制

直線控制方式就是刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，除控制從起點(diǎn)到終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要保證平行坐標(biāo)軸的直線切削運(yùn)動(dòng)。（3）輪廓控制

輪廓控制就是刀具與工作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行控制。各自的適用范圍（1）點(diǎn)位控制：多應(yīng)用于數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床和數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。（2）直線控制：用于簡易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。（3）輪廓控制：這類控制方式的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等。3．按可控制聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸分類概念：數(shù)控機(jī)床可控制聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸，是指數(shù)控裝置控制幾個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸數(shù)目。分類：（1）兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（2）三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（3）兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（4）多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)4．按數(shù)控裝置的類型分類（1）硬件數(shù)控

主要由固化的數(shù)字邏輯電路處理數(shù)字信息（2）計(jì)算機(jī)數(shù)控

用計(jì)算機(jī)處理數(shù)字信息的計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)5．按伺服系統(tǒng)有無檢測(cè)裝置分類①開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床②閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)全閉環(huán)6．按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類

①類型：高級(jí)型普及型經(jīng)濟(jì)型②參考評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：CPU性能、分辨率、進(jìn)給速度、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)、伺服水平、通信功能、人機(jī)對(duì)話界面等。1.2.3數(shù)控刀具的主要種類1．?dāng)?shù)控加工刀具的種類：常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類模塊化刀具的主要優(yōu)點(diǎn)：減少換刀停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)加工時(shí)間；加快換刀及安裝時(shí)間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性；提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；擴(kuò)大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；有效地消除刀具測(cè)量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外預(yù)調(diào)。數(shù)控刀具三大系統(tǒng)：即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。各分類概念（1）兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（圖a）數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)即數(shù)控裝置同時(shí)控制X和Z方向運(yùn)動(dòng)。例（圖a）（2）三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（圖b）數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)例（圖b）（3）兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)

數(shù)控機(jī)床本身有三個(gè)坐標(biāo)能作三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，但控制裝置只能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)，而第三個(gè)坐標(biāo)只能作等距周期移動(dòng)例（圖c）（4）多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)

數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、程序編制復(fù)雜例（圖d）數(shù)控加工刀具（１）從結(jié)構(gòu)上（２）從制造所采用的材料上（３）從切削工藝上（４）特殊型刀具2．?dāng)?shù)控加工刀具的特點(diǎn)數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比特點(diǎn)：

●刀片及刀柄高度的通用化、規(guī)格化、系列化?！竦镀虻毒叩哪陀枚燃敖?jīng)濟(jì)壽命指標(biāo)的合理性?！竦毒呋虻镀瑤缀螀?shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化?！竦镀虻毒卟牧霞扒邢鲄?shù)與被加工材料之間應(yīng)相匹配?！竦毒邞?yīng)具有較高的精度?！竦侗膹?qiáng)度要高、剛性及耐磨性要好?！竦侗蚬ぞ呦到y(tǒng)的裝機(jī)重量有限度?！竦镀暗侗腥氲奈恢煤头较蛴幸??！竦镀?、刀柄的定位基準(zhǔn)及自動(dòng)換刀系統(tǒng)要優(yōu)化?？偟恼f來：數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。1.2.4數(shù)控機(jī)床夾具的類型和特點(diǎn)１．機(jī)床夾具的類型：（１）按夾具的使用特點(diǎn)分類①通用夾具②專用夾具③可調(diào)夾具④組合夾具⑤拼裝夾具

（２）按使用機(jī)床分類：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動(dòng)機(jī)床夾具、自動(dòng)線隨行夾具其他機(jī)床夾具（３）按夾緊的動(dòng)力源分類：①手動(dòng)夾具②氣動(dòng)夾具③液壓夾具④氣液增力夾具⑤電磁夾具以及真空夾具2．?dāng)?shù)控加工夾具的特點(diǎn)①、數(shù)控加工適用于多品種、中小批量生產(chǎn)，為能裝夾不同尺寸、不同形狀的多品種工件，數(shù)控加工的夾具應(yīng)具有柔性，經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整即可夾持多種形狀和尺寸的工件。②、由機(jī)床解決對(duì)刀問題，由程序控制的準(zhǔn)確的定位精度，可實(shí)現(xiàn)夾具中的刀具導(dǎo)向功能，要求具有定位和夾緊功能③、為適應(yīng)數(shù)控加工的高效率，數(shù)控加工夾具應(yīng)盡可能使用氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等自動(dòng)夾緊裝置快速夾緊，以縮短輔助時(shí)間。④、夾具的剛度和夾緊力都要滿足大切削力的要求。⑤、夾具結(jié)構(gòu)不要妨礙刀具對(duì)工件各部位的多面加工。⑥、夾具的定位要可靠，定位元件應(yīng)具有較高的定位精度，定位部位應(yīng)便于清屑，無切屑積留。⑦對(duì)剛度小的工件，應(yīng)保證最小的夾緊變形謝謝觀看

（１）表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響零件的耐磨性與摩擦副的材料、潤滑條件和零件的表面加工質(zhì)量等因素有關(guān)零件的磨損可的三個(gè)階段：如圖表面粗糙度對(duì)摩擦副的初期磨損影響表面紋理方向?qū)δ湍バ缘挠绊懠庸び不瘜?duì)零件的耐磨性的影響（一般能提高耐磨性0.5～l倍）

（２）表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響零件在交變載荷的作用下，其表面微觀不平的凹谷處和表面層的缺陷處容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。加工硬化對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度影響表面層的殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響（３）表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響零件的表面粗糙度在一定程度上影響零件的耐腐蝕性。零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性，而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件的耐腐蝕性。（５）表面質(zhì)量對(duì)零件的使用性能其他方面的影響對(duì)于液壓缸和滑閥，較大的表面粗糙度值會(huì)影響密封性；對(duì)于工作時(shí)滑動(dòng)的零件，恰當(dāng)?shù)谋砻娲植诙戎的芴岣哌\(yùn)動(dòng)的靈活性，減少發(fā)熱和功率損失；零件表面層的殘余應(yīng)力會(huì)使加工好的零件因應(yīng)力重新分布而變形，從而影響其尺寸和形狀精度等。

磨損過程的基本規(guī)律

表面粗糙度與初期磨損量

（a）臥式車床（b）立式升降臺(tái)銑床（１）從結(jié)構(gòu)上①整體式②鑲嵌式③減振式④內(nèi)冷式⑤特殊型式焊接式機(jī)夾式

可轉(zhuǎn)位不轉(zhuǎn)位

復(fù)合刀具、可逆攻螺紋刀具

（２）從制造所采用的材料上①高速鋼刀具②硬質(zhì)合金刀具③陶瓷刀具④立方氮化硼刀具⑤金剛石刀具①車削刀具②鉆削刀具③鏜削刀具④銑削刀具外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷小孔、短孔、深孔、攻螺紋、鉸孔

面銑、立銑、模具銑、三面刃銑、鍵槽銑刀、鼓形銑刀、成形銑刀

從結(jié)構(gòu)上從加工工藝要求上

整體式鏜刀柄、模塊式鏜刀柄、鏜頭粗鏜刀、精鏜刀

（３）從切削工藝上（4）特殊型刀具帶柄自緊夾頭、強(qiáng)力彈簧夾頭刀柄、可逆式(自動(dòng)反向)攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、復(fù)合刀具和接桿類刀具應(yīng)具有較高的精度包括：刀具的形狀精度刀片及刀柄對(duì)機(jī)床主軸的相對(duì)位置精度刀片及刀柄的轉(zhuǎn)位及拆裝的重復(fù)精度①通用夾具

概念：已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具

特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件缺點(diǎn)：夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。②專用夾具

概念：專為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱為專用夾具。特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)周期較長、投資較大。

③可調(diào)夾具概念：某些元件可調(diào)整或更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具。分類：①通用可調(diào)夾具（通用范圍比通用夾具更大）②成組夾具（專用可調(diào)夾具）特點(diǎn)：對(duì)不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。④組合夾具

概念：采用標(biāo)準(zhǔn)的組合元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，可減少專用夾具數(shù)量

⑤拼裝夾具概念：用專門的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。金屬切削原理與刀具2.1金屬切削過程2.1.1切削層與切削參數(shù)概念：金屬切削的過程：刀具與工件相互運(yùn)動(dòng)、相互作用的過程。主運(yùn)動(dòng)：使工件與刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行切削的最主要的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：保證金屬的切削能連續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給量：工件或刀具每轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)，工件和刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移量切削層：在切削過程中，刀具的刀刃在一次走刀中從工件待加工表面切下的金屬層切削層參數(shù)：切削層的截面尺寸]背吃刀量ap：對(duì)于外圓車削，它指已加工表面與待加工表面間的垂直距離。特點(diǎn)：主運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗功率最大。主運(yùn)動(dòng)一般只有一個(gè)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)速度低，消耗功率小。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有幾個(gè)，可以是連續(xù)運(yùn)動(dòng)，也可以是間歇運(yùn)動(dòng)。如右圖的外圓的車削運(yùn)動(dòng)。υc為切削刃某點(diǎn)切削速度，υf為同一點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度，υe為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成速度。外圓車削的切削運(yùn)動(dòng)與加工表面1．車削切削層參數(shù)概念及公式：（1）切削層公稱厚度hD

：在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，垂直于過渡表面的切削層尺寸。圖中切削層截面的切削厚度為：hD

＝fsinκr

（2）切削層公稱寬度bD

：在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，沿過渡層表面度量的切削層尺寸切削層截面的公稱切削寬度為：bD

＝ap/sinκr切削層公稱橫截面積AD

：在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，切削層的截面面積車削切削層公稱橫截面為：AD＝hDbD＝fap

2．銑削切削層參數(shù)

銑削的方式：端銑與周銑概念及公式：（1）切削層公稱厚度hD

：在基面內(nèi)度量的相鄰刀齒主切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡間的距離圖中切削層厚度為：

hD＝ab=acsinΦ＝fzsinΦ（2）切削層公稱寬度bD：銑削的切削層公稱寬度是指主切削刃與工件切削面的接觸長度(近似值)。直齒圓柱銑刀銑削的切削層寬度為：

bD

＝ap

（3）切削層公稱橫截面積AD：切削厚度與背吃刀量的積：AD

＝

hDbD

2.1.2切削過程1．金屬切削過程的變形（圖a、b）（1）第一變形區(qū)（圖aⅠ）：切削層金屬從開始塑性變形到剪切滑移基本完成的過程區(qū)（2）第二變形區(qū)（圖aⅡ）產(chǎn)生塑性變形的金屬切削層材料經(jīng)過第一變形區(qū)后沿刀具前刀面流出，在靠近前刀面處形成第二變形區(qū)。粘結(jié)現(xiàn)象時(shí)的摩擦狀況圖（a）（3）第三變形區(qū)（圖aⅢ）金屬切削層在已加工表面受刀具刀刃鈍圓部分的擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形部分的區(qū)域。刀刃鈍圓情況下已加工表面的形成過程圖（b）綜合看來2．積屑瘤的形成及對(duì)加工影響概念：在一定的切削速度和保持連續(xù)切削的情況下，加工塑性材料時(shí)，在刀具前刀面常常粘結(jié)一塊剖面呈三角狀的硬塊，這塊金屬被稱為積屑瘤。積屑瘤的成因：根據(jù)第二變形區(qū)的特點(diǎn)及圖來解釋。積屑瘤的產(chǎn)生與不但與材料的加工硬化有關(guān)，而且也與刀刃前區(qū)的溫度和壓力有關(guān)。

積屑瘤對(duì)金屬切削過程產(chǎn)生的影響：（1）實(shí)際刀具前角增大（2）實(shí)際切削厚度增大（3）加工后表面粗糙度增大（4）切削刀具的耐用度降低

【例2-1】某工廠車工師傅在粗加工一件零件時(shí)，他采用了在刀具上產(chǎn)生積屑瘤的加工方法，而在精加工時(shí)，他又努力避免積屑瘤的產(chǎn)生，請(qǐng)問這是為什么？在防止積屑瘤方面，你認(rèn)為能用哪些方法。答：根據(jù)本節(jié)積屑瘤對(duì)加工的影響分析可知，積屑瘤能增大刀具實(shí)際前角，使切削更容易，所以這位師傅在粗加工時(shí)采用了利用積屑瘤的加工方法，但積屑瘤很不穩(wěn)定，它會(huì)周期性地脫落，這就造成了刀具實(shí)際切削厚度在變化，影響零件的加工尺寸精度，另外，積屑瘤的剝落和形狀的不規(guī)則又使零件加工表面變得非常粗糙，影響零件表面光潔度。所以在精加工階段，這位師傅又努力避免積屑瘤的發(fā)生。如何避免積屑瘤的發(fā)生：①、首先從加工前的熱處理工藝階段解決。通過熱處理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。②、調(diào)整刀具角度，增大前角，從而減小切屑對(duì)刀具前刀面的壓力。③、調(diào)低切削速度，使切削層與刀具前刀面接觸面溫度降低，避免粘結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生。④、或采用較高的切削速度，增加切削溫度，因?yàn)闇囟雀叩揭欢ǔ潭龋e屑瘤也不會(huì)發(fā)生。⑤、更換切削液，采用潤滑性能更好的切削液，減少切削摩擦。2.1.3影響切削變形的因素1．工件材料2．刀具幾何參數(shù)

3．切削速度4．切削厚度2.2切削過程的基本規(guī)律2.2.1切削力1.切削力分析及切削功率

（1）切削力的產(chǎn)生

①、切削力的概念：刀具在切削過程中克服加工阻力所需的力②、切削力的產(chǎn)生：A、克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力B、克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力C、克服切屑對(duì)刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面對(duì)過渡表面和已加工表面間的摩擦力。（2）切削合力及分力

Fr＝

FD

＝總合力為：Fr＝Ff

——進(jìn)給力FP——背向力Fc

——切削力FD為總合力在切削層尺寸平面上的投影切削合力及分解（3）切削功率概念：切削過程中所消耗的功率稱為切削功率Pc。圖中背向力FP在力的方向無位移，不做功，因此切削功率為進(jìn)給力Ff與切削力Fc所做的功。根據(jù)功率公式切削功率：

Pc＝（Fcυc

＋Ffnf/1000）×10-3KW式中，F(xiàn)c切削力（N），υc切削速度（m/min），F(xiàn)f進(jìn)給力（N），n工件轉(zhuǎn)速（r/s），f進(jìn)給量（㎜）由于Ff消耗功率一般小于1％～2％，可以忽略不計(jì)，因此功率公式可簡化為：

Pc＝Fcυc×10-3KW２.切削力的計(jì)算：（1）指數(shù)公式指數(shù)公式應(yīng)用較廣，它的形式如下：上式中，C、C、C

為被加工金屬的切削條件系數(shù)，

K、K、K

為當(dāng)加工條件與經(jīng)驗(yàn)公式條件不同時(shí)的修正系數(shù)。

（2）單位切削力公式①概念：單位切削力指單位切削面積上的切削力。公式：Kc=

=

（N/㎜2）式中，F(xiàn)c切削力（N），AD切削面積（㎜2），ap背吃刀量(㎜)，f進(jìn)給量（㎜/r）。Kc可以查表。

３.影響切削力的因素（1）工件材料（2）切削用量

①、背吃刀量ap與進(jìn)給量f影響

②、切削速度（3）刀具幾何參數(shù)

①、刀具前角

②、刀具主偏角κr和刀尖圓弧半徑

③、刀具刃傾角λs

（4）刀具材料與切削液2.2.2切削熱與切削溫度１.切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)切削熱產(chǎn)生的原因:①、在金屬切削過程中，切削層發(fā)生彈性與塑性變形②、切屑、工件與刀具的摩擦也產(chǎn)生了大量的熱量。切削熱產(chǎn)生的區(qū)域：①、剪切面，②、切屑與刀具前刀面的接觸區(qū)，③、刀具后刀面與工件過渡表面接觸區(qū)。金屬切削層的塑性變形產(chǎn)生的熱量最大，即主要在剪切面區(qū)產(chǎn)生。切削熱量的近似計(jì)算公式：

Q＝Fcυc（J/s）實(shí)際上是切削力所做的功。其中：切削力Fc（N），切削主運(yùn)動(dòng)速度υc（m/s）。2.切削溫度的分布：先看兩圖（1）切削最高溫度并不在刀刃，而是離刀刃有一定距離。。（2）后刀面溫度的分布與前刀面類似，最高溫度也在切削刃附近，不過比前刀面的溫度低。（3）終剪切面后，沿切屑流出的垂直方向溫度變化較大，越靠近刀面，溫度越高，這說明切屑在刀面附近被摩擦升溫，而且切屑在前刀面的摩擦熱集中在切屑底層。影響切削溫度的因素：（1）切削用量經(jīng)驗(yàn)公式：高速鋼刀具(加工材料45鋼)：

θ＝140～170afv

硬質(zhì)合金刀具(加工材料45鋼)：

θ＝320afv（2）刀具的幾何參數(shù)

前角γo與主偏角κr。（3）工件材料工件材料的強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱系數(shù)（4）切削液切削液的導(dǎo)熱性能、比熱、流量、澆注方式以及本身的溫度2.2.3刀具磨損與耐用度1.刀具的磨損形式（1）前刀面磨損①、特點(diǎn)：在前刀面上離切削刃小段距離有一月牙洼，隨著磨損的加劇，主要是月牙洼逐漸加深，洼寬變化并不是很大。磨損程度用洼深KT表示。（2）后刀面磨損①、特點(diǎn)：在刀具后刀面上出現(xiàn)與加工表面基本平行的磨損帶。②、C、B、N三個(gè)區(qū)

（3）破損①、崩刃特點(diǎn)是在切削刃產(chǎn)生小的缺口，尺寸與進(jìn)給量相當(dāng)。硬質(zhì)合金刀具連續(xù)切削時(shí)容易產(chǎn)生。②、剝落特點(diǎn)是前后刀面上平行于切削刃剝落一層碎片，常與切削刃一起剝落。陶瓷刀具端銑常發(fā)生剝落，另外硬質(zhì)合金刀具連續(xù)切削也發(fā)生。③、裂紋特點(diǎn)是垂直或傾斜于切削刃有熱裂紋。由于長時(shí)間連續(xù)切削，刀具疲勞而引起。④、塑性破損特點(diǎn)是刀刃發(fā)生塌陷。是由于切削時(shí)高溫高壓作用引起的。2.刀具的磨損原因：（1）硬質(zhì)點(diǎn)磨損（2）粘結(jié)磨損（3）擴(kuò)散磨損（4）氧化磨損（5）相變磨損3．刀具破損原因：在斷續(xù)切削條件下，由于強(qiáng)烈的機(jī)械與熱沖擊，超過刀具材料強(qiáng)度，引起刀具破損斷續(xù)切削時(shí)，在交變機(jī)械載荷作用下，降低了刀具材料的疲勞強(qiáng)度，容易引起機(jī)械裂紋而破損。此外由于切削與空切的變化，刀具表面溫度發(fā)生周期性變化，容易產(chǎn)生熱裂紋，又在機(jī)械力的混和作用下，發(fā)生破損。采取措施：提高韌性、使抗彎強(qiáng)度提高等，防止刀具破損。4.刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度（1）刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

磨鈍標(biāo)準(zhǔn)概念：刀具磨損到一定程度，將不能使用的限度，國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面上測(cè)量的磨損帶寬VB作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到不影響生產(chǎn)，一般根據(jù)切削中發(fā)生的一些現(xiàn)象來判斷刀具是否磨鈍。例如是否出現(xiàn)振動(dòng)與異常噪音等。

（2）刀具耐用度概念：從刀具刃磨后開始切削，一直到磨損量達(dá)到刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所用的總切削時(shí)間被稱為刀具耐用度，單位為分鐘。影響刀具耐用度的主要因素：①、切削用量②、刀具幾何參數(shù)③、工件材料④、刀具材料2.3切削參數(shù)的選擇2.3.1刀具幾何角度1．刀具基本概念：①、刀具切削部分組成：前刀面Aγ——切屑沿其流出的表面。主后刀面Aα——與過渡表面相對(duì)的面。副后刀面Aαˊ——與已加工表面相對(duì)的面。主切削刃——前刀面與主后刀面相交形成的刀刃。副切削刃——前刀面與副后刀面相交形成的刀刃。正交平面參考系時(shí)各參考面：（右圖）基面pr——過切削刃選定點(diǎn)平行或垂直刀具安裝面（或軸線）的平面。切削平面ps——過切削刃選定點(diǎn)與切削刃相切并垂直于基面的平面。正交平面po——過切削刃選定點(diǎn)同時(shí)垂直于切削平面和基面的平面。正交平面參考系對(duì)于法平面參考系：則由pr、ps、pn三平面組成，其中：法平面pn——過切削刃選定點(diǎn)并垂直于切削刃的平面。對(duì)于假定工作平面參考系：則由pr、pf、pp三平面組成，假定工作平面pf——過切削刃選定點(diǎn)平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向并垂直于基面的平面。背平面pp——過切削刃選定點(diǎn)和假定工作平面與基面都垂直的平面。3.刀具的標(biāo)注角度①、車刀各標(biāo)注角度：圖前角γo——在主切削刃選定點(diǎn)的正交平面po內(nèi)，前刀面與基面之間的夾角。后角αo——在正交平面po內(nèi)，主后刀面與基面之間的夾角。主偏角κr——主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角。刃傾角λs——在切削平面ps內(nèi)，主切削刃與基面pr的夾角。以及還有：副前角γoˊ、副后角αoˊ、副偏角κrˊ、副傾角λsˊ

圓柱形銑刀幾何角度圓柱形銑刀基面pr為過切削刃選定點(diǎn)和刀具軸線的平面，即與主切削速度垂直的平面。切削平面ps同樣為過該切削刃選定點(diǎn)與切削刃相切并與基面垂直平面。

②、銑刀各標(biāo)注角度4．刀具的工作角度概念:刀具在工作狀態(tài)下的切削角度稱為刀具的工作角度工作正交參考系下的參考平面

:工作基面pre——過切削刃選定點(diǎn)與合成切削速度ve垂直的平面。工作切削平面pse——過切削刃選定點(diǎn)與切削刃相切并垂直于工作基面的平面。工作正交平面poe——過切削刃選定點(diǎn)并與工作基面和工作正交面都垂直的平面。其它參考系下定義的相應(yīng)的參考平面:法平面參考系下的pre、pse、pne；定義了與標(biāo)注角度相對(duì)應(yīng)的工作角度:γoe、αoe、κre、工作平面參考系下的pre、pfe、ppe。定義了與標(biāo)注角度相對(duì)應(yīng)的工作角度:λse、γfe、αfe等。

（1）刀具安裝位置對(duì)刀具工作角度影響①、刀刃安裝高低對(duì)工作前、后角的影響：圖中：當(dāng)切削點(diǎn)高于工件中心時(shí)，此時(shí)工作基面與工作切削面與正常位置相應(yīng)的平面成θ角則：Sinθ＝2h/d刀尖低于工件中心，則工作角度變化與之相反。內(nèi)孔鏜削時(shí)與加工外表面情況相反。②、導(dǎo)桿中心與進(jìn)給方向不垂直對(duì)工作主、副偏角的影響：圖中：刀桿中心與正常位置偏θ角時(shí)，刀具標(biāo)注工作角度的假定工作平面與現(xiàn)工作平面pfe成θ角則：κre

＝κrθκreˊ＝κrθ（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響

正常切削外圓時(shí)，刀具切削平面ps與基面pr位置如圖所示，當(dāng)車螺紋時(shí)，工作切削平面pse與螺紋切削點(diǎn)相切，與刀具切削平面ps成μf角在正交平面內(nèi)，刀具的工作角度為：γoe

＝γo＋

μoαoe

＝αo

－

μo

tgμf

＝f/πdw

tgμo

＝tgμfsinκr

＝fsinκr/πdw

式中，f縱向進(jìn)給量，對(duì)單頭螺紋f為螺距；dw工件直徑即螺紋外徑。在一般的外圓車削中，因進(jìn)給量小，常不考慮其對(duì)工作角度的影響。

2.3.2刀具幾何參數(shù)的合理選擇概念：刀具幾何參數(shù)的合理選擇是指在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇能提高切削效率，降低生產(chǎn)成本，獲得最高刀具耐用度的刀具幾何參數(shù)。刀具幾何參數(shù)內(nèi)容：刀具幾何角度（如前角、后角、主偏角等）、刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等）切削刃形狀（直線形、圓弧形）選擇刀具考慮的因素：工件材料、刀具材料、切削用量、工藝系統(tǒng)剛性等工藝條件以及機(jī)床功率等。

在一定切削條件下的基本選擇方法：1．前角和前刀面形狀的選擇5．刃傾角的選擇3．主偏角、副偏角的選擇2．后角及形狀的選擇4．刀尖形狀的選擇1．前角和前刀面形狀的選擇（1）前角的選擇：在選擇刀具前角時(shí)首先應(yīng)保證刀刃鋒利，同時(shí)也要兼顧刀刃的強(qiáng)度與耐用度。刀具前角的合理選擇，主要由刀具材料和工件材料的種類與性質(zhì)決定。具體又應(yīng)該從下面來考慮：①刀具材料②工件材料③加工條件④其它刀具參數(shù)①刀具材料

強(qiáng)度和韌性大的刀具材料可以選擇大的前角，而脆性大的刀具甚至取負(fù)的前角。下圖是不同刀具材料韌性的變化②工件材料加工鋼件等塑性材料時(shí)，切屑沿前刀面流出時(shí)和前刀面接觸長度長，壓力與摩擦較大，為減小變形和摩擦，一般采用選擇大的前角。加工脆性材料時(shí)，切屑為碎狀，切屑與前刀面接觸短，切削力主要集中在切削刃附近，受沖擊時(shí)易產(chǎn)生崩刃，因此刀具前角相對(duì)塑性材料取得小些或取負(fù)值，以提高刀刃的強(qiáng)度。

③加工條件粗加工時(shí)，一般取較小的前角；精加工時(shí)，宜取較大的前角，以減小工件變形與表面粗糙度；帶有沖擊性的斷續(xù)切削比連續(xù)切削前角取得小。機(jī)床工藝系統(tǒng)好，功率大，可以取較大的前角。數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，為使切削性能穩(wěn)定，宜取較小的前角④其它刀具參數(shù)與刃傾角有關(guān)。負(fù)倒棱（如右圖角度γo1）的刀具可以取較大的前角。大前角的刀具常與負(fù)刃傾角相匹配以保證切削刃的強(qiáng)度與抗沖擊能力?？傊?，前角選擇的原則是在滿足刀具耐用度的前提下，盡量選取較大前角。（2）前刀面形狀、刃區(qū)形狀及其參數(shù)的選擇①、前刀面形狀A(yù)、正前角鋒刃平面型（右圖）

特點(diǎn)是刃口較鋒利，但強(qiáng)度差，

γo不能太大，不易折屑B、帶倒棱的正前角平面型（右圖）

特點(diǎn)是切削刃強(qiáng)度及抗沖擊能力強(qiáng)，同樣條件下可以采用較大的前角，提高了刀具耐用度。

C、負(fù)前角平面型（右圖）

特點(diǎn)是：切削刃強(qiáng)度較好，但刀刃較鈍，切削變形大。D、曲面型（右圖）特點(diǎn)是：有利于排屑、卷屑和斷屑，而且前角較大E、鈍圓切削刃型（右圖）特點(diǎn)是：切削刃強(qiáng)度和抗沖擊能力增加，具有一定的消振作用。②刃區(qū)形狀為了提高刀具性能，一些前刀面與倒棱和刃部形狀相結(jié)合。倒棱是沿切削刃研磨出很窄的負(fù)前角棱面。倒棱參數(shù)的最佳值與進(jìn)給量有密切關(guān)系對(duì)于進(jìn)給量很小的精加工刀具，以及加工鑄鐵、銅合金等脆性材料的刀具，一般不磨倒棱。鈍圓切削刃是在負(fù)倒棱的基礎(chǔ)上進(jìn)一步修磨而成，或直接鈍化處理成鈍圓半徑rn有小型、中型和大型三種。刀具材料強(qiáng)度和韌性影響鈍圓半徑選擇。工件材料的性質(zhì)也影響鈍圓半徑的選擇。

2．后角及形狀的選擇（1）后角的選擇①、后角的選擇考慮因素：A、切削厚度當(dāng)切削厚度hD（和進(jìn)給量f）較小時(shí)，后角αo應(yīng)取大些粗車時(shí)，切削厚度hD較大，取較小后角，精車時(shí)，為保證加工表面質(zhì)量，αo＝8o～12o。B、工件材料工件材料強(qiáng)度或硬度較高時(shí)，一般采用較小后角。對(duì)于塑性較大材料，已加工表面易產(chǎn)生加工硬化時(shí)，一般取較大后角。②、選擇后角的原則：在不產(chǎn)生摩擦的條件下，應(yīng)適當(dāng)減小后角。（2）后面形狀的選擇為減少刃磨后面的工作量，提高刃磨質(zhì)量，在硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具上通常把后面做成雙重后面沿主切削刃和副切削刃磨出的窄棱面被稱為刃帶。沿主切削刃和副切削刃磨出的窄棱面被稱為刃帶。對(duì)定尺寸刀具磨出刃帶的作用是為制造刃磨刀具時(shí)有利于控制和保持尺寸精度，同時(shí)在切削時(shí)提高切削的平穩(wěn)性和減小振動(dòng)。3．主偏角、副偏角的選擇（1）主偏角的選擇綜合考慮選擇原則：①、工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)，主偏角κr可以取小值。②、工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，或帶有沖擊性的切削，主偏角κr可以取大值，，一般κr＝60o～75o，甚至主偏角κr可以大于90o，以避免加工時(shí)振動(dòng)。③、根據(jù)工件加工要求選擇。

（2）副偏角的選擇考慮的各種綜合因素：①、工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)，加工高強(qiáng)度高硬度材料，一般κrˊ＝5o～10o；加工外圓及端面，能中間切入，κrˊ＝45o。②、工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，粗加工、強(qiáng)力切削時(shí)，κrˊ＝10o～15o；車臺(tái)階軸、細(xì)長軸、薄壁件，κrˊ＝5o～10o。③、切斷切槽，κrˊ＝1o～2o。副偏角的選擇原則是：在不影響摩擦和振動(dòng)的條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。4．刀尖形狀的選擇刀尖概念：主切削刃與負(fù)切削刃連接的地方倒角刀尖的偏角一般取κrε＝κr，bε＝（～）ap。刀尖也可修成圓弧狀

(a)倒角刃(b)圓弧刃(c)修光刃5．刃傾角的選擇刃傾角λs是在主切削平面ps內(nèi)，主切削刃與基面pr的夾角。刃傾角對(duì)切屑流向的影響(下圖)因此：一般大前角刀具通常選用負(fù)的刃傾角刃傾角對(duì)切屑流向的影響車削刃傾角主要根據(jù)刀尖強(qiáng)度和流屑方向來選擇，其合理數(shù)值如下表： 適用范圍精車細(xì)長軸精車有色金屬粗車一般鋼和鑄鐵粗車余量不均、淬硬鋼等沖擊較大的斷續(xù)車削大刃傾角薄切屑λs

值00～5050～10000～－50－50～－100－50～－150450～750【例2-2】如右圖所示大切深強(qiáng)力車刀，刀具材料YT15，一般用于中等剛性車床上，加工熱軋和鍛制的中碳鋼。切削用量為：背吃刀量ap＝15～20㎜，進(jìn)給量f＝0.25～0.4mm/r。試對(duì)該刀具的刀具幾何參數(shù)進(jìn)行分析。答：此刀具主要幾何參數(shù)及作用如下：（1）取較大前角，γO＝200～