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1、金属零件切削加工：是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。切削加工的基本形式有车削、铣削、刨削、磨削、钻削、钳工等。一般情况下，通过铸造、锻造、焊接和各种轧制的型材毛坯精度低和表面粗糙度大，不能满足零件要求，必须进行切削加工才能成为零件。金属切削加工担负着几乎所有零件的加工任务，在机械制造过程中，处于十分重要的地位。第1页/共94页1.1 基本概念成形运动与切削要素 成形运动（切削运动）是为了形成工件表面所必需的、刀具与工件之间的相对运动。成形运动（切削运动）包括主运动和进给运动。主运动是切除工件多余金属所需要的最基本的运动，主运动速度高、消耗功率大
2、。进给运动是使金属层连续投入切削，从而加工出完整表面的运动。切削过程中，主运动、进给运动合理的组合，便可以加工各种不同的工件表面。车削动画第2页/共94页切削过程中，工件上形成三个表面，如图1-2所示（以车削加工为例）1）待加工表面将被切除的表面；2）过渡表面正在切削的表面；3）已加工表面切除多余金属后形成的表面。图1-2车削加工工件上的表面第3页/共94页切削要素：包括切削用量和切削层参数。1.切削用量三要素1）切削速度：切削刃的选定点相对于工件主运动的瞬时速度。主运动是旋转运动时，切削速度计算公式如下：式中工件待加工表面或刀具某一点的回转直径（mm）；工件或刀具的转速（r/s或r/min）
3、。第4页/共94页2）进给量：在工件或刀具的每一转或每一往复行程的时间内，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移。通常用 表示，单位为mm/r或mm行程。3）背吃刀量 ：背吃刀量是在通过切削刃基点并垂直于工作平面方向上测量的切削深度，单位为mm，也就是工件待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，习惯上也将背吃刀量称为切削深度。外圆车削时:式中D工件待加工表面的直径(mm)；d 工件已加工表面的直径(mm)。第5页/共94页2.切削层参数 切削层是指工件上正被刀具切削刃切削着的一层金属。也就是相邻的两过渡表面之间所夹着的一层金属，如图1-3所示。1）切削层厚度 ：是相邻两过渡表面之间的垂直距离。2
4、）切削宽度 ：是沿主切削刃测量的切削层尺寸。3）切削面积 ：切削层公称横截面积。图1-3切外圆时的切削层要素第6页/共94页切削刀具 刀具是金属切削加工中不可缺少的重要工具之一，无论是普通机床，还是先进的数控机床和加工中心，以及柔性制造系统，都必须依靠刀具才能完成各种需要的切削加工。实际证明，刀具的更新可以成倍、数十倍地提高生产效率。第7页/共94页1.刀具切削部分结构要素刀具通常由工作部分和夹持部分组成。刀具切削部分总是近似地以外圆车刀的切削部分为基本形态，其他各类刀具可看成是它的演变和组合，故以普通车刀为例，刀具切削部分的结构要素如图1-4所示。1）前刀面 2）主后刀面3）副后刀面4）主切
5、削刃S5）副切削刃S6）刀尖图1-4车刀切削部分结构要素铣刀第8页/共94页2.刀具几何角度参考系如图1.4所示为标注角度参考系的各组成平面。1）基面2）主切削平面3）正交平面第9页/共94页图1-6车刀的标注角度前角后角楔角3.刀具的标注角度（图1-6）1）正交平面内标注角度2）基面内标注角度主偏角副偏角刀尖角3）切削平面内标注角度刃倾角第10页/共94页刀具材料及合理选用 刀具材料主要是指刀具切削部分的材料。在切削过程中，刀具的切削能力，直接影响生产率、加工质量和加工成本。刀具的切削性能，主要取决于刀具材料，其次是刀具几何参数和刀具结构的选择与设计是否合理。第11页/共94页1）刀具材料应
6、具备的性能。刀具切削部分在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动。因此，刀具材料应具备以下性能：高的硬度和耐磨性；足够的强度和韧性；高的耐热性；良好的工艺性；好的导热性和小的膨胀系数。第12页/共94页2）刀具材料简介。刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。目前，刀具材料中使用最广泛的仍是高速钢和硬质合金。高速钢。高速钢是加入了钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢。它具有较高的硬度（6267HRC）和耐热性（5506000C），较高的强度和韧性，抗冲击、振动的能力较强。适用于制造各种形状复杂的刀具（如钻头、丝锥、成
7、形刀具、拉刀、齿轮刀具等）。常用的通用型高速钢牌号为W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V。第13页/共94页 硬质合金。硬质合金可分为K、P、M三个主要类别，是当今主要的刀具材料之一，大多数车刀、端铣刀和部分立铣刀等均已采用硬质合金制造。涂层刀具材料。它是在硬质合金或高速钢基体上，涂敷一层几微米厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物(如碳化钛、氮化钛、氧化铝等)而制成。金刚石。它是目前已知的最硬材料，硬度接近于10000HV（硬质合金为13001800HV）。能对陶瓷、硬质合金等高硬度耐磨材料进行切削加工，使用寿命极高。但金刚石的热稳定性较差，因此不宜加工钢铁材料。第14页/共94页1.2 切削过程
8、切屑的形成过程及切屑种类金属切削过程也是切屑的形成过程，其实质是一种挤压过程。在挤压过程中，被切削的金属主要经过剪切滑移变形而形成切屑。图1-7 切屑的形成过程 第15页/共94页切削塑性材料时，工件受到刀具前刀面挤压后，在接触处开始产生弹性变形。随着刀具继续切入，材料内部的应力、应变逐渐增大，当与切削速度方向呈一定夹角的OA晶面上产生的切应力达到材料屈服强度时，则开始剪切滑移产生塑性变形。随着刀具连续移动，原来处于始滑移面OA上的金属不断向刀具靠近，当滑移过程进入终滑移面OE位置时，应力、应变达到最大值。越过OE面后切削层脱离工件母体，沿着前刀面流出而形成切屑。OA与OE之间是切削层的塑性变
9、形区，变形量最大，称为第I变形区。切屑沿前刀面流出时会进一步受到挤压和摩擦而又一次发生塑性变形，称此变形区为第II变形区。此外已加工表面会受到后刀面的强烈挤压和摩擦而发生塑性变形，称该区域为第III变形区。第16页/共94页 切削脆性材料时，由于这类材料的塑性变形能力差，在材料产生明显的塑性滑移前，内部的张应力已达到破坏强度，于是材料发生崩碎，并沿切削速度方向飞散，形成崩碎状的切屑。第17页/共94页1.切屑类型 由于工件材料性质和切削条件不同，切削层变形程度也不同，因而产生的切屑也多种多样。归纳起来，主要有以下四种类型，如图1-8所示。图1-8切屑形态a）带状切屑：切屑延续成较长的带状，内表
10、面光滑，而外表面呈毛茸状。b)节状切屑：切屑内表面有时有裂纹，外表面呈锯齿形。c)粒状切屑：切屑切离成单元切屑。d)崩碎切屑：切屑的形状不规则，加工表面凸凹不平。第18页/共94页1.2.2 积屑瘤 在用中等或较低的切削速度切削塑性较大的金属材料时，往往会在切削刃上粘附一个楔形硬块，称为积屑瘤。积屑瘤的产生：切削过程中，刀屑间的摩擦，使刀具前刀面十分洁净，在一定温度和压力下，切屑底层金属与前刀面接触处发生粘结，形成了积屑瘤，如图1-9所示。随后，积屑瘤逐渐长大，直到该处的温度和压力不足以产生粘结为止。积屑瘤在形成过程中是一层层增高的，到一定高度会脱落，经历了一个生成、长大、脱落的周期性过程。图
11、1-9积屑瘤的形成第19页/共94页积屑瘤的作用和影响：1）保护刀具。积屑瘤包围着切削刃，同时覆盖着一部分前刀面，能代替切削刃和前刀面进行切削，从而减少了刀具磨损，起到保护刀具的作用。2）增大前角。积屑瘤具有30左右的前角，降低了切削力。3）切削厚度不断变化。积屑瘤前端伸出于切削刃之外，使切削厚度是不断变化的，因而影响了工件的尺寸精度。4）增大已加工表面粗糙度值。积屑瘤高度的周期性变化，使切削厚度不断变化，以及由此而引起振动，积屑瘤粘附在切削刃上很不规则，导致在已加工表面上刻划出深浅和宽窄不同的沟纹，脱落的积屑瘤碎片有时留在已加工表面上。第20页/共94页影响积屑瘤形成的因素 影响积屑瘤形成的
12、因素主要是工件材料的性能和切削速度。塑性大的材料易产生积屑瘤。切削速度在5-60m/min范围内时容易产生积屑瘤。在精加工过程中应避免产生积屑瘤。第21页/共94页1.2.3 切削力和切削功率 在切屑形成过程中，切屑与刀具的前刀面之间及切削表面与刀具的后刀面之间要发生摩擦，因此刀具在切削加工时必然要克服材料的变形抗力及前、后刀面上的摩擦阻力。这些作用在刀具上所有力的合力称之为刀具的一个切削部分上的 总切削力，也称切削合力。总切削力的方向、大小将随工件材料的性质、切削用量的大小及刀具的几何形状的变化而变化，因此通常将其分解成几个方向既定的分力。图1-11所示体现了切削力的来源。图1-11切削力的
13、来源第22页/共94页1.切削力的分解（图1-12）1）主切削力（切向力）Fc。主运动方向上的切削分力，切于过渡表面并与基面垂直，消耗功率最多，它是计算刀具强度、设计机床零件、确定机床功率的主要依据。2）进给力（轴向力）Ff：作用在进给方向上的切削分力，处于基面内并与工件轴线平行。是设计进给机构、计算刀具进给功率的依据。图1-12切削力的分解3）背向力（径向力或吃刀力）Fp。作用在吃刀方向上的切削分力，处于基面内并与工件轴线垂直的力。它是设计机床主轴、选用轴承和校验机床刚度的主要依据之一。第23页/共94页2.切削功率消耗在切削过程中的功率叫切削功率Pc，单位是kW，它是Fc、Fp、Ff在切削
14、过程中单位时间内所消耗的功的总和。在进行外圆车削时，因Fp方向没有位移，故消耗功率为零。式中Fc主切削力（N）；Ff进给力（N）；f 进给量（mm/r）；切削速度（m/s）；nw工件转速（r/s）。第24页/共94页3.影响切削力的主要因素1）工件材料。材料的强度愈高，硬度愈大，切削力愈大；在强度、硬度相近的材料中，塑性、韧性大的，或加工硬化严重的，切削力大。2）切削用量。当 和 增大时，分别会使 、增大，即切削面积 增大，从而使变形力、摩擦力增大，引起切削力增大。3）刀具几何参数。增大，切削力减小。主偏角适当增大，使切削厚度增加，单位切削面积上的切削力减小。在切削力不变的情况下，当主偏角增大
15、，背向力减少；当主偏角时，背向力，对防止加工细长轴类零件弯曲变形、减少振动十分有利。第25页/共94页切削热和切削温度 切削过程中的切削热和由它引起的切削温度升高，直接影响刀具的磨损和寿命，并影响工件的加工精度和已加工表面质量。1.切削热的产生和传出 在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能。所以三个变形区就是三个发热源，如图1-13所示。产生的热由切屑、刀具、工件和周围介质传导出去。影响热传导的主要因素是工件和刀具材料的热导率、加工方式和周围介质的状况。图1-13切削热的产生和传出第26页/共94页2.影响切削温度的主要因素1）切削用量。当 、f、ap增大时，单位时间金属切
16、除量增多，变形和摩擦加剧，切削中消耗的功率增大，产生的热量多。2）刀具几何参数。前角增大，切削热减小，使切削温度降低；主偏角减小，使切削厚度减小，切削宽度增大，刀刃散热条件得到改善，故切削温度下降。3）工件材料。当工件材料的强度、硬度、塑性增加时，切削中消耗的功率增多，产生的热量多，使切削温度升高。热导率大时则热量传出多，使切削温度降低。在切削中使用切削液，可明显降低切削温度。第27页/共94页刀具磨损和刀具寿命 磨损是在切削过程中，由于在工件刀具切屑的接触区里发生着强烈的摩擦，以致刀具表面某些部位(如前、后刀面)的材料被切屑或工件逐渐带走。刀具的磨损影响加工质量、生产率及加工成本。1.刀具磨
17、损的形成 切削时刀具的前、后刀面在高温、高压下，与切屑、工件相互接触，产生剧烈摩擦，因而在前、后刀面上产生磨损，如图1-14所示。图1-14刀具的磨损形式第28页/共94页1）后刀面磨损（磨损程度用平均磨损高度VB表示）原因：切削脆性材料或以较低切削速度和较小切削厚度切削塑性材料。2）前刀面磨损（磨损程度用月牙洼深度KT表示）原因：以较高的切削速度和较大的切削厚度切削塑性材料。3）前、后刀面同时磨损原因：以中等切削速度和中等切削厚度切削塑性材料。第29页/共94页2.刀具寿命刀具寿命是指刀具新刃磨之后，从开始使用起到刀具磨损至规定的磨损限度为止的实际切削时间。在磨损限度已确定后，刀具寿命与磨损
18、速度有关。磨损速度愈慢，刀具寿命愈高。为了提高刀具寿命，一般可从改善工件材料的可加工性、合理设计刀具的几何参数、改进刀具材料的切削性能、采用性能优良的切削液及合理选择切削用量等多方面着手。在实际使用中，在使刀具寿命降低较少而又不影响生产率的前提下，应尽量选取较大的背吃刀量和较小的切削速度，使进给量大小适中。刀具磨损过程可分为三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。第30页/共94页1.3 加工质量与检验 一般标志着零件加工质量高低的主要指标是加工精度和表面粗糙度。加工精度加工精度的概念 加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。零
19、件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。第31页/共94页1、尺寸精度 指加工后零件的实际尺寸的精确程度。允许工件尺寸的变动量称为尺寸公差 在国标中，确定尺寸精度的标准公差共分20级:IT01、IT0、IT1、IT2、到IT18。IT标准公差。IT7表示标准公差7级。从IT01至IT18，公差等级依次降低，相应的标准公差数值依次增大。对于同一公差等级，当尺寸不同时，极限偏差也不一样。第32页/共94页选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加工的可能性与经济性。选用原则如下：1）IT01、IT0、IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标准
20、量块的尺寸。2）IT2-IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。3）IT5（孔到IT6）级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；4）IT6（孔到IT7）级公差用于零件较精密的配合尺寸；5）IT7-IT8级用于一般精度要求的配合尺寸；6）IT9-IT10级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。7）IT11-IT12级公差用于不重要的配合尺寸。8）IT12-IT18级公差用于未注公差的尺寸。第33页/共94页2、形状精度和位置精度 形状精度 指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。位置精度 指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度。第34页/共
21、94页GB/T118296规定的14种形位公差特征项目第35页/共94页1）直线度公差 直线度公差是实际被测要素对理想直线的允许变动量，其公差带是距离为公直线度公差是实际被测要素对理想直线的允许变动量，其公差带是距离为公差值差值t t的两平行直线之间的区域的两平行直线之间的区域直线度公差带第36页/共94页2）平面度公差 平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量，其公差带是距离为公差平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量，其公差带是距离为公差值值t t的两平行平面之间的区域。的两平行平面之间的区域。平面度公差带第37页/共94页3）圆度公差 实际被测要素对理想圆的允许变动量，其公
22、差带是垂直于轴线的任一截面上半实际被测要素对理想圆的允许变动量，其公差带是垂直于轴线的任一截面上半径差为公差值径差为公差值t t的两个同心圆间的区域的两个同心圆间的区域。圆度公差带第38页/共94页4）圆柱度公差 实际被测要素对理想圆柱的允许变动量，其公差带是半径差为公差值实际被测要素对理想圆柱的允许变动量，其公差带是半径差为公差值t t的两同轴圆的两同轴圆柱面之间的区域。柱面之间的区域。圆柱度公差带第39页/共94页5）定向位置公差平行度 被测实际要素相对于基准要素的方向成被测实际要素相对于基准要素的方向成0 0 的要求。的要求。以平面为基准的平行度公差带第40页/共94页6）定向位置公差垂
23、直度 被测实际要素相对于基准要素的方向成被测实际要素相对于基准要素的方向成9090 的要求。的要求。以轴线为基准的垂直度公差带第41页/共94页7）定位位置公差同轴度 要求被测实际要素与基准要素同轴。要求被测实际要素与基准要素同轴。同轴度公差带第42页/共94页8）径向圆跳动 径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量。径向圆跳动公差带第43页/共94页9）端面圆跳动 端面圆跳动用于控制端面任一测量直径处，在轴向方向的跳动量。端面圆跳动用于控制端面任一测量直径处，在轴向方向的跳动量。端面圆跳动公差带第44页/共94页一、表面粗糙度的基本概念表示
24、零件表面具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。表面粗糙度对零件的配合性质、耐磨性、强度、抗腐蚀性、密封性、外观要求等影响很大，因此，零件表面的粗糙度的要求也有不同。一般说来，凡零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度参数值要小。二、评定表面粗糙度的参数轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度lr内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。轮廓最大高度Ry：在取样长度lr内，最大轮廓峰顶线与最大轮廓谷底线之间的距离轮廓微观不平度十点高度Rz：在取样长度lr内，5个最大轮廓峰高的平均值与5个最大谷深的平均值之和表面粗糙度第45页/共94页第46页/共94页符 号 意 义 及 说 明 基本符
25、号，表示表面可用任何方法获得。当不加注粗糙度参数值或有关说明时，仅适用于简化代号标注。基本符号加一短划，表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工、气割等。基本符号加一小圆，表示表面是用不去除材料方法获得。如铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉未冶金等，或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道工序的状况）。在上述三个符号的长边上均可加一横线；用于标注有关参数和说明。在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。1、表面粗糙度的符号三、表面粗糙度的代号（符）号及其标注第47页/共94页2、表面粗糙度参数:表面粗糙度参数的单位是m。注写Ra时，
26、只写数值;注写Rz（Ry）时，应同时注出Rz（Ry）和数值。例如：3.2用任何方法获得的表面,Ra的上限值为3.2m。只注一个值时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值和下限值。3.21.6用去除材料的方法获得的表面,Ra的上限值为3.2m，下限值为1.6m。Rz3.2用任何方法获得的表面,Rz的上限值为3.2m。第48页/共94页四、表面粗糙度的选用（GB/T10311995）1、原则：首先应满足零件表面的功能要求，同时还应顾及工艺的经济性。即：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小；
27、配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。2、参数的选用：首选主要评定参数1-2个，在常用尺寸段内，选用Ra。附加评定参数必须与主要评定参数连用。常用数值范围内，Ra=0.0256.3m，Rz=0.125m，优先选用Ra.表面特征、表面粗糙度值及相应的切削加工方法见P28表1.5第49页/共94页五、表面粗糙度的常用测量方法比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较（目测、抚摸等），多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.560m。干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微
28、镜测量。可测量Rz和Ry值。第50页/共94页零件加工质量的检验 将测量结果与零件图样或装配图样上的技术要求进行对比，从而判断零件、原材料、毛坯件及工艺装备等是否合格或超差多少的过程称为检验。检验具有测量和验收的双重意义。机械加工精度的测量一般可归结为“长度”和“角度”这两个量的测量，而角度也可通过长度比值来表示。所以，机械加工精度的测量，实质上就是长度的测量。第51页/共94页补充：公差与配合一有关“尺寸”的术语及定义1、尺寸：用特定单位表示长度的数字。2、基本尺寸基本尺寸是由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准选取的标注在设计图上的尺寸。3、实际尺寸实际尺寸是通过测量所得的尺寸。由于存在
29、测量误差，故实际尺寸并非尺寸的真值。4、极限尺寸极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。其中：较大的一个称为最大极限尺寸较小的一个称为最小极限尺寸第52页/共94页二.有关“偏差、公差”的术语和定义1、尺寸偏差尺寸偏差=某一尺寸-基本尺寸偏差包括：实际偏差=实际尺寸-基本尺寸上偏差=最大极限尺寸-基本尺寸ES（孔）、es（轴）下偏差=最小极限尺寸-基本尺寸EI（孔）、ei（轴）2、尺寸公差（公差）尺寸公差是指尺寸允许的变动量。公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差第53页/共94页公差与配合基本尺寸第54页/共94页例：一根轴的直径为500.008基本尺寸：50最大极限尺寸：50.008
30、最小极限尺寸：49.992上偏差=50.008-50=+0.008下偏差=49.99250=-0.008公差=50.008-49.992=0.016或=0.008-(-0.008)=0.016第55页/共94页3、零线零线是在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，也叫零偏差线。4、公差带上偏差下偏差零线基本尺寸下偏差上偏差4、公差带在公差带图中，由代表上、下偏差两条直线所限定的一个区域称为公差带。在国家标准中，公差带包括：公差带大小由标准公差确定公差带位置由基本偏差确定第56页/共94页5、标准公差标准公差就是国家标准所确定的公差，用来确定公差带大小。6、基本偏差基本偏差就是用来确定公差带相对于
31、零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。它用来确定公差带位置。第57页/共94页 国标对孔轴各规定了28种公差位置，用字母表示，大写字母为孔的基本偏差，小写字母为轴的基本偏差。基本偏差系列50B7表示基本尺寸为50mm，公差等级为7级，基本偏差代号是B的孔第58页/共94页三.有关“配合”的术语和定义1、配合配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔与轴公差带之间的相配关系。基孔制：基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔为基准孔，它的下偏差为零。基准孔的代号为“H”。ESEI=00基本尺寸H第59页/共94页基轴制：基轴制是基本偏差
32、固定不变的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准轴，它的上偏差为零。基准轴的代号为“h”。es=0ei0基本尺寸h第60页/共94页 基孔制配合与基轴制配合第61页/共94页2、配合类型：间隙配合过渡配合过盈配合第62页/共94页1.4 提高加工质量与生产率的途径提高产品质量、降低成本和提高生产率，就是提高金属切削加工的技术经济效益。影响切削加工的技术经济效益的主要因素包括加工质量、生产率和生产成本。生产率生产率指在单位时间内生产合格零件的数量。提高生产率的途径：l缩短基本工艺时间l缩短辅助时间l缩短其他时间第63页/共94页刀具角度的合理选择 （一）前角的
33、选择1.前角的功用增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。但前角过大会削弱刀头强度和散热能力，容易造成崩刃。因而前角不能太小，也不能太大，应有一个合理数值。2.前角的选择原则（1）主要根据工件材料的性质选择（2）兼顾根据刀具材料的性质和加工性质 第64页/共94页（二）后角、副后角的选择 1.后角的功用 增大后角能减小后刀面与工件上加工表面间的摩擦，减少刀具磨损，还可以减小切削刃钝圆半径，使刀刃锋利，可减小工件表面粗糙度值。但后角过大会减小刀刃强度和散热能力。2.后角的选择原则 后角主要根据切削厚度选择。3.副后角的选择 副后角通常等于后角
34、的数值。第65页/共94页(三)主、副偏角的选择 1.主、副偏角的功用 减小主偏角，切削宽度增加，切削刃单位长度上的载荷减小，散热面积也同时得到增加，提高了刀具耐用度。主偏角r 影响切削分力的大小，减小r，Fp增加，当工具刚性较差时易引起工件变形和振动。第66页/共94页主偏角也影响工件表面形状，车削阶梯轴时，选用r=90o，车削细长轴时，选用r=75o90o；为增加通用性，车外圆、端面和倒角时，可选用r=45o。减小副偏角，会增加副切削刃与己加工表面的接触长度，能减小工件表面残留面积，减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度。但过小的副偏角会引起振动。第67页/共94页2.主、副偏角的选择 主
35、偏角的选择原则是，在工艺系统刚度允许的情况下，选择较小的主偏角这样有利于提高刀具耐用度。在生产中，主要按工艺系统刚性选取。副偏角r，主要是根据加工性质选取，一般情况下选取r=1015精加工时取小值。特殊情况，如切断刀，为了保证刀头强度，可选r=1o2o。第68页/共94页（四）刃倾角的选择1.刃倾角的功用 刃倾角主要影响排屑方向、刀头强度和切削分力。在断续切削时，一般采用负刃倾角以增加刀头强度，抵抗冲击。但负刃倾角会使背向力增加，容易引起振动。第69页/共94页2.刃倾角的选择 选择刃倾角时，应按照刀具的具体工作条件进行具体分析，一般情况可按加工性质选取。精车s=0o5o；粗车s=0o-5o；
36、断续车削s-30o-45o；第70页/共94页切削用量的合理选择 切削用量三要素vc、ap（一）切削用量选择的基本原则1.根据工件加工余量和粗、精加工要求，选定背吃刀量。2.根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。3.根据刀具耐用度，确定切削速度。4.所选定的切削用量应该是机床功率允许的。第71页/共94页 在选择切削速度时，还应注意考虑以下几点：(1)精加工时,应尽量避免积屑瘤和鳞刺的产生区域；(2)断续加工时,宜适当降低切削速度；(3)加工大型、细长、薄壁工件时,应选用较低的切削速度；端面车削应比外圆车削的速度高一些；(4)在易发生
37、振动的情况下,切削速度应避开自激振动的临界速度。第72页/共94页切削液的合理选择1切削液的作用（1）冷却作用（2）润滑作用（3）清洗与防锈作用2切削液的种类（1）水溶性切削液水溶性切削液主要有水溶液、乳化液和化学合成液三种。（2）油溶性切削液油溶性切削液主要有切削油和极压切削油两种。（3）固体润滑剂常用的固体润滑剂是二硫化钼。第73页/共94页3切削液的合理选用 切削液应根据工件材料、刀具材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。高速钢刀具耐热性差，需采用切削液。通常粗加工时，主要以冷却为主，同时也希望能减少切削力和降低功率消耗，可采用3%5%的乳化液；精加工时，主要目的是改善加工表面质量
38、，降低刀具磨损，减少积屑瘤，可以采用15%20%的乳化液。硬质合金刀具耐热性高，一般不用切削液。若要使用切削液，则必须连续、充分地供应，否则因骤冷骤热，产生的内应力将导致刀片产生裂纹。切削铸铁一般不用切削液。切削铜合金等有色金属时，一般不用含硫的切削液，以免腐蚀工件表面。切削铝合金时一般可不用切削液，但在铰孔和攻丝时，常加5:1的煤油与机油的混合液或轻柴油，要求不高时，也可用乳化液。4切削液的使用方法 切削液的其浇注部位、充足的程度与浇注方法的差异，将直接影响切削液的使用效果。切削变形区是发热的核心区，切削液应尽量浇注在该区。第74页/共94页工件材料的切削加工性 工件材料的可切削加工性(ma
39、chinability)是指对某种材料进行切削加工的难易程度。它具有一定相对性。一、工件材料切削加工性的评定指标1 1）以以一一定定耐耐用用度度下下的的切切削削速速度度v vT T衡衡量量加加工工性性。一一般般取取T=60minT=60min，则则v vT T 写作写作v v6060；2 2）以切削力或切削温度衡量加工性；）以切削力或切削温度衡量加工性；3 3）以加工表面质量衡量加工性；）以加工表面质量衡量加工性；4 4）以切屑控制或断屑的难易衡量加工性；）以切屑控制或断屑的难易衡量加工性；5 5）相对加工性）相对加工性 Kv=60/(60)jKv=60/(60)j第75页/共94页5）相对加
40、工性 Kv=60/(60)j 以切削正火状态45钢的60为基准，写作（60)j，而 其它工件材料的60与(60)j的比值即为相对加工性Kv。当 Kv 1时，该材料比45钢容易切削，例如有色金属Kv 3；当 Kv 1时，该材料比45钢难切削，例如高锰钢、钛合金 Kv 0.65，均属难加工材料。第76页/共94页二、改善工件材料切削加工性的途径 可通过热处理方法，改变材料的金相组织和物理力学性能，也可通过调整材料的化学成分等途径。生产实际中，热处理是常用的处理方法。第77页/共94页1.5基准与装夹基准设计基准：设计图样上所采用的基准。工艺基准：工艺过程中所采用的基准。工序基准定位基准测量基准装配
41、基准第78页/共94页工件的装夹定位：机械加工时，必须使工件在机床或夹具上相对刀具及其切削成形运动占有某一正确位置的过程。夹紧：为了在加工中使工件能承受切削力，并保持定位位置不变，还需把它压紧或夹牢，此操作过程称为夹紧。从定位到夹紧的过程称为装夹。第79页/共94页装夹方法：1）通用夹具装夹 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。第80页/共94页2 2）专用夹具装夹）专用夹具装夹
42、专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。只适用于产品固定且批量较大的生产中。1-钻套2-钻模板3-夹具体4-支承板5-圆柱销6-开口垫圈7-螺母8-螺杆9-菱形销第81页/共94页1.6 生产过程
43、与生产类型生产过程与工艺过程 生产过程 将原材料转变为成品的全过程叫生产过程。生产过程包括原材料运输和保存、生产准备工作、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、检测、调试、油漆和包装等。工艺过程 生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和表面质量等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。工艺过程是生产过程中的主要部分。机械加工生产过程中的主要部分，称为机械加工工艺过程。第82页/共94页机械加工工艺过程的组成1.工序 一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。2.安装 工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。3.
44、工步 工步是指在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容。4.走刀 在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。5.工位 为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。第83页/共94页例：单件小批生产的工艺过程单件小批生产的工艺过程工序号工序号工工 序序 内内 容容设设 备备1 1 车一端面，钻中心孔车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔调头，车另一端面，钻中心孔车床车床I I2 2 车大外圆及倒角；调头，车车大外圆及倒角；调头，车小外
45、圆、切槽及倒角小外圆、切槽及倒角车床车床II II3 3铣键槽、去毛刺铣键槽、去毛刺铣铣 床床大批大量生产的工艺过程大批大量生产的工艺过程工序号工序号工工 序序 内内 容容设设 备备1 1铣两端面，钻两端中心孔铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中铣端面钻中心孔机床心孔机床2 2 车大外圆及倒角车大外圆及倒角车床车床 I I3 3车小外圆、切槽及倒角车小外圆、切槽及倒角车床车床II II4 4铣键槽铣键槽专用铣床专用铣床 5 5去毛刺去毛刺钳工台钳工台阶梯轴两次两次两次两次一次一次一次一次一次一次一次一次一次一次讨论：讨论：安装次数多好还是安装次数多好还是少好？少好？第84页/共94页工位 在三个
46、工位上钻、铰圆盘零件上的孔工件机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构例：例：第85页/共94页生产纲领与生产类型1.生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：式中 Q产品的年生产纲领，单位：台/年；n每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；a%备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；b%废品率。第86页/共94页2.生产类型及其工艺特征 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：1）大量生产 2）成批生产 3）单件生产 第87页/共94页1）大量生产 产品的数量很大，产品的结构和规格比
47、较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。例如，汽车、拖拉机、轴承等产品的制造，通常是以大量生产方式进行的。2）成批生产 产品数量较多，每年生产的产品结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间内是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。例如，通用机床（一般为车、铣、刨、钻、磨床）等产品制造往往属于这种生产类型。第88页/共94页3）单件生产 产品数量少，但种类、规格较多，多数产品只能单个或少数几个地生产，很少重复。例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。第89页/
48、共94页1.7 金属切削机床的分类机床的分类分类目的：便于区别、使用、管理、交流分类方法：按加工方式和所用的刀具分为12大类（车、钻、铣、镗、磨、齿轮加工、螺纹加工、刨、拉、特种加工、锯、其他）按某些辅助特征（精度、自动化程度、万能性等）如万能性：通用机床专门化机床-某一类零件专用机床-某一种零件第90页/共94页机床型号的编制方法遵从标准：GB/T15375-1994（1994年颁布）金属切削机床型号编制方法编制规则:采用汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规则组合而成第91页/共94页例例1 C M 6 1 32 第92页/共94页例例2 举例:T 4 1 6 3 B第93页/共94页感谢您的观看。第94页/共94页