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1、总复习浙江大学机械工程学系现代制造工程研究所浙江大学机械工程学系现代制造工程研究所课程内容之间的关系机械制造工艺学金属切削原理制造装备：机床、刀具、夹具、量具需要什么？需要什么？基本原理？基本原理？如何实现？如何实现？实现金属切削的三个条件u切削过程是刀具从工件毛坯上切除多余金属的过程，须满足三个条件：工件与刀具之间要有相对运动工件与刀具之间要有相对运动切削运动切削运动刀具必须有适当的几何形状刀具必须有适当的几何形状刀具几何形状与角度刀具几何形状与角度刀具材料必须具有一定的切削性能刀具材料必须具有一定的切削性能刀具材料刀具材料切削运动定义切削运动定义u各种切削加工中的成形运动，按照他们在切削加
2、工中的作用，分为主运动和进给运动，各种切削加工中的成形运动，按照他们在切削加工中的作用，分为主运动和进给运动，这两个运动的向量和称为合成切削运动这两个运动的向量和称为合成切削运动u主运动主运动工件和刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动，该运动使切削层转变工件和刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动，该运动使切削层转变为切屑，从而形成工件新表面。速度高、功率大，一般是指主轴的运动。（车、铣、钻、为切屑，从而形成工件新表面。速度高、功率大，一般是指主轴的运动。（车、铣、钻、磨、刨削磨、刨削 ）主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向 切
3、削速度切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度切削速度切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度u进给运动进给运动配合主运动依次地或连续不断地切除切屑，同时形成具有所需几何特性的配合主运动依次地或连续不断地切除切屑，同时形成具有所需几何特性的已加工表面。（或连续，或间歇）已加工表面。（或连续，或间歇）u合成运动合成运动主运动和进给运动的合成。主运动和进给运动的合成。（切削运动的速度和方向都是相对于工件定义（切削运动的速度和方向都是相对于工件定义的）的）u切削运动通常是由机床来产生的，是金属切削机床设计的主要依据。切削运动通常是由机床来产生的，是金属切削机床设计的主要依据。加工表面u切削过程中
4、存在三个加工表面，待加工表面待加工表面切削表面切削表面已加工表面已加工表面切削用量三要素u切削速度v、进给量 f、切削深度ap称为切削用量三要素切削速度是刀刃上选定点相对于工件的主运动的速度切削速度是刀刃上选定点相对于工件的主运动的速度进给速度是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度进给速度是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度切削深度是工件上待加工表面和已加工表面间的垂直距离切削深度是工件上待加工表面和已加工表面间的垂直距离车刀的组成车刀的组成u车刀由刀柄（刀体）和刀头（切削部分）构成u刀头由三面二刃一尖组成前刀面：切屑流过的表面主后刀面：与工件上新形成的过渡表面相对的表面副后刀面主切削刃
5、副切削刃刀尖刀具角度标注参考系u刀具标注角度基本参考平面过切削刃上某一点过切削刃上某一点基面基面Pr：垂直于主动运方向垂直于主动运方向切削平面切削平面Ps：与切削表面相切：与切削表面相切u主剖面参考系主剖面主剖面Po：垂直于切削刃在基垂直于切削刃在基面上的投影面上的投影参考系：参考系：PrPsPo用于刀具设计与制造用于刀具设计与制造u其它参考系法剖面法剖面Pn：垂直于切削刃：垂直于切削刃进给剖面进给剖面Pf：平行于进给方向：平行于进给方向切深剖面切深剖面Pp：垂直到：垂直到Pr、Pf车刀的标注角度u在主剖面Po内测量前角前角o o：前刀面：前刀面 基面基面后角后角o o：主后刀面：主后刀面 切
6、削平面切削平面楔角楔角o o：前刀面：前刀面 主后刀面主后刀面u在基面内Pr测量主偏角主偏角Kr：进给方向：进给方向 切削刃切削刃副偏角副偏角Kr：进给方向：进给方向 副切削刃副切削刃刀尖角刀尖角r：主切削刃：主切削刃 副切削刃副切削刃u在切削平面Ps内测量刃倾角刃倾角s：主切削刃：主切削刃 基面基面u前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角刀具材料应具备的性能u硬度：必须高于工件的硬度，通常不低于HRC62u强度：能承受切削力的作用u耐磨性：抗磨损，通常硬度高则耐磨u热硬性：在高温下保持硬度的能力u韧性：能承受切削时的冲击力，不脆断u化学稳定性：与被切金属材料磨擦系数小不易发生粘结作用u导热性：导
7、热系数大，散热好，可降低刀具切削温度，延长刀具寿命u热膨胀小：热变形小，有利于加工尺寸精度稳定u工艺性：可加工性u经济性：价格低金属切削基本规律u宏观上，金属切削过程是刀具和工件相互接触并在相对运动的作用下，使工件表面层转变为切屑的过程。此过程在常温下进行，称为冷加工。u微观上，从金属层受到切削刃的作用发生破坏的机理来分析，有许多问题需要研究，如金属层的破坏服从什么力学原理，不同条件下的破坏形态，不同的切屑种类，金属切削过程对加工表面层表面质量的影响（粗糙度、残余应力、硬度等），刀具的工作形态和磨损机理，切削过程的振动等等。u研究金属切削过程的规律首先从切削层受力变形破坏的力学原理开始。刀具工
8、件切削层刀具行为磨、破损加工表面切屑切削过程金属切削过程中的三个变形区u第I变形区：完成切削变形，产生滑移u第II变形区：前刀面与切屑磨擦，继续变形u第III变形区：后刀面与已加工表面磨擦切削变形的表示方法剪切角u剪切角的计算：u+o=45o =45o +o，其中为摩擦角，o为刀具的前角（切削方程式）越大：变形越小，切削越有利越大：变形越小，切削越有利优化：增大剪切角优化：增大剪切角切削变形的表示方法相对滑移u切削变形主要是剪切滑移，可用剪应变来表示变形程度u相对滑移是滑移量与滑移层间距离之比，即单位距离内的滑移量切削变形的表示方法变形系数u剪切角、相对滑移均很难测量通过对切屑的测量u厚度变形
9、系数：切屑厚度与切削厚度之比u长度变形系数：切削长度与切屑长度之比u切削宽度变化不大积屑瘤现象u现象：粘结冷焊积屑瘤（积屑瘤现象）u特点：在前刀面上生成一个非常坚硬的金属堆积物，其硬度比工件硬度高23.5倍，而且不是一直驻留在刀面上，而是以一定的频率反复生长和脱落。u产生条件：1）塑性材料；2）带状切屑；3）切削速度不高u对切削过程的影响：优点：优点：1）保护刀具；）保护刀具；2）前角增大）前角增大缺点：缺点：1）切削深度增大；）切削深度增大；2）已加工表面粗糙度增大；）已加工表面粗糙度增大；3）切削过程不稳定，）切削过程不稳定，引起振动；引起振动；4）刀具撕裂）刀具撕裂u控制措施：1）控制切
10、削速度；2）使用切削液，减小磨擦；3）提高刀具刃磨质量；4）增大刀具前角，以减小刀屑接触区的正压力；5）通过热处理提高工件材料硬度切屑的类型u带状切屑：产生条件：塑性材料；切削速度高；切削厚度小；大前角产生条件：塑性材料；切削速度高；切削厚度小；大前角特点：切削过程变形小，切削力小且稳定，已加工表面粗糙度低，但对生产安全有危特点：切削过程变形小，切削力小且稳定，已加工表面粗糙度低，但对生产安全有危害害u挤裂切屑：产生条件：塑性材料；切削速度中等；切削厚度较厚或前角较小产生条件：塑性材料；切削速度中等；切削厚度较厚或前角较小特点：切屑便于处理；切削力幅值大，波动明显；已加工表面粗糙度高特点：切屑
11、便于处理；切削力幅值大，波动明显；已加工表面粗糙度高u单元切屑：产生条件：塑性较差；切削速度较低；切削厚度大，前角很小产生条件：塑性较差；切削速度较低；切削厚度大，前角很小特点：切削力波动大，振动明显，已加工表面非常粗糙特点：切削力波动大，振动明显，已加工表面非常粗糙u崩碎切屑：产生条件：脆性材料产生条件：脆性材料特点：切削力幅值小波动大，已加工表面粗糙，易产生振动。特点：切削力幅值小波动大，已加工表面粗糙，易产生振动。第III变形区的变形u第III变形区：后刀面与已加工表面的接触和磨擦u切削层金属流经切削刃时，分为两支，一支通过剪切区经塑性变形后成为切屑，另一支沿刀具后刀面形成已加工表面。变
12、形复杂第第I变形区已扩展到切削层下方，使已加工表面下一部分已发生塑性变形变形区已扩展到切削层下方，使已加工表面下一部分已发生塑性变形刀具磨损后有一棱面，与已加工表面磨擦，也产生变形刀具磨损后有一棱面，与已加工表面磨擦，也产生变形切削刃有钝圆半径，一方面改善散热条件，增加强度而设计的圆弧，另一方切削刃有钝圆半径，一方面改善散热条件，增加强度而设计的圆弧，另一方面由于制造原因，不可能绝对锋利面由于制造原因，不可能绝对锋利u钝圆半径的影响在刀刃（设为一条线）之下的金属层不能被切下，经刃口挤压下去，在刀刃（设为一条线）之下的金属层不能被切下，经刃口挤压下去，产生很大的弹塑性变形，并留在已加工表面上产生
13、很大的弹塑性变形，并留在已加工表面上经过最低点后，弹性变形部分恢复，与后刀面发生接触，同时产生经过最低点后，弹性变形部分恢复，与后刀面发生接触，同时产生磨擦，进一步发生弹塑性变形磨擦，进一步发生弹塑性变形刀具离开后，仍有弹性恢复刀具离开后，仍有弹性恢复u钝圆半径越大，这种现象越严重u第III变形区的变形将影响：尺寸、加工硬化、表面形状、粗糙度切削力u切削力的来源：弹塑性变形抗力弹塑性变形抗力磨擦阻力磨擦阻力u切削力合力与分解切削力可分解为主切削力切削力可分解为主切削力Fz，进给方向分力，进给方向分力Fx和切深方向分力和切深方向分力FyFz、Fx、Fy的合力为的合力为Fr；Fx与与Fy在水平面内
14、，在水平面内，其合力为其合力为FN，在切削表面的法线方向上，在切削表面的法线方向上Fy=FNcosKr，Fx=FNsinKr随随Kr的变化，的变化，Fy和和Fx的大小比例有所不同，的大小比例有所不同，Kr增大，增大，Fy减小，减小，Fx增大增大切削力的经验公式u在车削条件下，大量实验表明切削力主要与切削深度和进给速度有关，并成指数关系，与切削速度的关系主要由于积屑瘤的影响而较特殊。主切削力经验公式：主切削力经验公式：切深抗力经验公式：切深抗力经验公式：进给抗力经验公式：进给抗力经验公式：一般一般Fy=（0.150.7）Fz，Fx=（0.10.6）Fzu实验多采用单因素法：即固定其它因素不变，只
15、改变一个因素，测量切削力，然后进行数据处理，建立经验公式。影响切削力的因素u工件材料的影响工件材料的强度、硬度越高工件材料的强度、硬度越高，变形抗力越大，变形抗力越大，切削力越大切削力越大u切削用量的影响切削深度：切削深度：ap增大增大，变形总量增大，变形系数不变，变形总量增大，变形系数不变，切削力按正比增大切削力按正比增大。进给速度：进给速度：f 增大增大，变形总量增大，变形系数略下降，变形总量增大，变形系数略下降，切削力不成正比增大切削力不成正比增大切削速度：切削速度：v 增大增大，切削塑性材料切削塑性材料时：时：1）无积屑瘤无积屑瘤时，切削温度升高，磨擦下降，变形系数下时，切削温度升高，
16、磨擦下降，变形系数下降，降，切削力减小切削力减小；2）有积屑瘤有积屑瘤时，随着积屑瘤的产生和消失，使前刀增大时，随着积屑瘤的产生和消失，使前刀增大或减小，导致或减小，导致切削力的变化切削力的变化。切削脆性材料切削脆性材料时，切削速度时，切削速度对切削力没有显著的影响对切削力没有显著的影响。切削热和切削温度u切削热的产生和传导热源：主运动功率和进给运动功率热源：主运动功率和进给运动功率工件材料的弹塑性变形和刀具工件材料的弹塑性变形和刀具前、后刀面的磨擦功前、后刀面的磨擦功车削传导：车削传导：1 1）切屑）切屑505086%86%；2 2）刀具）刀具101040%40%，使刀具温度升高；，使刀具温
17、度升高；3 3）工件）工件3 39%9%，使工件温度升高；，使工件温度升高；4 4）周围介质（空气、切削液等）周围介质（空气、切削液等）1%1%钻削传导：钻削传导：1 1）切屑）切屑28%28%；2 2）刀具）刀具14.5%14.5%；3 3）工件）工件52.5%52.5%；4 4）周围介）周围介质质5%5%u其中最重要的是传入工件和刀具的切削热，因为工件温度升高将影响加工尺寸精度，刀具温度升高将加剧刀具磨损。刀具磨钝标准u定义：后刀面磨损对加工表面质量和尺寸精度有很大影响，因此必须根据加工要求规定一个最大允许磨损值，这就是刀具的磨钝标准，用VB表示。uVB制定考虑因素：工艺系统刚性：刚性差，
18、工艺系统刚性：刚性差，VB应取小值；应取小值；工件材料：切削难加工材料，一般工件材料：切削难加工材料，一般VB取小值；加工一般材料，取小值；加工一般材料，VB可取大些可取大些加工精度和表面质量：加工精度和表面质量要求高时，加工精度和表面质量：加工精度和表面质量要求高时，VB应取小值应取小值工件尺寸：加工大型工件，为避免频繁换刀，工件尺寸：加工大型工件，为避免频繁换刀，VB应取大值应取大值VBNB刀具 锋利才能切刀具耐用度u在实际生产中，直接用VB来控制换刀时机是不实用的，通常用达到VB值相应的切削时间来控制换刀时机。u定义：一把新磨好的刀具，自开始切削直到磨损量到达磨钝标准VB为止的切削时间，
19、称为刀具耐用度，用T表示。耐用度指净切削时间，不包括用于对刀、测量、快进、回程等非切削时间耐用度指净切削时间，不包括用于对刀、测量、快进、回程等非切削时间刀具耐用度与刀具寿命的区别：刀具寿命表示一把新刀用到报废之前总的切刀具耐用度与刀具寿命的区别：刀具寿命表示一把新刀用到报废之前总的切削时间，其中包括多次重磨。刀具寿命等于刀具耐用度乘以重磨次数。削时间，其中包括多次重磨。刀具寿命等于刀具耐用度乘以重磨次数。u刀具耐用度是一个很重要的参数在相同切削条件下切削同一材料，刀具耐用度反映出刀具的切削性能在相同切削条件下切削同一材料，刀具耐用度反映出刀具的切削性能用同一刀具切削不同材料，可反映出材料的切
20、削性能和可加工性用同一刀具切削不同材料，可反映出材料的切削性能和可加工性还可用刀具耐用度来判断刀具几何参数选择是否合适还可用刀具耐用度来判断刀具几何参数选择是否合适影响刀具耐用度的因素u一般地影响切削温度的因素，对刀具耐用度均有类似的影响u工件材料和刀具材料对刀具耐用度的影响最大u刀具几何角度对刀具耐用度也有影响u切削速度、进给量和切削深度对刀具耐用度有较大影响切削用量与刀具耐用度的影响关系常采用切削用量与刀具耐用度的影响关系常采用单因素实验方法单因素实验方法来建立（建立方来建立（建立方法与切削力经验公式方法相同）法与切削力经验公式方法相同）在硬质合金车刀切削某种碳素钢时，切削用量与刀具耐用度
21、在硬质合金车刀切削某种碳素钢时，切削用量与刀具耐用度T的关系为：的关系为：结论：结论：切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，切削深度影响最小切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，切削深度影响最小刀具合理几何参数的概念u刀具切削部分几何参数选择的出发点有：保证加工质量、刀具耐用度、生产率、成本u哪一项是主要的，要根据具体情况进行分析，如粗加工时，提高生产率和刀具耐用度为主；精加工时，保证加工质量为主。u刀具的合理几何参数定义：在保证加工质量的前提下，能够满足刀具耐用度长、生产效率高、加工成本低的刀具几何参数u刀具合理几何参数选择的问题：多目标，多参数的优化；本质上是多变量函数针对某一目标
22、计算求解最佳值的问题。（科学）u由于影响切削加工效益的因素有很多，而且各因素之间又相互作用，因而建立数学模型的难度较大。u实用的优化或最优化工作，只能在固定若干因素后，改变少量参数的值，取得实验数据，并采用适当方法（方差分析法、回归分析法等）进行处理，得出优选结果。（工程）前角的功用u前角o：前刀面与基面之间的夹角u前角影响切削变形、切削力、切削温度和切削功率，也影响刀头强度、容热体积和导热面积，也影响切屑的形态和断屑效果，以及加工质量，从而影响刀具耐用度和切削效率影响影响切削变形切削变形：前角增大：前角增大锋利，塑性变形小，切削力小，温度小；锋利，塑性变形小，切削力小，温度小；影响影响刀具耐
23、用度刀具耐用度：前角小时前角小时：前角增大前角增大切削力小，温度小，耐用度增大；切削力小，温度小，耐用度增大；前角大时前角大时：前角增大：前角增大刀头强度小，散热条件差，耐用度小刀头强度小，散热条件差，耐用度小影响影响切屑形态和断屑效果切屑形态和断屑效果：前角减小：前角减小增大切屑的变形，使切屑容易卷曲和增大切屑的变形，使切屑容易卷曲和折断折断影响影响加工表面质量加工表面质量：前角增大：前角增大塑性变形小，加工硬化小，振动小，有利于塑性变形小，加工硬化小，振动小，有利于表面质量表面质量合理前角的概念u增大或减小前角，各有其有利和不利两方面的影响。u从切削热的产生和散热条件：增大前角，可以减小切
24、削热的产生，但导致刀头导热面积和容热体积减小。u在一定的条件下，前角有一个合理的最大值u对于不同的刀具材料，各有其对应着刀具最大耐用度的前角，称为合理前角opt。后角的功用u后角0：后刀面与切削平面之间的夹角u后角影响加工表面的质量、刀具耐用度、表面质量、生产率减小后刀面与加工表面之间的磨擦减小后刀面与加工表面之间的磨擦：后角越小，磨擦长度越大，磨：后角越小，磨擦长度越大，磨损越厉害；增大后角，减小磨擦，提高表面质量和刀具耐用度损越厉害；增大后角，减小磨擦，提高表面质量和刀具耐用度后角越大，切削刃钝圆半径值越小，切削刃越锋利后角越大，切削刃钝圆半径值越小，切削刃越锋利在同样的磨钝标准在同样的磨
25、钝标准VBVB下，后角大的刀具由新到磨钝，所磨去的金属下，后角大的刀具由新到磨钝，所磨去的金属体积较大，可提高刀具耐用度；但刀具径向磨损值体积较大，可提高刀具耐用度；但刀具径向磨损值NBNB增大，当工件增大，当工件尺寸精度要求较高时，不宜采用大后角；尺寸精度要求较高时，不宜采用大后角；增大后角将使切削刃和刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小；增大后角将使切削刃和刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小；且且NBNB一定时，磨耗体积小，刀具耐用度低。一定时，磨耗体积小，刀具耐用度低。主偏角和副偏角的作用u影响已加工表面残留面积高度：减小主偏角和副偏角，可以减小加工表面粗糙度，特别是副偏角对加工表
26、面粗糙度的影响更大。u u影响切削层的形状：主偏角直接影响切削刃工作长度和单位长度切削刃上的切削负荷。增大主偏角，切削宽度减小，切削厚度增大，切削刃单位长度上的负荷增大。因此主偏角直接影响刀具的磨损和耐用度。krkr主偏角和副偏角的作用u影响三个切削分力的大小和比例关系：增大主偏角，可减小主切削力Fz和切深抗力(Fy=FNcosKr)，但进给抗力(Fx=FNsinKr)增大。同理，增大副偏角也可使切深抗力Fy减小，有利于减小工艺系统的弹性变形和振动。u主偏角和副偏角决定了刀尖角：（三个角度之和为180o）直接影响刀尖强度、导热面积和容热体积。u主偏角影响断屑效果和排屑方向：增大主偏角，切屑变成
27、窄而厚，容易折断；对于孔加工刀具来说，增大主偏角有利于切屑沿轴向顺利排出。刃倾角的功用u刃倾角s：主切削刃与基面的夹角u控制切屑流向：s=0切屑流出的方向基本垂直于主切削刃；s0刀尖高，刀刃低，切屑流向待加工表面；s0刀尖低，刀刃高，切屑流向已加工表面，易划伤已加工表面。通常精加工时，取s=+50左右刀尖圆弧半径u刀尖是工作条件最恶劣的部位。强度差，散热情况不好，切削力和切削热集中，切削速度高，容易磨损 u刀尖直接影响加工表面的形成过程，影响残留面积高度，对已加工表面质量有直接影响 u选择刀尖形状及参数时，必须从具体加工条件出发，考虑刀具耐用度和已加工表面质量两方面的要求。u一般地，粗加工时侧
28、重考虑强化刀尖以提高刀具的耐用度，精加工时侧重考虑表面质量合理刀具耐用度u刀具磨损到磨钝标准后即需要换刀或重磨，在生产实际中，常用刀具耐用度T 来定时换刀，即切削时间为 T 后，进行换刀。u合理刀具耐用度就是确定 T 的优化值，其优化目标主要有三个方面：保证加工保证加工生产率最高生产率最高的刀具耐用度的刀具耐用度保证加工保证加工成本最低成本最低的刀具耐用度的刀具耐用度保证加工保证加工利润率最大利润率最大的刀具耐用度的刀具耐用度合理切削用量的选择原则u结论：在刀具耐用度一定的情况下，为提高生产率，选择切削用量的原则是：首先应选取尽可能大的切削深度；其次要在机床动力和刚度允许并满足粗糙度要求的情况
29、下，选取尽可能大的进给量；最后根据公式确定最佳的切削速度。机床部分机床的传动原理传动的实现u机床传动的三个基本部分：动力源、执行部件（执行运动的部件）、传动装置（传递动力和运动的装置）u传动链：从动力源将动力和运动通过传动装置传递到执行部件的联系u外联系传动链：动力源传动装置执行部件，不影响发生线的性质u内联系传动链：执行部件传动装置执行部件，联系复合运动之内的各个运动分量。传动链所联系的执行部件之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，传动链所联系的执行部件之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，以保证正确的运动轨迹以保证正确的运动轨迹内联系传动链有严格的传动比的要求内联系传动链有严格
30、的传动比的要求一般为：主轴一般为：主轴传动装置传动装置丝杠丝杠用于机床运动的调整计算用于机床运动的调整计算机床设计的大致过程u调查研究u拟定方案（总体设计）u结构设计各部件装配图各部件装配图传动系统图传动系统图液压图液压图电器系统图电器系统图u零件图设计u试制鉴定主传动的运动设计方法u主传动的运动设计任务：运用转速图的基本原理，拟定满足给定转速的合理传动系统方案。u主要内容：选择变速组及其传动副数；选择变速组及其传动副数；确定各变速组中的齿轮传动比；确定各变速组中的齿轮传动比；计算齿轮齿数和胶带轮直径等。计算齿轮齿数和胶带轮直径等。u重要工具：转速图P116页，转速图可以表示：页，转速图可以表
31、示：主轴的各级转速的传动路线；主轴的各级转速的传动路线；得到这些转速所需的变速组数目及每个变速组的传动副数目；得到这些转速所需的变速组数目及每个变速组的传动副数目；各传动比的数值；各传动比的数值；传动轴的数目、传动的顺序及各轴的转速级数与大小传动轴的数目、传动的顺序及各轴的转速级数与大小CA6140进给传动系统的传动链CA6140进给传动系统的传动链主轴扩大螺距机构换向机构交换齿轮基本螺距机构倍增机构纵向进给横向进给分配机构车螺纹机动进给快速进给实现的功能u加工各种螺纹公制螺纹公制螺纹英制螺纹英制螺纹模数制螺纹模数制螺纹径节制螺纹径节制螺纹u加工左螺纹、右螺纹u非标准螺纹u快进、快退、工进（机
32、动进给）、手动进给u最重要的内容是螺纹加工，因为是内联系传动链车削公制螺纹u传动路线：基本路线说明u传动平衡式：其中U基为从轴XIV传到轴XV的齿轮副传动比 U倍为从轴XVI传到轴XVIII的齿轮副传动比uU基有8种不同的传动比：uU倍有四个传动比：U1=18/45*15/48=1/8 U2=28/35*15/48=1/4U3=18/45*35/28=1/2 U4=28/35*35/28=1模数螺纹加工u模数螺纹模数螺纹主要用在公制蜗杆中模数螺纹主要用在公制蜗杆中模数螺纹用模数模数螺纹用模数m表示螺距的大小，螺距表示螺距的大小，螺距T=pi m与公制螺纹的差别：与公制螺纹的差别：pi因子因子实
33、现方法：换挂轮（交换齿轮）实现方法：换挂轮（交换齿轮）64/100*100/97，构造出，构造出pi因子，其它传动路线与公制螺纹相同因子，其它传动路线与公制螺纹相同传动平衡式（略）传动平衡式（略）英制螺纹加工u英制螺纹英寸制，主要用于管螺纹英寸制，主要用于管螺纹英制螺纹以每英寸长度上的螺纹牙数英制螺纹以每英寸长度上的螺纹牙数a表示。表示。即螺距为即螺距为Ta=1/a(inch)=25.4/a（mm)与公制螺纹的差别：与公制螺纹的差别：25.4因子，分子与分母对调因子，分子与分母对调实现手段：构造实现手段：构造25.4，基本组的主动轴与从动轴对调，基本组的主动轴与从动轴对调传动平衡式（略）传动平
34、衡式（略）径节螺纹和非标准螺纹加工u径节螺纹英制蜗杆，用径节数英制蜗杆，用径节数DP（DP/inch）表示的）表示的径节径节DP相当于公制蜗杆模数相当于公制蜗杆模数m的倒数。的倒数。螺距螺距TDP=25.4*pi/DP(mm)与公制螺纹的差别：与公制螺纹的差别：25.4因子，因子，pi因子，分子与分母对调因子，分子与分母对调实现手段：选配交换齿轮；基本组主从轴对调实现手段：选配交换齿轮；基本组主从轴对调u非标准螺纹通过选配挂轮（交换齿轮）来实现非标准的螺纹通过选配挂轮（交换齿轮）来实现非标准的螺纹主轴组件的精度要求u静态精度：旋转精度：空载低速旋转时，主轴前端等部位的径向跳动、端面跳旋转精度：
35、空载低速旋转时，主轴前端等部位的径向跳动、端面跳动和轴向窜动动和轴向窜动影响零件的几何精度和表面粗糙度影响零件的几何精度和表面粗糙度刚度：在外加载荷作用下抵抗变形的能力刚度：在外加载荷作用下抵抗变形的能力影响加工精度、传动质影响加工精度、传动质量和工作平稳性量和工作平稳性u动态精度：抗振性：机床切削时抵抗振动保持平稳运转的能力抗振性：机床切削时抵抗振动保持平稳运转的能力温升和热变形温升和热变形u精度保持性耐磨性：长期地保持其原始制造精度的能力耐磨性：长期地保持其原始制造精度的能力机床导轨的精度要求u滑动导轨、滚动导轨u导向精度：几何精度直线度、平行度、平面度u刚度：抵抗弹性变形的能力静刚度和动
36、刚度u热变形：u耐磨性机械制造工艺部分工件安装及误差分析u安装=定位+夹紧定位定位：在工件加工之前，保证工件与刀具有正确：在工件加工之前，保证工件与刀具有正确的相对位置的相对位置夹紧夹紧：在工件加工中，保证工件与刀具的相对位：在工件加工中，保证工件与刀具的相对位置不变置不变u工件安装不准将引起加工误差六点定位原理工件定位形式u工件定位形式主要分为以下几种：不完全定位不完全定位完全定位完全定位欠定位欠定位过定位过定位工件安装方式u直接找正安装u划线找正安装u夹具安装加工精度的概念u加工精度：零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值的符合程度u加工误差：零件经过加工后
37、的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值的偏离程度u加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示；精度和误差是对同一问题的两种不同的说法：精度越高，误差越小；精度越高，误差越小；精度越低，误差越大。精度越低，误差越大。获得加工精度的方法u方法一：试切法工人在每一工步或走刀前进行对刀，然后切出一小段，工人在每一工步或走刀前进行对刀，然后切出一小段，测量其尺寸是否合适，如不合适，调整刀具的位置，再测量其尺寸是否合适，如不合适，调整刀具的位置，再试切一小段，直到达到尺寸要求后才加工这一尺寸的全试切一小段，直到达到尺寸要求后才加工这一尺寸的全部表面。部表面。生产率低、对工人要求高生产率低、
38、对工人要求高用于单件小批生产用于单件小批生产获得加工精度的方法u方法二：调整法先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具和工件的相对位先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具和工件的相对位置及进给行程，从而保证在加工时自动获得尺寸。置及进给行程，从而保证在加工时自动获得尺寸。调整法加工时，不再进行试切，生产率大大提高，但精调整法加工时，不再进行试切，生产率大大提高，但精度低些，主要决定于机床、夹具的精度和调整误差度低些，主要决定于机床、夹具的精度和调整误差调整法可分为静调整法和动调整法两种调整法可分为静调整法和动调整法两种获得加工精度的方法u方法三：尺寸刀具法尺寸刀具法大多利用定尺寸的孔加工刀具，如钻头、镗
39、尺寸刀具法大多利用定尺寸的孔加工刀具，如钻头、镗刀块、拉刀及铰刀等来加工孔。刀块、拉刀及铰刀等来加工孔。用成形刀具加工也属于尺寸刀具法用成形刀具加工也属于尺寸刀具法零件精度由刀具来保证，生产率高；零件精度由刀具来保证，生产率高；由于刀具磨损后尺寸就不能保证，因此成本较高，多用由于刀具磨损后尺寸就不能保证，因此成本较高，多用于大批量生产中。于大批量生产中。获得加工精度的方法u方法四：主动测量法在加工过程中，边加工边在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求测量加工尺寸，达到要求时，就立即停止加工时，就立即停止加工精度高，质量稳定，生产精度高，质量稳定，生产率高率高数显主动测量值，数控切数显主动
40、测量值，数控切削运动削运动工件在夹具中加工时加工误差的组成u加工误差由三个部分组成安装误差：安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差工件在夹具中的定位和夹紧误差对定误差：对定误差：刀具相对夹具的位置误差，夹具相对机床的刀具相对夹具的位置误差，夹具相对机床的位置误差位置误差加工过程误差：加工过程误差：加工方法的原理误差、工艺系统的受力加工方法的原理误差、工艺系统的受力变形、工艺系统的受热变形、工艺系统各组成部分的静变形、工艺系统的受热变形、工艺系统各组成部分的静精度和磨损等。精度和磨损等。定位误差分析依据u加工误差=安装误差+对定误差+加工过程误差u满足精度要求：加工误差 零件公差 安装误差=(加
41、工误差)/3 零件公差/3u安装误差=（定位误差+夹紧误差）定位误差定位误差 零件公差/3定位误差u定位误差：由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸或位置要求方向的加工误差u产生原因：工件本身的误差：一批零件，尺寸和位置上均有工件本身的误差：一批零件，尺寸和位置上均有着公差着公差定位元件本身有制造误差定位元件本身有制造误差定位元件之间有误差定位元件之间有误差基准概念与分类u基准是工件上不同的表面之间用以确定相互关系所依据的点、线、面。定位误差的组成u定位误差是指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸的最大可能变化范围。u定位误差由基准不重合误差和基准位移误差组成基准不重合误差：由
42、于工序基准和定位基准不重合，而引起的同一基准不重合误差：由于工序基准和定位基准不重合，而引起的同一批工件的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大可能变批工件的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大可能变动范围。动范围。基准位移误差：由于定位基准本身的尺寸和形状误差，以及定位基基准位移误差：由于定位基准本身的尺寸和形状误差，以及定位基准与定位元件之间的间隙，所引起的同一批工件定位基准在加工尺准与定位元件之间的间隙，所引起的同一批工件定位基准在加工尺寸方向上的最大可能变动范围寸方向上的最大可能变动范围定位误差的计算u计算方法一：直接找出一批工件定位可能出现的两个极端位置，通过几何关系直
43、接计算出工序尺寸的最大可能变动范围。u计算方法二：根据定位误差的组成来计算基准不重合误差：工序基准相对定位基准的最大可能变动范围基准不重合误差：工序基准相对定位基准的最大可能变动范围基准位移误差：定位基准的最大可能变动范围基准位移误差：定位基准的最大可能变动范围机械加工工艺过程和规程u机械加工工艺过程：用机械加工方法，按一定顺序逐步地改变毛坯或原材料的形状、尺寸和材料性能等，使之成为合格零件（满足设计要求）所进行的全部过程。u机械加工工艺规程：规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的技术文件。生产纲领与生产类型u生产类型：单件小批生产、成批生产、大批量生产不同生产类型的工艺特点u企业生产的专业化
44、程度决定于生产类型，其本质是产量、成本、生产率、质量等的综合问题u生产类型将影响工艺过程：零件的互换性高低：零件的互换性高低：毛坯制造方法：加工余量的大小，加工效率毛坯制造方法：加工余量的大小，加工效率机床设备及夹具：通用、专用、自动化机床设备及夹具：通用、专用、自动化刀具和量具：通用、专用、高效刀具和量具：通用、专用、高效对工人的技术要求：高、中、低对工人的技术要求：高、中、低机械加工工艺规程小结u机械加工工艺过程是工艺过程中一部分u机械加工工艺过程由多个工序组成一个工序可包含多次安装一个工序可包含多次安装一次安装可包含多个工步一次安装可包含多个工步一个工步可由多次走刀一个工步可由多次走刀u
45、机械工艺过程应与生产纲领相适应，本质上是产量对生产率、质量、成本等的要求。u机械加工工艺过程以文件形式规定下来，称为机械加工工艺规程，是指导产品生产的技术文件，其形式为各种卡片（工艺过程卡、工序卡等），参见教材P212和P213（表9-1和表9-2）机械加工工艺规程的主要内容u毛坯：采用什么形状、类型、尺寸的毛坯u零件的加工顺序及加工方法工艺路线和工艺内容u机床、刀具、量具、切削用量的选择u工艺卡片：主要有工艺过程综合卡片、机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片、工序操作指导卡、检验卡片等机械加工工艺规程的作用u大批量生产分工细要求有详细的工艺规程，单件小批生产分工较粗工艺规程可简单。u作用指
46、导生产的主要技术文件指导生产的主要技术文件组织和管理生产的基本依据组织和管理生产的基本依据新建和扩建工厂或车间的基本资料新建和扩建工厂或车间的基本资料技术交流的重要手段技术交流的重要手段u保密性强工艺规程制订过程1.分析图纸2.工艺性分析和工艺审查3.选择毛坯铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等4.确定加工工艺路线选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等理、检验和其它工序等5.确定各工序的工艺装备机床、夹具、刀具、量具等机床、夹具、刀具、量具等工艺规程制订过程（续）6.确定各主要
47、工序的技术要求和检验方法7.计算各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量9.确定工时定额10.填写工艺文件4.确定加工工艺路线u4.1 选择定位基准u4.2 确定加工方法u4.3 安排加工顺序定位基准的分类u粗基准：用毛坯面（未经加工表面）作为定位基准u精基准：用已经加工的表面作为定位基准u附加基准：因工艺需要而专门设计的定位基准。如轴类顶尖孔定位基准选择的一般原则1.选择最大的面或线作为定位基准2.先考虑加工面之间的位置精度，再考虑尺寸精度3.选择零件的主要表面为定位基准4.定位基准选择应有利于定位准确、夹紧可靠4.1 定位基准的选择2.粗基准选择原则选择加工余量小的、较准确的、
48、光洁的、面积大的毛坯选择加工余量小的、较准确的、光洁的、面积大的毛坯面做粗基准；面做粗基准；选择重要表面作为粗基准，因重要表面一般都要求余量选择重要表面作为粗基准，因重要表面一般都要求余量均匀；均匀；选择不加工表面做粗基准，以保证加工表面和不加工表选择不加工表面做粗基准，以保证加工表面和不加工表面之间的相对位置要求，同时可以在一次安装下加工更面之间的相对位置要求，同时可以在一次安装下加工更多的表面；多的表面；粗基准一般只使用一次粗基准一般只使用一次4.1 定位基准的选择3.精基准选择原则基准重合基准重合：零件加工时，选择设计基准作为定位基准：零件加工时，选择设计基准作为定位基准基准统一基准统一
49、：选择统一的定位基准来加工工件上的多个加工表面：选择统一的定位基准来加工工件上的多个加工表面自为基准自为基准：当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该：当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准加工表面本身作为定位基准互为基准互为基准：为保证某些重要表面间有较高的位置精度，同时使加为保证某些重要表面间有较高的位置精度，同时使加工余量小而均匀，可采用互为基准进行多次反复加工工余量小而均匀，可采用互为基准进行多次反复加工切削加工工序顺序的安排u一般原则先基准后其它先基准后其它：先加工基准面，再以基准面定位加工其：先加工基准面，再以基准面定位加工其它表面它表面先
50、面后孔先面后孔：先加工平面，再加工平面上的孔：先加工平面，再加工平面上的孔先主后次先主后次：先加工主要表面（设计基准面、主要工作表：先加工主要表面（设计基准面、主要工作表面），再以主要表面定位加工次要表面（键槽、螺孔等）面），再以主要表面定位加工次要表面（键槽、螺孔等）先粗后精先粗后精：先安排粗加工工序，后安排精加工工序：先安排粗加工工序，后安排精加工工序工序的集中与分散u工序的集中与分散中工序安排的两种原则u工序集中：使每个工序中包含尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少特点：工序集中有利于保证各加工表面间的相互位置精特点：工序集中有利于保证各加工