機(jī)械制造基礎(chǔ)

1、主偏角定義：¡ 在基面中測(cè)量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。作用：¡ 1.影響表面粗糙度：主偏角越小,表面殘留面積越小,表面質(zhì)量越好。¡ 2.影響切削分力的變化：主偏角越小,背向分力越大，工件變形和振動(dòng)加大。¡ 3.影響刀具壽命：主偏角越小,切屑越寬越薄,散熱條件越好。選用原則：¡ 1.一般選45度、60度、75度、90度。¡ 2.粗加工選大值，精加工選小值。3.細(xì)長(zhǎng)軸等剛度小的工件，應(yīng)選大值。副偏角¡ 定義：¡ 在基面中測(cè)量的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角。¡ (在基面中測(cè)量

2、的副切削平面與假定工作平面的夾角)¡ 作用：¡ 1.對(duì)工件已加工表面進(jìn)行修光，改善表面質(zhì)量。副偏角越小, 表面殘留面積越小,表面質(zhì)量越好。¡ 2.減少副后刀面與工件的磨擦、減小振動(dòng)。¡ 選擇原則：¡ 1.一般選5-15度.¡ 2. 粗加工取大值,精加工選小值¡ .前角定義：在正交平面中測(cè)量的前刀面與基面間的夾角。 （可為正、負(fù)和零。低于基面為正。）作用：1、影響刀具鋒利度：越大越鋒利，刀具強(qiáng)度越低。2、影響刀具散熱條件和壽命。3、影響刀具受力：增大前角可以減小切屑變形， 從而使切削力和切削功率減小。選用原則：1、根據(jù)工件材料

3、選取。工件材料硬度、強(qiáng)度低時(shí)， 選較大前角。 塑性材料選較大前角，脆性材料選較小前角。2、根據(jù)刀具材料選取.刀具材料越硬前角越小。 硬質(zhì)合金：-5-20度；高速鋼： 0-30度3、根據(jù)加工性質(zhì)選取.精加工較大前角，粗加工較小前角。后角¡ 定義：¡ 在正交平面中測(cè)量的后刀面與切削平面間的夾角。¡ 作用：¡ 1、減小后刀面與工件的磨擦和后刀面的磨損。¡ 2、配合前角改變刀具鋒利度與強(qiáng)度.后角越大越鋒利，刀具強(qiáng)度越低。¡ 選用原則：¡ 1、根據(jù)加工性質(zhì)確定。粗加工取小值，可取6-8度；精加工取大值，可取8-12度。¡ 2

4、、根據(jù)材料種類確定。硬質(zhì)材料取小值，軟質(zhì)材料取大值。鋼材可取4-6度。¡刃傾角定義：¡ 在主切削平面中測(cè)量的主切削刃與基面間的夾角。¡ （可以正、負(fù)和零度。刀尖上翹為正）作用：¡ 1.影響刀頭強(qiáng)度：正值減弱；負(fù)值增強(qiáng)。¡ 2.影響切削分力：當(dāng)刃傾角增大時(shí)，主切削刃工作長(zhǎng)度增加，摩擦增加，切削力變大。¡ 3.影響流屑方向：正值向前；負(fù)值向后。選用：¡ 1、粗車取負(fù)值（-5-0度，流屑向后）。¡ 2、精車取正值（0-5度，流屑向前） 。¡ 3、振動(dòng)沖擊大時(shí)，可取較大負(fù)值。1、對(duì)刀具材料的基本要求：¡

5、 硬度高¡ 強(qiáng)度和韌性高¡ 耐磨性和耐熱性好¡ 工藝性和經(jīng)濟(jì)性好積削瘤¡ 好處：¡ （1）增大前角，減小切削力。¡ （2）保護(hù)刀具,延長(zhǎng)壽命。¡ 壞處：¡ （3）增大切削厚度,影響工件尺寸精度。¡ （4）導(dǎo)致切削力變化,引起振動(dòng)。¡ （5）增大表面粗糙度。 控制積屑瘤的措施¡ 1）選擇材料和熱處理方式：¡ （提高材料硬度）¡ （2）控制溫度：¡ 采用低速或高速加工；使用切削液。¡ （3）減小壓力： 減小進(jìn)給量，增大前角，減小切削變形切削溫度的分布

6、規(guī)律¡ 1)最高溫度點(diǎn)：在前刀面上近刀刃處。 ¡ （剪切變形熱和摩擦熱集中熱量不易散發(fā)） ¡ 2）剪切面上各點(diǎn)等溫。¡ 3）切屑底層溫差極大；剪切面垂直方向上溫差較大。¡ 4）后刀面對(duì)工件有熱沖擊。¡ 5）工件導(dǎo)熱性低>刀具溫升高。 影響切削溫度的主要因素¡ 1、切削用量¡ 切削用量增大，切削溫度增大（V> f > ap)¡ 2、工件材料¡ 導(dǎo)熱性能好>溫升低¡ （鑄鐵>低碳鋼 > 合金鋼）¡ 3、刀具幾何參數(shù)¡ 前角大>切

7、削變形和摩擦小> 產(chǎn)熱少>溫升低；¡ 主偏角小>切屑寬度大、厚度小>散熱好>溫升低。¡ 4、刀具磨損¡ 刀具磨損>摩擦生熱大 >溫升高¡ 5、切削液¡ 切削液>溫升低¡ 切削液¡ 1）切削液的作用：¡ 冷卻、潤(rùn)滑、清洗、防銹¡ 2）切削液的種類：¡ 水溶液（冷卻作用好，潤(rùn)滑作用差）¡ 乳化液-水與油的混合物¡ 切削油（潤(rùn)滑作用好，冷卻作用差）¡ 3）切削液的選擇：¡ 粗加工選乳化液；¡ 精加工選切削

8、油；¡ 硬質(zhì)合金和陶瓷刀具不用切削液，鑄鐵和青銅材料也不用切削液。刀具壽命（耐用度）¡ 1、定義：經(jīng)過刃磨的刀具從開始使用到達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所用的切削時(shí)間。¡ 2、刀具壽命方程式：¡ CT¡ T = ¡ Vxfyaz¡ 式中：¡ CT刀具壽命系數(shù)¡ X、Y、Z影響指數(shù)¡ ¡ 硬質(zhì)合金刀具加工45號(hào)鋼時(shí)的刀具壽命（耐用度）¡ 1、刀具壽命方程式：¡ CT¡ T = ¡ V5f2.25a0.75¡ 2、切削速度方程式：¡ CV

9、1; V = ¡ T0.2 f 0.45 a0.15¡ 式中:¡ CT刀具壽命系數(shù)¡ CV切削速度系數(shù) 影響刀具壽命的因素¡ 1、切削用量-V>f>a¡ （應(yīng)首先增大a，其次增大 f，再后確定 V）¡ 2、刀具幾何角度-前角大，壽命高；前角過大，壽命低（前角要適當(dāng)）¡ 3、工件材料-強(qiáng)度、硬度高，壽命低。¡ 4、刀具材料-高溫硬度高，壽命高。¡切削用量的選擇選擇原則：¡ 1、綜合考慮刀具壽命、生產(chǎn)率、加工質(zhì)量、切削變形、機(jī)床功率等因素的影響，使切削用量盡量大。¡

10、2、首先選擇盡量大的切削深度(背吃刀量)；其次選擇盡量大的進(jìn)給量；最后選擇合適的切削速度。 ¡ 3、粗加工時(shí)優(yōu)先保證較高的金屬切除率，提高生產(chǎn)率； ¡ 4、半精加工及精加工時(shí)，優(yōu)先保證加工精度和表面質(zhì)量。¡切削深度的確定方法¡ （1）盡可能一次切除全部粗加工余量。¡ （2）當(dāng)加工余量過大或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，應(yīng)分幾次走刀。¡ 第一次走刀2/3-3/4；¡ 第二次走刀1/3-1/4。¡ （3）切削深度應(yīng)超過表層硬皮。¡ （4）精加工余量逐次減少直到達(dá)到精度和表面質(zhì)量。¡進(jìn)給量的確定方法¡

11、 （1）按系統(tǒng)的承受力選最大進(jìn)給量。¡ 依照加工材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及已確定的切削深度等因素選取。¡ 當(dāng)?shù)稐U尺寸或工件直徑增大時(shí)，可以選擇較大的進(jìn)給量；¡ 當(dāng)切削深度增大時(shí)，由于切削力增大，故應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量；¡ 加工鑄鐵的的切削力較加工鋼時(shí)小，故可選擇較大的進(jìn)給量。 ¡ （2）粗加工的進(jìn)給量主要受系統(tǒng)剛度限制；¡ （3）精加工的進(jìn)給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。¡ （4）確定方法：查資料并按機(jī)床參數(shù)修正。¡切削速度的確定¡ 1、根據(jù)已經(jīng)選定的切削深度、進(jìn)給量和刀具耐用度查表或按經(jīng)驗(yàn)公式確

12、定。¡ 2、在確定切削速度時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）精加工時(shí)，應(yīng)盡量提高切削速度并避開積屑瘤產(chǎn)生的切削速度區(qū)和自激振動(dòng)的臨界速度。（2）斷續(xù)切削、長(zhǎng)細(xì)薄及硬皮工件應(yīng)降低切削速度。（3）所選速度應(yīng)按機(jī)床轉(zhuǎn)速圓整。 提高切削用量的措施¡ (1)盡量選用加工性能較好的工件材料；¡ (2)采用切削性能更好的新型刀具材料； ¡ (3)采用先進(jìn)的刀具結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化裝刀和調(diào)整手續(xù)，可以用比較低的刀具耐用度標(biāo)準(zhǔn)，從而提高切削用量； ¡ (4)提高刀具刃磨質(zhì)量，使切削刃更為鋒利 刀具表面粗糙度小、無(wú)裂紋和燒傷，可減小刀具的摩擦與磨損，使刀具耐用度得到提高；

13、1; (5)采用性能優(yōu)良的新型切削液，改善切削過程中的冷卻和潤(rùn)滑條件。 ¡工件的裝夾方法¡ 1、卡盤裝夾 ¡ 常用的有三爪自定心卡盤和四爪單動(dòng)卡盤。2、花盤裝夾 ¡ 適于不能用卡盤裝夾的形狀不規(guī)則的工件。3、頂尖裝夾 雙頂尖裝夾¡ 適于較長(zhǎng)(4ld15）的軸類工件。 4、心軸裝夾 ¡ 適用于以孔為定位基準(zhǔn)的盤套類工件¡ 車外圓（1）粗車：作用：從毛坯上切去大部分余量, 為精車做準(zhǔn)備。也可作為低精度表面的最終工序。 技術(shù)措施：粗車時(shí)采用較大的背吃刀量ap、較大的進(jìn)給量f以及中等或較低的切削速度vc, 以達(dá)到高的生產(chǎn)率。加工質(zhì)量

14、：尺寸公差等級(jí)一般為IT13IT11, 表面粗糙度Ra值為5012.5 m。（2）半精車：作用：提高精度和減小表面粗糙度, 可作為中等精度外圓的終加工, 亦可作為精加工外圓的預(yù)加工。技術(shù)措施：背吃刀量和進(jìn)給量較粗車時(shí)小。加工質(zhì)量：尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT10IT9, 表面粗糙度Ra值為6.33.2 m。（3）精車：作用：保證工件所要求的精度和表面粗糙度, 作為較高精度外圓面的終加工, 也可作為光整加工的預(yù)加工。技術(shù)措施：一般采用小的背吃刀量(ap<0.15 mm)和進(jìn)給量(f<0.1 mm/r), 可以采用高的或低的切削速度, 以避免積屑瘤的形成。加工質(zhì)量：尺寸公差等級(jí)一般為IT8IT

15、7, 表面粗糙度Ra值為1.60.8 m。（4）精細(xì)車：作用：主要用于高精度有色金屬零件的終加工。對(duì)機(jī)床和刀具要求較高。一般使用金剛石車刀和精密車床。技術(shù)措施：采用小背吃刀量(ap<0.030.05mm)，小進(jìn)給量(f<0.020.2mm/r)，高切削速度（>2.6m/s) 。加工質(zhì)量：尺寸公差等級(jí)一般為IT6IT5，表面粗糙度Ra值為0.40.1 m。切斷¡ 切斷刀工作時(shí)三面受工件和切屑包圍，散熱條件差、排屑困難，切削部分窄而長(zhǎng)，強(qiáng)度和剛性很差，易引起振動(dòng)，所以切削條件不好。¡ 切斷方法有正車切斷與反車切斷兩種。¡ 車圓錐面¡ 車削圓

16、錐面的方法主要有以下幾種¡ 車圓錐面：車削圓錐面的方法主要有以下幾種 ¡ (1)偏移尾座法車錐面¡ (2)靠模法車錐面¡ (3)寬刀法車錐面 ¡ (4)小滑板轉(zhuǎn)位法車錐面 ¡車削加工的工藝特點(diǎn)¡ 1容易保證工件各加工面的位置精度 ¡ 2切削過程平穩(wěn)，生產(chǎn)率高 ¡ 3適用于有色金屬工件的精加工¡ 4刀具簡(jiǎn)單，成本較低¡ （ 車刀制造、刃磨和裝夾很方便，便于按加工要求選用合理角度。）¡ 5加工范圍廣。¡順銑與逆銑的特點(diǎn)與選用¡ 1、對(duì)裝夾的影響：¡

17、（1）順銑時(shí)，銑刀作用在工件上的垂直分力將工件壓向工作臺(tái)及導(dǎo)軌，減少了工作臺(tái)與導(dǎo)軌的間隙，減少了振動(dòng)，保證了工件夾持穩(wěn)固。¡ （2）逆銑時(shí)，當(dāng)?shù)洱X切離工件時(shí)，工件受到的垂直銑削分力方向向上、容易引起振動(dòng)或使工件的裝夾松動(dòng)。¡ 2、對(duì)工件加工質(zhì)量的影響：¡ （1）順銑時(shí)，刀齒在加工表面無(wú)滑行磨損現(xiàn)象，工件表面質(zhì)量較好。¡ （2）逆銑時(shí)，刀齒接觸工件時(shí)的切削厚度為零，刀齒在已加工表面上滑行一段距離后才能真正切人工件，因而工件表面質(zhì)量較差。¡ 3、對(duì)刀具壽命的影響：¡ （1）順銑時(shí)，銑削的水平分力與工件的進(jìn)給方向相同，若工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與固定

18、螺母之間有間隙存在， 則切削力容易引起工件和工作臺(tái)一起向前竄動(dòng)，使進(jìn)給量突然增大，容易打刀。順銑時(shí)，刀齒首先接觸硬皮，容易打刀；¡ （2）逆銑時(shí)，逆銑時(shí)銑削的水平分力與工件的進(jìn)給方向相反，即使工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與固定螺母之間有間隙存在，也不會(huì)出現(xiàn)工件和工作臺(tái)一起向前竄動(dòng)，造成打刀的現(xiàn)象；逆銑時(shí)，刀齒在已加工表面上滑行一段距離后才能真正切人工件，使后刀面的磨損較快，但刀齒不直接接觸硬皮，不易打刀。¡ 4、選擇原則：¡ 當(dāng)工件上無(wú)硬皮、銑床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)擁有消除間隙的機(jī)構(gòu)、銑削力較小時(shí)，以采用順銑為宜、否則宜采用逆銑；由于普通銑床工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與固定螺母之間一般都有間隙存在，

19、因此生產(chǎn)中多采用逆銑方法。¡端銑¡ 用端銑刀的端面齒進(jìn)行切削的方法，稱為端銑，根據(jù)銑刀與工件相對(duì)位置的不同，端銑可分為對(duì)稱銑和不對(duì)稱銑兩種。 ¡ 1不對(duì)稱銑 當(dāng)工件銑削寬度偏于端銑刀回轉(zhuǎn)中心一側(cè)時(shí)，稱為不對(duì)稱銑，切削厚度由小到大，刀齒作用在工件切入邊上的縱向分力與進(jìn)給方向相反，可防止工作臺(tái)的竄動(dòng)。這種方式適于銑削較窄的工件、不對(duì)稱順銑很少采用。 2對(duì)稱銑 當(dāng)工件銑削寬度與端銑刀軸線處于對(duì)稱位置時(shí)，稱為對(duì)稱銑。刀齒作用在工件的主切入邊和切出邊的縱向分力有一部分相互抵消，對(duì)稱銑適用于工件寬度接近端銑刀直徑，且銑刀刀齒較多的情況周銑與端銑的比較¡ 1、端銑時(shí)參

20、與切削的刀齒數(shù)比周銑多，切削力變化小，不易振動(dòng)，銑削平穩(wěn)，加工質(zhì)量比周銑高。¡ 2、端銑時(shí)后刀面的摩擦比周銑時(shí)小，刀具的耐用度高。¡ 3、端銑刀的副切削刃可對(duì)己加工表面進(jìn)行修光，工件表面粗糙度值較小（表面光潔度好）。 ¡ ¡ 4、端銑刀刀桿比周銑時(shí)的刀軸剛性好，刀桿變形小，端銑刀易鑲硬質(zhì)合金，可采用大的切削用量，生產(chǎn)率高；¡ （周銑刀多用高速鋼制成，不能采用大的切削用量。）¡ 5、端銑刀具單一，適應(yīng)性差。周銑能用多種銑刀加工多種表面、通用性廣。¡銑削的工藝特點(diǎn)：¡ (1) 銑刀是多刃刀具，有幾個(gè)刀齒同時(shí)參加切削，無(wú)

21、空行程，硬質(zhì)合金銑刀可實(shí)現(xiàn)高速切削，生產(chǎn)率高于刨削，在很大程度上已取代了刨削。 ¡ (2) 加工范圍廣，可加工刨削無(wú)法加工或難以加工的表面。¡ (3)  銑削力變化大，易產(chǎn)生振動(dòng)，切削不平穩(wěn)。¡ (4)  銑削與刨削的加工質(zhì)量大致相當(dāng)，經(jīng)粗、精加工后可達(dá)到中等精度。鉆削的工藝特點(diǎn)¡ (1)容易產(chǎn)生“引偏” ¡ 引偏是指加工時(shí)因鉆頭彎曲而引起的孔徑擴(kuò)大、孔不圓或孔的軸線歪斜等。¡ (2)排屑困難 ¡ 鉆削是半封閉式切削，主切削刀全部參加切削，其上各點(diǎn)切屑流速相差很大，切屑被迫卷改成較寬的螺旋卷、要占據(jù)很大空

22、間，但容屑槽尺寸受到限制，鉆頭又被已加工表面所包圍，因此排屑很閑難。¡ (3)切削熱不易傳散 ,刀具磨損快。鉆孔的應(yīng)用¡ 鉆孔的操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用很廣，但鉆孔精度較低(公差等級(jí)為IT13IT11)，表而粗糙度值Ra5012.5，屬于粗加工。鉆孔主要用于質(zhì)量要求不高的孔的終加工，例如螺栓孔，也可作為質(zhì)量要求較高的孔的預(yù)加工。鉆孔適于單件小批生產(chǎn)，也適于成批大量生產(chǎn)。 擴(kuò)孔的工藝特點(diǎn)：¡ 1、沒有橫刃，切削條件較好。¡ 2、切屑窄，易排出。¡ 3、加工余量較小，容屑槽淺，鉆頭的強(qiáng)度和剛度大¡ 4、刀齒多（34個(gè)），導(dǎo)向性好，生產(chǎn)率高

23、。橫磨法特點(diǎn)¡ 生產(chǎn)率高。¡ 散熱條件差。¡ 工件容易產(chǎn)生熱變形和燒傷現(xiàn)象，且因背向力Fp大，工件易產(chǎn)生彎曲變形。¡ 無(wú)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，磨痕明顯，工件表面粗糙度Ra值較縱磨法大。¡ 一般用于大批大量生產(chǎn)中磨削剛性較好、長(zhǎng)度較短的外圓以及兩端都有臺(tái)階的軸頸。磨削的工藝特點(diǎn)¡ 精度高（IT7-IT6）¡ 表面粗糙度小（Ra0.2-0.8 m) ¡ 砂輪有自銳作用¡ 背向磨削力大，吃刀量要小，加工效率低¡ 磨削溫度高，磨粒易堵塞砂輪。不宜用于有色金屬。¡ 齒輪加工 ¡ 1、成形法&#

24、161; -用形狀相符的刀具，直接切出齒形。¡ （銑齒、齒形砂輪磨齒）¡ 2、展成法¡ -用齒輪刀具與工件的嚙合運(yùn)動(dòng)，切出齒形。¡ （插齒、滾齒、剃齒、珩齒、錐面或碟形齒輪磨齒）銑齒的工藝特點(diǎn)¡ 1) 成本較低。¡ (2) 生產(chǎn)率低。¡ (3) 加工精度低。 a.齒輪的精度主要取決于銑刀的齒形精度。模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪的漸開線的形狀是不一樣的。 b.實(shí)際生產(chǎn)中, 把同一模數(shù)的齒輪按齒數(shù)劃分成若干組, 通常分為8組或15組, 同一組只用一個(gè)刀號(hào)的銑刀加工。 c.為了保證銑出的齒輪在嚙合時(shí)不致卡住, 各號(hào)銑刀的齒形是按該號(hào)范

25、圍內(nèi)最小齒數(shù)齒輪的齒槽輪廓設(shè)計(jì)和制作的, 而加工其他齒數(shù)的齒輪時(shí), 只能獲得近似的齒形, 產(chǎn)生齒形誤差。 d.銑床所用分度頭是通用附件, 分度精度不高滾齒工藝特點(diǎn)(1) 滾刀的通用性好。 滾刀與齒坯根據(jù)螺旋齒輪嚙合原理進(jìn)行加工。一把滾刀可以加工與其模數(shù)、 壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。(2) 齒形精度及分度精度高。 滾齒的精度一般可達(dá)87級(jí), 用精密滾齒可以達(dá)到6級(jí)精度, 表面粗糙度Ra值為3.21.6 m。(3) 生產(chǎn)率高。 滾齒的整個(gè)切削過程連續(xù), 效率高。(4) 設(shè)備和刀具費(fèi)用高。 滾齒機(jī)為專用齒輪加工機(jī)床, 其調(diào)整費(fèi)時(shí)。滾刀較齒輪銑刀的制造、 刃磨要困難。（5）不能加工內(nèi)齒輪 插齒工藝特

26、點(diǎn)(1) 齒面粗糙度小。插齒時(shí), 插齒刀沿齒寬連續(xù)地切下切屑, 而在滾齒和銑齒時(shí), 輪齒齒寬是由刀具多次斷續(xù)切削而成。 在插齒的過程中, 包絡(luò)齒形的切線數(shù)量比較多, 所以插齒的齒面粗糙度小, 一般可達(dá)1.6 m。(2) 插齒和滾齒的精度相當(dāng), 比銑齒高。 插齒和滾齒能保證78級(jí)精度, 若采用精密插齒或滾齒, 可以達(dá)到6級(jí)精度。而銑齒只能達(dá)到9級(jí)精度。(3) 插齒和滾齒同屬于展成法加工, 所以選擇刀具時(shí)只要求刀具的模數(shù)和壓力角與被切齒輪一致, 與齒數(shù)無(wú)關(guān)(最少齒數(shù)z17)。不像銑齒那樣, 每個(gè)刀號(hào)的銑刀只能加工一定齒數(shù)范圍的齒輪。(4) 插齒的生產(chǎn)率低于滾齒而高于銑齒。(5)插齒加工范圍廣。可加工內(nèi)齒輪、 多聯(lián)齒輪、 帶臺(tái)階齒輪、 扇形齒輪、 齒條及人字齒輪、 端面齒盤等, 但不能加工蝸輪。 齒輪的精加工¡ 滾齒和插齒一般加工中等精度(78級(jí))的齒輪。對(duì)于精度高于7級(jí)以上、 表面粗糙度Ra值小于0.8 m或齒面需要淬火的齒輪, 在滾、 插齒