上海工程技術(shù)大學(xué)

1、第一章 金屬切削的基礎(chǔ)知識(shí)主運(yùn)動(dòng)使刀具與工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，促使刀具前刀面接近工件而實(shí)現(xiàn)切削。切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量三要素。切削速度Vc=式中：d工件或刀具的直徑，mmN工件或刀具的轉(zhuǎn)速，r/s或者r/min.vc m/s 或 m/min 1000式中：L往復(fù)行程長(zhǎng)度， mm :n r主運(yùn)動(dòng)每秒或每分鐘的往復(fù)次數(shù)2 ln1000刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)的位移量稱為進(jìn)給量Vf=fn=fz n mm/s 或 mm/minn刀具或工件轉(zhuǎn)速，r/s 或r/minmm式中：dw工件待加工表面dm工件已加工表面直徑 對(duì)刀具材料的基本要求（1）較高的硬度。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬

2、度，常溫溫度一般在60HRC以上。（2）足夠的強(qiáng)度和韌度，以承受切削力，沖擊和振動(dòng)。（3）較好的耐磨性，以抵抗切削過(guò)程中的磨損，維持一定的切削時(shí)間。（4）較高的耐熱性，以便于在高溫下仍能保持較高的硬度，又稱為紅硬性或熱 硬性。常用的刀具材料：碳素工具鋼（含碳量0.7%1.2% ）、合金工具鋼、高速 鋼（W18Cr4V）、硬質(zhì)合金（粉末冶金）。硬質(zhì)合金：硬度高，耐磨性好，耐熱性高，允許的切削速度比高速鋼高數(shù)倍，但其強(qiáng)度和韌度均較高速鋼低，工藝性也不如高速鋼。p類硬質(zhì)合金比K類硬度高、耐熱性好，并且在 切削韌性材料時(shí)較耐磨。 切削的種類（1）帶狀切屑 在用大前角的刀具、較高的切削速度或較小的進(jìn)給量

3、切削塑性 材料。（2）節(jié)狀切屑（3 ）崩碎切屑積屑瘤定義：刀具前面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬，這就是 積屑瘤，或稱刀瘤。積屑瘤的形成 ：當(dāng)切屑沿刀具的前面流出時(shí)，在一定的溫度與壓力作用下， 與前面接觸的切屑底層受到很大的摩擦阻力，致使這一層金屬的流出速度減 慢，形成一層很薄的“滯留層”。當(dāng)前面對(duì)滯留層的摩擦阻力超過(guò)切削材料的 內(nèi)部結(jié)合力時(shí)，就會(huì)有一部分金屬粘附在切削刃附近，形成積屑瘤。 積屑瘤對(duì)加工的影響粗加工時(shí)希望產(chǎn)生積屑瘤，精加工避免 積屑瘤的產(chǎn)生積屑瘤的控制1影響積屑瘤形成的主要因素有：工件材料的 力學(xué)性能、切削速度 和冷卻潤(rùn)滑 條件。2切削速度是影響積屑瘤的主要因素，當(dāng)切削

4、速度 增大，易 于形成積削瘤。3 一般精車、精銑采用高速切削，鉸削和寬刀精刨時(shí)，則采用低速切削，以避 免形成積屑瘤。選用適當(dāng)?shù)那邢饕?，可有效地降低切削溫度，減少摩擦。 刀具的磨損三個(gè)階段： 初期磨損階段，正常磨損階段，急劇磨損階段切削用量的選擇：盡可能大的背吃刀量ap,其次選盡可能 大的進(jìn)給量f,盡可 能大的切削速度Vc （切削速度的選擇：用 計(jì)算法或查表法選擇切削速度。）切削液的作業(yè)和種類：切削液主要通過(guò) 冷卻（粗加工）和 潤(rùn)滑（ 精加工）作 用來(lái)改善切削過(guò)程。改善材料切削加工性的主要途徑： 通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，高碳鋼進(jìn)行 球化退火 可以降低硬度， 對(duì)低碳鋼進(jìn)行正火可以 降低塑性。 鑄鐵件

5、：退火，降低表層硬 度。適當(dāng)調(diào)整材料的化學(xué)成分來(lái) 改善其切削加工性。產(chǎn)品質(zhì)量： 1 精度：（尺寸精度，形狀精度，位置精度）2 表面質(zhì)量（表面粗糙度，已加工表面的加工硬化和剩余應(yīng)力）第二章 金屬切削機(jī)床的基本知識(shí)機(jī)床的基本構(gòu)造： 1.主傳動(dòng)部件 2. 進(jìn)給傳動(dòng)部件 3.工件安裝裝置 4. 刀具安 裝裝置 5. 支承件 6. 動(dòng)力源機(jī)床的傳動(dòng)，有機(jī)械，液壓，氣動(dòng)，電動(dòng)等多種傳動(dòng)形式。機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)： （1）帶傳動(dòng)（ 2）齒輪傳動(dòng) （3）蝸桿傳動(dòng)（ 4）齒輪齒條 傳動(dòng)（ 5）絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)第三章 常用切削加工方法綜述車削的工藝特點(diǎn) :（ 1）于保證工件各加工面的位置精度（ 2）切削過(guò)程比較平穩(wěn)（ 3）

6、適用于有 色金屬零件的加工，有色金屬的表面粗糙度值要求較小時(shí)，用 車削或銑削 （4）刀具簡(jiǎn)單鉆孔經(jīng)常在鉆床上進(jìn)行，也可以在鏜床或銑床進(jìn)行鉆削的工藝特點(diǎn)：（1）容易產(chǎn)生“引偏” （2）排屑困難 （3）切削熱不易于傳散。減少引偏措施：（ 1）預(yù)鉆錐形定心坑（ 2）用鉆套為鉆頭導(dǎo)向（ 3）鉆頭的兩個(gè)主切削刃盡量 刃磨對(duì)稱。鉆孔主要用于粗加工 ; 擴(kuò)孔常作為孔的半精加工；鉸孔是應(yīng)用較為普遍的孔的 精加工方法之一。鉆、擴(kuò)、鉸只能保證本身的精度，而不易于保證孔與孔之間的尺寸精度及位 置精度，可以利用夾具（鉆模）進(jìn)行加工，或者采用鏜孔。單刃鏜刀：適應(yīng)性廣，靈活性較大。多刃鏜刀：有一種可調(diào)浮動(dòng)鏜刀片 在臥式鏜

7、床上利用不同的刀具和附件，可以進(jìn)行鉆孔、車端面、銑平面或車 螺紋等。常見(jiàn)的刨床類機(jī)床：牛頭刨床、龍門刨床和插床。插床又稱立式牛頭刨床，主要用來(lái)加工工件的 內(nèi)表面 ，如鍵槽，花鍵槽等， 也可用于加工多邊形孔，如四方孔，六方孔。拉削：拉刀一次工作行程中能夠完成粗半精精加工，縮短了基本工藝時(shí) 間和輔助時(shí)間。銑削方式：加工平面可以用端銑法和周銑法。周銑法：在切削部分刀齒的旋轉(zhuǎn)方向和工件的進(jìn)給方向相反時(shí)，為逆銑。 適用性較廣，可以利用多種形式的銑刀除加工平面外換可以較方便地進(jìn)行溝 槽，齒形和成型面的加工。端銑時(shí)可以采用高速 銑削，不僅大大提高了生產(chǎn)率，也提高了加工表面質(zhì)量。逆銑時(shí) :（1）銑削力上抬工件

8、（ 2）加速刀具磨損，同時(shí)也使表面質(zhì)量下降（3）不至因工作臺(tái)絲杠與螺母間隙的存在而產(chǎn)生工件竄動(dòng)。銑削帶有黑皮的表面是用逆銑發(fā)。磨削的工藝特點(diǎn)：（1）精度高、表明粗糙度值?。?2）砂輪有自銳作用（ 3）背向磨削力 Fp 較大 磨削加工 鑄鐵、碳鋼、合金鋼 等，加工 高硬度的淬硬鋼，硬質(zhì)合金，陶瓷， 玻璃等難切削的材料。不宜加工塑性較大的有色金屬工件。磨削可以加工外圓面、內(nèi)孔、平面、成形面、螺紋、齒輪齒形。磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫 8001000 度，應(yīng)采用大量的切削液。磨削鑄鐵，青銅 脆性材料是一般不加切削液而用吸塵器清除塵屑。高的磨削溫度容易燒傷工件表面，使淬火鋼件表面退火，硬度降低。即使由 于切削

9、液的澆注可能發(fā)生二次淬火，但會(huì)在工件表層產(chǎn)生拉應(yīng)力及微裂紋，降 低工件表面質(zhì)量。磨孔與鉸孔或拉孔比較：（ 1）用同一個(gè)砂輪可以磨削不同直徑的孔，靈活性較大（ 2）可以磨削淬硬的工件（ 3）不僅能保證孔本身的尺寸精度和表面質(zhì)量，還可以提高孔的位置精度 和軸線的直線度（ 4）生產(chǎn)率低。平面磨削：分為周磨和端磨。（普通外圓磨床和萬(wàn)能外圓磨床）縱磨法（細(xì)長(zhǎng)軸的磨削），橫磨法，綜合磨法，深磨法）第四章 精密和特種加工簡(jiǎn)介精整加工：在精加工之后從工件切除很薄的材料層，以提高工件精度和減小 表面粗糙度值為目的的加工方法。如研磨，珩磨等。光整加工：不切除或從工件上切除極薄材料層，以減小表面粗糙度值為目的 的加

10、工方法。如超級(jí)光磨，拋光等。研磨的加工原理： 研磨是在研具與工件之間置以研磨劑，對(duì)工件表面進(jìn)行精 整加工的方法。 研磨時(shí)，研具在一定壓力作用下與工件表面之間作復(fù)雜的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)，通過(guò)研磨劑的機(jī)械及化學(xué)作用，從工件表面上切除很薄的一層材料，從 而達(dá)到很高的精度和很小的粗糙度值。（不但可以減小工件表面粗糙度值，也 可以在一定程度上提高其尺寸和形狀精度）在現(xiàn)在工業(yè)中，常采用研磨作為精密零件的最終加工。珩磨加工原理： 珩磨是利用帶有油石的珩磨頭對(duì)孔精整加工的方法。 珩磨頭 上的油石以一定的壓力壓在被加工表面上，由機(jī)床帶動(dòng)珩磨頭旋轉(zhuǎn)并沿軸向作 往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在相對(duì)欲動(dòng)的過(guò)程中，油石從工件表面切除一層極薄的金屬

11、，加之 油石在工件表面上的切削軌跡是交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋，故可獲得很高的精度和 很小的表面粗糙度值。（主要用于孔的精整加工， 5500mm ，加工深孔）（不 但可以減小工件表面粗糙度值，也可以在一定程度上提高其尺寸和形狀精度）超級(jí)光磨加工原理： 超級(jí)光磨是用裝有細(xì)磨粒、低硬度油石的磨頭，在一定 壓力下對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。 工件旋轉(zhuǎn)，油石以恒力輕壓于工件表 面，作軸向進(jìn)給的同時(shí)做軸向微小震動(dòng)，從而對(duì)圍觀不平的表面進(jìn)行光磨。 （僅能減小工件表面粗糙度值，而不能提高尺寸和形狀精度）拋光加工原理： 拋光是在高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上涂以磨膏，對(duì)工件表面進(jìn)行光 整加工的方法。 將工件壓于高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪

12、上，在磨膏介質(zhì)的作用下，金屬 表面產(chǎn)生一層極薄的軟膜，可以用比工件軟的磨料切除，而不會(huì)在工件表面留 下劃痕。加之高速摩擦，使工件表面出現(xiàn)高溫，表層材料被擠壓而發(fā)生塑性流 動(dòng)，這樣可以填平表面原來(lái)的微觀不平，獲得很光亮的表面。（僅能提高工件 的表面亮度）電火花加工原理： 電火花加工是利用工具電極與工件電極之間脈沖放電產(chǎn)生 的高溫去除工件上多余材料。 工具在進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下接近工件，直流電源經(jīng) R 向電容儲(chǔ)能，當(dāng)達(dá)到一定電壓時(shí)介質(zhì)擊穿以火花放電接通，隨后，電極電壓驟 降，電火花熄滅，電源用重新向電容儲(chǔ)能，準(zhǔn)備下一次的火花放電。在瞬時(shí)放 電的同道中，產(chǎn)生大量的熱能，形成局部高溫，使金屬熔化甚至氣化，并

13、在放 電爆炸力的作用下把熔化的材料拋出，達(dá)到去除材料的目的。（工件陽(yáng) 極；工具陰極）（穿孔 0.010.05mm ）電火花放電的組成部分：（ 1）脈沖電源（ 2）間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器（ 3）機(jī)床本體 （4）工作液，煤油或礦物油。第五章 典型表面加工分析選擇表面加工方法原則： 1.所選加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度要與加工 表面的要求相適應(yīng) .2. 所選加工方法要與零件材料的切削加工性及產(chǎn)品的生產(chǎn)類 型相適應(yīng) .3.幾種加工方法配合使用 .4. 表面加工要分段進(jìn)行 .為了保證零件的加工質(zhì)量提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，合理的試用機(jī)床有使精 密機(jī)床保持精度。整個(gè)加工過(guò)程應(yīng)分段進(jìn)行： 1. 粗加工的目的 是切除

14、各加工表 面上大部分加工余量，并完成精基準(zhǔn)的加工。 2. 半精加工的目的 主要是為各主 要表面的精加工做好準(zhǔn)備，并完成一些次要面加工。3. 精加工的目的 是獲得符合精度和表面粗糙度要求的表面。外圓面的技術(shù)要求 :1.本身精度 : 直徑和長(zhǎng)度的尺寸精度 ,外圓面的圓度 ,圓柱度 等形狀精度等 .2.位置精度 : 與其他外圓或孔的同軸度 ,與端面的垂直度等 .3.表面 質(zhì)量:表面粗糙度 ,表層硬度 ,剩余應(yīng)力,顯微組織等 .成形面加工方法：（ 1）用成型刀具加工 （ 2） 利用刀具和工件作特定的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)加工（ 靠模 ,數(shù)控,手動(dòng) ,液壓仿形裝置）孔加工可以在車床，鉆床，鏜床，拉床或磨床上進(jìn)行，大

15、孔和孔系在鏜床上 加工。螺紋加工方法：（車床，鉆床，螺紋銑床，螺紋磨床）（ 1）攻絲和套扣（對(duì)于小尺寸的內(nèi)螺紋，攻絲幾乎是唯一有效） （86 級(jí)）2）車螺紋 單件小批量 （3）銑螺紋 成批大量 （ 4）磨螺紋齒輪齒形加工的方法：（ 1）成形法：銑齒，磨齒（ 2）展成法：插齒，滾 齒，磨齒滾齒 應(yīng)用最廣泛，它不但能夠加工直齒圓柱齒輪，還可以加工斜齒圓柱齒 輪，還可以加工斜齒圓柱齒輪，蝸輪等，但一般不能加工內(nèi)齒輪和相距很近的 多聯(lián)齒輪。 插齒 的應(yīng)用也比較多，除可以加工直齒和斜齒圓柱齒輪外，尤其適 用于加工用滾到難以加工的內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪或帶有臺(tái)肩的齒輪等。銑床銑齒精度和生產(chǎn)率低的原因 :1. 銑

16、刀每切一個(gè)齒間都要重復(fù)消耗切入，切 出，退刀以及分度等輔助時(shí)間； 2.模數(shù)不同輪廓不同，用一把刀加工一個(gè)范圍 模數(shù)的齒輪只能獲得近似的齒形，產(chǎn)生齒形誤差。 3.銑床所用的分度頭是通用 附件，分度值不高，精度較低。研齒齒輪的精整加工 Ra=0.21.6um; 磨齒僅適用于精加工齒面淬硬的高速高 精密齒輪 .齒輪的技術(shù)要求 :除了一般的尺寸精度 ,形位精度 ,表面粗糙度1. 傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性 2. 傳動(dòng)的平穩(wěn)性 3. 載荷分布的均勻性 .4 傳動(dòng)側(cè)隙 .第六章 工藝過(guò)程的基本知識(shí)由原材料制成各種零件并裝配成機(jī)器的全過(guò)程，稱為 生產(chǎn)過(guò)程 。工件的安裝和夾具在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，把工件放在機(jī)床上，使它在夾

17、緊之前就占有一個(gè)正確的位 置，稱為 定位。從定位到夾緊的整個(gè)過(guò)程，稱為 安裝。工件安裝法： 1.直接安裝法（三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗、電磁吸盤）2. 利用專門夾具安裝法常用的毛坯類型有型材、鑄件、鍛件、沖壓件和焊接件等。夾具的組成部分 :1.定位原件 .2.夾緊機(jī)構(gòu).工件的基準(zhǔn) :1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 2.工藝基準(zhǔn) .定位基準(zhǔn)的選則 :一,粗基準(zhǔn)的選擇 :（1）選擇不加工的表面做粗基準(zhǔn) ; （2）選取要求加工余量均 勻的表面為粗基準(zhǔn) ;（ 3）對(duì)于所有表面都要加工的零件、應(yīng)選擇余量和公差最 小的表面作粗基準(zhǔn)，以避免余量不足而造成廢品 ;（ 4）選取光潔、平整、面積 足夠大、裝夾穩(wěn)定的表面為粗基準(zhǔn)。

18、（ 5）粗基準(zhǔn)只能在第一道工序中使用一 次，不應(yīng)重復(fù)使用。二,精基準(zhǔn)的選擇：在第一道工序之后，應(yīng)當(dāng)以加工過(guò)的表面為定位基準(zhǔn)。1.基準(zhǔn)同一原則：位置精度要求較高的某些表面加工時(shí)，盡可能選用同一的定 位基準(zhǔn)。 2.選擇精度較高、安裝穩(wěn)定可靠的表面做精基準(zhǔn)，而且所選的基準(zhǔn)應(yīng) 使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ;3. 基準(zhǔn)重合原則 :盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn) .工藝路線的擬定 :（1）確定加工方案（ 2）安排加工順序 :切削加工工序 :1. 基準(zhǔn)面先加工 ,2.主要表面先加工劃線工序安排熱處理工序 ：預(yù)備熱處理 （退火正火切削加工前 ,調(diào)制粗加工之后精加工前 .） 、時(shí) 效處理、最終熱處理 （客戶定 ）、檢驗(yàn)工序的安排 :其他輔助工序