機(jī)械制造工程講義

1、第1章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)-講義金屬切削過程是工件和刀具相互作用的過程。對(duì)刀具的基本要求是：應(yīng)具有適當(dāng)?shù)那邢鹘嵌?，刀具材料?duì)工件具有一定的切削能力。1.1 金屬切削加工基本知識(shí)一.切削運(yùn)動(dòng) 切削過程中，工件上通常存在著三個(gè)不斷變化的切削表面：待加工表面、已加工表面、加工表面（工件上正在被刀具切削著的表面）。切削運(yùn)動(dòng)刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 (1) 主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行切削的最基本運(yùn)動(dòng)。是機(jī)床上形成切削速度并消耗大部分切削動(dòng)力的運(yùn)動(dòng)，是必不可少的成形運(yùn)動(dòng)?？捎晒ぜ虻毒邅韺?shí)現(xiàn)。主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)、速度最高、消耗功率最大。 (2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是

2、不斷地把待切金屬投入切削的過程，從而加工出全部表面的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不止一個(gè)、速度較低、消耗功率較小。合成切削運(yùn)動(dòng)是由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)。二.切削用量 切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量（切削深度）合稱切削用量，又稱為切削用量三要素。（1）切削速度Vc：計(jì)算時(shí)常用最大切削速度代表刀具的切削速度。車削外圓的計(jì)算公式如下：（2）進(jìn)給量f ：表示進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度 在主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)，刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件的位移量，單位為mm/r（用于車削、鏜削）或mm/行程（用于刨削、磨削），還可以用進(jìn)給速度Vf表示（mm/s）或每齒進(jìn)給量fz（mm/齒）（3） 背吃刀量（切削深度）ap：對(duì)外圓車削，

3、為已加工表面待加工表面間的垂直距離。三.刀具切削部分的基本定義 金屬刀具的種類很多，單它們切削部分的幾何形狀與參數(shù)都有著共性，即不論刀具結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，它們的切削部分總是近似地以外圓車刀的切削部分為基本形態(tài)。1車刀的組成 以外圓車刀為例，切削部分由以下部分組成：（1） 前面（前刀面）：刀具上與切屑接觸并相互作用的平面（2） 主后面（主后刀面）；刀具上與工件過渡表面相對(duì)并相互作用的表面。（3） 副后面（副后刀面）：刀具上與工件已加工表面相對(duì)并相互作用的表面。（4） 主切削刃：前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。（5） 副切削刃：前刀面與副后刀面的交線。它配合主切削刃完成切削工作，并最終形

4、成已加工表面。（6） 刀尖：主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線段或圓弧。 其他各類刀具，都可看作時(shí)車刀的演變和組合。2. 刀具角度的參考系 刀具必須具有一定的切削角度才能從工件上切除金屬。刀具作為一個(gè)三維幾何體，要確定其切線部分各表面和切削刃的空間位置，需要建立三維平面參考系。前提條件：考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；車刀刀尖與工件中心等高；刀桿中心線與進(jìn)給方向垂直；刀具的安裝面與基面Pr平行； 為確定和測(cè)量刀具角度，引入三個(gè)相互垂直的參考平面。(1)切削平面Ps：通過主切削刃上選定點(diǎn)與切削刃相切并垂直于基面的平面。(2)基面Pr：通過主切削刃上某一點(diǎn)并與該點(diǎn)切削速度方向相垂直的平面。(3)正

5、交平面Po： 通過主切削刃上某一點(diǎn)并同時(shí)垂直于切削平面與基面的平面。3刀具的標(biāo)注角度 在正交平面內(nèi)標(biāo)注的角度：（1）前角0：在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角。前角表示前刀面的傾斜程度，有正、負(fù)和零值之分（2）后角0 ：，在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面之間的夾角。后角表示主后刀面的傾斜程度，一般為正值。（3）刃傾角s：在切削平面內(nèi)度量的主切削刃與基面之間的夾角。刀主切削刃為水平時(shí)s0；刀尖為主切削刃上最低點(diǎn)時(shí)，s <0，刀尖為主切削刃上最高點(diǎn)時(shí)，s >0。在基面內(nèi)標(biāo)注的角度：（4）主偏角r：在基面內(nèi)測(cè)量，是主切削刃在基面上投影與假定進(jìn)給方向的夾角。主偏角一般為正值。（5

6、）副偏角r：在基面內(nèi)測(cè)量，是副切削刃在基面上的投影與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角。副偏角一般為正值。4刀具的工作角度實(shí)際的切削加工中，由于刀具安裝位置和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響，標(biāo)注角度會(huì)發(fā)生一定的變化，角度變化的根本原因時(shí)切削平面、基面和正交平面位置的改變。以切削過程中實(shí)際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實(shí)際角度。（1）刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響以外圓車刀為例，當(dāng)?shù)都獍惭b的高于工件軸線時(shí)，將引起工作前角和工作后角的變化。實(shí)際工作前角將大于標(biāo)注前角，工作后角將小于標(biāo)注后角。如果刀尖安裝的低于工件軸線，則工作角度的變化情況恰好相反。當(dāng)車刀安裝偏斜時(shí)，將會(huì)引起工作主

7、偏角和工作副偏角的變化。2. 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響在做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際的切削平面和基面都要偏轉(zhuǎn)一個(gè)附加的螺旋升角。橫向進(jìn)給時(shí)（如車端面或切槽）時(shí)，加工表面是阿基米德螺旋面，當(dāng)進(jìn)給量f增大時(shí)，值增大；工件切削直徑d越小值越大。縱向進(jìn)給時(shí)（如車外圓與螺紋），其加工表面實(shí)際上是螺旋面。一般車削時(shí)，進(jìn)給量比工件直徑小很多，故螺旋升角很小，對(duì)車刀工作角度影響不大，可忽略不計(jì)。但當(dāng)進(jìn)給量f很大時(shí)（如車螺紋），進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響不可忽視。四切削層參數(shù) 切削層：刀具的切削刃在一次走刀從工件待加工表面切下的金屬層（陰影的平行四邊形），三個(gè)都在垂直于切削速度的平面內(nèi)測(cè)量。（1） 切削層公稱厚度hD：相鄰

8、兩過渡表面間的距離，反映了切削刃單位長(zhǎng)度上的切削負(fù)荷。 （2） 切削層公稱寬度bD：沿過渡表面測(cè)量的切削層尺寸，反映了切削刃參加切削的工作長(zhǎng)度。 （3） 切削層公稱橫截面積AD： 1.2 刀具材料1. 刀具材料應(yīng)具備的性能 （1）高的硬度 必須高于工件材料的硬度，>60HRC（2）高的耐磨性 硬度越高，耐磨性越好（3）足夠的強(qiáng)度和韌性 承受切削力、沖擊和振動(dòng)，防止刀具脆性斷裂和崩刃（4）高的耐熱性（熱穩(wěn)定性） 在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力（5）良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能 即刀具的導(dǎo)熱性要好（6）良好的工藝性能和經(jīng)濟(jì)性2.常用刀具材料常用的刀具材料有碳素工具鋼、合金工具鋼

9、、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石、立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼耐熱性差，僅用于一些手工工具及切削速度較低的刀具，金剛石不宜切削鐵族金屬。（1）高速鋼：加入較多鎢（W）、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等合金元素的高合金工具鋼與碳素工具鋼、合金工具鋼相比，能提高切削速度13倍（所以稱高速鋼），提高刀具耐用度1040倍。具有高的強(qiáng)度（抗彎強(qiáng)度為一般硬質(zhì)合金的23倍，陶瓷的56倍）和韌性，具有一定的硬度（6370HRC）耐磨性。它可以用于加工有色金屬、結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、高溫合金等范圍廣泛的材料，高速鋼的制造工藝性好，容易磨出鋒利的切削刃，適于制造各類刀具，尤其適于制造鉆頭、拉刀、成形刀具、齒輪刀

10、具等形狀復(fù)雜的刀具?？煞譃橥ㄓ眯透咚黉摵透咝阅芨咚黉?。通用型高速鋼，如W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2是大部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的基本刀具材料，應(yīng)用最為廣泛。高性能高速鋼比前者好：如W6Mo5Cr4V2Al，適用加工難加工材料。（2）硬質(zhì)合金 ：硬質(zhì)合金是用具有高耐磨性和高耐熱性的WC、TiC等金屬粉末以Co、Ni作為粘結(jié)劑，用粉末冶金法制得的合金。其硬度為8993HRA(相當(dāng)于7482HRC)，能耐8501000°C的高溫，具有很好的耐磨性，允許使用的切削速度可達(dá)(100300)mmin，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料，因此得到廣泛的應(yīng)用。但是，硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度低、沖擊韌性差，所以

11、很少用于制造整體刀具。一般用它制造各種形狀的刀片。（3）陶瓷材料：陶瓷是以氧化鋁(A12O3)或氮化硅(Si3N4)等為主要成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。 陶瓷刀具與傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，具有的優(yōu)點(diǎn)：1)可加工硬度高達(dá)65HRC的高硬度難加工材料；2)可進(jìn)行粗車及銑、刨等大沖擊間斷切削；3）耐用度可提高幾倍至幾十倍；4)切削效率提高310倍，可實(shí)現(xiàn)以車、銑代磨。（4）立方氮化硼：由立方氮化硼在（CBN）在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成的。其硬度很高，僅次于金剛石，并具有很好的熱穩(wěn)定性，可承受1000度以上的切削溫度。它的

12、最大優(yōu)點(diǎn)是在高溫(12001300°C)時(shí)也不會(huì)與鐵族金屬起反應(yīng)，因此，既能勝任淬硬鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。（5）金剛石：有天然金剛石和人造金剛石兩種。但天然很貴，所以刀具用人造。用刀具材料用作有色金屬的高速精細(xì)切削。金剛石刀具不宜加工鐵族元素，因?yàn)榻饎偸械奶荚雍丸F族元素的親和力大，刀具壽命低。第2章 金屬切削過程的基本規(guī)律-講義本章提要 在金屬切削過程中，始終存在著刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，從而產(chǎn)生一系列現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度以及有關(guān)刀具的磨損和刀具壽命、卷屑與斷屑等。對(duì)這些現(xiàn)象

13、進(jìn)行研究、揭示其內(nèi)在的機(jī)理，探索和掌握金屬切削過程的基本規(guī)律，從而主動(dòng)地加以有效的控制，對(duì)保證加工精度和表面、提高切削效率，降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度具有十分重大的意義。2.1 金屬切削過程一、切屑形成過程及變形區(qū)的劃分自由切削只有直線形主切削刃參加切削工作，而副切削刃不參加切削工作，稱為自由切削。曲線主切削刃或主、副切削刃都參加切削，則稱為非自由切削。為了簡(jiǎn)化研究工作，通常采用自由切削來觀察和研究。實(shí)驗(yàn)證明，金屬的切削過程與金屬的擠壓過程很相似。當(dāng)金屬試件受擠壓時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生主應(yīng)力的同時(shí)，還將在與作用力大致成45°方向的斜截面產(chǎn)生最大切應(yīng)力，在切應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)將在此方向剪切滑移。

14、金屬刀具切削時(shí)相當(dāng)于局部壓縮金屬的壓塊，使金屬沿一個(gè)最大剪應(yīng)力方向產(chǎn)生滑移。低速直角自由切削工件得到的切削層的變形可大致劃分為三個(gè)變形區(qū)三個(gè)變形區(qū)1.第一變形區(qū)從使滑移面開始發(fā)生塑性變形，到終滑移面晶粒的剪切滑移基本完成。第一變形區(qū)的主要特征是：沿滑移線的剪切變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。2.第二變形區(qū)切屑沿前刀面排出時(shí)受到前刀面的擠壓和摩擦，靠近前刀面處金屬纖維化，基本和前刀面平行。這一變形區(qū)的特征是：使切屑底層靠近前刀面處纖維化，流動(dòng)速度減慢，甚至?xí)谇暗睹嫔?；切屑彎曲；由摩擦而產(chǎn)生的熱量使切屑與刀具接觸溫度升高。對(duì)第一變形區(qū)也有影響.3.第三變形區(qū)已加工表面受切削刃和后刀面的擠壓和摩擦

15、，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化，影響已加工表面質(zhì)量。二、變形系數(shù)剪切角剪切面和切削速度之間的夾角。剪切角的大小可作為衡量切削過程情況的一個(gè)標(biāo)志。由于剪切角難以測(cè)量，通常用變形系數(shù)來度量。厚度變形系數(shù)，長(zhǎng)度變形系數(shù)根據(jù)體積不變?cè)恚琱= l >1直觀地反映了切屑的變形程度，并且容易測(cè)量。 ，變形越大。三、切屑類型由于工件材料不同，變形程度也不同，因而切屑類型也不同1. 帶狀切屑：最常見，內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬，當(dāng)切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時(shí)產(chǎn)生。2. 擠裂切屑：外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面時(shí)有裂紋。切削速度較低，切削厚度較大，刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生。3. 單元切屑

16、：在擠裂(節(jié)狀)切屑產(chǎn)生的前提下, 當(dāng)進(jìn)一步降低切削速度，增大進(jìn)給量，減小前角時(shí)則出現(xiàn)單元(粒狀)切屑。帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑只有在加工塑性材料時(shí)才會(huì)得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動(dòng)最大。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時(shí)得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。假如改變擠裂切屑的條件，如進(jìn)一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的。掌握了它的變化規(guī)律，就可以控制切屑的變形、形態(tài)和尺寸，以達(dá)到卷屑和斷屑的目的。4. 崩碎切屑： 這是屬于脆性材料的切屑。切屑形狀不規(guī)則，表面凸凹不平；切

17、削過程中切屑在破裂前變形很小。脆斷主要是因?yàn)椴牧蠎?yīng)力超過抗拉極限。由于切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，有損于機(jī)床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。方法是：減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀，同時(shí)適當(dāng)提高切削速度，以增加塑性材料的塑性。二、切屑控制的措施切屑控制又稱切屑處理、斷屑，是指在切屑加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬⒘鞒雠c折斷，使形成“可接受”的良好屑形。衡量切屑可控性的主要標(biāo)準(zhǔn)是：不妨礙正常的加工（即不纏繞在工件、刀具上，不飛濺的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件中）；不影響操作者的安全；易于清理、存放和搬運(yùn)。應(yīng)用最廣的措施：在前刀面上磨出斷屑槽或使用壓塊式斷屑器。三、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程

18、的影響1. 形成：切屑與前刀面接觸面達(dá)到一定溫度同時(shí)壓力又較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生冷焊現(xiàn)象，如果溫度與壓力適當(dāng)，金屬因內(nèi)摩擦而變形，發(fā)生加工硬化，這樣粘結(jié)層就逐步長(zhǎng)大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。所以積屑瘤的產(chǎn)生以及它的積累高度與金屬材料的硬化性質(zhì)有關(guān)，也與刃前區(qū)的溫度和壓力分布有關(guān)。 塑性材料的加工硬化傾向，產(chǎn)生積屑瘤愈易， 溫度與壓力太低與太高，都不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。積屑瘤高度與切削速度有密切關(guān)系2. 積屑瘤對(duì)切削過程的影響既有積極影響，又有消極影響。（1）實(shí)際前角增大，可使切削力減小，對(duì)切削過程起積極作用，積屑瘤愈高，實(shí)際前角愈大。（2）增大切削厚度，積屑瘤生成是一個(gè)周期性的動(dòng)態(tài)過程，因而

19、有可能引起振動(dòng)。（3）使加工表面粗糙度增大，因此在精加工時(shí)應(yīng)避免。（4）對(duì)刀具壽命的影響積屑瘤相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、提高壽命的作用。但在不穩(wěn)定時(shí)使用硬質(zhì)合金刀具時(shí)，積屑瘤的破裂有可能使刀具顆粒剝落，反而磨損加劇。3. 防止積屑瘤的方法是（1）降低切削速度，使溫度較低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生；（2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應(yīng)溫度；（3）采用潤(rùn)滑性能好的切削液，減小摩擦；（4）增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力；（5）適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。 2.2 切削力與切削功率一、切削力的來源,切削合力及其分解，切削功率1. 切削力金屬切削時(shí)，刀具

20、切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力。切削力來源于三個(gè)方面：（1）克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力（2）克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力（3） 克服切屑對(duì)前刀面的摩擦力和刀具后刀面的過渡表面與已加工表面之間的摩擦力2. 分解Fc切削力或切向力。它切于過渡表面并與基面垂直。Fz是計(jì)算車刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率所必需的。Ff進(jìn)給力或軸向力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與進(jìn)給方向相反的力。是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，計(jì)算車刀進(jìn)給功率所必需的。Fp切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。它用來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計(jì)算機(jī)床零件和車刀強(qiáng)度，它與工件在切

21、削過程中產(chǎn)生的振動(dòng)有關(guān)。3. 切削功率消耗在切削過程中的功率稱為切屑功率Pc，為Fc和Ff所消耗的功率之和，因Fp方向沒有位移，所以不消耗功率。 第二項(xiàng)是消耗在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中的功率，相對(duì)于Fc所消耗的功率很小，可略去。 則電動(dòng)機(jī)的功率PE 其中機(jī)床的傳動(dòng)效率，0.750.85三、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式和切削力估算兩類：一類式指數(shù)公式，一類式按單位切削力進(jìn)行計(jì)算1. 指數(shù)公式 CFc、CFp、CFf 系數(shù)，與工件材料及切削條件有關(guān) 。xFc、yFc、xFp、yFp、xFf、yFf 指數(shù) 。KFc、KFp、KFf 實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)的條件不符時(shí)，各種因素對(duì)切削力的修正系數(shù)的積 。參數(shù)可以查手冊(cè)，當(dāng)

22、刀具的幾何參數(shù)及其他條件與以上不合時(shí)，用相應(yīng)的修正系數(shù)進(jìn)行修正。2. 單位切削力和單位切削功率單位切削力單位面積上的切削力。估算切削力： 2.3 切削熱、切削溫度一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)切削時(shí)所消耗的能量，有9899轉(zhuǎn)化為熱能，大量的切削熱使得切削溫度升高，這將直接影響切削的各種性能。1. 切削熱的產(chǎn)生三個(gè)發(fā)熱區(qū)域：1剪切面；2切屑與前刀面接觸區(qū)；3后刀面與過渡表面接觸區(qū)。2. 切削熱的傳導(dǎo)Q=Q屑+Q刀+Q工+Q介（1）工件材料的導(dǎo)熱性能影響熱傳導(dǎo)的重要因素。如果工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，通過工件和切屑傳導(dǎo)出去的熱量就小，使得通過刀具傳導(dǎo)出去的熱量增加，熱量不易傳出，切削溫度增高，刀具容易磨損。（

23、2）刀具材料的導(dǎo)熱性能 如果刀具導(dǎo)熱系數(shù)高，切削熱易從刀具方面導(dǎo)出，有利于提高刀具壽命。（3）切削與其刀具接觸時(shí)間的長(zhǎng)短切削熱由切屑、刀具、工件及周圍介質(zhì)傳出的比例。舉例如下：車削時(shí)，切削帶走的切削熱為5086，車刀傳出4010，工件傳出93，周圍介質(zhì)傳出1；鉆削時(shí)，切削帶走的切削熱為28，刀具傳出14.5，工件傳出52.5，周圍介質(zhì)傳出5。二、切削溫度的分布切削溫度：“指切削區(qū)（切屑與前刀面接觸區(qū)）的平均溫度。切削塑性材料時(shí)：切削區(qū)溫度最高點(diǎn)是在前刀面上靠近刀刃處。切削脆性材料時(shí)：切削區(qū)最高溫度在后刀面靠近刀尖處三、 切削溫度的測(cè)量直接影響切削過程的是切削溫度，而不是切削熱。切削溫度是指前刀

24、面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。目前應(yīng)用較廣且成熟簡(jiǎn)單可靠的方法是自然熱電偶法和人工熱電偶法。自然熱電偶法：刀具-工件的的接觸面上形成熱電偶的熱端，將工件與刀具的引出段保持室溫，則形成了熱電偶的冷端；將熱電動(dòng)勢(shì)測(cè)出并記錄下來，在根據(jù)事先進(jìn)行標(biāo)定的刀具-工件所組成熱電偶的溫度與輸出電壓的關(guān)系曲線（標(biāo)定曲線），便可求得切削溫度的平均值。 刀具與工件應(yīng)用機(jī)床絕緣。用自然熱電偶法測(cè)到的是平均切削溫度。當(dāng)更換刀具材料或工件材料時(shí)，須重新標(biāo)定溫度-輸出電壓曲線。這是自然熱電偶法的不足之處。四、 影響切削溫度的主要因素1. 切削用量的影響切削溫度的經(jīng)驗(yàn)公式： v對(duì)的影響最為顯著，f對(duì)的影響次之，ap對(duì)的影響最小

25、。因此選擇大的背吃刀量和進(jìn)給量f比選擇大的切削速度v更有利。2. 刀具幾何參數(shù)的影響切削溫度隨前角的增大而降低。但前角大于1820度后，對(duì)切削溫度的影響減小。主偏角kr減小時(shí)，切削寬度增大，切削厚度減小，故切削溫度下降。3. 工件材料的影響工件材料的強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)切削溫度的影響很大。單位切削力是影響切削溫度的重要因素，而工件材料的強(qiáng)度直接決定了單位切削了。工件材料強(qiáng)度增大，溫度升高。4. 刀具磨損的影響后刀面磨損值達(dá)到一定數(shù)值后，對(duì)切削溫度的影響增大。5. 切削液的影響2.4 刀具的磨損與刀具使用壽命一、 刀具磨損的形態(tài)及其原因刀具損壞的主要形式有磨損和破損兩類。前者是連續(xù)的逐漸磨損，后者包

26、括脆性破損（如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等）和塑性破損兩種。1. 刀具磨損的形式有以下幾種：（1）前刀面磨損 切削塑性材料時(shí)，如果切削速度和切削厚度較大，會(huì)產(chǎn)生月牙洼磨損，深度不斷增大，最大值為KT。（2）后刀面磨損工件的新鮮加工表面與刀具后刀面接觸，摩擦，引起后刀面磨損。小面積接觸，接觸壓力大，存在塑性和彈性變形。磨損就發(fā)生在小接觸面上。切削鑄鐵和以較小的切削厚度切削塑性材料時(shí)，主要發(fā)生后刀面磨損。磨損不均勻，刀尖部分磨損嚴(yán)重，最大值為VC， B區(qū)磨損比較均勻，平均磨損帶寬度以VB表示，最大磨損寬度VBmax。（3）邊界磨損：主切削刃邊界磨損和副切削刃邊界磨損發(fā)生原因：一方面切削時(shí)，在刀刃附

27、近的前、后刀面上，壓應(yīng)力和剪應(yīng)力很大，但在工件外表面處的切削刃上應(yīng)力突然下降，形成很高的應(yīng)力梯度，引起很大的剪應(yīng)力。同時(shí)，前刀面上切削溫度最高，而與工件待加工表面接觸點(diǎn)處，由于受空氣或切削液冷卻造成很高的溫度梯度，也引起很大的剪應(yīng)力。因而在主切削刃后刀面上發(fā)生邊界磨損。另一方面由于加工硬化作用，靠近刀尖部分的副切削刃處的切削厚度減薄到零，引起這部分刀刃打滑，促使副后刀面上發(fā)生邊界磨損。加工鑄、鍛件等外皮粗糙的工件，也容易發(fā)生邊界磨損。2. 刀具磨損的原因 刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。前者是由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起的磨損，后者則是由粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等引起的磨損。（1）

28、磨料磨損：切屑或工件表面上的硬質(zhì)點(diǎn)（碳化物、氧化物等）對(duì)刀具表面刻劃作用造成的機(jī)械磨損。低速切削時(shí)，磨料磨損是刀具磨損的主要原因。（2）粘結(jié)磨損：刀具與切屑、工件間存在高溫高壓和強(qiáng)烈摩擦，達(dá)到原子間結(jié)合而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，又稱為冷焊。相對(duì)運(yùn)動(dòng)使粘接點(diǎn)破裂而被工件材料帶走，造成粘結(jié)磨損。中速偏低速度下切削塑性材料金屬時(shí)，形成不穩(wěn)定積屑瘤，粘結(jié)磨損嚴(yán)重。（3）擴(kuò)散磨損：工件材料和刀具在高溫下（9001000）相互擴(kuò)散造成的磨損。（4）化學(xué)磨損：刀具上的表面膜被切屑或工件表面劃擦掉后，在高溫下（700800）與空氣中的氧作用產(chǎn)生松脆氧化物，造成刀具磨損?？偟膩碚f，對(duì)一定的刀具和工件材料，其主導(dǎo)作用的是切

29、削溫度。在低溫區(qū)以機(jī)械磨損為主，在高溫區(qū)以熱、化學(xué)磨損為主。例如：硬質(zhì)合金刀具高速切削鋼料時(shí)，主要是擴(kuò)散磨損，并伴隨粘結(jié)磨損和化學(xué)磨損；硬質(zhì)合金YT15刀具加工耐熱鋼，低速區(qū)（低溫區(qū)），硬質(zhì)點(diǎn)磨損起決定作用。900以上時(shí)，熱擴(kuò)散等磨損起決定作用。二、 刀具的磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)1. 刀具磨損過程分為三個(gè)階段：（1） 初期磨損階段（2） 正常磨損階段（3） 急劇磨損階段2. 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)概念：磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際生產(chǎn)中通過一些現(xiàn)象來判斷，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)換刀。在評(píng)定刀具材料切削性能和實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，都以刀具表面的磨損量作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)

30、一規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度VB作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化生產(chǎn)中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，成為刀具徑向磨損量NB。三、 刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式1. 刀具使用壽命確定了磨鈍標(biāo)準(zhǔn)之后，就可以定義刀具壽命。一把新刀(或重新刃磨過的刀具)從開始使用直至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間，稱為刀具使用壽命（刀具耐用度）。對(duì)于可重磨刀具，刀具壽命指的是刀具兩次刃磨之間所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間；而對(duì)其從第一次投入使用直至完全報(bào)廢(經(jīng)刃磨后亦不可再用)時(shí)所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間，叫做刀具總壽命。顯然，對(duì)于不重磨刀具，刀具總壽命即等于刀具壽命；而對(duì)可重磨刀具，刀具總

31、壽命則等于其平均壽命乘以刃磨次數(shù)。應(yīng)當(dāng)明確，刀具壽命和刀具總壽命是兩個(gè)不同的概念。2. 切削用量與刀具使用壽命的關(guān)系切削用量與刀具使用壽命的關(guān)系式為：如，用硬質(zhì)合金外圓車刀切削b=0.75GPa的碳鋼時(shí)，當(dāng)f>0.75mm/r，經(jīng)驗(yàn)公式為：可見：vc對(duì)T的影響最大，f次之，aP最小。在優(yōu)選切削用量以提高生產(chǎn)率時(shí)，首先應(yīng)盡量選大的aP，然后根據(jù)加工條件和要求選允許最大的f，最后根據(jù)T選取合理的vc。3. 刀具合理使用壽命的選擇 （1）最大生產(chǎn)率使用壽命TP：根據(jù)單件工序工時(shí)最短的原則來確定T。，式中：m 指數(shù)。 對(duì)于高速鋼： m=0.10.125；硬質(zhì)合金： m=0.10.4； 陶瓷刀具：

32、 m=0.20.4。tct 換刀一次所需時(shí)間。（2） 經(jīng)濟(jì)使用壽命Tc：根據(jù)單件工序成本最低的原則來確定T式中：m與tct 同上。Ct刀具成本; M該工序單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床折舊費(fèi)及所分擔(dān)的全廠開支。一般情況下采用經(jīng)濟(jì)使用壽命，并按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或查表法確定。當(dāng)需完成緊急任務(wù)或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時(shí)，則可采用最大生產(chǎn)率使用壽命。2.5 切削條件的合理選擇一、切削液1. 切削液的作用（1）冷卻作用（2）潤(rùn)滑作用（3）清洗作用（4）防銹作用2. 常用切削液種類及選用1） 水基切削液：良好的冷卻和清洗作用（1）水溶液主要成分：水和一定的添加劑，冷卻性能最好，加入防銹劑和油性添加劑具有一定的潤(rùn)滑和防銹性能，呈透明

33、狀。用途：普通磨削和粗加工（2）乳化液成分：9598的水加入適量的乳化油（由礦物油、乳化劑及添加劑配制而成）顏色：乳白色或半透明色作用：低濃度主要起冷卻作用，適用于磨削、粗加工用途：高濃度主要起潤(rùn)滑作用，適用于精加工、復(fù)雜工序的加工（3）離子型切削液成分：陰離子型、非離子型表面活性劑和無(wú)機(jī)鹽配制而成的母液加水稀釋而成。作用：通過切削液的離子反應(yīng)，可迅速消除在切削或磨削中由于強(qiáng)烈摩擦所產(chǎn)生的靜電荷，起到良好的冷卻效果，用途：適用于高速磨削和強(qiáng)力磨削2）油基切削液主要包括切削油、極壓切削油及其固體潤(rùn)滑劑等。 （1）切削油成分：各種礦物油（如機(jī)械油、輕柴油、煤油等）、動(dòng)植物油（如豆油、豬油等）和加入

34、礦物油與動(dòng)植物油的混合油，主要起潤(rùn)滑作用。 礦物油價(jià)格便宜，潤(rùn)滑性能較差，主要用于切削速度較低的加工，易切鋼和有色金屬的切削。機(jī)械油潤(rùn)滑性能較好，在普通精車、螺紋精加工中使用甚廣。純礦物油不能在摩擦界面上形成堅(jiān)固的潤(rùn)滑膜，常常加入油性添加劑、防銹添加劑和極壓添加劑以提高潤(rùn)滑和防銹性能。（2）極壓切削油成分：在切削油中加入硫、氯、磷等極壓添加劑而組成的，它在高溫下不破壞潤(rùn)滑膜，具有較好的潤(rùn)滑、冷卻效果，特別在精加工、關(guān)鍵工序和難加工材料切削時(shí)效果更佳。（3）固體潤(rùn)滑劑 成分：用二硫化鉬、硬脂酸和石蠟作成蠟棒，涂在刀具上，切削時(shí)減小摩擦，起潤(rùn)滑作用，可用于車、銑、鉆、拉和攻螺紋等加工，也可添加在切

35、削液中使用，能防止粘結(jié)和抑制積屑瘤的形成。粗加工時(shí)，切削用量大，以降低切削溫度為主，應(yīng)選用冷卻性能好的切削液，如水溶液、離子型切削液或3%5%乳化液。精加工時(shí)，為減小工件表面粗糙度值和提高加工精度，選用的切削液應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性能，如高濃度乳化液或切削油等。二、刀具合理幾何參數(shù)的選擇1.前角的功用及選擇前角o對(duì)切削的難易程度有很大影響。增大前角能使刀刃變得鋒利，使切削更為輕快，并減小切削力和切削熱。但前角過大，刀刃和刀尖的強(qiáng)度下降，刀具導(dǎo)熱體積減少，影響刀具使用壽命。前角的大小對(duì)表面粗糙度、排屑和斷屑等也有一定影響。前角的選用原則：在刀具強(qiáng)度許可條件下，盡可能選用大的前角。工件材料的強(qiáng)度、硬度

36、低，前角應(yīng)選得大些，反之小些（如有色金屬加工時(shí)，選前角較大）；刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之應(yīng)選得小些（如硬質(zhì)合金）；精加工時(shí)，前角可選得大些。粗加工時(shí)應(yīng)選得小些。2后角的功用與選擇后角的功用：后角o的主要功用是減小后刀面與工件間的摩擦和后刀面的磨損，其大小對(duì)刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大影響。后角同時(shí)又影響刀具的強(qiáng)度。后角的選用原則：粗加工以確保刀具強(qiáng)度為主，可在4o-6o范圍內(nèi)選??； 精加工以加工表面質(zhì)量為主，可在o=8o12o一般，切削厚度越大，刀具后角越??；工件材料越軟，塑性越大，后角越大。工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小后角（切削時(shí)起支承作用，增加系統(tǒng)剛性并起消振作

37、用）；尺寸精度要求較高的刀具，后角宜取小值。 3主偏角、副偏角的功用與選擇 主偏角kr的大小影響切削條件（切削寬度和切削厚度的比例）和刀具壽命。 在工藝系統(tǒng)剛性很好時(shí)，減小主偏角可提高刀具耐用度、減小已加工表面粗糙度，所以kr宜取小值；在工件剛性較差時(shí)，為避免工件的變形和振動(dòng)，應(yīng)選用較大的主偏角。 r：影響加工表面粗糙度和刀具強(qiáng)度。其作用是可減小副切削刃和副后刀面與工件已加工表面之間的摩擦，防止切削振動(dòng)。 r的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取。通常在不產(chǎn)生摩擦和振動(dòng)條件下，應(yīng)選較小的 r。4刃傾角的功用與選擇 刃傾角s主要影響刀頭的強(qiáng)度和切屑流動(dòng)的方向。 刃傾角s選用原則：主要根據(jù)刀具強(qiáng)度、流

38、屑方向和加工條件而定。 粗加工時(shí)，為提高刀具強(qiáng)度，s取負(fù)值；精加工時(shí)，為不使切屑劃傷已加工表面，s常取正值或0。三、切削用量的合理選擇切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對(duì)加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動(dòng)力性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。切削用量選擇原則：能達(dá)到零件的質(zhì)量要求（主要指表面粗糙度和加工精度）并在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性允許下及充分利用機(jī)床功率和發(fā)揮刀具切削性能的前提下選取一組最大的切削用量。1. 制訂切削用量時(shí)考慮的因素（1）切削加工生產(chǎn)率

39、在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、f、vc均保持線性關(guān)系，即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它二參數(shù)必須減小。因此，在制訂切削用量時(shí)，三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是合理的。一般情況下盡量?jī)?yōu)先增大ap ，以求一次進(jìn)刀全部切除加工余量。 （2）機(jī)床功率 背吃刀量ap和切削速度vc增大時(shí)，均使對(duì)切削功率成正比增加。進(jìn)給量f對(duì)切削功率影響較小。所以，粗加工時(shí)，應(yīng)盡量增大進(jìn)給量。 （3）刀具壽命（刀具的耐用度T） 切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)関c、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，首先應(yīng)

40、采用盡可能大的背吃刀量ap；然后再選用大的進(jìn)給量f；最后求出切削速度vc。 （4）加工表面粗糙度精加工時(shí)，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時(shí)抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。在較理想的情況下，提高切削速度vc，能降低表面粗糙度值；背吃刀量ap對(duì)表面粗糙度的影響較小。 綜上所述，合理選擇切削用量，應(yīng)該首先選擇一個(gè)盡量大的背吃刀量ap，其次選擇一個(gè)大的進(jìn)給量f。最后根據(jù)已確定的ap和f，并在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選揮一個(gè)合理的切削速度vc。2.6 工件材料的切削加工性 材料的切削加工性是指對(duì)某種材料進(jìn)行切削加工的難易程度，是一個(gè)相對(duì)的概念。 一、衡量切削加工性的指標(biāo) 1. 切削速

41、度vT的含義：當(dāng)?shù)毒呤褂脡勖鼮門(min）時(shí)切削某種材料所允許的切削速度。 vT越高，材料的切削加工性越好。通常取T = 60 min，vT寫作v60 ；難加工材料，vT為v15或v30 。 2. 相對(duì)加工性Kr： Kr v60 / (v60 )j Kr>1時(shí)，材料比45鋼易切削。反之，差二、改善材料切削加工性的基本方法 1. 進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚赫?、退火?2. 調(diào)整材料的化學(xué)成分： 鋼中加硫、鉛等元素；鑄鐵中增加石墨成分 3. 采用新的切削加工技術(shù)第3章 機(jī)床與刀具-講義3.1 金屬切削機(jī)床基本知識(shí)一、機(jī)床的分類 和型號(hào)1. 機(jī)床的分類根據(jù)我國(guó)制定的機(jī)床型號(hào)編制方

42、法，目前將機(jī)床分為12類：車床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床，螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床以及其他機(jī)床。按應(yīng)用范圍分：（1）普通機(jī)床 （通用機(jī)床）用于加工多種零件的不同工序，加工范圍較廣，通用性較大，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。這種機(jī)床主要適用于單件小批生產(chǎn)，例如臥式車床、萬(wàn)能升降臺(tái)銑床等。（2）專門化機(jī)床它的工藝范圍較窄，專門用于加工某一類或幾類零件的某一道（或幾道）特定工序，如曲軸車床、凸輪軸車床等。（3）專用機(jī)床工藝范圍最窄，只能用于加工某一種零件的某道特定工序，適用于大批量生產(chǎn)。如加工機(jī)床主軸箱的專用鏜床、車床導(dǎo)軌的專用磨床等。各種組合機(jī)床也屬于專用機(jī)床。按加工精度分

43、：普通精度、精密精度、高精度按自動(dòng)化程度：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)機(jī)床按機(jī)床質(zhì)量分：儀表機(jī)床、中型、大型、重型機(jī)床按機(jī)床主軸或刀架數(shù)目：?jiǎn)屋S、多軸機(jī)床發(fā)展方向 ：數(shù)控化 ，功能日趨多樣化，工序更加集中。2. 機(jī)床型號(hào)的編制方法機(jī)床型號(hào)是機(jī)床產(chǎn)品的代號(hào)，用以簡(jiǎn)明地表示機(jī)床的類型、性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要技術(shù)參數(shù)等。我國(guó)機(jī)床型號(hào)編制方法的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是“GBT153751994金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法”，機(jī)床型號(hào)由一組漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字按一定規(guī)律組合而成。 l        類代號(hào)（第1、2個(gè)數(shù)字

44、）    共12類，還有子類，只有磨床有子類，在類別字母前用數(shù)字表示。如磨床M、2M、3M。即圖中的第一個(gè)數(shù)字為1、2、3，且只有磨床有。l        通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號(hào)（第3個(gè)數(shù)字）某類機(jī)床除有普通型外，還有某種通用特性，則在類代號(hào)后加通用特性代號(hào)。對(duì)于主參相同而結(jié)構(gòu)、性能不同的機(jī)床，加結(jié)構(gòu)特性代號(hào)。排在類代號(hào)之后，如有通用特性代號(hào)，則排在結(jié)構(gòu)特性代號(hào)之后。所以序號(hào)3有可能是兩個(gè)漢語(yǔ)拼音字母。l       

45、; 組別（第4個(gè)數(shù)字）每類機(jī)床分為10組，09，如MG1432A，組別為1，對(duì)照表，可以查出代表外圓磨床。再如CA6140，組別為6，代表落地及臥式車床。l        系別（第4個(gè)數(shù)字）每組分為若干系。如MG1432A，系別為4，CA6140，系別為1。l        主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào)（第5個(gè)數(shù)字）主參數(shù)代表機(jī)床規(guī)格的大小，用折算值表示（主參數(shù)×折算系數(shù)如1/10）。某些通用機(jī)床，當(dāng)無(wú)法用一個(gè)主參數(shù)表示時(shí)，則

46、在型號(hào)中用設(shè)計(jì)順序號(hào)表示。如MG1432A，32為最大磨削直徑320mm；CA6140，40為最大車削直徑400mm。l        第二主參數(shù)（第6個(gè)數(shù)字）一般是指主軸數(shù)、最大跨距、最大工件長(zhǎng)度、工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度等，也用折算值表示。l        機(jī)床的重大改進(jìn)順序號(hào)（第7個(gè)數(shù)字）當(dāng)機(jī)床的性能及結(jié)構(gòu)布局有重大改進(jìn)，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)、試制和鑒定試，在原機(jī)床型號(hào)的尾部，加重大改進(jìn)順序號(hào)，以區(qū)別于原機(jī)床型號(hào)。序號(hào)按A、B、C等字母順序

47、選用。如MG1432A，A為重大改進(jìn)順序號(hào)（第一次重大改進(jìn)），如果是B則為第二次重大改進(jìn)。l        同一機(jī)床型號(hào)的變型代號(hào)在基本型號(hào)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅改變機(jī)床的部分結(jié)構(gòu)時(shí)，則在原機(jī)床型號(hào)之后加1、2、3等變型代號(hào)，并用“/”分開，以示區(qū)別。二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析1表面成形運(yùn)動(dòng)機(jī)械零件的形狀雖多種多樣，但其構(gòu)成元素，卻不外乎幾種基本形狀的表面：平面、圓柱面、圓錐面和各種成形表面。切削加工中，形成發(fā)生線的方法，有以下四種：（1）軌跡法  它是利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。用尖頭

48、車刀、刨刀等切削時(shí)，切削刃與被加工表面可看作點(diǎn)接觸，因此切削刃可看作一個(gè)點(diǎn)，發(fā)生線為接觸點(diǎn)的軌跡線。采用軌跡法形成發(fā)生線時(shí)，需要一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)。（2）成形法：刀具的切削刃與所需要形成的發(fā)生線完全吻合，曲線形的母線由切削刃直接形成，直線形的導(dǎo)線則由軌跡法形成。（3）相切法：它是利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。采用相切法生成發(fā)生線時(shí)，需要兩個(gè)相互獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，即刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具中心按一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。（4）范成法（或展成法）：它是利用工件和刀具作范成切削運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工的方法。切削加工時(shí)，刀具與工件按確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系作相對(duì)運(yùn)動(dòng)(范成運(yùn)動(dòng)或展成運(yùn)動(dòng))，切削刃與被加工表面相切，切削刃

49、各瞬時(shí)位置的包絡(luò)線，便是所需的發(fā)生線。用范成法生成發(fā)生線時(shí)，刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)通常由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)組合而成，它們之間保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，彼此不獨(dú)立，共同組成一個(gè)運(yùn)動(dòng)，稱為范成運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)）。2.輔助運(yùn)動(dòng)（1）各種空行程運(yùn)動(dòng)；（2）切入運(yùn)動(dòng)，刀具相對(duì)工件切入一定深度；（3）分度運(yùn)動(dòng)；（4）操縱和控制運(yùn)動(dòng)，如啟動(dòng)、停止、變速、工件的夾緊、松開及換刀。3.2 車削一、車削的工作原理及其運(yùn)動(dòng)1. 表面成形運(yùn)動(dòng)車床的主運(yùn)動(dòng)，通常是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通常是刀具的直線移動(dòng)。2. 車削加工的工藝特點(diǎn)：（1）易于保證各加工表面間的同軸度、垂直度、平行度等。因?yàn)檐囅?/p>

50、加工具有同一回轉(zhuǎn)軸線（2）生產(chǎn)率高，切削平穩(wěn)，表面質(zhì)量好。（3）對(duì)工件材質(zhì)、加工要求的適應(yīng)性強(qiáng)。車刀是刀具中最簡(jiǎn)單的一種，制造、刃磨安裝方便，價(jià)格低廉。（4）使用范圍廣，特別適用于加工軸、套、盤類零件。二、 車床車床占機(jī)床總數(shù)的20%35%；加工范圍：軸、盤套零件上內(nèi)外回轉(zhuǎn)面、端面、螺紋面等；運(yùn)動(dòng)特征：主運(yùn)動(dòng)為主軸帶動(dòng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所用刀具：車刀、鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐等；車床種類：臥式、立式、轉(zhuǎn)塔、仿形、自動(dòng)和半自動(dòng)、專門化車床（曲軸、凸輪軸車床、鏟齒車床）。加工精度：經(jīng)濟(jì)加工精度IT8IT7,表面粗糙度Ra1.25  2.5m。圖3-1是CA6140型普通車床的外形

51、圖。機(jī)床的主要組成部件如下：1主軸箱  2刀架  3尾座  4床身  5、9床腿6-光杠  7絲杠  8溜板箱  10進(jìn)給箱  11掛輪變速機(jī)構(gòu)圖3-1  CA6140型普通車床的外形1）主軸箱（床頭箱）1：它固定在床身4的左端。裝在主軸箱中的主軸，通過夾盤等夾具，裝夾工件。主軸箱的功用是支承并傳動(dòng)主軸，使主軸帶動(dòng)工件按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。2）床鞍和刀架部件2：它位于床身4的中部，并可沿床身上的刀架導(dǎo)軌作

52、縱向移動(dòng)。刀架部件由幾層刀架組成，它的功用是裝夾車刀，并使車刀作縱向、橫向或斜向運(yùn)動(dòng)。3）尾架（尾座）3：它裝在床身4的尾架導(dǎo)軌上，并可沿此導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置。尾架的功用是用后頂尖支承工件。在尾架上還可以安裝鉆頭等孔加工刀具，以進(jìn)行孔加工。4）進(jìn)給箱（走刀箱）10：它固定在床身4的左前側(cè)。進(jìn)給箱是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈中主要的傳動(dòng)比變換裝置（變速裝置，變速機(jī)構(gòu)），它的功用是改變被加工螺紋的螺距或機(jī)動(dòng)進(jìn)給的進(jìn)給量。5）溜板箱8：它固定在刀架部件2的底部，可帶動(dòng)刀架一起作縱向運(yùn)動(dòng)。溜板箱的功用是把進(jìn)給箱傳來的運(yùn)動(dòng)傳遞給刀架，使刀架實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給、快速移動(dòng)或車螺紋。在溜板箱上裝有各種操縱手柄及按鈕，工

53、作時(shí)工人可以方便地操作機(jī)床。6）床身4：床身固定在左床腿9和右床腿5上。床身是車床的基本支承件。在床身上安裝著車床的各個(gè)主要部件，工作時(shí)床身使它們保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置。三、車刀應(yīng)用最廣，可在車床上加工外圓、端平面、螺紋、內(nèi)孔，也用于切槽和切斷。結(jié)構(gòu)上車刀有整體車刀、焊接裝配式車刀和機(jī)械夾固式的車刀。機(jī)械夾固車刀切削性能穩(wěn)定，工人不必磨刀，應(yīng)用越來越多。3.3 鉆削、鏜削、拉削一、鉆削加工1鉆床的工作原理及其運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)：鉆頭的旋轉(zhuǎn)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：鉆頭的直線移動(dòng)。2. 鉆削的特點(diǎn)  “三差一大”。剛性差：兩個(gè)大而深的排屑槽使剛性。導(dǎo)向性差：導(dǎo)向棱少且窄

54、。切削條件差：排屑困難，不易散熱。軸向力大：由于橫刃的存在，產(chǎn)生較大的軸向力。屬于粗加工工序：經(jīng)濟(jì)精度：IT13IT11，Ra2512.5m。3鉆床的加工方法  擴(kuò)孔：對(duì)已有孔進(jìn)行擴(kuò)大加工的方法。  經(jīng)濟(jì)精度：IT10IT9，Ra6.33.2m。  擴(kuò)孔余量：一般為孔徑的1/8。  鉸孔：對(duì)已有孔進(jìn)行精加工的方法。  經(jīng)濟(jì)精度：IT9IT7，Ra1.60.4m。余量小，切速低，V=0.0250.16 m/s。4鉆床的類型臺(tái)式鉆床：（D<12 mm）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧靈活，使用方便，適合于加工小孔。立式鉆床：適用于在單件、小批生產(chǎn)中加工中小型工

55、件。搖臂鉆床：廣泛地應(yīng)用于單件和中、小批生產(chǎn)中加工大中型零件。數(shù)控立式鉆床：是在普通立式鉆床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪端面、鉆沉孔和攻螺紋等工序，適用于孔距精度要求較高的中、小批零件的加工。5鉆削刀具可分為兩大類：實(shí)體材料上鉆孔（麻花鉆、中心鉆、深孔鉆），另一類對(duì)已有孔進(jìn)行再加工（擴(kuò)孔鉆、鉸刀、鏜刀）。 麻花鉆：由三部分組成：尾部鉆頭的夾持部分，傳遞扭矩和軸向力，一般小直徑為直柄，大直徑為錐柄。頸部供磨削時(shí)砂輪退刀和打印標(biāo)記用。小直徑的直柄鉆頭沒有頸部。工作部分前端為切削部分，承擔(dān)主要的切削工作，后端為導(dǎo)向部分，起引導(dǎo)鉆頭的作用。 擴(kuò)孔鉆：對(duì)已有孔再加工。刀齒較

56、多，一般有34個(gè)，故導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)。由于擴(kuò)孔余量較小，容屑槽較淺，刀體強(qiáng)度和剛性較好，擴(kuò)孔鉆沒有橫刃，改善了切削條件。擴(kuò)孔鉆有直柄、錐柄和套式。 鉸刀：對(duì)于手用鉸刀，為增加導(dǎo)向作用，校準(zhǔn)部分應(yīng)做得長(zhǎng)些：對(duì)于機(jī)用鉸刀，為減少摩擦，校準(zhǔn)部分應(yīng)做得短些。校準(zhǔn)部分包括圓柱部分和倒錐部分，被加工孔的加工精度和表面粗糙度取決于圓柱部分的尺寸精度和形位精度等；倒錐部分的作用是減少鉸刀與孔壁的摩擦。鉸孔的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用：鉸孔余量小，鉸孔余量對(duì)鉸孔質(zhì)量影響很大，一般粗鉸余量為0.350.15mm,精鉸余量為0.150.05mm；通常采用較低的切削速度以免產(chǎn)生積屑瘤；鉸孔時(shí)必須用適當(dāng)?shù)那邢饕哼M(jìn)行冷卻

57、、潤(rùn)滑和清洗，以防止產(chǎn)生積屑瘤并減少鉸刀和孔壁上的粘附。與磨孔和鏜孔相比，鉸孔生產(chǎn)率高，容易保證孔的精度；但鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差，孔的位置精度應(yīng)由前工序保證。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。鉸孔尺寸精度一般為IT6IT7級(jí)，表面租糙度Ra一般為1.60.4um。對(duì)于中等尺寸、精度要求較高的孔，鉆一擴(kuò)一鉸工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。二、鏜削加工1鏜床的運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)：鏜刀的旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工件或鏜刀的直線運(yùn)動(dòng)。2鏜削的特點(diǎn)：    鏜刀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。 通用性大。經(jīng)濟(jì)精度：IT8IT7， Ra1.60.8um。 精細(xì)鏜(有色金屬)： IT7IT6，Ra0.80.4um。可保證孔的尺寸及位置精度。生產(chǎn)率低。3鏜床的類型：有臥式、坐標(biāo)、金剛、立式、深孔、落地等。4鏜刀：可以在鏜床上加工也可以在車床上加工，多用于箱體孔的粗、精加工。一般分為單刃鏜刀與多刃鏜刀兩