機(jī)械加工原理終稿

1、第一章 金屬切削基本要素1切削運(yùn)動(dòng)和切削用量1） 切削運(yùn)動(dòng)：成形運(yùn)動(dòng)和刀具是實(shí)現(xiàn)工件切削加工過程的兩個(gè)基本要素（由主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成合成切削運(yùn)動(dòng)）2）加工表面：待加工表面（加工時(shí)即將被切除的表面）已加工表面（已被切去多余金屬形成符合要求的工件新表面）過渡表面（加工時(shí)由主切削刃正在切削的表面）3）切削用量：切削速度，進(jìn)給量（轉(zhuǎn)一周沿進(jìn)給方向的位移），切削深度2刀具幾何角度1）刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素：前刀面（切屑流過的表面）、主后刀面（與主切削刃毗鄰，且與工件過度表面相對(duì)）、副后刀面（與副切削刃毗鄰且與已加工表面相對(duì)）、主切削刃（前刀面上直接進(jìn)行切削的邊鋒）、副切削刃、刀尖（交點(diǎn)、圓弧、倒角）2

2、）刀具標(biāo)注角度參考系參考平面：基面、切削平面、副切削平面測(cè)量平面：主剖面、主剖面參考系、法剖面、法剖面參考系3）刀具標(biāo)注角度（要求：能夠嚴(yán)格按照畫法幾何原理繪制刀具切削部分的圖形并標(biāo)注外圓車刀六個(gè)基本角度）（1）主剖面參考系中的標(biāo)注角度基面內(nèi)標(biāo)注角度：主偏角（切削平面與進(jìn)給平面）、副偏角主剖面內(nèi)標(biāo)注角度：前角（基面與前刀面）、后角（后刀面與切削平面）、切削平面內(nèi)標(biāo)注角度：刃傾角（主切削刃與基面）副剖面內(nèi)標(biāo)注角度：副后角（）六個(gè)基本角度：前角go、后角ao、刃傾角ls、主偏角kr、副偏角kr、副后角ao （2）法剖面參考系中的標(biāo)注角度：法前角（前刀面與基面）、法后角（切削平面與后刀面）3切削層參

3、數(shù)（1）切削厚度hD：（2）切削寬度bD：（3）切削面積AD：（4）金屬切除率Zw：4刀具材料（1）對(duì)刀具材料的要求：硬度、耐磨性、耐熱性、強(qiáng)度和韌性、減摩性、導(dǎo)熱性和熱膨脹系數(shù)、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。（2）刀具材料的硬度、耐磨性與強(qiáng)度、韌性之間規(guī)律。（硬度高耐磨性也高，強(qiáng)度和韌性越高，硬度和耐磨性越差）（3）高速鋼特點(diǎn)（強(qiáng)度、韌性、工藝性好，價(jià)格便宜）（4）硬質(zhì)合金的主要成分（金屬碳化物WC、TiC）、分類（YG/YT/YA/YW）、用途（高溫，硬度，簡單刀具）（5）涂層刀具的性能特點(diǎn)（解決硬度、耐磨性與強(qiáng)度、韌性之間的矛盾，但抗彎強(qiáng)度下降，不能采用焊接結(jié)構(gòu)，不能重磨使用）（6）陶瓷刀具的類別及性

4、能特點(diǎn)（1純氧化鋁陶瓷：抗彎強(qiáng)度低；2復(fù)合氧化鋁陶瓷：化學(xué)穩(wěn)定性好，與加工金屬親和作用小，抗彎強(qiáng)度跟沖擊韌性差；3復(fù)合氮化硅陶瓷：適合于切削冷硬鑄鐵和淬硬鋼）價(jià)格低廉（7）金剛石和立方氮化硼的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)（相同：硬度高，切削速度快；不同點(diǎn)：氮化硼熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性更好，可耐高溫不與鐵親和）第二章 金屬切削過程1金屬切削的變形過程1）剪切滑移變形過程（金屬切削過程就是工件的被切金屬層在刀具前刀面的推擠下，沿著剪切面（滑移面）產(chǎn)生剪切變形并轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉倪^程）2）三個(gè)變形區(qū)3）第一變形區(qū)（1）變形系數(shù)（2）剪應(yīng)變（相對(duì)滑移）（3）剪切角2前刀面的摩擦與變形1）前刀面的摩擦（由緊密型接觸區(qū)的膜材起主

5、要作用，不服從古典摩擦法則）（1）外摩擦（2）內(nèi)摩擦（3）前刀面內(nèi)、外摩擦分布2）滯流層和積屑瘤（1）滯流層（2）積屑瘤：形成機(jī)理（由于摩擦阻力的存在，使得切屑滯留在前刀面上，與切屑速度呈n形關(guān)系）、條件（推力T<Fr）、對(duì)切削過程的影響（保護(hù)道具、增大前角、增大切屑厚度、增大已加工表面粗糙度、加速刀具磨損）3加工表面形成（1）加工表面形成過程（2）加工表面特點(diǎn)4切削力與切削熱1）切削力的來源（1）變形抗力（切削層金屬、切屑和工件表層金屬的彈塑性變形所產(chǎn)生的抗力）（2）摩擦力（刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力）2）合力、分力和功率（1）合力、分力：主切削力（垂直于基面，與切削速度的方向一

6、致）、切深抗力（在基面內(nèi)，與進(jìn)給方向相垂直）、進(jìn)給抗力（在基面內(nèi)，與進(jìn)給方向平行）（2）切削功率（各分力消耗功率總和）3）切削力計(jì)算（1）切削力經(jīng)驗(yàn)公式：取得經(jīng)驗(yàn)公式的過程（2）單位切削力4）切削熱和切削溫度場(chǎng)（1）切削熱的產(chǎn)生：三個(gè)熱源（切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形、切屑與前刀面、工件與后刀面間消耗的摩擦功）（2）切削熱的傳導(dǎo)：四種傳輸方式（通過工件、切屑、刀具、周圍介質(zhì)）（3）切削溫度的分布p67圖5）影響切削力和切削溫度的因素：切削用量、刀具角度、刀具磨損5刀具磨損1）刀具磨損的形態(tài)（1）前刀面的磨損：月牙洼（切削速度較高、切削厚度較大的情況下加工塑性金屬，當(dāng)?shù)毒叩哪蜔嵝院湍湍バ陨杂?/p>

7、不足時(shí)，在前刀面磨出一個(gè)月牙洼）（2）后刀面磨損：刀尖磨損VC、中部磨損VB：邊界磨損VN2）刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（1）磨損過程：三個(gè)階段（初期磨損階段，正常磨損階段，劇烈磨損階段）（2）磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（考慮：工藝系統(tǒng)剛性、工件材料、加工精度和表面質(zhì)量、工件尺寸）3）Taylor公式（1）使用壽命與vc -T關(guān)系 Vc=A/Tm（2）f-T, ap-T關(guān)系與廣義Taylor公式 f=B/Tn ap=C/Tp 6切削參數(shù)合理選擇1）切削用量選擇（1）切削用量與生產(chǎn)率（2）切削用量與刀具使用壽命（3）切削用量與加工質(zhì)量（4）切削用量的選擇原則（首先盡量選用大的切削深度，然后根據(jù)加工條件和加工要求選取允

8、許的最大進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具使用壽命和機(jī)床功率允許情況選取最大切削速度）2）刀具幾何參數(shù)的選擇：前角（工件材料硬度強(qiáng)度低、塑性、冷硬嚴(yán)重、抗彎強(qiáng)度大韌性好、系統(tǒng)剛性差、選擇大前角）、后角（粗加工、強(qiáng)力切削、強(qiáng)度硬度高、系統(tǒng)剛性差、選擇小后角）、主偏角（粗加工、剛性不足選大）、副偏角（不引起震動(dòng)、精加工、高強(qiáng)度硬度、切斷選小）7工件材料切削加工性1）切削加工性的概念：相對(duì)性2）切削加工性指標(biāo)：切削加工性等級(jí)3）切削加工性影響因素：強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性（越大，加工性能越差） 高溫性能（越好，加工性能越好）4）典型難加工材料的切削加工性：超高強(qiáng)度鋼、鈦合金、高溫合金8切削液1）切削液的種類：水溶液

9、、乳化液、切削油2）切削液的作用：冷卻、潤滑、清洗、防銹第三章 機(jī)床與刀具1機(jī)床分類與運(yùn)動(dòng)分析1）表面成形運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)2 車床與車刀1）加工范圍：（各種回轉(zhuǎn)面，如內(nèi)外圓柱表面、圓錐表面、成形回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面、螺紋面等）2）車床種類：臥式車床（主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給箱、溜板箱、床身）3）車刀：可轉(zhuǎn)位車刀（使用可轉(zhuǎn)位刀片的機(jī)夾車刀，他與普通機(jī)夾車刀的不同點(diǎn)在于刀片為多邊形，每一邊都可作切削刃，用鈍后只需將刀片轉(zhuǎn)位，即可是新的切削刃投入工作，當(dāng)幾個(gè)切削刃都用鈍后，即可更新刀片）4鉆床與鉆頭1）孔加工范圍的種類（主要加工外形較復(fù)雜，沒有對(duì)稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔，如箱體、機(jī)架）、目的2

10、）麻花鉆：結(jié)構(gòu)（兩條主切削刃和兩條副切削刃，兩條螺旋槽鉆溝形成前刀面，主后刀面在鉆頭的端面上）p1355銑床與銑刀1）加工范圍（平面、溝槽、螺旋面）2）銑床：升降臺(tái)銑床：用途（單件、小批及成批生產(chǎn)中加工小型零件）、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）銑刀：特點(diǎn)、分類（圓柱銑刀：臥式銑床上加工平面；端銑刀：立式銑床加工平面；盤形銑刀：槽銑刀加工淺槽、兩面刃銑刀加工臺(tái)階面；三面刃銑刀切槽和臺(tái)階面；鋸片銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、角度銑刀、成形銑刀）、用途6磨床與砂輪1）加工范圍（磨削內(nèi)、外圓柱面和圓錐面、平面、螺旋面、齒面以及各種成形面，還可以刃磨刀具）2）砂輪特性：磨料（氧化物系、碳化物系、高硬磨料系）、粒度（磨粒的大小程

11、度，微粉<40m）、結(jié)合劑（陶瓷結(jié)合劑、樹脂、橡膠、金屬）、硬度（砂輪的硬度用來反映磨粒在磨削力的作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度：工件硬度、加工接觸面、精磨和成形磨削、砂輪粒度大小、工件材料）、組織（反映磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者之間的比例關(guān)系：磨粒在砂輪總體積中所占的比例越大，則砂輪的組織越緊密、氣孔越?。? 拉刀和拉床（拉床用拉刀進(jìn)行通孔、平面及成形表面的加工）第四章 定位夾緊及夾具設(shè)計(jì)無第五章 機(jī)械加工表面質(zhì)量1 表面質(zhì)量基本概念1）表面質(zhì)量的含義：表面質(zhì)量（指經(jīng)過機(jī)械加工后，在零件已加工表面上幾微米至幾百微米表面層所產(chǎn)生的物理機(jī)械性能的變化以及表面層微觀幾何形狀誤差）、表面粗糙度

12、（表面的微觀幾何形狀誤差，它是切削運(yùn)動(dòng)后，刀刃在被加工表面上形成的峰谷不平的痕跡）、表面波度（介于加工精度和表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差，主要是由加工過程中工藝系統(tǒng)的振動(dòng)所引起的）、表面層物理機(jī)械性能（表面層硬化深度和程度，表面層內(nèi)殘余應(yīng)力的大小、方向及分布情況，表面層金相組織的改變，表面層內(nèi)其他物理機(jī)械性能的變化）2）表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響：耐磨性（摩擦副的材料、熱處理情況和潤滑條件、表面質(zhì)量）、耐疲勞性（粗糙度參數(shù)大，降低耐疲勞性）、配合質(zhì)量（粗糙度參數(shù)大，配合間隙增大，配合精度降低）2表面粗糙度及其影響因素（1）理論粗糙度：計(jì)算公式（2）影響表面粗糙度的因素：切削用量（切削速度越

13、大，粗糙度越?。?、刀具角度（前角大粗糙度降低）、工件材質(zhì)（韌性越大的塑性材料、粗糙度越大）、積屑瘤、刀具材料、刃磨質(zhì)量3加工表面物理機(jī)械性能的變化加工硬化（表面層產(chǎn)生的塑性變形使金屬晶體內(nèi)產(chǎn)生剪切滑移，晶格嚴(yán)重扭曲，并產(chǎn)生晶粒的拉長、破碎和纖維化，引起材料的強(qiáng)化，提高硬度跟強(qiáng)度）、殘余應(yīng)力（切削過程中表面層組織發(fā)生形狀變化和組織變化時(shí)，在表面層及里層就會(huì)產(chǎn)生互相平衡的彈性應(yīng)力，稱之為表面的殘余應(yīng)力）、表層相變（）4加工表面質(zhì)量控制表面粗糙度選用，粗糙度、加工硬化、殘余應(yīng)力，相變的改善第六章 機(jī)械加工精度1加工精度的概念1）機(jī)械加工精度的含義：加工精度（零件經(jīng)過加工后的尺寸、幾何形狀以及各表面相

14、互位置等參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符合的程度）、加工誤差（它們之間的偏離程度）、尺寸精度（限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定范圍）、形狀精度（限制加工表面宏觀幾何形狀誤差）、位置精度（限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差）2）加工誤差分類（1）系統(tǒng)誤差（具有確定性規(guī)律的誤差）與隨機(jī)誤差（具有統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律的誤差）（2）靜態(tài)誤差（工藝系統(tǒng)在不切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差）與切削狀態(tài)誤差2工藝過程的精度保證1）試切法（每一工步或走刀前對(duì)刀，切出一小段測(cè)量，合適否；生產(chǎn)效率低，技術(shù)水平高，單件小批量）2）調(diào)整法（先按規(guī)定尺寸調(diào)整好機(jī)床、夾具、刀具、工件的相對(duì)位置及進(jìn)給行程；精度低，生產(chǎn)率高）3加工誤差產(chǎn)生

15、的原因及提高精度的措施1）加工誤差產(chǎn)生的原因（1）工藝系統(tǒng)精度和磨損的影響：機(jī)床精度、主軸誤差、刀具精度和磨損、夾具的制造精度和磨損（減小刀具磨損：進(jìn)行尺寸補(bǔ)償、降低切削速度、選用耐磨性高的材料）（2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響：工藝系統(tǒng)、剛度、柔度、影響工藝系統(tǒng)剛度的因素（接觸面表面質(zhì)量、系統(tǒng)存在薄弱環(huán)節(jié)、連接件夾緊力影響、摩擦力、間隙）、工藝系統(tǒng)剛度組成（）（3）切削力對(duì)加工精度的影響：誤差復(fù)映、誤差復(fù)映系數(shù)（4）熱變形對(duì)加工精度的影響：工件的熱變形、刀具的變形、機(jī)床的熱變形（走刀次數(shù)越多，總的誤差復(fù)映系數(shù)越小，零件形狀精度越高；系統(tǒng)剛度越好，加工精度越高；切深值的大小不影響誤差復(fù)映

16、系數(shù)，只與切深的差值有關(guān)；可以根據(jù)零件所要求的形狀精度和毛坯狀況來選擇工藝系統(tǒng)剛度及走刀次數(shù)）2）提高精度的措施（1）提高工藝系統(tǒng)剛度的措施：提高機(jī)床構(gòu)件剛度、工件安裝剛度、刀具剛度、接觸剛度（零件表面質(zhì)量）、預(yù)緊力（2）減小熱變形誤差的措施：熱源（切削熱、傳動(dòng)摩擦、外部熱源）、熱補(bǔ)償、機(jī)床結(jié)構(gòu)、保持工藝系統(tǒng)的熱平衡、控制環(huán)境溫度第七章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制定1工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和基本要求1）機(jī)械加工工藝規(guī)程含義（規(guī)定產(chǎn)品或零部件加工工藝過程和操作方法等的工藝文件）2）工藝過程的組成：工序（一個(gè)或一組工人在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件連續(xù)完成的那一部分加工過程）、安裝（在同一個(gè)工序中，工件

17、每定位和夾緊一次所完成的那部分加工稱為一個(gè)安裝）、工位（在一次安裝中，通過分度裝置，使工件相對(duì)于機(jī)床床身變換加工位置，我們把每一個(gè)加工位置上所完成的工藝過程稱為工位）、工步（每一個(gè)工位中，加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量都不變的情況下所完成的加工）和走刀（切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內(nèi)容）3）生產(chǎn)類型與機(jī)械加工工藝規(guī)程（1）生產(chǎn)綱領(lǐng)：產(chǎn)品年產(chǎn)量（2）生產(chǎn)類型：大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)，各種生產(chǎn)類型的特點(diǎn)（3）工藝規(guī)程的作用（是生產(chǎn)的計(jì)劃、調(diào)度，工人的操作、質(zhì)量檢查的依據(jù)；生產(chǎn)準(zhǔn)備工作；原始數(shù)據(jù)）4）工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則、步驟和內(nèi)容（1）制訂工藝規(guī)程的原始資料（零件工作圖，包括

18、必要的裝配圖；零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型；毛坯的生產(chǎn)條件和供應(yīng)條件；本廠的 生產(chǎn)條件；各有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性文件）（2）設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的步驟和內(nèi)容（閱讀裝配圖和零件圖；工藝審查；熟悉或確定毛坯；擬定機(jī)械加工工藝路線；確定滿足各工序要求的工藝設(shè)備；確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸和公差；確定切削用量；確定時(shí)間定額；填寫工藝文件）2定位原理1）六點(diǎn)定位原理3定位基準(zhǔn)及選擇1）基準(zhǔn)（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)）（2）工藝基準(zhǔn)： 定位基準(zhǔn)：粗基準(zhǔn)（未經(jīng)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)）、精基準(zhǔn)、附加基準(zhǔn)（零件上根據(jù)機(jī)械加工工藝需要而專門設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)）； 測(cè)量基準(zhǔn)（在加工中或加工后用量測(cè)量工件的形狀、位置

19、和尺寸誤差所采用的基準(zhǔn)）； 裝配基準(zhǔn)（在裝配時(shí)，用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)）2）定位基準(zhǔn)的選擇（3）一般原則（選最大尺寸的表面為安裝面（限3自由度），選最長距離的表面為導(dǎo)向面（限2自由度），選最小尺寸的表面為支撐面（限1自由度）；首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度；應(yīng)盡量選擇零件上有重要位置精度關(guān)聯(lián)的只要表面為定位基準(zhǔn)；定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于夾緊，在加工過程中穩(wěn)定可靠）（4）粗基準(zhǔn)的選擇（選加工余量小的、較準(zhǔn)確的、表面質(zhì)量較好的、面積較大的毛面作為粗基準(zhǔn)；選重要表面；選不加工的表面；粗基準(zhǔn)一般只能使用一次）（5）精基準(zhǔn)的選擇： 基準(zhǔn)重合原則； 基準(zhǔn)單一原則； 互為基準(zhǔn)原則； 自為基準(zhǔn)原則4工藝路線的制訂1）加工經(jīng)濟(jì)精度與加工方法的選擇（1）加工經(jīng)濟(jì)精度（在正常加工條件下所能保證的加工精度和表面粗糙度）（2）加工方法的選擇：應(yīng)考慮的主要問題（所選擇的加工方法能否達(dá)到零件精度