機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題集-丁江民習(xí)題解答

參考答案

第一章機(jī)械加工方法

1-1能成形內(nèi)或外圓柱面、內(nèi)或外圓錐面、旋轉(zhuǎn)曲面、鉆擴(kuò)較孔、內(nèi)或外螺紋、車端面、切槽、滾花

等表面。

1-2主運(yùn)動(dòng)不同。

（1）車削主運(yùn)動(dòng)為工件的選轉(zhuǎn)，而鏤削主運(yùn)動(dòng)為鏢刀的旋轉(zhuǎn)。

（2）針對(duì)的主要加工對(duì)象不同。鋒削主要加工精密孔。

1-3主運(yùn)動(dòng)方向不同。

刨削的主運(yùn)動(dòng)方向通常為刨刀的水平往亞運(yùn)動(dòng)，插削的主運(yùn)動(dòng)方向通常為插刀的垂直往亞運(yùn)動(dòng)。

1-4孔的精加工方法主要有較孔、住孔、拉孔和磨孔等。

較孔主要適用于對(duì)位置精度要求不高的小孔精密加工，鎮(zhèn)孔主要適用于對(duì)位置精度要求較高的

大孔精密加工。

1-5錢削土運(yùn)動(dòng)為鐵刀軸的旋轉(zhuǎn)。

分順銃和逆銃。

能成形平面、曲面、齒面等表面。

1-6有三種方法，分別是周邊磨削、端面磨削和周邊-端面磨削。

周邊磨削用砂輪的圓周面進(jìn)行磨削，能減少工件受熱產(chǎn)生的變形，有利于提高工件的精度，適

于精磨。

端面磨削用砂輪的端面進(jìn)行磨削，彎曲變形小，剛性好，可選用較大的磨削用量，散熱較差，

生產(chǎn)效率較高，適于粗磨。

周邊-端面磨削，同時(shí)用砂輪圓周和端面進(jìn)行磨削，適用于磨臺(tái)階面，磨削用量不宜過大。

1-7①速度傳動(dòng)鏈：電動(dòng)機(jī)

②展成傳動(dòng)鏈:4-5-E-6-7-ux-8-9；

③軸向進(jìn)給傳動(dòng)鏈：9-10-^-11-12

④差動(dòng)傳動(dòng)鏈：12-13-w-14-15-E-6-7-8-9

1-8切削加工是依靠切削運(yùn)動(dòng)，一條母線沿一條導(dǎo)線做一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)形成軌跡，從而形成零件表面。

特種加工是利用化學(xué)、物理（電、聲、光、熱、磁）或電化學(xué)方法對(duì)工件材料進(jìn)行去除的一系列加

工方法。

1-9電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽(yáng)極溶解的電化學(xué)原理對(duì)工件進(jìn)行成形加工的一種方法，

主要用于加工型孔、型腔、復(fù)雜型面、小宜徑深孔、膛線以及進(jìn)行去毛刺、刻印等。

電火花加工是利用工具電極和工件電極間瞬時(shí)火花放甩所產(chǎn)生的高溫，溶蝕工件材料來(lái)獲得工

件成形的。適用于加工各種硬、脆、韌、軟和高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料，可以加工各種型孔、曲線孔和微

小孔，也可以加工各種立體曲面型腔，既可以用來(lái)切斷、切割，也可以用來(lái)進(jìn)行表面強(qiáng)化、刻寫、

打印銘牌和標(biāo)記等。

激光加工是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性，對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、

表面處理、打孔及微加工。廣泛應(yīng)用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、發(fā)散式氣冷沖片的多孔蒙皮、

發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等的小孔加工，以及多種材料的切割加工、集成電路制作中的激光

焊接和激光劃片等工藝。

超聲波加工是利用超聲頻作小振幅振動(dòng)的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對(duì)被

加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋

光。

水射流加工是將水流的壓力提升到足夠高（200MPa以上），使水流具有極大的動(dòng)能，可以穿透

化纖、木材、皮革、橡膠等，在高速水流中混合一定比例的磨料，則可以穿透幾乎所有堅(jiān)硬材料如

陶瓷、石材、玻璃、金屬、合金等。在二維數(shù)控加工平臺(tái)的引導(dǎo)下，在材料的任意位置開始加工或

結(jié)束加工，按設(shè)定的軌跡以適當(dāng)?shù)乃俣纫苿?dòng)，實(shí)現(xiàn)任意圖形的平面切割加工。

磁流變拋光是利用磁流變拋光液在梯度磁場(chǎng)中發(fā)生流變而形成的具有鉆塑行為的柔性“小磨頭”

與工件之間具有快速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使工件表面受到很大的剪切力，從而使工件表面材料被去除。其

是介于接觸式拋光與非接觸式拋光的一種拋光方法，與傳統(tǒng)拋光方法相比，具有拋光精度高，無(wú)刀

具磨損、堵塞現(xiàn)象，去除率高且不引入亞表面損傷等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)近零亞表面損傷和納米級(jí)精度拋

光，通?？勺鳛楣鈱W(xué)零件加工的最后一道工序。

第二章金屬切削原理與刀具

2-1車削主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)。

銃削主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件相對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)。

刨削主運(yùn)動(dòng)是刀具的往復(fù)直線移動(dòng)，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是T件相對(duì)刀具的間歇運(yùn)動(dòng)。

鉆削主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具相對(duì)工件的直線軸向運(yùn)動(dòng)。

磨削主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件相對(duì)砂輪的運(yùn)動(dòng)。

2-2簡(jiǎn)圖（略）

（1）通外圓車刀車外圓錐面；

工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的斜線進(jìn)給，屬于簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。

（2）成形車刀車削外圓錐面；

工件的旋轉(zhuǎn)和刀具垂直軸向的進(jìn)給，屬于簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。

（3）尖刃車刀縱橫向同時(shí)走刀車削外錐面；

工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的斜線進(jìn)給，屬于簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。

（4）麻花鉆鉆孔；

2

鉆頭的旋轉(zhuǎn)和相對(duì)工件的軸向直線進(jìn)給，屬于簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。

（5）拉刀拉削圓柱孔；

拉刀的縱向進(jìn)給，屬于簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。

（6）插齒刀插削直齒圓柱齒輪；

工件的旋轉(zhuǎn)與插齒刀的往復(fù)移動(dòng)，屬于復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

（7）三角形螺紋車刀車螺紋；

工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的直線進(jìn)給，屬于復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

（8）絲錐攻螺紋；

絲錐的旋轉(zhuǎn)與軸向進(jìn)給，屬于復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

（9）窄砂輪磨（長(zhǎng)）圓柱表面。

砂輪的旋轉(zhuǎn)和相對(duì)工件的軸向移動(dòng)，屬于簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。

2-3標(biāo)注角度，假定①無(wú)進(jìn)給量②主切削刃刀尖位于工件軸向水平面內(nèi)③刀桿中心線垂直于工件軸

線條件下，在所建立的標(biāo)注角度坐標(biāo)參考系（切削平面-基面-正交平面直角坐標(biāo)參考系）中，在正交

面內(nèi)測(cè)量前面與基面的夾角（前角）和主后面與切削平面的夾角（后角），在基面內(nèi)測(cè)量主切削刃

與進(jìn)給方向的夾角（主偏角）和測(cè)量副切削刃與進(jìn)給反方向的夾角（副偏角），在切削平面內(nèi)測(cè)量

主切削刃與基面的夾角（刃傾角）。

刀具的標(biāo)注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具設(shè)計(jì)圖上予以標(biāo)注的角度。在實(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，上述標(biāo)注角度會(huì)發(fā)生一定的變化，其變化后的實(shí)

際角度稱為工作角度。角度變化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改變。

標(biāo)注角度坐標(biāo)參考系中速度方向?yàn)橹鬟\(yùn)動(dòng)速度方向，而工作角度坐標(biāo)參考系中速度方向?yàn)楹铣伤俣?/p>

方向。

2-4在基面主切削力的投影上找到接近刀尖的一點(diǎn)，建立主剖面、切削平面和基面參考系，然后根

據(jù)刀具標(biāo)注角度的定義繪出并標(biāo)注。

2-5在基面主切削刃的投影上找到接近刀尖的一點(diǎn)，建立主剖面、切削平面和基面參考系，然后根

據(jù)刀具標(biāo)注角度的定義和切削層的定義繪出并標(biāo)注。

2-6v.=—空^—x1.256/7?/5

'1000x60

vf==120mm/min

ap=5mm

2-7（I）tanyn=tanyocoszv

九二9.85°

cotan=cotaocos45

aH=5.08°

(2)AD=hDbD=fap=0.9/初7廣

2-8roe=yo-arctan/

h

。初二+arctan

2-9刀具材料應(yīng)具備如下基本性能：

（1）高于工件材料的硬度；

（2）足夠的強(qiáng)度和韌性；

（3）好的抵抗磨損能力：

（4）良好的耐熱性、抗擴(kuò)散和氧化能力；

（5）盡量大的導(dǎo)熱系數(shù)和小的線膨脹系數(shù)；

（6）良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。

常用刀具材料有：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶寬材料、涂層刀具、金剛石、立方氮化硼“

高速鋼優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度、韌性均好，刃磨后切削刃鋒利，質(zhì)量穩(wěn)定強(qiáng)度較好。缺點(diǎn)是價(jià)格高，耐熱

性中等，熱塑性差。

硬質(zhì)合金優(yōu)點(diǎn)是具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等。缺點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度低，

沖擊韌性差，脆性大，承受沖擊和抗振能力低。

陶瓷材料刀具的優(yōu)點(diǎn)耐磨性好，可加工高硬材料，較耐沖擊，耐高溫，壽命較長(zhǎng)。缺點(diǎn)是比較

脆，韌度低。

涂層刀具其較硬涂層可以使刀具耐啜性提高許多，另外還具有隔離效應(yīng)，使刀具壽命大大延長(zhǎng)。

缺點(diǎn)是涂層成本確實(shí)比較高。

金剛石的優(yōu)點(diǎn)是極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù)，以

及與非金屬親和力小。缺點(diǎn)是可加工性差，遇熱易氧化和石墨化，馬鐵元素親和力大，不宜加工切

削鋼鐵。

立方氮化硼的優(yōu)點(diǎn)是很高的硬度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)情性，其熱粒定性遠(yuǎn)高于金剛石，對(duì)鐵系金

屬元素有較大的化學(xué)穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是單晶立方碳化硼晶粒尺度小，存在容易劈裂的解理面，極容易

發(fā)生解理破損。

2-10有三類，分別是YG、YT、YW類。YG類合金硬度低、抗彎強(qiáng)度高，適用于加工鑄鐵和有色

金屬；YT類硬質(zhì)合金比YG類硬質(zhì)合金硬度和耐磨性高，線膨脹系數(shù)較大，韌性較差，適用于加工

碳鋼，YW類硬質(zhì)合金比YT類硬質(zhì)合金高溫硬度和耐磨性高，適用于加工熱硬材料。

2-11（1）45鋼一YT類硬質(zhì)合金；

（2）灰鑄鐵一YG類硬質(zhì)合金或高速鋼；

（3）黃銅和（4）鑄鋁—YG類硬質(zhì)合金;

（5）不銹鋼一YW類硬質(zhì)合金；

（6）鈦合金一YW類硬質(zhì)合金；

（7）高鐳鋼一YW類硬質(zhì)合金；

（8）高溫合金一YW類便質(zhì)合金。

2-12第一變形區(qū)——塑性變形區(qū)；

第二變形區(qū)一摩擦變形區(qū)；

第三變形區(qū)——加工表面變形區(qū)。

第?變形區(qū)：變形量最大。第二變形區(qū)：切屑形成后與前刀面之間存在壓力，所以沿前刀面流

出時(shí)有很大摩擦，所以切屑底層又一次塑性變形。第三變形區(qū)：已加工表面與后刀面的接觸區(qū)域。

這三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，應(yīng)力比較集中，而且復(fù)雜，金屬的被切削層在此處于工件基

體分離，變成切屑，一小部分留在加工表面上。

2-13在中低速切削塑性金屬材料時(shí)，刀一屑接觸表面由于強(qiáng)烈的擠壓和摩擦而成為新鮮表面，兩接

觸表面的金屬原子產(chǎn)生強(qiáng)大的吸引力，使少量切屑金屬粘結(jié)在前刀面上，產(chǎn)生了冷焊，并加工硬化,

形成瘤核.瘤核逐漸長(zhǎng)大成為積屑瘤，且周期性地成長(zhǎng)與脫落.

積屑瘤粘結(jié)在前刀面上，減少了刀具的磨損；積屑瘤使刀具的實(shí)際工作前角大，有利于減小切

削力；積屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度；積屑瘤使工件已加工表面

變得較為粗糙。積屑瘤對(duì)粗加工有利，生產(chǎn)中應(yīng)加以利用；而對(duì)精加工不利，應(yīng)以避免。

消除措施：采用高速切削或低速切削，避免中低速切削；增大刀具前角，降低切削力；采用切

削液。

2-14切屑形成后與前刀面之間存在壓力，所以流出時(shí)有很大的摩擦，因?yàn)槭骨行紝佑忠淮闻苄?/p>

變形，而且切屑與前刀面之間接觸的是新鮮表面，化學(xué)性質(zhì)很活躍。而剛體之間的滑動(dòng)摩擦只是接

觸表面之間的摩擦，并沒有塑性變形和化學(xué)反應(yīng)。

2-15衡量切削變形的程度可以分別用變形系數(shù)J、相對(duì)滑移￡和剪切角。三個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。

變形系數(shù)J等于切屑厚度J與切削層厚度《、之比或切削層長(zhǎng)度/,、與切屑長(zhǎng)度加之比

也，＞1

5愈大，變形愈大。

相對(duì)滑移￡是指單位長(zhǎng)度上的相對(duì)滑移量￡=生

\Y

剪切角”是剪切面與切削速度方向之間的夾角。劭增大，變形減小。

相對(duì)滑移與剪切角的關(guān)系￡=------少山------

sin0CQS（0一/〃）

變形系數(shù)與剪切角的關(guān)系&=8s（。-九）

sin0

變形系數(shù)與相對(duì)滑移的關(guān)系e=>-2&sm九十1

Jcos九

2-16帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑和崩碎切屑。

（1）帶狀切屑

它的內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬材料（如碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金），當(dāng)切削

厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時(shí)，一般常得到這類切屑。它的切削過程平衡，切削力

波動(dòng)較小，已加工表面粗糙度較小。

（2）擠裂切屑

這類切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時(shí)有裂紋。這種切屑大多在切削速度

較低、切削厚度較大、刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生。

（3）單元切屑

如果在擠裂切屑的剪切面二，裂紋擴(kuò)展到整個(gè)面上，則整個(gè)單元被切離，成為梯形的單元切屑。

切削鉛或用很低的速度切削鋼時(shí)可得到這類切屑。

（4）崩碎切屑

這是屬于脆性材料（如鑄鐵、黃銅等）的切屑。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不

平的，當(dāng)加工厚度較大時(shí)產(chǎn)生該切屑。

2-17（1）刀具前角：刀具前角越大，排屑越順利，前刀面對(duì)切屑的擠壓作用小，因此，切屑的變

形小。

（2）切削速度：切削速度越高，切屑流動(dòng)越快，前刀面對(duì)切屑的擠壓作用時(shí)間短，因此切屑的

變形小。

（3）進(jìn)給量：進(jìn)給量越大，切屑與前刀面之間的擠壓作用越大，切屑的變形就越大。

2-18鱗刺形成的原因是前刀面與切屑摩擦形成粘結(jié)層并逐漸堆積，切屑在刀具的前刀面上周期性地

停滯，代替刀具的前刀面擠壓切削層，加劇了金屬的塑性變形。切削層金屬的積聚，使切削層增大

并向切削線以下延伸，導(dǎo)致切削刃前方的加工面上產(chǎn)生導(dǎo)裂，當(dāng)切削力超過粘結(jié)力時(shí)，切屑流出并

被切離而導(dǎo)裂層殘留在已加工表面上形成鱗刺。

鱗刺對(duì)零件表面質(zhì)量有嚴(yán)重影響，使零件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力，進(jìn)而使零件表面容易產(chǎn)生微裂

紋，降低零件的疲勞強(qiáng)度。對(duì)于裝配零件，裝配后，實(shí)際接觸表面減小、接觸剛度降低，影響機(jī)器

的工作精度。

影響鱗刺的主要因素有：切削速度、切削深度、刀具的前角、工件的材質(zhì)和切削液。

切削速度主要是通過切削溫度來(lái)影響鱗刺，溫度在一定范圍時(shí)，刀和屑間的摩擦系數(shù)最大，容

易產(chǎn)生切削層的層積，切削速度是影響切削溫度的主要因素，在某一適中切削速度范圍內(nèi)容易形成

鱗刺。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：切削速度低時(shí)，開始出現(xiàn)鱗刺但高度較小，鱗刺的高度隨著切削速度的提高

而增大，達(dá)到一定速度時(shí)便減小，最后消失。

6

切削厚度如果在同一切削速度下，切削厚度增大時(shí)，切削溫度和力及與切屑接觸長(zhǎng)度隨之增大,

因此，鱗刺形成及高度隨著切削厚度增大而增大。

刀具的前角增大時(shí)，前刀面上的法向力減小，切削溫度降低，切屑變形減小，當(dāng)切削速度低時(shí),

鱗刺的高度隨前角增大而下降，但切削速度高時(shí)，隨著切削溫度的升高，鱗刺的高度卻隨著前角增

大而增大。

材質(zhì)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在較低的切削速度下，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的工件，切削后鱗刺較大；正火處理

的工件較小。但在較高的切削速度下，情況完全不一樣，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的工件產(chǎn)生鱗刺高度較小，正

火退火處理的工件較高。

切削液的使用，可以有效控制切削溫度，減少摩擦，采用潤(rùn)滑冷卻性能很好的切削液可以防止

和抑制鱗刺產(chǎn)生和生長(zhǎng)。選用與工件材料化學(xué)親和性差的刀具材料，也可以抑制鱗刺產(chǎn)生。

2-19（1）卷屑的機(jī)理

設(shè)法使切屑沿著前刀面流出時(shí)，受到一個(gè)額外的作用力，在該力作用下，使切屑產(chǎn)生一個(gè)附加

的變形而彎曲。常用的方法是①自然卷屑和②在前刀面上設(shè)計(jì)制造卷屑槽或安裝附加卷屑臺(tái)。

（2）斷屑的機(jī)理

避免過長(zhǎng)的切屑，對(duì)切屑需進(jìn)?步施加力（變形）使之折斷，常用方法有：

①使卷曲后的切屑與工伶相碰，使切屑根部的拉應(yīng)力越來(lái)越大，最終導(dǎo)致切屑完全折斷；

②使卷曲后的切屑與后刀面相碰，使切屑根部的拉應(yīng)力越來(lái)越大，最終導(dǎo)致切屑完全斷裂。

2-20車削時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)為三個(gè)相互垂直的運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)（切削速度）、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（進(jìn)給量）、切深

運(yùn)動(dòng)（背吃刀量），為了實(shí)際應(yīng)用和方便計(jì)算，在實(shí)際切削時(shí)將切削力分解成沿著三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向、

相互垂直的分力。

切削力（主切削力）Fc:在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力。它是校驗(yàn)和選擇機(jī)床功率，校驗(yàn)和設(shè)計(jì)機(jī)床主運(yùn)

動(dòng)機(jī)構(gòu)、刀具和夾具強(qiáng)度和剛性的重要依據(jù)。

背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力,它是影響加工精度、表面粗糙度的主要因

素°

進(jìn)給力（進(jìn)給抗力）Ff：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力，使工件產(chǎn)生彈性彎曲，引起振動(dòng)。它是校驗(yàn)

進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的主要依據(jù)。

2-21（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對(duì)過渡表面與已加工表面之間的摩擦力。

2-22背吃刀量和進(jìn)給量都會(huì)影響切削力大小，當(dāng)進(jìn)給量增大的時(shí)候，切削力的增大不成比例的增大,

而背吃刀量增大的時(shí)候，切削力成比例的增大。

府于切削力來(lái)說(shuō)，背吃刀量影響最大，進(jìn)給量其次，v有降低切削力的作用。

2-23查出0火、X》、）片、*z、k小CF.X"、＞6、"小、kF,、CFp."）%、勺〃、kFp

7

F(=CFza^產(chǎn)*kpx1613.627V

yF/nKf

Ff=CFa^fvkFf?750.86/V

F,=C?J""”640.12N

-3

Pm=Fevcx10=2.7kW

CCC擊匕”S84Uc

2-24(1)匕，=

喘5./。4(3075./。43。%產(chǎn)./加

切削速度降低16%

0z="九9P?f=a0.84匕?39?f=2.520

金屬切除率增加到2.52倍。

△CCC最了匕才匕

(2)v=_________=____________=____________0.64

2c0.15r0.4^0.15zorx0.4^0.40.15,04

aazf

4P'iiP.(")Jp'J

切削速境降低36%

Q?2=B?v2c?dp$=B.0.64%?明?3/=1.92Qz

金屬切除率增加到1.92倍。

2-25被切削的金屬在刀具的作用下，發(fā)生彈性和塑性變形而耗功，這是切削熱的一個(gè)重要來(lái)源。此

外，切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦也要耗功，也產(chǎn)生出大量的熱量。因此，切削時(shí)共有

三個(gè)發(fā)熱區(qū)域，即剪切面、切屑與前刀面接觸區(qū)、后刀面與過渡表面接觸區(qū)，切削熱的來(lái)源就是切

屑變形功和前、后刀面的摩擦功。

切削熱由切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)傳導(dǎo)出去。影響熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的

熱導(dǎo)率、加工方式和周圍介質(zhì)的狀況

僅從切削熱的產(chǎn)生的多少不能說(shuō)明切削區(qū)溫度的高低，主要由切削熱產(chǎn)生與傳出中其哪部分較

大有關(guān)。

2-26切削溫度一般指前刀面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。

切削溫度在刀具上的分布：

（1）剪切面上各點(diǎn)溫度幾乎相同。

（2）前刀面和后刀面上的最高溫度都不在刀刃上，而是在離刀刃有一定距離的地方。

（3）在剪切區(qū)域中，垂直剪切面方向上的溫度梯度很大。

（4）在切陷靠近前刀面的一層（簡(jiǎn)稱底層）上溫度梯度很大，離前刀面0.1?0.2mm,溫度就可能下降

一半。

（5）后刀面的接觸長(zhǎng)度較小，因此溫度的升降是在極短時(shí)間內(nèi)完成的。

（6）工件材料塑性越大，則前刀面上的接觸長(zhǎng)度愈大，切削溫度的分布也就較均勻些；反之，工件

材料的脆性愈大，則最高溫度所在的點(diǎn)離刀刃愈近。

8

（7）工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈低，則刀具的前、后刀面的溫度愈高。

2-27切削液具有潤(rùn)滑、冷卻、清洗和防銹作用。

潤(rùn)滑作用，可以減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，形成部分潤(rùn)滑膜，從而減

小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損。

冷卻作用，有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和

刀具耐用度。

清洗作用，除去生成的切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒，防止機(jī)床和工件、刀具的沾污，使

刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利。

防銹作用，防止環(huán)境介質(zhì)及殘存切削液中的油泥等腐蝕性物質(zhì)對(duì)金屬產(chǎn)生侵蝕。

常用切削液有三種類型，分別是水溶液類、乳化液類和切削油類。

水溶液類是以水為主要成分的切削液。水的導(dǎo)熱性能和冷卻效果好，但單純的水容易使金屬生

銹，潤(rùn)滑性能差。

乳化液類是將乳化油用95%?98%的水稀釋而成，呈乳白色或半透明狀的液體，具有良好的冷

卻作用。但潤(rùn)滑、防銹性能較差.

切削油類的主要成分是礦物油，少數(shù)采用動(dòng)物油或復(fù)合油。純礦物油不能在摩擦界面形成堅(jiān)固

的潤(rùn)滑和防銹作用。

2-28不一樣。根據(jù)切削力的經(jīng)驗(yàn)公式，背吃刀量的系數(shù)大于進(jìn)給量的系數(shù)，因而背吃刀量對(duì)切削力

的影響大于進(jìn)給量：根據(jù)切削溫度的經(jīng)驗(yàn)公式，背吃刀量的系數(shù)小于進(jìn)給量的系數(shù)，因而背吃刀量

對(duì)切削力的影響小于進(jìn)給量。

生產(chǎn)實(shí)踐中常用刀具壽命、生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量作為考慮因素。在切削溫度方面，由于切削溫

度增加，刀具壽命降低，對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量有很大影響，目背吃刀量對(duì)切削力的影響小于進(jìn)給量，宜

增大背吃刀量。在切削力方面，背吃刀量對(duì)切削力的影響大于進(jìn)給量，對(duì)所需機(jī)床的功率有所影響，

而提高生產(chǎn)率要通過提高切削速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。綜合考慮，在實(shí)際加工過程中，一般先考慮盡可能大的

背吃刀量，其次選盡可能大的進(jìn)給量。

2-29前角增大，變形和摩擦減少，因而切削熱減少，但是前角不能過大，否則刀頭部分散熱體枳減

小，不利于切削溫度的降低。

2-30參照有關(guān)書籍，畫出示意圖，切削塑性材料時(shí)，溫度場(chǎng)中最高溫度之處為刀尖靠近前刀面處，

切削脆性材料時(shí)，溫度場(chǎng)中最高溫度之處為刀尖靠近后刀面處。

2-31主偏角越大，切削溫度越高。

9

2-32刀具的正常磨損過程可分為三個(gè)階段，分別是初期磨損階段、正常磨損階段和急劇磨損階段。

（1）初期磨損階段

新刃磨的刀具后刀面存在粗糙不平之處以及顯微裂紋、氧化或脫碳層等，而且切削力較鋒利，

后刀面與加工表面接觸面積較小，應(yīng)力較大，所以該階段磨損較快。

（2）正常磨損階段

刀具毛糙表面已經(jīng)磨平，這個(gè)階段磨損比較緩慢均勻，后刀面磨損量隨著切削時(shí)間延長(zhǎng)而近似

地成正比例增加，這一階段時(shí)間較長(zhǎng)。

（3）急劇磨損階段

刀具表面粗糙度值增大，切削力與切削溫度均迅速升高，磨損速度增加很快，直至刀具損壞而

失去切削能力。

刀具使用時(shí)磨損應(yīng)限制在正常磨損階段結(jié)束前。

2-33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)。規(guī)定后刀面上均勻磨損區(qū)

的高度VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

制定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮以下因素：

（1）工藝系統(tǒng)剛性

工藝系統(tǒng)剛性差，VB應(yīng)取小值：

（2）工件材料

切削難加工材料，一般應(yīng)取較小的VB值；

（3）加工精度和表面質(zhì)量，加工精度和表面質(zhì)量要求高時(shí)，VB應(yīng)取小值；

（4）工件尺寸，加工大型工件，為了避免頻繁換刀，VB應(yīng)取大值。

2-34刃磨好的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的凈切削時(shí)間，稱為刀具的使用壽命。

刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)是指刀具在正常使用時(shí)，切屑的形狀與繳色有了顯著的改變；切削力增大，出

現(xiàn)一些不正常的振動(dòng)及聲響；加工出零件的表面光潔度顯著卜.降或精度超出公差等現(xiàn)象。

刀具的磨損標(biāo)準(zhǔn)確定后，刀具的使用壽命還與切削時(shí)的吃刀量、切削速度以及所加工材料的強(qiáng)

度、硬度等有關(guān)。如果切削速度不高，吃刀量不大，加工材料的強(qiáng)度、硬度不高，刀具就可以使用

的時(shí)間很長(zhǎng)。刀具的使用壽命就會(huì)延長(zhǎng)。

2-35切削速度影響最大，進(jìn)給量次之，背吃刀量最小。

m是刀具壽命線的斜率。因?yàn)椴煌牟牧夏蜔嵝圆煌?，因此有不同的m值，耐熱性越低，斜率

越小，切削速度對(duì)刀具壽命影響越大，也就是說(shuō)，切削速度改變一點(diǎn)點(diǎn)，刀具壽命變化很大，反之

亦然。

2-36粗加工時(shí)切削力很大，合理的進(jìn)給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。

最大進(jìn)給量主要受以下因素限制：

（1）機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度

（2）車刀刀桿的強(qiáng)度和剛度

（3）工件裝夾剛度

（4）硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強(qiáng)度

半精加工和精加工時(shí)，進(jìn)給量的選擇受到表面粗糙度的限制。此時(shí)為減少加工表面粗糙度，可

適當(dāng)增大刀尖圓弧半徑、減小副偏角或采用修光刃等辦法。此外，可增大前角，提高刀具刃磨質(zhì)量,

選用有效的切削液等措施，以減小積屑瘤和鱗刺的不利影響。

2-37選擇切削用量的原則是：首先選取盡可能大的背吃刀量，其次要在機(jī)床動(dòng)力和剛度允許又能滿

足加工表面粗糙度的前提下，選取盡可能大的進(jìn)給量，最后根據(jù)確定的刀具,耐川度選取或計(jì)算切削

速度。

從刀具壽命出發(fā)選擇切削用量時(shí)，選擇的順序應(yīng)為背吃刀量一進(jìn)給量一切削速度。其理由可從

刀具壽命表達(dá)式7二中看出,x>y>z,即切削速度對(duì)刀具壽命影響最大，其次是進(jìn)給量,

背吃刀量的影響最小。按這個(gè)順序選擇切削用量，得到的生產(chǎn)率最高。

從機(jī)床動(dòng)力出發(fā)選擇切削用量時(shí)，選擇的順序應(yīng)為進(jìn)給量一切削速度一背吃刀量。其理由可從

機(jī)床功率的計(jì)算公式210-3二7鬼泮七二

看出，影響切削功率最小的是進(jìn)給量，其次是切削速度，最后是背吃刀量。

實(shí)際上，考慮背吃刀量取小值時(shí)，會(huì)增加走刀次數(shù)，從而增加了輔助工時(shí)，因此生產(chǎn)中一般仍

然按背吃刀量一進(jìn)給量一切削速度的順序選擇切削用量，即先選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇

盡可能大的進(jìn)給量，最后確定切削速度。

2-38工件材料切削加工性是指在一定的條件下，工件材料切削加工的難易程度。由于切削加工的條

件和要求不同，材料的切削加工性有不同的內(nèi)容和指標(biāo)。所謂材料切削加工的難易，都是相對(duì)某種

工件材料而言，這種難易程度是一個(gè)相對(duì)概念。

常用的切削加工性衡量指標(biāo)有：

（1）以表面加工質(zhì)量；

（2）刀具耐用度;

（3）單位切削力、切削溫度；

（4）斷屑性能。

11

常用的衡豉指標(biāo)為相對(duì)加工性K，，指以強(qiáng)度b=0.637GPa的45鋼的匕$0為基準(zhǔn)(記為

(vr60)),其它被切削材料的匕6c與之相比的數(shù)值，稱為相對(duì)加工性，即6ft/(「&))；K,.愈

大，切削加工性愈好。

改善工件材料的切削加工性的途徑主要有兩方面：

(1)調(diào)整材料的化學(xué)成分；

(2)采用熱處理改善材料的切削加工性。

2-39選用直頭外圓車刀，刀片材料為硬質(zhì)合金YT15,結(jié)構(gòu)為焊接刀具。刀桿尺寸為16〃〃〃x25〃?m0

幾何參數(shù)九二15°,%=8",kr=75°,k；=10。,兒=6'七=1機(jī)利。

兩道工序：

(1)粗車

①確定背吃刀量與：?jiǎn)芜吋庸び嗔繛?.5mm,粗車取〃川二2〃〃〃；

②確定進(jìn)給量/：根據(jù)已知查表確定f=0.5\mm!r；

③確定切削速度v:根據(jù)公式v=K計(jì)算或可杳表取u=110，n/min；

"碟/」v

計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速〃=哩"=438r/min,根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書取〃=450〃min,實(shí)際切削速度

血W

v=———=113m/min

1000

(2)半精車

①確定背吃刀量4〃：半精車取%2=0-5〃〃〃；

②確定進(jìn)給量f:根據(jù)已知查表確定f=0.3mm/r；

③確定切削速度v：根據(jù)%2和f查表取u=13O〃/min

計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速〃=——-=545r/min,根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書取〃=560/7min,實(shí)際切削速度

叫

磯〃山/?

v=——=134"?/min

1000

2-40磨削與切削相比，切削的刀具的前角一般都是正前角，因此，在切削時(shí)，產(chǎn)生的切削熱與磨削

相比，要小得多：而磨削的砂輪其砂粒的排列是不規(guī)則的，有正前角的，有零前角的，還有負(fù)前角

的，因此，磨削時(shí)，砂輪的砂粒有摩擦、劃痕、切削三種現(xiàn)象。與切削相比，產(chǎn)生的磨削熱熱量要

大得多，去除材料的效率也要低得多，故磨削適用于小余量的材料去除加工，適用于精加工。

2-41高速切削加工技術(shù)中的“高速”是一個(gè)相對(duì)概念。對(duì)于不同的加工方法和工件材料，高速切削加

工時(shí)應(yīng)用的切削速度并不相同。一般認(rèn)為高于5?1()倍的普通切削速度的切削加工定義為高速切削

加工。

12

隨切削速度提高，采用較小的切削深度和厚度，刀具的每刃切削量極小，所以切削力隨之減小,

切削力平均可減小30%以上，有利于加工薄壁零件和脆性材料。隨切削速度提高，單位時(shí)間內(nèi)的金

屬切除率增加，加工效率提高。高速切削加工時(shí)，切屑以很高的速度排出，帶走了90%以上的切削

熱，傳給工件的熱量很少，減少了工件的內(nèi)應(yīng)力和熱變形，進(jìn)一步提高了加工精度。轉(zhuǎn)速的提高，

使切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機(jī)床的低階固有頻率，減小了振動(dòng)，大大降低了加工表面粗糙度。由于

采用新型高硬度材料，高速切削可加工硬度HRC（45?65）的淬硬鋼鐵件，可取代磨削加工。

2-42高速切削時(shí),，在切削速度提高到一定數(shù)值后，隨著切粒速度的提高，切削溫度反而會(huì)降低，切

削力降低，這個(gè)速度值對(duì)于而不同材料是不同的。

第三章金屬切削機(jī)床

3-1機(jī)床常用技術(shù)性能指標(biāo)主要包含以下兩方面：

①機(jī)床的工藝范圍，即機(jī)床上加工工件類型和尺寸，還包括結(jié)構(gòu)、工藝適應(yīng)性、精度、使用可

靠性和宜人性等方面。

⑵主要技術(shù)參數(shù)包括：尺寸參數(shù)（反映機(jī)床的加工范圍，由主參數(shù)、第二主參數(shù)等）、運(yùn)動(dòng)參

數(shù)（機(jī)床執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度）與動(dòng)力參數(shù)（機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率或最大轉(zhuǎn)矩）。

3-2機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)是形成機(jī)床切削速度或消耗動(dòng)力最大的工作運(yùn)動(dòng)，只有一個(gè)。如車削工件時(shí)工件

的旋轉(zhuǎn)、鉆削、銃削時(shí)刀具的旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是使工件的多余材料不斷被去除的工作運(yùn)動(dòng)，可以多

個(gè)。例如，車削外圓時(shí)，車刀沿工件軸向的直線運(yùn)動(dòng)。

3-3CM6132——單軸自動(dòng)精密臥式車床，最大工件直徑320mm

Cl336——單軸六角自動(dòng)車床，最大工件直徑36mm,加工長(zhǎng)度80mm.

C2150x6——多軸自動(dòng)、半自動(dòng)車床，最大工件直徑500mm。

Z3040x16-----搖憎鉆床，最大鉆孔直徑40mm,主軸中心線至立柱母線最大距離1600mm。

T6I12——臥式鍵床，主軸直徑120mm

T4I63B——第二次重大改進(jìn)的立式單柱坐標(biāo)鐐床，工作臺(tái)面寬度的630mm

XK5040——數(shù)控立式銃床，工作臺(tái)面寬400mm.

B2021A——龍門刨床，最大刨削寬度2100mm

Y315OE——第五次重大改進(jìn)的滾齒機(jī)床，工作最大直徑500mm

CA6140——第一次重大改進(jìn)的臥式車床，最大工件直徑400mm

MBG1432——高精度萬(wàn)能外圓磨床，最大磨削直徑320mm

L6120——臥式內(nèi)拉床，額定拉力20噸

DK7725——工作臺(tái)為250x320的慢走絲線切割機(jī)床

13

3-4開環(huán)系統(tǒng)就是沒有檢測(cè)和反饋的系統(tǒng)。如果檢測(cè)元件不是直接安裝在執(zhí)行部件上，而是安裝在

進(jìn)給傳動(dòng)系中間部位的旋轉(zhuǎn)部件上，稱為是半閉環(huán)系統(tǒng)。在執(zhí)行部件安裝有檢測(cè)元件，負(fù)載端如直

線運(yùn)動(dòng)可以做光柵反饋到上位機(jī)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)最后負(fù)載端加編碼器反饋至上位機(jī)就是全閉環(huán)系統(tǒng)。

3-5旋轉(zhuǎn)精度較高，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具主軸部位徑向和軸向跳動(dòng)較小。

（1）剛度較大，指其在外加載荷作用下較強(qiáng)抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性

變形時(shí)，在位移方向上所施加的作用力多少表示。

（2）抗振性較強(qiáng)，即較強(qiáng)的抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。

（3）溫升和熱變形較小，主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦熱、切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的

溫度升高較少，形狀尺寸和位置發(fā)生變化較小，即所謂熱變形較小。

3-6（1）導(dǎo)向精度，即運(yùn)動(dòng)構(gòu)件沿導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確程度，涉及幾何精度、接觸精度、

結(jié)構(gòu)形式、剛度、油膜厚度、熱變形等。

（2）承載能力大，剛度好。

（3）精度保持性好。

（4）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象.

3-7（1）應(yīng)具有足夠的剛度和較好的剛度-質(zhì)量比；

（2）應(yīng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動(dòng)剛度）和阻尼；整機(jī)的低階頻率較高，各階

頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振；不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。

（3）熱穩(wěn)定性好，熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較小。

（4）排屑暢通、吊裝安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。

3-8（I）滿足工藝過程所提出的要求；

（2）在刀架上要能牢固地安裝刀具，在刀架上安裝刀具時(shí)還應(yīng)能精確地調(diào)整刀具位置，采用自動(dòng)換

刀時(shí)，應(yīng)能保證刀具交換前后都能處于正確位置；

（3）刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手部應(yīng)具有足夠的剛度；

（4）刀架可靠性高；

（5）自動(dòng)換刀裝置應(yīng)能保證換刀時(shí)間應(yīng)盡可能縮短；

（6）操作方便安全。

3-9（1）傳動(dòng)路線表達(dá)式：

-17--42"

4226

「2717]

3622_川_%小____v___

電動(dòng)機(jī)(1430"min)——---1--11-6358-VI（主軸）

31502245@200M

2638UV11」

_32__30_

(2)主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：3x3x2=18(級(jí))

(3)主軸的最高轉(zhuǎn)速：1430x受x至x%x?=2018.5(r/min)

1502226200

143/p>

主:軸的最低轉(zhuǎn)速:x——x——x___x___x___=19(r/min)

42452006358

3-10（1）傳動(dòng)路線表達(dá)式:

券（此左,%左）

-40'

68-必左)

電動(dòng)機(jī)-幽-I-2661618132

-II--III（主軸）

032572旦（％左,右）

3337§

_65_17

而（％右，“2右）

（2）主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù):3x4=12（級(jí)）

(3)主軸的最高轉(zhuǎn)速：1440x?x"x?=43(Xr/min)

3256837

...10026373717.__.?、

主軸的最低轉(zhuǎn)4速：1440x-----x一x—x—x—=12.35(r/min)

32572616181

5232020

3-11(1)軸A的轉(zhuǎn)速：1440x—X—x一x一=81.8(r/min)

2223208()

on93353095I

(2)軸A轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)時(shí)，軸B轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)：—X—X—X—X—X—X—=0.02r

20202330504084

84402

(3)軸B轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)時(shí)，螺母C移動(dòng)的距離：一x—x—xl0=134.4〃加

12520

3-12(1)性質(zhì)不同

①臥式機(jī)床主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。

②立式車床屬于大型機(jī)械設(shè)備，用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對(duì)較小，形狀復(fù)雜的大型和

重型工件。

（2）主軸位置不同

①臥式機(jī)床主軸是平放的。

②立式車床主軸是垂直的，相當(dāng)于把普通車床豎直立起來(lái)。

3-13無(wú)心外圓磨床，它有兩種磨削方法，即縱磨法和橫磨法。生產(chǎn)效率相對(duì)較低一些，適用于加工

帶階梯或成形回轉(zhuǎn)表面的工件?，它的布局比較緊湊，普通外圓磨床的頭架和砂輪架都不能繞垂直軸

線調(diào)整角度，頭架主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有內(nèi)圓磨具，它的工藝范圍較窄，只能磨削外圓柱面和錐度較

小的外圓錐面。但由于主要部件的結(jié)構(gòu)層次少，剛性好，可采用較大的磨削用量，生產(chǎn)效率較高，

同時(shí)易于保證磨削質(zhì)量。

3-14鉆床主要有立式鉆床、指臂鉆床、臥式鉆床、臺(tái)鉆、單軸鉆床、多軸鉆床、固定鉆床、移動(dòng)鉆

床、磁座鉆床、滑道鉆床、半自動(dòng)鉆床、數(shù)控鉆床、深孔鉆床、龍門數(shù)控鉆床、組合鉆床、鉆銃床

等。

15

①立式鉆床，工作臺(tái)和主軸箱可以在立柱上垂直移動(dòng)，用于加工中小型工件。

②臺(tái)鉆，一種小型立式鉆床，最大鉆孔直徑為12?15亳米，安裝在鉗工臺(tái)上使用，多為手動(dòng)進(jìn)

鉆，常用來(lái)加工小型工件的小孔等。

③搖臂式鉆床，主軸箱能在搖臂上移動(dòng)，搖臂能回轉(zhuǎn)和升降，工件固定不動(dòng)，適用于和工大而

重和多孔的工件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中。

④深孔鉆床，用深孔鉆鉆削深度比直徑大得多的孔（如槍管、炮筒和機(jī)床主軸等零件的深孔）的專

門化機(jī)床，為便于除切屑及避免機(jī)床過于高大，一般為臥式布局，常備有冷卻液輸送裝置（由刀具內(nèi)

部輸入冷卻液至切削部位）及周期退刀排屑裝置等。

⑤中心孔鉆床，用于加工軸類零件兩端的中心孔。

⑥鉆銃床，工作臺(tái)可縱橫向移動(dòng)，鉆軸垂直布置，能進(jìn)行銃削的鉆床。

⑦臥式鉆床，主軸水平布置，主軸箱可垂直移動(dòng)的鉆床。一般比立式鉆床加工效率高，可多而

同時(shí)加工。

3-15銃床的主要類型有升降臺(tái)式銃床、床身式銃床、龍門鐵床、工具銃床、仿形銃床以及數(shù)控銃床

等。

升降臺(tái)式銃床包括萬(wàn)能式、臥式和立式等，主要用于加工中小型零件，應(yīng)用最廣。

床身式銃床，即工作臺(tái)不升降銃床，有矩形工作臺(tái)式和圓工作臺(tái)式兩種，是介于升降令銃床和

龍門銃床之間的一種銃床，其垂直方向的運(yùn)動(dòng)由銃頭在立柱上升降來(lái)完成。適用于成批或大量生產(chǎn)

中銃削中、小型工件的頂平面。

龍門銃床，包括龍門銃鑲床、龍門銃刨床和雙柱銃床，主要用來(lái)加工大型工件上的平面和溝槽,

是一種大型高效通用銃床。

3-16滾齒機(jī)是內(nèi)給加工機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種，它多數(shù)是立式的，用米加向齒和斜齒的外嚙合

圓柱齒輪及渦輪：也有臥式的，用于儀表工業(yè)中加工小模數(shù)齒輪和在一般機(jī)械中加工軸齒輪、花鍵

軸等；插齒機(jī)主要用于加工直齒圓柱齒輪，尤其適用于加工在滾齒機(jī)上不能加工的內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒

輪；它們的加工方法有著很明顯的區(qū)別，前者是由一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合傳動(dòng)原理演變而來(lái)的，后

者是一個(gè)端面磨有前角而齒頂及齒側(cè)均磨有后角的齒輪。插齒時(shí)，插齒刀沿著工件軸向做直線往復(fù)

運(yùn)動(dòng)以完成切削主運(yùn)動(dòng)，在刀具與工件輪坯做“無(wú)間隙嚙合運(yùn)動(dòng)''過程中，在輪坯上漸漸切出齒廓。

3-17（1）外接直齒圓柱齒輪一滾齒機(jī)、插齒機(jī)

（2）外接斜齒圓柱齒輪一滾齒機(jī)

（3）內(nèi)接直齒圓柱齒輪一插齒機(jī)

（4）蝸輪一滾齒機(jī)

（5）齒條一插齒機(jī)；

（6）扇形齒輪+插齒機(jī)；

（7）人字齒輪一齒形銃床

3-18（1）加工中心尺寸

規(guī)格較小的升降臺(tái)式數(shù)控加工中心，其工作臺(tái)寬度多在400mm以下，它最適宜中小零件的加工

和狂雜形面的輪廓銃削任務(wù)。規(guī)格較大的如龍門式加工中心，工作臺(tái)在500?600mm以上，用來(lái)解決

大尺寸復(fù)雜零件的加工需要。

（2）加工中心精度

從精度選擇來(lái)看，一般的數(shù)控加工中心即可滿足大多數(shù)零件的加工需要。對(duì)于精度要求比較高

的零件，則應(yīng)考慮選用精密型的數(shù)控加工中心。

（3）加工中心工件加工量

對(duì)于大批量的，用戶可采用專用加工中心。如果是中小批量而又是經(jīng)常周期性重復(fù)投產(chǎn)的話，

那么采用加T.中心是非常合適的，因?yàn)榕钌a(chǎn)中準(zhǔn)備好多工夾具、程序等可以存儲(chǔ)起來(lái)重復(fù)使用。

（4）加工中心數(shù)控系統(tǒng)

對(duì)于加工部位是框形平面或不等高的各級(jí)臺(tái)階，那么選用點(diǎn)位一直線系統(tǒng)的數(shù)控加工中心即可。

如果加工部位是曲面輪廓，應(yīng)根據(jù)曲面的幾何形狀決定選擇兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)和三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)。也可

根據(jù)零件加工要求，在一般的數(shù)控加工中心的基礎(chǔ)上，增加數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，這時(shí)機(jī)

床的系統(tǒng)為四坐標(biāo)的數(shù)控系統(tǒng)，可以加工螺旋槽、葉片零件等.

3-19優(yōu)點(diǎn)：

（1）高速度；

（2）小切深；

（3）干式切削；

（4）切削力小，切削溫度低；

（5）直接加工硬化材料，可省去電極制造，簡(jiǎn)化工藝流程；

（6）加工薄壁寄件，可減少零件變形；

（7）工藝集中。

關(guān)鍵技術(shù)：

（1）主軸轉(zhuǎn)速高、功率大；

（2）進(jìn)給量和快速行程速度高；

（3）主軸和工作臺(tái)（拖板）運(yùn)動(dòng)的加（減）速度高；

（4）機(jī)床要有優(yōu)良的靜、動(dòng)特性以及熱特性；

（5）與主要部件的高速度匹配的輔件；

（6）數(shù)控系統(tǒng)功能優(yōu)良。

3-20高速加工進(jìn)給系統(tǒng)主要有高速滾珠絲杠副傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)和直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩種。

高速滾珠絲杠副傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)，一般情況下可以滿足進(jìn)給系統(tǒng)的高速要求，但是存在下列缺點(diǎn):

①制造較困難，成本較高；

②速度和加速度的提高有較大的限制；

③進(jìn)給行程有限;④全閉環(huán)時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。

17

直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比高速滾珠絲杠副傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)具有更優(yōu)良的加速性能，省去了許多

傳動(dòng)中間環(huán)節(jié)，其優(yōu)點(diǎn)有：

①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小；

②維護(hù)簡(jiǎn)單；

③運(yùn)行的行程較長(zhǎng)；

④沒有機(jī)械接觸，摩擦??；

⑤加速度很大，最大可達(dá)10g；

⑥運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)：

⑦很寬的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍；

⑧.精度和重復(fù)精度高。

其缺點(diǎn)有：

①直線電機(jī)的動(dòng)態(tài)剛性極低；

②直線電機(jī)的耗電量大；

③發(fā)熱量大；

④不能自鎖緊。

第四章機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì)

4-1機(jī)床夾具主要由定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀元件與導(dǎo)引元件、夾具體、其他原件及裝置組成。

（1）定位元件，使工件在夾具中占有準(zhǔn)確位置，起定位作用；

（2）夾緊裝置，用于夾緊工件，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定的位置：

（3）對(duì)刀元件與導(dǎo)引元件，保證工件與刀具之間的正確位置：

（4）夾具體，用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有

關(guān)部件進(jìn)行相連定位，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置；

（5）其他原件及裝置，杈據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu)，銃床夾具還要有定位鍵等。

4-2（1）用找正法裝夾工件，其原理是：根據(jù)工件的一個(gè)或幾個(gè)表面用劃針或指示表找正工件準(zhǔn)確

位置后再進(jìn)行夾緊，也可先按加工要求進(jìn)行加工面位置的劃線工序，然后再按劃出的線痕進(jìn)行找正

實(shí)現(xiàn)裝夾。

（2）用夾具裝夾工件，其原理是：夾具使工件在夾具中占有正確的加工位置，而且夾具對(duì)機(jī)床

保證有準(zhǔn)確的相對(duì)位置，而夾具結(jié)構(gòu)保證定位元件的定位，工作面對(duì)夾具與機(jī)床相連接的表面之間

的相對(duì)準(zhǔn)確位置，使刀具相對(duì)有關(guān)定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置，這就保證了刀具在加工

出的表面對(duì)工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸。

4-3設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：齒輪內(nèi)孔軸線

裝配基準(zhǔn)：齒輪內(nèi)孔軸線

定位基準(zhǔn)：齒輪內(nèi)孔和下端面

18

測(cè)量基準(zhǔn)：齒頂圓

4-4完全定位——工件的六個(gè)自由度完全被限制的定位。

不完全定位——按加工要求，允許有一個(gè)或幾個(gè)自由度不被限制的定位。

欠定位——按工序的加工要求，工件應(yīng)該限制自由度而未予限制的定位。

過定位——工件的一個(gè)自由度被兩個(gè)或兩個(gè)以上的支撐點(diǎn)重復(fù)限制的定位。

4-5(1)幾個(gè)定位元件組合起來(lái)定位一個(gè)工件相應(yīng)的幾個(gè)定位面，該組合定位元件能限制工件的自

由度總數(shù)等于各個(gè)定位元件單獨(dú)定位各自相應(yīng)定位面時(shí)所能限制的自由度數(shù)目之和，不會(huì)因組合后

而發(fā)生數(shù)量上的變化。

(2)組合定位中定位元件在單獨(dú)定位某定位面時(shí)原來(lái)起限制T件移動(dòng)自由度的作用可能會(huì)轉(zhuǎn)化

成限制工件轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的作用，但一旦轉(zhuǎn)化后，該定位元件就不能再起原來(lái)限制工件移動(dòng)自有度的

作用了。

(3)單個(gè)表面的定位是紐合定位分析的基本單元。

4-6a)Jr,y,z9y,zb)x9y,z9x,zc)x9z,x9y9zd)x,y,z9x9y9ze)xfy,z,x,y,z

f)y,z9x,z

4-7a)x,y,x,yb)x,y,z9x,yc)x,y,z,x,yd)i,y,x,ye)x,y,z,x,y,z

?X—?—―c-

0京5,3,y,zg)z,x,yh)y,z,x,)，,zi)無(wú)y,z,x,y,zj)x,y,x,y,z

——一個(gè)一

k)

y,z,x,y9z1)乞,m)x,z,x,y.zn)y,z,x,)，,zo)x,z,x,y,z

—?—?c.—?—?c

p)x,y,x,y,zq)x,z,x,y,zr)x,z,x,y,zs)x,z,x,y,zt)x,y,x,),,z

U)y,x,zV)X,J,Z

4-8(1)錐度心軸與錐孔配合——除軸向旋轉(zhuǎn)外，限制5個(gè)自由度

(2)錐銷與錐孔配合一限制3個(gè)移動(dòng)自由度

(3)菱形銷與圓孔配合——限制1個(gè)自由度

4-9(1)固定支承——高度尺寸固定，不能調(diào)整的支承。

(2)可調(diào)支承——頂端位置可在一定高度范圍內(nèi)調(diào)整的支承。

(3)自位支承——支承本身的位置在定位過程中能自動(dòng)適應(yīng)工件定位基準(zhǔn)面位置變化的一類支

承。

(4)輔助支承為提高工件剛度和定位穩(wěn)定性而采用的不起定位作用的支承。

4-10定位誤差產(chǎn)生的原因:

(1)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差——基準(zhǔn)不重合誤差A(yù)jb；

(2)定位副制造不準(zhǔn)確產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差——基準(zhǔn)位移誤差△.。

實(shí)質(zhì)：一批工件某加工參數(shù)(尺寸，位置)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)夾具的調(diào)刀基準(zhǔn)在該加工參數(shù)方向

上的最大位置變化量△加，為加工參數(shù)的定位誤差。

411(1)加工B面

△?=°

△川=0

A</lr=Ay,4-A>>=0<0.12

滿足尺寸6()±().06的要求。

(2)加工A面

頤=0.04

鼠=0

△?=△川+△加=004>002

不滿足尺寸30±0.01的要求。

△ib=0

4-12A.,,=TD+T([+^=0.052+(-0.02()+().072)+0.020=().124

△加=0.124<0.4

滿足要求。

△加=0.06/2+0.04=0.07

4-13A=0.021+0.013+0.007=0.041

△癡=A+△加=().07+0.()41=0.111

AO

~2

(AD+\d)

4-14----------------cosa

2

AA△力(AD+AJ)

△亦A=—+---------cosa

△ib=—=0.025

2

=0,03=0.021

4-15A

2sin45'

△dw二八曲+/\加，=0.025+0.021=0.046

*+ABtantz=———+().3tan45"=0.44

4-16△加=

2siiia2siii45°

4-17第一種方案，插孔限制云底面限制三，五亍，側(cè)面銷限制2,完全定位。

第二種方案，插孔限制兄底面限制三,￡,少，短銷限制兀2,現(xiàn)過定位。

故第一種定位方案好。

4-18

20

\ib=2x0.2=0.4

（）.1

a）方案A/w=0.071

2sin45

△.=△.+A.=0.071+0.4=0.471

△小=2x0.2+0.05=0.45

b）方案△川=0

△加=、jb+△初=S45

=2x0.2=0.4

c）方案A,3=0.2—（-0.17）=037

△加=△砂+△"，=0.37+0.4=0.77

b）方案定位誤差較小，此方案較好。

4-19b）方案

-02=0.045

2

△.=（）

△尿=+A初=0045

c）方案

△仍—+0.02=0.035

2

002=0.014

A>=

2sin45°

△加=△?+△初二。。49

d）方案

A曲=—+0.02=0.035

2

A.=0.014

?w2sin450

鼠，=A?+A初=0.049

e）方案

Az/,=0.02

△>=0

△加=002

f）方案

21

△必=0.02

A>=d^=0014

A小"△砂+"=0.034

g）方案

A.?=0.02

=0.05-(-0.02)=0.07

=Aji>+△加=6?

h）方案

△力=0.02

△加=0.05-(-0.02)=0.07

△%=△而+△/卬=0.09

i）方案

A-h=0.02

=o

△加=A/&+△加=0.02

4-20（1）確定夾具上兩定位銷中心距尺寸與偏差

孑L心'距=50.05±0.05

銷心距Ld=50.05±(1/3x0.05)=50.05±0.017

（2）確定圓柱定位銷直徑的尺寸與偏差

按對(duì)稱度不大于006,則：＜0.06,取圓柱銷的配合公差帶為f7,。20/7=。20二然,

0.021+0.041=0031<0.06滿足對(duì)稱度要求。

2

（3）確定削邊定位銷直徑的尺寸與偏差

方十；/0.1+0.0343「

查表：A=4,a=-----------=0.067

2

獨(dú);2x0.067x4=0.0536

Xzmin-

02inin1()

jI八-0.0536

^2max=10

取削邊銷的公差等級(jí)為IT6,1T6=O.OO9,最后削邊銷的尺寸為例0]:?篇:

（4）驗(yàn)算鉆模的鉆套軸心線與兩定位孔連心線的夾角制