機械加工理論知識

機械加工理論知識演講人：日期：目錄CONTENTS機械加工基本概念與分類刀具與夾具基礎(chǔ)知識機械加工工藝規(guī)程制定切削過程與切削力分析機械加工質(zhì)量與表面粗糙度控制機械加工安全與環(huán)境保護01機械加工基本概念與分類CHAPTER機械加工定義機械加工是利用機械設(shè)備對工件進行加工的過程，通過切削、壓力等方式改變工件的形狀、尺寸、表面質(zhì)量和性能等。機械加工作用提高工件精度和表面質(zhì)量，滿足產(chǎn)品的使用要求；改變工件內(nèi)部組織和性能，提高工件的使用壽命；實現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。機械加工定義及作用利用切削工具從工件表面切除多余材料，達到加工目的。切削加工具有精度高、表面質(zhì)量好、加工效率高等特點。切削加工通過壓力改變工件的形狀和尺寸，如鍛造、沖壓、軋制等。壓力加工具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高等特點，但精度和表面質(zhì)量相對較低。壓力加工機械加工分類與特點塑料材料具有良好的可塑性和耐腐蝕性，易于加工成各種形狀和尺寸。但強度和耐熱性較低，易老化。鋼鐵材料具有較高的強度、硬度和耐磨性，常用于制造機械零件和工具。但鋼鐵材料易生銹，需要進行表面處理。有色金屬材料如鋁、銅、鎂等，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，常用于制造電器、航空航天等領(lǐng)域。但強度和硬度相對較低。常用金屬材料及性能介紹切削運動主運動是切削刀具相對于工件的運動，進給運動是刀具沿工件表面切入的運動。切削運動直接影響切削效率、表面質(zhì)量和刀具壽命。切削要素包括切削速度、進給量、背吃刀量等。切削速度是指刀具切削工件時的線速度；進給量是指刀具每轉(zhuǎn)一圈在工件上切下的深度；背吃刀量是指刀具切入工件的最大深度。合理選擇切削要素對提高加工質(zhì)量和效率至關(guān)重要。切削運動與切削要素02刀具與夾具基礎(chǔ)知識CHAPTER刀具按結(jié)構(gòu)分類整體式刀具、鑲嵌式刀具、減振刀具、內(nèi)孔刀具、圓鋸片等。根據(jù)加工需求選擇合適的刀具種類。刀具選用原則根據(jù)加工材料、工藝要求、設(shè)備條件等，選擇刀具的類型、規(guī)格和精度等級。同時考慮刀具的耐用度、切削效率和經(jīng)濟性。刀具種類與選用原則刀具材料及其性能要求高速鋼具有較高的硬度、耐磨性和一定的韌性，適用于制造各種形狀復(fù)雜的刀具。硬質(zhì)合金硬度高、耐磨性好、耐熱性高，但抗彎強度和韌性較低，適用于加工高硬度、高強度材料。陶瓷刀具硬度極高、耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性高，但抗彎強度和韌性很低，適用于高速精加工。立方氮化硼（CBN）刀具硬度僅次于金剛石，耐磨性好，適用于加工高硬度鑄鐵、硬質(zhì)合金等難加工材料。機械夾具利用機械力將工件夾緊，適用于大批量生產(chǎn)，如卡盤、頂尖、夾具等。液壓夾具利用液壓系統(tǒng)將工件夾緊，夾緊力大且均勻，適用于大型工件或需要較大夾緊力的場合。氣動夾具利用氣壓將工件夾緊，動作迅速、操作方便，適用于小型工件或自動化生產(chǎn)線。電磁夾具利用電磁力將工件夾緊，無需夾緊力傳遞，適用于薄壁工件或異形工件的加工。夾具類型及使用場景分析夾具設(shè)計應(yīng)以工件的定位基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)為依據(jù)，確保工件在夾具中的正確位置。夾緊力應(yīng)適中，既要保證工件在加工過程中不松動，又要避免夾緊力過大導(dǎo)致工件變形或損壞。夾具應(yīng)具有足夠的剛性和穩(wěn)定性，以確保在加工過程中不產(chǎn)生振動或位移。夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，便于安裝、調(diào)試和操作。同時，應(yīng)考慮工件的裝卸和清理方便性。夾具設(shè)計原則及注意事項設(shè)計基準(zhǔn)夾緊力合理穩(wěn)定性好操作方便03機械加工工藝規(guī)程制定CHAPTER工藝規(guī)程是指導(dǎo)施工的技術(shù)文件，它用文字、圖表和其他載體確定下來，指導(dǎo)產(chǎn)品加工和工人操作的主要工藝文件。工藝規(guī)程定義工藝規(guī)程是企業(yè)計劃、組織和控制生產(chǎn)的基本依據(jù)，是企業(yè)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率的重要保證。工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程定義及作用制定工藝規(guī)程的步驟第一步，分析零件圖樣和技術(shù)要求；第二步，確定毛坯制造方式；第三步，擬定工藝路線；第四步，確定各工序的加工設(shè)備和工藝裝備；第五步，確定工序的加工余量、工序尺寸及公差；第六步，確定切削用量及時間定額；第七步，編制工藝文件。制定工藝規(guī)程的方法采用類比法、經(jīng)驗估算法、試驗法等方法制定。制定工藝規(guī)程的步驟和方法箱體類零件加工工藝箱體類零件的加工主要包括平面、孔系和輪廓的加工，常用銑削、鉆削、鏜削等工藝方法。軸類零件加工工藝軸類零件的加工主要包括外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋等部位的加工，常用車削、磨削等工藝方法。盤類零件加工工藝盤類零件的加工主要包括平面、內(nèi)孔和外圓的加工，常用銑削、車削、磨削等工藝方法。典型零件加工工藝舉例減小誤差通過提高機床精度、采用精密刀具、控制加工過程中的熱變形等措施減小誤差。誤差補償通過預(yù)先制造一種與原始誤差相反的誤差，來抵消原始誤差的影響。誤差分組將原始誤差按一定規(guī)律分組，使每組誤差得到均衡，從而減小整體誤差。誤差控制通過實時監(jiān)測、反饋和控制加工過程中的誤差，使其控制在一定范圍內(nèi)。提高加工精度的措施04切削過程與切削力分析CHAPTER工件材料在刀具的作用下發(fā)生彈性變形和塑性變形。變形過程刀具與工件之間產(chǎn)生劇烈的摩擦，切削力在此階段達到最大。摩擦過程工件材料被刀具切離，形成切屑，并伴隨有熱量和切削力的釋放。切離過程切削過程的基本階段010203切削力主要來源于工件材料的彈塑性變形和刀具與工件之間的摩擦力。來源切削力可分為主切削力、進給力和背向力。主切削力是切屑形成過程中刀具對工件的主要作用力；進給力是沿進給方向產(chǎn)生的力，用于克服切屑對刀具的阻力；背向力是垂直于主切削力和進給力的力，主要影響刀具的耐用度。分類切削力的來源與分類影響切削力的主要因素工件材料01工件材料的硬度、韌性和塑性等機械性能對切削力有直接影響。硬度越高，切削力越大；韌性越大，切削力也越大。刀具材料02刀具材料的硬度、耐磨性和耐熱性直接影響切削力的大小。硬度和耐磨性越高，切削力越?。荒蜔嵝栽胶?，切削力在高溫下變化越小。切削參數(shù)03切削速度、進給量和背吃刀量等切削參數(shù)對切削力有顯著影響。切削速度增加，切削力減??；進給量和背吃刀量增大，切削力增大。刀具幾何參數(shù)04刀具的前角、后角、主偏角等幾何參數(shù)對切削力有重要影響。前角增大，切削力減??；后角增大，切削力也減??；主偏角增大，切削力增大。測量方法切削力可采用測力儀進行測量，包括電阻應(yīng)變片式、壓電式等多種類型。測量方法可分為直接測量法和間接測量法。直接測量法是將測力傳感器直接安裝在刀具或工件上；間接測量法是通過測量與切削力相關(guān)的參數(shù)（如功率、轉(zhuǎn)速等）來推算切削力。計算方法切削力的計算可采用理論計算和經(jīng)驗公式相結(jié)合的方法。理論計算主要基于切削過程的物理模型和力學(xué)原理；經(jīng)驗公式則是通過大量實驗數(shù)據(jù)總結(jié)得出的，具有較高的實用性。在實際應(yīng)用中，常采用查表法或計算機模擬等方法進行切削力的計算。切削力的測量與計算方法05機械加工質(zhì)量與表面粗糙度控制CHAPTER加工精度的定義加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。加工精度的影響因素工藝系統(tǒng)的精度、剛度、熱變形、刀具磨損、測量誤差、工件裝夾方式等都會對加工精度產(chǎn)生影響。加工精度的概念及影響因素表面粗糙度是加工表面由較小間距的峰谷所組成的微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度定義主要評定參數(shù)包括輪廓算術(shù)平均偏差Ra、微觀不平度十點高度Rz、輪廓最大高度Ry等。評定參數(shù)表面粗糙度的評定參數(shù)提高加工質(zhì)量和降低表面粗糙度的措施合理選擇刀具材料根據(jù)加工材料選用合適的刀具材料，保證刀具的硬度和耐磨性。優(yōu)化刀具幾何參數(shù)合理選擇刀具的前角、后角、刃傾角等幾何參數(shù)，以減少切削力和切削溫度。采用精密加工技術(shù)如精密磨削、拋光、研磨等加工技術(shù)，可以顯著提高加工精度和降低表面粗糙度。合理控制加工條件如合理選擇切削用量、切削液等，以減小切削力和切削溫度，從而降低加工誤差和表面粗糙度。振動與噪聲的控制措施通過優(yōu)化機床結(jié)構(gòu)、采用隔振和消聲技術(shù)、合理選擇切削用量和刀具參數(shù)等措施，可以有效降低機械加工中的振動和噪聲。振動與噪聲的來源機械加工中的振動和噪聲主要來源于機床、刀具、工件等系統(tǒng)的動態(tài)特性和切削過程中的物理現(xiàn)象。振動與噪聲的危害振動和噪聲會影響加工精度和表面質(zhì)量，降低機床和刀具的壽命，甚至影響操作人員的健康。機械加工中的振動與噪聲控制06機械加工安全與環(huán)境保護CHAPTER機械傷害機床運動部件、刀具、夾具等可能造成的夾壓、割傷、撞擊等傷害。電氣安全電氣設(shè)備、線路老化、接地不良等可能導(dǎo)致的觸電、火災(zāi)等事故。噪音和振動機械加工過程中產(chǎn)生的噪音和振動可能對工人聽力、神經(jīng)系統(tǒng)等造成損害。防護措施加強安全教育，使用安全裝置，定期維護設(shè)備，穿戴防護用品。機械加工中的安全隱患及預(yù)防措施機械加工廢棄物處理與環(huán)保要求廢棄物分類將機械加工產(chǎn)生的金屬碎屑、廢液、廢油等分類收集。減量化處理通過優(yōu)化工藝、提高材料利用率等措施減少廢棄物產(chǎn)生。資源化利用將廢棄物進行回收再利用，如金屬碎屑可熔煉再生。無害化處理對無法回收利用的廢棄物進行無害化處理，確保不污染環(huán)境。通過改進工藝流程、減少加工環(huán)節(jié)等方式降低能耗。工藝優(yōu)化積極采用太陽能、風(fēng)能等可再生能源替代傳統(tǒng)能源。新能源利用01020304選用高效節(jié)能的機械加工設(shè)備，減少能源消耗。設(shè)備節(jié)能將機械加工