機械制造基礎(1)

1、1切削運動分為主運動和進給運動。主運動:使工件與刀具產(chǎn)生相對運動以進行切削的最基本運動。2切削用量三要素：切削速度vc，進給量f(或進給速度Vf)，背吃刀量ap3切削層參數(shù)：切削層公稱厚度hD、切削層公稱寬度bD、切削層公稱橫截面積AD4定義刀具角度的參考系a)基面Pr：通過切削刃選定點與主運動方向垂直的平面?；媾c刀具底面平行。b)切削平面Ps：通過切削刃選定點與主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。c)主剖面正交平面Po：通過切削刃選

2、定點垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。5刀具的標注角度1）前角γo在正交平面內(nèi)測量，是前刀面與基面的夾角。通過選定點的基面位于刀頭實體之外時γo定為正值；位于刀頭實體之內(nèi)時γo定為負值。γo影響切削難易程度。增大前角可使刀具鋒利，切削輕快。但前角過大，刀刃和刀尖強度下降，刀具導熱體積減小，影響刀具壽命。2)后角αo在正交平面內(nèi)測量，是主后刀面與切削平面的夾角。作用是為了減小主后刀面與工件加工表面之間的摩擦以及主后刀面的磨損。但后角過大

3、，刀刃強度下降，刀具導熱體積減小，反而會加快主后刀面的磨損。3）主偏角κr在基面內(nèi)測量，是主切削刃在基面上投影與假定進給方向的夾角。κr的大小影響刀具壽命。減小主偏角，主刃參加切削的長度增加，負荷減輕，同時加強了刀尖，增大了散熱面積，使刀具壽命提高。還影響切削分力。減小主偏角使吃刀抗力增大，當加工剛性較弱的工件時，易引起工件變形和振動。4）副偏角κr′在基面內(nèi)測量，是副切削刃在基面上的投影與假定進給反方向的夾角。作用是為了減小副切削刃與

4、工件已加工表面之間的摩擦，以防止切削時產(chǎn)生振動。副偏角的大小影響刀尖強度和表面粗糙度。5）刃傾角λs切削平面內(nèi)測量，是主切削刃與基面的夾角。當?shù)都馐乔邢魅凶罡唿c時λs定為正值；反之位負。影響刀尖強度和切屑流動方向。粗加工時為增強刀尖強度，λs常取負值；精加工時為防止切屑劃傷已加工表面，λs常取正值或零。6刀具材料應滿足以下基本要求（刀具材料應具備的性能）：1.高的硬度和耐磨性2.足夠的強度和沖擊韌性3.高耐熱性(熱穩(wěn)定性)4.良好的熱物

5、理性能和耐熱沖擊性能5.良好的工藝性（原因：由于刀具切削部分的材料在切削時要承受高溫，高壓，強烈的摩擦，沖擊和振動）7刀具材料中用得最多的是刀具材料中用得最多的是高速鋼高速鋼和硬質(zhì)合金鋼硬質(zhì)合金鋼。8高速鋼特點：1）強度高，抗彎強度為硬質(zhì)合金的2～3倍；2）韌性高，比硬質(zhì)合金高幾十倍，抗沖擊振動能力較強；3）硬度HRc63以上，且有較好的耐熱性；4）可加工性好，熱處理變形較小。應用：常用于制造各種復雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、

6、齒輪刀具等）。9硬質(zhì)合金鋼特點：硬質(zhì)合金中高熔點、高硬度碳化物含量高，熱熔性好熱硬性好，切削速度高。脆性大，抗彎強度和抗沖擊韌性不強?？箯潖姸戎挥懈咚黉摰?3～12，沖擊韌性只有高速鋼的14～135。在我國，絕大多數(shù)車刀、面銑刀和深孔鉆都采用硬質(zhì)合金制造，目前，在一些較復雜的刀具上，如立銑刀、孔加工刀具等也開始應用硬質(zhì)合金制造。10刀具角度的選擇1）前角γO作用：前角越大→刀刃越鋒利→主切削刃強度降低，易崩刃→已加工表面質(zhì)量越好。選擇：

7、工件材料強度、硬度較低時，應取較大前角，反之應取較小的前角。加工塑性材料時，應取較大前角，加工脆性材料時，應取較小的前角。刀具材料韌性好（高速鋼），取較大前角，反之（硬質(zhì)合金）取較小前角。粗加工時，取較小前角，精加工時，取較大前角。2)后角α0作用：后角增大→后刀面與工件的摩擦減小→后刀面的磨損率減小。選擇：粗加工或工件材料較硬，后角取較小值；工件材料越軟、塑性越大，后角越大；工藝系統(tǒng)剛度較差時，適當減小后角；3）.主偏角κr和副偏角κ

8、r′角度越小→刀刃強度↑→散熱強度↑→刀具壽命↓殘留面積高度↓→表面粗糙度↓背向力Fp↑，工件易變形。選擇：工藝系統(tǒng)剛性較好時，主偏角取較小值；反之取較大值；當工藝系統(tǒng)剛性較差（如車細長軸）或強力切削時，一般取較大值，以減小背向力Fp，從而降低工藝系統(tǒng)的彈性變形和振動。副偏角大小取決于表面粗糙度（5?15)，粗加工時取大值，精加工取小值。4）刃傾角λs影響刀尖強度和切屑流動方向。影響刀尖強度和切屑流動方向。粗加工時為增強刀尖強度，λs常

9、取負值；精加工時為防止切屑劃傷已加工表面，λs常取正值或零。①工件材料：加工高強度鋼、淬硬鋼時，應取絕對值較大的負刃傾角，以使刀具有足夠的強度。②加工過程：粗加工時取λS=5～0，精車時取λS=0～5；斷續(xù)切削、工件表面不規(guī)則，有沖擊負荷時取λS=15～5。強力切削時，為提高刀頭強度可取λS=30～10。微量切削時，為增加切削刃的鋒利程度和切薄能力，可取λS=45～75。③當工藝系統(tǒng)剛性差時，應取λS＞0，以減小背向力，避免切削中的振動

10、。19.磨床的主要運動：①主運動：砂輪旋轉(zhuǎn)主運動n1②.工件圓周進給運動n2③工件縱向進給運動f1④砂輪架周期或連續(xù)橫向進給運動f2。應用：磨床主要用于零件精加工，尤其是淬硬鋼和高硬度材料零件的精加工。15.機床的運動工件表面形成方法：軌跡法2)成形法3)相切法4)展成法度。6.避免或減小切屑瘤產(chǎn)生的措施：1)避開積屑瘤產(chǎn)生的中速區(qū)，采用較低或較高的切削速度；2)采用潤滑性能好的切削液，減小摩擦；4)增大刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸

11、區(qū)的壓力；5)采用適當?shù)臒崽幚矸椒?，提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。7.影響切屑變形的主要因素：工件材料，刀具幾何參數(shù)前角，切削速度切削層公稱厚度0?cvDh8.切削的類型：帶狀切削，擠裂切削，單元切削，崩碎切削（脆性材料其余塑性材料）。9.切削力的來源：①切削層金屬、切屑和工件表面金屬層的彈性、塑性變形所產(chǎn)生的抗力。②刀具與切屑、工件表面層間的摩擦阻力10.切削力的合力及特征：主切削力（F在主運動方向的分力又稱切向力，切削過程中消

12、耗功率最大。）背向力（垂直與進給方cFpF向分力，沒有相對運動，不消耗功率）進給力（軸向力，是機床進給機構(gòu)強度和剛度設計、校驗的主要依據(jù)）fF11.影響切削力的因素：（1）工件材料（2）切削用量①、背吃刀量ap與進給量f影響②、切削速度（3）刀具幾何參數(shù)①、刀具前角②、負倒棱③、刀具主偏角κr、刀尖圓弧半徑和刀具刃傾角λs（4）其他因素①、刀具材料②、刀具磨損③、切削液12.切削熱的產(chǎn)生：切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形所產(chǎn)生的熱和切削

13、與前刀面、工件與后刀面間的摩擦熱。切削熱的傳出：切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)（切削液、空氣)等傳散出去。切削熱Q=FcVc13.影響切削溫度的因素：切削用量，刀具幾何參數(shù)前角?o↑→切削溫度↓主偏角?r↓→切削溫度↓負倒棱及刀尖圓弧半徑對切削溫度影響很小，工件材料，刀具磨損的影響。14.刀具磨損的原因：磨粒磨損（各種切速下均存在低速情況下刀具磨損的主要原因），粘結(jié)磨損（刀具材料與工件材料親和力大，刀具材料與工件材料硬度比小、粘結(jié)磨

14、損加劇，中等偏低切速），擴散磨損（高溫下發(fā)生），氧化磨損（高溫情況下，在切削刃工作邊界發(fā)生）相變磨損，熱電磨損，塑性變形。15.刀具的磨鈍標準：指刀具后刀面磨損帶中間部位平均磨損量允許達到的最大值，以VB表示。16.刀具磨損方式：前刀面磨損（月牙洼磨損）、主后刀面磨損、前刀面和主后刀面同時磨損。17.刀具的耐用度：刀具從切削開始至磨損量達到磨鈍標準的實際切削時間，用T表示。17.刀具磨損過程：初期磨損階段，正常磨損階段，劇烈磨損階段18

15、.影響刀具的耐用度因素：切削用量的影響、刀具幾何參數(shù)的影響、工件材料的影響。19.選擇切削用量的基本原則：首先選取盡可能大的背吃刀量；再選擇較大的進給量；最后利用公式計算確定切削速度，這樣才能保證在滿足合理刀具耐用度的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的生產(chǎn)成本，是切削用量趨于合理。20.切削液的作用：冷卻作用；潤滑作用；清洗和排泄作用；防銹作用。21.切削液的選用：粗加工：選用冷卻性好的切削液；精加工：有良好潤滑性的切削液。22.磨削的形成過

16、程：劃擦，刻劃（耕犁）及切削三個過程。23.磨削的特點：加工精度高表面粗糙度??；磨削的經(jīng)向磨削力打，且作用系統(tǒng)工藝較差的方向上；磨削溫度高；砂輪有自銳作用；砂輪可以加工鑄鐵、合金鋼、碳鋼等一般結(jié)構(gòu)材料外，還能加工一般刀具難以切削的高硬度材料；磨削加工的工藝范圍廣；磨削在切削加工中比重日益增大。1.機械加工精度：是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。加工誤差是指加工后零件的實際幾何參數(shù)（尺寸

17、、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數(shù)的偏離程度。2.獲得機械加工進度的方法：一、獲得尺寸精度的方法：試切法；調(diào)整法；定尺寸刀具法；自動控制法。二、獲得形狀精度的方法：軌跡法；成形法；展成法。三、獲得位置精度的方法：直接裝夾法；找正裝夾法法；夾具裝夾法。3.加工原理誤差是指采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。機床幾何精度的影響及控制：（1）誤差敏感方向所謂誤差敏感方向就是通過刀刃的加工表面的法線方向，在此方向上原

18、始誤差對加工誤差影響最大。(2)直線導軌導向誤差對加工精度的影響：對于普通車床，加工外圓時導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差將直接轉(zhuǎn)換為工件表面的圓柱度誤差，而在垂直面內(nèi)的直線度誤差對加工誤差的影響可以忽略不計。對車刀裝在垂直方向的立式轉(zhuǎn)塔車床，則是導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差直接轉(zhuǎn)換為工件表面的圓柱度誤差。（3）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響：純徑向跳動：對圓柱面的加工無影響，對加工端面，螺紋加工有影響。純軸向竄動；純傾角擺動。（

19、4）減少傳動鏈誤差傳動的措施：縮短傳動鏈；降低傳動比；減小各傳動鏈中各傳動件的加工、裝配誤差。采用校正裝置。4.工藝系統(tǒng)剛度：工藝系統(tǒng)剛度K是工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力。計算公式中k是指加工表面法向切削分力Fy與刀具的切削刃在切削力的作用下相對工件在此方向位移y的比值.K系統(tǒng)=Fy／y。5.工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響：（1）機床變形加工出來的零件呈兩端粗、中間細的鞍形。（2）工件變形加工出來的零件呈鼓形。6.切削力大小變化引起的加工誤差：