1、第九章第九章 机械加工机械加工第一节第一节 机械加工基础知识机械加工基础知识第二节第二节 机床的传动方式机床的传动方式 第四节第四节 常见表面加工方法常见表面加工方法 第五节第五节 典型零件的工艺过程典型零件的工艺过程返回返回第三节第三节 常用加工方法常用加工方法 金属切削加工金属切削加工：是通过刀具与工件的相对运动，从是通过刀具与工件的相对运动，从毛坯上切去多余的金属，以获得形状、尺寸、加工精度毛坯上切去多余的金属，以获得形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。金属切削加工分为钳工和机械加工两大类。金属切削加工分为钳工和机械加工两大类。机械加
2、工机械加工是通过各种金属切削机床对工件进行切削加是通过各种金属切削机床对工件进行切削加工。其主要加工方法有车削、钻削、铣削、刨削、磨削工。其主要加工方法有车削、钻削、铣削、刨削、磨削等。等。钳工钳工一般是由工人手持工具完成的切削加工过程，其一般是由工人手持工具完成的切削加工过程，其主要加工方法有划线、锯削、挫削、刮研、钻孔、攻螺主要加工方法有划线、锯削、挫削、刮研、钻孔、攻螺纹、套螺纹等，在机械制造、装配和修理工作中具有重纹、套螺纹等，在机械制造、装配和修理工作中具有重要作用。要作用。第一节第一节 机械加工基础知识机械加工基础知识一、加工精度一、加工精度 加工精度：指零件加工后的实际几何参数（
3、尺寸、加工精度：指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及相互位置）与理想零件几何参数的符合程度。形状及相互位置）与理想零件几何参数的符合程度。加工误差：指零件加工后的实际几何参数与理想零加工误差：指零件加工后的实际几何参数与理想零件几何参数的偏离程度。件几何参数的偏离程度。1 1、尺寸精度、尺寸精度 尺寸精度指实际尺寸的制造准确度。零件的实际尺尺寸精度指实际尺寸的制造准确度。零件的实际尺寸和规定的理论尺寸之差叫尺寸偏差，尺寸偏差的大小寸和规定的理论尺寸之差叫尺寸偏差，尺寸偏差的大小标志着尺寸精度的高低。国家标准将尺寸公差分成标志着尺寸精度的高低。国家标准将尺寸公差分成2020级，级，即即IT0
4、1,IT0,IT1IT01,IT0,IT1IT18IT18。2、表面形状精度表面形状精度 表面形状精度是指零件实际表面的形状和理想表面形状表面形状精度是指零件实际表面的形状和理想表面形状相接近的程度。表面形状精度的高低通过表面形状误差来决相接近的程度。表面形状精度的高低通过表面形状误差来决定，形状误差指零件的实际形状和理想形状之间的偏差。如定，形状误差指零件的实际形状和理想形状之间的偏差。如直线度、平面度、圆度、圆柱度。直线度、平面度、圆度、圆柱度。3 3、位置精度、位置精度 位置精度指零件表面（或轴心线）的实际位置相对于公位置精度指零件表面（或轴心线）的实际位置相对于公称位置的准确程度。位置
5、精度的高低用位置误差的大小表称位置的准确程度。位置精度的高低用位置误差的大小表示，位置误差指零件表面（或轴心线）的实际位置的实际示，位置误差指零件表面（或轴心线）的实际位置的实际位置和理想位置之差。如平行度、垂直度、倾斜度、同轴位置和理想位置之差。如平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、圆跳动、全跳动。度、对称度、圆跳动、全跳动。4 4、表面粗糙度、表面粗糙度 零件表面上具有较小间距的峰谷所组成的微观几何形状特零件表面上具有较小间距的峰谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度。表面粗糙度是在加工过程中由于刀具征，称为表面粗糙度。表面粗糙度是在加工过程中由于刀具振动、刀具在加工表面摩擦、加工
6、的理论误差等原因形成的。振动、刀具在加工表面摩擦、加工的理论误差等原因形成的。它直接影响零件的配合性质、疲劳强度、耐摩性、抗腐蚀性、它直接影响零件的配合性质、疲劳强度、耐摩性、抗腐蚀性、密封性等性能。密封性等性能。niilayndxxylR101)(1图图9-1 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差如图如图9-9-1 1所示。所示。二、切削运动与切削要素二、切削运动与切削要素1、切削运动、切削运动 切削运动是为了形成工件表面所必需的、刀具与工件切削运动是为了形成工件表面所必需的、刀具与工件之间的相对运动。之间的相对运动。1 1）主运动：）主运动：直接切除工件上的
7、切削层，使之转变为切屑的直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑的基本运动，一般切削加工中主运动只有一个。基本运动，一般切削加工中主运动只有一个。如图如图9-2所示所示的的I I。2 2）进给运动：）进给运动：是使金属层连续投入切削，从而加工出完整是使金属层连续投入切削，从而加工出完整表面的运动，进给运动可以是一个或多个。表面的运动，进给运动可以是一个或多个。如图如图9-2所示的所示的IIII。切削过程中，主运动、进给运动合理的组合，便可以切削过程中，主运动、进给运动合理的组合，便可以加工各种不同的工件表面。加工各种不同的工件表面。2 2、切削要素、切削要素切削过程中，工件上形成三个表面，如图切
8、削过程中，工件上形成三个表面，如图9-3所示即：所示即：已加工表面，加工表面和待加工表面已加工表面，加工表面和待加工表面。图图9-3 车削加工工件上的表面车削加工工件上的表面 切削要素切削要素包括包括切削用量和切削用量和切削层参数切削层参数三个：三个：（1 1）切削用量）切削用量三要素：三要素：1 1）切削速度）切削速度2 2）背吃刀量）背吃刀量3 3）进给量）进给量Vpaf1）切削速度切削速度 ：切削刃的选定点相对于工件主运动的瞬切削刃的选定点相对于工件主运动的瞬时速度。主运动是旋转运动时，切削速度计算公式如下：时速度。主运动是旋转运动时，切削速度计算公式如下：100060DnVV式中式中
9、D工件加工表面或刀具某一点的回转直径（工件加工表面或刀具某一点的回转直径（mm）；）；n工件或刀具的转速（工件或刀具的转速（r/min）。）。（m/s）若主运动为往复直线运动若主运动为往复直线运动(刨削等刨削等)，其往复行程的平，其往复行程的平均速度均速度(m(ms)s)为：为：1000602LnV（m/s）式中式中 L L往复运动行程长度往复运动行程长度(mm)(mm)，n主运动每分钟往复次数主运动每分钟往复次数(strstrmin)。3 3）进给量）进给量 ：刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。：刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述。单位为用刀具或
10、工件每转或每行程的位移量来表述。单位为mm/rmm/r或或mm/mm/strstr。进给速度进给速度2）背吃刀量背吃刀量 ：指工件上待加工表面与已加工表面之间的指工件上待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，即刀刃切入工件的深度，也叫吃刀深度或切深，垂直距离，即刀刃切入工件的深度，也叫吃刀深度或切深，单位为单位为mmmm。外圆车削时外圆车削时 f2dDap式中式中 D工件待加工表面的直径工件待加工表面的直径(mm)；d工件已加工表面的直径工件已加工表面的直径(mm)。panfVf（2 2）切削层参数）切削层参数 切削层是指工件上正被刀切削层是指工件上正被刀具切削刃切削着的一层金属。具切削刃切削着
11、的一层金属。也就是相邻的两过渡表面之间也就是相邻的两过渡表面之间所夹着的一层金属，如图所夹着的一层金属，如图9-4所所示。示。1 1）切削层厚度）切削层厚度 ：是相邻两过是相邻两过渡表面之间的垂直距离。渡表面之间的垂直距离。2 2）切削宽度）切削宽度 ：是沿主切削是沿主切削刃测量的切削层尺寸。刃测量的切削层尺寸。3 3）切削面积）切削面积 ：切削层公称切削层公称横 截 面 积。横 截 面 积。车 削 和 刨 削 时车 削 和 刨 削 时Ac=Ac=a ac ca aw w图图9-4切外圆时的切削层要素切外圆时的切削层要素 cawacA三、三、切削刀具切削刀具 刀具是金属切削加工中不可缺少的重要
12、工具之一，无刀具是金属切削加工中不可缺少的重要工具之一，无论是普通机床，还是先进的数控机床和加工中心、以及柔论是普通机床，还是先进的数控机床和加工中心、以及柔性制造系统，都必须依靠刀具才能完成各种需要的切削加性制造系统，都必须依靠刀具才能完成各种需要的切削加工。实际证明，刀具的更新可以成倍、数十倍地提高生产工。实际证明，刀具的更新可以成倍、数十倍地提高生产效率。效率。2 2、刀具切削部分的结构要素、刀具切削部分的结构要素单刃刀具：单刃刀具：车刀、刨刀；车刀、刨刀；多刃刀具：多刃刀具：钻头、铣刀等；钻头、铣刀等；如图如图9-5所示。所示。1、刀具的分类、刀具的分类切刀、孔加工刀具、拉刀、铣刀、螺
13、纹刀具、齿轮刀具、切刀、孔加工刀具、拉刀、铣刀、螺纹刀具、齿轮刀具、磨具、其他刀具。磨具、其他刀具。刀具切削部分总是近似地以外圆车刀的切削部分为基本刀具切削部分总是近似地以外圆车刀的切削部分为基本形态，其它各类刀具可看成是它的演变和组合，形态，其它各类刀具可看成是它的演变和组合，车刀有刀体车刀有刀体（夹持部分）与刀头（切削部分）组成，（夹持部分）与刀头（切削部分）组成，刀具切削部分的结刀具切削部分的结构要素如图构要素如图9-6所示，其定义和说明如下：所示，其定义和说明如下：1 1）前刀面）前刀面 切屑沿其流出切屑沿其流出的表面；的表面；2 2）主后刀面）主后刀面 切削时与工切削时与工件加工表面
14、相对的面；件加工表面相对的面；3 3）副后刀面）副后刀面 切削时与工切削时与工件已加工表面相对的面件已加工表面相对的面；AAA图图9-6 车刀切削部分结构要素车刀切削部分结构要素4 4）主切削刃）主切削刃S S前刀面与主后刀面的交线；前刀面与主后刀面的交线；5 5）副切削刃副切削刃S S 前刀面和副后刀面的交线；前刀面和副后刀面的交线；6 6）刀尖）刀尖指主切削刃与副切削刃连接处。指主切削刃与副切削刃连接处。3 3、刀具标注角度、刀具标注角度：图图9-7 车刀的参考系车刀的参考系1 1）主剖面参考系）主剖面参考系：如图：如图9-79-7所所示；示；基面基面 ：过主切削刃上的选定：过主切削刃上的
15、选定点，与切削速度垂直的平面；点，与切削速度垂直的平面；切削平面切削平面 ：过主切削刃上的：过主切削刃上的选定点，并与该点加工面相切选定点，并与该点加工面相切的平面；的平面；主剖面主剖面 ：过主切削刃选定点，：过主切削刃选定点，与切削平面和基面都垂直的平与切削平面和基面都垂直的平面。面。rpsp0p2 2）刀具的标注角度）刀具的标注角度：如图：如图9-89-8所示所示前角前角 ：在主剖面中测量，前刀面与基面（水平面）之间的：在主剖面中测量，前刀面与基面（水平面）之间的夹角。夹角。后角后角 ：在主剖面中测量，后刀面与切削平面之间的夹角。：在主剖面中测量，后刀面与切削平面之间的夹角。00主偏角主偏
16、角 ：在基面中测量，主切削刃在基面上的投影与进给：在基面中测量，主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角。运动方向间的夹角。rk图图9-8 车刀的标注角度车刀的标注角度副偏角副偏角 ：在基面中测量，：在基面中测量，副切削平面在基面上的投影副切削平面在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。与进给运动反方向的夹角。刃倾角刃倾角 ：在切削平面中测：在切削平面中测量，主切削刃与基面之间的量，主切削刃与基面之间的夹角。夹角。rks4 4、刀具材料和刀具结构：、刀具材料和刀具结构：1）刀具材料应具备的性能）刀具材料应具备的性能 高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性：一般刀具的常温硬度在一般刀具的常温硬度在6
17、2HRC62HRC以上，以上，并要求较高的高温硬度。并要求较高的高温硬度。足够的强度和韧性足够的强度和韧性：高的耐热性高的耐热性：高温下保持高硬度、高强度和高韧性的能高温下保持高硬度、高强度和高韧性的能力，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。力，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。良好的工艺性良好的工艺性：要求刀具材料有较好的可加工性、可磨要求刀具材料有较好的可加工性、可磨削性和热处理性。削性和热处理性。好的导热性和小的膨胀系数。好的导热性和小的膨胀系数。2）刀具材料简介：）刀具材料简介：刀具材料有刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮
18、化硼合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。碳素工具钢等。碳素工具钢(如如T10A、T12A)及合金工具钢及合金工具钢(如如9SiCr、CrWMn)，因耐热因耐热性较差，通常仅用于手工工具和切削速度较低的刀具。性较差，通常仅用于手工工具和切削速度较低的刀具。高速钢高速钢：高速钢是加入了钨（：高速钢是加入了钨（W）、）、钼（钼（Mo）、）、铬铬（Cr）、）、钒（钒（V）等合金元素的高合金工具钢。具有较高等合金元素的高合金工具钢。具有较高的硬度的硬度(8287HRA)和耐热性和耐热性(5506000C)，较高的强度较高的强度和韧性，抗冲击、振动的能力较强。和韧性，抗冲击、振动的能力较强。适用于制造各种形
19、状复杂刀具适用于制造各种形状复杂刀具(如钻头、丝锥、成形如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等刀具、拉刀、齿轮刀具等)。常用的通用型高速钢牌号为。常用的通用型高速钢牌号为W6Mo5Cr4V2和和W18Cr4V。硬质合金硬质合金：是用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物是用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物(如如碳化钨碳化钛、碳化钽等碳化钨碳化钛、碳化钽等)与金属粘结剂与金属粘结剂(钴、钨、钼等钴、钨、钼等)在在高温下烧结而成的粉末冶金材料，硬度可达高温下烧结而成的粉末冶金材料，硬度可达8993HRA，切削温度达切削温度达8001000，是当今主要的刀具材料之一，大多数车刀、端铣刀和是当今主要的刀具材料
20、之一，大多数车刀、端铣刀和部分立铣刀等均已采用硬质合金制造。但其抗弯强度低，部分立铣刀等均已采用硬质合金制造。但其抗弯强度低，不能承受较大的冲击载荷。不能承受较大的冲击载荷。金刚石金刚石：是目前已知的最硬材料，硬度接近于：是目前已知的最硬材料，硬度接近于10000HV10000HV（硬质合金为硬质合金为1300-1800HV1300-1800HV）。）。能对陶瓷、硬质合金等高硬能对陶瓷、硬质合金等高硬度耐磨材料进行切削加工，使用寿命极高，但金刚石的热度耐磨材料进行切削加工，使用寿命极高，但金刚石的热稳定性较差，因此不宜加工钢铁材料。稳定性较差，因此不宜加工钢铁材料。立方氮化硼（立方氮化硼（CB
21、N）：硬度为硬度为80009000HV，仅次于仅次于金刚石。热稳定性和化学惰性比金刚石好，可耐金刚石。热稳定性和化学惰性比金刚石好，可耐13001500的高温。能以加工普通钢和铸铁的切削速度的高温。能以加工普通钢和铸铁的切削速度切削淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等。切削淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等。陶瓷陶瓷：纯氧化铝：纯氧化铝Al2O3陶瓷、复合氧化铝陶瓷、复合氧化铝Al2O3TiC陶瓷、复合氮化硅陶瓷、复合氮化硅Si3N4TiCCo陶瓷。有很高的高温陶瓷。有很高的高温硬度，在硬度，在1200时，硬度尚能达到时，硬度尚能达到80HRA，可用于加工可用于加工钢、铸铁，对于冷硬铸铁、淬硬钢的车削和铣削
22、特别有钢、铸铁，对于冷硬铸铁、淬硬钢的车削和铣削特别有效，其使用寿命、加工效率和已加工表面质量常高于硬效，其使用寿命、加工效率和已加工表面质量常高于硬质合金刀具。质合金刀具。3）刀具的结构形式）刀具的结构形式整体式：高速钢材料的车刀、钻头等；整体式：高速钢材料的车刀、钻头等；焊接式：贵重刀具材料，如硬质合金等，如图焊接式：贵重刀具材料，如硬质合金等，如图9-99-9所示所示机夹不重磨式：硬质合金刀片，如图机夹不重磨式：硬质合金刀片，如图9-109-10所示。所示。图图9-9 焊接式车刀焊接式车刀图图9-10 机夹不重磨车刀机夹不重磨车刀5、砂轮、砂轮 砂轮是磨削主要工具，砂轮是磨削主要工具，如
23、图如图9-119-11所示。是由磨料和结所示。是由磨料和结合剂经压坯、干燥和焙烧而成的多孔体。砂轮的特性取决合剂经压坯、干燥和焙烧而成的多孔体。砂轮的特性取决于磨料、粒度、硬度、组织、结合剂、形状和尺寸等因素。于磨料、粒度、硬度、组织、结合剂、形状和尺寸等因素。磨粒担负着切削工作，应具有很高的硬度和锋利的棱磨粒担负着切削工作，应具有很高的硬度和锋利的棱角，并有良好的耐热性。常用的磨料有刚玉（角，并有良好的耐热性。常用的磨料有刚玉（ALAL2 2O O3 3）、碳）、碳化硅、人造金刚石等。化硅、人造金刚石等。粒度指磨料颗粒的大小，粗磨用粗粒度，精磨用细粒粒度指磨料颗粒的大小，粗磨用粗粒度，精磨用
24、细粒度。度。砂轮的硬度是指磨削时在磨削力的作用下，磨料从砂砂轮的硬度是指磨削时在磨削力的作用下，磨料从砂轮表面脱落的难易程度。轮表面脱落的难易程度。结合剂的作用是将磨粒粘结在一起，结合剂主要有陶结合剂的作用是将磨粒粘结在一起，结合剂主要有陶瓷结合剂、树脂结合剂和橡胶结合剂瓷结合剂、树脂结合剂和橡胶结合剂。四、四、金属切削过程金属切削过程1 1、切屑的形成及其类型、切屑的形成及其类型 金属切削过程实质上是工件表层金属受到刀具挤压后，金属切削过程实质上是工件表层金属受到刀具挤压后，金属层产生变形、挤裂而形成切屑的过程。由于工件材料性金属层产生变形、挤裂而形成切屑的过程。由于工件材料性质和切削条件不
25、同，会形成不同类型的切屑。常见的有带状、质和切削条件不同，会形成不同类型的切屑。常见的有带状、节状和崩碎状三种。节状和崩碎状三种。1 1）带状切屑）带状切屑：如图：如图9-12所示，所示，加工塑性加工塑性材料（如低碳钢、铜、铝等）时，工件材料（如低碳钢、铜、铝等）时，工件表层金属受到刀具挤压后产生塑性变形，表层金属受到刀具挤压后产生塑性变形，在尚未完全挤裂之前，刀具又开始挤压在尚未完全挤裂之前，刀具又开始挤压下一层金属，形成连续不断的切屑。切下一层金属，形成连续不断的切屑。切削过程平稳，切削力变化小，工件表面削过程平稳，切削力变化小，工件表面粗糙度值较小。但切屑连续不断，妨碍粗糙度值较小。但切
26、屑连续不断，妨碍工作，容易发生事故，必须采取断屑措工作，容易发生事故，必须采取断屑措施。施。图图9-12 带状切屑带状切屑2 2）节状切屑：）节状切屑：如图如图9-139-13所示，切屑外所示，切屑外表面有明显的挤裂纹，裂纹较深，呈表面有明显的挤裂纹，裂纹较深，呈锯齿形，内表面有不贯穿的裂纹。一锯齿形，内表面有不贯穿的裂纹。一般加工中等硬度钢材时，切削速度较般加工中等硬度钢材时，切削速度较低，刀具前角较小，由于剪切滑移量低，刀具前角较小，由于剪切滑移量较大，局部达到材料的断裂强度而形较大，局部达到材料的断裂强度而形成。由于切削力波动大，故工件表面成。由于切削力波动大，故工件表面粗糙。粗糙。3
27、3）崩碎切屑：）崩碎切屑：如图如图9-149-14所示，切削脆所示，切削脆性材料时，切削层金属发生弹性变形性材料时，切削层金属发生弹性变形后，不经过塑性变形就突然崩裂而形后，不经过塑性变形就突然崩裂而形成崩碎切屑。此时切削力集中在主切成崩碎切屑。此时切削力集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖易磨损，易产削刃和刀尖附近，刀尖易磨损，易产生振动，切削力波动大，加工表面较生振动，切削力波动大，加工表面较粗糙。粗糙。图图9-13 节状切屑节状切屑图图9-14 崩碎切屑崩碎切屑2 2、切削力、切削力 如图如图9-15所示，所示，在切屑形成过程中，切屑与刀具的前在切屑形成过程中，切屑与刀具的前刀面之间及切削表面
28、与刀具的后刀面之间要发生摩擦，刀面之间及切削表面与刀具的后刀面之间要发生摩擦，图图9-15 切削力的来源切削力的来源因此刀具在切因此刀具在切削加工时必然削加工时必然要克服材料的要克服材料的变形抗力及前、变形抗力及前、后刀面上的摩后刀面上的摩擦阻力。这些擦阻力。这些作用在刀具上作用在刀具上的所有力的合的所有力的合力称为力称为总总切削切削力力。切削力的分解切削力的分解：总切削力的方向、大小将随工件材料的性质、总切削力的方向、大小将随工件材料的性质、切削用量的大小及刀具的几何形状的变化而变化，因此通常切削用量的大小及刀具的几何形状的变化而变化，因此通常将其分解成几个方向既定的分力，如图将其分解成几个
29、方向既定的分力，如图9-169-16所示。所示。1）主切削力（切向力）主切削力（切向力）：是主运动方向上的切削分力，是主运动方向上的切削分力，消耗功率最多，是计算刀具强度、机床动力、机床、夹具强消耗功率最多，是计算刀具强度、机床动力、机床、夹具强度和刚度的主要依据。度和刚度的主要依据。2 2）进给力（轴向力）进给力（轴向力）：是作用在是作用在进给方向上的切削分力，是设计进给进给方向上的切削分力，是设计进给机构、计算刀具进给功率的依据。机构、计算刀具进给功率的依据。图图9-16 切削力的分解切削力的分解 3）背向力（径向力或吃刀力）背向力（径向力或吃刀力）：是是作用在吃刀方向上的切削分力，与作用
30、在吃刀方向上的切削分力，与工件轴线垂直。它是确定与工件加工工件轴线垂直。它是确定与工件加工精度有关的工件挠度、切削过程的振精度有关的工件挠度、切削过程的振动的力。动的力。如图如图9-179-17所示，为车细长轴所示，为车细长轴和磨内圆时产生的加工误差。和磨内圆时产生的加工误差。zFxFyF3 3、切削功率、切削功率 消耗在切削过程中的功率叫切削功率消耗在切削过程中的功率叫切削功率 ，单位是单位是kWkW，它是它是 、在切削过程中单位时间内所消耗的功的在切削过程中单位时间内所消耗的功的总和。在进行外圆车削时，因总和。在进行外圆车削时，因 方向没有位移，故消耗方向没有位移，故消耗功率为零。功率为零
31、。式中式中 Fz主切削力，单位为主切削力，单位为N；Fx进给力，单位为进给力，单位为N；f 进给量，单位为进给量，单位为mm/r；切削速度，单位为切削速度，单位为m/s；n工件转速，单位为工件转速，单位为r/s。3101000nfFFPxzmmPzFxFyFyF4 4、切削热和切削温度、切削热和切削温度 切削过程中的切削热和由它产生的切削温度，直接影切削过程中的切削热和由它产生的切削温度，直接影响刀具的磨损和寿命，并影响工件的加工精度和已加工表响刀具的磨损和寿命，并影响工件的加工精度和已加工表面质量。面质量。（1 1）切削热的产生和传出）切削热的产生和传出 在切削加工中，切削变形与在切削加工中
32、，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能。三个发热源如图为热能。三个发热源如图9-189-18所所示。示。产生的热由切屑、刀具、工产生的热由切屑、刀具、工件和周围介质传导出去。影响热件和周围介质传导出去。影响热传导的主要因素是工件和刀具材传导的主要因素是工件和刀具材料的热导率、加工方式和周围介料的热导率、加工方式和周围介质的状况。质的状况。图图9-18 切削热的产生和传出切削热的产生和传出（2）影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素 1）切削用量切削用量：当当、f、ap增大时，单位时间金属切除量增大时，单位时间金属切除量增多，变形和摩擦加剧，切削中消耗的
33、功率增大，产生的增多，变形和摩擦加剧，切削中消耗的功率增大，产生的热量多。热量多。2）刀具几何参数刀具几何参数：前角增大，切削热减小，使切削温度前角增大，切削热减小，使切削温度降低；主偏角减小，使切削厚度减小，切削宽度增大，刀降低；主偏角减小，使切削厚度减小，切削宽度增大，刀刃散热条件得到改善，故切削温度下降。刃散热条件得到改善，故切削温度下降。3）工件材料工件材料：当工件材料的强度、硬度、塑性增加时，当工件材料的强度、硬度、塑性增加时，切削中消耗的功率增多，产生的热多，使切削温度升高。切削中消耗的功率增多，产生的热多，使切削温度升高。热导率大时则热量传出多，使切削温度降低。热导率大时则热量传
34、出多，使切削温度降低。4 4）刀具磨损的影响）刀具磨损的影响：刀具后刀面磨损时，使刃前区塑性：刀具后刀面磨损时，使刃前区塑性变形增加，刀具与工件间的磨擦加剧，均使切削温度升高。变形增加，刀具与工件间的磨擦加剧，均使切削温度升高。在切削中使用切削液，可降低切削温度。在切削中使用切削液，可降低切削温度。5、刀具磨损及耐用度：、刀具磨损及耐用度：1 1）刀具磨损，）刀具磨损，在切削过程中，由于刀具前、后刀面都处在在切削过程中，由于刀具前、后刀面都处在摩擦力和切削热的作用下，因而产生了磨损。如图摩擦力和切削热的作用下，因而产生了磨损。如图9-199-19所所示。示。当刀具磨损到一定程度时，切削力增大，
35、切削温度上当刀具磨损到一定程度时，切削力增大，切削温度上升，甚至产生振动或发出不正常的响声。同时工件尺寸可升，甚至产生振动或发出不正常的响声。同时工件尺寸可能超差，加工表面粗糙。此时，刀具必须重新刃磨或更换能超差，加工表面粗糙。此时，刀具必须重新刃磨或更换新刀。新刀。图图9-19 车刀的磨损车刀的磨损 2 2）刀具耐用度）刀具耐用度 刀具耐用度是指刀具新刃磨之后，从开始使用起到刀刀具耐用度是指刀具新刃磨之后，从开始使用起到刀具磨损至规定的磨损限度为止的实际切削时间。具磨损至规定的磨损限度为止的实际切削时间。在磨损限度已确定后，刀具寿命与磨损速度有关。磨在磨损限度已确定后，刀具寿命与磨损速度有关
36、。磨损速度愈慢，刀具寿命愈高。为了提高刀具寿命，一般可损速度愈慢，刀具寿命愈高。为了提高刀具寿命，一般可从改善工件材料的可加工性、合理设计刀具的几何参数、从改善工件材料的可加工性、合理设计刀具的几何参数、改进刀具材料的切削性能、采用性能优良的切削液及合理改进刀具材料的切削性能、采用性能优良的切削液及合理选择切削用量等多方面着手。选择切削用量等多方面着手。在实际使用中，在使刀具寿命降低较少而又不影响生在实际使用中，在使刀具寿命降低较少而又不影响生产率的前提下，应尽量选取较大的背吃刀量和较小的切削产率的前提下，应尽量选取较大的背吃刀量和较小的切削速度，使进给量大小适中。速度，使进给量大小适中。五、
37、五、工件材料的切削加工性概念工件材料的切削加工性概念 对工件材料进行切削加工的难易程度称为材料的对工件材料进行切削加工的难易程度称为材料的切削切削加工性加工性。良好的切削加工性表现在：刀具的耐用度高、加。良好的切削加工性表现在：刀具的耐用度高、加工表面质量易保证、功率消耗低、断屑问题易于解决等。工表面质量易保证、功率消耗低、断屑问题易于解决等。材料的切削加工性能主要取决于其材料的切削加工性能主要取决于其力学、物理性能力学、物理性能。工件材料的工件材料的强度、硬度强度、硬度越高，切削力越大，切削温度越越高，切削力越大，切削温度越高，刀具磨损越快，加工性越差；高，刀具磨损越快，加工性越差；工件材料
38、的工件材料的塑性、韧性塑性、韧性越高，加工变形越大，加工硬化越高，加工变形越大，加工硬化和刀具表面粘结现象越严重，断屑越困难，越不易获得好和刀具表面粘结现象越严重，断屑越困难，越不易获得好的表面质量，加工性越差；的表面质量，加工性越差；导热性好的材料，切削热传导快，切削区温度低，故其导热性好的材料，切削热传导快，切削区温度低，故其可加工性好。可加工性好。第二节第二节 机床的传动方式机床的传动方式 机床中常见的传动方式有带传动、齿轮传动、蜗轮机床中常见的传动方式有带传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动等。如蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动等。如表表9-19-1所所示。示。
39、如图如图9 9-20-20所示，为机床常用的换向机构。所示，为机床常用的换向机构。思考题：思考题：1 1、试解释切削用量三要素？、试解释切削用量三要素？2 2、试说明车刀切削部分的结构要素？、试说明车刀切削部分的结构要素？3 3、试说明切屑类型及其特点？、试说明切屑类型及其特点？第三节第三节 常用加工方法常用加工方法l一、一、车削加工车削加工l二二、铣、刨、拉、钻、镗、磨削加工铣、刨、拉、钻、镗、磨削加工 一、一、车削加工车削加工 车削是指在车床上用车刀进行切削加工，其主运动是车削是指在车床上用车刀进行切削加工，其主运动是工件的旋转运动，进给运动是刀具的移动，适合加工回转工件的旋转运动，进给运
40、动是刀具的移动，适合加工回转表面。表面。1 1、普通车床的组成、普通车床的组成 车床是机械制造厂的主要加工设备，而普通车床占的车床是机械制造厂的主要加工设备，而普通车床占的比例最大，现以比例最大，现以C6132C6132普通车床为例，普通车床为例，如图如图9-219-21所示介绍其所示介绍其基本组成及作用：基本组成及作用：主轴箱、变速箱、进给箱、溜板箱、尾架、床身和床主轴箱、变速箱、进给箱、溜板箱、尾架、床身和床腿、刀架、丝杠、光杠。腿、刀架、丝杠、光杠。2 2、C6132C6132车床的传动车床的传动 车床传动分为主运动传动和进给运动传动，传动路线车床传动分为主运动传动和进给运动传动，传动路
41、线如下：如下：电机电机主轴箱主轴箱带轮带轮变速箱变速箱光杠光杠工件转动工件转动丝杠丝杠反向机构反向机构挂轮挂轮进给箱进给箱主轴主轴溜板箱溜板箱车刀纵车刀纵横移动横移动刀架刀架3 3、车床常用附件、车床常用附件 车床常用附件主要有三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、中心车床常用附件主要有三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、花盘、弯板等。架、跟刀架、花盘、弯板等。车床附件视频车床附件视频（1 1）三爪卡盘：）三爪卡盘：夹持圆形和正六边形工件。自动定心，装夹持圆形和正六边形工件。自动定心，装夹方便快速；夹紧力较小，定心精度不高，一般为夹方便快速；夹紧力较小，定心精度不高，一般为0.050.050.15m
42、m0.15mm。如图如图9-229-22所示。所示。三爪卡盘装夹三爪卡盘装夹（2 2）四爪卡盘：）四爪卡盘：四个爪不关联，各通过丝杆调整。夹紧力四个爪不关联，各通过丝杆调整。夹紧力较大，不能自动定心，安装工件时需要进行找正。用于装夹较大，不能自动定心，安装工件时需要进行找正。用于装夹外形不规则工件或较大工件。外形不规则工件或较大工件。如图如图9-239-23所示。所示。四爪卡盘装夹四爪卡盘装夹（3 3）花盘：）花盘：用于装夹形状复杂、无法在卡盘上安装的工件。用于装夹形状复杂、无法在卡盘上安装的工件。利用弯板、螺钉固定。不能自动定心，需要仔细找正并加平利用弯板、螺钉固定。不能自动定心，需要仔细找
43、正并加平衡块。衡块。如图如图9-249-24所示。所示。花盘装夹花盘装夹（4 4）顶尖：）顶尖：长轴类工件使用。定位精度高，多次安装与调长轴类工件使用。定位精度高，多次安装与调头，仍能保持轴线位置。头，仍能保持轴线位置。如图如图9-259-25所示。所示。顶尖装夹顶尖装夹（5 5）心轴：）心轴：加工带孔的盘类工件的外圆和端面时采用，应与精加加工带孔的盘类工件的外圆和端面时采用，应与精加工的孔配合，可保证同轴度和垂直度的要求。工的孔配合，可保证同轴度和垂直度的要求。如图如图9-269-26所所示。示。4 4、车床的加工范围、车床的加工范围 车削能加工的工件表面有内、外圆柱面、端面、圆车削能加工的
44、工件表面有内、外圆柱面、端面、圆锥面、成形面、沟槽、螺旋面等。锥面、成形面、沟槽、螺旋面等。如图如图9-279-27所示。所示。车床加工车床加工 普通车削加工的经济精度为普通车削加工的经济精度为IT8IT8IT7IT7，表面粗糙度表面粗糙度为为 精细车时达精细车时达IT6IT6IT5IT5，表面粗糙度表面粗糙度为为 。m6.15.12Ram4.08.0Ra5 5、车削的工艺特点、车削的工艺特点 （1 1）易于保证各加工面之间的位置精度）易于保证各加工面之间的位置精度 车削时，工件车削时，工件作主运动绕某一固定轴回转，因此，各加工表面的位置精作主运动绕某一固定轴回转，因此，各加工表面的位置精度容
45、易控制和保证。度容易控制和保证。（2 2）切削过程比较平稳）切削过程比较平稳 一般情况下车削过程是连续进一般情况下车削过程是连续进行的，并且切削层的截面尺寸稳定不变，切削面积和切削行的，并且切削层的截面尺寸稳定不变，切削面积和切削力基本不变，故切削过程比铣削、刨削稳定。力基本不变，故切削过程比铣削、刨削稳定。（3 3）生产率高）生产率高 车削过程平稳意味着可采用较高的切削车削过程平稳意味着可采用较高的切削速度。车刀夹持在刀架上刚度好，可采用较大的吃刀深度速度。车刀夹持在刀架上刚度好，可采用较大的吃刀深度和进给量。允许高速切削和强力切削，有利于生产率的提和进给量。允许高速切削和强力切削，有利于生
46、产率的提高。高。（4 4）适用于有色金属零件的精加工）适用于有色金属零件的精加工（5 5）应用范围广）应用范围广 车削适于多种材料、多种表面、多种车削适于多种材料、多种表面、多种尺寸和精度的加工。尺寸和精度的加工。6 6、车床类型、车床类型 常见车床类型有：普通车床、立式车床、六角车床、常见车床类型有：普通车床、立式车床、六角车床、自动车床、仿形车床、数控车床、落地车床等自动车床、仿形车床、数控车床、落地车床等 。（1 1）立式车床）立式车床 如图如图9-289-28所示。主要加工直径大、长度短所示。主要加工直径大、长度短的工件，如大型带轮、齿轮、飞轮等。的工件，如大型带轮、齿轮、飞轮等。（2
47、 2）六角车床）六角车床 如图如图9-299-29所示。成批生产中加工轴套、台所示。成批生产中加工轴套、台阶轴及其他形状复杂的工件。阶轴及其他形状复杂的工件。（3 3）自动车床）自动车床 如图如图9-309-30所示为手表机芯零件加工凸轮自所示为手表机芯零件加工凸轮自动车床。动车床。车床类型视频车床类型视频1 1、铣削加工、铣削加工 铣削指在铣床上用铣刀加工工件的加工方法，铣削是铣削指在铣床上用铣刀加工工件的加工方法，铣削是平面加工的主要方法之一。铣削的主运动为铣刀的旋转运平面加工的主要方法之一。铣削的主运动为铣刀的旋转运动，进给运动为工件的直线运动。动，进给运动为工件的直线运动。（1 1）铣
48、刀）铣刀 铣刀由刀齿和刀体两部分组成。刀齿分布在刀体圆周铣刀由刀齿和刀体两部分组成。刀齿分布在刀体圆周面上的铣刀称为圆柱铣刀，它又分为直齿和螺旋齿两种。面上的铣刀称为圆柱铣刀，它又分为直齿和螺旋齿两种。端铣刀是用端面和圆周面上的刀刃进行切削的，它又分为端铣刀是用端面和圆周面上的刀刃进行切削的，它又分为整体式端铣刀和镶齿式端铣刀，整体式端铣刀和镶齿式端铣刀，如图如图9-319-31所示。所示。铣刀的每个刀齿都相当于一把车刀，其切削部分几何铣刀的每个刀齿都相当于一把车刀，其切削部分几何角度及作用与车刀相同。角度及作用与车刀相同。二、二、铣、刨、拉、钻、镗、磨削加工铣、刨、拉、钻、镗、磨削加工（2
49、2）铣床）铣床 在现代机器制造中，铣床约占金属切削机床总数的在现代机器制造中，铣床约占金属切削机床总数的2525左右。常用的铣床有卧式铣床、立式铣床两种。卧式铣床又左右。常用的铣床有卧式铣床、立式铣床两种。卧式铣床又可分为万能铣床和普通铣床，万能铣床的工作台可以在一定可分为万能铣床和普通铣床，万能铣床的工作台可以在一定角度内偏转，普通卧式铣床则不能。角度内偏转，普通卧式铣床则不能。如图如图9-329-32所示的卧式铣所示的卧式铣床，床，如图如图9-339-33的立式铣床，的立式铣床，如图如图9-349-34的龙门铣床。的龙门铣床。（3 3）铣削的加工范围）铣削的加工范围 铣床可以加工平面、斜面
50、、各种沟槽、成型面和螺旋槽铣床可以加工平面、斜面、各种沟槽、成型面和螺旋槽等，加工示意图等，加工示意图如图如图9 93535所示。所示。铣床棱形加工铣床棱形加工 铣 削 加 工 的 经 济 精 度 为铣 削 加 工 的 经 济 精 度 为 I T 9I T 9 I T 8I T 8，表 面 粗 糙表 面 粗 糙度度 。采用高速精细铣削时达。采用高速精细铣削时达IT6IT6，表面粗糙表面粗糙度为度为 。m6.13.6Ram8.0Ra 铣床加工铣刀铣床加工铣刀 组合铣刀的组合铣刀的铣床铣床加工加工（4 4）铣削工艺特点）铣削工艺特点 1 1）生产率高。）生产率高。铣削为多齿切削，没有空行程，可采用
