机械制造工程学-复习2016.

第一章金属切削加工中的基本定义工件表面的形成方法（P108~110）各种典型表面都可以看作是一条线(称为母线)沿着另一条线(称为导线)运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。发生线的形成方法发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。形成发生线的方法可归纳为四种。(1)成形法；(2)展成法；(3)轨迹法；(4)相切法切削三表面切削用量三要素切削速度V、进给量f和切削深度ap，称之为切削用量三要素。切削用量三要素直接影响切削力的大小、切削温度的高低、刀具磨损、刀具耐用度，同时还对生产率、加工成本、加工质量都有很大的影响。v、f、ap中，v对刀具耐用度影响最大，其次是进给量f，影响最小的是切削深度ap。刀具角度（P3~4）刀具切削部分的结构要素尽管金属切削刀具的种类繁多，但其切削部分的几何形状与参数都有共性，即不论刀具结构如何复杂，其切削部分的形状总是近似地以外圆车刀切削部分的形状为基本形态。因此，在确定刀具切削部分几何形状的一般术语时，常以车刀切削部分为基础。刀具切削部分的结构为：一尖：刀尖二刃：主刀刃和副刀刃三刀面：前刀面、主后刀面和副后刀面。刀具标注角度在刀具标注角度参考系中确定的切削刃与各刀面的方位角度，称为刀具标注角度。1.主剖面参考系内的标注角度(1)在主剖面Po内的标注角度1)前角γo：在主剖面内度量的基面Pr与前刀面Aγ的夹角。2)后角αo：在主剖面内度量的后刀面Aα与切削平面Ps的夹角。3)楔角βo：在主剖面内度量的后刀面Aα与前刀面Aγ的夹角。显然有如下关系：βo=90º–（αo+γo）(2)在切削平面Ps内的标注角度刃倾角λs：在切削平面内度量的主切削刃S与基面Pr的夹角。S向(3)在基面Pr内的标注角度1)主偏角kr：在基面Pr内度量的切削平面Ps与进给平面Pf的夹角。它也是主切削刃S在基面内的投影与进给运动方向之间的夹角。2)刀尖角εr：在基面内度量的切削平面Ps和副切削平面Ps’的夹角。也可以定义为主切削刃S和副切削刃S’在基面上投影的夹角。从图可知εr=180º–（kr+kr’）前角γo、后角αo和刃倾角λs是有正负号的。第二章切屑形成过程及加工表面质量积屑瘤的概念、影响已加工表面质量积屑瘤的形成及影响切削塑性金属时，常在刀刃附近前刀面上产生紧密粘结的硬块，硬度一般为被切材料的2、3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。（3）积屑瘤对切削过程的主要影响(a)增大了实际前角由于积屑瘤粘附在前刀面上，代替了刀刃参加切削，故使实际前角加大，这可使切削力减小。积屑瘤愈高，实际前角愈大。(b)增大了切削厚度积屑瘤使切削深度增加了ac。由于积屑瘤的产生，成长与脱落是一个带有一定周期性的动态过程(如每秒几十至几百次)，ac值的变化，可能引起振动。(c)使加工表面粗糙度增大积屑瘤的底部相对稳定一些，其顶部不稳定，容易破裂，破裂的积屑瘤硬块一部分粘附在切屑底面排除，一部分留在工件的加工表面上。积屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工时必须设法避免或减小积屑瘤。(d)对刀具耐用度的影响积屑瘤粘附在前刀面上，相对稳定时，可以代替刀刃切削，起到减小刀面磨损，提高刀具耐用度的作用。不稳定时，积屑瘤的脱落，可使刀具产生粘结磨损。第三章切削过程中的物理现象及影响因素切削合力及其分解（P37~38）上述各力的总合形成作用在车刀上的合力Fr。为了实际应用，Fr可分为相互垂直的Fx、Fy和Fz三个分力。Fz主切削力或切向力。Fz是计算车刀强度，设计机床功率所必需的。Fx进给抗力。轴向力或走刀力。Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。Fy切深抗力、径向力或吃刀力。Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。它也是使工件在切削过程中产生振动的力。与切削用量三要素的方向关系！！刀具磨损的形式（P59）切削时，刀具的前、后刀面与切屑及已加工表面相接触，产生剧烈摩擦。在接触区内有相当高的温度和压力。因此在前后刀面上都会发生磨损。但它们的磨损情况有各自不同的特点，而且相互影响：刀具磨损形式有以下几种：前刀面磨损后刀面磨损边界磨损刀具磨损的原因（P60~62）刀具在正常磨损的情况下，其主要原因包括：硬质点磨损粘接磨损扩散磨损化学磨损1）对于一定的刀具材料和工件材料，起主导作用的是切削温度。2）高速钢刀具磨损的主要原因：硬质点磨损和粘结磨损；硬质合金刀具磨损的主要原因：粘结磨损和扩散磨损；金刚石刀具的扩散磨损最大，不宜加工铁簇金属材料。第四章影响切削加工效率及表面质量的因素刀具材料的合理选择（P74~80）高速钢和硬质合金的特点、种类及应用场合（1）通用型高速钢广泛用于制造各种形状复杂的刀具。（2）高性能高速钢主要用于加工奥式体不锈钢、高温合金、钛合金、高强度纲等难加工材料。（3）粉末冶金高速钢常用于加工难加工材料，制造大尺寸刀具等等。常用硬质合金的分类及其特性ISO将硬质合金刀具材料分为三类：P类(YT类)，主要用于钢件；K类(YG类)，主要用于加工铸铁、有色金属和非金属；M类(YW类)，可以用于钢，也可以加工铸铁，但主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。4.3合理的刀具几何参数的选择前角、后角、主偏角、副便角及刀尖、刃倾角4.3.1前角及前刀面形状的选择2.合理前角的选择刀具前角一般根据刀具材料、工件材料和切削条件来选择。（1）刀具材料的强度、韧性高，应选择较大的前角；（2）根据工件材料的种类和性质选择1）加工塑性材料时，宜取较大前角；加工脆性材料时，宜取较小前角；2）工件材料的强度、硬度越高，前角宜取较小，甚至负前角。4.3.3主偏角、副偏角及刀尖形状选择1.主偏角的功用及选择（2）合理主偏角的选择1）粗加工、半精加工时，则主偏角大；因为Kr大，Fy小，不易产生振动，比如适合车削细长轴。2）工艺系统刚性好，则主偏角小；3）切断刀的主偏角大；4）工件工件形状：比如同时车外圆、端面、倒角，取45°。切削液（P91~94）在金属切削过程中，正确选择和使用切削液可以减小切削力和降低切削温度，改善切屑、工件和刀具的摩擦状态，减小刀具磨损，提高刀具耐用度，同时还能减小工件的热变形、抑制积屑瘤和鳞刺的生长，提高加工精度，减小表面粗糙度，提高切削效率。常用的切削液有三大类：水溶液、乳化液、切削油。切削液的作用机理：（1）冷却、（2）润滑、（3）清洗、（4）防锈。4.5切削用量的选择4.5.1切削用量选择原则（1）切削用量对生产率的影响P=A0*v*f*ap（2）切削用量对刀具耐用度的影响从刀具耐用度出发，首先选最大的ap，其次选最大的f，最后根据T计算v。（3）切削用量对加工质量的影响精加工和半精加工时，宜选较小的ap和f。加工钢件时，硬质合金刀具用高速v，高速钢用低速v。第五章金属切削机床与刀具5.2.1工件表面形状与成形方法切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件间的相对运动得到的，由于使用的刀具切削刃形状和采用的加工方法不同，形成发生线的方法也不同，概括起来有以下四种：①轨迹法、②成形法、③相切法、④展成法机床的传动链由动力源—传动装置—执行件，或执行件—传动装置—执行件构成的传动联系，称为传动链。传动链可分为外联系传动链和内联系传动链。实现简单运动的传动链称为外联系传动链，外联传动链不要求运动源与执行件间有严格的传动比关系。实现复杂运动的传动链称为内联系传动链，它决定这复合运动的轨迹（发生线的形状），传动链所联系的执行件之间的相对速度(及相对位移量)有严格的要求。因此，传动链中各传动副的传动比必须准确。滚刀的安装在滚齿时，要求滚刀的刀齿螺旋线方向与工件齿槽方向必须一致，这是沿齿向进给切出全齿长的条件。所以，加工前要调整滚刀的安装角。滚刀加工直齿圆柱齿轮的安装角。滚刀位于工件前面，滚刀的螺旋升角为0。从几何关系可知，滚刀安装角＝0。角度的偏转方向与刀齿的螺旋方向有关。00（a）右旋滚刀滚切直齿轮（b）左旋滚刀滚切直齿轮用滚刀加工斜齿圆柱齿轮时，由于滚刀和工件的螺旋方向都有左、右方向之分，则它们之间共有四种不同的组合。则有＝0，式中为被加工齿轮螺旋角。00000000（d）右旋滚刀滚切左旋齿轮（a）左旋滚刀滚切左旋齿轮b）右旋滚刀滚切右旋齿轮（c）左旋滚刀滚切右旋齿轮花键滚刀加工花键轴键槽的滚刀称为花键滚刀。花键滚刀加工花键轴属于螺旋齿轮啮合原理，因为刀齿在滚刀上成螺旋形分布，加工花键轴时刀齿螺旋方向应与花键轴齿槽方向一致，因而刀具轴线与工件轴线空间相错正好构成螺旋齿轮啮合。滚花键所需运动与滚齿轮所需运动完全相同。花键滚刀是专用刀具。普通花键滚刀加工外径定心的花键轴带角花键滚刀加工内径定心的花键轴第六章机械加工精度基础概念与分析方法。6．2获得加工精度的方法1．试切法手工逐步逼近；试切→测量→调整效率低，技术水平要求高；多用于单件、小批量生产。2．调整法调整法可以分为静调整法（又称样件法）和动调整法（又称尺寸调整法，按试切零件进行调整，直接测量试切零件的尺寸）两类。（1）静调整法：不切削时用对刀块或样件来调整刀具的位置。主动测量法支架千分表砂轮工件4．自动控制法（主动测量法）边加工边测量3．定尺寸刀具法钻头、镗刀、拉刀等成形刀具效率高，成本也高，多用于大批大量生产。6.3.1加工原理误差对加工精度的影响加工原理误差，指采用原理上近似的加工方法所引起的误差。例如，在普通公制丝杠的车床上加工模数制和英制螺纹，只能用近似的传动比配置挂轮，加工方法本身就带来一个传动误差。又如，齿轮的滚齿加工，常用阿基米德滚刀，由于制造阿基米德滚刀的基本蜗杆螺纹面的形成原理与制造渐开线滚刀的基本蜗杆螺纹面的形成原理不同，因而这两种基本蜗杆的螺纹面形状不同。阿基米德基本蜗杆轴向截面为直线，渐开线基本蜗杆轴向截面为曲线，所以用阿基米德基本蜗杆制造的阿基米德滚刀加工渐开线齿轮会产生齿形误差。6．3影响加工精度的因素零件的加工精度主要取决于工艺系统（机床、夹具、刀具及工件组成的系统）的结构要素和运行方式。一般来说，形状精度由机床精度和刀具精度来保证；位置精度主要取决于机床精度、夹具精度和工件的装夹精度。因此，工艺系统中的各种误差，会在不同的具体条件下，以不同的程度反映到加工工件上，形成加工误差。所以把工艺系统的误差称为原始误差。6.3.2工艺系统的制造误差和磨损对加工精度的影响1．机床的制造精度和磨损（1）导轨误差导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件的精度。例如车床的床身导轨，在水平面内有了弯曲以后，在纵向切削过程中，刀尖的运动轨迹相对于工件轴心线之间就不能保持平行，当导轨向后凸出时，工件上就产生鞍形加工误差。而当导轨向前凸出时，就产生鼓形加工误差。导轨在垂直平面内的弯曲对加工精度的影响就不大一样，小到可以忽略不计的程度，其原理类似于车刀安装平面是否通过工件中心的影响。6.4.4保证和提高加工精度的途径对加工误差进行分析计算或统计分析，弄清了原始误差对加工误差(表现误差)的影响程度，就为减少加工误差，提高加工精度指明了方向。减少加工误差的措施从技术上看，可将它们分为两大类。误差预防、误差补偿1)误差预防：指减少原始误差或减少原始误差的影响，亦即减少误差源或改变误差源至加工误差之间的数量转换关系。常用的工艺方法：1、合理采用先进工艺装备2．直接减少原始误差3．误差转移法4．误差分组法5．“就地加工”法6．误差平均法2)误差补偿：在现存的表现误差条件下，通过分析、测量，进而建立数学模型，以这些信息为依据，人为地在系统中引入一个附加的误差源，使之与系统中现存的表现误差相抵消，以减少或消除零件的加工误差。第七章机械加工工艺规程的制订机械加工工艺过程一般可分为工序、安装、工位、工步和走刀。（P200~201）（1）工序工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。工作地、工人、零件和连续作业是构成工序的四个要素，其中任一要素的变更即