机械制造知识点

第1章机械制造系统和机械制造单元1、生产过程：由原材料转化为最终产品的一系列相互关联的劳动过程的总和称为生产过程。2、工艺过程：在生产过程中，那些与由原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。3、机械加工工艺过程：在工艺过程中，以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、表面层性质，直至称为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。4、机械制造系统：为完成机械制造过程所涉及的硬件、软件和人员组成的，通过制造过程将制造资源转变为产品的有机整体，称为机械制造系统。5、机械制造单元的基本组成包括工艺设备、工艺装备和制造过程。工艺设备和工艺装备共同构成机械制造单元或系统的硬件部分。6、工艺系统：在机械加工中由机床、刀具、夹具和工件所组成的统一体称为工艺系统。第2章金属切削机床1、发生线：形成表面的母线和导线统称为发生线。2、在机床上，发生线是由刀具的切削刃与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取的加工方法不同，形成发生线的方法也就不同，归纳起来有以下四种：（1）轨迹法：是利用刀具作一定规律的轨迹运动来对工件进行加工的方法。（2）成形法：是利用成形刀具对工件进行加工的方法。（3）相切法：是利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。（4）展成法：又称范成法，是利用刀具和工件作展成切削运动的加工方法。3、表面成形运动：机床上形成表面所需的刀具和工件间的相对运动，称为表面成形运动，这是机床上最基本的运动。4、在机床上，最容易得到并最容易保证精度的运动是旋转运动和直线运动。5、根据切削加工过程所起的作用不同，表面成形运动又可分为主运动和进给运动。（1）主运动：是使刀具的切削部分进入工件材料，使被切金属层转变为切屑的运动。在表面成形运动中，必须有而且只能有一个主运动。切削速度是指切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时速度。（2）进给运动：维持切削继续的运动称为进给运动。进给速度为切削刃上选定点相对于工件瞬时进给运动的瞬时速度。（3）合成切削运动：由同时进行的主运动和进给运动合成的向量和称为合成切削运动。合成切削速度即为主运动速度和进给运动速度的向量和。（4）辅助运动：机床上还有在切削加工过程中所必须的其它一些运动，统称为机床的辅助运动。6、机床的基本用途就是：牢固地装夹工件和刀具，并把二者组合在一个统一体中；提供一定的运动和足够的动力；使二者作表面成形运动，并通过切削过程形成所要求的加工表面。第3章金属切削与磨削加工1、切削用量：在切削加工中，切削速度Vc、进给量f和切削深度ap称为切削用量。磨削用量：在磨削加工中，磨削速度Vs、进给量f和砂轮切削深度ap（区别于单个磨粒切刃的切深）称为磨削用量。2、切削速度即为主运动速度。刨削、拉削等主运动为直线运动。车削、铣削、钻削、铰削和磨削等大多数主运动则采用回转运动。切削中，主运动回转一周时刀具（或工件）沿进给方向上的位移量，称为进给量f。单位时间的进给量，称为进给速度Vf。但磨削中，进给量f不是指砂轮而是指工件回转一周时砂轮沿进给方向上的位移量。切削深度为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离。3、刀具材料应具备的基本性能：（1）刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，否则无法切入工件（2）为了承受切削力和切削过程中的冲击和振动，刀具材料应有足够的强度和韧性（3）要求刀具材料要有好的抵抗磨损的能力（4）要求刀具材料在高切削温度下保持高硬度、高强度的性能，即耐热性、并有良好的抗扩散、抗氧化的能力（5）尽量大的导热系数和小的线膨胀系数，这样由刀具传导出去的热量多，有利于降低切削温度和提高刀具的使用寿命，并可减少刀具的热变形（6）为便于制造刀具和有高的性价比，要求刀具材料具有良好的工艺性和经济性。4、常用的金属切削刀具材料：目前在生产中最常见的刀具材料主要是高速钢和硬质合金。5、磨削加工中常用的材料：普通磨料、超硬磨料。6、切削、磨削液应符合下列基本要求：（1）良好的润滑性能和吸附性能。（2）高的导热系数、大的热容量和汽化热，具有良好的冷却作用。（3）良好的流动性和渗透性，在压力作用下能对工件、刀具或磨具表面起到良好的冲刷和清洗作用，并防止碎屑黏着在工件或刀具磨具表面上。（4）具有良好的防锈性能，避免工件、机床和刀具不受周围介质的影响而发生腐蚀。（5）无毒、无臭、不刺激皮肤，不易变质和产生泡沫，废液易处理和再生，不污染环境。（6）易于过滤，使用过程中不会沉淀和形成硬质点。（7）经济性好。7、切削、磨削液可分为油基和水基两大类。介于两者之间的为乳化液，兼有油基的润滑性和水基的冷却性。（1）非水溶性切削、磨削油：它渗透性和润滑性良好。（2）乳化型水溶性切削、磨削液：这种切削、磨削液由矿物油、乳化剂和各种添加剂组成。兼有一定的润滑和冷却性能，但较易变质。（3）透明水溶性切削、磨削液：它冷却性能好但润滑性较差，并在水分蒸发后会产生结晶沉淀物。8、切削、磨削液的使用方法：浇注法、高压冷却法和喷雾冷却法。对于磨削还有渗透供液法。9、任何刀具都由工作部分和夹持部分组成。工作部分通常又分切削部分和校准（或导向）部分。切削部分直接从工件上切下切屑，校准部分作为刀具切削的后备部分，主要起校准、修整、瓜光和导向作用。刀具夹持部分的作用是将刀具夹固在机床上，保证刀具的正确工件位置，并承受切削力和传递切削运动和动力。10、普通磨料砂轮由磨料加结合剂用制造陶瓷的工艺方法制成。所以，砂轮由磨粒、结合剂和气孔三部分组成。决定普通砂轮特性的五个要素分别是：磨料、粒度、结合剂（作用是将磨粒黏合在一起，使砂轮具有一定的形状和强度。）、硬度（砂轮硬度表示磨粒在磨削力作用下从砂轮表面脱落的难易程度。砂轮硬，磨粒不易脱落；砂轮软，磨粒易于脱落。一般，工件材料越硬则砂轮应选软一些。）和组织（磨粒在砂轮总体积中所占比例越大，砂轮组织越紧密，气孔越小）。11、塑性材料的切削形成过程：（1）当刀具与工件接触的瞬间，刀具前刀面推挤切削层材料，使其在切削区内产生弹性变形和应力。离切削刃愈近，应力愈大。（2）随着切削运动继续进行，变形和应力不断增大。（3）OA线上某点1继续相对刀刃向前运动时，和滑移运动的复合使点1进入点2的位置。（4）当到达OM线上的4点后，被切材料的流向与前刀面平行，滑移终止。12、切削的三种形态：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。13、积屑瘤：切削塑性金属材料时，在切速不高、又能形成带状切屑的情况下，切屑沿前刀面流出，并伴随强烈的摩擦。这使切屑的流动速度降低，温度升高。在大的挤压力的作用下，会使切屑底层金属与前刀面的外摩擦超过分子间结合力，一些金属材料冷焊黏附在前刀面切刃附近，逐渐形成硬度很高的瘤状楔块，成为积屑瘤。积屑瘤对粗加工有利，而对精加工有害。14、加工硬化：在金属切削过程中，因刀具和工件表面的激烈挤压和摩擦，使已加工表面层的塑性变形非常强烈，晶格破坏，表层硬度提高，这种现象称为加工硬化。刀具和工件表面的激烈挤压和摩擦，以及切削热的作用，使已加工表面上常有残余应力存在。残余拉应力易使加工表面产生裂纹，降低零件的疲劳强度。零件表面各部分的残余应力分布不均匀，则会使工件产生变形。15、切削力：切削过程中刀具要克服工件材料的弹性和塑性变形抗力，及与切屑和工件间的摩擦力。这些力形成切削力。16、切削热：切削时消耗能量的98%~99%转换为热能，这热称为切削热。加工中应尽量减少切削热的产生。17、切削温度：指前刀面与切屑接触区内的平均温度，它由切削热的产生与传出的平衡条件所决定。切削热产生的越多，传出的越慢，则切削温度越高。凡是增大切削力和切削功率的因素都会使切削温度上升。而有利于切削热传出的因素都会降低切削温度。18、影响切削温度的因素：（1）切削用量的影响：切削速度对切削温度影响最大。（2）刀具几何参数的影响：前角增大，使切屑变形程度减小，产生的切削热减少，切削温度下降。主偏角减小，使切削宽度增大，散热面积增加，故切削温度下降。（3）工件材料的影响：工件材料的强度、硬度等力学性能提高时，产生的切削热增多，切削温度升高；工件材料的热导率越大，通过切屑和工件传出的热量越多，切削温度下降。（4）刀具磨损的影响：刀具后刀面磨损量增大，切削温度升高；磨损量达到一定值后，对切削温度的影响加剧；切削速度越高，刀具磨损对切削温度的影响就越显著。（5）切削液的影响：浇注切削液对降低切削温度有明显效果。切削液的热导率、比热容和流量越大，切削温度越低。切削液本身温度越低，其冷却效果越显著。19、刀具磨损的形式：（1）前刀面磨损：切削塑性材料时，切削在前刀面上激烈摩擦，会在前刀面上形成月牙洼磨损。（2）后刀面磨损：第三变形区内后刀面与工件间接触压力很大的摩擦导致后刀面磨损。因刀尖部分强度低、散热差，磨损比较严重；后刀面磨损带的中间部分则磨损比较均匀。20、刀具的磨损原因：刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。前者是由于工件材料中硬质点的刻划作用引起的，后者则是黏结、扩散、腐蚀等引起的。（1）磨料磨损：工件材料中的杂质和组织中的碳化物、氮化物、氧化物等硬质点在刀具表面刻划出沟纹而造成的磨损称为磨料磨损。在低速切削时磨料磨损是刀具磨损的主要原因。（2）黏结磨损：指刀具与工件材料接触达到原子间距离时所产生的黏在一起的现象，又称为冷焊。（3）扩散磨损：刀具在高温下与被切出的化学活性很大的新鲜表面接触时，刀具与工件材料中的化学元素有可能互相扩散，使化学成分发生变化，削弱刀具材料的性能，加速磨损过程。（4）化学磨损：在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，而被切屑带走，加速刀具磨损。21、刀具的磨损过程：（1）初期磨损阶段：新刃磨的刀具后刀面有粗糙不平及显微裂纹等缺陷，而且切刃锋利，与加工表面接触面积较小。这一阶段后刀面的凸出部分很快被磨平，刀具磨损很快。（2）正常磨损阶段：经过初期磨损后刀具粗糙表面已经磨平，缺陷减少，刀具进入比较缓慢的正常磨损阶段。后刀面的磨损量与切削时间近似地成比例增加。该阶段时间较长。（3）急剧磨损阶段：当刀具的磨损带达到一定限度后，切削力和切削温度迅速增高。磨损速度急剧增加。为了合理使用刀具，保证加工质量，应该在该阶段发生之前及时换刀。22、刀具使用寿命：刀具磨损到一定限度后就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具使用寿命，以T表示。一般切削速度越高刀具使用寿命越低。刀具材料的耐热性越低，切削速度对刀具使用寿命的影响越大。23、磨削加工与切削比较具有如下特点：（1）磨削是依靠大量磨粒的微小切刃完成的，一般每个磨粒切刃的切削深度和切削长度很小，形成的磨屑和在工件表面上刻画的沟痕也非常细微，能够进行很小砂轮切深的磨削，获得高的加工精度和表面质量。（2）矿物质磨粒具有很高的硬度，可以对各种材料、特别是高硬度材料进行加工，所以磨削一般又是零件热处理后的最终加工方法。（3）由于砂轮的磨削速度很高和每个磨粒的切削路程很短，每个磨粒的切削过程都是非常短暂的瞬时高温高压条件下的材料变形过程，磨削机理与普通切削有较大区别。（4）砂轮上每个磨粒的切刃形状和切削角度都不相同，并由于磨粒的磨损和脱落还在随时变化。另外，磨削是一个非常复杂的过程，可变影响因素达30多个，所以磨削操作也需要更丰富的经验和技艺。磨削理论研究难度较大。24、单颗磨粒切除过程的三个阶段：滑擦阶段、耕犁阶段、切屑形成阶段。由于滑擦和耕犁阶段只消耗能量而不产生有效的材料去除，所以应尽量减小这两个阶段。25、砂轮修整的目的：一是恢复砂轮表面地貌和锋锐性，二是恢复砂轮工作表面的形状精度。前者称为修锐，后者称为整形。26、工件材料的切削加工性：指在一定的切削条件下，工件材料切削加工的难易程度。工件材料的切削加工性通常可用以下几个指标来衡量：（1）以刀具使用寿命来衡量（2）以切削力和切削温度来衡量（3）以加工表面质量来衡量（4）以断屑性能来衡量。27、刃倾角的作用：（1）影响切削刃的锋利性（2）影响刀头强度和散热条件（3）影响切削力的大小和方向（4）影响