机械制造技术基础知识点

机械制造技术基础知识点壹金属切削原理一、切削运动：使刀具和工件产生相对运动以进行切削的运动，通常速度最大。二、切削中的工件表面：1、待加工面：加工时即将被切除的表面。2、已加工面：已被切除多余金属的工件新表面。3、过渡表面：刀具正在切除的工件表面。三、切削用量(三要素)：1、切削速度Vc：Vc=2、进给量f(进给速度Vf)：Vf=fn3、背吃刀量(切削深度)ap：ap=四、刀具切削部分的结构三要素1、前刀面Aγ:切屑流出的表面。2、主后刀面Aα:刀具上与工件过渡表面相对的表面。3、副后刀面A’α:刀具上与已加工表面相对的表面。4、主切削刃S:前刀面与主后刀面的交线，完成主要的切削工作。5、副切削刃S’:前刀面与副后刀面的交线，配合主切削刃并完成已加工面五、刀具标注角1、参考系(1)基面pr通过切削刃某一指定点，并与该点切削速度相垂直的平面。(2)切削平面ps通过主切削刃某一指定点，与主切削刃相切并垂直于基面。(3)正交平面po通过主切削刃某一指定点，同时垂直于基面和切削平面。2、标注角(1)前角γo正交平面内测量的前刀面与基面的夹角(2)后角αo正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角(3)刃倾角λs切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角(4)主偏角κr基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角(5)副偏角κ’r基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角六、金属切削变形区及特点1、第一变形区:从OA线开始发生塑性变形，到OM线剪切滑移结束2、第二变形区:前刀面排出时受到挤压和摩擦，靠近前刀面处金属纤维化3、第三变形区:已加工表面受挤压和摩擦，产生变形和回弹，造成表层金属纤维化与加工硬化七、积屑瘤1、现象：在切削速度不高又可以产生连续性切屑，加工钢等塑性材料。（即低速切削塑性材料产生连续性切屑时）。2、产生原因：切屑与前刀面发生强烈摩擦形成新鲜表面接触，在适当温度及较高压力下产生粘结(冷焊)。不断地发生并滞留在刀面就形成切屑瘤。八、切削力1、来源：(1)切削层金属、切屑和工件表层金属的弹塑性变形产生的抗力(2)刀具与切屑、工件表面间的摩擦力2、合成与分解：主切削力Fc—垂直于基面，与切削速度方向一致，又称切向力。计算切削功率和设计机床的主要参数。切深抗力Fp—在基面内，与进给方向垂直。会使工艺系统发生变形，影响加工进度及已加工表面质量进给抗力Ff—在基面内，与进给方向平行。设计机床进给机构和校核进给强度的主要参数。F=Fp=FNcosκrFf=FNsinκr3、影响因素：(1)工件材料强度、硬度越高，材料的剪切强度越大；强度、硬度相近的材料，若塑性较大，则切削力也较大；脆性材料切削力较小。(2)切削用量1)背吃刀量与进给量的影响背吃刀量与进给量增加，切削力增加(进给量对切削力影响更小，更有利)2)切削速度的影响速度＜27m/min,速度越大切削力越小；速度＞27m/min，速度越大切削力越大(速度为17m/min时切削力最小)。(3)刀具几何参数的影响1)前角影响前角越大，切削力越小，材料塑性越强影响越大；2)负倒棱影响倒棱宽度小于切屑与前刀面接触长度时，切削力略微增大；倒棱宽度大于切屑与前刀面接触长度时，切削力显著增大。3)主偏角影响主偏角增大，Fp减小，Ff增大(4)刀具磨损影响后刀面磨损越大，切削力越大。(5)切削液影响润滑切削液减小切削力，冷却切削液影响不大(6)刀具材料影响切削条件相同情况下，切削力随碳化硼(CBN)刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具增大。九、切削热的产生与切削温度1、来源(三个变形区):切削层金属发生弹性、塑性变形；切屑与前刀面、工件与后刀面发生摩擦。2、影响因素:(1)工件材料的导热系数导热系数越高，切削温度越小(2)刀具的导热系数导热系数越高，切削温度越小(3)周围介质采用冷却性能好的切削液降低切削温度十、影响切削温度的因素1、切削用量：增大切削用量增加切削温度。切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小2、刀具几何参数:(1)前角小于18°-20°大前角低温，小前角高温；超过则影响减弱。(2)主偏角增大主偏角切削温度升高；反之降低。3、刀具磨损刀具磨损增大切削温度4、工件材料硬度强度越高、导热系数越低，切削温度越高；脆性材料切削温度较低5、切削液使用切削液降低切削温度十一、刀具磨损形态及磨钝标准1、磨损形态：(1)前刀面磨损塑性材料工件(2)后刀面磨损脆性材料工件2、刀具寿命：刀具从开始切削到达到磨钝标准的净切削时间(1)影响因素：切削用量三要素中切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。十二、材料的切削加工性：指工件材料加工的难易程度。钢料以45钢为基准；铸铁以灰铸铁为基准。1、指标：(1)刀具使用寿命相同切削条件下，以定切削速度达到刀具使用寿命长或到相同刀具使用寿命定切削速度大，则材料加工性好。(2)切削力、切削温度相同切削条件下加工不同材料，切削力小，切削温度低，加工性越好。(3)加工表面质量容易获得好加工表面则加工性能好。(4)断屑难易程度切屑易于控制断屑性能良好则加工性能好。2、切削条件的合理选择(1)刀具几何参数（精加工小后角，粗加工小前角）1)前角a.低硬度强度工件，塑形(尤其冷硬严重)材料，刀具材料抗弯强度大，韧性好，工艺系统刚性差或机床功率不足大前角b.粗加工、断续切削或工件有硬皮小前角2)后角a.精加工，工件材料软、塑性大，后刀面摩擦大大后角b.粗加工、强力切削受冲击载荷，工件材料强度、硬度高，加工脆性材料，工艺系统刚性差，刀具尺寸要求大小后角3)主偏角和副偏角减小主偏角和副偏角提高刀尖强度，改善散热条件，提高刀具寿命；降低残留面积高度，减小加工表面粗糙度；减小切削厚度增大切削宽度降低单位负荷。a.粗加工和半精加工，工艺系统刚性不足大主偏角b.加工硬质材料，工艺系统刚性好小主偏角(2)切削用量选择原则1)三要素与生产率关系提高任意因素都使生产率提高2)原则优先提高背吃刀量；根据机床刚度、刀杆刚度、已加工面粗糙度要求，提高进给量；最后确定切削速度贰金属切削刀具和金属切削机床一、刀具材料(一)刀具材料应具备的基本性能：(1)高硬度60HRC以上；(2)高耐磨性；(3)足够的强度及硬度；(4)良好的导热性及耐热冲击性；(5)高耐热性/热稳定性；(6)良好的工艺性；(7)经济性(二)常用刀具材料1.高速钢较高的硬度和耐热性2.硬质合金K类：韧性、磨削加工性、导热性、抗弯强度较好，适合加工产生崩碎切屑、有冲击切削力和切削热集中在刀尖附近的脆性材料P类：较好的硬度耐磨性抗粘结扩散能力抗氧化能力，适合高速切削钢料。不宜加工含钛的不锈钢及钛合金M类：含有适当TaC增加Co，强度提高，可用于断续切削增加Co减少WC、TiC，提高冲击韧性和抗弯强度，适于粗加工减少Co增加WC、TiC，提高硬度、耐磨性、耐热性，降低强度韧性，适于精加工二、铣削1、铣削方式(1)周铣1)逆铣铣削时，铣刀切入工件时的切削速度方向和工件进给方向相反。刀齿磨损快加工表面质量较差容易使工件装夹松动。但铣削过程平稳，工作台无窜动现象。2)顺铣铣削时，铣刀切出工件时的切削速度方向与工件进给方向相同。无刀齿滑行现象，加工硬化程度轻，已加工表面质量高，刀具使用寿命长。加工过程平稳。但带动工件及工作台窜动，使进给量不均匀，容易打刀。(2)端铣1)对称铣削切入、切出时，切削厚度相同，较大的平均切削厚度。用于铣削淬硬钢。2)不对称逆铣切入时切削厚度小，切出时切削厚度大。用于铣削碳钢和一般合金钢。3)不对称顺铣切入时切削厚度大，切出时切削厚度小。用于加工不锈钢和耐热合金。三、拉刀1.拉削过程及特点拉削时，拉刀沿其轴线作等速直线运动一次从工件上切下金属层。特点：1)生产率高；2)加工后工件精度与表面质量高；3)拉刀寿命高；4)加工范围广；5)运动简单2.拉刀种类和应用范围1)按加工表面不同分为内拉刀，外拉刀2)按工作时受力方向不同分为拉刀，推刀3)按拉刀结构分为整体式，组合式四、金属切削机床1.机床型号(1)机床类代号(2)通用性代号(3)机床组、系代号(4)机床主参数、设计顺序号和第二主参数(5)机床的重大改进序号(6)其他特性代号1421五、机床的运动与传动(一)机床的运动1.表面成形运动保证得到工件要求的表面形状的运动简单成形运动由单独的直线运动或旋转运动构成的成形运动复合成形运动由两个或两个以上直线运动或旋转运动按照某种确定的运动关系构成的成形运动2.辅助运动为表面形成创造条件，如：切入运动，分度运动，调位运动(二)机床的组成(1)执行机构机床上最终实现所需运动的部件，具有带动工件或刀具运动作用，如主轴、刀架、工作台。(2)动力源一般采用电机为执行机构提供动力，可以存在多个动力源。(3)传动装置把动力源的运动和动力传递给执行机构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以保持两运动的准确关系，也可以改变运动的形式、方向、类别。(三)机床的传动链由动力源—传动装置—执行件，执行件—传动装置—执行件构成的传动联系。(1)外联系传动链联系动力源与执行机构间的传动链。使执行件获得动力及一定的速度和方向，只影响生产率和表面粗糙度，不影响加工表面形状和精度。可以存在可以存在传动比不准确的运动副。(2)内联系传动链联系两个执行机构间运动的传动链。决定加工表面的形状及精度，对执行机构间的传动比要求严格，故需有精确的传动比。传动链通常包含两类机构：一是传动比和传动方向不变的机构，即定比传动机构；二是根据加工要求可以改变传动比和传动方向的传动机构，统称换置机构。六、齿轮加工机床1.齿轮加工原理(1)成形法：加工齿轮时，采用与采用被加工齿轮齿槽形状相同的成形齿轮刀具切削齿轮。(2)展成法：又称包络法或范成法，应用齿轮啮合原理进行齿轮加工。叁机床夹具设计原理一、机床夹具的组成(1)定位元件及定位装置与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证在加工时工件相对于夹具和机床加工运动间的相对正确位置。(2)夹紧装置用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。(3)对刀与导引元件保证工件与刀具间的正确位置。在加工前确定位置的元件，称对刀元件，如对刀块；用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称导引元件。(4)夹具体用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。(5)其他元件及装置任何夹具都必须具有定位元件和夹紧装置，是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定位准确，夹紧牢固。二、六点定位原理1.原理：按一定要求分布的六个支撑点来限制工件的六个自由度，使工件得到正确的位置。2.几种情况(1)完全定位将工件的六个自由度全部限制(2)不完全定位限制的自由度小于六(3)欠定位根据工件被加工表面的加工精度要求，需要限制的自由度没有完全限制。这种方法不能保证加工精度，加工中绝不允许出现(4)过定位工件的某自由度被两个或两个以上的定位元件重复定位。但可能导致定位干涉或工件装夹困难进而导致工件或定位元件变形、定位误差增大。消除方法：1)改变定位元件结构2)提高工件定位基准间以及工件表面间的位置精度(刚性工件允许过定位)3.V形块(1)分类与应用a.用于较短的精基准定位；b.用于较长的粗基准定位；c.用于两段精基准面相距较远的场合；d.用于定位基准直径与长度较大的场合(2)优点:1)对中性好2)应用范围广三、定位误差(一)定位误差及其产生原因1.定位误差指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。2.原因1)由于定位基准与工序基准不一致引起的误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。2)由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸的方向上的最大变动量。定位误差由于调整法产生，逐件试切法不存在定位误差。肆机械加工质量一、加工精度与加工误差1.加工精度是指零件经机械加工后，其几何参数(尺寸、形状、表面相互位置)的实际值与理想值的符合程度。(1)零件的加工精度包括三方面：尺寸精度、形状精度、相