机械制造技术基础部分重点难点例题讲解

重点难点深度剖析及难点例题讲解第一章机械加工方法1.1本章知识点串讲第一节，零件的形成原理按照零件由原材料或毛坯制造成为零件的过程中质量m的变化，可分为三种原理△m＜0（材料去除原理）；△m＝0（材料基本不变原理）；△m＞0（材料累加成型原理）。本节就这么一个知识点，经常以填空题的形式出现在考试中。为防止考试题型发生变化，考生应知道三种原理的典型代表加工方法。即△m＜0：切削加工；△m＝0：磨具制造；△m＞0：快速成型制造。第二节，机械加工方法根据材料去除原理的机械加工方法主要分为八类。车削、铣削、刨削、钻削与镗削、齿面加工、磨削、特种加工。1.车削工件旋转形成主切削运动。精度IT8～IT7；粗糙度：6.3～1.6μm生产率高，切削过程较平稳，刀具简单。主要有卧式车床、立式车床以及转塔车床这几类。2.铣削主运动为刀具的旋转运动，精度IT8～IT7，表面粗糙度6.3～0.8μm顺铣和逆铣：根据主运动与进给方向相反或相同，分为逆铣和顺铣。铣床的主要类型有升降台式铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及数控铣床等。3.刨削刀具的往复直线运动为主运动。精度IT8～IT7，表面粗糙度3.2～1.6μm生产率低，比铣削平稳。4.钻削与镗削钻削：钻头的旋转运动为主切削运动加工精度低，IT13～IT11，粗糙度12.5～0.8μm钻床适用于加工外形复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，尤其是多孔加工。有立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床以及中心孔钻床等。镗削：镗刀位于刀杆上，与刀杆一起旋转形成主切削运动加工精度IT10～IT85.齿面加工成型法：普通铣床＋成型铣刀。主运动为刀具的旋转运动，进给运动为刀具的直线运动展成法：滚齿机或插齿机。6.复杂曲面加工：仿形铣、数控铣、特种加工7.磨削砂轮的旋转运动为主运动加工过程平稳、精度高、表面粗糙度小。加工精度IT7～IT5，表面粗糙度1.6～0.025μm，精磨可达0.1～0.008μm砂轮的自锐性：砂轮磨粒磨钝后会使切削能力变差，切削力变大。当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒。常用的磨床类型有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床、各种专门化磨床、研磨床、其他磨床。8.特种加工电火花加工、电解加工、激光加工、超声波加工…………1.2本章重难点总结1.2.1重难点知识点总结本章没有什么重点。难点有三个，分别在铣削；孔加工；磨削这三处。先看铣削，根据铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，可分为顺铣和逆铣。在这里要知道顺铣和逆铣各有哪些优缺点。顺铣时，铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，容易引起打刀。逆铣可以避免这一现象，因此，生产中多采用逆铣。在顺铣铸件或锻件等表面有硬度的工件时，铣刀齿首先接触工件的硬皮，加剧了铣刀的磨损，逆铣则无这一缺点。但逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而切削刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，也会加速刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力具有将工件上抬的趋势，也易引起震动。这是逆铣的不利之处。在孔加工这部分要知道的是，扩孔、铰孔时，扩孔钻和铰刀均在原底孔的基础上进行加工，因此无法提高孔轴线的位置精度以及直线度。而镗孔时，镗孔后的轴线是由镗杆的回转轴线决定的，因此可以校正原底孔的位置精度。磨削这一部分要了解的就是砂轮的自锐性这一特性。1.3本章典型题库1.3.1作业1-3车削加工都能形成哪些表面？1-4镗削与车削有哪些不同？1.3.2作业答案1-3车削加工后形成的面主要是回转表面，也可加工工件的端面。1-4镗削一般用于孔加工，而车削用于外圆加工。其次，镗削的主运动是镗杆的回转运动，车削的主运动是工件的旋转运动。第二章金属切削原理与刀具2.1本章知识点串讲第一节，刀具的结构首先要明白什么是切削运动。刀具与工件之间的相对运动称为切削运动，即表面成形运动。切削运动可分解为主运动和进给运动。其中，主运动是切下切屑所需的最基本的运动。有且只有一个；进给运动是多余材料不断被投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。进给运动可以有一个或几个。其次是切削过程中的三个表面：已加工表面：工件上已切去切屑的表面。待加工表面：工件上即将被切去切屑的表面。加工表面（过渡表面）：工件上正在被切削的表面。切削用量（切削三要素）1）切削速度v：在单位时间内，刀具和工件在主运动方向上的相对位移。即主运动的速度。（注意：不是合成速度。）2）进给量f：在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内），刀具和工件之间在进给运动方向上的相对位移。3）背吃刀量ap（切削深度）。待加工表面与已加工表面之间的垂直距离刀具角度。在这一部分，首先要知道的是刀具切削部分的组成，即所谓的“三面两刃一尖”前面（前刀面）：刀具上与切屑接触并相互作用的表面。主后面：刀具上与工件过渡表面接触并相互作用的表面。副后面：刀具上与工件已加工表面接触并相互作用的表面。主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作。副切削刃：前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。刀尖：连接主切削刃和副切削刃的一段切削刃。刀具角度的三个参考平面。（1）切削平面：通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。（2）基面：通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。（3）正交平面：通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。几个角度的定义1）前角：在正交平面内测量的前面与基面之间的夹角。2）后角：在正交平面内测量的主后面与切削平面之间的夹角。3）主偏角：在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。4）副偏角：在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。5）刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当刀尖为主切削刃上最低点时刃倾角小于零；刀尖为主切削刃上最高点时刃倾角大于零。第二节，刀具材料刀具材料应满足的基本要求有：高的硬度；高的耐磨性；高的耐热性；足够的强度和韧性；良好的工艺性；良好的热物理性能和耐热冲击性能。切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼。新型刀具材料：陶瓷、立方氮化硼、人造金刚石。第三节，金属切削过程及其物理现象切屑形成过程第一变形区：OA～OM之间，变形量最大。（基本变形区）第二变形区：切屑与前刀面摩擦的区域。（摩擦变形区）第三变形区：工件已加工表面与后面接触的区域。（加工表面变形区）切屑的类型带状切屑加工金属材料，当切屑厚度较小，切削速度较高、刀具前角较大时，一般得到这类切屑。挤裂切屑一般在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。单元切屑在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面。崩碎切屑加工脆性材料的切屑。积屑瘤现象在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢材或其他塑性材料时，常常在刀具前面粘着一块剖面有时呈三角形的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2～3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前面的金属称为积屑瘤或刀瘤。积屑瘤的影响：1）实际前角增大；2）增大切削厚度，使表面粗糙度增加；（粗加工时有利，精加工时不利）3）影响刀具寿命。（稳定状态时提高，由于代替切削；不稳定时降低，由于脱落可能把刀具材料撕掉）第四节，切削力，切削热和切削温度切削三要素对切削力、切削热、切削温度、刀具寿命的影响，按大小顺序排列：切削力：ap→f→v切削热：ap→v→f切削温度：v→f→ap刀具寿命：v→f→ap第五节，刀具磨损与刀具寿命刀具的磨损形式：前面磨损：切屑与前刀面互相接触、摩擦。（月牙洼磨损，切削温度越高，洼的深度越深）后面磨损：工件的新鲜加工表面与刀具后面接触，相互摩擦，引起后面磨损。边界磨损：磨损发生在主、副切削刃与工件待加工表面或已加工表面接触的地方。刀具磨损过程：初期磨损阶段（磨损较快）：新刃磨的刀具表面存在粗糙不平之处以及显微裂纹、氧化或脱碳层等缺陷，而且切削刃较锋利，后面与加工表面接触面积较小，压应力较大。正常磨损阶段（磨损比较缓慢均匀）：经初期磨损后，刀具毛糙表面已磨平，刀具进入正常磨损阶段。急剧磨损阶段（磨损速度快）：磨损带宽度增加到一定程度后，加工表面粗糙度值增大，切削力与切削温度迅速升高，磨损速度增加很快，以致刀具损坏而失去切削能力。刀具磨钝标准：以1/2背吃刀量处后面上测定的磨损带宽度VB作为刀具磨钝标准。刀具寿命：刀具两次刃磨之间所经历的实际切削时间。刀具的总寿命：刀具从第一次投入使用到完全报废时所经历的时间。第六节，切削用量选择及工件材料加工性合理切削用量的选择：在充分利用刀具的切削性能和机床的动力性能，保证加工质量的前提下，选择获得较高生产率和低加工成本的切削用量。一般应该选择尽可能大的背吃刀量，然后选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。改善工件材料加工性的途径：（1）调整材料的化学成分（2）采用热处理改善材料的切削加工性2.2本章重难点总结2.2.1重难点知识点总结刀具的结构；刀具材料；金属切削过程及其物理现象；切削三要素对切削过程中各物理量的影响。2.2.2本章重难点例题讲解【例题1】试分析车刀安装高度对工作角度的影响解析：刀尖高于工作轴线：前角增大，后角减小；刀尖低于工作轴线：前角减小后角增大。第三章金属切削机床3.1本章知识点串讲第一节概述一、机床的基本组成（1）动力源（2）传动系统（3）支撑件（4）工作部件（5）控制系统（6）冷却系统（7）润滑系统（8）其他装置二、机床的运动机床的运动分为表面形成运动和辅助运动。表面形成运动包括主运动和进给运动。辅助运动是指加工过程中，加工工具与工件除工作运动外的其他运动。主要包括切入运动、各种空行程运动、其他辅助运动。三、机床技术性能指标1.机床的工艺范围机床的工艺范围是指在机床上加工的工件类型和尺寸，能够完成何种工序，使用什么刀具等。2.机床的技术参数机床的主要技术参数包括：尺寸参数、运动参数、动力参数尺寸参数——具体反映机床的加工范围，包括主参数等。运动参数——指机床执行件的运动速度。动力参数——指机床电动机的功率四、机床精度与刚度加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须具备的精度称为机床精度。它包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度、工作精度及精度保持性等几个方面。1.几何精度几何精度是指机床在空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度。几何精度直接影响加工工件的精度，是评价机床质量的基本指标。它主要取决于结构设计、制造和装配质量。2.运动精度运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主要零部件的几何位置精度。3.传动精度传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。4.定位精度定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。定位精度直接影响被加工工件的尺寸精度和形位精度。5.工作精度加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。6.精度保持性在规定的工作期间内保持机床所要求的精度，称之为精度保持性。第二、四节内容与考试无关，第三节内容已在第一章里融入介绍过了。第四章机床夹具原理与设计4.1本章知识点串讲第一节概述一、装夹在机床上进行加工时，必须先把工件安装在准确的加工位置上，并将其可靠固定，以确保工件在加工过程中不发生位置变化，才能保证加工出来的表面达到规定的加工要求，这个过程叫做装夹。定位：确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程。夹紧：在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。简而言之，装夹是定位和夹紧过程的总和。工件在机床上的装夹方法1.用找正法装夹工件：根据工件表面用划针或指示表找正，或者根据事先划出的线痕进行找正实现装夹。适用于单件、小批量生产。2.用夹具装夹工件：工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置