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1、0绪论 0 1机械制造技术定义 机械制造是各种机械产品制造过程的总称 机械制造技术 研究制造机械产品所采用的加工原理 制造工艺和相应工艺装备的一门工程技术 制造机械产品过程符合 高质量 低成本 低消耗 高生产率 0 2机械制造技术的发展现状 机械制造技术的发展水平决定着其他产业的发展水平 经济的竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争 机械制造业永远不会成为夕阳产业 我国制造业 大而不强 走自主创新的道路 建设创新型国家 是高屋建瓴的规划 更是残酷的国际竞争环境的产物 0 3现代制造技术的特点 1 现代机械制造技术集机械 计算机 信息 材料 自动化等技术于一体 2 制造智能化 3 设计与工艺一体
2、化 4 精密加工技术 5 产品生命周期的全过程 从产品概念开始 到产品形成 使用 一直到处理报废的集成活动和系统 6 人 组织 技术三结合 0 4本课程的特点和任务 特点 实践性 综合性 应用性强大 内容 以机械制造的基本理论为基础 以加工方法为主线 介绍各种加工方法及相应的工艺装备 以质量控制为出发点 介绍工艺规程设计理论 加工质量控制方法 以典型零件加工的综合分析为落脚点 增强知识与技术的综合运用 学习方法 课堂教学与实践教学环节的结合 课堂教学与课程设计的结合 教学与自学的结合 0 4本课程的特点和任务 任务 掌握机械制造常用的加工方法 加工原理和制造工艺 熟悉各种加工设备及装备 初步具
3、有分析 解决机械加工质量问题的能力 制定机械加工工艺规程的能力 设计简单工艺装备的能力 第1章金属切削加工基本定义 1 1金属切削加工的基本知识 1 1 1零件表面的形成 零件的表面 平面 圆柱面 圆锥面 成形面 以一条线为母线 以另一条线为轨迹运动形成 图1 1表面的形成 图1 2常见零件类型 a 开口扳手 b 轴 c 箱体 d 手轮 e 齿轮 1 1 2切削运动 1 主运动 切除多余材料使之成为切屑所需要的最基本运动特点 速度最高 消耗功率最多 机床的主运动一般只有一个 可以由刀具完成 也可以由工件完成 其形式有旋转运动和直线往复运动两种 2 进给运动 使刀具连续切下金属层所需要的运动特点
4、 速度较低 消耗动力较少 可有一个或多个进给运动 其形式有旋转和直线运动两种 既可以连续运动 又可以断续运动 1 1 3切削表面 图1 5工件表面 1 待加工表面 工件上有待切除的表面 2 过渡表面 刀具切削刃正在切除的表面 该表面在切削加工过程中不断变化 并且始终处于待加工表面和已加工表面之间 3 已加工表面 工件上经刀具切削后产生的表面 1 1 3切削表面 1 1 4切削用量 1 切削速度vc 主运动的线速度 式中n 主运动的转速 单位为r min d 工件待加工表面直径或刀具最大直径 mm 2 进给量f 进给速度vf 和每齿进给量 在主运动的一个循环内 刀具在进给运动方向上相对工件的位移
5、量 可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量 3 背吃刀量ap 工件上待加工表面和已加工表面之间的垂直距离 mm 主运动为旋转运动时 ap 1 3 主运动为直线运动时 1 4 1 2刀具静止角度参考系和刀具静止角度的标注 1 2 1车刀的组成 外圆车刀切削部分由三个刀面 两个切削刃 一个刀尖组成 前刀面 刀具上切屑流过的表面 主后刀面 刀具上与工件的过渡表面相对的表面 副后刀面 刀具上与工件的已加工表面相对的表面 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线 担任主要的切削工作 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线 担任少量的切削工作 起辅助切削作用 刀尖 指主切削刃和副切削刃的连接处 相当少的一部分切
6、削刃 在实际应用中 为增加刀尖强度和耐磨性 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃 1 2 1车刀的组成 1 2 2刀具静止角度参考系及其坐标平面 刀具静止参考系 图1 8刀具静止参考系的基准平面 1 基面通过主切削刃上选定点P 并垂直于该点切削速度方向的平面 2 切削平面通过主切削刃选定点P 切于工件过渡表面的平面 对应于主切削刃和副切削刃的切削平面分别称为主切削平面和副切削平面 3 正交平面通过主切削刃选定点P并同时垂直于基面和切削平面的平面 1 2 3刀具静止角度的标注 1 前角 o 在正交平面内测量 是前刀面与基面之间的夹角 1 2 3刀具静止角度的标注 前角又可分为正前角 零前角和负前
7、角 前角主要影响主切削刃的锋利程度和刃口强度 1 2 3刀具静止角度的标注 2 后角 o 在正交平面内测量 是主后面与切削平面之间的夹角 1 2 3刀具静止角度的标注 后角的作用是为了减小后刀面与工件之间的摩擦 以减少后刀面的磨损 并配合前角改变切削刃的锋利程度与刃口强度 精加工时取较大后角 粗加工时取较小后角 1 2 3刀具静止角度的标注 3 主偏角 在基面内测量 是主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角 1 2 3刀具静止角度的标注 主偏角主要影响切削刃工作长度 背向力的大小和刀具寿命 车刀常用的主偏角有45 60 75 和90 四种 1 2 3刀具静止角度的标注 4 副偏角 在基面
8、内测量 是副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角 1 2 3刀具静止角度的标注 副偏角主要影响已加工表面的粗糙度 粗加工时副偏角取得较大些 精加工时取小些 1 2 3刀具静止角度的标注 5 刃倾角 s 在切削平面中测量 是主切削刃与基面间的夹角 1 2 3刀具静止角度的标注 当刀尖相对车刀刀柄安装面处于最高点时 刃倾角为正值 刀尖处于最低点时 刃倾角为负值 当切削刃平行于刀柄安装面时 刃倾角为零 切削刃在基面内 1 2 3刀具静止角度的标注 刃倾角 s主要影响刀头的强度和切屑流动的方向 1 2 3刀具静止角度的标注 粗加工时为了增加刀头强度 s常取负值 精加工时为了防止切屑划伤已加工
9、表面 s常取正值或零值 负的刃倾角还可在车刀受冲击时起到保护刀尖的作用 图1 12刀尖位置对工作角度的影响 图1 13车孔时刀尖安装高低对工作角度的影响 图1 15横向进给时的工作角度 1 4切削层公称横截面要素和切削方式 1 4 1切削层横截面要素 1 切削层公称厚度 2 切削层公称宽度 3 切削层公称横截面积 1 4 3切削方式 1 轨迹法利用刀具与工件的相对运动轨迹来加工的方法 2 成形法利用成形刀具加工工件的方法 3 展成法利用刀具与工件作展成运动所形成的包络面进行加工的方法 4 相切法利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法 1 5车刀角度测量 1 5 1车刀量角仪结构 1一支
10、脚2一圆形底盘3一导条4一定位块5一工作台6一指针7一小轴8一螺钉轴9一大指针10一销轴11一螺钉12一大刻度盘13一滑体14一小指针15一小刻度盘16一小螺钉17一旋钮18一弯板19一螺母20一立柱 1 5 2车刀标注角度测量方法与步骤 1 测量前准备 将量角台的大 小指针全部调整到零位 再将车刀平放在工作台上 车刀紧贴定位块 刀尖紧贴大指针的前面 2 测量主偏角 按顺时针方向转动工作台 使主切削刃与大指针前面a紧密贴合 此时 工作台指针在底盘上所指示的刻度值 即是主偏角的数值 3 测量刃倾角 s 使大指针底面C和主切削刃紧密贴合 大指针前面a相当于切削平面 此时 大指针在大刻度盘上所指示的
11、刻度值 就是刃倾角的数值 大指针在零位左边为 s 在右边为一 s 4 测量副偏角 按逆时针方向转动工作台 使副切削刃和大指针前面a紧密贴合 此时 工作台指针在底盘上所指示的刻度值 就是副偏角的数值 1 5 2车刀标注角度测量方法与步骤 5 测量前角 o 从测完车刀主偏角的位置起 按逆时针方向使工作台转90 这时主切削刃在基面上的投影垂直于大指针前面a 相当于正交平面 然后让大指针底面C落在通过主切削刃上选定点的前面上 此时 在大刻度板上读出前角 o 若指针在零位右边为十 o 左边为一 o 6 测量后角 o 前角测量后 向右平行移动车刀使大指针侧面与后刀面贴紧 从大刻度盘上读出后角 o 若指针在
12、零位左边为 o 右边为 o 1 5 2车刀标注角度测量方法与步骤 1 6车刀的刃磨 1 6 1砂轮的选用 1 磨料的选择 主要依据 刀具的材料和热处理方法 刃磨硬质合金刀具通常选用绿色碳化硅磨料GC 刃磨淬火高速钢刀具 选用白刚玉WA或铬刚玉PA磨料 1 6车刀的刃磨 1 6 1砂轮的选用 2 粒度的选择 主要依据 刀具的精度 表面粗糙度要求 磨削效率 粗磨应选小粒度号 46 60 的砂轮 精磨时应选大粒度号 80 120 的砂轮 1 6车刀的刃磨 1 6 1砂轮的选用 3 硬度选择 刃磨刀具时 砂轮的硬度应选得软些 刃磨硬质合金刀具 硬度选用H J 刃磨高速钢刀具 硬度选用H K 1 6 2
13、车刀刃磨的基本方法 1 磨刀时 两肘夹紧腰部 以减小磨刀时手的抖动 从而保证磨刀精度 2 两手分别握住刀杆前端与后端 以控制角度 稳定刀身 用力不能太猛 否则砂轮会被刮伤 造成砂轮表面跳动或者因刀具打滑而磨伤手指 3 车刀高低必须控制在砂轮水平中心 刀头略向上翘 否则会出现后角过大或负后角等弊端 1 6 2车刀刃磨的基本方法 4 刃磨顺序 粗磨后刀面和副后刀面 1 6车刀的刃磨 1 6车刀的刃磨 1 6 2车刀刃磨的基本方法 4 刃磨顺序 粗磨前刀面 磨断屑槽 磨负倒棱 精磨前刀面 1 6 2车刀刃磨的基本方法 4 刃磨顺序 精磨后刀面和副后刀面 1 6车刀的刃磨 1 6车刀的刃磨 1 6 2
14、车刀刃磨的基本方法 4 刃磨顺序 磨过渡刃 磨修光刃 1 6 3车刀刃磨时的注意事项 1 磨刀时 不应站立在砂轮旋转平面内 以免磨屑和砂粒飞入眼中 或砂轮破裂伤人 刃磨刀具最好戴防护眼镜 如果有异物飞入眼中 不能用手去擦 应立即请医生处理 2 砂轮必须装有防护罩 砂轮托架或角度导板与砂轮之间间隙要随时调整 不能太大 一般为1 2mm 否则容易使车刀嵌入而打碎砂轮 造成重大事故 1 6 3车刀刃磨时的注意事项 3 刃磨时 砂轮回转方向必须从刀刃到刀面 否则刀刃不光 会形成锯齿形缺口 磨后刀面时应先使车刀后刀面下部轻轻接触砂轮 然后再全面靠平 磨完后 应先使刀刃先离开砂轮 以避免刀刃被碰坏 4 磨
15、刀时 车刀要在砂轮上左右移动 不可停留在一个地方刃磨 以免砂轮表面出现凹坑 在平形砂轮上磨刀时 不能用力在两侧面上粗磨 在杯形砂轮上磨刀时 不要使用砂轮的外圆或内圆面 砂轮表面必须经常修整 1 6 3车刀刃磨时的注意事项 5 磨高速钢车刀时 要经常将车刀放入水中冷却 以免高速钢受热退火而降低硬度 磨硬质合金车刀时 不可把刀头放入水中冷却 以防刀片碎裂 6 磨刀用的砂轮 不准磨其他物件 7 刃磨结束后 应随手关闭砂轮机电源 小结1 形成零件表面的几何形状面有 圆柱面 圆锥面 平面 成形面 形成零件表面的方法有轨迹法 相切法 成形刀具法和展成法 切削速度 进给量和背吃刀量是切削三要素 切削过程中形成三个面 已加工表面 待加工表面和过渡表面 2 被切部分切削层三要素 切削层公称厚度 切削层公称宽度 切削层公称横截面积 外圆车刀切削部分由三个刀面 前面 后面 副后面 两个切削刃 主 副切削刃 一个刀尖组成 4 衡量车刀几何结构的角度 前角 后角 主偏角 副偏角和刃倾角 5 车刀在切削加工中由于安装 进给运动等原因造成角度变化 从而影响加工质量 6 刀具切削刃和工件间的运动可形成三种切削方式 直角切削 斜角切削 普通切削
