机械制造技术,第2章 机械加工工艺系统,@高等教育出版社,Contents Page,目录页,,,04 夹具,01 工件,02 金属切削机床,03 金属切削刀具与磨具,Transition Page,过渡页,,,,04 夹具,01 工件,02 金属切削机床,03 金属切削刀具与磨具,一、概述 1. 工件的毛坯 毛坯是工件的基础，毛坯的种类、质量和材料性能对机械加工的质量有很大影响在确定毛坯时，在满足零件使用性能的前提下，充分注意利用新工艺、新技术、新材料的可能性，使毛坯质量提高，就可节约机械加工劳动量，提高工件加工质量 2. 工件表面的构成 工件的表面一般由多种几何形状构成如图所示，此轴由几个回转表面构成，其中D3是配合轴径表面，D1、D4 是支承轴径表面，它们是工作表面，其余各面起连接工作表面的作用 机械加工工艺系统是为了保证主要表面的加工要求2.1,工 件,3. 工件的加工质量要求 工件质量包括加工精度和表面质量两方面加工精度指工件加工后的几何参数（尺寸、形状和位置）与图纸规定的理想零件的几何参数符合的程度符合程度越高，加工精度越高具有绝对准确参数的零件叫理想零件 工件表面质量指加工后表面的微观几何性能和表层的物理、力学性能，包括表面粗糙度、波度、表层硬化、残余应力等，它们直接影响零件的使用性能。
2.1,工 件,二、工件的安装与基准 工件在夹具上定位和夹紧的过程称为安装常用的安装方法有直接找正定位的安装、按画线找正的安装、用夹具找正的安装 为了保证工件在夹具上的正确安装，必须在工件上选定合理的安装定位基准在设计零件时，也必须根据功能的要求，选择合理的设计基准所谓基准就是工件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面，一般用中心线、对称线或平面来做基准因而要选择基准，包括选择用于确定工件上各点、线、面位置的设计基准，确定工件在夹具上位置的定位基准，检验时的测量基准及装配时用来确定零部件在产品中位置的装配基准，其中定位基准、装配基准、测量基准称为工艺基准作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在，而常由一些具体的表面来体现，这些表面就成为基面2.1,工 件,Transition Page,过渡页,,,,04 夹具,01 工件,02 金属切削机床,03 金属切削刀具与磨具,一、机床概述 1. 机床的作用 金属切削机床是用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装备，它提供刀具与工件之间的相对运动，提供加工过程中所需的动力，经济地完成一定的机械加工工艺 机床的质量和性能直接影响机械产品的加工质量和经济加工的适用范围，而且它总是随着机械工业工艺水平的提高和科学技术的进步而发展。
如新型刀具的出现，电气、液压等技术的发展以及计算机控制技术的应用，使机床生产率、加工精度、自动化程度不断提高2.2,金属切削机床,2. 机床的构成 （1）支承及定位部分 连接机床上各部件并使刀具与工件保持正确相对位置如床身、底座、立柱、横梁等都属支承部件，导轨、工作台、用于刀具和夹具定位的定位元件属定位部分 （2）运动部分 为加工过程提供所需的切削运动和进给运动包括主运动传动系统和进给运动传动系统以及液压进给系统等，把动力源输出的运动进行变换、传递，使刀具和工件获得所需的切削速度、进给量 （3）动力部分 加工过程和辅助过程的动力源，提供完成加工所需的动力如带动机械部分运动的电动机和为液压、润滑系统工作提供能源的液压泵等 （4）控制部分 用来启动和停止机床的工作，改变机床各种运动的大小、方向、相互关系，改变机床各部分的工作状态包括机床的各种操纵机构、电气电路、调整机构、检测装置等2.2,金属切削机床,2. 机床的构成 （1）支承及定位部分 连接机床上各部件并使刀具与工件保持正确相对位置如床身、底座、立柱、横梁等都属支承部件，导轨、工作台、用于刀具和夹具定位的定位元件属定位部分 （2）运动部分 为加工过程提供所需的切削运动和进给运动。
包括主运动传动系统和进给运动传动系统以及液压进给系统等，把动力源输出的运动进行变换、传递，使刀具和工件获得所需的切削速度、进给量 （3）动力部分 加工过程和辅助过程的动力源，提供完成加工所需的动力如带动机械部分运动的电动机和为液压、润滑系统工作提供能源的液压泵等 （4）控制部分 用来启动和停止机床的工作，改变机床各种运动的大小、方向、相互关系，改变机床各部分的工作状态包括机床的各种操纵机构、电气电路、调整机构、检测装置等2.2,金属切削机床,2.2,金属切削机床,3. 机床的分类与型号编制 按加工性质和所用刀具的不同可分为11 大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、锯床和其他机床 按通用性程度分为： 通用机床（即万能机床）、专门化机床、专用机床 按机床重量（取决于轮廓尺寸）分为轻型机床（10 kN 以下）、中型机床（10 ～ 100 kN 以下）、重型机床（大于100 kN） 按加工精度分为普通精度级、精密和超精密级机床 按自动化程度分为手动、机动、半自动化和自动化机床2.2,金属切削机床,二、机床传动系统的基本概念 1．传动链 在机床传动装置中，常用的传动件有带轮、齿轮、蜗轮蜗杆、齿轮齿条、丝杠螺母等。
通过这些传动件把运动源与执行件，或者把两个执行件之间联系起来，称为传动联系构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件称为传动链根据传动链的性质，传动链又可分为两类： （1）内联系传动链 它所联系的执行件自身的运动（旋转或直线），同属于一个独立的成形运动，因而在执行件之间的相对运动关系有严格的要求具有这类传动联系性质的传动链称为内联系传动链 （2）外联系传动链 它是联系运动源和机床执行件之间的传动链它使执行件得到预定速度的运动，并传递一定的动力，但并不要求运动源与执行件之间有严格的传动比关系，外联系传动链传动比的变化只影响生产率或表面粗糙度，不影响工件表面形状的形成2.2,金属切削机床,2．机床传动系统图 为了清晰地表示机床传动系统中各零件及其相互连接关系，按照国家标准规定的图形符号（GB / T 4460—2013），按照展开图的形式，将机床各个传动链，绘制于机床轮廓内的综合简图，称为机床传动系统图 传动系统图能简明地表示出机床传动系统中各传动件的结构类型和连接形式；反映机床全部运动的传动路线以及机床运动的变速、变向、接通和断开方法等它是分析机床运动、计算机床转速和进给量等的重要工具，但是它不表示传动件的具体结构、尺寸大小及位置。
2.2,金属切削机床,2.2,金属切削机床,3． 机床传动原理图 为了便于研究机床的传动联系，常用一些简单的符号表示动力源与执行件及执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图2.2,金属切削机床,三、数控机床概述 1．数控机床的定义 按加工要求预先编制程序，由控制系统发出数字指令信息控制机床的动作，自动将零件加工出来的机床，称为数字控制（NC）机床，简称数控机床它较好地解决了形状复杂、高精密、生产批量不大且生产周期短及产品更换频繁的多品种小批量产品的制造问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床，是构成柔性制造系统、计算机集成制造系统的基础单元 2. 数控机床的组成及分类 数控机床的基本组成包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统和机床本体2.2,金属切削机床,2. 数控机床的组成及分类,2.2,金属切削机床,3．数控机床加工特点 （1）加工精度高，加工质量稳定 数控机床是精密机械技术和计算机技术相结合的产物，有很高的刚度和热稳定性，传动机构也采取减小误差的措施，同时可利用软件进行误差补偿另外，由于加工是按事先编好的程序自动进行的，可以避免误差，所以数控机床具有较高的加工精度。
（2）生产效率高 与普通机床比较，数控机床能提高生产效率3 ～ 5 倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5 ～ 10 倍 （3）适用性和通用性强 数控机床只需编制相应的加工程序，即可加工出新的工件特别适合于单件、小批生产的柔性自动加工 （4）可以完成包含复杂形状、自由曲面等用传统加工方法难以实现的零件的加工，并且不需要专用夹具2.2,金属切削机床,Transition Page,过渡页,,,,04 夹具,01 工件,02 金属切削机床,03 金属切削刀具与磨具,一、刀具的类型 （1）切刀类 包括车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀、自动机床和半自动机床用的切刀以及一些专用切刀多为只有一条主切削刃的单刃刀具 （2）孔加工刀具 在实体材料上加工出孔或对原有孔扩大孔径（包括提高原有孔的精度和减小表面粗糙度值）的一种刀具如麻花钻、扩孔钻、锪钻、深孔钻、铰刀、镗刀等 （3）拉刀类 在工件上拉削出各种内、外几何表面的刀具，生产率高，用于大批量生产，刀具成本高 （4）铣刀类 是一种应用非常广泛的在圆柱或端面具有多齿、多刃的刀具它可以用来加工平面、各种沟槽、螺旋表面、轮齿表面和成形表面等 （5）螺纹刀具 指加工内、外螺纹表面用的刀具。
常用的有丝锥、板牙、螺纹切头、螺纹滚压工具以及车刀、梳刀等 （6）齿轮刀具 用于加工齿轮、链轮、花键等齿形的一类刀具，如齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、花键滚刀等 （7）复合刀具、自动线刀具 根据组合机床和自动线特殊加工要求设计的专用刀具，可以同时或依次加工若干个表面 （8）数控机床刀具 刀具配置根据零件工艺要求而定，有预调装置、快速换刀装置和尺寸补偿系统 （9）特种加工刀具 如水刀、激光刀等2.3,金属切削刀具与磨具,2.3,金属切削刀具与磨具,二、刀具的结构及几何参数 1. 刀具切削部分的组成 （1）前（刀）面Aγ 切屑流出时经过的刀面 （2）主后（刀）面Aα 与加工表面相对的刀面 （3）副后（刀）面Aα′ 与工件已加工表面相对的刀面 （4）主切削刃 担任主要切削工作，由前（刀）面与后（刀）面相交的棱边形成 （5）副切削刃 担任少量切削工作，由前（刀）面与副后（刀）面相交的棱边形成 （6）刀尖 主、副切削刃连接处的一部分切削刃，常指它们的实际交点在实际刀具上常见的刀尖结构如图2.8 所示2.3,金属切削刀具与磨具,2. 刀具的几何参数 度量刀具几何参数的参考系分为两类一类是刀具的静止参考系，是用于定义刀具的设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系，也称为标注参考系，它不受刀具工作条件变化的影响，即只考虑主运动和进给运动的方向，不考虑进给运动的大小，刀具的安装定位基准与主运动方向平行或垂直；另一类是刀具工作参考系，即确定刀具在切削加工状态下的实际几何参数的参考系， 它与刀具安装情况、切削运动大小和方向等有关。
刀具标注参考系由坐标平面和测量面组成最基本的坐标平面有两个2.3,金属切削刀具与磨具,（1）正交平面参考系及标注几何参数 正交平面Po：通过切削刃上选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面，它是测量平面 正交平面参考系：由基面Pr、切削平面Ps 和正交平面Po 构成的直角坐标系 在正交平面参考系中，要确定外圆车刀切削部分的结构，需要6 个基本角度：① 主偏角κr；② 副偏角κr′；③ 前角γo；④ 后角αo；⑤ 刃倾角λs；⑥ 副后角αo′2.3,金属切削刀具与磨具,（2）工作参考系及工作几何参数 工作参考系中各坐标平面的定义与标注参考系相同，只需用合成切削运动方向取代主运动方向相应地，在工作状态下刀具的角度也改变了，称为工作角度考虑进给运动和刀具在机床上的实际安装位置的影响，分别用 κre、κr′e、λse、γoe、αoe 表示，它们是切削过程中真正起作用的角度2.3,金属切削刀具与磨具,三、刀具材料 1.刀具材料应具备的性能 （1）硬度和耐磨性 刀具材料硬度必须高于被加工材料硬度，必须具有高的耐磨粒磨损性能，硬度是刀具材料应具备的最基本特性，硬度越高，耐磨性就越好 （2）强度和韧性 切削工件时，刀。