机械制造技术基础_西安交大课件 机械工程学院先进制造技术研究所【深度课资】

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1、Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y机械制造技术基础机械工程学院先进制造技术研究所2012-2013学年第一学期（2012.09. 2012.12）金涛 1详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论“制造业是国民经济的主要支柱

2、制造业是国民经济的主要支柱”引自：国家中长期科学和技术发展规划纲要引自：国家中长期科学和技术发展规划纲要一、制造业与制造技术 制造业是一个国家的立国之本、民族产业和支柱产业。是反映一个国家经济实力的重要标志，是为国家创造财富的重要产业，也是保障国家安全的重要产业。 如：机床业（基础行业工欲善其事，必工欲善其事，必先利其器先利其器），家电，汽车，医疗，农业，造船业，纺织，印刷，IT制造业；航天、航空，宇航等。2详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv

3、 ve er rs si it ty y绪论3详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论 制造技术支撑着制造业的发展，先进的制造技术能使一个国家的制造业乃至整个国民经济处于极富竞争力的地位。忽视制造技术的发展，将会使经济发展出现严重问题。如美国和日本的正反两方面教训。二、机械制造业的现状4详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J

4、 Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论国外（八国联军） 加工对象：极大和极小，极端制造； 精度和效率：精密和超精密、高速和超高速； CNC控制系统：五轴联动、六轴联动； 制造技术科学的基础研究：投入巨大； 制造技术研究与装备开发的手段：不断开发，不断更新（工艺、检测技术、刀具及功能部件、设计、分析与计算手段等）。5详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs s

5、i it ty y绪论 三维造型软件，如UG，PRO/E，CARTIA，SolidWorks等； 有限元分析软件，如ANSYS，Abaqus， MRC ，Dynaform，Forge等； 计算分析软件，如Matlab，Mathematica，Maple等。 （现代工程师应掌握这三类软件的至少一个！）6详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论国内昨天辉煌的过去 四大发明，卓越的锻压和铸造技术等。-武林至尊，

6、宝刀屠龙；倚天不出，谁与争锋今天制造大国，不是制造强国 中低端产品居多，关键件、重要零部件的加工依赖进口，经常受国外的技术限制（“巴统”）、整机装配工艺技术落后。高端的数控产品，IT制造的核心装备光刻机，大型核电、风电、水电设备，大型发电机组、激光核聚变装置（点火工程）等。7详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论青海华鼎超重型数控卧式镗车床重大专项n最大回转直径 5mn最大工件长度 25mn工件重量 5

7、00tn双床身、双刀架布局8详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论装备制造业装备制造业：国民经济发展：国民经济发展 / 国防建设国防建设 / 技技术装备术装备 / 基础产业基础产业 2010年年: 占占GDP的的11.5, 世界前三位世界前三位（2002年年: 9.4%, 世界前四位世界前四位）“我国是世界制造大国，但还不是制造强我国是世界制造大国，但还不是制造强国国” ,自主创新能力弱、对外依存度高、

8、自主创新能力弱、对外依存度高、国际竞争力不强。极易受到国际经济、国际竞争力不强。极易受到国际经济、政治环境的制约。政治环境的制约。9详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论主要表现在以下几个方面：对制造技术中的重要基础科学问题的研究远远不够单元技术、功能部件的研究和开发落后整机的装配工艺技术落后（沈机案例、传统文化中“学而优则仕”的深远影响）10详细课资Copyright by IAMT 2012I IA

9、 AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论造成的后果： 所制造的机床，在加工精度、切削稳定性、精度保持性、可靠性等方面与国外同类产品相比，存在很大的差距。11详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论明天Yesterday Once More？！物质平台：国家政策支持、企业、高校

10、人才平台：谁是主力军？三、制造技术的发展 制造技术已从单工序的研究发展到制造系统（物质流、信息流、资金流）的研究。如车铣、镗铣复合机床、加工中心、FMS（柔性制造系统）、CIMS（计算机集成制造系统） 12详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论 随着制造技术的发展，制造技术不再仅仅是以力学、切削理论为主要基础的一门学科，而是涉及了机械科学、系统科学、信息科学、材料科学和控制技术的一门综合学科。 13详细

11、课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论四、机械制造的基本流程零件与机器 零件是机器的组成单元，装配时机器是由零件单元逐一装配而成，但在设计的时候却是从整台机器开始的。一种新产品（机器）的开发内容包括概念设计、方案设计、详细设计、样机试制与评审、工艺设计、新产品鉴定、试销、生产准备、批量生产。在方案设计阶段往往需要设计多种方案，通过性能、成本等的对比，经评审最后确定一种方案。 14详细课资Copyright

12、by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论 在详细设计阶段，是从绘制产品（机器）的总装图开始，在完成产品的总装图设计后，再进行拆画零件图，在零件图上除标注正确的几何尺寸外，还要根据机器的性能要求标注出零件的精度要求。可见零件的精度要求来自于机器。而在制造过程中，是先加工出合格的零件，然后再通过合理的装配工艺将零件装配成满足一定功能的机器。 15详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X

13、 Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论五、本课程学习的目的 能对机械制造有一个总体的、全貌的了解与把握，能掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制订工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量分析的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，了解当今先进制造技术的发展概况。 16详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot

14、to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法第一节 零件的成形原理 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M0,M0,M0三种原理，不同原理采用不同的成形工艺方法。 M0，材料去除原理，如传统的切削加工方法，包括磨料磨削、特种加工等,在制造过程中通过材料逐渐被去除而获得需要的几何形状。 17详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty

15、 y第一章 机械加工方法 M0，材料基本不变原理，如铸造、锻造及模具成型（注塑、冲压等）工艺，在成形前后，材料主要是发生形状变化，而质量基本不变。 M0，材料累加成形原理，如上世纪80年代出现的快速原形（Rapid Prototyping）技术，在成形中通过材料累加获得所需形状。 18详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法一、M0 的制造过程 M0主要指切削加工，该加工过程是通过刀具和工

16、件之间的相对运动及相互力的作用实现的。工件往往通过夹具安装在机床上，机床带动刀具或工件或两者同时进行运动。切削过程中，有力、热、变形、振动、磨损等现象发生，这些现象的综合作用决定了零件19详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法最终获得的几何形状及表面质量。 对于加工精度要求特别高的零件，需要采取精加工及超精加工工艺（其尺寸精度往往达到亚微米乃至纳米级）。这些工艺在航空航天、计算机产品等领

17、域有着广泛的应用。 20详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 特种加工是指利用电能、光能或化学等方法完成材料的去除成形方法，这些方法主要适合于加工超硬度、易碎等常规加工方法难加工的场合。如当前发展比较快的三束加工（激光束、电子束、离子束），在微细加工中有广泛的应用。另外近几年发展的高压水射流等加工方法，也有其显著的优点。 21详细课资Copyright by IAMT 2012I IA

18、 AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法二、M0 的制造过程 M0的工艺内容主要属于材料成形课程的研究范畴。主要指铸造、锻压和焊接等热加工工艺。在我国，铸造工艺、锻压模具的设计和制造方面 均是薄弱环节，特别是模具工业，模具制造精度要求较高，其生产方式往往是单件生产。模具的设计和制造需要CAD和CAE22详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot t

19、o on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法等一系列高新技术，属于技术密集型产业。三、M0 的制造过程M0 的工艺即材料累加法制造（MIM）工艺 出现于上个世纪80年代，通过材料逐渐累加成型 。这一工艺又称RP技术（Rapid Prototyping） 。其优点是：无需编程，即可以成型任意复杂形状的零件，而无需刀、夹具等生产准备活动。23详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er r

20、s si it ty y第一章 机械加工方法RP技术制造出来的原型可供设计评估、投标或展示之用。RP技术与快速精铸技术（Quick Casting）及快速模具制造技术（Rapid Tooling）等相结合，又可以为小批量或大批量生产服务，因而RP技术成为加速新产品开发及实现并行工程的有效技术。一些工业发达国家（如美、日、德等）已经全面应用这一技术来提高制造业的竞争能力。 24详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it t

21、y y第一章 机械加工方法RP技术已形成了几种成熟的工艺方法，进入了商品化阶段。目前商业化的设备主要有光固化法/SL法（Stereolithography）、叠层制造法/LOM法（Laminated Object Manufacturing）、激光选区烧结/SLS法（Selective Laser Sintering）、熔积法/FDM法（Fused Deposition Modeling）。 25详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er

22、 rs si it ty y第一章 机械加工方法第二节 机械加工方法 采用机械加工方法获得零件的形状，是通过机床利用刀具将毛坯上多余的材料切除来获得的。根据机床运动的不同、刀具的不同，可分为不同的加工方法，主要有：车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削及特种加工等。 26详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法一、车削主运动工件的旋转运动进给运动刀具相对于工件的运动刀具 刀具的结构和形状是基本

23、的，“一尖二刃三刀面”。能加工的表面 27详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法车床加工的典型工序28详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法内外圆柱面、端面、内外圆锥面、旋转曲面、

24、螺纹面及偏心轴等。加工精度 车削加工精度一般为IT8IT7，表面粗糙度为Ra6.31.6m。精车时，可达IT6IT5，粗糙度可达Ra0.40.1m。工艺特点 生产效率较高，加工过程平稳，刀具简单。 29详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法二、铣削主运动铣刀的旋转运动进给运动工件的直线运动铣削的不同型式 卧铣和立铣 卧铣时，平面的形成是由铣刀的外圆面上的刃形成的；立铣时，平面是由铣刀的端

25、面刃形成的。30详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法铣削加工31详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法顺铣和逆铣32详细课资Copyright by IAMT 2012I IA

26、AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 顺铣和逆铣 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又有间隙存在，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。逆铣则可以避免这一现象，因此，生产中多采用逆铣。 33详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un

27、 ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法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，因而刀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，也易引起振动，这是逆铣的不利之处。 34详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y

28、第一章 机械加工方法刀具 铣刀的结构较复杂，属于多刃刀具。能加工的表面 平面、曲面（成形铣刀铣削齿轮、球头铣刀加工复杂型面）。加工精度一般可达IT8IT7，表面粗糙度为Ra6.30.8m。 35详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法工艺特点 生产效率较高；铣刀的散热条件较好；切削过程有冲击和振动产生，影响表面质量，加速刀具的磨损和破损。三、刨削主运动刨刀的直线往复运动能加工的表面平面36

29、详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法刨削加工37详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法刨床的结构形式 牛头刨床和龙门刨床。牛头刨床一般只用于单件生产，加工中小型工件；龙门刨床主要

30、用来加工大型工件，加工精度和生产率都高于牛头刨床。加工精度一般可达IT8IT7，表面粗糙度为Ra3.238详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法1.6m，精刨时平面度可达0.02/1000，表面粗糙度可达Ra0.80.4m。 插床实际上可以看作立式的牛头刨床，主要用来加工键槽等内表面。插齿机的插刀与转动的工件形成范成运动，可加工出渐开线齿轮的齿面。39详细课资Copyright by I

31、AMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法四、钻削和镗削1.钻削主运动钻头的旋转运动进给运动钻头的轴向运动刀具钻头能加工的表面孔40详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法加工精度 钻削的加工精度较低，一般只能达到IT11

32、IT13，表面粗糙度一般为Ra12.50.8m。 精度高、表面质量要求高的小孔，在钻削后常常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。 41详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 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。 钻削加工42详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a

33、 an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法2. 镗削主运动镗刀和镗杆的旋转运动刀具镗刀（单刃或双刃）能加工的表面孔（精加工）加工精度 镗孔加工精度一般为IT10IT8，表面粗糙度为Ra3.20.8m 43详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 镗孔时，镗孔后的轴线是以镗杆的回转轴线决定的，

34、因此可以校正原底孔轴线的位置精度。镗孔可在镗床上或车床上进行。 镗床镗孔车床镗孔44详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法五、齿面加工 根据形成齿面的方法不同，可分为两大类 ：成形法和展成法(又称范成法)。 成形法 成形法加工齿面所使用的机床一般为普通铣床，刀具为成形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋转运动(主切削运动)和直线移动（进给运动）。 45详细课资Copyright by I

35、AMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法展成法 展成法加工齿面的常用机床有滚齿机、插齿机等。 在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时，一般需要两个复合成形运动：由滚刀的旋转运动B11和工件的旋转运动B12组成的展成运动；由刀架轴向移动A21和工件附加旋转运动 B22组成的差动运动。46详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to

36、on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法前者产生渐开线齿形，后者产生螺旋线齿长。图示为滚齿机滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图 。滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理47详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法六、复杂曲面加工 三维曲面的切削加工，主要采用仿形铣和数控铣的方法或特种加工方法（见本节八）。仿形铣必须有原型作为靠模，加工中球头仿形头始终以

37、一定压力接触原型曲面，仿形头的运动变换为电感量，信号经过放大控制铣床三个轴的运动，形成刀头 48详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法沿曲面运动的轨迹。铣刀多采用与仿形头等半径的球头铣刀。 仿形加工的误差取决于加工系统的动特性、原型精度、靠模压力、切削用量及曲面本身的复杂程度等。 采用数控铣床或加工中心加工时，曲面是通过球头铣刀逐点按曲面坐标值加工而成。 49详细课资Copyright

38、by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法七、磨削主运动砂轮的旋转运动刀具砂轮砂轮上的每个磨粒都可以看成一个微小刀齿，砂轮的磨削过程，实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应。50详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty

39、 y第一章 机械加工方法磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，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，这就是砂轮的“自锐性”。但切屑和碎磨粒仍会阻塞砂轮，因而，磨削一定时间后，需用金刚石刀具等对砂轮进行修整。 51详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法能加工的表面内外圆柱面、平面、特殊曲面（如齿面）。磨削加工a)磨外圆 b)磨内孔 c)磨平

40、面52详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法加工精度 磨床是精加工机床，磨削精度可达IT7IT5，表面粗糙度可达Ra1.60.025m，甚至可达Ra0.10.008m。工艺特点 磨削时，由于刀刃很多，所以加工过程平稳、精度高，表面粗糙度小。 53详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot

41、 to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法磨削的另一特点是可以对淬硬的工件进行加工，因此，磨削往往作为最终加工工序。但磨削时，产生热量大，需要有充分的切削液进行冷却，否则会产生磨削烧伤，降低表面质量。 54详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法八、特种加工 科学和技术的发展提出了许多传统切削加工方法难以完成的加工任务，如具有高

42、硬度、高强度、高脆性或高熔点的各种难加工材料(如硬质合金、钛合金、淬火工具钢、陶瓷、玻璃等)零件的加工，具有较低刚度或复杂曲面形状的特殊零件 (如薄壁件、弹性元件、具有复杂 55详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法曲面形状的模具、叶轮机的叶片、喷丝头等)的加工等。特种加工方法正是为完成这些加工任务而产生和发展起来的。 特种加工方法区别于传统切削加工方法，而是利用化学、物理(电、声、光、

43、热、磁)或电化学方法对工件材料进行去除的一系列加工方法的总称。 56详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 这些加工方法包括：化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化学机械加工(ECMM)、电火花加工(EDM)、电接触加工(RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加工(EHM)、磨料流加工(AFM

44、)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷射加工(HDM)及各类复合加工等。57详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 金属切削过程是刀具与工件相互作用的过程，在此过程中，为了能将工件上多余的金属材料切除掉，对刀具的结构及其材料需提出相应的要求。本章主要介绍刀具的结构、材料以及切削过程的基本现象。最后，简要介绍高速切削中的 基本概念及其所用刀具。58详细课资Copyright by IAM

45、T 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具第一节 刀具的结构一、运动与切削要素1.切削运动 金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层(加工余量)，以获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量的机械加工方法。59详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs

46、si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 刀具的切削作用是通过刀具与工件之间的相互作用和相对运动来实现的。 刀具与工件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。 主运动是切下切屑所需的最基本的运动。在切削运动中,主运动的速度最高、消耗的功率最大，主运动只有一个。 60详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 进给运动是多余材料不断被投入切削,从

47、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。 切削运动及其方向用切削运动的速度矢量来表示。如图所示，用车刀进行普通外圆车削时的切削运动，图中主运动切削速度 ,进给速度 和切削运动速度之间的关系为： 61详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切削运动与切削表面 62详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a a

48、n n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2.切削要素 在切削过程中，工件上通常存在着3个不断变化的表面。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。 63详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削要

49、素包括切削用量和切削层的几何参数。 切削用量 切削用量是切削时各参数的合称，包括切削速度、进给量和切削深度（背吃刀量）三要素，它们是设计机床运动的依据。1)切削速度 64详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 在单位时间内，刀具和工件在主运动方向上的相对位移，单位为m/s。若主运动为旋转运动，则计算公式为 ： 式中 为工件待加工表面或刀具的最大直径（mm）； n工件或刀具每分钟转数

50、（r/min）。 65详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2)进给量 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，单位是mm/r（用于车削、镗削等）或mm/行程（用于刨削、磨削等）。进给量还可以用进给速度 （单位是mm/s）或每齿进给量66详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi

51、 i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具(用于铣刀，铰刀等多刃刀具，单位为mm/齿)表示。一般情况下， 3)切削深度（背吃刀量） 67详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 待加工表面与已加工表面之间的垂直距离（mm）。车削外圆时为式中， ， 分别为待加工表面和已加工

52、表面的直径（mm）。（2）切削层的几何参数 切削层是指工件上正被切削刃切削的一层金属，以车削外圆为例 ，68详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切削层是指工件每转一转，刀具从工件上切下的那一层金属。切削层的大小反映了切削刃所受载荷的大小，直接影响到加工质量、生产率和刀具的磨损等。 切削宽度 沿主切削刃方向度量的切削层尺寸（mm）。车外圆时 ：69详细课资Copyright by

53、IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切削厚度 两相邻加工表面间的垂直距离（mm）。车外圆时 。切削面积 切削层垂直于切削速度截面内的面积70详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切削用量与切削层数 7

54、1详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具车外圆时 ：二、刀具角度1.刀具切削部分的组成 切削刀具的种类很多，结构也多种多样。下面以外圆车刀为例说明，外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，如图所示。72详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni i

55、v ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具其切削部分(又称刀头)由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。车刀的组成 73详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具前面（前刀面） 刀具上与切屑接触并相互作用的表面。主后面（主后刀面） 刀具上与工件过渡表面接触并相互作用的表面。 副后面（副后刀面） 刀具上与工件已加工表面接触并相互作用的表面。主切削

56、刃 前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作。 74详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具副切削刃 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刀刃，它可以是小的直线段或圆弧。 其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可看作是车刀的演变和组合。 75详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMM

57、T T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 如图所示，刨刀切削部分的形状与车刀相同；钻头可看作是两把一正一反并在一起同时车削孔壁的车刀，因而有两个主切削刃，两个副切削刃，还增加了一个横刃 ；铣刀可看作由多把车刀组合而成的复合刀具，其每一个刀齿相当于一把车刀 。 76详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv

58、ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 刨刀、钻头、铣刀切削部分的形状 a)刨刀 b)钻头 c)铣刀77详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2.刀具角度的参考平面 刀具要从工件上切下金属，必须具有一定的切削角度，也正是由于切削角度才决定了刀具切削部分各表面的空间位置。要确定和测量刀具角度，必须引入三个相互垂直的参考平面，如图所示。 78详细课资Copyr

59、ight by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具确定车刀角度的参考平面 79详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切削平面 通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。 基面 通过主切削刃上某

60、一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。 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。 80详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削平面、基面和正交平面共同组成标注刀具角度的正交平面参考系，常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系。3.刀具的标注角度 刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所必需的、并在刀具设计图上予以标注的角度。

61、81详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具刀具的标注角度主要有五个，以车刀为例，如图所示，表示了几个角度的定义。 车刀的主要角度 82详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与

62、刀具前角 在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角，前角表示前刀面的倾斜程度，有正、负和零值之分，正负规定如图所示。后角 在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角，后角表示主后刀面的倾斜程度，一般为正值。 83详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具主偏角 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，主偏角一般为正值。副偏角 在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与

63、进给运动反方向的夹角，副偏角一般为正值。 84详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具刃倾角 在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。4.刀具的工作角度 在实际的切削加工中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，刀具的标注角度会发生一定的变化,其原因是切削平面、基面和正交平面位置会发生变化。 85详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f

64、 X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。 刀具安装位置对工作角度的影响 以车刀车外圆为例，若不考虑进给运动，当刀尖安装得高于或低于工件轴线时，刀具的工作前角 和工作后角 如图所示。 86详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni i

65、v ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 车刀安装高度对工作角度的影响a)刀尖高于工件轴线 b)刀尖低于工件轴线87详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角,如图所示。 车刀安装偏斜对工作角度的影响 为切削时刀杆纵向轴线的偏转角 88详细课资Copyright by IAMT 2012I

66、 IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 进给运动对工作角度的影响 车削时由于进给运动的存在，使车外圆及车螺纹的加工表面实际上是一个螺旋面 (图a)；车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋面 (图b)。因此，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角 ，使车刀的工作前角 增大，工作后角 减小。 89详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia a

67、o ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具图a 纵向进给运动对工作角度的影响图b 横向进给运动对工作角度的影响90详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具三、刀具种类1.刀具分类 生产中所使用的刀具种类很多，可按照不同的方式进行分类。按加工方式和具体用途，可分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具

68、、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。91详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具按所用材料性质，可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金刚石刀具等；按结构形式，可分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化，可分为标准刀具和非标准刀具等。92详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X X

69、i i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2.常用刀具简介 车刀 车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具，它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。图示列出了几种常用车刀。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。 93详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it

70、 ty y第二章 金属切削原理与刀具常用的几种车刀a)直头外圆车刀 b) 弯头外圆车刀 c) 弯头外圆车刀 d)端面车刀 e)内孔车刀 f)切断刀 g)宽刃光刀94详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具整体车刀常用高速钢制造，焊接装配式及机夹式刀片常用硬质合金制造。机械夹固刀片的车刀又分为机夹车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。

71、如图所示。 95详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 机夹外圆车刀 机夹可转位车刀 96详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 孔加工刀具 孔加工刀具一般可分为两大类

72、:一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上己有孔进行再加工用的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。97详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具麻花钻 麻花钻是应用最广的孔加工刀具，特别适合于 mm以下的孔的粗加工，有时也可用于扩孔。麻花钻根据其制造材料分为高速钢麻花钻和硬质合金麻花钻。 图示是标准高速钢麻花钻的结构。工作部分(刀体)的前端为

73、切削部分，承担主要的切削工作，后端为导向部分， 98详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。 麻花钻的结构 99详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二

74、章 金属切削原理与刀具 工作部分有两个对称的刃瓣 (通过中间的钻芯连接在一起,中间形成横刃)、两条对称的螺旋槽(用于容屑和排屑);导向部分磨有两条棱边(刃带)，为了减少与加工孔壁的磨擦，棱边直径磨有0.030.12/100的倒锥量，从而形成了副偏角 如前所述，麻花钻的两个刃瓣可以看作两把对称的车刀： 100详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具螺旋槽的螺旋面为前刀面，与工件过渡表面

75、(孔底)相对的端部两曲面为主后刀面，与工件的加工表面(孔壁)相对的两条棱边为副后刀面，螺旋槽与主后刀面的两条交线为主切削刃，棱边与螺旋槽的两条交线为副切削刃。麻花钻的横刃为两后刀面在钻芯处的交线。 101详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 由于标准麻花钻存在切削刃长、前角变化大(从外缘处的大约 逐渐减小到钻芯处的大约 )、螺旋槽排屑不畅、横刃部分切削条件很差(横刃前角约为 )等

76、结构问题，生产中，为了提高钻孔的精度和效率，常将标准麻花钻按特定方式刃磨成 “群钻” 使用。如图所示。102详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具群钻的基本特征为:三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃开屑槽，横刃磨得低窄尖。中型标准群钻 103详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia a

77、o ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具中心钻 如图所示，用于加工轴类工件的中心孔。钻孔时，先打中心孔，也有利于钻头的导向，可防止钻偏。 中心钻104详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具深孔钻 深孔钻是专门用于钻削深孔(长径比 5)的钻头。为解决深孔加工中的断屑、排屑、冷却润滑和导向等问题，人们先后开发

78、了外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻和套料钻等多种深孔钻。图示是用于加工枪管的外排屑深孔钻的工作原理。105详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具外排屑深孔钻（枪钻）工作原理 106详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er

79、rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具扩孔钻 扩孔钻常用作铰或磨前的预加工以及毛坯孔的扩大，扩孔效率和精度均比麻花钻高。常见的结构型式有高速钢整体式、镶齿套式和镶硬质合金可转位式。 107详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具扩孔钻a) 高速钢整体式 b) 镶齿套式 c) 镶硬质合金可转位式108详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT

80、T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具铰刀 铰刀是精加工刀具，加工精度可达T6T7，加工表面粗糙度可达 1.6 0.4 。图示是几种常用铰刀，其中a、b为手用铰刀，c、d为机用铰刀，e为两把一套的锥度铰刀。 109详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切

81、削原理与刀具不同种类的铰刀 110详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具镗刀 镗刀多用于箱体孔的粗、精加工，一般分为单刃镗刀和多刃镗刀两大类。结构简单的单刃镗刀如图所示。单刃镗刀 111详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve e

82、r rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 铣刀 铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀 (面铣刀)等；加工沟槽用的，如立铣刀、两面刃或三面刃铣刀、锯片铣刀、T形槽铣刀和角度铣刀 ； 112详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀 。铣削的生产率一

83、般较高 。113详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具铣刀种类114详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 拉刀 拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应

84、用于大批量生产中，可加工各种内、外表面(图a)。 拉刀按所加工工件表面的不同，可分为内拉刀和外拉刀两类。常用内拉刀和外拉刀的结构分别如图b、图c所示。 115详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具图a 可拉削加工的各种内外表面举例a)圆孔 b)三角形孔 c)方孔 d)键槽 e)花键孔 f)内齿轮 g)平面 h)榫槽 i)燕尾槽116详细课资Copyright by IAMT 201

85、2I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具图b 常用内拉刀a)圆孔拉刀 b)花键拉刀 图c 外拉刀 117详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 螺纹刀具 螺纹可用切削法和滚压法进行加工。螺纹加工可在车床上车削完成（外螺纹

86、），也可用手动或在钻床上用丝锥进行加工（内螺纹）。图示是常用切削法加工螺纹所用的螺纹刀具。118详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具e)切削法工作的螺纹刀具a)平体螺纹梳刀 b)棱体螺纹梳刀 c)圆体螺纹梳刀 d)板牙 e）丝锥 c) d) 119详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia

87、ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 齿轮刀具 齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具，按刀具的工作原理，齿轮刀具分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀 (图a)和指形齿轮铣刀等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀（图b）、滚刀（图c）和剃齿刀（图d）等。120详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切

88、削原理与刀具图a 盘形齿轮铣刀 图b 插齿刀a)盘形直齿插齿刀 b)碗形直齿插齿刀 c)锥形直齿插齿刀121详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具图c 滚刀图d 两种典型的剃齿刀122详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er

89、 rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 如图b所示，三种主要类型插齿刀的使用范围为：盘形直齿插齿刀 ，用于加工普通直齿轮和大直径内齿轮；碗形直齿插齿刀，用于加工塔形齿轮和双联齿轮；锥柄直齿插齿刀，用于加工直齿内齿轮。插齿刀也可用于加工斜齿轮、人字齿轮和齿条。123详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具第二节 刀具材料 在切削过程中，刀具在强切削力和高温下工作，同时与

90、切屑和工件表面都产生剧烈的摩擦，因此工作条件极为恶劣。为使刀具具有良好的切削能力，必须选用合适的材料，刀具材料对加工质量、生产率和加工成本影响极大。124详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具一、刀具材料应具备的性能高的硬度：刀具材料的硬度必须高于工件的硬度，以便切入工件，在常温下，刀具材料的硬度一般应该在HRC60以上。 高的耐磨性：即抵抗磨损的能力，一般情况下，刀具材料硬度越高

91、，耐磨性越好。 125详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具高的耐热性：指刀具在高温下仍能保持硬度、强度、韧性和耐磨性的能力。 足够的强度和韧性：只有具备足够的强度和韧性，刀具才能承受切削力和切削时产生的振动，以防脆性断裂和崩刃。 良好的工艺性：为便于刀具本身的制造，刀具材料还应具有一定的工艺性能，126详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o

92、 of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具如切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等。良好的热物理性能和耐热冲击性能 要求刀具的导热性要好，不会因受到大的热冲击，产生刀具内部裂纹而导致刀具断裂。127详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具二、常用的

93、刀具材料 在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、立方氮化硼等。其中，后三种材料属于新型刀具材料。碳素工具钢与合金工具钢：碳素工具钢是含碳量最高的优质钢（含碳量为0.71.2），如T10A。128详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具碳素工具钢淬火后具有较高的硬度，而且价格低廉。但这种材料的耐热性较差，淬火时容易产生变形和裂纹。 合金工

94、具钢是在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si 等合金元素形成的刀具材料（如9SiCr）。由于合金元素的加入，与碳素工具钢相比，其热处理变形有所减少，耐热性也有所提高。 129详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 以上两种刀具材料因其耐热性都比较差，所以常用于制造手工工具和一些形状较简单的低速刀具，如锉刀，锯条，铰刀等。高速钢：又称为锋钢或风钢，它是含有较多W、Cr等合金元素

95、的高合金工具钢。与碳素工具钢和合金工具钢相比，130详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具高速钢具有较高的耐热性，温度达 时，仍能正常切削，其许用切削速度为3050m/min，是碳素工具钢的56倍，而且它的强度、韧性和工艺性都较好，可广泛用于制造中速切削及形状复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、各种齿轮加工工具。 131详细课资Copyright by IAMT 2012I IA A

96、MMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具硬质合金：它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC，TiC）为基体，以金属Co，Ni等为粘结剂，用粉末冶金方法制成的一种合金。其硬度为HRC7482，能耐8001000 的高温，因此耐磨、耐热性好，许用切削速度是高速钢的6倍，但强度和韧性比高速钢低，132详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on

97、 ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具工艺性差，因此硬质合金常用于制造形状简单的高速切削刀片，经焊接或机械夹固在车刀、刨刀、端铣刀、钻头等刀体（刀杆）上使用。 陶瓷：是以氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。 133详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 陶瓷的硬度高，化学

98、性能高，耐氧化，所以被广泛用于高速切削加工中。但由于其强度低、韧性差、长期以来主要用于精加工。 陶瓷刀具与于传统硬质合金刀具相比，具有以下优点： 可加工硬度高达HRC65的高硬度难加工材料； 134详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削； 耐用度可提高几倍至几十倍； 切削效率提高310倍，可实现以车、铣代磨。 135详细课资Copyright

99、 by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具立方氮化硼（CBN）：这是一种70年代发展起来的一种人工合成的新型刀具材料，它是由立方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转变而成的。其硬度很高，可达HV 80009000，仅次于金刚石，并具有很好的热稳定性，可承受1000度以上的切削温度。其最大优点是在高温（14001500 ）时 ，也不会与铁族金属起反应， 136详细课资Copyright by IAMT 2012I I

100、A AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具因此，既能胜任淬硬钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其它难加工材料的高速切削。 金刚石 ：人造金刚石是通过合金触媒的作用，在高温高压下由石磨转化而成，可以达到很高的硬度，显微硬度可达HV10000，137详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g

101、U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具因此具有很高的耐磨性，其摩擦系数小，切削刃可以做得非常锋利。但人造金刚石的热稳定性差，不得超过700800 ，特别是它与铁元素的化学亲和力很强，因此它不宜用来加工钢铁件。人造金刚石主要用作制作模具磨料，用作刀具材料时，多用与在高速下精细车削或镗削有色金属及非金属材料。138详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属

102、切削原理与刀具尤其用它切削加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及高硬度、高耐磨性的材料时，具有很大的优越性。 139详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具第三节 金属切削过程及其物理现象 金属切削过程是指在刀具和切削力的作用下形成切屑的过程，在这一过程中会出现许多物理现象，如切削力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等。因此，研究切削过程对切削加工的发展和进步，保证加工质量，降低生产成本

103、，提高生产效率等，都有着重要意义。 140详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具一、切削过程与切屑种类1.切屑形成过程 对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程，如图a所示为低速直角自由切削工件侧面时，用显微镜观察得到的切削层金属变形的情况，由该图可绘制出图中b、c所示的滑移线和流线示意图。141详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AM

104、MT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具(a)（b） （c） 切屑的形成过程金属切削层变形图像 (b)切削过程晶粒变形情况 (c)切削过程3个变形区142详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 当工件受到刀具的挤压以后，如图b所示，切削

105、层金属在始滑移面OA以左发生弹性变形，愈靠近OA面，弹性变形愈大。在OA面上，应力达到材料的屈服强度 ，则发生塑性变形，产生滑移现象。随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大。在始滑移面OE上，应力和变形达到最大值。 143详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具越过OE面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前刀面流出而形成切屑，完成切离阶段。经过

106、塑性变形的金属，其晶粒沿大致相同的方向伸长。可见，金属切削过程实质是一种挤压过程，在这一过程中产生的许多物理现象，都是由切削过程中的变形和摩擦所引起的。 144详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削塑性金属材料时，刀具与工件接触的区域可分为3个变形区，如图c所示。OA与OE之间是切削层的塑性变形区I，称为第一变形区，或称基本变形区。基本变形区的变形量最大，常用它来说明切削过程

107、的变形情况。切屑与前刀面磨擦的区域II称为第二变形区，或称摩擦变形区。145详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切屑形成后与前刀面之间存在压力，所以沿前刀面流出时必然有很大的摩擦，因而使切屑底层又一次产生塑性变形。工件已加工表面与后刀面接触的区域III称为第三变形区，或称加工表面变形区。金属的被切削层就在此处与工件基体发生分离，大部分变成切屑，很小一部分留在已加工表面上。 146

108、详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2.切屑的种类及其控制 由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样，主要有：带状切屑 、挤裂切屑 、单元切屑 、崩碎切屑 。 切屑类型a)带状切屑 b)挤裂切屑 c)单元切屑 d)崩碎切屑 147详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an

109、n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 所谓切屑控制（又称切屑处理，工厂中一般简称为“断屑”），是指在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。从切屑控制的角度出发，国际标准化组织（ISO）制订了切屑分类标准。衡量切屑可控性的主要标准是：不妨碍正常的加工，即不缠绕在工件、刀具上，148详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U

110、Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具不飞溅到机床运动部件中；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。 在实际加工中，应用最广的是使用可转位刀具，并且在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器。切屑控制的目的：环保、操作安全、机床零部件的安全（如高速直线导轨的防护）。149详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具3.积屑瘤现象 在切削速度不

111、高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。150详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。如图所示。积屑瘤现象 151详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o

112、of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 积屑瘤的产生会引起刀具实际角度的变化，如可增大前角，有时可延长刀具寿命等，但是积屑瘤是不稳定的，增大到一定程度后会碎裂，这样容易嵌入在已加工表面内，增大了粗糙度。积屑瘤在加工过程中是不可控的，只能通过改变切削条件防止其产生。152详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve

113、 er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具第四节 切削力与切削功率一、切削力的来源、切削合力及其分解、切削功率 金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。由前面对切削变形的分析知，切削力来源于三个方面：153详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 克服被加工材料弹性变形的抗力； 克服被加工材料塑性变形的抗力； 克服切屑与前刀面的

114、摩擦力和刀具后刀面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦力。 154详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削合力和分力 155详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 式中

115、，Fz主切削力或切向力。它的方向与过渡表面相切并与基面垂直。Fz是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定机床功率所必需的。 156详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具Fx进给力、轴向力。它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向相反的力。Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。Fy切深抗力、径向力 、吃刀力。它是处于基面内并与工件轴线垂直的力。Fy是计算工件挠度、机床零件和车刀

116、强度的依据。157详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具工件在切削过程中产生的振动往往与Fy有关。 消耗在切削过程中的功率称为切削功率 。158详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属

117、切削原理与刀具二、切削力的测量车削力计算机辅助测量系统框图 159详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具三、切削力的经验公式（车削、铣削）正常切削工艺下：160详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty

118、 y第二章 金属切削原理与刀具第五节 切削热和切削温度一、切削热的产生和传导 切削热是切削过程中的重要物理现象之一。被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。此外，切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦也要耗功，也产生出大量的热量。 161详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具因此，切削时共有三个发热区域，即剪切面、切屑与前刀面接触区、后刀面与过

119、渡表面接触区，如图所示，三个发热区与三个变形区相对应，所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。 切削热的产生与传导 162详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 对于磨损量较小的刀具，其切削功率： 由上式可知，切削用量中， 增加一倍时，相应的成比例地增大一倍，因而切削热也增大一倍；切削速度 的影响次之，进给量 的影响最小；其它因素对切削热的影响和它们对切削力的影响完全

120、相同。 163详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削区域的热量被切屑、工件、刀具和周围介质传出。二、切削温度的测量 尽管切削热是切削温度升高的根源，但直接影响切削过程的却是切削温度。切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。164详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot

121、 to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具前刀面的平均温度可近似地认为是剪切面的平均温度和前刀面与切屑接触面摩擦温度之和。 切削温度的测量方法很多，大致可分为热电偶法、辐射温度计法以及其它测量方法。目前应用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法、红外热像仪。 165详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具三、影响切削温度

122、的主要因素 切削温度主要受切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液的影响，以下对这几个主要因素加以分析。1.切削用量的影响 166详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具式中， 为实验得出的前刀面接触区的平均温度， 。可见：在切削用量三要素中， 的指数最大， 次之， 最小。2.工件材料的影响 工件材料对切削温度的影响与材料的强度、硬度及导热性有关。 167详细课资Copyr

123、ight by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具材料的强度、硬度愈高，切削时消耗的功愈多，切削温度也就愈高。材料的导热性好，可以使切削温度降低。例如，合金结构钢的强度普遍高于45钢，而导热系数又多低于45钢，故切削温度一般均高于切削45钢的切削温度。钛合金的导热系数只有碳素钢的1/3-1/4 ，故切削温度较高，刀具易磨损（粘刀）。168详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T

124、 o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具3.刀具角度的影响 前角和主偏角对切削温度影响较大。前角加大，变形和摩擦减小，因而切削热少。但前角不能过大，否则刀头部分散热体积减小，不利于切削温度的降低。主偏角减小将使刀刃工作长度增加，散热条件改善，因而使切削温度降低。 169详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv

125、ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具4.刀具磨损的影响 在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大；切削速度愈高，影响就愈显著。5.切削液的影响 切削液对切削温度的影响，与切削液的导热性能、比热、流量、注入方式以及本身的温度有很大的关系。 170详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具从导热性能来看，油类切削液不如乳化液，乳化液不如水基切削液。如

126、果用乳化液来代替油类切削液，加工生产率可提高50%100%。切削液本身的温度越低，就能越明显地降低切削温度，如果将室温（20）的切削液降温至5，则刀具寿命可提高50%。171详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具四、切削液 为了降低刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件，喷注足量的切削液可以有效地降低切削温度。使用切削液，除起冷却作用外，还可以起润滑、清洗和防

127、锈的作用。 切削液可以分为以下三类。 172详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具水溶液 它的主要成分是水，并在水中加入一定量的防锈剂，其冷却性能好，润滑性能差，呈透明状，常在磨削中使用。乳化液 它是将乳化油用水稀释而成，呈乳白色。为使油和水混合均匀，常加入一定量的乳化剂(如油酸钠皂等)。 173详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of

128、f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具乳化液具有良好的冷却和清洗性能，并具有一定的润滑性能，适用于粗加工及磨削。切削油 它主要是矿物油，特殊情况下也采用动、植物油或复合油，其润滑性能好，但冷却性能差，常用于精加工工序。 174详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削

129、原理与刀具五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响 切削温度高是刀具磨损的主要原因，它将限制生产率的提高；切削温度还会使加工精度降低，使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷。1.切削温度对工件材料强度和切削力的影响175详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削时的温度虽然很高，但是切削温度对工件材料硬度及强度的影响并不很大；切削温度对剪切区域的应力影响不很明显。2.切削温度对刀具

130、材料的影响 适当地提高切削温度，对提高硬质合金的韧性是有利的。 176详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具硬质合金在高温时，冲击强度比较高，因而硬质合金不易崩刃，磨损强度亦将降低。实验证明，各类刀具材料在切削各种工件材料时，都有一个最佳切削温度范围。在最佳切削温度范围内，刀具的寿命最高，工件材料的切削加工性也符合要求。177详细课资Copyright by IAMT 2012I

131、IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具3. 切削温度对工件尺寸精度的影响 车削外圆时，工件本身受热膨胀，直径发生变化，切削后冷却至室温，就可能不符合要求的加工精度。 在精加工和超精加工时，切削温度对加工精度的影响特别突出，所以必须注意降低切削温度。可以认为：超精加工要解决的关键问题即是热变形问题。178详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia a

132、o ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具4.利用切削温度自动控制切削速度或进给量 因为各种刀具材料切削不同的工件材料都有一个最佳切削温度范围。因此，可利用切削温度来控制机床的转速或进给量，保持切削温度在最佳范围内，以提高生产率及工件表面质量。 179详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具热变形的测试与FE

133、A180详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具5.利用切削温度与切削力控制刀具磨损 跟踪切削过程中的切削力以及切削分力之间比例的变化，也可反映切屑碎断、积屑瘤变化或刀具前、后刀面的磨损情况。切削力和切削温度这两个参数可以互相补充，以用于分析切削过程的状态变化。181详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n

134、J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具第六节 刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损的形态及其原因 刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损；后者包括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等)和塑性破损两种。刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。刀具磨损的形式有以下几种。 182详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si

135、it ty y第二章 金属切削原理与刀具前刀面磨损 切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，由于切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，反应很强烈；同时，接触面又有很高的压力和温度，空气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成月牙洼磨损。183详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 刀具的磨损形态 184详细课资Copyright by IAMT 2012I I

136、A AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具后刀面磨损 切削时，工件的新鲜加工表面与刀具后刀面接触，后刀面虽然有后角，但由于切削刃不是理想的锋利，而有一定的钝圆，后刀面与工件表面的接触压力很大，存在着弹性和塑性变形；因此，后刀面与工件实际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。 185详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on n

137、g g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具边界磨损 切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外表皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。此两处分别是在主、副切削刃与工件待加工或已加工表面接触的地方。 186详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具二、刀具磨损过程及磨钝标准 根据切削实验，可得图示的刀具正常磨损过程的典型磨损曲线

138、。该图分别以切削时间和后刀面磨损量VB(或前刀面月牙洼磨损深度KT)为横坐标与纵坐标。从图可知，刀具磨损过程可分为三个阶段： 187详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 典型的磨损曲线 188详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv

139、ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具初期磨损阶段 因为新刃磨的刀具后刀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，后刀面与加工表面接触面积较小，压应力较大，所以这一阶段的磨损较快。 189详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具正常磨损阶段 经初期磨损后，刀具毛糙表面己经磨平，刀具进入正常磨损阶段。这个阶段的磨损比较缓慢均匀，后刀

140、面磨损量随切削时间延长而近似地成比例增加，正常切削时，这阶段时间较长。 190详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具急剧磨损阶段 当磨损带宽度增加到一定限度后，加工表面粗糙度增大，切削力与切削温度均迅速升高，磨损速度增加很快，以致刀具损坏而失去切削能力。生产中为合理使用刀具，保证加工质量，应当避免达到这个磨损阶段。在这个阶段到来之前，就要及时换刀或更换新刀刃。 191详细课资Cop

141、yright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。 国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度作为刀具磨钝标准 。自动化生产中用的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量NB。 192详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi

142、i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 车刀的磨损量193详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具三、刀具寿命的经验公式 一把新刀 (或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命（有些书中称为耐用度）。对于可重磨刀具，刀具寿命指的是刀

143、具两次刃磨之间所经历的实际切削时间 。 194详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具而对其从第一次投入使用直至完全报废(经刃磨后亦不可再用)时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。显然，对于不重磨刀具，刀具总寿命即等于刀具寿命;而对可重磨刀具，刀具总寿命则等于其平均寿命乘以刃磨次数。 195详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X

144、 Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 对于某一切削加工，当工件、刀具材料和刀具几何形状选定之后，切削速度是影响刀具寿命的最主要因素，提高切削速度，刀具寿命就降低，这是由于切削速度对切削温度影响最大，因而对刀具磨损影响最大。 重要的刀具寿命方程式： 196详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it

145、ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削时，增加进给量 和背吃刀量 ，刀具寿命也要减小，切削速度 对刀具寿命影响最大，进给量 次之，背吃刀量 最小。这与三者对切削温度的影响顺序完全一致。这也反映出切削温度对刀具磨损和刀具寿命有着最重要的影响。197详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式。刀具在一定的切削条件下使用时，如果它经受不住强大

146、的应力(切削力或热应力)，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。分脆性破损和塑性破损两种。198详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具硬质合金和陶瓷刀具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损。脆性破损又分为崩刃、碎断、剥落和裂纹破损。199详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i

147、a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具第七节 切削用量的选择及工件材料加工性一、切削用量的选择 正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具寿命（耐用度）和经济性以及加工质量，都有重要的意义。为了确定切削用量的选择原则，首先要了解它们对切削加工的影响。 200详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it t

148、y y第二章 金属切削原理与刀具对加工质量的影响 切削用量三要素中，切削深度和进给量增大，都会使切削力增大，工件变形增大，并可能引起振动，从而降低加工精度和增大表面粗糙度值。切削速度增大时，切削力减小，并可减小或避免积屑瘤，有利于加工质量和表面质量的提高。 201详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具对加工基本时间的影响 可见：切削用量三要素对基本时间的影响是相同的。车外圆时基本工

149、艺时间的计算 202详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具对刀具寿命和辅助时间的影响 切削实验表明（结合上一节），刀具寿命与切削用量三要素的关系可由下式表示：可见：切削用量三要素中，切削速度的影响最大，进给量次之，切削深度最小。203详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to

150、 on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具当提高切削速度时，刀具寿命下降的速度，比增大同样倍数的进给量或切削深度时快得多。由于刀具寿命迅速下降，势必增加磨刀或换刀的次数，这样增加了辅助时间，从而影响生产率的提高。 综合切削用量三要素对刀具寿命、生产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序应为 ： 204详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章

151、金属切削原理与刀具 首先选尽可能大的切削深度，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。 粗加工时，应以提高生产率为主，同时还要保证规定的刀具寿命 。因此，一般选取较大的切削深度和进给量，切削速度不能很高 。 205详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 精加工时，应以保证零件的加工精度和表面质量为主，同时也要考虑刀具寿命和获得较高的生产率。精加工往往采用逐渐减小切削深度的

152、方法来逐步提高加工精度，进给量的大小主要依据表面粗糙度的要求来选取。选择切削速度要避开积屑瘤产生的切削速度区域，硬质合金刀具多采用较高的切削速度，高速钢刀具则采用较低的切削速度。 206详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削用量的选取有计算法和查表法。但在大多数情况下，切削用量的选取是根据给定的条件按有关切削用量手册中推荐的数值选取。二、工件材料的切削加工性切削加工性的概念

153、工件材料被切削加工的难易程度，称为材料的切削加工性。 207详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 一般地说，良好的切削加工性是指：刀具寿命较长或一定寿命下的切削速度较高；在相同的切削条件下切削力较小，切削温度较低；容易获得好的表面质量；切屑形状容易控制或容易断屑。改善工件材料切削加工性的途径 工件材料的物理性能(如导热系数)和力学性能 (如强度、塑性、韧性、硬度等) 208详细课

154、资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具对切削加工性有着重大影响。在实际生产中，可采取以下两方面措施来改善切削加工性。调整材料的化学成分 如改变材料中的含碳量，即改变了材料的强度和硬度，以及塑性和韧性。采用热处理改善材料的切削加工性 如球化退火、正火等。 209详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji i

155、a ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 第八节 高速切削及刀具 高速切削是当今世界机械制造业中一项迅速发展的高新技术。在现代工业发达国家，高速切削作为一种新的切削加工理论，被愈来愈多的工程技术人员所认可。一、高速切削的概念和特点1. 高速切削技术的基本概念 210详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与

156、刀具 以提高加工效率和质量为基本特征的高速加工，是近十几年来迅速崛起的一项先进制造技术。高速切削的核心是速度与精度，由于刀具材料、工件材料和加工工艺的多样性，对高速切削不可能用一个确定的速度指标来定义。现阶段一般把转速10000r/min以上视为高速切削。 因为在这个转速范围以上，对刀具材料、211详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具装夹以及机床的主轴、结构、进给驱动和CNC系统

157、都提出了特殊的要求，需要开发新的技术。 德国切削物理学家萨洛蒙（Carl Salomon）博士于1931年4月首次提出了高速加工(High Speed Cutting)的概念,并获得了专利。他推论：在切削速度达到一个临界值时,切削温度达到最大值， 212详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具在这个临界值之后的一个范围内,切削速度增加,则切削温度下降。 如图所示。切削速度对切削温度的

158、影响 213详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2. 高速切削的特点 采用高速切削能使整体加工效率提高几倍乃至几十倍。这使得加工成本也因此相应降低，由此可大幅度提升制造企业的快速响应能力。高速切削有如下主要特点：能获得很高的加工效率 214详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao o

159、t to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具能获得较高的加工精度 能获得较高的加工表面质量 加工能耗低、节省制造资源 二、高速切削刀具 在高速切削中，刀具系统的设计、制造是其关键技术之一。高速切削时的一个主要问题是刀具磨损，与普通切削相比，高速切削时刀具与工件的接触时间 215详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具

160、减少，接触频率增加，由此减少了切屑的皱褶，切削过程中产生的热量更多地向刀具传递，磨损机理与普通切削有很大区别。高速切削对刀具材料有更高的要求，具体表现在 ：高硬度、高强度和耐磨性 韧度高，抗冲击能力强 高的热硬性和化学稳定性 216详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具抗热冲击能力强等 1.刀具材料 刀具材料主要以镀膜的和未镀膜的硬质合金、金属陶瓷、氧化铝基或氮化硅基陶瓷、聚晶金刚

161、石、聚晶立方氮化硼为主。刀具的发展主要集中在如下两方面： 一是研制新的镀膜材料和镀膜方法以提高刀具的抗磨损性。 217详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具二是开发新型的高速切削刀具，特别是那些形状比较复杂的刀具。 2.刀柄结构 它是高速切削时的一个关键件，其作用主要体现在传递机床精度和切削力两个方面。刀柄的一端是机床主轴、另一端是刀具。高速切削时刀柄须满足下列要求 ：218详细课

162、资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具很高的几何精度和装夹重复精度 很高的装夹刚度 高速运转时安全可靠 219详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床第一节 概 述一、机床的基本组成

163、 各类机床通常都由下列基本部分组成。1.动力源 为机床提供动力 (功率) 和运动的驱动部分，如各种交流电动机、直流电动机和液压传动系统的液压泵、液压马达等。220详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床2.传动系统 包括主传动系统、进给传动系统和其他运动的传动系统，如变速箱、进给箱等部件，有些机床主轴组件与变速箱合在一起成为主轴箱。3.支承件 用于安装和支承其他固定的或运动的部件，承受其重

164、力和切削力，如床身、立柱等。支承件是机床的基础构件，亦称机床大件或基础件。 221详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床4.工作部件 包括： 与最终实现切削加工的主运动和进给运动有关的执行部件，例如，主轴及主轴箱、工作台及其溜板或滑座、刀架及其溜板以及滑枕等，安装工件或刀具的部件； 与工件和刀具安装及调整有关的部件或装置，如自动上下料装置、自动换刀装置、砂轮修整器等； 与上述部件或装置有

165、关的分度、转位、定位机构和操纵机构等。222详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床5.控制系统 用于控制各工作部件的正常工作，主要是电气控制系统，有些机床局部采用液压或气动控制系统。数控机床则是数控系统，它包括数控装置、主轴和进给的伺服控制系统 (伺服单元)、可编程控制器和输入输出装置等。 6.冷却系统 用于对加工工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却。223详细课资Copyright

166、by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床7.润滑系统 用于对机床的运动副 (如轴承、导轨等) 进行润滑，以减小摩擦、磨损和发热。8.其他装置 如排屑装置、自动测量装置等。二、机床的运动 机床的运动分为表面形成运动和辅助运动。 224详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv

167、 ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床1.表面形成运动 表面形成运动是机床最基本的运动，亦称工作运动。表面形成运动包括主运动和进给运动，这两种不同性质的运动和不同形状的刀具配合，可以实现轨迹法、成形法和展成法等各种不同加工方法，构成不同类型的机床。 225详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 通常，机床主要采用结构上易于实现的旋转运动和直线运动实现表面形成运动，且

168、主运动只有一个，进给运动可有一个或几个。2.辅助运动 机床在加工过程中，加工工具与工件除工作运动以外的其他运动称为辅助运动。 226详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 辅助运动用以实现机床的各种辅助动作，主要包括以下几种。 切入运动 用于保证工件加工表面获得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度。各种空行程运动 其他辅助运动包括分度运动、操纵和控制运动等。 227详细课资Copyr

169、ight by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床三、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，能够加工完成何种工序，使用什么刀具等等。不同的机床，有宽窄不同的工艺范围。2.机床的技术参数 228详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

170、 iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床机床的主要技术参数包括：尺寸参数、运动参数与动力参数。尺寸参数 具体反映机床的加工范围，包括主参数、第2主参数和与加工零件有关的其他尺寸参数。见表31。运动参数 指机床执行件的运动速度，例如主轴的最高转速与最低转速、 229详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床刀架的最大进给量与最小进给量 (或进给速度)。动力参数 指机床

171、电动机的功率，有些机床还给出主轴允许承受的最大转矩等其他内容。四、机床精度与刚度机床本身必须具备的精度称为机床精度。 230详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 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。各类机床按精度可分为普通精度级、精密级和高精度级。以上三种精度等级的机床均有相应的精度标准，其允差若以普通级为1，则大致比例为 。 231详细课资C

172、opyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床1.几何精度 几何精度是指机床空载条件下，在不运动 (机床主轴不转或工作台不移动等情况下) 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。如导轨的直线度、主轴径向跳动及轴向窜动等。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。232详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi

173、i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床它主要决定于结构设计、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。如高速回转主轴的回转精度。它与结构设计及制造等因素有关。 233详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床3.传动精度 传动精度

174、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。影响传动精度的主要因素是传动系统的设计，传动元件的制造和装配精度。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。 234详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 定位精度直接影响被加工工件的尺寸精度和形位精度。机床构件和进给控制系统的精度、刚度以及其动态特性，机床测量系统的精度都将影响机床定位精度。5.工作精度 加工规定

175、的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。 235详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床工作精度是各种因素综合影响的结果，包括机床自身的精度、刚度、热变形和刀具、工件的刚度及热变形等。 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。影响精度保持性的主要因素是摩擦、磨损、疲劳等因素。 236详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMM

176、T T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床磨损的影响因素十分复杂，如结构设计、工艺、材料、热处理、润滑、防护、使用条件等。 机床刚度指机床系统抵抗变形的能力。作用在机床上的载荷有重力、夹紧力、切削力、传动力、摩擦力、冲击振动干扰力等。按照载荷的性质不同，可分为静载荷和动载荷， 237详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un

177、ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床机床刚度相应地分为静刚度及动刚度，后者是抗振性的一部分，习惯所说刚度一般指静刚度。如加工系统的动刚度（传递函数的倒数）： 238详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床上式为深入研究切削过程动力学（机床动刚度和稳定性）提供了基本概念。五、机床型号的编制自学。239详细课资Copyright by IAMT 2012I I

178、A AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床第二节 金属切削机床部件一、传动系统 传动系统一般由动力源 (如电动机)、变速装置及执行件 (如主轴、刀架、工作台)，以及开停、换向和制动机构等部分组成。动力源给执行件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向；变速装置传递动力以及变换运动速度；240详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on n

179、g g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床执行件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。1.主传动系统主传动系可按不同的特征来分类 ：按驱动主传动的电动机类型 可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。按传动装置类型 241详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。按变速的连续性 可以分

180、为分级变速传动和无级变速传动。2.进给传动系统 主要有机械进给传动、液压进给传动、电气伺服进给传动等。在数控系统中大量使用电气伺服系统。 242详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 电气伺服系统是数控装置和机床之间的联系环节，是以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，其作用是接受来自数控装置发出的进给脉冲，经变换和放大后驱动工作台按规定的速度和距离移动。 电气伺服系统的常用结构在数

181、控课程中已学过，此地择要复习如下：243详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床电伺服进给传动系统的控制类型 电气伺服系统按有无反馈装置分为开环、闭环和半闭环系统。 对伺服系统的基本要求是稳定性要好，精度要高。快速响应性好，定位精度高。影响机床伺服系统性能的因素主要有：进给传动件的间隙、扭转、挠曲；机床运动部件的振动、摩擦； 244详细课资Copyright by IAMT 2012I I

182、A AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床机床的刚度和抗振性；系统的质量和惯量；低速下运动平稳性，有无爬行现象等等。电气伺服进给系统驱动部件 电气伺服进给系统由伺服驱动部件和机械传动部件组成。伺服驱动部件有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、直线伺服电机等。 245详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

183、iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 直线伺服电动机是一种能直接将电能转化为直线运动机械能的电力驱动装置，是适应超高速加工技术发展的需要而出现的一种新型电动机。 直线伺服电动机传动示意图直线滚动导轨 2床身 3工作台 4直流电动机动件 (绕组) 5直流电动机定件 (永磁铁)246详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床电伺服进给传动系中的机械传动部件 机械传动部

184、件主要指齿轮 (或同步齿轮带) 和丝杠螺母传动副。滚珠丝杠是将旋转运动转换成执行件的直线运动的运动转换机构，如图所示，由螺母、丝杠、滚珠、回珠器、密封环等组成。滚珠丝杠的摩擦系数小，传动效率高。 247详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 图3-7 滚珠丝杠螺母副的结构1密封环 2、3回珠器 4丝杠 5螺母 6滚珠248详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AM

185、MT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床二、主轴部件 主轴部件是机床重要部件之一，它是机床的执行件。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动。 主轴部件由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。249详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er

186、rs si it ty y第三章 金属切削机床1.主轴部件应满足的基本要求 旋转精度 、刚度 、抗振性 、温升和热变形 。-旋转精度的检测、热变形控制2.主轴部件的传动方式 主轴部件的传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等。250详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床3.主轴部件结构主轴的支承形式 多数机床的主轴采用前、后两个支承。这种方式结构简单，制造装配方便，容易保证精度。

187、为提高主轴部件的刚度，前后支承应消除间隙或预紧。为提高刚度和抗振性，有的机床主轴采用三个支承。 251详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床主轴的构造 主轴的构造和形状主要决定于主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等。主轴一般为空心阶梯轴，前端径向尺寸大，中间径向尺寸逐渐减小，尾部径向尺寸最小。 252详细课资Copyright by IAMT 2

188、012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床主轴的材料和热处理 普通机床主轴可选用中碳钢 (如45钢)，调质处理后，在主轴端部、锥孔、定心轴颈或定心锥面等部位进行局部高频淬硬，以提高其耐磨性。只有载荷大和有冲击时、或精密机床需要减小热处理后的变形时、或有其它特殊要求时，才考虑选用合金钢。 253详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot

189、to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床主轴轴承 主轴部件中最重要的组件是轴承。轴承的类型、精度、结构、配置方式、安装调整、润滑和冷却等状况，都直接影响主轴部件的工作性能。机床上常用的主轴轴承有滚动轴承、液体动压轴承、液体静压轴承、空气静压轴承等。高速加工：静压轴承、陶瓷球轴承254详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床三、机

190、床支撑件 机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件，相互固定联接成机床的基础和框架。机床上其它零、部件可以固定在支承件上，或者工作时在支承件的导轨上运动。支承件的合理设计是机床设计的重要环节之一。 255详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床1.支承件应满足的基本要求应具有足够的刚度和较高的刚度/质量比 ；应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗 (动刚度) 和阻尼；整机的低阶频率较

191、高，各阶频率不致引起结构共振；不会因薄壁振动而产生噪声。 256详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小 斜床身（热对称结构）；排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性（斜床身）。 2.支承件的结构 支承件的总体结构形状基本上可以分为三类 ：257详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi

192、i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床箱形类 支承件在三个方向的尺寸上都相差不多，如各类箱体、底座、升降台等 ；板块类 支承件在两个方向的尺寸上比第三个方向大得多，如工作台、刀架等 ；梁类支 支承件在一个方向的尺寸比另两个方向大得多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。 258详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si

193、it ty y第三章 金属切削机床箱中箱类（Box in Box）高速数控车床和车削中心等斜床身高速车铣复合中心及车削中心259详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床3.支承件的材料 支承件常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天然花岗岩、预应力钢筋混凝土凝土等。 近年来，具有优异力学、声学性能的轻质材料（如多孔材料）的应用研究相当活跃，并已尝试在高速机床中应用。轻质材料：增强纤维聚合物基、蜂窝

194、铝、泡沫金属（含铁、镍、钴等） 260详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床四、机床导轨 导轨的功用是承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动部件可以沿导轨运动。运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或支承导轨。 261详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia a

195、o ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床1.导轨应满足的主要技术要求导向精度高 导向精度是导轨副、在空载荷或切削条件下运动时，实际运动轨迹与给定运动轨迹之间的偏差；承载能力大，刚度好；精度保持性好 ；低速运动平稳 低速时稳定，不出现爬行现象。 262详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床2.导轨的截面形状和组合形式

196、直线运动导轨的截面形状主要有四种:矩形、三角形、燕尾形和圆柱形，并可互相组合，每种导轨副之中还有凸、凹之分。 263详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 导轨的截面形状a) 矩形导轨 b) 三角形导轨 c) 燕尾形导轨 d) 圆柱形导轨264详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot

197、to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床五、机床刀架和自动换刀装置自学。第三节 常见的金属切削机床自学。265详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床第四节 高速加工机床一、简介 近十几年来，随着科学技术水平的不断提高，特别是机床各主要单元技术（如电主轴技术，高精度、高速度CNC技术，高速进给技术以及高速刀具技术等）的迅速发展，

198、极大地促进了高速机床的制造水平，使得高速切削技术的 266详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床应用日益广泛。 1.高速加工机床的性能优点高速度 虽然切削深度小，但由于主轴转速高，进给速度快，换刀时间短，因此使单位时间内的金属切除量增加，提高了加工效率 ；小切深 小切深能够获得很高的精度和 267详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X

199、 Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床很小的表面粗糙度值，从而减少或省去光整加工，简化了工艺流程 ；干式切削 高速加工通常采用干式切削方式，使用压缩空气进行冷却，无需切削液及其设备，既降低了成本，又有利于环保 ；切削力小，切削温度低，有利于延长机床和刀具的寿命 ；268详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si

200、 it ty y第三章 金属切削机床直接加工硬化材料，可省去电极制造，简化工艺流程；加工薄壁零件，可减少零件变形，优化了零件性能 ；工艺集中 可将粗加工、半精加工、精加工合为一体，全部在一台机床上完成，减少了设备数量，避免了多次装夹产生的误差 ；269详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床2.高速加工机床的关键技术 实现高速加工，主要取决于两个方面：硬件技术和软件技术。硬件技术主要是指数

201、控机床和刀具；软件技术主要指数控编程技术，也就是CAM系统。这两个方面的发展相辅相成，缺一不可。高速加工刀具系统参见ch2第八节。270详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床高速加工对机床的要求主轴转速高、功率大 目前，高速加工机床的主轴转速一般都在10000r/min以上，有的高达60000100000r/min，为一般机床的10倍；主电机功率一般为22kW以上，以实现高效率、重工序切

202、削的目的 。271详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床进给量和快速行程速度高 速度高达60100m/min以上，也为一般机床的10倍左右，可较大幅度地提高机床的生产率。 主轴和工作台（拖板）运动的加（减）速度高 主轴从启动到达最高转速，或从最高转速到静止，只用12s的时间。工作台的加（减）速度也由一般数控机床的0.1g-0.2g提高到1g-8g。高速机床的防碰撞技术 272详细课资Co

203、pyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床机床要有优良的静、动特性以及热特性。高速抑振（加工过程的振动程序段间的连接，可通过伺服优化解决，而高速振动的解决只能依靠整机结构优化与轻量化）与主要部件的高速度匹配的辅件 如快速刀具交换、快速工件交换、快速排屑等装置以及安全防护（防弹罩）、监测等装置。数控系统功能优良 程序段的处理速度为120ms；线性增量为520m，非线性增量由圆弧、NURBS插补实现； 27

204、3详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床通过RS232的数据流为19.2kBit/s（20ms），通过以太网的数据流为250kBit/s（1ms）；具有有效的不同误差的补偿控制策略（如对温度、象限以及滚珠丝杠）；控制器具有前瞻（Look-Ahead）功能、采用前馈控制等。 274详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a a

205、n n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床高速加工对CAM软件的要求 基本要求：安全性 不可出现过切或碰撞； 验证机构 能够对生成的刀具轨迹进行仿真检查；以上两点可通过运动学仿真实现。多种加工策略； 轨迹编辑功能； 275详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床丰富的数据接口。 特殊要求：自动生

206、成高速加工的工艺参数 系统根据被加工材料、工艺特点、机床性能、刀具等参数，自动生成工艺参数，并允许编程人员根据经验进行优化。 生成平滑的刀具轨迹 高速加工的进给量很高，要求刀具轨迹尽量平滑，避免 276详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床突然换向，否则刀具有可能冲出预定的轨迹，造成过切。进给量优化 为了确保最大的切削效率，并保证高速加工的安全性，应根据加工瞬时余量的大小，由CAM系统自

207、适应地对进给量进行优化处理，使刀具以不断变化的切削速率加工零件，既减少刀具磨损又节约加工时间。 277详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床减少加工数据量 应采用NURBS插补功能进行高速加工，加工数据以NURBS格式传输到CNC中，既可以减少程序段数，提高了数据传输速度，又可以提高产品的加工精度和表面质量。毛坯余量知识 即系统能够自动记录每个加工步骤之后的毛坯余量。 278详细课资Co

208、pyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 高速加工要求毛坯余量尽可能均匀，这样对加工质量和刀具寿命都有利。有了毛坏余量知识，系统就可以自动生成预加工轨迹(如笔式加工等)，确保高速加工的余量均匀，也可以自动生成补充加工轨迹(如清根加工等)，满足最终的加工要求。 279详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao

209、 ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床3.高速机床的主要部件 高速机床由一系列具有高速、高精度的部件及其支撑件组成。主要有：高速主轴部件（电主轴）；高速进给驱动和传动系统； 具有高速进给控制功能的数控装置；280详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床高速刀具系统；适用于高速切削的工件装夹设备； 动、静、热特性优良的床

210、身、立柱及工作台等支撑部件；其它辅件，如冷却、排屑装置，防护和监测装置等。281详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切削机床 电主轴的结构和系统组成282详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第三章 金属切

211、削机床 直线电动机与滚珠丝杠加速度性能的比较 283详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计第一节 机床夹具概述 机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。工件在机床上进行加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，完成这一功能的辅助装置称为机床夹具。 284详细课资Copyright by IAMT 2012I IA

212、 AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计一、工件的装夹方法 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，才能保证加工出的表面达到规定的加工要求（尺寸、形状和位置精度），这个过程叫做装夹。装夹是定位和夹紧的总和。 285详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng

213、 g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 286详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计工件在机床上的装夹方法主要有两种：1.用找正法装夹工件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的装夹方式。图示为一批工件的铣削夹具。 287详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT

214、T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 铣槽工序用的铣床夹具1定位键 2支承板 3齿纹顶支承钉 4平头支承钉 5侧装对刀块 6夹具底座 7底板 8螺旋压板 9夹紧螺母 10对刀塞尺288详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计二、机床夹具的工

215、作原理及其作用1.夹具的主要工作原理 仍以前面的铣床夹具加工键槽为例进行说明。 零件（键槽部分）的技术要求：位置精度和尺寸精度。 如何保证位置精度？如何保证尺寸精度？289详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 铣槽夹具在立式铣床上的工作原理图1铣床床身 2铣床升降台 3立铣刀 4铣槽夹具5夹具的定位键 6铣床工作台 7铣床溜板 290详细课资Copyright by IAMT 2

216、012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 从以上实例中，可归纳出夹具工作原理的要点如下 ：1）使工件在夹具中占有正确的加工位置 。 这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件的定位工作面(定位元件上起定位作用的表面)接触、配合或对准来实现的。 291详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

217、iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2）使夹具对于机床应先保证有准确的相对位置。而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切 削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。 292详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计3）使刀具相对夹具上有关的定

218、位元件的定位工作面调整到准确位置。这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。 2.夹具的作用 夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备，应用十分广泛。它能起下列作用 ：293详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计保证稳定可靠地达到各项加工精度要求 ；缩短加工工时，提高劳动生产率 ；降低生产成本 ；减轻工人劳动强度 ；可由较低技术等级的工人进行加工 ；能扩大机床工艺范

219、围 。294详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计三、夹具的分类与组成1.夹具的分类按工艺过程的不同来分；按机床种类的不同来分；按夹紧动力源的不同来分；按夹具结构和零部件的通用性程度的不同来分。295详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

220、iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 夹具分类表 296详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2.夹具的组成 再以具有分度功能的钻床夹具为例说明，如图所示。图a为工件的简图，要求沿圆周钻16个等分 的孔，孔轴线距左端面的位置尺寸为L。图b为相应的夹具简图。 297详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of

221、f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 分度钻床夹具1分度操纵手柄 2钻模板 3分度板（棘轮） 4钻套 5定位心轴6开口垫圈 7夹紧螺母 8工件 9对定机构（棘爪） 10夹具体298详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 根据以上介绍的铣床夹具和钻床夹具

222、，可归纳夹具的主要组成部分有：定位元件 它们以定位工作面与工件的定位基准面相接触、配合或对准，使工件在夹具中占有准确位置，起到定位作用。夹紧装置 能将外力施加到工件上来克服切削力等外力作用，使工件保持在正确定位位置上不动的夹紧装置或夹紧元件。 299详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计对刀元件或导引元件 如对刀块和钻套。根据它们来调整刀具（如铣刀和钻头）相对夹具的位置。其它装置

223、如分度装置。连接元件和连接表面 夹具体。 300详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计第二节 工件在夹具中的定位 定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。301详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o

224、 of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计一、基准的概念 所谓基准就是零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其它的点、线、面。根据基准的功用不同，可分为设计基准和工艺基准。1）设计基准是在零件图上，确定点、线、面位置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中的功用所决定的 。 302详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

225、 iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2）工艺基准是在加工和装配中使用的基准，按照用途不同又可分为 ：定位基准：在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准 。测量基准：在检验时所使用的基准。装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。303详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计调刀基准：在加工中用以调整加工刀具位置所采用的基

226、准。 在确定基准时，需注意以下几点：1）作为基准的点、线、面在工件上不一定物质性地存在，但一定是理论或逻辑上存在。如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。 304详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2）作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的，如代表轴心线的外圆柱面。3）基准的定义不仅涉及尺寸之间的联系，还涉及到

227、位置精度 。 305详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计二、六点定位原理 如图a所示，任一刚体在空间都有六个自由度，即x、y、z三个坐标轴的移动自由度 ，以及绕此三个坐标轴的转动自由度 。假设工件也是一个刚体，要使它在机床上(或夹具中)完全定位，就必须限制它在空间的六个自由度。 306详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X X

228、i i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计如图b所示，用六个定位支承点与工件接触，并保证支承点合理分布，每个定位支承点限制工件的一个自由度，便可将工件六个自由度完全限制，工件在空间的位置也就被唯一地确定。由此可见，要使工件完全定位，就必须限制工件在空间的六个自由度，即工件的六点定位原理。 307详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv

229、 ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 工件在空间中的自由度 308详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计在应用工件“六点定位原理”进行定位问题分析时，应注意如下几点：定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用

230、。 309详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。 分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。 定位支承点是由定位元件抽象而来的，定位支承点总是通过具体的定位元件体现，310详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a a

231、n n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计至于具体的定位元件应转化为几个定位支承点，需结合其结构进行分析。 表4-1所示为常见的典型定位方式及定位元件转化的支承点数目和限制的自由度数。 311详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计312详细课资Copyright by IAMT 2

232、012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 313详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 314详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J

233、Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 在夹具设计和定位分析中，还经常会遇到以下几个问题 ：完全定位和不完全定位。 过定位和欠定位 。315详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 工件应限制自由度的确定 316详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o

234、of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 连杆的过定位1长圆柱销 2支承板317详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计三、常见的定位方式和定位元件 工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件，以保证定位元

235、件的定位面和工件定位基准面相接触或配合，实现工件的定位。定位元件的设计应满足下列要求： 318详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计要有与工件相适应的精度 ；要有足够的刚度，不允许受力后发生变形 ；要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为5862HRC 。319详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of

236、 f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 下面分析各种典型表面的定位方法和定位元件。 1.工件以平面定位 在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。如箱体、机座、支架、板盘类零件等，多以平面为定位基准。320详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it

237、ty y第四章 机床夹具原理与设计固定支承 它指高度尺寸固定，不能调整的支承，包括固定支承钉和固定支承板两类。 固定支承板 各种固定支承钉 321详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计可调支承它指顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。 可调支承 322详细课资Copyright by IAMT 2012I

238、 IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计自位支承指支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位。此时，虽增加了接触点的数目，但未发生过定位。 323详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on

239、ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 自位支承 324详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计辅助支撑 在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如加工图示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。辅助支承的作用325详细课资Copyright by I

240、AMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 辅助支承的结构形式很多，如图所示。无论采用哪一种，都应注意，辅助支承不起定位作用，即不应限制工件的自由度，同时更不能破坏基本支承对工件的定位，因此，辅助支承的结构都是可调并能锁紧的。326详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv v

241、e er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2.工件以圆孔定位 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。定位销 定位销 327详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计锥销 常用于工件孔端的定位 。圆锥销定位 328详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i

242、a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计定位心轴 定位心轴 定位329详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计3.工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。常用的定位元件有V形块、定位套、半圆定位座等。V形块 330详细课资Copyright b

243、y IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 各种V形块结构 331详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计定位套筒 332详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o o

244、f f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计半圆孔定位座 333详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计4.组合定位分析 实际加工中往往不能用单一定位元件定位单个表面，而是要用几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面。实质上就是把前面介绍的各种定位元件作

245、不同组合来定位工件相应的几个定位面，以达到工件在夹具中的定位要求，这种定位分析就是组合定位分析。334详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（1）组合定位分析要点1）组合定位元件能限制工件的自由度总数等于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制自由度的数目之和，不会因组合后而发生数量上的变化，但它们限制了哪些方向的自由度却会随不同组合情况而改变。 335详细课资Copyrigh

246、t by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2）组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起限制工件移动自由度的作用可能会转化成起限制工件转动自由度的作用。但一旦转化后，该定位元件就不再起原来限制工件移动自由度的作用了。3）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。336详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot

247、 to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计以图示的三个支承钉组合定位一平面为例。例1 分析图4-22所示定位方案。各定位元件限制了几个方向自由度？按图示坐标系限制了哪几个方向的自由度？有无重复定位现象？ 337详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 338详细课资Copyright by IAMT 2012I IA

248、 AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（2）组合定位时重复定位现象的消除方法使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该坐标轴移动方向自由度的作用，如图所示。 339详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计采用自位支承结构，消除

249、定位元件限制绕某个（或两个）坐标轴转动方向自由度的作用，如图所示。 自位支承 340详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计改变定位元件的结构形式。把短圆柱销改为削边圆柱定位销是最典型的例子，见下面的“一面两孔”定位 。 例2 分析在车床上用前后顶尖定位轴类工件的定位方案 。341详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i

250、a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 342详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（3）几种不同组合形式的定位分析1）一个平面和二个与其垂直的孔的组合 在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称一面二孔定位。一面二孔定位时所用的定位元件是:平面采用支承板

251、，二孔采用定位销，故又称为“一面两销”，如图所示。 343详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 一面二孔的组合定位 344详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 这种

252、情况下的两圆柱销重复限制了沿方向的移动自由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差 ( 和 )，因而会出现图所示的相互干涉现象，这是一面二孔定位需要解决的主要问题。345详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 一面二孔定位时的相互干涉现象1销 1孔 1 2销 2孔 2346详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o o

253、f f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计解决这一问题的方式有两种： 减小销2的直径，使其与孔2具有最小间隙 ，以补偿孔、销的中心距偏差 。将销2做成削边销，其结构形状如图所示。 削边销结构 347详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2）一个平面和二个

254、与其垂直的外圆柱面的组合 如图所示，工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否则就会出现过定位。 348详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 工件以端面和两外圆定位 349详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji

255、 ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计3）一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 图示两个零件，均需以大孔及底面定位，加工两小孔。视其加工尺寸要求的不同，图a零件选用图定位方案，图b零件选用图d定位方案，均能避免过定位，并保证工件要求。 350详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 工件以一孔

256、和一平面定位 351详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计第三节定位误差分析 定位分析解决的是单个工件在夹具中占有准确加工位置的问题。但要达到一批工件在夹具中占有准确加工位置，还必须对一批工件在夹具中定位时会不会产生误差进行分析计算，即定位误差的分析与计算。352详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J

257、 Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 夹具误差（设计、制造、磨损等）是工序加工误差的一个组成部分，对保证加工精度起着重要作用。而定位误差又是夹具误差的一个重要组成部分。 353详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计一、调刀基准的概念 利用夹具装夹工件进行加工，为了确定刀具的位置，还要用

258、到调刀基准，由于最终目的是为了确定刀具相对工件的位置，所以调刀基准往往选在夹具上定位元件的某个工作面。因此它与其它各类基准不同，不是体现在工件上，而是体现在夹具中，是由夹具定位元件的 354详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计定位工作面体现。因此调刀基准应具备两个条件： 它是由夹具定位元件的定位工作面体现的； 它是在加工精度参数（尺寸、位置）方向上调整刀具位置的依据。 若加工精度

259、参数是尺寸时，则夹具图上应以调刀基准标注调刀尺寸。 355详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 选取调刀基准时，应尽可能不受夹具定位元件制造误差的影响。 调刀基准的选取 356详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs

260、 si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 要理解设计基准、定位基准及调刀基准之间的关系。设计基准和定位基准都是体现在工件上的，而调刀基准却是由夹具定位元件的定位工作面来体现的。 357详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 调刀基准与定位基准的关系 358详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J

261、 Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 二、定位误差及其产生原因 当夹具在机床上的定位精度已达到要求时，如果工件在夹具中定位得不准确，将会使设计基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件达不到要求。设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，以 表示。359详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y

262、第四章 机床夹具原理与设计 定位误差产生的原因：定位基准与设计基准不重合产生的定位误差基准不重合产生的定位误差 360详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 定位基准与设计基准不重合引起的，称为“基准不重合误差”，以 表示。即等于定位基准到设计基准间的尺寸公差。该尺寸称为“联系尺寸”。 定位副制造不准确产生的基准位移误差 如图所示，工件以内孔轴线O为定位基准，套在心轴 上（水平放置

263、），铣上平面，工序尺寸为 。 361详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 基准位移产生的定位误差 362详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 由于基准发生位移而造成

264、的加工误差为： 若心轴垂直放置，则工件孔与心轴可能在任意边接触，此时定位误差为：363详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作面合称为“定位副” 。由于定位副制造不准确，使得定位基准相对夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差，称为“基准位移误差”，用 表示。 364详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o o

265、f f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 根据上面的分析，可以看出：在用夹具装夹加工一批工件时，一批工件的设计基准相对夹具调刀基准发生最大位置变化是产生定位误差的原因，包括两个方面： 由于定位基准与设计基准不重合，引起一批工件的设计基准相对定位基准发生位置变化； 365详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve e

266、r rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 366详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计由于定位副的制造误差，引起一批工件的定位基准相对夹具调刀基准发生位置变化。 定位误差的定义可进一步概括为：一批工件某加工参数（尺寸、位置）的设计基准相对夹具的调刀基准在该加工参数方向上的最大位置变化量 ，称为该加工参数的定位误差。 367详细课资Copyright by IAMT

267、2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计三、定位误差的计算 举例说明如下。 例1 工件用V形块定位时的定位误差计算。 如图所示，直径为 的轴在V形块上定位铣平面，加工表面的工序尺寸有三种不同的标注方式： 要求保证上母线到加工面的尺寸 ，即设计基准为B，见图a； 368详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng

268、 g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 要求保证下母线到加工面的尺寸 ，即设计基准为C，见图b； 要求保证轴心线到加工面的尺寸 ，即设计基准为O，见图c。 369详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 用V形块定位的误差 370详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i

269、 a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 三种尺寸标注的工件均以外圆上的圆柱面为定位面，在V形块上定位。此时，定位基准是外圆轴线O，而V型块体现的调刀基准则是V型块理论圆（其直径等于工件定位外圆直径 的平均尺寸，图中未画出）的轴线。为简便起见，加工前以不变点A(V形块两工作表面的交点)作为调整刀具位置尺寸C的依据。三种情况下都有基准不重合误差和基准位移误差。 371详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J

270、 Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 尺寸 的定位误差 这时设计基准的最大位置变动量为 ，即定位误差： 尺寸 的定位误差 这时设计基准的最大位置变动量为 ，即定位误差：372详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 尺寸 的定位误差 这时设计基准的最大位置变动量为 ，即定位误差 ：373

271、详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计结论： ； ，后者变大会使定位稳定性变差，一般取 ； 与工序尺寸标注方式有关，本例中374详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计例

272、2 有一批如图所示的工件， mm外圆， mm内孔和两端面均已加工合格，并保证外圆对内孔的同轴度误差在 mm范围内。今按图示的定位方案，用 mm心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴，铣宽为 mm的键槽。除槽宽要求外，还应满足下列要求： 375详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（1）槽的轴向位置尺寸为 mm；（2）槽底位置尺寸 mm；（3）槽两侧面对 外圆轴线的对称度公差 mm。

273、试分析计算定位误差。 除槽宽由铣刀相应尺寸保证外，现分别分析上面三个加工精度参数的定位误差。 376详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 用心轴定位内孔铣槽工序的定位误差分析计算 377详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve

274、er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（1） 尺寸的定位误差 设计基准是工件左端面，定位基准也是工件左端面，基准重合， ；调刀基准是心轴左端的定位工作端面，与定位基准紧靠在一起（重合），因此， 。所以，总的定位误差 。 378详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（2） 尺寸的定位误差 该尺寸的设计基准是外圆的最低母线，定位基准是内孔轴线，定位基准和设计基准不重

275、合，两者的联系尺寸是外圆半径 和外圆对内孔的同轴度误差 ，并且与H尺寸的方向相同。故基准不重合误差为 379详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计H方向的调刀基准为定位心轴的轴线，工件内孔轴线是定位基准，内孔与心轴作间隙配合。因此，一批工件的定位基准相对夹具的调刀基准在H尺寸方向上的基准位移误差，按式（4-2），可求得因此，定位误差380详细课资Copyright by IAMT

276、2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（3）对称度 的定位误差 外圆轴线是对称度的设计基准，定位基准是内孔轴线，二者不重合，以同轴度 联系起来，故基准不重合误差 。而此时基准位移误差仍如（2）中所求，即 ，故总的定位误差为 381详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve e

277、r rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计（4）定位误差的评价与定位方案的改进尺寸H和同轴度T（c）的定位误差占工序公差的比例过大，分别为：0.064/0.10=64%以及0.056/0.06=93%。 原因：设计基准均为外圆上的要素，即下母线和轴线，而定位基准是内孔的轴线，而要实现最终的定位，还需内孔与定位心轴的配合才能实现。382详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与

278、设计误差环节多，定位误差就大。定位方案的改进对于本例的铣槽工序，除了用心轴定位内孔外，还可以直接对外圆进行定位，从减少误差环节的角度看，采用后者，其定位误差一定小于前者。采用常见的V型块来改进本例中的定位。383详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计此时，尺寸的定位误差仍为零。H尺寸的定位误差，按式（4-4）计算为 用V形块定位外圆的铣槽夹具方案 1-支承钉 2- V形块384详细

279、课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计只占工序公差的0.003/0.10=3%。对称度的设计基准是外圆轴线，用V型块定位外圆时定位基准也是外圆轴线，基准重合，而此时的基准位移为（参考例1中的（3） 385详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

280、iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计但基准位移的方向是垂直方向，而对称度公差带位于水平方向。因此，由基准位移产生的定位误差 。所以完全可以保证对称度的加工要求。本例同时也说明了：定位误差是分析比较定位方案并从中选择合理方案的重要依据。 386详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计四、保证加工精度的条件 制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误

281、差的总和不超过工序公差的1/3。 387详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计第四节 工件在夹具中的夹紧一、夹紧装置的组成及基本要求 图示为夹紧装置组成示意图，它主要由以下三部分组成： 力源装置 、中间传力机构 、夹紧元件 388详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to o

282、n ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 夹紧装置组装示意图 1-气缸 2-杠杆 3-压板389详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计夹紧装置必须满足如下基本要求：夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置 ；夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不振动，又不能使工件产生变形或损伤工件表面（尤其在夹持薄壁中

283、空类零件时）； 390详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全； 结构紧凑，易于制造与维修。其自动化程度及复杂程度应与工件的生产纲领相适应。二、夹紧力的确定 合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。 391详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji i

284、a ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计1.夹紧力方向的确定 其确定原则是： 夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。 夹紧力作用方向不垂直于主要定位基准面 392详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。这样可使机构轻便、紧凑，工件变形小，对手动夹紧可减轻工人劳动强

285、度。 夹紧力方向与夹紧力大小的关系 393详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计最理想的夹紧力的作用方向是与重力、切削力方向一致。 夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小。 套筒夹紧 394详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve e

286、r rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2.夹紧力作用点的确定 它对工件的可靠定位、夹紧后的稳定和变形有显著影响，选择时应依据以下原则： 夹紧力的作用点应落在支承元件或几个支承元件形成的稳定受力区域内。 夹紧力作用点应在支承面内 a) 不合理 b) 合理395详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。 夹紧力作用点应落在刚性较好部位

287、a）不合理 b）合理 396详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计 夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。这可减小切削力对夹紧点的力矩，从而减轻工件振动。 夹紧力应靠近加工表面 397详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs

288、 si it ty y第四章 机床夹具原理与设计3.夹紧力的大小 夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际夹紧力一般比理论计算值大23倍。 398详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计三、典型夹紧机构1.斜楔夹紧 斜楔夹紧原理及受力分析 399详细课资Copyright by IAMT 2012I IA

289、 AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计2. 螺旋夹紧 单螺旋夹紧1-螺杆 2-螺母 3-螺钉 4-压块400详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计3.偏心夹紧 偏心轮压板夹紧机构1垫板 2手柄 3偏心轮 4轴 5压板401详细课

290、资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计四、夹紧动力源装置 现代高效率的夹具多采用机动夹紧方式因此在夹紧装置中，一般都设有产生机动夹紧力的力源装置，如气动、液压、电磁、真空等。其中以气动夹紧应用最为普遍，液压夹紧应用也较广泛。 402详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on

291、ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第四章 机床夹具原理与设计第五节、第六节、第七节自学。HW：pp145-1464-3,4-64-12403详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。机器零件的加工质量指标有两大类：一是加工精度，一是加工表面质量。 第一节 机械加工精度的基本概念一、加工精度与加工误差 40

292、4详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制加工精度指的是零件在加工以后的几何参数（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。由于加工中的种种原因，实际上不可能把零件做得绝对精确并同理想的完全相符，总会产生一些偏离。这种偏离，就是所谓加工误差。 405详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an

293、n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制二、加工经济精度 加工经济精度指的是，在正常加工条件下 (采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间) 所能保证的加工精度。 406详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 加工成本与加工误差之间的关系407详细

294、课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制三、零件获得加工精度的方法 零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。 形状精度的获得可概括为以下三种方法：轨迹法利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。这种加工方法所能达到的精度，主要取决于这种成形运动的精度。 408详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a

295、 an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制成形法利用成形刀具刀刃的几何形状切出工件的形状。这种方法所能达到的精度，主要取决于刀刃的形状精度和刀具的装夹精度。 展成法利用刀具和工件作展成切削运动，刀刃在被加工面上的包络面形成的成形表面。409详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分

296、析与控制这种加工方法所能达到的精度，主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。 位置精度（平行度、垂直度、同轴度等）的获得与工件的装夹方式和加工方法有关。410详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制尺寸精度的获得方法，有以下四种：试切法 、定尺寸刀具法 、调整法 、自动控制法 。411详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of

297、 f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制第二节 影响加工精度的因素及其分析 在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为机械加工工艺系统。工艺系统的误差称之为原始误差。 412详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制以精镗活塞销

298、孔为例说明。413详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 加工过程中可能出现的种种原始误差可图示如下。414详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制一、原理误差

299、由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具轮廓而产生的误差，称为原理误差。二、机床误差 机床误差来自三个方面：机床本身的制造、磨损和安装。主要有以下几个方面： 415详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制1.导轨误差 导轨是机床中确定主要部件的相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件的精度。导轨在水平面内有误差（弯曲）后，当导轨向后凸出时，工件上就产生鞍形加工

300、误差。而当导轨向前凸出时，就产生鼓形加工误差。 416详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制再分析导轨在垂直平面内的弯曲对加工精度的影响。417详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章

301、机械制造质量分析与控制 若导轨在水平面内的弯曲使刀尖在水平面内位移 ，引起工件在半径上的误差 。因 ，所以在工件直径上的加工误差将为 。若设 ，则：一般情况下，可将 忽略。而 的方向为加工表面的法线方向，称之为“误差敏感方向”。418详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制(a) 在垂直面内的直线度 (b) 在水平面内的直线度419详细课资Copyright by IAMT 20

302、12I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制最后分析床身导轨间产生扭曲（不平行）时的误差。这项误差一般不能忽略。420详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制2.主轴回转误差 主轴是工件或刀具的位置基准和运动基准，它

303、的误差直接影响着工件的加工精度。主轴在每一时刻其回转轴线的空间位置相对于其理想轴线的偏离程度，称为主轴回转误差。421详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制3.传动链误差滚齿机传动链图 422详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv

304、 ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制三、调整误差四、工艺系统受力变形对加工精度的影响1.工艺系统的刚度在切削力的作用下，刀具(由于工艺系统的受力变形)和工件相对退让；设让刀距离为y，则工艺系统在Y方向的刚度是： 423详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 车削时作用在刀具上和工件上的力 424详细课资Copyright by IAMT 201

305、2I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制零件的刚度可由材料力学计算得出，如夹在卡盘中的棒料的刚度：机床及其部件的刚度 无合适的计算方法，需要用实验的方法和FEA来加以测定。以刀架的刚度为例。425详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章

306、机械制造质量分析与控制车床刀架、头尾架静刚度测量示意图 426详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制车床刀架的静刚度曲线 427详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析

307、与控制上图所示为一台旧车床刀架部件的静刚度曲线。试验时载荷逐渐加大，再逐渐减少，反复三次。图中所示就是三次加载卸载的曲线。由图可见：力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定律 ，这反映了部件的变形不纯粹是弹性变形。 428详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制加载曲线与卸载曲线不重合，它们间包容的面积代表了在加载卸载的循环中所损失的能量，也就是消耗在克服部件内零件之间的摩擦力和

308、接触面塑性变形所作的功。当载荷去除后，变形恢复不到起点，这说明部件的变形不仅有弹性变形，而且还产生了不能恢复的塑性变形。 429详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制部件的实际刚度远比我们想象的要小。根据研究，影响部件刚度的因素有：接触变形薄弱零件本身的变形 间隙的影响 摩擦的影响 表面的接触情况430详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T

309、o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章机械制造质量分析与控制 机床刚度的薄弱环节间隙对刚度曲线的影响 431详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制3.工艺系统受力变形对加工精度的影响 由于受力点位置的变化而产生的工件形状误差 432详细课资Copyright

310、by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制工艺系统的变形随施力点位置的变化情况 433详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制工艺系统受力变形随施加力点位置的变化而变化的情况 434详细课资Co

311、pyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制由于切削力变化引起的加工误差-误差复映规律 由于毛坯加工余量和材料硬度的变化，在加工过程中引起了切削力的变化，进而引起工艺系统受力变形的变化，产生了工件的尺寸误差和形状误差。435详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U U

312、n ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 车削时的误差复映 436详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制上式表示了加工误差与毛坯误差之间的比例关系，说明了“误差复映” 的规律，定量地反映了毛坯误差经加工所减小的程度，称之为“误差复映系数”。其它作用力引起工艺系统受力变形所产生的加工误差 夹紧力 、机床部件和工件本身的自重、传动力、惯性

313、力及离心力等。 437详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制镗削薄壁套筒内孔时夹紧力引起的内孔变形及改善措施438详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制机床部件

314、自重和工件自重所引起的加工误差439详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制4.减少工艺系统受力变形的途径 提高工艺系统中零件间的配合表面质量，以提高接触刚度。 设置辅助支承提高部件刚度。 当工件刚度成为产生加工误差的薄弱环节时，缩短切削力作用点和支承点的距离也可以提高工件的刚度。 440详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X

315、 Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制五、工艺系统热变形引起的加工误差 1.工艺系统的热变形及热源 工艺系统的热变形对加工精度具有显著的影响，特别是在精密加工和大件加工中，由于热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%70%。 工艺系统中的热源：441详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si

316、it ty y第五章 机械制造质量分析与控制电气热：机械动力源的能量损耗转化为热(电动机、电气箱、油泵、液压操纵箱、活塞副、各种阀件等)。 传动部分将发生摩擦热(轴承副、齿轮副、离合器、导轨副等) 。切削热。 环境传来的热(室温的变化、阳光的照射、取暖装置的影响等) 。442详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制2.机床的热变形及其对加工精度的影响 (a)车床的热变形 (b)万

317、能铣床的热变形 443详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制(c)平面磨床的热变形 (d)双端面磨床的热变形 444详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制(e)

318、立式车床工作台的热变形445详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制3.减少机床热变形对加工精度影响的基本途径 （1）结构措施热对称结构 立柱热对称结构 446详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it t

319、y y第五章 机械制造质量分析与控制在设计上使关键件的热变形避开加工误差的敏感方向 主轴箱的两种装配结构的热位移的示意图 447详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制合理安排支承的位置，使产生热位移（对加工精度有直接影响）的有效部分缩短 支承距离对砂轮架热位移的影响 448详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a

320、 an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制对发热量大的热源（如装入式电动机、泵、油池、轴承等）采用足够冷却的措施 均衡关键件的温升，避免弯曲变形 在平面磨床上用热空气均衡立柱冷后壁的温度场 449详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制隔离热源可以从根本上减少机床的热变形

321、 （2）工艺措施 在安装机床的区域内保持恒定的环境温度（一般精度取1C，精密级 0.5C ，超精密级为0.0lC机床在开车后空转一段时间，在到达或接近热平衡后再进行加工 450详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制4.刀具的热变形及其对加工精度的影响 5.工件的热变形 一般说来，工件热变形在精加工中比较突出。为了减少工件热变形对加工精度的影响，可以采取下列措施：在切削区域施加充

322、分的冷却液 451详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制提高切削速度或进给量（如高速切削和高速磨削），使传入工件的热量减少 工件在精加工前有充分时间间隙，使它得到足够的冷却 （机床导轨面的磨削）刀具和砂轮勿让过分磨钝就进行刃磨和修正，以减少切削热和磨削热 使工件在夹紧状态下有伸缩的自由（如采用弹簧后顶尖，气动后顶尖等） 452详细课资Copyright by IAMT 2012

323、I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制六、内应力引起的变形 所谓内应力，指的是当外部的载荷去除以后，仍残存在工件内部的应力。内应力是由于金属内部宏观的或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的。其外界因素就来自热加工和冷加工。453详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er

324、 rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制七、提高加工精度的途径1.减小原始误差2.转移原始误差立轴转塔车床刀架转位误差的转移横梁变形的转移 454详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制3.均分原始误差4.均化原始误差 如采用“互为基准”。5.误差补偿结构上的软件上的通过制作凸形横梁导轨补偿因自重而引起的横梁下凹变形455详细课资Copyright by IAM

325、T 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制第三节 加工误差的综合分析 影响机械加工工艺系统的加工精度的因素是多方面的。是系统中静止性的误差和动态性的误差综合作用的结果。一、加工误差的性质1.系统误差 当连续加工一批零件时，这类误差的大小和方向保持不变，或是按一定的规律456详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to

326、 on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制而变化。前者称为常值系统性误差，后者称为变值系统性误差。 如原理误差、机床、刀具、夹具、量具的制造误差、调整误差、工艺系统的静力变形都是常值系统性误差，它们和加工的顺序（或加工时间）没有关系。 457详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 机床和刀具的热变形，刀具的磨损都

327、是随着加工顺序（或加工时间)而有规律地变化的，因此属于变值系统性误差。2.随机误差 在加工一批零件时，大小和方向无规律地变化的一类误差。毛坯误差复映、定位误差 、多次调整的误差 、内应力引起的变形误差等 。 458详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 系统误差可以消除，但对于随机误差，只能在一定程度上减小，采取一定的工艺措施对其进行控制。二、加工误差的统计分析方法 统计分析法

328、就是以许多工件的检验结果为基础，运用数理统计的方法分析这些结果，从中找出规律性的结论，从而提出解决问题的途径。459详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制1.分布曲线法精镗一批活塞销孔，其直径规定为 现抽查100 个零件，发现它们的尺寸是各不相同的，这种现象称之为尺寸分散。把测量所得的数据按尺寸大小分组，每组的尺寸间隔为 。如表所示。 460详细课资Copyright by I

329、AMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 组 别 尺寸范围 (mm)中点尺寸 x(mm)组内工件数(m) 频率 (m/n)123456 27.99227.99427.99427.996 27.99627.99827.99828.00028.00028.00228.00228.004 27.993 27.995 27.997 27.999 28.00128.003 4 16 32 30 16 2 4/10016/10

330、032/10030/10016/1002/100 461详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制如果用每组的件数 m或频率m/n作为纵坐标，以尺寸范围的中点x为横坐标，就可以作成如图所示的折线图。在图中，实际尺寸的分散范围=最大孔径-最小孔径28.00427.9920.012mm实际尺寸分散范围的中心（即平均孔径）462详细课资Copyright by IAMT 2012I IA

331、 AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制公差范围中心 由图及计算结果可见，实际尺寸的分散范围为0.012mm，比公差带0.015mm小。活塞销孔实际直径尺寸分布折线图 463详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制问题：为何

332、还有2828.004mm间的尺寸超差（18%）？原因：实际尺寸的分布中心与公差带的中心不重合。若将分散中心调整到与公差范围中心重合，所有工件将全部合格。即镗孔时要将镗刀伸出量调整得短一些才好。464详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制因此解决这道工序的精度问题是消除常值系统性误差如果在此例中，实际尺寸的分散范围大于公差带，又该如何处理和分析呢？465详细课资Copyright

333、 by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制在本例中，若所取的工件数量增加而尺寸间隔取得很小时，则作出的折线图就非常接近光滑的曲线，这就是所谓实际分布曲线。在研究加工误差问题时，我们常常应用数理统计学中一些“理论分布曲线”来近似地代替实际分布曲线。在分析加工尺寸误差时，应用最多的理论分布曲线即是“正态分布曲线”。466详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X

334、 Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制用概率密度函数 来表示：实际计算时， 的值常用其无偏估计量 来代替：467详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 正态分布曲线的性质 468详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T

335、 o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 的 概念 简单地说， 的大小代表了某一种加工方法在规定的条件下（毛坯余量、切削用量、正常的机床、夹具、刀具等）所能达到的加工精度。公差带宽度T和实际尺寸的分散范围 应具有以下关系： 469详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty

336、y第五章 机械制造质量分析与控制工艺能力系数 ，为特级，说明工艺能力过高，不一定经济； ，为一级，说明工艺能力足够，可以允许一定的波动； ，为二级，说明工艺能力勉强，必须密切注意； ，470详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制为三级，说明工艺能力不足，可能出少量不合格品； ，为四级，说明工艺能力不行，必须加以改进。一般情况下，工艺能力不应低于二级。加工误差的其它分布 关于形位

337、误差的分布，进一步可参见机械精度设计ch4.471详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制 (a)两次调整下加工的零 (b)砂轮磨损下加工的 (c)形位误差分布曲线件的尺寸分布曲线 零件分布曲线472详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

338、 iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制例 在车床上车一批轴，图样要求为 mm。已知轴径尺寸误差按正态分布， =24.96mm， =0.02mm，问这批加工件的合格品率是多少？不合格品率是多少？能否修复？（ ）473详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制2.点图法（1）工艺过程的稳定性稳定的工艺过程是指：在加工过程中，工件的均值 以及标准差

339、保持不变。 工艺过程稳定性分析图474详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制（2）点图的基本形式 点图，所采用的样本是顺序小样本，即每隔一定时间抽取样本容量n=510的一个小样本，计算出各小样本的算术平均值和极差 。 475详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on

340、 ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制点图的基本形式是由小样本均值 的点图和小样本极差 的点图联合组成的 图。其横坐标是按时间先后采集的小样本的组序号，纵坐标为各小样本的均值和极差 。在 点图上有五根控制线，是样本平均值的均值线， 、 是加工工件公差带的上、下控制限； 、 是样本均值的上、下控制限； 476详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y

341、第五章 机械制造质量分析与控制 在 点图上有三根控制线， 是样本极差的均值线， 、 是样本极差的上、下控制限。 477详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制每组个数 mAD40.732.2850.58 2.11 478详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng

342、 g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制精镗活塞销孔的 图 479详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制第四节 机械加工表面质量 表面质量对零件耐磨性、零件疲劳强度、零件抗腐蚀性能、配合质量等有着重要影响。480详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an

343、 n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制一、机械零件加工表面质量的主要内容包括：1.表面层的几何形状特征，主要由以下两个部分组成：表面粗糙度： 就是表面的微观几何形状误差；波度： 介于加工精度(宏观)和表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。 481详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量

344、分析与控制 在切削加工表面上，垂直于切削速度方向的粗糙度称为横向粗糙度，在切削速度方向上测量的粗糙度称为纵向粗糙度。一般来说，横向粗糙度较大，它主要由几何因素和物理因素两方面形成，纵向粗糙度则主要由物理因素形成。此外，机床刀具工件系统的振动也常是主要的影响因素。 482详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制2.表面层的物理、机械性能的变化，主要有以下三方面的内容：表面层因塑性变

345、形变形引起的冷作硬化 ； 切削(磨削)过程中表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，这时，它的强度483详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制和硬度都提高了，这就是冷作硬化现象。 表面层因切削热引起的金相组织变化；淬火烧伤、回火烧伤及退火烧伤。 表面层产生的残余应力 。冷、热塑性变形的产生。484详细课资Copyr

346、ight by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制二、控制加工表面质量的途径 控制切削（磨削）参数采用超精加工、珩磨等光整加工方法作为终加工工序 采用喷丸、滚压、辗光等表面强化工艺 485详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it t

347、y y第五章 机械制造质量分析与控制第五节 机械加工过程中振动的基本概念根据机械加工中振动的特性，从两个方面对振动进行分类。1.按工艺系统振动的性质可以分为：自由振动工艺系统受初始干扰力或原有干扰力取消后产生的振动。486详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制强迫振动工艺系统在外部激振力作用下产生的振动 。自激振动工艺系统在输入输出之间有反馈特性，并有能源补充而产生的振动，在机

348、械加工中也称为“颤振”。2.按工艺系统的自由度数量可分为：487详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第五章 机械制造质量分析与控制单自由度系统的振动用一个独立坐标就可确定系统的振动 ；多自由度系统的振动用多个独立坐标才能确定系统的振动。二自由度系统是多自由度系统最简单的形式。详见图592 。HW：56、58、9、10、517、18488详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT

349、 T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计 第一节 概述一、生产过程与工艺过程 机器的生产过程是将原材料转变为成品的全过程。在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。 489详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章

350、 工艺规程设计 工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和。 工艺过程应满足的条件：最优的 490详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计具有相对的稳定性工厂的法定文件工艺规程二、机械加工工艺过程的组成1.工序、工步和工作行程 工序是组成机械加工工艺过程的基本单元，一个工序是指一个（或一组）工人

351、，在一台机床（或一个工作地点），对同一工件（或同时几个工件）491详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计所连续完成的那一部分工艺过程。制订机械加工工艺过程，必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序。仅列出主要工序名称及其加工顺序的简略工艺过程，称为工艺路线。 工步是在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下所连续完成的那部分工序。 492详细课资Copyright by

352、 IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计工作行程也叫走刀，是加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。以加工如图所示的小阶梯轴为例进行说明。 根据车间加工条件和生产规模的不同，可以采用不同的方案来完成上述工件的加工。 493详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er

353、 rs si it ty y第六章 工艺规程设计工序号 工序内容 设备 1车一端面、打中心孔、调头车另一端面，打另一中心孔车床 2车大外圆及倒角调头车小外圆及倒角车床 3铣键槽、去毛刺铣床 单件小批生产的工艺过程 494详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计工序号 工序内容 设备 1铣端面，打中心孔 铣端面和打中心孔机床 2车大外圆及倒角 车床 3车小外圆及倒角 车床 4铣键槽 键槽铣床

354、 5去毛刺 钳工台 大批大量生产的工艺过程 495详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计2.装夹和工位 采用转位或移位夹具、回转工作台或多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工。工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部分工序就称为工位。 496详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a a

355、n n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计三、生产类型与加工工艺过程的特点 1.生产类型 生产类型的划分依据是产品或零件的年生产纲领，产品的年生产纲领就是产品的年生产量。单件生产 批量生产大批量生产（见表64） 497详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计三、生产的组织方式生产全部零部件、组装

356、机器 生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应 完全不生产零部件，只负责设计及销售四、工艺规程的设计原则及原始资料 工艺规程设计须遵循以下原则： 498详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量(或机器的装配质量)，达到设计图纸上规定的各项技术要求；应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场； 设法降低制造成本； 注意减轻工人的劳动强度，保

357、证生产安全。 499详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计设计工艺规程必须具备以下原始资料： 产品装配图、零件图； 产品验收质量标准； 产品的年生产纲领； 毛坯材料与毛坯生产条件； 制造厂的生产条件 ；500详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni

358、 iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计工艺规程设计、工艺装备设计所需要的设计手册和有关标准； 国内外先进制造技术资料等？ 501详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计第二节 机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1、分析研究产品的装配图和零件图2、确定毛坯 毛坯的种类和其质量对机械加工的质量、材料的节约、劳动生产率的提高和成本的降低都有密切的

359、关系 。502详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计3、拟定工艺路线，选择定位基面 确定加工方法，安排加工顺序，确定定位夹紧方法，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。4、确定各工序所采用的设备5、确定各工序所采用的刀、夹、量具和辅助工具503详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji i

360、a ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计6、确定各主要工序的技术要求及检验方法7、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差8、确定切削用量9、确定工时定额10、技术经济分析11、填写工艺文件504详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计二、制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题 1.定位基准的选择 合理选择定位基

361、准对保证加工精度和确定加工顺序都有决定性影响，后道工序的基准必须在前面工序中加工出来，因此，它是制订工艺过程中要解决的首要问题。 505详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基面就称为粗基粗基面面。在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面精基面。若工件上没有能作为定位基面的恰当表面，这

362、时就有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面辅助基面。 506详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计对于精基面考虑的重点是如何减少误差，提高定位精度，因此选择精基面的原则是： 基准重合原则统一基准原则互为基准、反复加工的原则 自为基准原则 507详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji i

363、a ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计在选择粗基面时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。因此选择粗基面的原则是：如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。 508详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计如果必须首先保证工件上

364、加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面外圆毛面作粗基面外圆毛面作粗基面内孔毛面作粗基面内孔毛面作粗基面509详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。2.加工方法的选择 见表66、67、68.3.加工阶段的划分 510详细课资Copyr

365、ight by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 光整加工阶段 划分加工阶段的原因是：511详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计保证零件加工质量 有利于及早发现毛坯缺陷并

366、得到及时处理 有利于合理利用机床设备 为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理发挥充分的效果，这就自然的把机械加工工艺过程划分为几个阶段。512详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计4.工序的集中与分散 确定零件加工过程工序数有两种不同的原则，一种是工序集中原则，另一种是工序分散原则。按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中

367、工序。 513详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计n(a) 异型工件（如飞机起落架）n(b) 叶轮叶片n(c) 汽车万向节n(d) 发动机曲轴n适合铣车复合加工的典型零件适合铣车复合加工的典型零件514详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni i

368、v ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计按工序集中原则组织工艺过程的特点是：有利于采用自动化程度较高的高效机床和工艺装备，生产效率高 工序数少，设备数少，可相应减少操作工人数和生产面积 工件的装夹次数少，缩短辅助时间，一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求。 515详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计按工序分散原则组织工艺过程，就是使

369、每个工序所包括的加工内容尽量少些 。按工序分散原则组织工艺过程的特点是 ：所用机床和工艺装备简单，易于调整对刀 对操作工人的技术水平要求不高 工序数多，设备数多，操作工人多，生产占用面积大 516详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计5.加工顺序的安排 （1）切削加工的顺序先粗后精 先主后次 先基面后其他 ，如先加工平面，后加工孔（2）热处理工序517详细课资Copyright by I

370、AMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计（3）其它工序6.机床的选择 518详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计第三节 加工余量及工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.加工余量 在某加工表面上切除的金属层的总厚度称为该

371、表面的加工总余量。每一道工序所切除的金属层厚度称为工序（间）加工余量。有双边余量和单边余量之分。 519详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计 各工序余量的去除，形成工序尺寸，由于加工误差的存在，即形成工序尺寸误差。机械加工工艺手册规定了各种加工方法的工序公差并推荐了相应的工序余量。工序公差的标注方式采用“入体”原则，而毛坯公差采用对称标注形式。 工序间余量（公称余量）=上工序的基本尺寸

372、-本工序的基本尺寸 520详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计 （a）被包容面（轴） （b）包容面（孔）加工余量示意图521详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计（a）被包容面（

373、轴） （b）包容面（孔）加工余量与工序尺寸示意图522详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计2.影响加工余量的因素上工序的表面粗糙度 上工序的表面破坏层上工序的尺寸公差需要单独考虑的误差 本工序的安装误差 表面粗糙度和表面破坏层 轴的弯曲对加工余量的影响 523详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji

374、ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计综上所述，可建立工序间的最小加工余量的一般表达式：对于平面加工，其最小单边余量为：对于外圆和内孔，其最小单边余量为：三爪卡盘装夹误差 524详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计3.加工余量的确定 主要以查表法为主。二、工序尺寸及其公差的确定 由于加工的需要，在工序简图

375、或工艺规程中要标注一些专供加工用的尺寸，称为工序尺寸。如前所述，各工序余量的去除，形成工序尺寸。确定工序尺寸是制订工艺规程的主要工作之一。一般分以下几种情况： 525详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计（1）基准重合时的情况 对于加工过程中基准面没有变换的情况，工序尺寸的确定比较简单。在决定了各工序余量和工序所能达到的经济精度之后，就可以由最后一道工序开始往前推算。例：某主轴孔设计要求

376、为：，成批生产，加工方案为：粗镗半精镗精镗铰孔526详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计工序名称工序双边余量（mm）工序的经济精度（mm）最小极限尺寸（mm）工序尺寸及其偏差（mm）铰孔0.20.025179.993精镗孔0.60.04半精镗孔3.20.10粗镗孔60.25毛坯孔3527详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi

377、i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计（2）基准面在加工时经过转换的情况 在复杂零件的加工过程中，常常出现定位基准不重合或加工过程中需要多次转换工艺基准时，工序尺寸的计算就复杂多了，需要借助尺寸链的分析和计算 ，并对工序余量进行验算以校核工序尺寸及其上下偏差 。 528详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it

378、ty y第六章 工艺规程设计（3）孔系坐标尺寸的计算 孔系的坐标尺寸，通常在零件图上已标准清楚。但是未标注清楚的，就要计算孔系的坐标尺寸，这类问题，可以运用尺寸链原理，作为平面尺寸链问题进行解算。529详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计第四节 工艺尺寸链一、工艺尺寸链的定义和特征 由互相联系的按一定顺序首尾相接构成封闭形式的一组尺寸就定义为尺寸链。由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形

379、成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。 530详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计尺寸链的特征：封闭性关联性 主轴箱箱体镗孔简图531详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计二、尺寸链的组

380、成和尺寸链图的作法尺寸链由封闭环和组成环构成。封闭环加工或装配中最后形成的那个环。封闭环一般是被间接保证的尺寸，在加工工艺尺寸链中，封闭环由加工顺序决定。尺寸链简图532详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计组成环除封闭环以外的其他环都称为组成环。n增环当其余各组成环不变，而这个环增大使封闭环也增大者。以符号 表示。n减环当其余各组成环不变，而这个环增大反而使封闭环减小者。以符号 表示。

381、533详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计尺寸链图的作法可归结为：首先确定间接保证的尺寸，并把它定为封闭环。 从封闭环起，按照零件上表面间的联系，依次画出有关的直接获得的尺寸(大致上按比例)，作为组成环，直到尺寸的终端回到封闭环的起端形成一个封闭图形。 534详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji

382、ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计按照各尺寸首尾相接的原则，可顺着一个方向在各尺寸线终端画箭头。凡是箭头方向与封闭环箭头方向相同的尺寸就是减环，箭头方向与封闭环箭头方向相反的尺寸就是增环。 套筒零件的两种尺寸链535详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计三、尺寸链的基本计算式计算工艺尺寸链可以用极值法或

383、概率法。此处只介绍极值法。1.封闭环的基本尺寸 536详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计2.封闭环的极限尺寸 3.封闭环的上偏差 、下偏差 537详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺

384、规程设计4.封闭环的公差 5.公差分配 设计工作中，通常是根据已给定的封闭环的公差，决定各组成环的公差。有以下几种方法： 538详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计等公差法等公差等级法式中， 和 可查表获得。539详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U U

385、n ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计最小成本法按照工艺的具体情况来分配，但依赖于设计经验。 540详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计四、工艺尺寸链分析与计算的实例1反计算及中间计算的实例Ex1.加工如图a所示零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b所示，试求工序尺寸 和 工序尺寸公差计算实例 541详细课资Copyrig

386、ht by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计Ex2.一带有键槽的内孔要淬火及磨削，其设计尺寸如图a所示，内孔及键槽的加工顺序是：1镗内孔至 2插键槽至尺寸A；3热处理：淬火；4磨内孔，同时保证内孔直径 和键槽深度 两个设计尺寸的要求。 542详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un

387、 ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计现在要确定工艺过程中的工序尺寸A及其偏差 (假定热处理后内孔没有胀缩)。 内孔及键槽的工序尺寸链a ) 零件键槽及孔 b) 整体尺寸链图 c) 分解的尺寸链图543详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计2.用追迹法建立尺寸链的实例 在制订工艺过程或分析现行工艺时，经常会遇到既有基准不重合的工艺尺寸换算，又有工艺基准的

388、多次转换，还有工序余量变化的影响，整个工艺过程中有着较复杂的基准关系和尺寸关系。此时可用图表追迹法(Method of Traces)或称公差表法(Tolerrance Charts)来分析结算，将使问题一目了然。 544详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计Ex3.图示一个套类零件及其轴向设计尺寸，毛坯是铸铁件，有关轴向尺寸的加工工艺过程是工序1：1)以大端面A定位，车小端面D，保证全

389、长工序尺寸为 (留余量3mm)；2)车小外圆到B，保证长度 套筒零件简图 545详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计 。工序2：1)以小端面D定位，精车大端面A，保证全长工序尺寸为 (留磨削余量0.2mm)；2)镗大孔，保证到C面的孔深工序尺寸 。工序3：以小端面D定位，磨大端面A，保证全长尺寸 。要求确定工序尺寸 及其公差，并验证磨削余量 。546详细课资Copyright by I

390、AMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计用工序尺寸图表追迹法解算工序尺寸的方法步骤为：按适当的比例画出工件简图；利用图例符号标定各工序的定位基准、测量基准、加工表面、工序尺寸和加工终结尺寸线；由终结尺寸或加工余量的两端分别向上作迹线，当遇到箭头时就沿箭头拐弯，547详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng

391、 g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计经该尺寸线到末端黑圆点后继续垂直向上(或向下)追迹，直至两条追迹路线汇合封闭为止。 548详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计 工序尺寸图表追迹法 549详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot t

392、o on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计下面解算该尺寸链：为计算方便，采用双向对称偏差标注尺寸，因此设计尺寸应改标为：550详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计1）计算工序尺寸的基本尺寸 2）公差的计算3）验算551详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an

393、 n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计第五节 机械加工工艺过程的技术经济分析及工艺文件第六节 制订机械加工工艺规程实例 车床主轴箱箱体工艺规程的制订自学，OK？！552详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计第七节 机器装配工艺规程设计一、机器装配生产类型及其特点大批大量生产采用互换法装配，只

394、允许有少量简单的调整，工艺过程必须划分很细，即采用分散工序原则，以便达到高度的均衡性和严格的节奏性。单件小批生产 ，采用修配法及调整法为主，工艺上的灵活性较大，工序集中。553详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计成批生产装配工作的特点则介于大批大量和单件小批这两种之间 。详见表614。 554详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X

395、Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计二、 达到装配精度的工艺方法装配完成的机器必须满足规定的装配精度。装配精度是机器质量指标中的重要项目之一，它是保证机器具有正常工作性能的必要条件。 零部件加工的合格不保证装配后的机器合格（技术和经济指标）。555详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章

396、 工艺规程设计保证装配精度的工艺方法可以归纳为:互换法、选配法、修配法和调整法四大类。1.完全互换法实质就是用控制零件加工误差来保证装配精度的一种方法。 556详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计完全互换法的优点是：1)装配过程简单，生产率高；2)对工人技术水平要求不高，易于扩大生产；3)便于组织流水作业及自动化装配；4)容易实现零、部件的专业协作，降低成本；5)备件供应方便。 557

397、详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计2.分组互换法在成批或大量生产条件下，若组成零件不多而装配精度很高时，采用完全互换法将使零件的公差过严，甚至超过了加工工艺的现实可能性。此时，可用分组互换法进行装配，即对待装配的零件进行分组，选择性地用于装配，从而达到装配精度，亦称选配法。558详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a

398、 an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计这种选配法的优点是：1)零件加工公差要求不高，而能获得很高的装配精度；2)同组内的零件仍可以互换，具有互换法的优点，故又称为“分组互换法”。3.修配法 在单件小批生产中，装配精度要求高而且组成件多时，不能采用完全互换法。 559详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第

399、六章 工艺规程设计例如，车床主轴顶尖与尾架顶尖的等高性。在这种情况下一般采用修配法。 修配法是指在零件上预留修配量，在装配过程中用手工锉，刮、研等方法修去该零件上的多余部分材料，使装配精度满足技术要求。 修配法的优点是能够获得很高的装配精度，而零件的制造精度要求可以放宽。 560详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计4.调整法 调整法与修配法在原则上是相似的。这种方法是用一个可调整的零件

400、，在装配时调整它在机器中的位置或增加一个定尺寸零件(如垫片、垫圈、套筒等)以达到装配精度的。上述两种零件，都起到补偿装配累积误差的作用，故称为补偿件，这两种调整法分别叫做可动补偿件调整法和固定补偿件调整法。561详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计 保证装配间隙的方法 562详细课资Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第六章 工艺规程设计调整法的优点是：1）能获得很高的装配精度，在采用可动件调整法时，可达到理想的精度，而且可以随时调整由于磨损、热变形或弹性变形等原因所引起的误差；2）零件可按经济精度要求确定加工公差。HW：615，616，617563详细课资