第五章 机加工工艺基础
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金属工艺学第五章机加工工艺基础重点与难点：刀具材料的选择，车刀主要角度、作用及其选择原则。
第一节切削加工基础知识Ⅰ、切削运动及切削要素一、零件表面的形状及切削要素切削运动包括主远动和进给运动主运动的速度最高，消耗功率最大。
二、切削用量1.切削速度V2.进给量f3.背吃刀量a三、切削层参数1.切削层公称横截面积A2.切削层公称宽度b3.切削层公称厚度hⅡ、刀具材料及刀具构造一、刀具材料1.对刀具材料的基本要求（1）较高的硬度（2）足够的强度和韧度（3）较好的耐磨性（4）较高的耐热性较好的工艺性2.常用的刀具材料高速钢硬质合金陶瓷刀具3.其它新型刀具材料简介（1） 高速钢的改进（2） 硬质合金的改进（3） 人造金刚石（4） 立方氮化硼二、刀具角度1.车刀切削部分的组成（1） 前刀面1（2） 后刀面（3） 切削刃2.车刀切削部分的主要角度（1） 刀具静止参考系a.基面b.切削平面c.正交平面d.假定工作平面（2） 车刀主要角度a.主偏角b.副偏角c.前角d.后角e.刃倾角（3） 刀具的工作角度三、刀具结构结构形式：整体式、焊接式、机夹式Ⅲ、金属切削过程一、切削形成过程及切屑种类1.切屑形成过程2.切屑种类（1） 带状切屑（2） 节状切屑（3） 崩碎切屑二、积屑瘤1.积屑瘤的形成2.积屑瘤对切削加工的影响3.积屑瘤的控制三、切屑力和切削功率1.切削力的构成与分解（1） 切削力F c（2） 进给力F f（3） 背向力F p这三个切削分力与总切削力F有如下关系：F＝F2c ＋F＋F22f p2.切削力的估算金属工艺学3.切削功率四、切削热和切削温度1.切削热的产生、传出及对加工的影响（1）切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源（2）切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量（3）工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量2.切削温度及其影响因素五、刀具磨损和刀具耐用度1.刀具磨损的形式与过程2.影响刀具磨损的因素3.刀具耐用度第二节切削机床基础知识Ⅰ、机床的类型和基本构造一、机床的类型金属切削机床：通用机床、专用机床（工作母机、工具机）、组合机床。
机床型号及其表示方法：机床类别代号＋通用特性代号＋组别代号＋型别代号＋主参数代号＋重大改进号。
型号中的代号及其含义：机床的类别代号：用汉语拼音字母（大写）表示。
类别：车床钻床镗床磨床铣床刨插床齿轮加工机床代号： C Z T M、 2M、3M X B Y机床的通用特性代号：用汉语拼音字母（大写）表示。
特性：高精度精密自动半自动万能数字程序控制轻型代号：G M Z B W K Q主别代号：第一组数字表示组别、第二组数字表示型号。
主要参数代号：主参数是代表机床规格大小的一种参数。
通常用主参数的折算值（1/1或1/10）来表示。
重大改进号：当机床的性能和结构有重大改进时，用改进的次序。
分别用汉语拼音“A、B、C….”表示。
一、机床的基本构造1.主传动部件2.进给传动部件33. 工件安装装置4. 刀具安装装置5. 支承件6. 动力源Ⅱ、机床的传动一、机床的机械传动1. 机床上常用的传动副及其传动关系（1） 带传动其传动比：i ＝12n n ＝21d d （2） 齿轮传动其传动比：i ＝12n n ＝21z z （3） 蜗杆传动其传动比：i ＝12n n ＝z k K －为蜗杆的螺纹头数；Z －为蜗轮的齿数（4） 齿轮齿条传动齿条的移动速度：V ＝60mzn π mm/sz －齿轮齿数n －齿条转速m －齿轮、齿条模数（5） 螺杆传动V ＝60nP mm/s 多头螺杆传动时：V ＝60knP mm/s 2. 传动链及其传动比3. 机床常用的变速机构（1） 滑动齿轮变速机构（2） 离合器式齿轮变速机构4. 卧式车床传动简介（1） 主运动传动链：（2） 进给运动传动链：5. 机床机械传动的组成（1） 定比传动机构（2） 变速机构‘（3） 换向机构（4） 操作机构金属工艺学（5） 箱体及其它装置6.机械传动的优缺点：优点：（1）传动比正确，适用于定比传动。
（3） 实现回转运动的结构简单。
并能传递较大的扭矩。
（4） 故障容易发现，便于维修。
一、机床的液压传动1.外圆磨床的传动简介2.机床液压传动的组成（1） 动力元件－油泵（2） 执行元件－油缸或油马达（3） 控制元件－各种阀（4） 辅助装置－油箱、油管、滤油器、压力表等。
（5） 工作介质－矿物油。
3.液压传动的优缺点（1） 易于在较大范围内实现无极变速；（2） 传动平稳，便于实现频繁的换向和自动防止过载；（3） 便于采用电液联合控制，实现自动化；（4） 机件在油中工作。
润滑好，寿命长。
Ⅲ、自动机床和数控机床简介一．自动机床和数控机床简介二、数控机床1.数控机床加工的基本原理2.数控机床的种类（1） 点位控制（2） 直线控制（3） 轮廓控制按伺服机构控制方式的不同，可分为开环控制和闭环控制（1） 开环控制（2） 闭环控制3.数控机床加工的特点和应用（1） 柔性大（2） 利用率高（3） 加工质量稳定（4） 生产率高4.数控机床的发展Ⅳ、柔性制造系统和计算机辅助制造概述5一、机械制造系统二、柔性制造系统1.FMS的概念2.FMS的基本类型及应用（1） 柔性制造系统单元（FMC）（2） 柔性制造系统（FMS）（3） 柔性自动生产线（FTL）三、计算机集成制造系统四、计算机辅助制造及CAD/CAM一体化的概念1.计算机辅助制造2.CAD/CAM一体化的概念第三节加工工艺过程基础知识Ⅰ、车削的加工特点及其应用一、车削的工艺特点1.易于保证工件各加工面的位置精度2.切削过程比较平稳3.适用于有色金属零件的加工4.刀具简单二、车削的应用加工精度可达IT8～IT7，表面粗糙度R a值为1.6～0.8μm。
车削加工普通车床的组成CA6140A车床的主运动－工件的旋转运动。
进给运动－由刀具的直线运动来实现的。
机床的总布局：1.主轴箱：支承并传动主轴。
2.床鞍和刀架：装夹车刀，使车刀作纵向、横向、斜向运动。
3.尾架：用于顶尖支承工件。
4.进给箱：改变被加工螺纹的螺距或机动进给的进给量。
5.溜板箱：使刀架实现纵向、横向、快速移动，车螺纹。
6.床身：车床的支承。
第二节车床附件普通车床的附件：1.卡盘①三爪卡盘:夹持形状规则的零件，具有较高的自动定心精度。
②四爪卡盘:夹持形状不规则零件及偏心零件。
金属工艺学2.花盘:夹持形状及其不规则的零件。
3.顶针、拨盘、鸡心夹头。
顶针（活顶针、死顶针）：定位、支承作用。
拨盘、鸡心夹头：带动工件旋转。
4.中心架和跟刀架:增加工件的刚度。
Ⅱ、普通车床的工艺范围普通车床的工艺：1.打中心孔；2.车外圆；3.车端面；4.钻孔；5.镗孔；6.铰孔；7.切槽、切断；8.车螺纹；9.车锥体；10.滚花；11.车特形面；12.盘绕弹簧。
车刀的种类、选用常用车刀的类别：1.外圆车刀；2.端面车刀；3.螺纹车刀；4.切断车刀。
车削加工的特点主要特点：1.具有较高的生产率。
2.工艺范围相当广泛。
目前，在卧式车床上加工外圆的经济精度为IT7～IT9级，粗糙度为R a＝1.6～3.2μm，加工孔时分别为IT9～IT10级和R a＝3.2～6.3μm。
加工端面时分别为IT7～IT10级和R a＝1.6～3.2μm。
Ⅲ、钻、镗削的工艺特点及其应用一、钻削的工艺特点1.容易产生“引偏）：指加工时由于钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。
（1） 预钻锥形定心坑（2） 用钻套为钻头导向7（3） 钻头的主切削刃刃磨对称2.排削困难3.切削热不易传散二、钻削的应用三、扩孔和铰孔1.扩孔2.铰孔四、镗孔（1） 单刃镗刀镗孔（2） 多刃镗刀镗孔Ⅳ、刨、拉削的加工特点及其应用一、刨削的工艺特点1.通用性好2.生产率较低二、刨削的应用三、拉削（1） 生产率高（2） 加工精度高、表面粗糙度较小（3） 拉床结构和操作比较简单（4） 拉刀价格昂贵（5） 加工范围较广Ⅴ、铣削的工艺特点及其应用一、 铣削的工艺特点1.生产率较高2.容易产生振动3.刀齿散热条件较好二、铣削方式1.周铣法2.端铣法3.周铣法与端铣法的比较三、铣削的应用Ⅵ、磨削的工艺特点及其应用一、磨削过程二、磨削的工艺特点1.精度高、表面粗糙度小2.砂轮有自锐作用金属工艺学3.背向磨削力F p较大4.磨削温度高四、 磨削的应用和发展1.外圆磨削（1） 在外圆磨床上磨外圆a．纵磨法b．横磨法c．综合磨法d．深磨法（2） 在无心外圆磨床上磨外圆2.孔的磨削其特点：（1） 可以加工较硬的工件孔（2） 不仅能保证孔本身的尺寸精度和表面质量，还可以提高孔的位置精度和轴线的直线度；（3） 用同一个砂轮可以磨削不同直径的孔，灵活性较大；（4） 生产率比铰孔低，比拉孔更低。
3.平面磨削4.磨削发展简介（1） 高精度、小粗糙度磨削（2） 高效磨削刨削加工牛头刨床依靠自重和电磁能够将刨刀复位。
牛头刨床的工艺范围：刨水平面、刨斜面、刨垂直面、刨槽。
刨削加工特点：操作方便，加工精度一般，生产率低，经济精度为IT10～IT11级。
表面粗糙度为R a＝1.6～3.2μm。
插削加工插床插床的工艺范围：加工键槽，直线孔。
铣削加工主运动－刀具的旋转运；进给运动－工件的直线运动。
铣床卧式铣床、立式铣床、龙门铣床。
9卧式铣床1.万能升降台铣床；2.卧式升降台铣床；3.万能回转头铣床。
二、立式铣床三、龙门铣床附件： 1.分度头；2.立铣头；3.圆转台；4.铣刀。
工艺范围：加工工艺特点：1.铣水平面、斜平面、垂直面。
2.在卧式铣床上用角度铣刀铣V型槽。
3.铣沟槽。
铣削的经济精度为IT9～IT10，表面粗糙度为R a>1.6～3.2μm。
磨削加工主运动－砂轮的高速旋转运动（m/s）。
①工件的圆周进给运动（m/min）。
②工件的纵向（轴向）进给运动（mm/r）。
③砂轮的横向进给运动（mm/s）。
磨床1.外圆磨床；2.内圆磨床；3.平面磨床。
砂轮磨床所能完成的工作①外圆磨床所能完成的工作；②内圆磨床所能完成的工作；③平面磨床所能完成的工作。
磨削加工的特点：①工艺范围较广泛；②进行各种材料的磨削；③经济精度分别为IT6～IT7，表面粗糙度为R a＝0.2～0.8μm（内外圆）。
平面的经济精度为IT6～IT7，表面粗糙度为R a＝0.2～0.4。
第四节现代制造技术与发展趋势金属工艺学Ⅰ、精整和光整加工一、研磨1.加工原理分为手工研磨和机械研磨两种2.研磨的特点及其应用其特点：（1） 加工简单，不许复杂设备。
（2） 可以达到较高的尺寸精度、形状精度和小的表面粗糙度，但不能提高工件各表面间的位置精度。
（3） 生产率较低，加工余量不超过0.01～0.03mm。
（4） 研磨剂易于飞溅，污染环境。
一、珩磨1.加工原理2.珩磨的特点和应用（1） 生产率较高（2） 精度高（3） 珩磨表面耐磨损（4） 珩磨头结构较复杂二、超级光磨1.加工原理2.超级光磨的特点及其应用（1） 设备简单，操作方便（2） 加工余量极小（3） 生产率极高（4） 表面质量好三、抛光1.加工原理2.抛光特点及其应用特点；（1） 方法简便和经济（2） 容易对曲面进行加工（3） 仅能减少表面粗糙度值而不能保持或提高原加工精度（4） 劳动条件较差★ 五、超精密加工概述1.超精密加工的概念和分类2.超精密加工的基本条件11（1） 机床设备（2） 刀具或磨具（3） 工件（4） 环境（5） 检验Ⅱ、特种加工一、电火花加工1.加工的基本原理2.电火花加工机床简介（1） 脉冲电源（2） 间隙自动调节器（3） 机床本体（4） 工作液3.电火花加工的特点及其应用二、电解加工1.加工的基本原理2.电解加工机床简介（1）机床本体（2）直流稳压电源（3）电解液系统3.电解加工的特点及其应用4.电解磨削简介三、超声加工1.加工的基本原理2.超声加工机床简介（1）超声发生器（2）超声振动系统（3）机床本体3.超声加工的特点及其应用四、高能束加工简介1.激光加工的基本原理、特点及其应用2.电子束加工的基本原理、特点及其应用3.离子束加工的基本原理、特点及其应用。
