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一、金属切削原理

1.计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。

2.制造方法按工件和工具间是否需要机械作用力，分为：机械加工和特种加工；按机械加工成形零件时是否产生废料分为：净成形和切削加工。

3.切削用量：（1）切削速度vc：单位时间内，工件与刀具沿主运动方向的相对位移，单位m/s或m/min，1000dnvc 。（2）进给量f：工件或刀具每回转一周时两者沿进给方向的相对位移，mm/r，进给速度vf：单位时间内的进给位移量， fnvf。（3）背吃刀量(切削深度）ap：已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，2mwpdda，dw为待加工表面直径，dm为已加工表面直径。

4.刀具的标注角度

（1）正交平面参考系：基面 pr：通过主切削刃选定点，与该点主运动方向垂直的平面；切削平面 ps ：通过主切削刃选定点，与切削刃相切，并与基面垂直的平面，即主运动方向与切削刃在选定点处的切线构成的平面；正交平面 po：通过主切削刃选定点，同时垂直于基面与切削平面的平面。

（2）刀具角度：前角 γo ：正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角，表示前刀面的倾斜角度；后角αo ：正交平面中测量的主后刀面与切削平面间的夹角，表示主后刀面的倾斜度；刃倾角λs ：切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角；主偏角 kr ：基面中测量的主切削刃与进给方向间夹角；副偏角 k’r ：基面中测量的副切削刃与进给反方向间夹角。

5.金属变形区：

第一变形区：金属材料从OA线开始发生塑性变形，到OM线晶粒的剪切滑移基本结束。切削力与切削热的主要来源区，消耗大部分切削能量。

第二变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压和摩擦继续塑性变形，底层金属纤维化，其方向基本上与前刀面平行，这一变形区域称为第二变形区。第二变形区是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。

第三变形区：已加工表面的金属回弹受到后刀面挤压和摩擦，产生更为严重的纤维化和加工硬化现象。工件已加工表面的变形区为第三变形区。此变形区是造成已加工表面加工硬化和残余应力的主要原因，直接影响已加工表面的质量。

6. 积屑瘤：切削钢、铝合金等塑性材料时，在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，有一些来自切屑底层的金属冷焊并层积在刀具前刀面上，形成硬度很高的三角形楔块（是工件硬度的2～3倍），它能够代替切削刃和前刀面进行切削，这一楔块称为积屑瘤 。

成因：由于刀屑间的挤压和摩擦，使一部分切屑底层的金属冷焊在刀具前刀面上，形成滞留层，这是积屑瘤形成的基础。当切屑流经滞留层时，受滞留层的阻碍而粘结在滞留层上，切屑底层金属在滞留层上逐渐层积，最后形成积屑瘤。

7. 切削用量对切削力的影响：进给量 f 和背吃刀量 ap 增大都会使切削力增大（切削力经验计算公式），但两者对切削力的影响程度不同。背吃刀量 ap 增大，变形系数不变，切削力成正比例增大；进给量 f 增大，变形系数下降，切削力不成比例增大。切削塑性材料时，切削速度增大切削力Fc减小；切削脆性材料时，由于变形和摩擦都较小，所以对切削力的影响不显著。

8. 切削用量对切削温度的影响：切削速度影响最显著，进给量其次，背吃刀量影响最小。

二、刀具

1.常用刀具材料：高速钢：有较高的硬度和耐热性，与普通碳素工具钢相比，可大幅提高切削速度和刀具寿命；硬质合金：在硬质合金中碳化物所占比例越大，硬度越高，反之碳化物越少，硬度越低，但抗弯强度提高。

2.车刀种类：在结构上可分为整体车刀、焊接车刀、焊接装配式车刀、机夹车刀和可转位车刀。

3.铣削方式

铣刀刀齿在刀具上的分布有两种形式，一种是切削刃分布在铣刀的圆柱面上，对应圆周铣削（周铣）；一种是切削刃分布在铣刀的端部，对应端面铣削（端铣）。

圆周铣削有两种铣削方式，逆铣：切削速度方向和工件的进给方向相反，刀齿的切削厚度从零逐渐增大至最大值；顺铣：切削速度方向和工件的进给方向相同，刀齿的切削厚度从最大逐渐减小至零。

端铣有三种铣削方式，对称铣削：切入、切出时切削厚度相同；不对称逆铣：切入时切削厚度最小、切出时切削厚度最大；不对称顺铣：切入时切削厚度最大、切出时切削厚度最小。

4.孔加工刀具可分为两大类：一类是在实体材料上加工出孔的刀具：中心钻、麻花钻、深孔钻等；另一类是对已有孔进行再加工的刀具：扩孔钻、铰刀、镗刀等。

5.螺纹刀具：加工螺纹可分为切削加工和滚压加工两类。切削法加工螺纹的刀具有螺纹车刀、螺纹梳刀、丝锥、板牙、螺纹铣刀、螺纹切头和砂轮等；滚压法加工螺纹的刀具有搓丝板、滚丝轮等。

6.齿轮加工刀具：按齿轮齿形的形成方法，可将齿轮刀具分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。成形齿轮刀具的齿形与被加工齿轮的齿槽形状相同，常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮铣刀；展成法加工齿轮时，同一把刀具可加工模数相同而齿数不同的渐开线齿轮，常用的展成齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。

三、机床

1.机床型号

类代号：一般用汉语拼音的第一个大写字母表示，以区别12类不同的机床。

通用特性代号：当某类型机床除有普通型外，还具有如表中所列的各种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。

2. 机床的运动

机床在加工过程中完成的各种运动，按功用可分为表面成形运动和辅助运动两类。

保证得到工件要求的表面形状的运动，简称成形运动。成形运动分为，简单成形运动：一个独立的成形运动，由单独的旋转运动或直线运动构成；复合成形运动：一个独立的成形运动，由两个或两个以上旋转运动或直线运动，按某种确定的运动关系组合而成。

3. 机床的组成

动力源：为机床执行机构的运动提供动力，以克服切削阻力及摩擦阻力。执行机构：机床上最终实现所需运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，它们带动工件或刀具旋转或移动。传动装置：把动力源的运动和动力传递给执行机构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以保持两运动之间的准确关系。可变换运动的方向、速度及运动类别。

4.机床的传动链

外联系传动链：联系动力源与执行机构。使执行件获得一定的速度和运动方向，其传动比变化只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状和精度。

内联系传动链：联系两执行机构。它决定着加工表面的形状和精度，传动比必须准确。

四、夹具

1.夹具分类：按专门化程度分为通用夹具、专用夹具、通用可调夹具和成组夹具、组合夹具、随行夹具。

2.六点定位原理：工件可以看作是一个自由刚体，它在空间直角坐标系中有六个自由度，其中有三个是沿坐标轴x、y、z方向的移动自由度，另外三个是绕坐标轴x、y、z的转动自由度，这就是工件在空间的六个自由度。用合理分布的六个定位支承点限制工件的六个自由度，使工件在空间得到唯一确定的位置的方法，称为工件的六点定位原理。

3.根据夹具定位元件限制工件自由度的情况，将工件在夹具中的定位分为下列几种定位方式：①完全定位：工件的六个自由度均被夹具定位元件所限制，使工件在夹具中处于完全确定的位置，是合理的定位。②不完全定位：根据工件加工精度要求，有时需要限制的自由度少于六个，称为不完全定位。这种定位虽然没有完全限制工件的六个自由度，但保证加工精度的自由度已全部限制，因此也是合理的定位。③欠定位：根据工件加工精度要求需要限制的自由度而未加限制的定位。这种定位显然不能保证工件的加工精度要求，在工件加工中是绝对不允许的。④工件的同一自由度被两个或两个以上的定位支承点重复限制的定位方式，称为过定位。

4.常用定位元件的定位情况

例：如图所示为一长轴工件在双顶尖和三爪卡盘上定位，试分析此方案的定位是否合理，如有不合理之处，提出改进意见。

定位分析： 三爪卡盘限制工件的四个自由度：YXYX、、、；

左顶尖限制工件三个自由度：ZYX、、；

右顶尖限制工件二个自由度：YX、。分析可知，属于过度定位。

改进方案：去掉三爪卡盘，采用双顶尖定位。

5.定位误差分析

定位误差：工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。

基准不重合误差：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量；基准位移误差：由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向的最大变动量。

例：

①第一种情况，工序基准与定位基准重合，基准不重合误差为零，只有基准位移误差，所以影响工序尺寸H1的定位误差为：2sin2ddj

②第二种情况，工序基准选在工件上母线B处，工序尺寸为H2，工序基准与定位基准不重合，误差为/2d ，基准位移误差同上。

基准不重合误差和基准为误差均是由工件直径尺寸制造误差引起的，属于关联误差因素，合成时要判断正负：

22sin2dddjb

③第三种情况，工序基准选在工件下母线处，工序尺寸为H3，工序基准与定位基准不重合，误差为/2d，基准位移误差同上。

基准不重合误差和基准为误差均是由工件直径尺寸制造误差引起的，属于关联误差因素，合成时要判断正负： 22sin2dddjb

解：采用V型块定位，定位基准为工件外圆中心，工序基准为工件内孔下母线。定位基准与工序基准不重合，故存在基准不重合误差，基准不重合误差：

BCT0.028=0.01422D

基准位移误差：

WYTd0.15=0.1062sin452sin2

两者非关联，用代数和即可：TdTd=+0.1222sin2

6.夹紧装置的组成：动力源、传力机构、夹紧元件。

7.夹紧力的确定

（1）夹紧力方向的确定：夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性；夹紧力方向应使工件变形尽可能小；夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小。

（2）夹紧力作用点的确定：作用点位置应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支承面内；作用点位置应落在工件刚性较好的部位上，以减小变形，另外工件的夹紧也较可靠；夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，以提高夹紧的可靠性。

五、机械加工质量

1. 加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、几何形状和各表面间的相互位置）与理想几何参数的符合程度。符合程度愈高，加工精度就愈高。

2.在机械加工中，工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差，包括原理误差、工艺系统几何误差、工艺系统的加工过程误差。 （1）原理误差：指采用近似的成形运动或近似的刀具轮廓进行加工而产生的误差，也叫理论误差。

（2）机械加工工艺系统的几何误差包括机床、夹具、刀具的误差，是由制造误差、安装误差以及使用中的磨损引起的。机床制造误差中对工件加工精度影响较大的误差有：主轴回转运动误差、导轨误差和传动误差。

主轴回转误差是指主轴实际回转线对其理想回转轴线（平均回转轴线）的漂移（或偏离程度），表现为端面圆跳动、径向圆跳动和角度摆动。

（3）加工过程误差包括受力变形引起的误差、受热变形引起的误差和内应力引起的误差。

3.加工误差的性质：根据加工时误差出现的规律分为系统性误差和随机性误差。系统性误差可分为常值系统误差和变值系统误差。

4.机械加工表面质量是零件加工后表面层状态完整性的表征。包括表面粗糙度与波纹度、表面层材料的物理力学性能和化学性能。