机械制造技术基础总结

. . 第一章 机械加工方法 切削加工是通过刀具和工件之间的相对运动及相互力的作用实现的 机械加工方法：（车削、铣削、磨削、钻削、刨削、镗削、特种加工等） 一、 车削 车削加工是指用车刀在车床上进行的切削加工。 车削加工时，工件作主运动，为高速的回转运动；车刀作进给运动，为直线运动。 车削的工艺围：1.外圆加工；2.端面加工；3.孔加工（镗孔；钻孔、扩孔、铰孔）；4.锥体加工；5.螺纹加工；6.成型面加工。 车削加工的工艺特点：1．切削过程较平稳 ；2．易于保证各加工面之间的位置精度 ；3．刀具简单 ；4．车削加工多用于粗加工和半精加工，也可用于有色金属的精加工。 5．车削加工的经济精度为IT11~IT7, 最高达IT6，Ra值为12.5~0.8μm。

二、 铣削 铣削加工是用铣刀在铣床上进行的切削加工。铣削加工时，铣刀作高速旋转的主运动 工件随工作台作直线进给运动。 铣削加工围：平面、台阶面、曲面、斜面和沟槽 等。 铣刀：多刃刀具。 铣削方式：周铣 －周铣是用铣刀圆周上的切削刃来铣削工件，铣刀的回转轴线与被加工表面平行。周铣有逆铣和顺 铣之分 。 1) 逆铣：在铣刀和工件接触处，铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反时称为逆铣 。 2) 顺铣：在铣刀和工件接触处，铣刀的旋转方向和工件的进给方向相同时称为顺铣 。 逆铣和顺铣的比较：（如右表） 端铣 －端铣是铣刀端面上的切削刃来铣削工件，铣刀的回转 周线与被加工表面垂直。 周铣和端铣的特点比较： 端铣的加工质量比周铣低； 端铣的生产率较周铣高 。 铣削特点：1.切削过程易产生振动 2.生产率较高 3.刀齿的散热条件较好 4.铣削加工的经济精度为IT9~IT7, Ra值为 6.3~3.2μm。 5.铣削加工主要用于各种面和沟槽的粗加工和半精加工 。

三、 刨削与插削 刨削是指用刨刀在刨床上进行的切削。 (一) 刨削 刨削的围 平面、斜面、沟槽和成形面； 刨削加工和刨削运动：刀具的直线运动为主运动，工件随工作台直线进给运动。 刨削加工特点：生产率较低。刨削加工是单程切削加工，返程为空行程； 切削不平稳，有冲击； 切削速度较低，切削热较低，除精刨外，一般不用冷却液； 刨削的经济精度为IT7～IT9,Ra为6.3~1.6 m。 常用于粗加工和半精加工

(二) 插削 垂直刨削称为插削。 加工围：各非圆截面孔、轮毂键槽、盲孔及齿条的加工。

四、 孔加工 特点 1. 工作在工件的表面，刀具结构受限；

比较容 逆铣 顺铣 工件加紧程度 差 好 切削平稳性 差 好 刀具磨损 大 小 工作台窜动 无 有 加工表面质量 差 好 加工对象 粗加工 精加工 .

. 2. 大部分孔加工采用定尺寸刀具，则刀具本身的制造精度影响工件的加工精度； 3. 半封闭式切削，散热、冷却条件差。 （一） 钻削 1、 钻孔与设备 ：台钻、立钻、摇臂钻。 2、 钻削运动：刀具旋转和直线运动。 3、 工艺围：钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪柱形埋头孔、锪锥形埋头孔。 （二） 镗削 镗削运动：可以以工件为主运动，刀具进给（类似车床）；也可以刀具为主运动，工件进给；更可以刀具单独完成主运动和进给。 工艺围：可加工通孔和盲孔。 镗削特点：1) 镗刀回转，工作平稳，加工精度高； 2) 单刃镗刀镗削能通过多次走刀来校正孔的轴线偏斜； 3) 适应性强。可通过粗镗、半精镗和精镗来达到不同的加工精度； 4) 经济精度为IT10～IT7,表面粗糙度Ra为 3.2~0.8m。 应用：大孔径零件；箱体件、非回转体件及大型零件的孔系加工。

（三）拉削 工艺围：成型孔、成型槽等 拉削的特点：生产率高。一次行程完成粗加工、半精加工、精加工； 加工精度高。IT7～IT9,Ra为0.8~3.2 m； 加工围广。特适用于形状复杂的表面加工。 应用：适用于大批量生产。

孔的加工方法： 粗加工：钻、 粗镗 半精加工：扩、半精镗 精加工：铰、精镗、拉削、拉、磨孔

五、 磨削 磨削运动：砂轮旋转、径向进给、轴向进给，工件直线移动（磨平面）、回转（磨、外圆）。 磨削加工特点：1.能加工硬度很高的工件； 2.磨削温度高； 3.磨削的径向力大； 4.磨削经济精度IT5～IT7,Ra值1.6~0.2 m； 5.用于工件的精加工。 单个磨粒磨削过程滑擦、耕犁与切削过程。 磨削加工类型：磨外圆、磨圆、磨平面。 外圆磨削：纵磨法、横磨法、无心外圆磨。 圆磨削：普通圆磨削、行星运动磨削。 平面磨削：卧轴圆台、卧轴矩台、立轴圆台、立轴矩台。

六、 齿面加工 无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、 粉末冶金。 切削加工：成形法、展成法。 成形法—刀刃轮廓形状与被切齿轮齿槽形状相同或近似相同。 1.盘形成形齿轮铣刀 适用于中小模数（m<8mm）单件小批量生产、修配 2. 指形齿轮铣刀 适用大模数（m=8~100mm）直齿、 斜齿轮、人字齿轮 成型法特点：1) 加工中存在原理误差：如：加工m=5,z=40的齿轮,选6号刀（z＝35~54)； . . 2)加工精度低； 3) 适用于单件小批生产。 展成法—利用齿轮啮合传动时两个齿轮轮廓曲线互为包络线的原理来加工齿轮。

展成运动：刀具工件刀具工件

工件刀

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展成法的特点：1.一把刀具可以加工同模数的任意齿数的齿轮，通用性强； 2.采用专用机床，适合大批量生产。 展成加工方法：（一）滚齿齿形粗加工 ； 滚齿加工的特点：1）加工精度8~9级，作7级以上直齿、斜齿，涡轮等齿轮的粗、半精加工。 2）不能加工多联齿轮和齿轮，宜采用插齿加工 （二）插齿：齿轮的粗加工方法； 特点：可加工多联齿轮和齿轮，但加工时间长。 （三）剃齿； 应用：7级以下软齿面的精加工；高精度硬齿面的半精加工。 （四）珩齿； 切削运动同剃齿。属硬齿面齿轮的精加工和光整加工。 （五）磨齿； 磨齿方法：成形法； 展成法：利用齿轮齿条的啮合原理。 磨齿特点与应用：1）加工精度最高，IT3～ IT5; 2）生产率低。 3）用于硬齿面齿轮的精加工、修正热处理变形。 七、 特种加工 特种加工类别：电火花加工、电解加工、激光加工、超声波加工等。 特种加工的特点：1.主要利用电能、电化学能、声能、光能、热能等去除材料，而不是主要依靠机械能； 2.工具硬度可以低于被加工材料的硬度； 3.加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力。

第二章 金属切削原理与刀具 机械加工工艺系统：机床：实现需要的成型运动； 夹具：对工件进行定位夹紧； 刀具：去除工件上多余材料； 工件：被加工对象。 第一节 刀具的结构 一、运动与切削要素 切削加工：通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动，从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。 合格零件：尺寸、形状和位置精度及表面质量符合要求的零件。 1.切削运动：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：切下切屑所需的最基本的运动。运动速度最高、消耗功率最大、只有一个主运动。 进给运动：进给运动是多余材料不断被投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。可以有一个或多个。 合成切削运动 ：由同时进行的主运动和进给运动合成的运动。即：刀具切削刃上某一点相对工件的运动。 2.切削要素 已加工表面：已被切去多余材料而形成的新表面。 待加工表面：即将被切除材料层的表面。 加工表面（过渡表面）：工件上正在被切削刃切削的表面。 切削要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、进给量和背吃刀量（切削深度）三要素，它们是设计机床运动的依据。 1） 切削速度v：主运动的线速度 （m/s）。 2） 进给量f：运动一个循环，刀具与工件在进给方向上的相对位移（mm/r）。

3） 背吃刀量ap（切削深度）：待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。 3.切削层的几何参数 （1）切削宽度aw：沿主切削刃方向度量的切削层尺寸。 （2）切削厚度ac：两相邻加工表面键的垂直距离。 （3）切削面积Ac：切削层垂直于切削速度截面的面积。 二、切削角度 1.刀具切削部分的组成 前面（前刀面）：刀具上与切削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。 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作。 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切削刃，它可以是小的直线段或圆弧。 2.刀具角度的参考平面 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：通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的面。 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。 3.刀具的标注角度 前角：在正交平面测量的前面与基面之间的夹角。 主后角：在正交平面测量的主后面与切削平面之间的夹角，表示主后面的倾斜程度，一般为正值。 副后角：在正交平面测量的副后面与切削平面之间的夹角，表示副后面的倾斜程度，一般为正值。 主偏角：在基面测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，一般为正值。 副偏角：在基面测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角，一般为正值。 刃倾角：在切削平面测量的主切削刃与基面之间的夹角。 4.刀具的工作角度 刀具安装位置对工作角度的影响 刀尖安装高低对工作角度的影响 进给运动对工作角度的影响 三、刀具种类 1.刀具分类 按加工方式和具体用途：车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹工具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具呢磨具等几大类型。 按照所用材料性质：高速钢刀具、硬质合金刀具、瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具、和金刚石刀具等。 按是否标准化：标准刀具、非标准刀具。 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道具，它可以在车床上加工外圆、端面、螺纹、孔，也可用于 切槽和切断等。 孔加工刀具：孔加工工具一般可分为两大类：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；另一类是对工件上已有的孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀和镗刀等。 铣刀：系导师一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：1.加工平面用的，如圆柱平面铣刀、面 铣刀等；2.加工沟槽用的，如立铣刀、两面刃铣刀或三面刃铣刀、锯片铣刀、T型槽铣刀和角度铣刀；3. 加工成型表面用的，如凸半圆铣刀和凹半圆铣刀和加工其他复杂表面用的铣刀。 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，广泛应用于大批量生产中，可加工各种表面、外表面。按所加工工件表面的不同可分为拉刀和外拉刀。 螺纹刀具：螺纹刀具可用切削发和滚压法进行加工。螺纹加工可以在车床上完成，也可用手动或钻床上用丝锥