機械制造技術基礎考試知識點復習

1機械制造技術基礎期末考試知識點復習緒 論 制造業(yè)：將各種原材料加工制造成可使用的工業(yè)制品的工業(yè)。 制造技術：使原材料變成產品的技術的總稱。 零件的機械制造工藝過程可分為熱加工工藝過程（包括鑄造、塑性加工、焊接、熱處理、表面改性等）冷加工工藝過程（機械加工工藝過程，機器的裝配工藝過程） ，他們都是改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使之成為成品或半成品的過程。 機械加工工藝過程一般是利用切削的原理使工件成型而達到預訂的設計要求（尺寸精度、形狀、位置精度和表面質量要求） 。機械制造冷加工的成本低，耗能少，能加工工種不同形狀、尺寸和精度要求的工件。第 1 章 金屬切削基礎 金屬切削加工是利用刀具從工件待加工表面切去一層多余的金屬，從而使工件達到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的機械加工方法。 機床的切削運動：主運動、進給運動。 切削用量：切削速度 、進給量 和背吃刀量 的總稱。cvfpa 在切削時，工件上存在：1. 待加工表面（工件上即將被切除的表面） ；2. 已加工表面（工件上經刀具切削后形成的表面） ；3. 過渡表面（工件上被切削刃正在切削著的表面） 。 刀具切削部分的結構要素為：三面（前刀面、主后刀面、副后刀面） ；二刃（主切削刃、副切削刃） ；一點（刀尖） 。 刀具角度的參考系：正交平面參考系1. 基面 ：通過主切削刃上選定點，垂直于該點速度方向的平面；rP2. 切削平面 ：通過主切削刃上選定點，與主切削刃相切，且垂直于該點基面的平s面；23. 正交平面 ：通過主切削刃上選定點，垂直于基面和切削平面的平面。oP 刀具材料： 刀具材料應具有的性能：高硬度、高耐磨性、足夠的強度和韌性、良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能、良好的工藝性能。 常用材料：1. 碳素工具鋼、合金工具鋼（這些剛因耐熱性差，只適用于手工刀具，切削速度較低的工具，如 T10AT12A9SiCrCrW 有色金屬 Mn） ；2. 高速鋼（有較高硬度和耐熱性以及高的強度和韌性其切削速度是碳素工具鋼切削速度的 1-3 倍，耐用度是他們的 10-40 倍，可加工碳素鋼、有色金屬和高溫合金，可制造各種刀具和復雜刀具） ；3. 硬質合金（高硬度、高耐熱性和高耐磨性，允許的切削速度達 100-300m/min，應用廣泛，但其抗彎強度低，沖擊韌性差，刀口不鋒利，不易加工，不易做成形狀較復雜的整體刀具） ；其他材料（陶瓷、金剛石、立方氮化硼 CBN）. 刀具角度選擇： 前角 ：對切削難易程度有較大關系，增大前角是刀刃變得鋒利，使切削變得輕0快，可以減少切削變形，減少切削力和切削功率，但增大前角會使刀刃和刀尖強度下降，刀具散熱體積減小，影響刀具壽命， 前 角的大小對工作表面粗糙度、刀具的排屑及斷屑性能也有一定影響； 前角的選擇：工件的強度和硬度較低時應選用較大的前角，反之取較小的前角；加工塑性材料（鋼）時應選較大的前角；加工脆性材料時（如鐵）時選較小的前角；刀具材料韌性好（如高速鋼）可選較大的前角，反之選較小的前角；粗加工時，特別是斷續(xù)切削時，應選較小的前角；精加工是選較大的前角。 后角 ：它主要減小后刀面的與工件的摩擦和后刀面的摩損，其大小對刀具耐用0度和工件已加工表面質量影響很大； 后角選擇：切削層公稱厚度越大，刀具后角越??；工件材料越軟、塑性越大，后角越大；工藝系統(tǒng)剛性較差時應適當減小后角，尺寸精度要求較高的刀具，選較小的后角。3 主偏角 和負偏角 ：兩角對刀具耐用度有很大的影響，減小主偏角和負偏角可rkrk使刀尖角增大，刀尖強度提高，散熱條件改善，使刀具耐用度提高；同時可將降低殘留面積的高度，減小加工表面的粗糙度，增大主偏角可使切深抗力明顯較小，進給抗力增大，有利于減小工藝系統(tǒng)的彈性變形和振動。 刃傾角 ：主要影響刀頭的強度和切屑的流動方向。s 刀具： 車刀的結構形式：整體式、焊接式、機夾重磨式和機夾可轉位式； 孔加工定尺寸工具：鉆頭、擴孔鉆、鉸刀； 拉刀：有內外拉刀，可拉孔、加工內表面、外表面和平面； 銑刀（多刃回轉刀具）：銑刀方式是指銑削時銑刀相對于工件的運動和位置關系，它有固銑法、端銑法，固銑法分順銑和逆銑：1. 逆銑法：刀齒旋轉方向和工件進給方向相反，由切屑層內切入，從待加工表面切出，切屑厚度由小增至最大，剛切入時刀齒抬磨已加工表面，產生冷硬層，降低表面質量，但切削過程平穩(wěn)切削分力使夾緊力增大；2. 順銑： 刀齒旋轉方向和工件進給反方向響相同，切削厚度由小到大，切削分力壓向工件，可提高銑刀的耐用度和加工表面質量，但水平切削分力和進給方向相同，可能使銑床工作臺產生竄動，引起震動和進給不均勻，加工有黑皮和硬皮工件時刀齒已損壞。 砂輪：最重要的磨削工具，砂輪的特性由磨料、粒度、結合劑、硬度、組織和形狀尺寸等決定，1. 砂輪硬度：砂輪的磨粒在磨削力的作用下脫落的難易程度，其中不易脫落的硬度高，反之硬度低；2. 砂輪的選用：磨削鋼時，選用剛玉砂輪，磨削硬鑄鐵、硬質合金和非鐵合金時，選用碳化硅砂輪；磨削軟材料時，選用硬砂輪，磨削硬材料時，選用軟材料；磨削軟而刃的材料時，選用粗磨粒，磨削硬而脆材料時，選用細磨料；磨削表面的粗糙度值要求較低時，選用細磨粒，金屬磨除率要求高時，選用粗磨粒；要求加工表面質量好時，選用樹脂或橡膠結合劑的砂輪，要求最大金屬磨除率時，選用4陶瓷結合劑砂輪。 金屬切削過程中的三個變形區(qū)： 第一變形區(qū)：產生剪切滑移變形，是切削變形的主要區(qū)域，在外力作用下，靠近切削刃處產生彈性變形，隨著刀刃與工件變進，而變形增大，產生塑性變形，金屬內部晶格產生畸形與滑移，到一定程度剪應力 達到最大，切削金屬變?yōu)榍衜ax屑； 第二變形區(qū)：在第一變形區(qū)終了，切屑與基體分離，沿前刀面流出，受到前刀面的擠壓和摩擦，使切屑進一步產生滑移變形，位于刀屑接觸區(qū)； 第三變形區(qū)：刀具后刀面與已加工表面擠壓和摩擦產生的加工硬化和殘余應力為特征的滑移變形。三個變形區(qū)匯集在切削刃附近，該處應力集中，復雜，切削層在該處與工件本體分離，絕大部分變切屑，很小部分留在工件表面上。 積屑瘤及影響： 積屑瘤：在以中、低切削速度切削一般鋼料或其他塑性金屬時，常常在刀具前刀面靠近刀尖處粘附著一塊硬度很高的金屬鍥狀物； 積屑瘤的形成：切屑沿前刀面流動時，由于強烈的摩擦而產生粘結現(xiàn)象，使切屑底層金屬粘結在前刀面上形成滯留層，滯留層以上的金屬從其上流出，產生內摩擦，連續(xù)流動的切屑從粘在刀面的滯留層上流過時，在溫度適當?shù)那闆r下也會被阻滯并于底層粘結在一起，粘結層層層堆積擴大形成積屑瘤； 積屑瘤對切削過程的影響：1. 使前刀面實際前角 增大，切削力下降；e02. 影響刀具耐用度，由于積屑瘤硬度很高，穩(wěn)定時代替刀刃工作，起保護刀刃、提高刀具耐用度的作用，但積屑瘤破碎時可能引起材料顆粒剝落，反而會加劇刀具的磨損和破損；3. 使切入深度增大。4. 使工件表面粗糙度值變大。積屑瘤破碎后的碎片會粘附在工件已加工表面，使工件表面粗糙度值增大；55. 總之，積屑瘤對粗加工一般是有利的，但精加工時，為保護工件精度及質量，應該盡力避免積屑瘤的產生。 切屑的形狀：帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑、崩碎切屑； 帶狀切屑：加工塑性金屬材料，當切削速厚度小，切削速度較大，刀具前角較大時，會產生帶狀切屑，它表明切削過程平穩(wěn)，切削力波動較小，已加工表面粗糙度值較小。 切削力及影響因素： 切削力：金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力； 切削力的來源：1. 切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性、塑性變形所產生的抗力；2. 刀具與切削、工件表面間的摩擦阻力； 影響切削力的因素：1. 工件材料：工件材料的強度、硬度越高，材料的剪切屈服度越高，切削力增大，強度、硬度相近的材料，塑性越大，切削力越大，2. 切削用量：背吃刀量、進給量增加，切削力增加，增大進給量比增大背吃刀量利更有利于減少切削力，切削速度在低速高速時，切削力減少，切削速度在中速時，切削力增加；3. 刀具幾何角度：前角增加，切削力減少，主偏角增加，切削層厚度增大，切削變形減少，切削力減少。 切削熱：切削層金屬的彈性、塑性變形，工件、刀具、切屑之間的摩擦均產生熱，每個變形區(qū)均是熱源，切削熱是刀具磨損的主要原因，它影響尺寸精度。 刀具磨損： 刀具失效形式：磨損和非正常磨損；1. 磨損：刀具刀面和刀刃上金屬微粒被工件、切屑帶走，喪失切削能力的現(xiàn)象，有前刀面、后刀面磨損，2. 磨損原因：磨粒磨損、粘結磨損、擴散磨損、氧化磨損、相變磨損、非正常磨損6（碎斷、崩刃、裂紋、剝落） 。 切削用量選擇： 背吃刀量選擇：背吃刀量選擇應以余量 Z 確定，粗加工時，選背吃刀量為 8-10mm，半精加工時選背吃刀量為 0.5-2mm，精加工時選背吃刀量為 0.1-0.4mm，當余量 Z 過大或工藝系統(tǒng)剛性較差時，應盡可能選取較大的背吃刀量和最少的走刀次數(shù)；半精加工、精加工時應一次切除全部余量；切削層有硬皮、冷硬層時，應使背吃刀量超過冷硬層厚度，以免刀尖過早磨損。 進給量選擇：精加工時，由于切削力較大，主要考慮機床進給機構強度、刀具強度和剛性、工件裝夾剛度，在條件許可的情況下，應選用較大的進給量；精加工時，為保證加工精度和表面質量，應選用較小的進給量；斷續(xù)切削時，選用較小的進給量，一減少振動。 耐用度：硬質合金焊接車刀耐用度為 60 分鐘，制造和刃磨復雜、成本較高的刀具如高速鋼鉆頭耐用度為 80-120 分鐘，硬質合金端銑刀耐用度為 90-180 分鐘，齒輪刀具耐用度為 200-300 分鐘，調整、安裝費時的刀具，其耐用度約為同類刀具的 200%-400%。 磨鈍標準：精車：0.1-0.3；合金鋼粗車：0.4-0.5 ；粗車弱性鋼工件：0.4-0.5；粗車剛件：0.6-0.8；粗車鑄鐵件：0.8-1.2；低速粗車剛及鑄鐵大件：1.0-1.5。 切削液： 切削液的作用：減少摩擦，降低切削力和切削溫度，改善散熱條件，從而減輕刀具磨損，提高刀具耐用度，減少工件熱變形，提高加工質量和生產率。 切削液分類：1. 水溶性切削液：水溶性切削液有水溶液、乳化液、化學合成液三種，水溶液主要用于粗加工、普通磨削加工，水溶液經濟、冷卻效果強烈，在水溶液中加入清洗劑、防銹劑、油性添加劑可提高其性能；乳化液是由礦物油、乳化劑、其它添加劑與水混合而成的不同濃度的切削液，低濃度乳化液已冷卻為主，用于粗加工、普通磨削加工，高濃度乳化液具有良好的潤滑作用，可用于精加工和復雜刀具加工；化學合成液是有水、各種表面活性劑和化學添加劑組成，具有良好的冷卻、7潤滑、清洗和防銹作用；2. 油溶性切削液：他有切削油和極壓切削油兩種，主要起潤滑作用，切削油有礦物油、動植物有、混合油等，起潤滑作用，極壓切削油是在切削油上加入了S、P、cl 等極壓添加劑的切削液，可顯著提高潤滑和冷卻作用。 切削液的選用：1. 粗加工：切削量大，產熱多，已冷卻為主，選用%3-5%的乳化液，硬質合金刀具耐熱性較好，可不用切削液；2. 精加工：以潤滑為主，提高加工精度、降低表面粗糙度，選用 10%-12%的擠壓乳化液；3. 難加工材料的切削：切削力大，切削溫度高，摩擦嚴重，選用擠壓乳化液；4. 磨削：磨削溫度高，工件易燒傷，產生的細屑、磨屑會刮傷已加工表面，一冷卻、清洗為主，選用乳化液或擠壓乳化液。 磨削：1. 磨削過程包括：滑擦、刻劃、切削三個過程；2. 磨削特點：a. 磨削速度高，滑擦、刻劃作用導致嚴重的擠壓和摩擦變形，產生大量熱，而磨削加工時，熱量難以帶走，傳入工件使工件產生燒傷，尺寸發(fā)生變化，產生裂紋。b. 磨削加工的精度高，表面粗糙度值小，可以實現(xiàn)微量切削，磨削精度可達 IT5-6級，表面粗糙度值小至 Ra1.25-0.01um；c. 磨削徑向磨削力大，且作用在工藝系統(tǒng)剛性較差的方向上；d. 磨削溫度高；e. 砂輪有自銳作用；f. 磨削除可以加工鑄鐵、碳鋼、合金鋼等一般結構材料外，還可加工一般刀具難以切削的高硬度材料，但不宜加工塑性較好的有色金屬，g. 磨削加工的工藝范圍廣，不僅可以加工各種表面，還可用于各種刀具的刃磨；h. 磨削在切削加工中的比重增大。 磨內孔和外孔的區(qū)別：外圓磨削工藝性好，高速可通過改變砂輪直徑易以實現(xiàn)，8砂輪與工件接觸區(qū)敞開，接觸面積小，冷卻方便；而磨內孔時，砂輪和砂輪軸尺寸受孔的限制，直徑較小，為獲得較高的速度，必須提高轉速，故易產生振動，影響表面粗糙度，砂輪與內孔內切，接觸區(qū)封閉，接觸面積大，產熱集中，散熱條件差，由此工件熱變形大，軸也變形，加工精度低，形狀誤差大，磨內孔改善方法：采用較小進給量和背吃刀量，多次重復磨削，以降低效率換取精度提高。 知識點：機床上的運動：切削運動，輔助運動。 輔助運動有：分度運動，送夾料運動，控制運動，其他各種空程運動。 按刀具分為 切刀，孔加工刀具，銑刀，拉刀，螺紋刀具，齒輪刀具，自動化加工刀具。 按刀具上主切削刃多少分為 單刃刀具，多刃刀具。 按刀具切削部分的復雜程度分為 一般刀具，復雜刀具。 按刀具尺寸和工件被加工尺寸的關系分為 定尺寸刀具，非定尺寸刀具。 按刀具切削部分本身的構造分為 單一刀具 和 復雜刀具。 按刀具切削部分和夾持部分之間的結構關系分為整體式刀具和裝配式刀具。 切刀主要包括 車刀，刨刀，插刀，膛刀。 孔加工刀具有 麻花鉆，中心鉆，擴孔鉆，鉸刀等。 用得最多的刀具材料是 高速鋼 和 硬質合金鋼。 高速鋼分 普通高速鋼 和 高性能高速鋼。 高性能高速鋼分 鈷高速鋼，鋁高速鋼，高釩高速鋼。 外圓車刀切削部分的結構要素：前刀面，后刀面，副后刀面，主切削刃，副切削刃，刀尖。 刀具的參考系分為 標注角度參考系 和 工作角度參考系。 標注角度參考系由 主運動方向確定，工作角度參考系由 切削運動方向確定。 構成刀具標注角度參考系的參考平面有 基面，切削平面，正交平面，法平面，假定工作平面，背平面。 基面 過切削刃選定點垂直于主運動方向的平面。 切削平面 過切削刃選定點與切削刃相切并垂直于基面的平面。 正交平面 是通過切削刃選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。 法平面 是通過切削刃選定點并垂直于切削刃的平面。 假定工作平面 是通過切削刃選定點平行進給方向并垂直于基面的平面。 在正交平面內標注的角度 前角，后角，楔角。 在切削平面內標注的角度 刃傾角。9 在基面內標注的角度 主偏角，副偏角，刀尖角。 前角 在正交平面內度量的前刀面與基面之間的夾角。 后角 在正交平面內度量的后刀面與切削平面之間的夾角。 楔角 在正交平面內度量的前刀面與后刀面之間的夾角。 刃傾角 在切削平面內度量的主切削刃與基面之間的夾角。 主偏角 主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。 副偏角 副切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角。 刀尖角 在基面內度量的主刃與副刃之間的夾角。 刀具的幾何參數(shù)包括 切削刃形狀，刃區(qū)剖面型式，刀面型式，刀具角度。 前角的選擇原則（1）工件材料的強度低，硬度低，塑性大，前角數(shù)值應取大些，加工脆性材料時，應取較小的前角。 （2）刀具材料的強度和韌性越好應選用較大的前角。 （3）粗切時前角取小值，工藝系統(tǒng)差時，前角取大值。 后角的選擇原則 （1）粗切時后角可取小值，精切時，后角取大值（2）當工藝系統(tǒng)剛性較差或使用有尺寸精度要求的刀具時取較小的后角。 前角的功用 增大前角能減小切削變形和摩擦，降低切削力和切削溫度，減少刀具磨損和改善加工表面質量。 后角功用 增大后角能減少后刀面與過度表面件的摩擦，還可以減少切削刃圓弧半徑，使刃口鋒利。 刃傾角的功用 影響切屑流出方向，影響切削刃的鋒利性，影響刀刃強度，影響切削分力。 主偏角和副偏角的功用 （1)影響已加工表面粗糙度（2）影響切削分力的大小和比例，影響工藝系統(tǒng)的彈性變和振動。 （3）直接影響刀尖強度，影響對切削熱的傳散（4）主偏角影響切屑層形狀，影響斷屑效果和排屑方向。 主偏角的選擇原則 （1）粗加工，半精加工，硬質合金車刀，選較大主偏角（2）加工很硬材料取較小主偏角（3）工藝剛性好取較小主偏角，車細長軸選較大主偏角（3）單件小批量生產 主偏角等于 90 度或 45 度。 ；副偏角選擇原則 (1)一般刀具取較小副偏角（2）精加工刀具取更小副偏角（3）加工高強度高硬度或斷續(xù)切削時取較小副偏角。 磨具由 磨料，結合劑，空隙三者構成。 砂輪的特性包括 磨料，粒度，硬度，結合劑，組織