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1、机械制造技术基础（讲义）257包S国一、刀具方面1、刀具总述：金属切削过程的实质是刀具与工件相互作用的过程，其目的是将工件上多余金属切除，并在高效低成本的前提下，使工件满足图纸要求的形状、尺寸精度与表面质量。切削运动：主运动（只有一个），进给运动（一个或者者多个）。工件上的三表面：待加工表面、已加工表面与过渡表面。切削用量三要素：切削速度（V）,进给量（f）,背吃刀量（a。）。刀具的几何参数：（以普通外圆车刀为例）结构：三面（前刀面、主后刀面、副后刀面）、二刃（主刀刃、副刀刃）、一尖（刀尖）。前角（Y。）：它决定了切削刃的锋利程度与刃口强固程度。在粗加工时，通常选取小的，精加工时选取大的前角；
2、后角（a。）：增大后角，可减少刀具磨损，提高表面加工质量，在粗加工时，通常选取小的，精加工时选取大的后角；此外还有主偏角，副偏角，刃倾角等，这是刀具中比较重要的几种角度参数。刀具的材料：必备性能：高的硬度及耐磨性；足够的强度及韧性；高的热稳固性；良好的物理特性；良好的工艺性；经济性好。硬度含义：HB:布氏硬度，应用于铸铁;HRA：洛氏硬度，应用于刀具；HRC：洛氏硬度，应用于钢。常用刀具材料种类：高速钢、硬质合金。高速钢(高速不高速)：强度、韧性、导热性与工艺性好，特别是能够制造复杂的刀具，但硬度、耐磨性与耐热性较差，故用于低速刀具、成型刀具的制造。硬质合金：由高硬、难熔的金属碳化物与金属粘结
3、剂等通过粉末冶金制成的。与高速钢相比有下列特点：硬度高耐磨性好，耐热性高，但抗弯强度低，断裂韧性低，因而硬质合金刀具承受切削振动与冲击负荷的能力差。硬质合金分类：(P)YT类：加工长切屑(塑性)黑色金属；(K)YG类：加工短切屑(脆性)黑色金属、有色金属与非金属材料；(M)YW类：加工长切屑与短切屑黑色金属与有色金属。其中常用(P)YT类，比如：YTI5、YT14等，其中的15、14表示TiC的含量为15%与14%。含TiC多，耐热性好，强度低,常用于精加工刀具；含TiC少，用于粗加工。切削液：作用机理：冷却作用；润滑作用；清洗作用；防锈作用。选择：低速刀具，高速钢刀具为降低温度，减少摩擦，应
4、使用切削液；硬质合金刀具因耐热性好通常不用；加工钢等塑性材料时用，铸铁等脆性材料不用；钻孔、攻丝、较孔等选用乳化液。刀具的耐用度：刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量达到刀具磨钝标准所通过的净切削时间，用T表示。选择切削用量：粗加工时，以提高生产率为主，因此在系统强度、刚度同意的情况下，选取大的背吃刀量及进给量，按刀具耐用度来计算切削速度。在精加工及半精加工时，以保证加工质量为主，使用较小的背吃刀量及进给量，为避免及减小积屑瘤，硬质合金刀具应用较高切削速度，高速钢刀具应用较低切削速度。2、车刀：车床加工公差等级为：IT7IT9级；表面粗糙度可达R,L6mo分类：按用途分，外圆车刀、端面车刀、切断车
5、刀。按结构分，整体车刀、焊接车刀、焊接装配车刀、机械夹固刀片车刀（机夹车刀与可转位车刀）。整体车刀：高速钢车刀，俗称“白钢刀”；焊接车刀：在普通碳钢刀杆上镶焊（钎焊）硬质合金刀片；硬质合金焊接车刀：缺点是其切削性能要紧取决于工人刃磨的技术水平，与现代生产不相习惯。此外，碳钢刀杆不能重复使用，当刀片用完后，刀杆也随之报废了。机夹车刀：将硬质合金刀片用机械夹固的方法安装在刀杆上，只有一主切削刃，用钝后可修磨多次。可转位车刀：刀片为多边形，每一边都作为切削刃，用钝后，刀片转位，每个切削刃都用钝后，再更换刀片。（硬质合金可转位刀片有了国家标准）夹固结构：杠杆式、上压式、楔销式、偏心式。常用刀具材料：碳
6、素工具钢：硬度，HRC6064（T8A、T10AT12A）用于手动工具（丝锥、板牙、绞刀等）。合金工具钢：硬度，HRC6065（9SiCr）用于或者低速机动刀具。高速钢：硬度，HRC6270（W18Cr4V）用于各类刀具特别是复杂刀具的制造（钻头、铳刀、车刀等）。硬质合金：硬度，HRC7482用于车刀刀头铳刀刀头等（切铸铁:YG8YG6;切钢：YT5、YT15YT30）o车刀要紧参数：见图示，刃慎角车刀刃磨：磨主后刀面：按主偏角大小，使刀杆向左倾斜；按主后角大小，使刀头向上翘；磨副后刀面：按副偏角大小，使刀杆向右偏；按副后角大小，使刀头向上翘；磨前刀面：按前角大小倾斜前刀面（注意刃倾角大小）；
7、磨刀尖圆弧：刀尖向上翘，使圆弧刃有后角；左右摆动，以刃磨圆弧。在砂轮上刃磨：刃磨高速钢车刀用白色氧化铝砂轮；刃磨硬质合金车刀用碳化硅砂轮。车刀安装：车刀安装在方刀架上，刀尖要与车床中心等高，刀尖在方刀架上伸出长度要合适，通常小于二倍的刀杆厚度，垫刀片要放的平整，车刀与方刀架都要锁紧。工件装夹（装夹附件）：在车床上装夹工件，应使加工表面的回转中心与车床主轴中心线重合。三爪卡盘装夹：能自动定心，但定心准确度不高。工件上同轴度要求较高的表面，应在一次装夹中车出。四爪卡盘：四爪卡盘是分别调整的，它的夹紧力大，用它装夹工件时，务必先进行找正。顶尖（轴类）：分为活顶尖与死顶尖。活顶尖，高速切削，精加工、半
8、精加工时；死顶尖，低速切削，精加工时。用顶尖之前，加工中心孔：普通中心孔（60。），双锥面中心孔（60。、1200）o中心架、跟刀架：辅助支承。花盘：需认真找正，弯板安装在花盘上要认真找正，工件固定在弯板上也需找正（平衡铁块）。3、钻削加工及刀具：钻削机床：立式钻床、台式钻、摇臂钻、深孔钻。钻床上常用刀具：分两类，加工孔的刀具：扁钻、麻花钻等；对已有孔再加工的刀具：扩孔钻、绞刀等。标准的高速钢麻花钻：有两条主切削刃，两条副切削刃，一条横刃。钻孔时韧带起着导向作用，为减小与孔壁的摩擦，向柄部方向有减小的倒锥量。存在的问题：沿主切削刃多点前角值差别悬殊，产生较大轴向力（从外圆到钻心，前角值逐步减小
9、），切削条件恶化；棱边近似为了圆柱面的一部分，摩擦严重；主、副切削刃相交处，切削速度最大，散热条件最差的，磨损很快；副切削刃长，排屑不畅，切削液难于注入加工区。改进：修磨横刃：磨短横刃；修磨前刀面：加工硬材，将主切削刃的外缘处前刀面磨去一部分，保证强度；修磨棱边：窄棱边；修磨切削刃：在主副切削刃交接处磨出过渡刃；使用圆弧刃钻头；主切削刃外圆修磨成圆弧（散热条件好，刀具耐用度高，可获得较高的表面加工质量及精度）;磨出分屑槽：后刀面磨出分屑槽（避免加工后表面凸起，两条切削刃上的分屑槽要错开），以改善切削液的注入。扩孔加工：孔的半精加工：扩孔可作为孔加工的最后工序，也可作为钱孔的准备工序。扩孔的加工
10、余量，0.54mm,加工精度，IT9IT10,R.6.33.2m,钱孔加工：用铁刀对孔的最后加工，加工精度，IT6IT7,R.1.60.8m,钱孔时，使用较低的转速，并加冷却液。攻丝：刀具，丝锥。4、铳削加工及刀具:刀具分类：按用途分；圆柱铳刀、面铳刀、盘铳刀。铳削方式：逆铳（顺铳）：铳刀切削速度方向与工件进给方向相反（相同）。顺铳时，铳刀耐用度比逆铳时高23倍,表面粗糙度也可降低，但顺铳不宜用于铳削带硬皮的工件；逆铳时,丝杠、螺母之间有螺纹间隙，就会造成工作台窜动，使铳削进给量不均匀，甚至会打刀。在没有消除螺纹间隙的通常铳床上，只有使用逆铳，而无法使用顺铳。铳削特点：多刃切削；断续切削；可选
11、用不一致铳削方式。除端铳刀外，大多数铳刀仍以高速钢为要紧刀具材料，使用机夹或者焊接硬质合金刀齿的铳刀，可大大提高生产率及刀具耐用度。二、工件的定位基准、装夹及工装基准在机械加工制造业中，常使用机械加工方法将毛坯加工成零件,再将合格零件装配成机械。为了使加工过程确保零件的设计性能、质量、经济性要求，首先要制定零件的机械加工工艺规程,然后再根据工艺规程对零件进行加工。三种工艺卡片：机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺卡片、机械加工工序卡片。工艺装备（工装）：刀具、夹具、模具、量具、检具、辅助工具对机械加工工艺规程进行设计制定：机械加工工艺过程的构成：基本概念：工序：一个或者一组工人，在相同的工作地点
12、对同一个或者同时对几个工件所完成的那一部分工艺过程，它是构成工艺过程的基本单元。安装：在一道工序中，工件经一次定位夹紧后所完成的那一部分工艺内容。工位：为完成一定工序的内容，在一次装夹工件后，工件与夹具位置所完成的加工。比如：四工位，装卸工件、钻孔、扩孔、钱孔。工步：在加工表面、刀具与切削用量均保持不变的情况下，所完成的那一部分工序内容。连续若干个相同的工步，习惯上视为一个工步。走刀：在一个工步内，因加工余量较大，需用同一刀具，在同一转速及进给量的情况下对同一表面进行多次切削，每次切削称之一次走刀，它是加工过程的最小单元。对机械加工工艺规程制定的几个要紧定性问题：基准基准：用来确定生产对象上几
13、何要素间的几何关系所根据的那些点、线、面。基准分为设计基准与工艺基准。设计基准：图样上（零件图）所使用的基准。工艺基准：在工艺过程中所使用的基准。工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工的表面，加工后的尺寸形状、位置的基准，它是某一工序所要达到的加工尺寸的起点；定位基准：在加工中用于定位的基准；测量基准：零件测量时所使用的基准；装配基准：装配时确定零件或者零部件在产品中的相对位置精度所使用的基准。定位基准的选择定位基准：分为粗基准与精基准。用作定位的表面，假如是没有加工过的毛坯表面为粗基准，已加工过的表面为精基准。精基准的选取原则：基准重合原则；基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则。粗基准
14、的选择原则：重要的表面为粗基准；加工余量小的表面；选平整、光洁无分型面、冒口、面积较大的表面；粗基准同一自由度方向上只用一次。表面加工方法的选择加工方法的经济加工精度：粗车：加工精度IT1213,R,12.530;半精车：加工精度ITIo11,R.66.3;精车:加工精度IT7,R1.60.8。保证加工表面的几何形状精度，相互位置要求；与零件材料、加工性能、热处理状况相习惯；与生产类型相习惯；与工厂现有生产条件相习惯。加工阶段的划分粗加工、半精加工、精加工、（光整阶段）。加工顺序的安排先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行。定位、夹紧（装夹）定位与夹紧的全过程一装夹。夹具：完成工件装夹任务最重
15、要的工艺装备。夹具构成：定位元件；夹紧装置；对刀导向元件；其他元件；夹具体。“工欲善其事，必先利其器。”夹具分类：按通用化程度分一通用夹具、专用夹具、可调整夹具、组合夹具、自动化生产用夹具；按机床类型分一车床、铳床、钻床夹具等。1.定位原理：六点定位原理一任何一刚体在空间三个相互垂直的坐标系中有六个自由度。工件在夹具中定位，就是要限制工件的某些自由度。用六个无重复作用、正确布置的支承点，就可完全限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占有完全确定的位置。分类：完全定位、不完全定位与欠定位、过定位（有些为好的，跟刀架,中心架）。2 .定位元件以平面定位的元件：固定支承一支承钉、支承板；可调支承；自位支承。以
