切削加工基本知识Word文档格式.docx

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（b）铣削加工：

I刀具的回转运动；

工件的（横向、纵向、垂直上下）运动。

（c）刨削加工（牛头刨）：

I刀具的直线往复运动；

工件的横向间歇运动。

（d）钻削加工：

l钻头的回转运动；

钻头沿轴向的直线运动。

（e）磨平面：

I砂轮的高速回转运动；

（f）磨圆周面：

工件的回转运动、轴向移动及圆周进给运动。

（二）切削用量在切削过程中，工件上存在3个不断变化着的表面，即：

待加工表面工件上即将被切去切屑的表面。

已加工表面工件上切去切屑后形成的表面。

过渡表面工件上正被切削刃切削的表面。

它在切削过程中不断变化，但总处于待加工表面和已加工表面之间。

切削用量是切削速度、进给量（或进给速度）和背吃刀量。

三者的总称。

它们分别定义如下：

1切削速度切削速度（是指单位时间内，刀刃上选定点相对于工件沿主运动方向的位移。

刀刃上各点的切削速度可能是不同的。

当主运动为旋转运动时，其切削速度为：

式中d工件或刀具上相对于刀刃选定点处的直径（mm）；

n主运动的转速（r/min）。

当主运动为往复直线运动时，切削速度取其往复行程的平均速度：

式中L主运动行程长度（mm）主运动每分钟往复次数（次min）。

2进给量（或进给速度）进给速度，是指单位时间内，刀刃上选定点相对于工件沿进给运动方向的位移。

进给量是指在主运动的一个循环内，工件与刀具在进给运动方向上的相对位移。

在实际生产中，进给量也称为走刀量，单位为mm/r（旋转运动）或mm/次（往复直线运动）。

因此，进给速度与进给量之间有如下关系：

式中N主运动速度n（旋转运动）或，（往复直线运动）。

3背吃刀量背吃刀量，又称为切削深度，它是指在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。

对外圆车削和平面刨削来说，背吃刀量，就等于已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。

如车外圆时：

（mm）式中待加工表面直径（mm）；

已加工表面直径（mm）。

下图列出了一些常用加工方法的切削用量。

切削用量（a）车削；

（b）钻削；

（c）铣削；

（d）磨削。

1待加工表面；

2过渡表面；

3已加工表面。

切削用量三要素是影响切削加工质量、刀具磨损、机床动力消耗及生产率的重要参数。

选用时，要综合考虑以上几方面的因素，首先应尽可能选择大的背吃刀量和进给量，最后确定合理的切削速度。

一般来说，粗加工时，为了尽快切去大部分加工余量，提高生产率，可选用较大的背吃刀量和进给量，但切削速度受机床功率和刀具耐用度等因素的限制而不宜太高。

在精加工和半精加工时，为了保证工件的加工质量，常常选用较小的背吃刀量、进给量和较大的切削速度（减小切削瘤和鳞刺）。

三、金属切削时的冷却与润滑切削过程中，刀具与切屑和工件的相互作用与摩擦，会产生大量的切削热，使刀具磨损增加，致使加工表面的质量降低，同时加工过程中的一些物理、化学现象也严重影响着切削的进行。

为此，在切削过程中常常使用切削液。

切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用，它可以减少切削热和切削力，改善摩擦状态和散热条件，并减少刀具和切屑的粘结，控制切屑瘤和鳞刺的生长，减小工件的变形，提高加工精度和降低已加工表面的粗糙度，延长刀具寿命，提高生产率。

（一）切削液的分类切削加工中最常用的切削液大致可以分为两大类：

1非水溶性切削液非水溶性切削液主要是切削油。

它包括各种矿物油（如机械油、轻柴油、煤油等）、动植物油（如豆油、猪油等）和加入油性、极压添加剂配制的混合油。

切削油的润滑性好，但冷却性能差，主要用来减少刀具的磨损和降低工件的表面粗糙度。

2水溶性切削液水溶性切削液主要有水溶液和乳化液。

前者以水为主要成分，在其中加入防锈剂或一定量的表面活性剂和油性添加剂。

后者是由矿物油、乳化剂及其他添加剂配制的乳化油加95%98%的水稀释而成的乳白色切削液。

这类切削液具有良好的冷却作用，清洗作用也好，但润滑、防锈性能差。

（二）切削液的作用和选用在切削过程中使用的切削液主要起冷却和润滑作用。

由于切削液的流动性、渗透性和喷射压力可以冲走切削时产生的细小切屑，因而它又有清洗作用。

同时，切削液还必须具有防锈功能，否则，它会使工件、刀具和机床等受到腐蚀。

1冷却作用切削液的冷却作用主要是带走大量的切削热，降低切削温度，提高刀具耐用度；

减小工件、刀具因热膨胀而引起的变形，提高加工精度；

降低断续切削时的温度差和热应力，减少热裂等。

冷却作用的优劣取决于切削液的导热系数、比热、汽化热、汽化速度以及流量、流速等。

一般水溶液的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间。

2润滑作用在切削过程中，刀具前刀面与切屑接触，压力很高，发生激烈摩擦，温度也很高。

从外部供给的切削液在毛细现象的作用下主要从两侧（D方向）渗入到前刀面上，如右下图所示。

在切削区的工件表面和剪切面上，存在着许多微小裂纹，由于切削热的作用，汽化的切削液分子直接从这些裂纹（B向C向）渗透并吸附在工件表面和剪切面上，能够降低表面能，防止裂纹的再熔焊，并减小工件的塑性变形抗力。

通过上述途径渗透的切削液，在刀具与切屑和工件的接触面上形成吸附薄膜，起到润滑作用，减少金属与金属直接接触的面积，降低摩擦力，增大剪切角，缩短刀、屑接触长度，因而减小切屑变形，抑制积屑瘤的生长，减小加工表面粗糙度。

同时，还可减小切削功率消耗，降低切削温度，提高刀具耐用度。

切削速度对切削温度的影响最大，而且还影响切削液渗透的时间，所以，它对切削液的润滑效果有很大的影响。

一般说来，切削速度越高，切削液的润滑效果越低。

在高速切削时，由于变形较小，剪切角较大，也不易产生积屑瘤，加工表面粗糙度较小，因此主要考虑切削液的冷却作用，这对降低切削温度，提高刀具耐用度有显著效果。

3切削液的选用选用切削液，除了考虑切削液本身的各种性能外，还应根据加工方法、工件材料、刀具材料和加工要求等具体情况合理选择和正确使用。

切削液选用表工件材料碳钢、合金钢不锈钢耐热合金铸铁铜及铜合金铝及铝合金刀具材料（磨削时为砂轮）高速钢硬质合金高速钢硬质合金高速钢硬质合金高速钢硬质合金速钢硬质合金高速钢硬质合金削车3,1,70,3,17,4,20,4,22,4,78,2,40,3,10,3,1,20,3,20,30,3车4,70,2,77,4,20,4,22,8,48,40,60,6,20,3,20,60,6削铣4,2,70,37,4,20,4,22,4,70,80,3,10,3,1,20,3,20,30,3槽4,2,77,47,4,27,4,22,8,48,40,60,6,20,3,20,60,6钻削3,13,18,4,28,4,22,8,42,8,40,3,10,3,1,20,3,00,30,3铰削7,8,47,8,48,7,48,7,48,78,70,60,6,70,5,70,5,70,5,7攻丝7,8,48,7,48,70,6,70,5,7拉削7,4,88,7,48,70.3,70,3,5滚齿，插齿7,88,7,48,70,3,70,5,7削磨1,31,34,24,24,24,21,31,3111磨1,31,34,24,24,24,21,31,3111注：

表中数字代表的意义分别为：

0干切削；

1润滑性不强的化学合成液；

2润滑性较好的化学合成液；

3普通乳化液；

4极压乳化液；

5普通切削油；

6煤油；

7含硫、氯的极压切削油或植物油与矿物油的复合油；

8含硫氯、氯磷或硫氯磷的极压切削油。

第二节切削加工零件的技术要求机械产品技术文件中规定了零件的技术要求。

零件的技术要求一般包括加工精度、表面质量、零件的材料及热处理和表面处理（如电镀、发蓝、煮黑等）等。

加工精度是指工件加工后，其实际的尺寸、形状和相互位置等几何参数与理想几何参数相符合的程度，它包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

表面质量则是指工件加工后的表面粗糙度、表面层的冷变形强化程度、表面层残余应力的性质和大小以及表面层金相组织等。

在以上这些技术要求中，加工精度和表面粗糙度要由切削加工来保证。

一、尺寸精度尺寸精度是指零件的实际尺寸相对于理想尺寸的准确程度。

它包括表面本身的尺寸和表面间的尺寸，用尺寸公差来控制。

公差是指允许尺寸的变动量。

国家标准中将尺寸公差分为20级，即IT01、IT0、ITl、IT2、ITl8。

IT表示标准公差，数字表示公差等级，从IT01ITl8，精度等级依次降低，公差值依次增大。

常用的为IT6IT11，ITl2ITl8为未注公差尺寸的公差等级。

二、形状精度和位置精度形状精度是指零件上的线、面要素的实际形状相对于理想形状的准确程度。

例如，车削的轴，加工后可能出现多种形式，如下图所示。

这些形状误差如果超出允许范围，不但会影响使用性能，有时还无法装配。

位置精度是指零件上点、线、面要素的实际位置相对于理想位置的准确程度。

机械加工零件要素的形状及位置不可能做到绝对准确，但为满足产品的使用要求，就需要对这些形状、位置的误差加以控制。

形状精度和位置精度用形位公差来表示。

国家标准中规定的控制零件形状公差的项目有6项，控制位置公差的项目有8项，见下表形位公差项目与符号分类项目符号分类项目符号形状公差直线度位置公差定向平行度/平面度垂直度圆度倾斜度圆柱度定位同轴度线轮廓度对称度面轮廓度位置度跳动圆跳动全跳动为便于理解形位公差各项的意义，下图列出一些示意图。

形状公差图例（a）d圆柱体的轴线必须位于直径为公差值0.04的圆柱面内；

（b）上表面必须位于距离为公差值0.1的两平行平面内；

（C）滚圆必须位于相应截面上半径差为公差值0.03的两同心圆之间；

（d）圆柱面必须位于半径差为公差值0.05的两同轴圆柱面之间；

（e）实际轮廓线必须位于包络一系列直径为公差值0.04，且圆心在理想轮廓线上的圆的两包络线之间；

（f）实际轮廓面必须位于包络一系列直径为公差值0.02，且球心在理想轮廓面上的球的两包络面之间。

位置公差图例（a）上表面必须位于距离为公差值t，且平行于基准平面的两平行平面之间；

（b）台阶面必须位于距离为公差值t，且垂直于基准轴线的两平行平面之间；

（c）斜表面必须位于距离为公差值t，且与基准平面成角的两平行平面之间；

（d）的轴线必须位于直径为公差值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内；

（c）槽的中心面必须位于距离为公差值t，且相对于基准中心平面对称配置的两平行平面之间；

（f）D的轴线必须位于直径为公差值0.1，且以相对基准A、B、C所确定的理想位置为轴线的圆柱面内。

（g）端面绕基准轴线作无轴向移动回转的同时，指示器作垂直于基准轴线的直线移动，此时，在整个端面上的跳动量不得大于t；

（h）d圆柱面绕基准轴线作无轴向移动回转时，在任测量平面内的径向跳动量均不得大于公差值t，三、表面粗糙度在切削过程中，由于切屑与工件分离时的塑性变形、工艺系统中的振动以及刀具与被加工表面之间的摩擦等原因，在工件的已加工表面上不可避免地要产生微小峰谷，它直接影响零件的配合性质、耐磨性及密封性，从而影响零件的寿命和产品的使用性能。

这些微小峰谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度。

国标中规定了表面粗糙度的表示符号、评定参数及其允许值。

最常用的评定参数是（轮廓算术平均偏差），值越大，表面越粗糙，反之表面越光滑。

表示符号有3种：

用去除材料的方法获得的表面，如车削、铣削、磨削等形成的表面等；

用不去除材料的方法获得的表面，如铸造、锻造形成的表面；

用任何方法获得的表面。

通常，粗加工（如粗车、粗铣、钻孔等）所能达到的值大于12.5，半精加工（如半精车、粗磨、铰孔、拉削等）后的，值为1.66.3，精加工（如精铰、刮削、精磨、精拉等）后的及值为0.20.8，值小于0.2时则要用精密加工（如精密磨削、研磨、抛光、镜面磨削等）的方法才能达到。

表面粗糙度的测量方法很多，如比较法、干涉法、光切法、针描法及散射法等。

生产中最常用的方法是比较法。

将工件上的被测表面对照粗糙度样板，用肉眼判断或借助放大镜进行比较。

这种方法操作简单、方便，但测量误差大，而且不能测出具体的值，后几种方法利用较精密的测量仪器进行测量，精度较高，能测出具体的值，只是操作较为复杂。

下图为一曲轴的技术要求与标注示例曲轴第三节常用量具在切削加工过程中，为了确定所加工的零件是否达到图纸要求（包括加工精度和表面粗糙度），就必须用工具对工件进行测量，这些测量工具简称为量具。

没有量具，就无法加工出合格的工件。

由于零件形状多种多样，精度要求也不尽相同，这就需要用不同的量具进行测量。

量具的种类很多，本节仅介绍常用的几种。

一、钢直尺和卡钳

（一）钢直尺钢直尺在生产中常称为钢板尺，是最简单的长度量具，可直接用来测量工件的尺寸（见下图），其规格有150mm、300mm、500mm、1000mm等几种。

最小刻度为0.5mm，测量精度为0.25mm，一般用来测量精度要求不高的工件。

（二）卡钳卡钳是一种间接量具，使用时必须与钢直尺或其他有刻度线的量具配合使用。

它有内、外两种形式。

内卡钳用来测量内部尺寸（如孔径），外卡钳用来测量外部尺寸（如轴径）。

测量方法下如图。

二、游标卡尺游标卡尺是一种比较精密的量具，它可以测量出工件的内径、外径、长度及深度尺寸等。

按其用途可分为通用游标卡尺和专用游标卡尺两大类。

通用游标卡尺按测量精度可分为0.10mm、0.05mm、0.02mm三个量级。

按其尺寸测量范围有0125mm、0150mm、0200mm、0300mm、0500mm等多种规格。

下面以精度为0.02mm、规格为0150mm的通用游标卡尺为例，说明它的读数原理和方法。

1读数原理：

当主、副尺的卡脚贴合时，副尺（游标）上的零线对准主尺上的零线（见图（a），主尺上49mm（49格）正好等于副尺上的50格，则副尺每格长度=49/50mm=0.98mm。

主尺与副尺每格相差0.02mm。

2读数方法（b）：

先由副尺零线以左的主尺上读出最大整数31mm，然后由副尺零线以右与主尺刻线对准的刻线数24乘上主副尺每格之差0.02mm读出小数0.48mm，把读出的整数和小数相加即为测量的尺寸31.48mm。

0.02mm游标卡尺及读数方法3使用游标卡尺应注意下列事项：

（1）检查零线。

使用前应先擦净卡尺，合拢卡脚，检查主副尺的零线是否重合，若不重合，记下误差，测量时用它来修正读数。

按规定，主副尺误差太大，应送计量部门检修。

（2）放正卡尺，用力适当。

测量时，应使卡脚与工件表面逐渐接触，最后达到轻微接触，卡脚不得用力压紧工件，以免卡脚变形或磨损，降低测量精度。

其间还要注意放正卡尺，切忌歪斜，以免测量不准。

（3）防止松动。

卡尺如需取下来读数，应先拧紧制动螺钉将其锁紧，再取下卡尺。

（4）读数时，视线要垂直卡尺并对准所读刻线，以免读数不准。

（5）不得用卡尺测量表面粗糙和正在运动的工件。

（6）不得用卡尺测量高温工件，否则会使卡尺受热变形，影响测量。

专用游标卡尺有深度尺和高度尺两种，分别用来测量深度和高度尺寸。

高度尺还可用于精密划线。

三、百分尺和百分表

（一）百分尺（又称分厘卡）百分尺是比游标卡尺更为精确的测量工具，其测量精度为0.01mm。

在生产中，习惯上称为千分尺。

按其用途可分为外径百分尺、内径百分尺和深度百分尺等几种类型，分别用来测量工件的外径、内径和深度。

其中外径百分尺按其测量范围有025mm、2550mm、5075mm、75100mm、100125mm、125150mm等多种规格。

下图是测量范围为025mm的外径百分尺。

弓架左端为固定砧座，右端的螺杆和活动套筒连在一起，转动活动套筒，二者便一起向左或向右移动。

固定套筒（相当于主尺）在轴线方向上刻有一条中线（亦称基线），中线的上下方各刻有一排刻线，其每小格间距为1mm，上下两排刻线相互错开0.5mm；

在活动套筒（相当于副尺）的左端圆周上有50等分的刻线。

因螺杆的螺距为0.5mm，即螺杆每转一周，同时轴向移动0.5mm，故活动套筒上每小格的读数为0.5/50=0.01mm。

外径百分尺1砧座；

2螺杆；

3固定套筒；

5棘轮当百分尺的螺杆与固定砧座接触时，活动套筒左端的边线与轴向刻线的零线重合，同时，圆周上的零线应与中线对准。

下图说明百分尺的读数方法。

首先读出副尺（活动套筒）所指的主尺（固定套筒）上的整数（应为0.5mm的整数倍）7.5mm，然后读与主尺中线重合的副尺的刻度数39，并乘以0.01即为小数部分0.39mm，将整数与小数加起来就得到被测工件的尺寸7.89mm。

使用百分尺应注意下列事项：

（1）校对零点。

将砧座与螺杆擦净接触，检查圆周刻度零线是否与中线零点对齐，若有误差，记下此值，测量时要根据这一误差修正读数。

（2）当螺杆快要接触工件时，必须使用端部棘轮，当棘轮发出“嘎嘎”声时，表示压力合适，停止拧动。

（3）工件测量表面应擦干净，并准确放在百分尺测量面间，不得偏斜。

（4）测量时不得先锁紧螺杆，后用力卡过工件。

否则将导致螺杆弯曲或测量面磨损，从而降低测量精度。

（5）不得用百分尺测量表面粗糙和运动中的工件。

（6）不得用百分尺测量高温工件，否则，会使百分尺受热变形，影响测量。

（二）百分表百分表是一种精度较高的比较量具，它只能测出相对的数值，不能测出绝对数值。

主要用来检查工件的形状和位置误差（如圆度、平面度、垂直度等），也常用于工件的精密找正，校正装夹位置。

百分表的结构如右图所示。

当测量杆向上或向下移动1mm时，通过齿轮传动系统带动大指针转一圈，小指针转一格。

刻度盘在圆周上有100等分的刻度线，其每格的读数为0.01mm；

小指针每格读数为1mm。

测量时，大小指针所示读数之和即为尺寸变化量。

小指针处的刻度范围即为百分表的测量范围。

刻度盘可以转动，供测量时调整大指针对零位线用。

百分表常装在专用百分表架上使用测时时，使微则量杆与被测表面垂直接触，转动刻度盘使指针对准零线，然后慢慢转动（或移动）工件，观察指针的摆动以确定工件的误差。

下图为百分表应用举例。

百分表中还有一种专门用来测量孔径及其形状精度的表，叫内径百分表。

它附有成套的可换插头，供测量不同孔径时选用。

其测量精度为0.01mm，有610mm、1018mm、1835mm、3550mm、50100mm、100160mm等多种规格。

使用方法如下图所示。

四、万能角度尺万能角度尺是用来测量零件内外角度的量具，其结构如下图所示。

万能角度尺的读数原理和读数方法与游标卡尺相同。

主尺刻线每格为1，游标刻线把主尺的29等分为30格，即游标刻线每格为29/30=。

主尺与游标每格相差2，即万能角度尺的测量精度为2。

测量时应先校对零位。

万能角度尺的零位是当角尺和直尺均装上，且角尺的底边及基尺均与直尺无间隙接触，此时主尺与游标的“0”线对准。

调整好零位后，通过改变基尺、角尺、直尺的相互位置可测量0320范围内的任意角度，如下图所示。

五、塞尺塞尺又称为厚薄尺，用来检验两贴合面之间的缝隙大小。

它由一组厚度不同、范围为0.030.3mm的薄钢片组成，每片钢片上标有厚度标记。

测量时根据被测间隙的大小选择厚度接近的一片或数片薄片直接插入间隙，则这一片或数片的厚度即为两贴合面的间隙值。

使用塞尺时应先擦净尺面和工件被测表面，插入时用力不可太大，以免尺片弯曲或折断。

六、量规量规包括塞规和卡规，是用于成批大量生产的一种专用量具。

它无刻度，只能检验工件是否合格，而不能测量出工件的具体尺寸。

塞规用来检验孔径或槽宽，卡规用来检验轴径或厚度，二者都有通端（通规）和止端（止规），通端和止端配合使用。

塞规的通端直径等于工件的最小极限尺寸，止端直径等于工件的最大极限尺寸；

而卡规则相反。

无论塞规还是卡规，检验工件时，若通端能通过而止端不能通过，说明工件的实际尺寸在规定的公差范围之内，为合格品。

否则就是不合格品。

第四节金属切削机床基本知识一、机床的类型及型号

（一）机床的类型金属切削过程中，刀具与工件的相对运动是通过机床实现的。

机床的种类很多，分类方法也很多。

按通用程度可分为通用（万能）机床、专门化机床和专用机床；

同一类机床按工作精度又可分为普通精度、精密精度和高精度3种；

按机床的重量可分为仪表机床（加工仪表零件）、一般机床（中小型机床）、大型机床和重型机床；

按自动化程度的不同，机床还可分为手动、机动、半自动和自动机床，等等。

以上这些分类方法都比较笼统，为了更好的进行使用和管理，我国在1976年12月颁布的JBl83876金属切削机床型号编制方法中，按照加工方法将机床分为12大类，其类别代号用大写的汉语拼音字母表示，放在机床型号的首位。

（二）机床的型号JBl83876标准规定，机床型号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，从左至右分别表示机床的类别、特性、组、型和规格。

机床的类、组划分及特性代号见下表，型别划分可参阅标准。

常见机床的主参数及折算系数及折算系数。

见下表当机床的规格相同，但结构和性能有重大改进时，按其改进的次序分别用汉语拼音字母A、B、C、表示，并标在原机床型号的末尾，下图举例说明了机床的型号含义。

要特别指出的是，在实际生产中还存在一些按旧型号编制方法确定的机床，其中一部分已被淘汰，如C616，X63W、13665等。

金属切削机床的类、组划分类型组别0123456789车床C仪表车床单轴自动车床多轴自动、半自动车床六角车床曲轴及凸轮轴车床立式车床落地及普通车床仿形及多刀车床轮、轴、锭、锟及铲齿车床其他车床钻床Z深孔钻床摇臂钻床台式钻床立式钻床