1、第13章 切削加工基础知识,切削加工是利用刀具从工件毛坯上切除多余的材料，以获得具有一定形状、尺寸、精度和表面质量的零件的加工方法。,13.1 切削加工的分类与特点,1.机械加工：通过工人操纵机床来实现零件的加工（车削、钻削、镗削、铣削、刨削、磨削等）； 2.钳工：在工作台上手持工具进行切削加工（划线、鏨削、锯割、锉削、刮削、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、机械装配等）。,第13章 切削加工基础知识,13.1 切削加工的分类与特点,主要特点： 1）精度高，表面粗糙度值低； 2）运用广泛； 3）生产率高； 4）刀具和工件具有一定强度和刚度，刀具材料硬度比工件材料硬度高。,第13章 切削加工基础
2、知识,13.1 切削加工的分类与特点,发展方向：与计算机、自动化系统论、控制论及人工智能、计算机辅助设计与制造、计算机集成等高新技术及理论相融合，向精密化、柔性化、智能化方向发展。,第13章 切削加工基础知识,13.2 切削运动与切削要素,13.2.1 机床的切削运动一、零件表面的形成及切削运动任何机器、机械设备都是由零件组成，任何一个零件都是由若干表面组成。零件每个表面部是由一条母线沿一条导线运动的轨迹。,第13章 切削加工基础知识,要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动，即切削运动（分为主运动和进给运动）。,13.2.1零件表面的形成及切削运动,13.2 切削运动与切削要素,
3、13.2.1 零件表面的形成及切削运动,（）主运动（vc）：切除工件上的切削层，使之转变成切屑，以形成工件新表面的运动。 主运动的速度最高，消耗的动力最多。,13.2 切削运动与切削要素,13.2.1 零件表面的形成及切削运动,（）进给运动（Vf、f）：使切削层不断投入切削的运动。其速度较低，消耗动力较少。主运动只有一个，进给运动可以是一个或几个。,13.2 切削运动与切削要素,13.2.1 零件表面的形成及切削运动,13.2 切削运动与切削要素,13.2.2 切削用量,三个表面：（）已加工表面：工件上切除切屑后留下的表面。（）待加工表面：工件上将被切除切削层的表面。（）过渡表面：工件上正在加
4、工的表面。,13.2 切削运动与切削要素,13.2.2 切削用量,、 背吃刀量（切削深度）p 己加工表面与待加工表面之间的距离。车外圆： p（dw-dm)/2钻孔： pdw/2加工平面： ph,13.2 切削运动与切削要素,13.2.2 切削用量,、进给量f（走刀量）工件转一转，刀具沿进给方向移动的距离。,13.2 切削运动与切削要素,（）纵向进给量 （）横向进给量,13.2.2 切削用量,进给速度Vf： 单位时间内，刀具相对工件沿进给运动方向的相对位移。Vffn（mm/min),13.2.2 切削用量,13.2 切削运动与切削要素,13.2.2 切削用量,、切削速度Vc 单位时间内，刀具和工
5、件主运动方向相对移动的瞬时线速度。,13.2 切削运动与切削要素,主运动为旋转运动 Vc=dn/1000=dn/318 (m/min),主运动为往复直线运动以其平均速度为切削速度Vc=2Ln/1000 (m/min),13.2.2 切削用量,（）切削层公称厚度hD（切削厚度）：在切削层尺寸平面内，垂直于切削刃方向所测得的切削层尺寸。 hD=fsinkr （）切削层公称宽度bD（切削宽度aw）：在切削层尺寸平面内沿切削刃方向所测得的切削层尺寸。 bD=ap/sinkr（）切削层公称横截面积 AD（切削面积）：工件被切下的金属切削层在切削层沿垂直于主运动方向所截取的横截面积。AD=hDbD=apf
6、,13.2 切削运动与切削要素,13.2.3 切削加工的阶段划分,粗加工、半精加工、精加工、精密加工、超精密加工。,13.2 切削运动与切削要素,13.3.1 刀具材料,一、刀具材料应具备的性能 刀具工作条件：切削部分承受着高压、高温、剧烈摩擦、很大的冲击和振动。 性能： 、高硬度； 、高耐磨性(取决于它的硬度、化学成分和显微组织)； 、足够的强度和韧性；,13.3刀具材料与刀具构造,刀具材料应具备的基本性能,、高耐热性与化学稳定性（）耐热性（红硬性）；（）化学稳定性（抗氧化性、抗粘结能力）。、良好的工艺性和经济性。,13.3.1 刀具材料,二、常用刀具材料,13.3.1 刀具材料,二、常用刀
7、具材料,13.3.1 刀具材料,提高高速钢硬度和耐磨性的措施： 1、在高速钢中增添（钴、铝等）新的元素； 2、改进刀具制造工艺方法：用粉末冶金制造高速钢； 3、用气相沉积方法对高速钢表面进行TiC或TiN等涂层处理。提高硬质合金性能的措施： 1、调整化学成分：加入适当的TaC、NbC； 2、采用涂层刀片。,13.3.2刀具结构,13.3刀具材料与刀具构造,13.3.2刀具结构,组成：夹持部分和切削部分。 削部分的特点：、具有合理的几何参数。、承受很大的切削力和很高的温度。、与工件和切屑产生严重的摩擦。,13.3刀具材料与刀具构造,副后刀面,主切削刃,副切削刃,主后刀面,前 刀 面,刀 尖,一
8、尖,两 刃,三 面,刀具结构(以车刀为例),13.3刀具材料与刀具构造,（一）车刀切削部分的组成,（）前刀面（前面）Ar：刀具上切屑流出经过的表面。（）后刀面（后面）Aa：与工件上过渡表面相对的表面。（）副后刀面（副后面）Aa：与工件已加工表面相对的表面。 刀楔：前刀面与后刀面所包含的刀具实体部分。,13.3.2 刀具结构,（一）车刀切削部分的组成,（）主切削刃S：前刀面与后刀面的交线；担负主要的切削任务。（）副切削刃S：前刀面与副后刀面的交线；担负少量的切削任务。（）刀尖：主切削刃和副切削刃的连接部位。,13.3.2 刀具结构,（二）确定车刀角度的正交平面参考系,（）基面P：刀刃上任意一点的
9、基面是通过该点并垂直于该点切削速度方向的平面。（）切削平面Ps：刀刃上任意一点的切削平面，是通过该点并与过渡表面相切的平面。 （）主剖面Po：刀刃上任意一点的主剖面是通过该点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。,13.3.2 刀具结构,（二）车刀的角度,、前角0：主剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角，有正负之分。,13.3.2 刀具结构,（二）车刀的角度,选择前角的原则：（）工件材料软，取大值；（）车刀材料的强度、韧性差时取小值；（）粗加工取小值；精加工取大值。,13.3.2 刀具结构,(二)车刀的角度,、后角0 ：主剖面内测量的后面与主切削平面之间的夹角。,13.3.2 刀具结构,(二)
10、车刀的角度,选择后角的原则：（）粗加工选小值；精加工选大值。（）工件材料较硬时选小值。,13.3.2 刀具结构,(二)车刀的角度,、主偏角K ：基面内测量的主切削刃与进给方向的夹角。,13.3.2 刀具结构,主偏角对切削力的影响,13.3.2 刀具结构,（二）车刀的角度,选择主偏角的原则：（）工艺系统刚度好时，选小值；（）加工硬度高的材料，选小值；（）根据被加工工件的表面结构、形状选取；（）根据操作者的方便取。,13.3.2 刀具结构,（二）车刀的角度,、副偏角K：基面内测量的副切削刃与进给反方向的夹角。,13.3.2 刀具结构,副偏角对残留面积的影响,13.3.2 刀具结构,（二）车刀的角度
11、,选择副偏角的原则：（）减小副偏角，可以减少工件表面的粗糙度；增加刀尖强度，提高刀具的耐用度。（）精加工取小值，必要时加磨修光刃。（）加工硬度、强度高的材料或断续切削时，取小值，以提高刀尖强度。（）加工需要中间切入的工件，取3045。（）切断刀取12，以保证刀尖强度和重磨后刀头的宽度。,13.3.2 刀具结构,（二）车刀的角度,、刃倾角s：在主切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。,13.3.2 刀具结构,刃倾角的影响,13.3.2 刀具结构,选择刃倾角的原则,（）粗车钢料和灰铸铁时，要求刀尖强度好，取较小的负值。（）精车钢料和灰铸铁时，为了不使切屑拉毛已加工表面，取较小的正值。（）断续切
12、削时，为了提高刀具的耐冲击能力，取较大的负值。,13.3.2 刀具结构,（二）车刀的角度,、楔角0：主截面内测量的前面与后面的夹角。,0,r,13.3.2 刀具结构,、刀尖角r：主切削刃与副切削刃在基面上的投影 之间的夹角。,四、车刀的工作角度,（一）安装位置对车刀角度的影响,13.3.2 刀具结构,四、车刀的工作角度,、刀杆中心线与进给方向偏斜，主偏角与副偏角发生变化。,13.3.2 刀具结构,四、车刀的工作角度,（二）进给运动对车刀角度的影响车削时，除工件旋转外，车刀还需做直线运动，两个运动合成为螺旋运动。横向进给时，车刀的工作前角逐渐增大，后角逐渐减小。纵向车削时，车刀的工作前角增大，后
13、角减小。,13.3.2 刀具结构,第三节 金属切削过程及基本规律,金属切削过程是刀具与工件间相互作用又相对运动的过程。金属在切削过程中的变形现象、热现象和刀具磨损现象等，对加工质量、生产率和生产成本有重要影响。,13.4.1 切削过程及切屑类型,一、切屑形成过程切削过程：切削时，在刀具切削刃和前面的推挤作用下，使被切削的金属层产生变形、剪切滑移而变成切屑。,二、切屑类型,13.4.1 切削过程及切屑类型,13.4.2 积屑瘤和表面变形强化,一、积屑瘤：用中等切削速度切削钢料或其他塑性金属，在车刀前面上靠近主切削刃的部位牢固地粘着一小块金属，其硬度为金属本身硬度的2倍3.5倍。 粗加工时可利用积
14、屑瘤；精加工时应尽量避免积屑瘤产生。,二、表面变形强化和残余应力,加工硬化：在切削加工塑性材料时，工件已加工表面表层的硬度明显提高而塑性下降的现象。残余应力：在外力消失后，残余在物体内部而总体又保持平衡的内应力。加工硬化和残余应力同时出现。,13.4.2 积屑瘤和表面变形强化,13.4.3 切削力和切削功率,切削力：在切削加工时，刀具切削工件材料所受到的阻力。（一）切削力的来源与分解、切削力的来源在切削过程中，切屑和工件已加工表面产生弹性塑性变形，其变形抗力垂直作用于刀具的前面和后面；同时切屑沿前刀面流出、后刀面与工件已加工表面摩擦，产生摩擦力，上述力的合力切削力。,（一）切削力的来源与分解,
15、、切削力的分解主切削力（切向力Fz）：在切削速度方向上的分力；背向分力（径向力Fy）：在工件半径方向上的分力；进给抗力（轴向力Fx）：在工件轴线方向上的分力。,13.4.3 切削力和切削功率,（一）切削力的来源与分解,合力F、推力FD与各分力之间的关系：,13.4.3 切削力和切削功率,（二）车削时各分力对加工的影响,、主切削力Fz消耗功率最多，可使刀杆发生弯曲，使切削深度和刀具的工作前角减小。、背向力Fy使工件在水平面内弯曲，且容易引起振动。、进给力Fx加工大直径薄壁的盘类工件的端面时，使工件发生轴向变形，影响工件端面的形状精度。,13.4.3 切削力和切削功率,（三）影响切削力的因素,、工
16、件材料材料的硬度、强度、塑性、韧性越高，产生的切削力越大。、刀具角度（）前角越大，切削力越小；（）主偏角增大，背向力减小，进给力增大；（）刃倾角增加背向力减小，进给力增大。,13.4.3 切削力和切削功率,（三）影响切削力的因素,、切削用量背吃刀量和进给量增加，切削力增加。 、其他因素 刀具磨损，切削力增大。 浇注切削液，降低切削力。,13.4.3 切削力和切削功率,（四）切削功率,切削功率为： Pm=10-3Fzvc 式中：Pm：切削功率，Kw； Fz：主切削力，N； vc：切削速度，M/s。 电机功率为： PcPm/m 式中：m:机床传动效率，0.750.85,13.4.3 切削力和切削功
17、率,13.4.4 切削热和切削温度,（一）切削热的来源和传散切削热来源：切削层金属发生弹、塑性变形的热量以及切屑与前刀面、工件与后刀面之间摩擦产生的热。并通过切屑、工件、刀具和周围的介质传散。切削温度：指切削区域的平均温度，其高低取决于切削热的产生和传散情况。切削热的影响：使工件产生热变形，影响工件的精度。加速刀具的磨损。,（二）影响切削温度的主要因素,、工件材料：强度、硬度及导热性等。、刀具角度 、切削用量 、其他因素：冷却润滑液；刀具材料导热性及刀具磨损。,13.4.4 切削热和切削温度,六、冷却润滑液,（一）冷却润滑液的作用,13.4.4 切削热和切削温度,、冷却作用降低切削温度、提高刀
18、具耐用度。,、润滑作用减小摩擦因数，减小切削力和切削热，使刀具的磨损减少；限制积屑瘤的生长，改善加工表面质量。,（一）冷却润滑液的作用,、清洗作用清洗生产过程中产生的细小切屑和磨粒，以保证工件表面质量和机床精度。,13.4.4 切削热和切削温度,、防锈作用,（二）冷却润滑液的分类,、水溶液水加入一定的添加剂可达到防锈、润滑的效果。特点：冷却能力强，便于观察。,13.4.4 切削热和切削温度,、乳化液由乳化油稀释而成。特点：冷却作用良好；因其含水量大，润滑、防锈性差。,、切削油主要成分是矿物油。主要起润滑作用。,13.4.5 刀具磨损和耐用度,（一）刀具磨损的形式、后刀面磨损使后角小于或等于零度
19、。产生原因：（）切削脆性材料。（）以较低的切削速度和较小的进给量切削塑性材料。,（一）刀具磨损的形式,、前刀面磨损产生原因：用较高的切削速度和较大的进给量切削塑性金属。,13.4.5 刀具磨损和耐用度,（一）刀具磨损的形式,、前、后刀面同时磨损产生原因：采用中等切削速度和中等进给量切削塑性材料。,13.4.5 刀具磨损和耐用度,（二）影响刀具磨损的主要因素,、工件材料,13.4.5 刀具磨损和耐用度,、刀具角度（）前角增大，磨损减小。（）后角增大，磨损减小。（）主偏角增大，磨损加快。,、切削用量切削速度、进给量、背吃刀量。,（三）刀具磨损限度和刀具耐磨度,、刀具磨损限度：刀具从开始切削到不能继
20、续使用为止的那段磨损量。以后刀面磨损量VB作为刀具的磨损限度。,13.4.5 刀具磨损和耐用度,、刀具耐用度：刀具由刃磨后开始切削到达磨损限度为止的总切削时间。,3、刀具寿命：新刀具从开始使用到报废为止的实际切削时间的总和。,切削用量的选择原则,、粗加工，考虑提高生产率和保证合理的刀具耐用度。（）选用较大的背吃刀量。（）选用较大的进给量。（）根据刀具耐用度和机床功率选择合理的切削速度。,切削用量的选择原则,、精加工，以保证加工精度和表面质量为主，兼顾必要的刀具耐用度和生产率。（）选择较高的切削速度，避免积屑瘤的产生。（）在保证表面粗糙度的前提下尽量选择较大的进给量。,13.5.1 加工质量,一
21、、加工精度 零件经机械加工后，各表面的实际尺寸、形状和相互位置与理想值的接近程度。加工误差：机械加工后所获得的零件各表面的尺寸、形状以及各表面间的相互位置存在的误差。,13.5 加工质量和生产率,一、加工精度,尺寸精度：零件的直径、长度和表面间距离等尺寸的实际值与理想值的接近程度。形状精度：零件表面或线的实际形状与理想形状的接近程度。位置精度：零件表面或线的实际位置与理想位置的接近程度。,13.5.1 加工质量,一、加工精度,材料：40Cr；硬度：HRC3238。,13.5.1 加工质量,一、加工精度,加工经济精度：某种加工方法，在正常条件下所能保证的加工精度。一般情况下，零件的加工精度要求越
22、高，其加工成本就越高。,13.5.1 加工质量,二、表面质量,机械加工后零件表面层的状况。包括：表面几何形状和表面层物理、力学性能两方面的内容。,13.5.1 加工质量,（一）表面几何形状误差,、表面粗糙度：已加工表面波距在1mm以下的微观几何形状误差。、表面波度：已加工表面波距为1mm10mm的几何形状误差。,13.5.1 加工质量,（二）表面层物理、力学性能的变化,表面层物理、力学性能的变化主要指以下几方面：（1）加工变形硬化；（2）残余应力；（3）金相组织变化。,13.5.1 加工质量,三、获得规定加工精度的方法,1、试切法： 为满足一定精度，试探性的对工件切割若干次，直至其达到规定的精
23、度要求。适合于单件，小批量生产。,13.5.1 加工质量,三、获得规定加工精度的方法,、调整法：在一批工件加工前，按一定要求调整刀具与机床、夹具的相对位置和相互运动关系。 特点：能自动保证一批工件的加工精度，生产率较高。适合成批生产和大量生产。,13.5.1 加工质量,三、获得规定加工精度的方法,、定尺寸刀具法：采用具有一定尺寸与形状的刀具进行加工，工件的尺寸与形状直接由刀具来保证。特点：加工精度取决于刀具及切削用量等。生产率高，但刀具制造较为复杂。常用于孔、螺纹孔、成形表面的加工。,13.5.1 加工质量,三、获得规定加工精度的方法,、自动控制法：采用度量装置、进给装置和控制系统组成一个自动
24、加工的循环过程，使加工过程中度量、切削、补偿调整等一系列工作自动完成，且在工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀停止加工。特点：工件的形状精度取决于刀具精度；工件的位置精度取决于机床精度、夹具精度和工件安装精度。,13.5.1 加工质量,四、影响加工精度的主要工艺因素,1、工艺系统几何误差2、工艺系统的受力变形（刚度）3、工艺系统受热变形引起的误差4、内应力重新分布引起的误差5、其他原因,1、工艺系统几何误差,工艺系统：机床、夹具、工件和刀具构成的弹性系统。工艺系统的几何误差是机床、刀具、夹具等的制造误差和磨损。,四 影响加工精度的主要工艺因素,原始误差,加工前误差,加工中误差,加工后误差,调整误
25、差,机床误差,刀具制造误差,夹具误差,工件装夹误差,工艺系统受力变形,刀具磨损,残余应力引起变形,测量误差,工艺系统热变形,工艺系统静误差,工艺系统动误差,毛坯复映误差：由于工件的加工余量发生变化，工件材质不均等因素引起的切削力大小发生变化，使工艺系统变形，产生的加工误差。 可通过多道工序或多次走刀减少。,由切削力大小变化引起的误差,误差复映系数工毛,误差复映规律：当毛坯有形状误差或位置误差时，加工后工件仍会有同类的加工误差。但每次走刀后工误差将逐步减少。,由夹紧变形引起的误差,工件在装夹过程中，如果工件刚度低或夹紧力的方向和施力点选择不当，将引起工件变形，造成加工误差。,减小工艺系统受力变形
26、的主要途径,提高工艺系统刚度（1）提高工件和刀具的刚度：钻孔和镗孔采用钻套和镗套；车削细长杆设置中心架或跟刀架。,（2）提高机床刚度。（3）采用合理的装夹方式和加工方式。,减小切削力及其变化,合理选择刀具材料、增大刀具的前角和主偏角、对工件进行合理地热处理可减小切削力；使工件的加工余量和材料的性能保持均匀，控制切削力的变动幅度。,2）减小工艺系统受力变形的主要途径,2、工艺系统受热变形引起的误差,（1）切削热由被加工材料塑性变形及刀具、工件和切屑之间的摩擦功转变成的热能。引起工件和刀具的变形。,电机、轴承、齿轮、油泵等,工件、刀具、切屑、切削液,气温、室温变化、热、冷风等,日光、照明、暖气、体
27、温等,2、工艺系统受热变形引起的误差,（2）摩擦热和能量损耗由机床中运动副相对运动所产生的摩擦热和动力源工作时的能源损耗所产生的热。主要引起机床的变形。 （3）周围环境热源和阳光热辐射等。,3、内应力重新分布引起的误差,内应力变化与平衡：内应力总是拉应力和压应力并存而处于不稳定的平衡状态。当外界条件发生变化，内应力平衡状态遭到破坏，内应力将重新分布，工件产生变形，以求在新的基础上达到新的平衡。,1）工件内应力的产生,热加工过程中内应力的产生a、工件冷却时各部分的冷却速度和收缩程度不一致，在工件内部产生内应力；b、由于金属材料发生相变，带来体积的变化，产生内应力。,4、内应力重新分布引起的误差,
28、1）工件内应力的产生,工件在切削加工和冷压加工中内应力的产生切削加工内应力产生机理：在加工过程中，工件原有的应力平衡被破坏，重新分布达到新的平衡；局部表面层在高温高压下不均匀塑性变形产生新的内应力。冷压加工的内应力产生机理：在外力作用下，由不均匀塑性变形引起。,4、内应力重新分布引起的误差,2）减小内应力变形误差的途径,改进零件结构设计零件时，做到壁厚均匀，结构对称。增设消除内应力的热处理工序工件进行机械加工前，进行退火、回火处理等。合理安排工艺过程粗加工与精加工分开进行。,4、内应力重新分布引起的误差,5、其他原因,)原理误差用近似的加工方法，近似的传动比和近似形状的刀具进行加工时，产生的加
29、工误差。,)测量误差计量器具本身精度的影响；温度的影响；人的主观原因。,)调整误差切削加工时，要获得规定的尺寸就必须对机床、刀具和夹具进行调整，因此产生调整误差。,机械加工表面质量,一、表面质量对产品使用性能的影响、对零件耐磨性的影响零件的耐磨性与摩擦副的材料、润滑条件及表面质量有关。表面粗糙度及其硬度，它们必须控制在一定范围。,13.5.1 加工质量,一、表面质量对产品使用性能的影响,、对零件配合质量的影响间隙配合表面，粗糙度越大，磨损越大；过盈配合表面，粗糙度越大，过盈量减少越多。,13.5.1 加工质量,、对零件疲劳强度的影响在交变载荷作用下表面微观不平易产生应力集中，当应力超过疲劳极限
30、，造成疲劳损坏。防止方法：提高表面硬度；减小表面粗糙度值；使表面产生压应力。,一、表面质量对产品使用性能的影响,4、对零件抗腐蚀性能的影响腐蚀介质对零件表面粗糙、凹谷、尖锐、裂纹处产生严重腐蚀。防止方法：减小表面粗糙度值；控制加工硬化和残余应力。,13.5.1 加工质量,一、表面质量对产品使用性能的影响,5、其他影响）表面粗糙度影响密封性；）表面粗糙度影响滑动零件的灵活性，发热、功率损失；）残余应力使加工好的零件应力重新分布，影响尺寸和形状精度。,13.5.1 加工质量,二、影响加工表面质量的工艺因素,（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素几何因素：刀刃与工件相对运动轨迹形成表面粗糙度；物理因素：
31、被加工材料性质及切削机理有关的因素。,13.5.1 加工质量,（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素,、切削加工后的表面粗糙度）刀具相对工件作进给运动时，加工表面留下的切削残留面积的高度。,13.5.1 加工质量,）刀具刃口的表面粗糙度在工件表面产生“复映”效果。,（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素,、磨削加工后的表面粗糙度（1）砂轮的粒度（2）砂轮的整修 （3）砂轮速度与工件速度 砂轮速度提高，工件表面粗糙度值低；砂轮速度与工件速度不为整数倍时工件表面粗糙度值低。 （4）磨削深度 减小磨削深度减轻工件材料的塑性变形，减小表面粗糙度值。,13.5.1 加工质量,（二）影响表面层物理、力学性能的工艺
32、因素,、加工表面的加工硬化加工硬化： 金属切削加工后巳加工面表面的强度和硬度有所提高，而塑性有所下降的现象。产生机理：塑性变形；高温引起相变；充分冷却引起二次淬火。,13.5.1 加工质量,、加工表面残余应力,没有外力的情况下零件上存留的应力。残余拉应力使表面产生微裂纹，降低零件的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。残余压应力提高零件的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。,13.5.1 加工质量,、加工表面残余应力,产生残余应力的原因：（1）冷塑性变形工件表面产生残余压应力，里层产生残余拉应力。,13.5.1 加工质量,（3）相变引起的体积变化加工过程中，表层温度高于材料的相变温度时，产生相变。相变使表层金属
33、的体积膨胀，表层产生压应力，反之产生拉应力。,（2）热塑性变形加工过程中，因热胀冷缩的原因，产生热应力，使表层金属产生残余拉应力，里层产生残余压应力。,、磨削烧伤,磨削局部区域的温度超过工件的相变温度，材料的金相组织发生变化，加工表面硬度变化，并产生表面残余应力，甚至出现微细裂纹的现象。防止方法：减少热量的产生和加速热量的散失；减小磨削深度；选用较软的砂轮；使用冷却液等。,13.5.1 加工质量,13.5.2生产率,一、时间定额在一定的技术、组织条件下制定出来的完成单件产品或某项工作所需的时间。,13.5.2生产率,组成：、基本时间Tj：直接改变生产对象的形状、尺寸、表面质量或各个零件相互位置
34、与相互关系等所消耗的时间。,、辅助时间Tf：每个工序中为实现工艺过程所必须进行的辅助动作所耗费的时间。操作时间：基本时间和辅助时间。,一、时间定额,、工作地点服务时间Tfw：包括换刀、刀具调整、修正刀具所耗费的时间及工作前的准备、工作后的善后时间等。、休息时间Tx：照顾工人休息和自然需要所耗费的时间。,第三节生产率和时间定额,一、时间定额,单件时间：生产一个零件所需的平均时间。Td=Tj+Tf+Tfw+Tx如考虑准备和终结时间，则Th=Td+Tz/n,13.5.2生产率,二、工艺过程的技术经济分析,选择工艺过程的原则：单件、小批量生产，选择生产率低的工艺过程；大批量生产，选择生产率高的工艺过程
35、。,13.5.2生产率,三、提高劳动生产率的工艺途径,劳动生产率：一个工人在单位时间内制造出的合格产品数目。,13.5.2生产率,提高劳动生产率的工艺途径：、缩短基本时间采用高速、强力、多刀切削。,三、提高劳动生产率的工艺途径,、缩减辅助时间）采用先进夹具、快速换刀、自动换刀装置等，直接缩减辅助时间。）采用多工位加工方法，使装卸工件的时间与基本时间重合；采用两个相同夹具交替工作；采用连续进给法及自动度量装置等使辅助时间与基本时间相重合。,13.5.2生产率,三、提高劳动生产率的工艺途径,、同时缩短基本时间和辅助时间）多件加工；）采用多刀多刃加工及成形加工；）采用各种生产率高的自动化设备。,13
36、.5.2生产率,三、提高劳动生产率的工艺途径,、缩短准备、终结时间）成组生产，使夹具和刀具调整通用化；）采用可换刀架和刀夹；）采用刀具的微调机构和对刀的辅助工具；）采用准备、终结时间极少的先进设备。,13.5.2生产率,三、提高劳动生产率的工艺途径,13.5.2生产率,13.6 切削条件的合理选择,13.6.1 刀具角度及耐用度的选择（已讲述）13.6.2 切削用量的选择（已讲述） 13.6.3 切削液的选择（已讲述）,13.6 切削条件的合理选择,13.6.4 工件材料的切削加工性 在一定的切削条件下，工件材料被切削加工的难易程度。 评价指标：在一定刀具耐用度下的切削速度vr和相对加工性Kr
37、 。 Kr=v60/(v60)j 式中：v60刀具耐用度为60min时，切削某种材料所允许的最大切削速度；(v60)j 切削正火状态45钢所允许的最大切削速度。,改善途径： 1.调整材料的化学成分（加入硫、铅）； 2.热处理改善显微组织。,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.1 机床的分类与型号,13.7.1 机床的分类与型号,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.2 机床的机械传动,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.2 机床的机械传动,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.2 机床的机械传动,2.常用变速机构,13.7 金属切削切削机床的基础知识
38、,13.7.2 机床的机械传动,2.常用变速机构,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.2 机床的机械传动,3.常用换向机构,（1）三星齿轮换向机构,13.7 金属切削切削机床的基础知识,（3）锥齿轮换向机构,（2）中间齿轮换向机构,13.7.2 机床的机械传动,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.2 机床的机械传动,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.2 机床的机械传动,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.2 机床的机械传动,13.7 金属切削切削机床的基础知识,13.7.3 机床的自动化,自动化：以机械的动力代替人力操作，自动地完成特定的作业。
39、 刚性自动化：按照既定的工艺顺序排列的若干台自动机床，用传送装置和自动化系统连接起来，使工件自动地依次经过各个加工工位进行加工的连续作业线，加工对象固定不变。柔性自动化：可以同时完成不同零件、不同工序的制造任务，实现无固定节拍的高效率、高度柔性的自动化加工。,13.7.3 机床的自动化,机械制造自动化概念,一、机械制造自动化发展的五个阶段。、单机自动生产线；、数控机床加工中心；、柔性制造系统；、计算机集成制造系统；、智能、绿色、敏捷制造系统。,13.7.3 机床的自动化,二、数控加工技术,、数控加工的原理工作过程：）加工准备阶段手工或自动编制数控程序；）数控加工阶段将数控程序输入机床的数控装置
40、，数控装置进行处理和运算，将结果输入机床的伺服装置，驱动机床部件按规定的速度和位移量进行运动，自动完成对零件的加工。,13.7.3 机床的自动化,二、数控加工技术,、数控系统的组成数控装置、伺服系统、机床床体。、数控加工的特点（）易实现多坐标联动加工，可加工复杂的曲线和曲面。（）加工精度自动保证。（）适应性强，生产简单，不需复杂的工艺装备。（）适应性广，效率高，精度高。（）可和计算机及其他自动化设备连接，构成自动化柔性加工系统。,13.7.3 机床的自动化,三、工业机器人,、定义与分类定义：工业机器人是一种具有人的某些特点和功能，能够自动进行多种操作的机电一体化设备，是一种多用途的可重复编程的
41、自动控制操作机，可以按照事先编好的程序完成各种机械动作，代替人完成某些工作。,13.7.3 机床的自动化,三、工业机器人,分类：）按系统功能分（）专业机器人（机械手）。（）通用机器人（数控机器人）。（）示教再现式机器人（记忆再生机器人）。（）智能机器人。,13.7.3 机床的自动化,三、工业机器人,）按结构形式或动作形态分,13.7.3 机床的自动化,三、工业机器人,、工业机器人的应用从事单调、繁重、危险及对健康有害的劳动。改善人的工作条件，提高产品质量和生产率。,13.7.3 机床的自动化,四、柔性制造技术,集数控、计算机、机器人技术及现代管理技术于一体的先进制造技术。特点：高效率、高精度、高柔性。,13.7.3 机床的自动化,作 业,P248 1、3、4、8、10、12、13,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
