..第一部分機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)筆記

第三章切削與磨削原理

前刀面上刀-屑的摩擦與積屑瘤

1.摩擦面上的接觸狀態(tài)

1峰點型接觸〔F不太大時：m=f/F=tsAr/ssAr=ts/ss=常數(shù)

此時的摩擦狀態(tài)為滑動摩擦〔外摩擦。

ss--材料的拉壓屈服極限ts--材料的剪切屈服極限

Aa--名義接觸面積Ar--實際接觸面積

2緊密型接觸〔F很大時：m=f/F=tsAa/F=ts/sav≠常數(shù)

此時的摩擦狀態(tài)為粘結(jié)摩擦〔內(nèi)摩擦。

2.前刀面上刀-屑的摩擦：既有粘結(jié)摩擦,也有滑動摩擦,以粘結(jié)摩擦為主。

前刀面上的平均摩擦系數(shù)可以近似用粘結(jié)區(qū)的摩擦系數(shù)表示：m=ts/sav≠常數(shù)

當(dāng)前刀面上的平均正應(yīng)力sav增大時,m隨之減小。

4.積屑瘤

1現(xiàn)象：中速切削塑性金屬時,在前刀面上切削刃處粘有楔形硬塊〔積屑瘤。

2形成原因：

〔1在一定的溫度和很大壓力下,切屑底面與前刀面發(fā)生粘結(jié)〔冷焊；

〔2由于加工硬化,滯流層金屬在粘結(jié)面上逐層堆積〔長大。

3>對切削過程的影響

〔1積屑瘤穩(wěn)定時,保護(hù)刀具〔代替刀刃切削；

〔2使切削輕快〔增大了實際前角；

〔3積屑瘤不穩(wěn)定時,加劇刀具磨損；

〔4降低尺寸精度；

〔5惡化表面質(zhì)量〔增大粗糙度、加深變質(zhì)層、產(chǎn)生振動。

--粗加工時可以存在,精加工時一定要避免。

4抑制方法

〔1避免中速切削；

〔2提高工件材料的硬度〔降低塑性；

〔3增大刀具前角〔至30~35o；

〔4低速切削時添加切削液。

5.剪切角公式

∵第一變形區(qū)的剪切變形是前刀面擠壓摩擦作用的結(jié)果,

∴切削合力Fr的方向就是材料內(nèi)部主應(yīng)力的方向,

剪切面的方向就是材料內(nèi)部最大剪應(yīng)力的方向。根據(jù)材料力學(xué),二者夾角應(yīng)為p/4,即：

p/4=c+b-go〔tgb=Ff/Fn=m

f=p/4-b+go--李和謝弗的剪切角公式〔1952

由公式可知：go↗→f↗→Lh↘b<m>↘→f↗→Lh↘

-前刀面上的摩擦直接影響剪切面上的變形。

3.1.4影響切削變形的因素

1.工件材料：強(qiáng)度、硬度↗→sav↗→m<=ts/sav>↘→f↗→Lh↘

2.刀具幾何參數(shù)：主要是前角的影響。go↗→f↗→Lh↘

3.切削用量

1>切削速度

低速、中速,主要是積屑瘤的影響：

積屑瘤長大時,實際前角gb↗→f↗→Lh↘；積屑瘤變小時,實際前角gb↘→f↘→Lh↗；

高速：vc↗→ts↘→m<=ts/sav>↘→f↗→Lh↘

2>進(jìn)給量f↗→hD<=f?sinkr>↗→f↗→Lh↘；

3>背吃刀量ap↗→bD<=ap/sinkr>↗

參加切削的刀刃長度增加了,其它條件未改變,所以：Lh基本不變?！惨妶D3.14

?以上分析均有實驗結(jié)果為證。

3.1.5切屑類型及切屑控制

1.切屑類型〔p80圖3.16

2.切屑的控制-通過合理選擇刀具角度、設(shè)計卷屑槽或斷屑臺,可以控制切屑的流向、卷曲程度和使其折斷。

3.1.6硬脆非金屬材料切屑形成機(jī)理

1.刀具對材料的撕裂作用：

刃口前方的材料受到擠壓,刃口下方的材料受到拉伸,所以裂紋多數(shù)是向刀刃的前下方裂開。向下延伸的裂紋當(dāng)能量耗盡后終止,轉(zhuǎn)而向上的裂紋最終到達(dá)自由表面形成斷裂〔越靠近自由表面能量消耗越小。

2.斷裂碎塊的大小與刃口距附近自由表面的深度有關(guān),距離越深則碎塊越大。

3.硬脆材料的切削過程大致可分4個階段?！惨妶D3.20,c、d可能會反復(fù)進(jìn)行多次。

§3.2切削力

3.2.1切削合力F及其分力

F的來源：作用在前刀面、后刀面、副後刀面處的正壓力和摩擦力的合力。其大小、方向與切削條件有關(guān)。為測量和應(yīng)用方便,通常需將它分解為三個相互垂直的分力,即：

1.主切削力Fc<切向力>：做功最多,用于驗算刀具強(qiáng)度、設(shè)計機(jī)床零件、確定切削功率等；

2.背向力Fp<吃刀抗力、徑向力>：不做功,對加工精度影響很大,用于驗算工藝系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度。也是引起切削振動的主要作用力。

3.進(jìn)給力Ff〔走刀抗力、軸向力：用于計算進(jìn)給功率和驗算進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度。

3.2.2切削力與切削功率的計算用理論公式計算切削力,由于推導(dǎo)公式時采用的切削模型過于簡化,所以公式不夠精確,計算誤差較大。生產(chǎn)實踐中多用經(jīng)驗公式〔把切削實驗得到的大量數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)處理得到計算切削力。

1.指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗公式：

主切削力：〔3.10

進(jìn)給力：〔3.11

背向力：〔3.12

對于常用材料,式中的系數(shù)CF〔與工件材料有關(guān)、指數(shù)XF、YF、ZF及切削條件變化時的修正系數(shù)KF〔共8個均可從切削用量手冊中查出。

2.由單位切削力計算主切削力

?單位切削力kc-作用在單位切削面積上的主切削力,單位：N/mm2

?kc可以通過實驗從下式求得：〔3.13

?各種工件材料的kc可從手冊中查出并按下式計算Fc:Fc=kcAcKFc〔3.14

式中：KFc-切削條件修正系數(shù)

3.切削功率Pc的計算<此處與教材p84不同

切削功率即各切削分力所做功之和,可按下式計算：

Pc=Fcvc+Ffvf=Fcvc+Fffn×10-3≈Fcvc<W><3.15>

?計算Pc主要用于驗算機(jī)床電機(jī)功率Pm,驗算公式：Pm﹥Pc/hm<3.16>

式中：hm--傳動效率,新機(jī)床取為0.85,舊機(jī)床0.75。

3.2.3影響切削力的因素

影響因素的具體體現(xiàn)就是經(jīng)驗公式中的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)。

1.工件材料的影響

強(qiáng)度、硬度↗→切削力↗塑性、韌性↗,硬化嚴(yán)重→切削力↗

2.切削用量的影響

1背吃刀量ap:ap↗→bD<=ap/sinkr>↗→切削力↗〔正比

∴ap的指數(shù)XF≈1,對ap不需修正。

2>進(jìn)給量f:f↗→hD<=f?sinkr>↗〔正比→f↗→Lh↘切削力↗但不成正比

∴f的指數(shù)YF≈0.75～0.9,

當(dāng)f≠0.3時,需乘以修正系數(shù)Kf。

3切削速度vc:主要與變形程度改變有關(guān)。vc≠1.33m/s時,需乘以修正系數(shù)Kv。

切脆性材料時,F基本不變。指數(shù)ZF≈0

?切削用量三要素對切削力的影響程度：ap影響最大,f其次,vc影響最小。

3.刀具幾何參數(shù)的影響〔對各分力影響不同,需分別修正

1前角go:go↗→f↗→Lh↘→切削力↘

切脆性材料如鑄鐵、青銅時,切削力基本不變。

go≠15O時,需乘以修正系數(shù)KgFc、KgFp、KgFf。

2負(fù)倒棱bg:可以在增大前角的同時,兼顧刀刃的強(qiáng)度。bg/f↗→切削力↗

bg≠0時,需乘以修正系數(shù)KbgFc、KbgFp、KbgFf。

3主偏角Kr:

對Fc影響不超過10%,Kr=60～75時,Fc最小；

對兩個水平分力影響大Fp↓≈FDCosKr↑Ff↑≈FDsinKr↑

Kr≠75O時,需乘以修正系數(shù)KKFc、KKFp、KKFf。

4>刀尖圓弧半徑re:re↗→平均Kr↘→Fp↗,Ff↘re≠0.25時,需乘以修正系數(shù)KrFc、KrFp、KrFf。

5刃傾角ls：

ls↗→Fc基本不變,Fp↘,Ff↗ls≠0o時,需乘以修正系數(shù)KlFc、KlFp、KlFf。4.刀具材料的影響：

影響刀具-工件間的摩擦系數(shù)。m：高速鋼＞硬質(zhì)合金＞涂層刀具＞陶瓷＞CBN

5.切削液的影響：潤滑作用越強(qiáng),切削力越小〔低速顯著。

6.後刀面磨損量VB:VB↗→Fc、Fp、Ff均↗,Fp最顯著。

VB＞0時,需乘以修正系數(shù)KVBFc、KVBFp、KVBFf。

§3.3切削熱和切削溫度

切削過程中溫度的變化對切削過程、刀具磨損、加工精度、表面質(zhì)量等均有重要影響。

3.3.1切削熱的產(chǎn)生和傳出

1.產(chǎn)生：切削力做功轉(zhuǎn)變成熱能。

三個變形區(qū)就是三個熱源。生熱率：Q≈Pc≈Fcvc<J/S>

2.傳出：Q=Q屑+Q刀+Q工+Q介

車外圓：Q屑＞80%,Q刀＜10%,Q工＜10%,Q介≈1%

鉆孔：Q屑≈28%,Q刀≈14.5%,Q工≈52.5%,Q介≈5%

熱量的傳遞使各部分溫度q升高。如：

q屑↗有利于減小切削力但不利于斷屑；

q刀過高過低都不好〔各種刀具材料都有其適宜工作溫度范圍；

q工↗使工件產(chǎn)生熱變形,從而影響加工精度；……

?以上分析意在說明：影響切削過程的直接原因不是產(chǎn)生熱量的多少,而是各處溫度的高低。

3.3.2切削區(qū)的溫度分布由圖3.24可知：

1切削區(qū)內(nèi)各處溫度不同〔形成溫度場；

2材料經(jīng)過剪切面時,溫度基本一致,經(jīng)過前、後刀面時,接觸面上的溫度迅速升高；

3最高溫度區(qū)是在離刃口一段距離的前刀面上；

4刀刃切過時,已加工表面受到一次熱沖擊。

?常用的測溫方法有：

●紅外膠片照相法：測溫度場；

●人工熱電偶法：測各點溫度〔溫度場；

●自然熱電偶法：測刀-工接觸區(qū)內(nèi)的"平均溫度",即通常所說的切削溫度。該方法可以用來研究：

3.3.3影響切削溫度的主要因素

切削區(qū)內(nèi)溫度的升高,是受到熱量的產(chǎn)生和傳出雙重影響的動態(tài)平衡過程。

其主要影響因素有：

1.切削用量：經(jīng)驗公式為<3.20>

?式〔3.20表明,切削用量三要素對切削溫度的影響：vc影響最大,f其次,ap影響最小。

2.刀具幾何參數(shù)：

1前角：go↗→f↗→Lh↘→Q↘→q↘

但go＞18o～20o時,go↗→楔角bo↘→散熱慢,q↘不顯著

2主偏角：kr↘→bD<=ap/sinkr>↗<影響小>,hD<=fsinkr>↘<影響大>→q↘

其它參數(shù)影響不大。

3.工件材料：

4.刀具磨損：後刀面磨損量VB↗→q↗達(dá)到一定值后升溫劇烈。

5.切削液：降溫效果與液溫、導(dǎo)熱率、比熱、流量、粘度、澆注方式等有關(guān)。

§3.4刀具磨損、破損與使用壽命

?切削金屬時,刀具本身也會發(fā)生磨損或破損。這對加工質(zhì)量、刀具使用壽命、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)效益等均有影響。此項研究對正確設(shè)計、使用刀具及正確選擇切削用量也具有重要意義?！脖竟?jié)重點是討論磨損。

3.4.1磨損形式

1.前刀面月牙洼磨損:vc較高、hD較大、切塑性金屬時發(fā)生,衡量指標(biāo)：KT；

2.后刀面磨損:衡量指標(biāo)：VB；

3.邊界磨損

3.4.2磨損原因

1.磨料磨損

是低速切削刀具〔拉刀、絲錐、板牙等磨損的主要原因

工件材料內(nèi)的硬質(zhì)點：高硬度金屬碳化物、氮化物、氧化物等。

2.粘結(jié)磨損〔冷焊磨損

中速切削時最嚴(yán)重,與刀-工化學(xué)成分、刃磨質(zhì)量有關(guān)。

3.擴(kuò)散磨損

在緊密接觸的表面之間原子會從密度較大的一方擴(kuò)散到密度較小的一方；擴(kuò)散速度隨切削溫度升高而按指數(shù)規(guī)律增加〔詳見P91；

加入TiC可以減緩擴(kuò)散速度。擴(kuò)散結(jié)果使表層的耐磨性降低,從而加速磨損。

4.化學(xué)磨損原因有二：

1高溫下氧化；

2切削液使用不當(dāng)〔極性添加劑中S、Cl的腐蝕作用。

化學(xué)磨損在邊界處最嚴(yán)重。

3.4.3磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

1.刀具的磨損過程三階段〔如圖

研磨可減緩初期磨損。

2.刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)-所允許的刀具最大磨損限度〔多用VB。

●ISO規(guī)定了刀具的實驗室磨鈍標(biāo)準(zhǔn)；

●生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)刀具種類、加工要求、切削條件合理確定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)〔查有關(guān)手冊。如：

粗加工應(yīng)以正常磨損階段終點處的VB；

精加工、切難加工材料時VB應(yīng)小些；

自動化加工應(yīng)以刀具徑向磨損量NB作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)〔如圖。

3.4.4刀具使用壽命及其與切削用量的關(guān)系

1.刀具使用壽命〔刀具耐用度T--刃磨后的刀具達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所需的總切削時間。

T是間接反映刀具是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的量〔在固定條件下；

刀具總壽命=T×可刃磨次數(shù)

刀具使用壽命也可用刀具刃磨一次可切削的總路程Lm衡量：Lm=vc?T

2.T與切削用量的關(guān)系〔可通過切削實驗求得

1T-vc經(jīng)驗公式〔泰勒公式：vcTm=Co<3.21>

式中：Co-與刀具、工件材料等切削條件有關(guān)的常數(shù)；m-指數(shù)<即圖中直線的斜率>。

刀具材料：高速鋼硬質(zhì)合金陶瓷

m值：0.1~0.1250.2~0.30.2~0.4

●m值越大,說明該刀具材料耐熱性能越好。

●式〔3.21反映了vc對T的影響程度〔一般很大。

例：用YT15車刀切中碳鋼,m=0.2,當(dāng)v1=100m/min時,T1=160min,則當(dāng)v2=122m/min時,∵v1T1m=v2T2m=Co∴T2=<v1/v2>1/m?T1=<100/122>1/0.2×160≈60min

當(dāng)v3=200m/min時,T3=<v1/v3>1/m?T1=<100/200>5×160≈5min

--結(jié)論：vc提高一點,則T顯著下降。

2>f、ap與T的關(guān)系：

綜合式〔3.21~23,可得T與切削用量的一般關(guān)系式：

用硬質(zhì)合金切中碳鋼時：x=5y=2.25z=0.75

--三要素對T的影響程度：vc最大,f其次,ap最小。這一規(guī)律與切削溫度有關(guān)。

3.4.5刀具的破損

●磨損是連續(xù)的、漸進(jìn)的發(fā)展過程；脆性破損〔如崩刃、掉尖、片狀剝落、刀片碎裂或刀具折斷等主要發(fā)生在硬質(zhì)合金、陶瓷等脆性刀具材料,具有突發(fā)性,屬隨機(jī)事件；塑性破損〔如塑性變形、卷刃等則主要是當(dāng)切削用量選擇不當(dāng)時高速鋼刀具的損壞形式。

?在自動化加工中,脆性破損如不能及時發(fā)現(xiàn),將會導(dǎo)致嚴(yán)重后果,所以日益受到重視。

1.刀具破損的主要形式及原因

〔1工具鋼和高速鋼刀具：

1燒刀-由于切削速度過高,使切削溫度超過了刀具材料的相變溫度而退火,喪失切削能力。

2卷刃-由于刀具硬度低而工件整體或局部硬度高導(dǎo)致的刀刃塑性變形。

3折斷-由于刀具設(shè)計、使用不當(dāng)或負(fù)荷過重所致,常見于鉆頭、絲錐、拉刀、立銑刀等。

〔2硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具：

1崩刃-由于前角過大、刃磨質(zhì)量差、斷續(xù)切削、振動、工件余量不均勻、有硬皮、切屑撞擊等原因引起的刃口崩落。

2掉尖或刀片斷裂-由于刀具材料有缺陷、裂紋擴(kuò)展、后角過大、切削用量過大、沖擊載荷過大、操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐伞?/p>

3片狀剝落-主要與切屑與刀具間的粘結(jié)有關(guān),多見于斷續(xù)切削。

4微裂紋-分為機(jī)械疲勞裂紋〔平行于刀刃和熱烈紋〔垂直于刀刃,主要與焊接應(yīng)力、交變載荷、受熱不均勻等有關(guān)。

2.刀具破損壽命的分布規(guī)律

刀具破損壽命N-刀具從開始使用,到發(fā)生破損不能使用為止所承受的沖擊載荷數(shù)。

破損雖是隨機(jī)現(xiàn)象,卻并非無規(guī)律可循。大量實驗研究表明：硬質(zhì)合金和陶瓷刀具斷續(xù)切削條件下的破損壽命接近威布爾分布〔詳見p94。只要確定了分布規(guī)律,就可以在破損大概率發(fā)生之前換刀。

3.刀具破損的防止措施

1合理選擇刀具材料〔選強(qiáng)度高、韌性好的；

2合理確定刀具幾何參數(shù)〔提高刀尖、刀刃的強(qiáng)度；

3合理選擇切削用量〔避免超負(fù)荷；

4提高刀具焊接和刃磨質(zhì)量以減少微裂紋；

5減少沖擊、避免振動。

3.4.5刀具磨損、破損的檢測與監(jiān)控

●這對于自動化加工十分重要,是保證順利加工的前提。常用方法有：

1.常規(guī)方法

磨損：記錄每把刀具實際切削時間,達(dá)到規(guī)定耐用度值后發(fā)出信號換刀。

破損：離線檢測刀具是否破損及破損程度以決定是否換刀。

2.切削力〔或切削功率檢測法

由測力傳感器〔安裝在主軸前軸承上或刀桿上在線測量切削力,其增大值反映刀具磨損程度,其突變反映破損?！残柰ㄟ^實驗確定磨損與破損的"閾值"

3聲發(fā)射檢測法

利用切削過程中聲發(fā)射信號的大小和階躍突變判斷磨損程度和是否破損。

其裝置如p96圖3.30所示。

§3.6磨削原理

磨削是精加工的主要手段,可加工多種材料,包括淬火鋼、合金鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、非金屬等難加工材料；可加工多種表面,包括螺紋、齒面、花鍵、各種成形面等。其特點是精度高,可達(dá)IT6~IT5甚至更高；粗糙度小,可達(dá)Ra0.32~0.04甚至更小。發(fā)達(dá)國家磨床可占到機(jī)床總數(shù)的30~40%,軸承業(yè)高達(dá)60%。磨削也可用于粗加工,一些高效磨削的金屬去除率已超過了切削。

3.6.1砂輪特性

砂輪可視為具有許多細(xì)小刀齒的銑刀,它是由磨料加結(jié)合劑經(jīng)壓坯、干燥、焙燒而成,氣孔起容屑、散熱作用。決定其特性的因素有：

1.磨料-起切削作用,分氧化物系〔韌性好,硬度較低,磨各種鋼材、碳化物系〔硬、脆,磨鑄鐵、硬質(zhì)合金及非金屬材料、高硬磨料系三類,詳見p106表3.6。

2.粒度-即磨料顆粒大小。大的用篩子分級,粒度號即每英寸長度上的網(wǎng)眼數(shù)；小于40mm的為微粉,粒度以其尺寸表示。

粒度細(xì),則粗糙度小,但生產(chǎn)率低,易燒傷。一般是粗磨、磨軟材料選粗粒度；精磨、磨硬脆材料選細(xì)粒度。詳見下表：

3.結(jié)合劑-作用是粘合磨粒,使砂輪成形。常用的有：

1陶瓷結(jié)合劑〔代號V：性質(zhì)穩(wěn)定、成本低,用于大多數(shù)砂輪。

2樹脂結(jié)合劑〔代號S：強(qiáng)度高、彈性好、耐熱性差〔自銳性好,用于薄片砂輪、高速磨削和容易發(fā)生磨削燒傷、磨削裂紋的工序〔如磨薄壁件、超精磨、磨硬質(zhì)合金等。

3橡膠結(jié)合劑〔代號R：彈性最好。用于無心磨床的導(dǎo)輪、薄片砂輪及拋光砂輪。

4金屬結(jié)合劑〔代號M：多為青銅。強(qiáng)度高、成形性好但自銳性差,主要用于金剛石砂輪。

4.硬度-在磨削力作用下,磨粒脫落的難易程度。與結(jié)合劑、氣孔多少有關(guān),影響砂輪的成形性和自銳性。

粗磨、磨硬材料選軟砂輪,精磨、成形磨、磨軟材料選硬砂輪。常用硬度為軟2至中2。

5.組織-磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者間的比例關(guān)系。分緊密、中等、疏松三大類〔詳見表3.9。

接觸面積大、易燒傷工序、粗磨選疏松組織,以利于冷卻和容屑；一般用中等組織。

3.6.2磨削加工特點

1.磨粒隨機(jī)分布：間隔不等,高低不齊,形狀各異、隨時變化。

--有效磨粒只占總數(shù)的一小部分〔5~20%。

2.磨削過程復(fù)雜--是磨粒對工件表面進(jìn)行滑擦、刻劃和切削三種作用的綜合。

1初接觸時-滑擦階段。

由于磨粒鈍圓〔頂角為900~1200、負(fù)前角〔平均為-700~-880、系統(tǒng)變形退讓的影響,并未切入工件,但發(fā)熱嚴(yán)重〔占功耗的70~80%,兼有拋光作用。

2切入到一定深度時-刻劃階段。材料塑性變形,向兩側(cè)隆起,形成刻痕。

3切入深度超過臨界值后-切削階段。此時仍伴有側(cè)向隆起。

●并非所有有效磨粒都經(jīng)歷此三個階段。

3.背〔徑向力FP最大--約是切向力Fc的2~2.5倍,導(dǎo)致系統(tǒng)變形,延長了初磨

和光磨時間,使生產(chǎn)率降低?！部刹捎?控制力磨削"

4.磨削溫度高--接觸區(qū)平均溫度可達(dá)500~8000C,磨削點溫度可達(dá)10000C。表面瞬時高溫會惡化表面質(zhì)量〔燒傷、裂紋、內(nèi)應(yīng)力、硬度變化等,工件平均溫度升高使加工精度難于控制。〔所以應(yīng)重視冷卻液的使用和砂輪的修整。

修整砂輪的目的：剝除已鈍化的磨粒；使磨粒具有等高性和微刃性；恢復(fù)砂輪正確廓形。

3.6.3磨削燒傷及其控制〔見P155

1.磨削燒傷--由于工件表層溫度達(dá)到或超過其相變溫度而導(dǎo)致的表層金相組織和顯微硬度變化、殘余應(yīng)力及微裂紋。磨削淬火鋼時,可能產(chǎn)生三種燒傷：

1回火燒傷；2淬火燒傷〔如圖4.58所示；3退火燒傷〔干磨削時發(fā)生。

2.控制措施

1合理選擇磨削用量；2提高冷卻效果；3正確選用砂輪；4選用新結(jié)構(gòu)和新工藝〔如開槽砂輪、砂輪粗修整工藝等。《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)大綱參考教材：《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》于駿一主編北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》盧秉恒主編北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003第一章緒論產(chǎn)品開發(fā)的重要性；制造活動的定義；生產(chǎn)類型與組織形式；零件的制造過程。重點要求：制造活動的定義；生產(chǎn)類型與組織形式；零件的制造過程。第二章切削過程及控制基本概念；刀具角度；刀具種類；刀具材料；刀具選用；金屬切削層的變形；切屑的類型及控制；切削力；切削熱和切削溫度；刀具的磨損與破損、刀具生命及刀具狀態(tài)監(jiān)控；切削用量；磨削機(jī)理重點要求：刀具的角度；刀具的材料；切削力；磨削機(jī)理第三章基準(zhǔn)及其工件安裝基礎(chǔ)機(jī)床夾具的概念、用途和分類；基準(zhǔn)概念；定位原理及其夾緊機(jī)構(gòu)；定位誤差及其計算；工件的安裝方案設(shè)計。重點要求：定位原理及其應(yīng)用；夾緊的基本概念；定位誤差計算。第四章機(jī)械加工方法與裝備車削、銑削、刨削、磨削、鉆削和鏜削加工方法；機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)、分類和型號。重點要求：常用機(jī)床和加工方法的分類、特點及其主要和應(yīng)用。第五章機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制機(jī)械加工精度與誤差；工藝過程的統(tǒng)計分析；機(jī)械加工表面質(zhì)量。重點要求：工藝系統(tǒng)幾何誤差；工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差；工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差；內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差；加工誤差的正態(tài)分布規(guī)律及其計算與分析方法；機(jī)械加工表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響；影響表面粗糙度的因素；影響加工表面物理機(jī)械性能的因素。第五章工藝規(guī)程設(shè)計工藝規(guī)程及設(shè)計原則和所需的原始資料；工藝規(guī)程設(shè)計的內(nèi)容和步驟；工藝路線的擬定；加工余量的確定；工序尺寸及公差的確定；時間定額的確定；工藝方案的經(jīng)濟(jì)分析；機(jī)器裝配與裝配工藝系統(tǒng)圖；裝配精度與尺寸鏈；保證裝配精度的裝配方法；裝配工藝規(guī)程設(shè)計；機(jī)械加工工藝性評價；機(jī)器裝配工藝性評價。重點要求：工藝規(guī)程設(shè)計的基本概念與方法；零件工藝規(guī)程設(shè)計；機(jī)械加工工藝尺寸鏈的計算；常用裝配方法及其部件〔或產(chǎn)品的裝配方法確定；面向不同裝配方法的裝配尺寸鏈計算。注：教材后面的思考和練習(xí)題要求了解及掌握。初試題型都是七個大題:一、名詞解釋,二、簡答,三、論述,四、分析,五、工序CA6140車床主軸箱設(shè)計<08、09都是問這個工序為什么在哪個工序之前或之后>,六、定位誤差計算,七、尺寸鏈計算。二、四、六章是重點,其次是第五章—第一章----第三章,09年第七章級課本中帶*號的都未涉及。整本書需要至少完整的看上3到5遍以免漏掉知識點,第一遍可能用的時間長一些,最后知識點記得差不多了一天就能看上一遍。01年初試一、名詞解釋1、外傳動鏈和內(nèi)傳動鏈2、刀具壽命3、零件的制造精度4、主軸回轉(zhuǎn)誤差5、轉(zhuǎn)配精度二、簡單回答下列問題1、刀具材料應(yīng)具備哪些性能2、切削熱的來源有哪些3、如何降低切削加工中的表面粗糙度數(shù)值4、工藝粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)遵守哪些原則5、成組技術(shù)的思想是什么三、根據(jù)切削力測量實驗,用圖形法求出切削力經(jīng)驗公式FZ=Caxfy中的常數(shù)C和指數(shù)X、Y四、論述制定切削用量時所考慮的因素五、1、畫圖說明刀具磨損的三個形態(tài)2、畫圖說明橫向進(jìn)給運動對刀具的工作前角和工作后角的影響。六、分析計算02初試一、名詞解釋1、切削平面2、刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)3、加工精度4、工藝系統(tǒng)剛度5、互換裝配法二、簡單回答下列問題1、衡量切削過程金屬層變形的物理量有幾個,簡要回答它們的定義2、切削力的來源有哪些3、誤差復(fù)映的機(jī)理是什么4、合理安排加工工序的順序有哪些原則5、成組技術(shù)的概念是什么6、磨削燒傷的難以使什么三、用圖形法確定切削力經(jīng)驗公式FZ=Caxfy中的常數(shù)C和指數(shù)X、Y四、從刀具壽命的原則出發(fā),如何制定切削用量？推導(dǎo)出最高生產(chǎn)率刀具壽命公式五、1、刀具磨損的原因是什么2、標(biāo)注下面45外圓車刀的五個基本角度六、畫出沖擊減振桿的結(jié)構(gòu)示意圖,并說明其減少震動的機(jī)理七、分析計算題1、在某自動車床上加工一批小軸,尺寸要求為,現(xiàn)抽200件,已知X=15.038mm,δ=0.024mm。試求出其尺寸分散范圍、工藝能力等級,并提出提高合格率的工藝措施。2、某工件有一個Φ40±0.02Χ200mm長孔在鏜床上加工。工件不動,鏜床主軸旋轉(zhuǎn),且鏜桿軸向進(jìn)給。加工后發(fā)現(xiàn)孔存在圓柱度誤差〔如喇叭型,試分析其產(chǎn)生的可能原因。3、某工件如下圖所示,孔和外表屏幕均已加工完畢,現(xiàn)要銑長槽,有關(guān)要求如圖所示,若要實現(xiàn)完全定位,請選擇銑槽時的定位方案。有粗糙度符號面為本工序中加工面。4、下圖為一軸套零件圖,圖中標(biāo)注尺寸為要求尺寸,該零件在車削完成后加工徑向小孔,請設(shè)計鉆孔工序的定位方案,并計算該工序的工序尺寸和公差。08初試回憶一、簡答題1、獲得尺寸精度、形狀精度的方法2、粗精加工定位基準(zhǔn)選擇的原則3、影響切削溫度的因素及影響規(guī)律4、切屑的類型及如何獲得5、刀具磨損的類型及特點6、加工精度〔表面粗糙度等方面的問題7、磨削燒傷的定義、類型等8、保證轉(zhuǎn)配精度的方法9、刀具材料應(yīng)具備的性能二、計算題1、裝配尺寸鏈計算〔修配法2、計算不合格率三、分析題就是P204頁的圖,分析其中的定位、加工順序等,比較靈活09初試回憶一、名詞解釋〔3*8=24分

加工精度、切削速度、磨削燒傷、工步、切削寬度、刀具壽命、定位、剪切角

二、簡要回答下面問題〔57分：

1."完全互換法裝配"和"修配法裝配"的優(yōu)點、缺點以及適用范圍。2.再設(shè)計刀具時,只用那幾個基本角度就可以將一把車刀設(shè)計出來。3.切削加工時影響表面粗糙度的因素。4.獲得形狀精度的方法,并舉例5.簡述第二變形區(qū)的基本特征6.切削力的來源。7.按概率統(tǒng)計的眼光看,誤差可以分為哪些,并舉例。三、分析題〔30分

1.切削力獲得的方式,至少兩種,說明其原理。

2.高速鋼切削塑性材料,有那幾種磨損狀態(tài),理論上由那些因素。

四、圖形分析題〔9分

分析錐形,鼓型、鞍型,車床加工軸類零件時。

五、〔13分

分析204頁車床主軸箱加工路線,考察問什么這道工序在其他工序前？有哪些面是精基準(zhǔn),遵循了什么原則？時效處理問什么在粗加工后,目的是什么？

六、〔15分

定位方案自己選擇,畫出定位元件。并說明每個定位元件限制哪些自由度,最后計算定位方案。

七、工藝尺寸鏈〔15分

本次沒有考察正態(tài)分布統(tǒng)計誤差,也沒有考裝配尺寸鏈。下次考的幾率會很大。20XX機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)期末考試題名詞解釋外傳動鏈：聯(lián)系動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的傳動鏈；內(nèi)傳動鏈：聯(lián)系一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)和另一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的傳動鏈。切削速度：在單位時間內(nèi),工件和刀具在主運動方向的位移。進(jìn)給量：在主運動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程〔或單位時間內(nèi),刀具與工件沿進(jìn)給運動方向的位移。背吃刀量：待加工表面與加工表面之間的垂直距離。切削平面：通過主切削刃上某一點并與工件加工表面相切的平面?；妫和ㄟ^主切削刃上某一點并與該點切削速度方向相垂直的平面。正交平面：通過主切削刃某上一點并與主切削在基面上的投影相垂直的平面。刀具壽命：一把新刀〔或重新刃磨的刀具從開始使用直至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實際切削時間。最高生產(chǎn)率刀具壽命<刀具耐用度>：以單位時間生產(chǎn)最高數(shù)量的產(chǎn)品或加工每個零件所消耗的時間最短而確定的刀具壽命。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用,這個磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。塑性破損：磨損破損兩種合理切削用量：指充分利用刀具的切削性能和車床的動力性能〔功率、扭矩,在保證質(zhì)量的前提下,獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。二、簡答1.用圖表示切削變形區(qū)的劃分？第一變形區(qū)的劃分？三個變形區(qū)的基本特征？塑性變形區(qū)、摩擦變形區(qū)、加工表面變形區(qū)變形程度的表示方法：剪切角、相對滑移、變形系數(shù)塑性變形：變形量最大,沿剪切線的剪切變形,以及隨之產(chǎn)生的加工硬化；摩擦變形區(qū)：使切削層靠近前刀面處纖維化,流動速度減慢,甚至停滯在前刀面使切削彎曲；加工變形區(qū)：已加工表面受到切削刃鈍圓部分與后刀面的擠壓和摩擦、變形與回彈,造成已加工表面的纖維化和和加工硬化；2.刀具磨損的形態(tài)？刀具磨損的過程？磨損的原因？前刀面磨損、后刀面磨損、邊界磨損〔會畫刀具的磨損形態(tài)圖P43頁,介紹各磨損形式的特征初期磨損、正常磨損、急劇磨損〔掌握磨損過程的特征機(jī)械磨損：工件材料中硬質(zhì)點的刻劃作用引起的磨損熱化學(xué)磨損：有擴(kuò)散、粘結(jié)、腐蝕等引起的磨損3．確定切削用量應(yīng)考慮哪些因素的影響？定性分析切削用量和刀具幾何參數(shù)的影響？4.為什么適當(dāng)增加后角可提高刀具壽命？5.機(jī)床的型號編制？如CA6140各數(shù)字和字母的含義6.獲得加工精度的方法？尺寸精度：試切法：先試切出很小一部分加工表面,測量試切后所得的尺寸,按照加工要求調(diào)整刀具切削刃相對工件的位置,再試切,在測量,如此經(jīng)過兩三次試切和測量,當(dāng)被加工尺寸達(dá)到加工要求,再加工整個待加工表面。調(diào)整法：利用機(jī)床上的定程裝置,對刀裝置或預(yù)先調(diào)整好刀架,使刀具相對機(jī)床夾具滿足一定的位置精度要求,然后加工一批工件。需夾具裝夾,工件精度一致性好。定尺寸刀具法：用具有一定尺寸精度的刀具〔如鉸刀、擴(kuò)孔轉(zhuǎn)來保證被加工工件尺寸精度的方法。自動控制法：使用一定的裝置,在工件達(dá)到要求的尺寸時自動停止加工。形狀精度：軌跡法：利用切削運動中刀具刀尖的運動軌跡形成被加工表面的形狀成型法：利用成形刀具切削刃的幾何形狀切出被加工表面的形狀。精度主要取決于切削刃的形狀精度和裝夾精度。展成法：利用刀具和工件作展成切削運動,切削刃在被加工表面上的包絡(luò)面形成的成形表面。精度主要取決于機(jī)床展成運動的傳動鏈精度與刀具的制造精度。位置精度：找正裝夾：夾具安裝：7.刀具的標(biāo)注角度？前角：在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角,前角表示前刀面的傾斜程度有正負(fù)之分。后角：在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面間的夾角,后角表示主后刀面傾斜程度一般為正值。主偏角:：在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角副偏角：在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運動反方向的夾角刃傾角：在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角會用圖表示P188.刀具的工作角度？工作角度：以切削過程中實際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度安裝位置對工作角度的影響進(jìn)給對工作角度的影響,刀尖和工件軸線不等高時的影響。會用圖表示P19/P20三、計算題尺寸鏈的計算P212頁例題數(shù)據(jù)有所變動P213頁例題不過要分別用極值發(fā)和概率法計算20XX機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)期末考試題一、名詞解釋六點定位原理：采用六個按一定規(guī)則布置的支承點,并保持與工件定位基準(zhǔn)面的接觸,限制工件的六個自由度,使工件位置完全確定的方法。過定位：也叫重復(fù)定位,指工件的某個自由度同時被一個以上的定位支撐點重復(fù)限制。加工精度：零件加工后的實際幾何參數(shù)和理想幾何參數(shù)符合程度。加工誤差：零件加工后的實際參數(shù)和理想幾何參數(shù)的偏離程度。原始誤差：由機(jī)床,刀具,夾具,和工件組成的工藝系統(tǒng)的誤差。誤差敏感方向：過切削刃上的一點并且垂直于加工表面的方向。主軸回轉(zhuǎn)誤差：指主軸瞬間的實際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。表面質(zhì)量：通過加工方法的控制,使零件獲得不受損傷甚至有所增強(qiáng)的表面狀態(tài)。包括表面的幾何形狀特征和表面的物理力學(xué)性能狀態(tài)。工藝過程：在生產(chǎn)過程中凡是改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)等使其成為成品或半成品的過程。工藝規(guī)程：人們把合理工藝過程的有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件的形式,用以指導(dǎo)生產(chǎn)這些工藝文件即為工藝規(guī)程。工序：一個工序是一個或一組工人在一臺機(jī)床〔或一個工作地,對同一工件〔或同時對幾個所連續(xù)完成的工藝過程。工步：在加工表面不變,加工刀具不變,切削用量不變的條件下所連續(xù)完成的那部分工序。定位：使工件在機(jī)床或夾具中占有準(zhǔn)確的位置。夾緊：在工件夾緊后用外力將其固定,使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。裝夾：就是定位和夾緊過程的總和?；鶞?zhǔn)：零件上用來確定點線面位置是作為參考的其他點線面。設(shè)計基準(zhǔn)：在零件圖上,確定點線面位置的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)：在加工和裝配中使用的基準(zhǔn)。包括定位基準(zhǔn)、度量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)。二、簡答題1.什么是誤差復(fù)映,減少復(fù)映的措施有哪些？誤差復(fù)映：指工件加工后仍然具有類似毛坯誤差的現(xiàn)象〔形狀誤差、尺寸誤差、位置誤差措施：多次走刀；提高工藝系統(tǒng)的剛度。2.什么是磨削燒傷？影響磨削燒傷的因素有哪些？磨削燒傷：當(dāng)被磨工件的表面層的溫度達(dá)到相變溫度以上時,表面金屬發(fā)生金相組織的變化,使表面層金屬強(qiáng)度硬度降低,并伴隨有殘余應(yīng)力的產(chǎn)生,甚至出現(xiàn)微觀裂紋的現(xiàn)象。影響因素：合理選擇磨削用量；工件材料；正確選擇砂輪；改善冷卻條件。3.什么是傳動鏈誤差？提高傳動鏈傳動精度的措施有哪些？傳動鏈誤差：指傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對傳動的誤差。措施：縮短傳動鏈；降速傳動,末節(jié)大降速比；提高傳動元件的制造精度和裝配精度；誤差補(bǔ)償裝置。4.減少工藝系統(tǒng)受熱變形的措施?減少發(fā)熱和隔熱；改善散熱條件；均衡溫度場；改進(jìn)機(jī)床機(jī)構(gòu)；加快溫度場的平衡；控制環(huán)境溫度。5.什么是工藝系統(tǒng)的剛度？誤差產(chǎn)生的原因？工藝系統(tǒng)剛度：垂直作用于工件加工表面〔加工誤差敏感方向的徑向切削分力與工藝系統(tǒng)在該方向的變形之間的比值。原因：在機(jī)械加工過程中,機(jī)床、夾具、刀具、和工件在切削力的作用下,都將分別產(chǎn)生變形y機(jī)、y夾、y刀、y工,致使刀具和被加工表面的相對位置發(fā)生變化,使工件產(chǎn)生誤差。6.工藝規(guī)程的設(shè)計規(guī)則？所設(shè)計的工藝規(guī)程應(yīng)能包裝零件的加工質(zhì)量〔或機(jī)器的裝配質(zhì)量,達(dá)到設(shè)計圖樣上規(guī)定的各項技術(shù)要求；應(yīng)使工藝過程具有較高的生產(chǎn)率,使產(chǎn)品盡快投放市場；設(shè)法降低制造成本；注意減輕工人的勞動程度,保證生產(chǎn)安全；7.什么是粗基準(zhǔn)？精基準(zhǔn)？選擇原則？精基準(zhǔn)：用加工過的表面作為靜基準(zhǔn)；基準(zhǔn)重合原則,基準(zhǔn)統(tǒng)一原則,互為基準(zhǔn),自為基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)：選用工件上未加工的表面作為基準(zhǔn)；保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則合理分配加工余量的原則便于裝夾的原則粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則8.什么叫加工余量？影響加工余量的因素？加工余量：毛坯上留作加工用的表面層影響因素：上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷層深度上工序的尺寸公差尺寸公差中沒有包括的上工序留下的空間位置誤差本工序的裝夾誤差9.什么叫時間定額?組成部分？時間定額：在一定的生產(chǎn)條件下規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時間。組成部分：基本時間、輔助時間、布置工作地時間、休息和生理需要時間、準(zhǔn)備與終結(jié)時間10.夾具的工作原理？使工件在夾具中占有正確的加工位置。這是通過工件各定位面與夾具的相應(yīng)定位元件的定位工作面<定位元件上起定位作用的表面>接觸、配合或?qū)?zhǔn)來實現(xiàn)的；夾具對于機(jī)床應(yīng)先保證有準(zhǔn)確的相對位置,而夾具結(jié)構(gòu)又保證定位元件定位工作面對夾具與機(jī)床相連接的表面之間的相對準(zhǔn)確位置,這就保證了夾具定位工作面相對機(jī)床切削運動形成表面的準(zhǔn)確幾何位置,也就達(dá)到了工件加工面對定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求。使刀具相對有關(guān)的定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置,這就保證了刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸。11.什么叫定位誤差？定位誤差產(chǎn)生的原因？設(shè)計基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大位置