機(jī)械制造基礎(chǔ)第三版學(xué)習(xí)情境二軸類(lèi)箱體類(lèi)零件冷加工方式

學(xué)習(xí)情境二

軸類(lèi)、箱體類(lèi)零件的冷加工方法

任務(wù)1刀具的認(rèn)識(shí)與切削現(xiàn)象分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解切削運(yùn)動(dòng)與切削用量。2.掌握車(chē)刀結(jié)構(gòu)、組成。3.常用刀具材料與加工適用范圍。4.能夠進(jìn)行刀具選用與刃磨。5.掌握切削加工中各種物理現(xiàn)象對(duì)加工的影響?！厩榫硨?dǎo)入】

同學(xué)們，大家了解圖2-1所示中這些車(chē)削常用刀具嗎？它們是又哪些部分組成？在加工中如何在相同條件下刀具使用壽命會(huì)最大？這些內(nèi)容是我們每一名學(xué)習(xí)車(chē)削加工知識(shí)的同學(xué)都必須要面臨的問(wèn)題。機(jī)械產(chǎn)品由毛坯到成品的加工過(guò)程用什么樣的刀具、機(jī)床、怎樣操作才能加工出合格產(chǎn)品，這些問(wèn)題同學(xué)們思考過(guò)嗎？加工過(guò)程中伴隨刀具與機(jī)床會(huì)出現(xiàn)哪些加工現(xiàn)象？這些問(wèn)題讓我們通過(guò)下面的學(xué)習(xí)來(lái)一起解決吧。

圖2-1常用車(chē)刀【任務(wù)描述】

獨(dú)立完成外圓車(chē)刀角度繪制，已知刀具主偏角κr=450；副偏角κ′r=100；前角γo=150；后角αo=50；刃傾角λs=100，刀體厚度與寬度自定義。同時(shí)闡述車(chē)削加工過(guò)程中伴隨有哪些物理現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)刀具壽命有何影響？對(duì)零件進(jìn)行簡(jiǎn)單工藝分析，學(xué)會(huì)車(chē)刀角度的刃磨，并能獨(dú)立加工出合格產(chǎn)品，從而達(dá)到本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

【任務(wù)分析】此次任務(wù)是以外圓車(chē)刀為例，全面介紹車(chē)刀組成、角度、切削變形、切削力、切削溫度、刀具磨損等詳細(xì)內(nèi)容，以刀具角度繪制任務(wù)為載體引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)掌握刀具幾何角度等難點(diǎn)問(wèn)題，為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】切削加工基本知識(shí)

1.切削運(yùn)動(dòng)

為切除工件上多余的金屬層，加工過(guò)程中刀具與工件之間必須要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)。

（1）主運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供運(yùn)動(dòng)，使工件與刀具之間產(chǎn)生的主要相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它是進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的特征是速度最高，消耗功率最多。

（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是為了使切削活動(dòng)能夠連續(xù)或間斷地進(jìn)行下去所必須的運(yùn)動(dòng)。（3）合成切削運(yùn)動(dòng)

當(dāng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，刀具切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為合成切削運(yùn)動(dòng)，其大小與方向用合成速度向量ve表示。圖2-2主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)圖2-3合成切削運(yùn)動(dòng)2.加工表面與切削用量（1）工件的加工表面

在切削加工過(guò)程中，工件上始終有三個(gè)不斷變化著的表面，如圖2-4所示。①待加工表面即將被切去金屬層的表面。②過(guò)渡表面（也稱(chēng)為加工表面）切削刃正在切削著的表面。③已加工表面工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。圖2-4工件上的表面（2）切削用量

①切削速度切削速度vc是刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)線速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的距離，單位是m/s或m/min。vc=πdn/1000②進(jìn)給量f

進(jìn)給量是刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件的位移量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來(lái)表述和度量，其單位是mm/r或mm/str。③背吃刀量ap背吃刀量一般指工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。車(chē)外圓時(shí):ap=（dw-dm）/2

圖2-5切削用量3.切削層參數(shù)刀具切削刃在一個(gè)進(jìn)給量的進(jìn)給中，從工件待加工表面上切下來(lái)的金屬層稱(chēng)為切削層。切削層參數(shù)就是指這個(gè)切削層的截面尺寸，它決定了刀具所承受負(fù)荷的大小及切屑的尺寸大小，還影響切削力和刀具磨損、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率。如圖2-6所示，切削層尺寸可用以下三個(gè)參數(shù)表示:（1）切削層公稱(chēng)厚度（hD）是切削刃兩瞬時(shí)位置過(guò)渡表面間的距離。（2）切削層公稱(chēng)寬度（bD）是沿過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸。（3）切削層公稱(chēng)橫截面面積（AD）是切削層橫截面的面積。圖2-6車(chē)外圓時(shí)切削層參數(shù)2.1.2刀具幾何角度1.車(chē)刀的組成以外圓車(chē)刀為例，車(chē)刀由刀柄和刀頭組成，如圖2-7所示。圖2-7車(chē)刀的組成2.刀具靜止參考系（1）正交平面靜止參考系

正交平面靜止參考系由相互垂直的Pr、Ps、Po三個(gè)坐標(biāo)平面組成，如圖2-8所示。（2）正交平面靜止參考系中刀具角度的定義與標(biāo)注（如圖2-9所示）3.刀具工作角度（1）縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響（2）橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響（3）刀具安裝高、低的影響（4）刀桿軸線不垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的影響圖2-8正交平面靜止參考系圖2-9正交平面靜止參考系中刀具角度的定義與標(biāo)注圖2-12縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響圖2-13橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響圖2-14刀具安裝高、低對(duì)刀具工作角度的影響圖2-15刀桿軸線不垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的工作角度2.1.3金屬切削變形1.切削變形與變形系數(shù)（1）切削變形切削層金屬形成切屑的過(guò)程就是在刀具的作用下發(fā)生變形的過(guò)程，切削過(guò)程中切削層金屬的變形大致可劃分為三個(gè)區(qū)域，如圖2-16所示。①第一變形區(qū)

從OA線開(kāi)始發(fā)生塑性變形，到OM線金屬晶粒的剪切滑移基本完成。從OA線到OM線區(qū)域（圖中Ⅰ區(qū)）稱(chēng)為第一變形區(qū)。OA稱(chēng)作始滑移線，OM稱(chēng)作終滑移線。在第一變形區(qū)內(nèi)，變形的主要特征就是沿滑移線的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。②第二變形區(qū)

切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，基本上和前刀面平行。這一區(qū)域（圖中Ⅱ區(qū)）稱(chēng)為第二變形區(qū)。③第三變形區(qū)

已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦，造成表層金屬纖維化與加工硬化。這一區(qū)域（圖中Ⅲ區(qū)）稱(chēng)為第三變形區(qū)。（2）變形系數(shù)切削層金屬經(jīng)過(guò)切削加工形成的切屑，其長(zhǎng)度較切削層長(zhǎng)度縮短，厚度較切削層厚度增加，說(shuō)明切削層金屬發(fā)生了變形，總體呈現(xiàn)收縮趨勢(shì)。如圖2-17所示。其變形程度的大小，可近似地用變形系數(shù)ξ來(lái)衡量。變形系數(shù)等于切削層金屬的長(zhǎng)度與切屑的長(zhǎng)度之比，也等于切屑的厚度與切削層金屬的厚度之比，即ξ=l/lc=hch/hD≥1圖2-16切削變形區(qū)圖2-17切削層金屬的變形2.切屑類(lèi)型與積屑瘤（1）切屑類(lèi)型切削金屬時(shí)，由于工件材料、刀具幾何角度、切削用量等差異，會(huì)出現(xiàn)四種不同形態(tài)的切屑，如圖2-18所示。觀察不同形態(tài)的切屑，便于分析切削過(guò)程，主動(dòng)地控制切削條件，使切屑形態(tài)向著有利于生產(chǎn)的方向轉(zhuǎn)化。①帶狀切屑切屑連續(xù)成較長(zhǎng)的帶狀，底面光滑，背面無(wú)明顯裂紋，呈微小鋸齒形，如圖2-18（a）所示。一般加工塑性金屬，如加工低碳鋼、銅、鋁等材料時(shí)形成此類(lèi)切屑，必要時(shí)需采取斷屑措施。②節(jié)狀切屑切屑背面有較深的裂紋，呈較大的鋸齒形，如圖2-18（b）所示。這是由于剪切面上的局部剪切應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限的結(jié)果。③粒狀切屑（單元切屑）切削塑性材料時(shí)，若整個(gè)剪切面上的剪切應(yīng)力超過(guò)了材料斷裂強(qiáng)度，所產(chǎn)生的裂紋貫穿切屑斷面時(shí)，擠裂呈粒狀切屑，如圖2-18（c）所示。④崩碎切屑

切削鑄鐵、青銅等脆性材料時(shí)，切削層通常在彈性變形后未經(jīng)塑性變形，突然崩碎而成為碎粒狀切屑，如圖2-18（d）所示。

圖2-18切屑的基本形態(tài)（2）積屑瘤積屑瘤是在一定切削速度范圍內(nèi)，加工鋼材、有色金屬等塑性材料時(shí)，在切削刃附近的前刀面上會(huì)出現(xiàn)一塊高硬度的楔狀金屬，它包圍著切削刃，且覆蓋著部分前刀面，可代替切削刃對(duì)工件進(jìn)行切削加工，這塊硬度很高（硬度約為工件材料的2～3倍）的金屬稱(chēng)為積屑瘤。①積屑瘤的產(chǎn)生與成長(zhǎng)在一定的切削速度范圍內(nèi)，切屑底層與前刀面發(fā)生劇烈摩擦，使切屑底層流動(dòng)緩慢，稱(chēng)為滯留層。滯留層與前刀面發(fā)生粘結(jié)，隨著切削的進(jìn)行，滯留層不斷堆積，粘結(jié)越來(lái)越大，逐漸成長(zhǎng)為積屑瘤，如圖2-19所示。產(chǎn)生積屑瘤的決定因素是切削溫度，加工硬化與粘結(jié)是形成積屑瘤的必要條件。圖2-19積屑瘤的產(chǎn)生與成長(zhǎng)②積屑瘤的脫落與消失隨著切削速度的提高，切削溫度達(dá)到或超過(guò)500-600℃時(shí)，由于溫度高，加工硬化消失，金屬軟化，前刀面上的硬塊被切屑帶走，這樣積屑瘤便脫落或消失。

③積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響●增大刀具前角●影響刀具的壽命●增大切削厚度●降低工件表面質(zhì)量④控制積屑瘤的措施

●降低工件材料的塑性減小刀具與切屑間的摩擦系數(shù)，減少黏結(jié)，抑制積屑瘤的生長(zhǎng)?！窨刂魄邢魉俣犬?dāng)切削速度控制為vc<10m/min的低切削速度和vc>100m/min的高切削速度時(shí)，前刀面不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。

2.1.4切削力

1.切削力的來(lái)源及分解

切削力主要來(lái)源于兩個(gè)方面：一是克服切屑形成過(guò)程中金屬產(chǎn)生彈、塑性變形的變形抗力所需要的力；二是克服切屑與刀具前刀面、工件表面與后刀面之間的摩擦阻力所需要的力。總切削力可以分解為:

（1）主切削力Fc總切削力F在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力，也稱(chēng)切向力，與基面垂直。

是計(jì)算刀具強(qiáng)度、設(shè)計(jì)機(jī)床零件、確定機(jī)床功率的主要依據(jù)，消耗切削總功率的95%左右。（2）進(jìn)給力Ff總切削力F在進(jìn)給方向上的分力，也稱(chēng)進(jìn)給抗力、走刀抗力或軸向力。它作用在工件與機(jī)床剛性最差的方向上，使工件在水平面內(nèi)變形，影響加工精度，并易引起振動(dòng)。它是校驗(yàn)機(jī)床剛度的主要依據(jù)。（3）背向力Fp總切削力F在垂直進(jìn)給方向上的分力，也稱(chēng)徑向力或吃刀抗力。用來(lái)計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度等。圖2-21總切削力及分力切削熱與切削溫度1.切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)

圖

2-22切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)2.切削溫度圖2-23切削溫度的分布2.1.6刀具磨損與刀具耐用度1.刀具磨損的形式（1）前刀面磨損前刀面磨損是指在刀具前刀面上距切削刃一定距離處出現(xiàn)月牙洼的磨損現(xiàn)象，如圖2-24所示。（2）后刀面磨損指磨損的部位主要發(fā)生在后刀面。（3）前、后刀面同時(shí)磨損

當(dāng)切削塑性金屬時(shí)，如果切削厚度適中，則經(jīng)常會(huì)發(fā)生前刀面與后刀面同時(shí)磨損的磨損形式。圖2-24刀具磨損2.刀具磨損過(guò)程正常磨損情況下，刀具的磨損量隨切削時(shí)間的增加而逐漸擴(kuò)大。以后刀面磨損為例，其典型磨損過(guò)程大致分為三個(gè)階段，如圖2-25所示。（1）初期磨損階段（圖示OA階段）在刀具開(kāi)始切削的短時(shí)間內(nèi)磨損較快。這是因?yàn)榈毒咴谌心ズ?，刀面的表面粗糙度值大，表層組織不耐磨所致。（2）正常磨損階段（圖示AB階段）隨著切削時(shí)間的增加，磨損量以較均勻的速度加大。這是由于刀具表面高低不平及不耐磨的表層已被磨去，形成一個(gè)穩(wěn)定區(qū)域，因而磨損速度較以前緩慢。但磨損量隨切削時(shí)間而逐漸增加。這一階段也是刀具工作的有效階段。（3）急劇磨損階段（圖示BC階段）當(dāng)?shù)毒吣p量達(dá)到某一數(shù)值后，磨損急劇加速，繼而刀具損壞。這是由于切削時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，刀具磨損嚴(yán)重，切削溫度劇升，刀具強(qiáng)度、硬度降低所致。生產(chǎn)中為合理使用刀具并保證加工質(zhì)量，應(yīng)在這一階段到來(lái)之前就及時(shí)重磨刀具或更換新刀。圖2-25刀具磨損過(guò)程3.刀具磨損限度刀具磨損限度是對(duì)刀具規(guī)定一個(gè)允許磨損量的最大值，或稱(chēng)刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具磨損限度一般規(guī)定在刀具后刀面上，以磨損量的平均值VB表示。這是因?yàn)榈毒吆蟮睹婺p便于測(cè)量，且對(duì)加工質(zhì)量影響大。

4.刀具的耐用度刃磨好的刀具從開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止總的切削時(shí)間稱(chēng)為刀具耐用度，用T表示。也可用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)前的切削路程長(zhǎng)度或加工出的零件數(shù)來(lái)表示刀具的耐用度。刀具耐用度是確定換刀時(shí)間的重要依據(jù)，也是衡量工件材料切削加工性和刀具切削性能優(yōu)劣以及刀具幾何參數(shù)和切削用量選擇是否合理的重要指標(biāo)。刀具耐用度與刀具壽命的概念不同。所謂刀具壽命，是指一把新刀從投入使用到報(bào)廢為止總的切削時(shí)間，它等于刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)。切削液的合理選擇

1.切削液的作用（1）潤(rùn)滑作用（2）冷卻作用（3）清洗與防銹作用

2.切削液的種類(lèi)（1）水溶液水溶液是以水為主要成分并加入防銹添加劑的切削液。由于水的熱導(dǎo)率、比熱和汽化熱較大，因此，水溶液主要起冷卻作用，同時(shí)由于其潤(rùn)滑性能較差，所以主要用于粗加工和普通磨削加工中。

（2）切削油切削油是以礦物油為主要成分并加入一定的添加劑而構(gòu)成的切削液。切削油主要起潤(rùn)滑作用。

（3）乳化液乳化液是乳化油加95%～98%水稀釋成的一種切削液。乳化油由礦物油、乳化劑配制而成。乳化劑可使礦物油與水乳化形成穩(wěn)定的切削液?！救蝿?wù)實(shí)施】已知刀具主偏角κr=450；副偏角κ′r=100；前角γo=150；后角αo=50；刃傾角λs=100，刀體厚度與寬度自定義。以二維圖表示刀具各幾何角度，如圖2-30所示。圖2-30車(chē)刀幾何角度任務(wù)2階梯軸的車(chē)削加工【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解我國(guó)機(jī)床的分類(lèi)與型號(hào)編制。2.車(chē)削加工范圍、CA6140車(chē)床組成與結(jié)構(gòu)。3.掌握常用車(chē)刀結(jié)構(gòu)分類(lèi)。4.能夠進(jìn)行刀具選用與刃磨。5.掌握階梯軸車(chē)削加工方法?！厩榫硨?dǎo)入】

在我們的日常生活中回轉(zhuǎn)類(lèi)階梯軸隨處可見(jiàn)，如圖2-31所示。如變速箱中支撐齒輪的傳動(dòng)軸、機(jī)床的各種主軸等，這些零件事如何加工車(chē)來(lái)的呢？加工過(guò)程中，除了我們學(xué)習(xí)過(guò)的刀具相關(guān)知識(shí)外，加工用車(chē)床也是我們接下來(lái)要學(xué)習(xí)的重要部分，只有這樣，才能通過(guò)刀具與機(jī)床加工出合格的產(chǎn)品。

圖2-31階梯軸【任務(wù)描述】獨(dú)立完成如圖2-32所示階梯軸加工操作。企業(yè)加工中要分析毛坯材料，了解加工中所涉及的加工表面，對(duì)零件進(jìn)行簡(jiǎn)單工藝分析。學(xué)會(huì)車(chē)刀角度的刃磨，并能獨(dú)立加工出合格產(chǎn)品，從而達(dá)到本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)?！救蝿?wù)分析】此次任務(wù)是以CA6140外圓車(chē)床為例，全面介紹車(chē)床型號(hào)、組成、種類(lèi)、車(chē)刀類(lèi)型、刀具刃磨等相關(guān)知識(shí)，以階梯軸加工任務(wù)為載體引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)掌握機(jī)床結(jié)構(gòu)等難點(diǎn)問(wèn)題，為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。通過(guò)分析零件圖，完成以下具體任務(wù)：1．認(rèn)識(shí)車(chē)刀，了解車(chē)刀的組成2．能正確選用車(chē)刀材料與刃磨車(chē)刀。3．階梯軸加工方法分析圖2-32加工用階梯軸2.2.1機(jī)床的分類(lèi)和型號(hào)編制

1.機(jī)床的分類(lèi)我國(guó)機(jī)床的傳統(tǒng)分類(lèi)方法主要是按加工性質(zhì)和所用刀具進(jìn)行分類(lèi)，即將機(jī)床分為11大類(lèi):車(chē)床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、鋸床、其他機(jī)床（含特種加工機(jī)床）。在每一類(lèi)機(jī)床中，又按工藝范圍、布局形式和結(jié)構(gòu)等分為若干組，每一組又細(xì)分為若干系列。2.機(jī)床的型號(hào)編制方法圖2-33通用機(jī)床型號(hào)的表示方法2.2.2車(chē)削加工范圍與特點(diǎn)1.車(chē)削加工范圍主要用來(lái)加工各種回轉(zhuǎn)體表面以及回轉(zhuǎn)體的端面，還可進(jìn)行切斷、切槽、車(chē)螺紋、鉆孔、絞孔、擴(kuò)孔等工作。對(duì)車(chē)床進(jìn)行適當(dāng)改裝或使用其他附件和夾具，可加工形狀更為復(fù)雜的零件，還可實(shí)現(xiàn)鏜削、磨削、研磨、拋光、滾花、繞彈簧等加工。車(chē)削加工可以對(duì)鋼、鑄鐵、有色金屬及許多非金屬材料進(jìn)行加工。2.車(chē)削加工特點(diǎn)（1）率高、工藝范圍廣（2）生產(chǎn)成本低（3）高速細(xì)車(chē)是加工小型有色金屬零件的主要方法（4）精度范圍大2.2.3普通車(chē)床1.車(chē)床的種類(lèi)

車(chē)床主要可分為臥式車(chē)床、立式車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床、馬鞍車(chē)床、多刀半自動(dòng)車(chē)床、仿形車(chē)床及仿形半自動(dòng)車(chē)床、單軸自動(dòng)車(chē)床、多軸自動(dòng)車(chē)床及多軸半自動(dòng)車(chē)床等。此外，還有各種專(zhuān)門(mén)化車(chē)床，如凸輪軸車(chē)床、鏟齒車(chē)床、曲軸車(chē)床、高精度絲杠車(chē)床等。其中以普通臥式車(chē)床應(yīng)用最為廣泛。

2.CA6140普通型臥式車(chē)床圖2-34所示為CA6140普通型臥式車(chē)床外觀圖。圖2-34CA6140普通型臥式車(chē)床外觀圖2.2.4車(chē)刀車(chē)刀是用于數(shù)控車(chē)床、普通車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床和自動(dòng)車(chē)床的刀具。它是生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種刀具。1.車(chē)刀按用途分類(lèi)車(chē)刀按用途可分為外圓車(chē)刀、成形車(chē)刀、螺紋車(chē)刀等，如圖2-38所示。圖2-38車(chē)刀按用途分類(lèi)2.車(chē)刀按結(jié)構(gòu)分類(lèi)車(chē)刀按結(jié)構(gòu)可分為整體車(chē)刀、焊接車(chē)刀、機(jī)夾車(chē)刀、可轉(zhuǎn)位車(chē)刀和成形車(chē)刀等，如圖2-39所示。

圖2-39車(chē)刀按結(jié)構(gòu)分類(lèi)序號(hào)質(zhì)檢內(nèi)容配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1外圓公差六處5×6超0.01扣2分，超0.02不得分2外圓Ra3.2六處3×6降一級(jí)扣2分3長(zhǎng)度公差六處3×6超差不得分4倒角二處2×2不合格不得分5清角去銳邊十處10不合格不得分6平端面二處2×2不合格不得分7工件外觀6不完整扣分8安全文明操作10違章扣分【任務(wù)實(shí)施】完成圖示2-32所示階梯軸加工。綜合考慮材料與毛坯余量因素，制定工序安排如表2-3所示。表2-3階梯軸加工評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)3變速箱殼體的銑削加工【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)銑削加工范圍。2.掌握常用銑床XA6132臥式萬(wàn)能銑床和XA5032立式銑床操作。3.能夠合理確定切削用量對(duì)表面進(jìn)行加工。4.了解銑削加工方式。5.能夠正確進(jìn)行銑刀安裝與調(diào)整，排除機(jī)床常見(jiàn)故障，安排零件銑削加工工藝。6.能分析加工表面質(zhì)量?！厩榫硨?dǎo)入】

圖2-41所示為銑削加工中一些典型零件，這些腔體類(lèi)零件、凸臺(tái)、軸上的各種鍵槽是如何銑削出來(lái)的呢？用什么樣的刀具、機(jī)床、怎樣操作才能加工出合格產(chǎn)品，這些問(wèn)題同學(xué)們思考過(guò)嗎？加工過(guò)程中伴隨刀具與機(jī)床會(huì)出現(xiàn)哪些加工現(xiàn)象？這些問(wèn)題讓我們通過(guò)下面的學(xué)習(xí)來(lái)一起解決吧。

圖2-41銑削典型零件【任務(wù)分析】如圖2-42所示零件，以臺(tái)階面銑削為任務(wù)載體，熟知常用銑床的操作，掌握銑削加工方式的分類(lèi)與各自特點(diǎn)，能自主根據(jù)加工工件選擇相應(yīng)銑刀，能獨(dú)立進(jìn)行銑刀的安裝與調(diào)整。以臺(tái)階面銑削為載體引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)分析零件圖，完成以下具體任務(wù)為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。1．零件圖加工表面分析。2．認(rèn)識(shí)銑刀，了解銑削加工方式3．能正確安裝銑刀。4．臺(tái)階面加工圖2-42銑削臺(tái)階面零件【相關(guān)知識(shí)】2.3.1銑削加工特點(diǎn)與應(yīng)用

1.銑削加工特點(diǎn)（1）生產(chǎn)率較高銑刀是多刃刀具，銑削時(shí)有多個(gè)刀刃同時(shí)進(jìn)行切削，總的切削寬度較大。銑削的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)，便于采用高速銑削，所以銑削的生產(chǎn)率較高。

（2）銑削過(guò)程不平穩(wěn)銑刀的刀刃切入和切出會(huì)產(chǎn)生切削力沖擊，并引起同時(shí)工作刀刃數(shù)的變化;每個(gè)刀刃的切削厚度是變化的，這將使切削力發(fā)生波動(dòng)。因此，銑削過(guò)程不平穩(wěn)，易產(chǎn)生振動(dòng)。為保證銑削加工質(zhì)量，要求銑床在結(jié)構(gòu)上有較高的剛度和抗振性。（3）散熱條件較好銑刀刀刃間歇切削，可以得到一定的冷卻，因而散熱條件較好。但是，切入和切出時(shí)溫度的變化、切削力的沖擊，將加速刀具的磨損，甚至可能引起硬質(zhì)合金刀片的碎裂。此外，銑床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，銑刀的制造和刃磨比較困難。

2.銑削加工應(yīng)用銑削主要對(duì)平面、臺(tái)階面、溝槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面進(jìn)行切削加工，如圖2-43所示。圖2-43銑削加工應(yīng)用2.3.2銑削加工用量1.銑削運(yùn)動(dòng)由圖2-43可知，不論哪一種銑削加工，為完成銑削過(guò)程必須有以下運(yùn)動(dòng):（1）主運(yùn)動(dòng)（vc）銑刀的旋轉(zhuǎn);（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（vf）工件隨工作臺(tái)緩慢的直線移動(dòng)。2.銑削用量銑削時(shí)的銑削用量由銑削速度vc、進(jìn)給量f、背吃刀量（又稱(chēng)銑削深度）ap和側(cè)吃刀量（又稱(chēng)銑削寬度）ae四要素組成。（1）銑削速度vc

銑削速度即銑刀最大直徑處的線速度，可由下式計(jì)算:vc=πdn/1000（m/min）

（2）進(jìn)給量f銑削時(shí)，工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于刀具的移動(dòng)量即為銑削時(shí)的進(jìn)給量。由于銑刀為多刃刀具，計(jì)算時(shí)按單位時(shí)間不同，有以下三種度量方法:①每齒進(jìn)給量fz，其單位為毫米每齒（mm/z）。②每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f，其單位為毫米每轉(zhuǎn)（mm/r）。③每分鐘進(jìn)給量vf，又稱(chēng)進(jìn)給速度，其單位為毫米每分鐘（mm/min）。上述三者的關(guān)系為vf=fn=fz

zn（mm/min）（3）背吃刀量（銑削深度）ap如圖2-44所示，背吃刀量為平行于銑刀軸線方向測(cè)量的切削層尺寸，單位為毫米。因周銑與端銑時(shí)相對(duì)于工件的方位不同，故ap在圖中的標(biāo)示也有所不同。

圖2-44銑削運(yùn)動(dòng)和銑削用量2.3.3銑削加工方式

1.圓柱銑刀銑削

圓柱銑刀銑削有逆銑和順銑兩種方式。如圖2-45所示，銑刀旋轉(zhuǎn)切入工件的方向與工件的進(jìn)給方向相反時(shí)稱(chēng)為逆銑，相同時(shí)稱(chēng)為順銑。圖2-45逆銑與順銑2.端銑刀銑削用端銑刀銑削平面時(shí)，可分為三種不同的銑削方式，如圖2-46所示。圖2-46端銑的銑削方式【任務(wù)實(shí)施】完成圖示2-42所示臺(tái)階面銑削加工。準(zhǔn)備立式銑床，φ16立銑刀5把,φ10鉆頭5把(配相應(yīng)刀柄),百分表5個(gè),磁性表座5個(gè),25-50外徑千分尺5把;，游標(biāo)卡尺5把。當(dāng)臺(tái)階面深度不大時(shí)，在刀具及機(jī)床功率允許的前提下，可以一次完成臺(tái)階面銑削，刀具進(jìn)給路線如圖2-58所示。如臺(tái)階底面及側(cè)面加工精度要求高時(shí)，可在粗銑后留0.3~1mm余量進(jìn)行精銑。圖2-58一次銑削臺(tái)階面的進(jìn)刀路線（a）刀具到達(dá)臺(tái)階側(cè)面；（b）刀具到達(dá)臺(tái)階底面。當(dāng)深度較大時(shí)，不能一次完成臺(tái)階面銑削時(shí)，可采取如圖2-59所示進(jìn)刀路線，在寬度方向分層銑削臺(tái)階面。但這種銑削方式存在“讓刀”現(xiàn)象，將影響臺(tái)階側(cè)面相對(duì)于底面的垂直度。圖2-59在寬度方向分層銑削臺(tái)階面的進(jìn)刀路線任務(wù)4零件的磨削加工【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能夠根據(jù)零件選用砂輪2.能夠完成圓柱面、錐面、及臺(tái)階面的磨削3.能夠獨(dú)立操作、排除機(jī)床常見(jiàn)故障，分析加工中的各種物理現(xiàn)象?！厩榫硨?dǎo)入】如圖2-60所示為日常生活中常見(jiàn)的齒輪，同學(xué)們知道嗎？為保證齒輪傳動(dòng)過(guò)程中傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小，每個(gè)齒輪的牙齒面都是要經(jīng)過(guò)磨削才能用于生產(chǎn)生活的，磨削用的砂輪怎么選用？選什么樣的磨床？如何裝夾找正工件？采用何種操作方法才能加工出合格產(chǎn)品呢？磨削過(guò)程是否使用磨削液？這些問(wèn)題大家思考過(guò)嗎？讓我們通過(guò)下面的學(xué)習(xí)一起來(lái)解決吧。圖2-60磨削用齒輪【任務(wù)分析】磨削圖2-60所示齒輪，按齒形的形成方法，磨齒可分為成形法和展成法兩種。大多數(shù)磨齒均以展成法原理來(lái)加工。磨齒加工主要用于對(duì)高精度齒輪或淬硬的齒輪進(jìn)行齒形的精加工，齒輪的精度可達(dá)6級(jí)以上?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】磨削加工特點(diǎn)及應(yīng)用

1.磨削加工特點(diǎn)（1）加工精度高

（2）加工范圍廣，可以加工高硬度材料（3）砂輪的自銳性

（4）磨削速度高，切削厚度小，徑向切削力大。（5）磨削溫度高

2.磨削加工的應(yīng)用

磨削加工的工藝范圍很廣，不僅能加工內(nèi)外圓柱面、錐面和平面，還能加工螺紋、花鍵軸、曲軸等特殊的成形面

磨床種類(lèi)磨床的種類(lèi)很多，主要有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床，還有專(zhuān)門(mén)用來(lái)磨削特定表面和工件的專(zhuān)門(mén)化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。大多數(shù)磨床以砂輪作切削工具，也有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。圖2-61M1432A型萬(wàn)能外圓磨床的外形圖圖2-62無(wú)心外圓磨床工作原理圖圖2-63普通內(nèi)圓磨床圖2-64普通內(nèi)圓磨床的磨削方法圖2-65無(wú)心內(nèi)圓磨削圖2-66行星內(nèi)圓磨削圖2-67平面磨床圖2-68工具磨床2.4.3砂輪

1.砂輪的特性

（1）磨料

磨料是制造砂輪的主要原料，它擔(dān)負(fù)著切削工作。因此，磨料必須鋒利，并具備高的硬度、良好的耐熱性和一定的韌性。常用磨料的名稱(chēng)、代號(hào)、特性和用途見(jiàn)表2-4所示。類(lèi)別

名稱(chēng)

代號(hào)

特性

用途

氧化物系

棕剛玉

A(GZ)含

91~96%氧化鋁。棕色，硬度高，韌性好，價(jià)格便宜磨削碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、硬青銅等

白剛玉

WA(GB)含

97~99%的氧化鋁。白色，比棕剛玉硬度高、韌性低，自銳性好，磨削時(shí)發(fā)熱少

精磨淬火鋼、高碳鋼、高速鋼及薄壁零件

碳化物系

黑色碳化硅

C(TH)含

95%以上的碳化硅。呈黑色或深藍(lán)色，有光澤。硬度比白剛玉高，性脆而鋒利，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性良好

磨削鑄鐵。黃銅、鋁、耐火材料及非金屬材料

綠色碳化硅

GC(TL)含

97%以上的碳化硅。呈綠色，硬度和脆性比

TH更高，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好

磨削硬質(zhì)合金、光學(xué)玻璃、寶石、玉石、陶瓷、珩磨發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套等

高硬磨

料系人造金剛石

D(JR)無(wú)色透明或淡黃色、黃綠色、黑色。硬度高，比天然金剛石性脆。價(jià)格比其它磨料貴好多倍

磨削硬質(zhì)合金、寶石等高硬度材料

立方氮化硼

CBN(JLD)立方型晶體結(jié)構(gòu)，硬度略低于金剛石，強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱性能好

磨削、研磨、珩磨各種既硬又韌的淬火鋼和高鉬、高礬、高鈷鋼、不銹鋼

（2）粒度粒度指磨料顆料的大小。粒度分磨粒與微粉兩組。磨粒用篩選法分類(lèi)，它的粒度號(hào)以篩網(wǎng)上一英寸長(zhǎng)度內(nèi)的孔眼數(shù)來(lái)表示。磨粒

磨粒

微粉

粒度號(hào)

顆粒尺寸（

mm）

粒度號(hào)

顆粒尺寸（

mm）

粒度號(hào)

顆粒尺寸（

mm）

14#1600~125070#250~200W4040~2816#1250~100080#200~160W2828~2020#1000~800100#160~125W2020~1424#800~630120#125~100W1414~1030#630~500150#100~80W1010~736#500~400180#80~63W77~546#400~315240#63~50W55~3.560#315~250280#50~40W3.53.5~2.5（3）結(jié)合劑砂輪中用以粘結(jié)磨料的物質(zhì)稱(chēng)結(jié)合劑。名稱(chēng)

代號(hào)

性能

用途

陶瓷結(jié)合劑

V(A)耐水、耐油、耐酸、耐堿的腐蝕，能保持正確的幾何形狀。氣孔率大，磨削率高，強(qiáng)度較大，韌性、彈性、抗振性差，不能承受側(cè)向力

V輪＜

/s的磨削，這種結(jié)合劑應(yīng)用最廣，能制成各種磨具，適用于成形磨削和磨螺紋、齒輪、曲軸等

樹(shù)脂結(jié)合劑

B(S)強(qiáng)度大并富有彈性，不怕沖擊，能在高速下工作。有摩擦拋光作用，但堅(jiān)固性和耐熱性比陶瓷結(jié)合劑差，不耐酸、堿，氣孔率小，易堵塞

V輪＞

/s的高速磨削，能制成薄片砂輪磨槽，刃磨刀具前刀面。高精度磨削。濕磨時(shí)切削液中含堿量應(yīng)＜

1.5%橡膠結(jié)合劑

R(X)彈性比樹(shù)脂結(jié)合劑更大差，強(qiáng)度也大。氣孔率小，磨粒容易脫落，耐熱性差，不耐油，不耐酸，而且還有臭味

制造磨削軸承溝道的砂輪和無(wú)心磨削砂輪、導(dǎo)輪以及各種開(kāi)槽和切割用的薄片砂輪，制成柔軟拋光砂輪等

金屬結(jié)合劑

(青銅、電鍍鎳

)J韌性、成型性好，強(qiáng)度大，自銳性能差

制造各種金剛石磨具，使用壽命長(zhǎng)

（4）組織

砂輪的組織是指磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，用來(lái)表示結(jié)構(gòu)緊密或疏松的程度。（5）硬度

砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟，表示砂輪的磨粒容易脫落，砂輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。（6）形狀和尺寸根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)與磨削加工的需要，砂輪制成各種形狀與尺寸。

2.砂輪選用

（1）按工件材料及其熱處理方法選擇磨料

（2）按工件表面粗糙度和加工精度選擇粒度（3）砂輪硬度的選擇

（4）結(jié)合劑的選擇

①在絕大多數(shù)磨削工序中，一般采用陶瓷結(jié)合劑砂輪。

②在荒磨和粗磨等沖擊較大的工序中，為避免工件發(fā)生燒傷和變形，常用樹(shù)脂結(jié)合劑。

③切斷與開(kāi)槽工序中常用樹(shù)脂結(jié)合劑或橡膠結(jié)合劑?！救蝿?wù)實(shí)施】完成圖2-60所示齒輪牙的磨削加工，采用如下方法。1.連續(xù)分度展成法磨齒原理圖2-69砂輪磨齒工作原理

2.單齒分度展成法磨齒原理單齒分度展成法磨齒根據(jù)砂輪形狀不同有錐形砂輪磨齒和雙片碟形砂輪磨齒兩種方法，都是利用齒條和齒輪的嚙合原理來(lái)磨削齒輪的。磨齒時(shí)被加工齒輪每往復(fù)滾動(dòng)一次，完成一個(gè)或兩個(gè)齒面的磨削，因此，須經(jīng)多次分度及加工才能完成全部輪齒齒面的加工。圖2-70單齒分度展成法磨齒原理任務(wù)5刨、鉆、鏜及拉削加工【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解刨削、鉆削、鏜削及拉削加工的工藝范圍；熟悉刨、鉆、鏜及拉削鉆床的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)、主要組成部件；機(jī)床的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)、主要組成部件；了解鉆床和鏜床的操作要點(diǎn)?！厩榫硨?dǎo)入】變速箱殼體加工，要經(jīng)過(guò)毛坯件刨削、組合機(jī)床群鉆削加工；對(duì)于方孔等不規(guī)則零件內(nèi)孔要經(jīng)過(guò)拉削等加工，讓我們一起學(xué)習(xí)刨削、鉆削、鏜削及拉削加工吧?！救蝿?wù)分析】如圖2-71所示變速箱殼體，如何由毛坯到成品的加工，安排加工工藝。重點(diǎn)掌握加工過(guò)程中涉及到的刨削、鉆等加工方法的應(yīng)用，全面了解常規(guī)機(jī)械加工設(shè)備使用與操作，熟悉這些設(shè)備加工范圍，為全面掌握機(jī)械加工方法奠定基礎(chǔ)。圖2-71變速箱殼體零件【相關(guān)知識(shí)】刨床1.牛頭刨床牛頭刨床是指刨刀安裝在滑枕的刀架上，作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的刨床。牛頭刨床的組成如圖2-72所示。圖2-72牛頭刨床1-工作臺(tái)；2-刀架；3-滑枕；4-行程位置調(diào)節(jié)手柄；5-床身；6-擺桿機(jī)構(gòu)；7-變速手柄；8-行程長(zhǎng)度調(diào)； 整方榫；9-進(jìn)給機(jī)構(gòu)；10-橫梁2.龍門(mén)刨床龍門(mén)刨床用于加工大型或重型零件上的各種平面、溝槽和各種導(dǎo)軌面（如棱形、V形導(dǎo)軌面），也可在工作臺(tái)上一次裝夾數(shù)個(gè)中小型零件進(jìn)行多件加工。龍門(mén)刨床是具有雙立柱和橫梁，工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，立柱和橫梁上分別裝有可移動(dòng)的側(cè)立架和垂直刀架的刨床，如圖2-73所示。圖2-73龍門(mén)刨床3.刨削方法1．刨平面2．刨垂直面3．刨斜面4．刨T形槽5．刨燕尾槽

2.5.2鉆床鉆床是孔加工用機(jī)床，主要用來(lái)加工外形比較復(fù)雜、沒(méi)有對(duì)稱(chēng)回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔，如杠桿、蓋板、箱體和機(jī)架等零件上的各種孔。在鉆床上加工時(shí)，工件固定不動(dòng)，刀具旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，同時(shí)沿軸向移動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、锪沉頭孔和锪端面等工作。鉆床的加工方法及所需的運(yùn)動(dòng)如圖2-79所示。a)b)c)d)e)f)圖2-79鉆削加工的范圍a)鉆孔；b)擴(kuò)孔；c)鉸孔；d)攻螺紋；e)锪沉頭孔；f)锪端面

1.臺(tái)鉆臺(tái)式鉆床簡(jiǎn)稱(chēng)臺(tái)鉆，是一種體積小巧，操作簡(jiǎn)便，通常安裝在專(zhuān)用工作臺(tái)上使用的小型孔加工機(jī)床。臺(tái)式鉆床鉆孔直徑一般在13毫米以下，最大不超過(guò)16毫米。其主軸變速一般通過(guò)改變?nèi)菐г谒蛶л喩系奈恢脕?lái)實(shí)現(xiàn)，主軸進(jìn)給靠手動(dòng)操作。臺(tái)式鉆床可安放在作業(yè)臺(tái)上，主軸垂直布置的小型鉆床，如圖2-80所示。

2.立式鉆床主軸箱和工作臺(tái)安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。常用