机械加工基础知识（DOC X页）

机械加工基础知识（DOC X页） 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第一章 金属材料基础知识 第一节、常用材料比重和合金元素符号 比 重 比 重 材 料 名 称 材 料 名 称 (克/厘米?) (克/厘米?) 灰口铸铁 6.8 ~7.2 ~14.9 YG类硬质合金(钨钴) 14.4 可锻铸铁 7.2 ~7.4 9.5 ~12.4 YT类硬质合金(钨钛钴) 钢材 7.85 13.6 汞Hg 铸钢 7.8 7.43 锰Mn 低碳钢(含碳0.1%) 7.85 7.19 铬Cr 中碳钢(含碳0.4%) 7.82 6.11 钒V 高碳钢(含碳1%) 7.81 钼Mo 10.20 高速钢(含钨9%) 8.3 铌Nb 8.57 高速钢(含钨18%) 8.7 10.5 银Ag 不锈钢(含铬13%) 7.75 19.32 金Au 紫铜 8.89 铂Pt 21.45 黄铜 8.4 ~8.85 0.86 钾k 铝合金 2.67 ~ 2.85 0.97 钠Na 锡基轴承合金 7.34 ~7.75 1.55 钙Ca 铅基轴承合金 9.33 ~10.67 硼B 2.34 铁Fe 7.87 硅Si 2.33 铜Cu 8.9 镁Mg 1.74 2.7 镍Ni 8.9 铝Al 4.51 锡Sn 钛Ti 7.29 锌Zn 7.14 锑Sb 6.68 铅pb 11.34 磷P 1.83 铍Be 1.85 硫S 2.07 稀土RE 碳C 2.25 钨W 19.3 氮N 8.9 氧O 钴Co 16.6 氢H 钽Ta 第二节、钢铁材料 一、铸铁 即生铁。它是指含碳量为2.11—6.69%的铁碳合金。依照室温组织的不同， 可将铸铁分为如下三类:亚共晶铸铁——含碳量,4.3%; 共晶铸铁——含碳量4.3%;过共晶铸铁——含碳量,4.3% 。 ? 灰口铸铁(HT)、球墨铸铁(QT)、可锻铸铁(KT) 按主要性能和使用特性分为: 1、铸铁〈 抗磨铸铁(KmT〉、耐蚀铸铁(ST) 代号用汉语拼音带抗拉强度表示。 ? 耐热铸铁(RT) 二、钢 1、碳素结构钢 碳素结构钢的含碳量小于0.38%，而以小于0.25%的最为常用，即以低碳钢为主。这类 第1页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 钢尽管硫、磷等有害杂质的含量较高，但性能仍能满足一般工程结构、建筑结构及一些机件的使用要求，且价格低廉，因此在国民经济各个部门得到广泛应用。可供焊接、铆接及栓接构件之用，广泛应用于桥梁、船舶、建筑工程中制作各种静负荷的金属结构件、不需热处理的一般机械零件和普通焊接件，是一种用途非常广泛的工程用钢。 依据GB700-88国标规定，碳素结构钢牌号以屈服点“屈”字的汉语拼音首位字母Q和后面三位数字来表示，如Q215、Q235、Q255等，每个牌号的数字均表示该钢种在厚度小于16mm时的最低屈服点(MPa)。在钢的牌号尾部，可用A、B、C、D表示钢的质量等级。其中A为普通级，B、C、D表示硫、磷含量较低的优等级别。在牌号的最后还可用符号标志其冶炼时的脱氧程度，如对未完全脱氧的沸腾钢标以符号“F”，而对已完全脱氧的镇静钢则表以“Z”或不标符号。低合金高强度结构钢是含少量合金元素(一般含合金总量小于3%)的普通合金钢，它强度较高，加工和焊接工艺性较好，生产成本接近碳素钢，如Q295(12Mn)、Q345(16Mn)。 2、优质碳素结构钢 硫、磷含量较低(?0.035%)，依据GB699-1999，优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，即是钢中平均含碳量的万分数。对于沸腾钢则在尾部增加符号F,如08F，15F等。半镇静钢注“b”，镇静钢一般不注。当钢中锰含量(质量分数)小于0.7%时，称为普通含锰量优质碳素钢;当锰含量在0.7%—1.2%之间时称为较高含锰量优质碳素钢，在尾部标以“Mn”，锰的含量增多，可以提高钢的淬透性。因此，比普通锰含量钢强度较高，韧性和塑性稍低，硬度和耐磨性提高。 根据优质碳素钢含碳量的不同，分为低碳钢、中碳钢、高碳钢: 低碳钢的含碳量(质量分数)?0.25%，由于含碳量低，因而强度低，硬度低，但塑性、韧性高，可锻性和焊接性好，冷塑性变形能力高。一般不采用热处理，还可作为渗碳钢，用于制造表面渗碳处理的中小机械零件和要求不高的模具。 中碳钢的含碳量为0.3%—0.6%，强度、硬度较高，塑性、韧性稍低，热锻、热压性能良好，冷作变形能力较好，切削性能较佳，但焊接性较差，主要用于制造较大负载的机械零件。由于含碳量较高，可采用热处理强化，多属于调质钢(40、45、50钢是最常用的中碳调质钢)。 高碳钢的含碳量在0.6%以上，焊接性能低。因为碳含量高，所以水淬常产生裂纹，一般采用水淬油冷双液淬火，而小尺寸截面零件一般采用油淬为佳。主要应用于耐磨零件及弹簧。 合金结构钢 是在碳素结构钢的基础上加入适量的一种或几种合金元素而形成的，它比碳素结构钢的综合性能要好，如20Mn2、35SiMn、40Cr、20CrMnTi等。 3、工具钢 工具钢分为碳素工具钢、高速工具钢、合金工具钢 碳素工具钢 含碳量在0.65%—1.35%范围内的优质高碳钢，代号用T表示碳素工具钢，后面数字表示含碳量的千分之几(如T10、T12A)等。这类钢由于耐热性能很差(200~250?)，允许的切削速度很低，一般仅适用于尺寸较小、低速的手动切削工具及形状较简单的模具和量具。 合金工具钢 是指含铬、钨、硅、锰、钼、钒等合金元素的低合金钢。合金工具钢有较高的耐热性(300,400?)，可以允许在较高的切削速度下工作;耐磨性较好，因此可用于截面积较大，要求热处理变形较小，对耐磨性及韧性有一定要求的低速切削工具，如板牙、手用丝锥、铰刀、拉刀等。常用的有:9SiCr、CrWMn等。 高速工具钢 高速工具钢也叫高速钢，是一种加入了较多钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢，含碳量在0.7%—1.65%之间，合金元素在10%—20%范围内， 第2页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 较明显的提高了钢的硬度、淬透性、耐磨性及热硬性，在500?,600?温度时，仍具有高的硬度，铸造钴基合金在700?,850?时的硬度仍无显著变化。 高速钢代号表示方法:含碳量?1.00%时不予标出，,1.00%时，数字为千分之几，后面是元素符号，数字是平均含量的百分之几，平均合金含量,1.5%钢号中仅标明元素，平均合金含量?1.5%，2.5%、3.5%„„23.5%时，相应写成2、3、4„„24，如W18Cr4V表示含碳量大于1.00%，含钨18%，含铬4%，含钒小于1.5%。高速钢具有优良的综合性能，是应用较多的一种刀具材料。 按用途不同可分为:通用型高速钢和高性能高速钢。 通用型高速钢的碳(C)含量0.7%,0.9%，是中等热稳定性高速钢，具有一定的硬度(63,66HRC)和耐磨性，高的韧性和强度，良好的塑性和磨削性，广泛用于制造各种复杂刀具，切削硬度在250,280HBW以下的大部分结构钢和铸铁。 高性能高速钢是指在通用型高速钢的成分中再增加一些含碳量、含钒量，有时添加钴、铝等合金元素以提高耐热性和耐磨性的钢种，其热稳定性高，加热到630?,650?时仍保持60HRC的硬度，具有更好的力学性能，寿命约为通用型高速钢的1.5,3倍。 按制造方法不同可分为:熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。粉末冶金高速钢是用细小的高速钢粉末(直径0.1,0.6mm的球形)在高温(?1100?)，高压(?100MPa)下直接压制而成的，完全避免了碳化物偏析。粉末冶金高速钢和熔炼高速钢相比，强度比一般高速钢提高一倍，韧性提高1.5,2倍。硬度提高0.5,1HRC。适合做插齿刀、铣刀等受冲击大的刀具。 按化学成分(主要按含钨量):含钨12%,18%的钨高速钢(有W18Cr4V——做钻头、铣刀等;W12Cr4V4Mo——做车刀，刨刀;9W18Cr4V2等);含钨6%,8%的钨钼高速钢:有W6Mo5Cr4V2(耐温高，价格低);含钨2%和不含钨的钼高速钢。 4、硬质合金 硬质合金是以难溶的金属碳化物(碳化钨WC、碳化钛TiC)为基础，以金属粘结剂(如钴Co)为粘合剂，混合压制成型后烧结而成。 硬质合金可分为碳化钨基和碳(氮)化钛基两大类。我国最常用的碳化钨基硬质合金有:钨钴类(如YG3X、YG6、YG8等)和钨钛钴类(如YT30、YT15、YT5等)，近年来，新牌号的硬质合金得到了快速发展。硬质合金也是用的叫普遍的一种刀具材料。 另外因为它硬度高，耐磨性好，常做冷精锻凹模，寿命可以达到几十万件甚至上百万件。但是硬质合金的韧性比工具钢差得多, 基本上不能承受拉应力，因此在做凹模时,给硬质合金模芯加上预应力圈，让硬质合金模芯内表面处于压应力状态，这样在工作时可以抵消拉应力。 硬质合金的性能特点: 1、硬度比高速钢高很多。(达到HRA88,91或HRC76,79，比高速钢HRC63,66高)。 2、抗弯强度只相当高速钢的1/2,1/3。(高速钢3000,4000MPa，硬质合金1000多MPa) 3、韧性比高速钢低得多(高速钢抗拉强度1500,2400MPa，硬质合金,800MPa)。 4、热物理性能:硬质合金的热导率是高速钢的2,3倍。 5、耐热性比高速钢高很多。硬质合金在800,1000?时尚可进行切削，在高温下有良好 的抗塑性变形的能力。 6、抗粘结性高于高速钢，抗粘结磨损能力强。(高速钢粘结温度575?，钨钴类粘结温 度625,750?，钨钛钴类775,850?)。 7、化学稳定性:氧化温度高于高速钢。 第3页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第三节、金属材料的力学性能 金属材料的主要力学性能有:强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。 1、强度:强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，强度有多种判据，工程上以屈服点和抗拉强度最为常用。 (1)、屈服点 它是指拉伸试样产生屈服现象时的应力。它可按下式计算: Fs Fs——试样发生屈服时所承受的最大载荷，(N); ζs= ?? (MPa) Ao Ao——试样原始截面积，(mm) ? (2)、抗拉强度 指金属材料在拉断前所承受的最大应力，以ζb表示。 它可以下式表示: Fb Fb——试样在拉断前所承受的最大载荷，(N); ζb= ?? (MPa) Ao 由于机器零件或构件工作时，通常不允许发生塑性变形，因此多以屈服点ζs作为强度 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的依据。对于脆性材料，因断裂前基本不发生塑性形变，故无屈服点可言，在强度计算时，则以ζb为依据。 常用钢材的力学性能 力 学 性 能 材 料 材料名称 牌 号 抗剪强度 抗拉强度 屈服点 伸长率 弹性模量 的状态 3η/MPa ζ/MPa ζ/MPa E(%) E/10MPa bS10 Q195、(A0)255 ~373 314 ~461 186 18 ~22 Q195F、(A1) 255 ~314 314 ~392 28 ~33 Q215、(A2) 未经退火265 ~333 333 ~412 216 26 ~31 普通碳素钢 Q235、(A3) 的 304 ~373 432 ~461 253 21 ~25 Q255、(A4) 333 ~412 481 ~511 255 19 ~23 Q275、(A5) 392 ~490 569 ~608 275 15 ~19 05 196 225 28 05F 206 ~294 255 ~373 32 08F 216 ~304 275 ~383 177 32 08 255 ~353 324 ~441 196 32 186 10F 216 ~333 275 ~412 186 30 10 255 ~333 294 ~432 206 29 194 15F 245 ~363 314 ~451 28 15 265 ~373 333 ~471 225 26 198 20F 275 ~383 333 ~471 225 26 196 优质碳素钢 已退火的 20 275 ~392 353 ~500 245 25 206 25 314 ~432 392 ~539 275 24 198 30 353 ~471 441 ~588 294 22 197 35 392 ~511 490 ~637 314 20 197 40 412 ~530 511 ~657 333 18 209 45 432 ~549 539 ~686 353 16 200 50 432 ~569 539 ~716 373 14 216 ?686 60 539 402 13 204 ?745 70 588 422 11 206 第4页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 2、塑性: 塑性是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力，通常以伸长率δ来表示: ι—ι ι——试样原始标距长度，mm; 10 0 δ = ??—? ×100% 式中: ι ι试样拉断后的标距长度，mm 。 0 1 伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸做出规定，以便进行比较。如ι=10d 时，用δ表示或δ表示;ι=5d 时，用δ表示。 0010005 金属材料的塑性也可用断面收缩率ψ表示: Ao –A Ao——试样的原始截面积，mm? 1 ψ= ???×100% Ao A——试样拉断后，断口处截面积，mm? 1 δ和ψ值愈大，材料的塑性愈好。良好的塑性不仅是金属材料进行轧制、锻造、冲压、焊接的必要条件，而且在使用时万一超载，由于产生塑性变形，能够避免突然断裂。 3、硬度 金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力称为硬度。硬度是衡量金属软硬的判据。硬度直接影响到材料的耐磨性及切削加工性。 (1)布氏硬度(HB) 以直径为D的淬火钢球或硬质合金球为压头，在载荷F的静压力下，将压头压入被测材料的表面，停留若干秒后，卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的硬度表格中查出相应的HB值。 布氏硬度通常用于HB值小于450的材料，如灰铸铁，非铁合金或较软的钢材，将钢球压头测出的硬度值标以HBS，而将硬质合金球测出的硬度值标以HBW。 (2)洛氏硬度(HR) 在特定的压头上以一定压力压入被测材料，根据压痕深度来度 量材料的硬度，称为洛氏硬度。HRC是用1471N (150kg/f)载荷，将顶角为120?的金刚石圆锥形压头压入金属表面测得的洛氏硬度值。主要用于测定淬火钢及较硬的金属材料。 第5页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第二章 机械加工常识 第一节、机械制图 一、常用尺寸标注 1、中心孔: 中心孔有60?、75?、90?三种，其中60?最常用。60?中心孔又有A、B、C、R四种型号，如图示: 第6页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 2、中心孔的使用参数: A、B、C型孔 C型孔 选择中心孔的参照数据 d 轴状原料工件的最大原料端部A及BC型D最L2 最大直径重量(公斤)最小直径L La d1 1 型孔 孔 大 最小 ? DD0 0 — — — ,2~3.5 — 0.5 1 1 1.2 0.2 2 — — — ,3.5~4 — 0.7 2 2 2.3 0.3 3.5 — — — ,4~7 — 1 2.5 2.5 2.9 0.4 4 — — — ,7~10 1.5 4 4 4.6 0.6 6.5 15 — — — ,10~18 2 5 5 5.8 0.8 8 120 — — — ,18~30 2.5 6 6 6.8 0.8 10 200 ,30~50 3 M3 7.5 7.5 8.5 1 3.2 0.8 12 500 ,50~80 4 M4 10 10 11.2 1.2 4.3 1 15 800 ,80~120 5 M5 12.5 12.5 14 1.5 5.3 1.2 20 1000 ,120~180 6 M6 15 15 16.8 1.8 6.4 1.5 25 1500 ,180~220 8 M8 20 20 22 2 8.4 2 30 2000 ,220~260 12 M12 30 30 32.5 2.5 13 3 42 3000 ,260~300 16 M16 38 38 40.5 2.5 17 4 50 5000 ,300~360 20 M20 45 45 48 3 21 5 60 7000 ,360 24 M24 58 58 62 4 25 5 70 10000 3、简化标注和缩写词: 第7页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第8页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第9页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第10页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 4、表面光洁度: 第11页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第12页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 5、常用锥度: 第13页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第14页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第二节、螺纹 一、螺纹的基本要素 1、普通螺纹 内外螺纹总是成对使用的，决定内外螺纹能否配合，以及配合的松紧程度，主要取决于牙型角α、螺距P和中径D2(d2)三个基本要素的精度。 牙型角α 是螺纹轴向剖面上的相邻两牙侧之间的夹角。普通螺纹的牙型角为 α=60?。 中径D2(d2) 是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹牙厚与牙槽宽相等的地方。 螺距P 是相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。 普通螺纹其原始牙型呈等边三角形，牙型角60?，其高度为H，基本牙型上的大径削平H/8，小径处削平H/4。 普通螺纹分为粗牙和细牙两种。 粗牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径”表示，如M8、M16等。细牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径×螺距”表示，如M10×1、M20×1.5等。当螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH”，如M16LH，M20×1.5LH等。 第15页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 2、梯形螺纹 梯形螺纹是使用最多的传动螺纹，这是由于梯形螺纹具有加工比较容易、强度适中、 传动性能可靠的特性。国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 GB/T5796.1,4-1986规定了一般用途的梯形螺纹的牙型、尺寸和公差，但不适用于精密的机床丝杠。我国机床行业有专门的机床丝杠精度标准。 梯形螺纹的原始牙型角是30?，在顶部和底部对称削平后得到基本牙型，其牙顶和牙底的宽度均为0.366P。具有基本牙型的内、外螺纹配合后是没有间隙的。 梯形螺纹用“Tr”表示。单线螺纹用“公称直径×螺距”表示，多线螺纹用“公称直径×导程(螺距)”表示。当螺纹为左旋时，需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋不注出。 为了保证梯形螺纹的灵活性，必须使配合后的内、外螺纹在大径间和小径间留有一定的间隙，因此分别在内、外螺纹的基本牙型的牙底处留有一个保证间隙a,这样就得到了另外一c 第16页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 个牙型，它就是梯形螺纹的设计牙30?梯形螺纹车刀的刀尖宽度尺寸 型:内螺纹的大径要比基本牙型大，螺距 刀尖宽度 螺距 刀尖宽度 螺距 刀尖宽度 外螺纹的小径要比基本牙型小，都加2 0.598 8 2.660 24 8.248 一个间隙，其余各直径的尺寸没有变3 0.964 10 3.292 32 11.176 化，只是在内、外螺纹的牙底和外螺4 1.330 12 4.124 40 14.104 纹的牙顶都制有圆弧。因此车制梯形5 1.562 16 5.320 48 17.032 螺纹的时候，刀尖的宽度如表: 6 1.928 20 6.784 3、英制螺纹 英制螺纹的牙型角为55?，其公称直径按英寸(in)，标以“″”，例如:3/8″(英制螺纹，公称直径3/8英寸，每英寸16扣)。 4、管螺纹 4.1. 牙型角55?管螺纹 1分别有:?圆柱内螺纹 与圆锥外螺纹的配合(使用在 低压静载的场合，如水、煤气 2管的连接);?圆锥内螺纹与 圆锥外螺纹的配合(适用于高 压、动载等受力复杂的场合); 3?圆柱内螺纹和圆柱外螺纹 的配合(也叫做55?非密封 管螺纹)不具有密封性，只做 连接使用。 螺纹的尺寸代号是以管 子通径的规格作为管螺纹的 尺寸规格， 图例:公称尺寸 1/2″的右旋圆锥外螺纹标记为ZG1/2″，其 基准平面上的大径尺寸为θ20.955，每英寸 14扣。 第17页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 4.2. 牙型角60?管螺纹 牙型角为60?的密封 管螺纹，内、外螺纹可以组成 两种配合:锥/锥和柱/锥，这 两种配合的螺纹副本身都具 有密封性。适用于管子、阀门、 管接头、旋塞及其他管路附 件。为确保螺纹连接的密封 性，应在螺纹副内添加合适的 密封介质。 牙型 60?密封管螺纹 的牙型，其原始三角形为60? 的等边三角形。圆锥螺纹的锥 度比为1:16，其牙型角的 角平分线垂直于螺纹轴线。 二、螺纹联结 1、螺钉(螺栓)联结的种类 有半圆头螺钉、圆柱头螺钉、沉头螺钉:一般不用螺母，直接拧入工件的螺纹孔内，适用于受力不大及一些轻小零件的联结。 小六角头铰制孔用螺栓:螺栓杆部与工件通孔配合良好，起紧固与定位作用，能承受侧向力，一般用于不必打销钉而又有定位要求的联结。 双头螺栓联结:装配时一端拧入固定零件的螺孔中，再把被联结件用螺母夹紧。这种联结，适用于被连接件厚度较大或经常需要拆卸的地方。 六角头螺栓联结:使用时不需螺母，通过零件的孔，拧入另一零件的螺纹孔中。使用于不经常拆卸的地方。螺钉头有小六角，内六角和方形等。 其它螺钉:如T型螺钉、地脚螺栓等。 2、螺纹紧固件的机械性能和常用材料 在螺栓的头部，常有数字，这些数字表示螺栓 的机械性能等级。螺栓、螺钉和螺柱的机械性能用小数的形式表示:如4.8、5.6、8.8、10.9等等。 性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度ζb的1/100，小数点后的数字代表材料的屈服强度(ζs)或非比例伸长应力(ζ0.2)与公称抗拉强度(ζb)之比的10倍(10ζb/ζb)。简称:屈强比，(3.6~6.8级为ζs，8.8~12.9级为ζ0.2)。 推荐材料:3.6级:低碳钢;4.6~6.8级:低碳钢或中碳钢;8.8、9.8级:低碳合金钢，中碳钢经淬火并回火;10.9级:中碳钢，低、中碳合金钢，合金钢，淬火并回火;12.9级:合金钢淬火并回火。 3、螺栓的产品等级: 六角头螺栓产品等级分为A、B、C三级。其中A级最精确，C级精度最差。A级用于承载较大，要求精度高或受冲击、振动载荷的场所。 标记示例: 螺纹规格d=M12、公称长度ι=80mm、性能等级为8.8级、表面氧化、A级六角头螺栓的标记为:GB/T5782 M12×80 A级粗牙全螺纹六角头螺栓:M12、长度80、性能等级8.8级:GB/T5783 M12×80 B级粗牙六角头螺栓(细杆):M12、长度80、性能等级8.8级:GB/T5784 M12×80 C级六角头螺栓:M12、长度80、性能等级为4.8级的标记为:GB/T5780 M12×80 C级全螺纹六角头螺栓:M12×80的4.8级螺栓标记为:GB/T5781 M12×80 第18页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第三节、钢的热处理常识 钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火;表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。 1、退火 退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度(高于或低于临界温度，临界温度即使材料发生组织转变的温度)，保持一定的时间，然后缓慢冷却(即随炉加热 ，保温，冷却或者埋入导热性较差的介质中)的热处理工艺。退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态的组织。 钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工;消除内应力;提高韧性，稳定尺寸。使钢的组织与成分均匀化;也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。 1.1.完全退火:亚共析钢完全退火奥氏体化温度一般选为Ac+(30-50?C)，缓慢冷却。3 适用于含碳量0.83%以下的铸、锻、焊件。目的在于使晶粒细化，消除或减少组织的不均匀性，改善切削加工性(降低硬度)，提高塑性和韧性，消除内应力。 1.2.消除内应力退火:一般在稍高于再结晶温度下(钢铁材料550-650?C)缓冷300?C后空冷。目的在于消除铸造和焊接过程中产生的内应力，防止零件在使用过程中变形。 2、正火 -50?,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工将钢件加热到临界温度以上30 艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。它得到的晶粒比退火更细，增加了强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。 正火主要用于不再进行淬火或调质的结构零件。 3、淬火 将钢件加热到临界点(A+30-50?C)以上某一温度(45号钢淬火温度为840-860?,碳C3 素工具钢的淬火温度为760,780?),保持一定的时间，然后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。所谓临界速度就是获得马氏体组织的最小冷却速度。钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比合金钢大。所以碳钢加热后要在水中冷却，而合金钢在油中冷却。冷却速度小于临界冷却速度得不到马氏体组织，但冷却速度过快，会使钢中内应力增大，引起钢件的变形，甚至开裂。 马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。所以高碳钢、碳素工具钢淬火后的硬度要比低、中碳钢淬火后的硬度高。同样马氏体的塑性与韧性也与钢的含碳量有关，含碳量低，马氏体的塑性，韧性就较好。 第19页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 4、回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性;另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 4.1. 低温回火 淬火钢件在250?以下的回火称为低温回火。低温回火主要是消除内应力，降低钢的脆性，一般很少降低钢的硬度，即低温回火后可保持钢件的高硬度。如钳工实习时用的锯条、锉刀等一些要求使用条件下有高硬度的钢件，都是淬火后经低温回火处理。 4.2. 中温回火 淬火钢件在250?,500?之间的回火称为中温回火。淬火钢件经中温回火后可获得良好的弹性，因此弹簧、压簧、汽车中的板弹簧等，常采用淬火后的中温回火处理。 4.3.高温回火 淬火钢件在高于500?的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能(既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性)。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。淬火+高温回火称为调质处理。 5、表面热处理 仅对工件表层进行热处理以改变组织和性能的工艺称表面热处理。 5.1.表面淬火 仅对钢件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。其热处理的特点是用快速加热的方法把钢件表面迅速加热到淬火温度(这时钢件的心部温度较低)，然后快速冷却，使钢件的一定深度表层淬硬，心部仍保持其原来状态。这样就提高钢件表面硬度和耐磨性，心部仍具有较好的综合力学性能(一般表面淬火前进行了调质处理)。例如齿轮工作时表面接触应力大，摩擦利害，要求表层高硬度，而齿轮心部通过轴传递动力(包括冲击力)。所以中碳钢制造的齿轮是调质处理后，再经表面淬火。表面淬火由于采用的快速加热方法不同有:火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火。感应加热表面淬火又由于电源频率不同有高频淬火、中频淬火。 5.2. 化学热处理 将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺称为化学热处理。化学热处理的过程也是加热?保温?冷却的三个阶段，其不同的是在一定介质中保温。根据渗入元素不同，化学热处理有渗低碳合金钢(如20，20Cr钢);气体渗碳时的渗碳剂为煤油或乙醇;渗碳温度为900-950?,煤油或乙醇在该温度下裂解出活性碳原子[C]，[C]就渗入低碳钢件的表层，然后向内部扩散，形成一定厚度的渗碳层。 5.2.1. 氮化:分为强化氮化和抗蚀氮化。强化氮化是为了提高零件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，并具有一定的耐蚀性。 第20页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 5.2.2. 渗碳:目的是使低碳钢的表面含碳量增高到0.8-1.2%，经过适当的热处理后，表面得到高硬度、高耐磨及高抗拉强度的性能，心部保持高塑性和韧性。 5.2.3.碳氮共渗:也叫氰化。是同时向钢的表面渗碳和渗氮的过程。氰化处理不仅比渗碳处理有较高的硬度和耐磨性，而且兼有一定耐蚀和抗疲劳的能力，比单独渗碳或单独氮化所需时间短。 6、时效 钢的力学和物理性能随时间而变化的现象称为时效。时效是合金的显微组织不发生明显变化而改变其性能的过程。钢的时效有两种:热时效和形变时效。 6.1.热时效: 时效与回火有类似的作用，这种方法操作简便，效果也很好，但是耗费时间太长。 时效的目的是使淬火后的工件进一步消除内应力，稳定工件尺寸。常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件，例如精密轴承、精密丝杠、床身、箱体等。低温时效实际就是低温补充回火。 6.1.1.高温时效:加热略低于高温回火的温度(,500~680?)，保温后缓冷到300?以下出炉。 6.1.2.低温时效:将工件加热到100~150?，保温较长时间(约5~20h) 6.2.形变时效处理:钢件在冷变形后随时间延长而令其性能发生变化的过程称为形变时效，亦称为机械时效。钢的形变时效处理为:冷变形后，在室温下需保持15,16天或更长时间，待其性能变化，若是在200,350?C时效处理，仅几分钟即可。 7、热处理常用加热设备 热处理中常用的加热设备主要有加热炉、测温仪表、冷却设备和硬度计等。其中加热炉有很多种，常用电阻炉和盐浴炉。 7.1.电阻炉 电阻炉是利用电流通过电热元件(如金属电阻丝，SiC棒等)产生的热量来加热工件。根据其加热的温度不同，可分为高温电阻炉、中温电阻炉和低温电阻炉等。又根据形状不同分为箱式电阻炉和井式电阻炉等多种。这种炉子的结构简单，操作容易，价格较低，主要用于中、小型零件的退火、正火、淬火、回火等热处理。其主要缺点是加热易氧化、脱碳，是一种周期性作业炉，生产率低。 7.2.盐溶炉 盐浴炉是用熔融盐作为加热介质(即工件放入熔融的盐中加热)的加热炉。使用较多的是电极式盐浴炉和外热式盐浴炉。盐浴炉常用的盐为氯化钡、氯化钠、硝酸钾和硝酸钠。由于工件加热是在熔融盐中进行，与空气隔开，工件的氧化、脱碳少，加热质量高，且加热速度快而均匀。盐浴炉常用于小型零件及工、模具的淬火和回火。 第21页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第四节 钳工工作 一、钳工概述 钳工工作主要以手工方法，利用各种工具和常用设备对金属进行加工。钳工的特点是加工灵活、方便，能够加工形状复杂、质量要求较高的零件。工具简单，制造刃磨方便，材料来源充足，成本低。缺点是劳动强度大，生产率低，对个人技术水平要求较高。 钳工工作台 二、钳工工作 钳工的基本操作技能包括:划线、錾削、锯割、锉削、钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、矫正、弯曲成型、刮削、研磨、装配等。 1、划线: 1.1.划线的作用 a、确定工件加工表面的加工余量和位 置; b、检查毛坯的形状、尺寸是否合乎图纸 要求; c、合理分配各加工面的余量; d、在毛坯误差不太大时，可依靠划线的 借料法予以补救，使零件加工表面仍符合要 求。 1.2.划线的种类 a、平面划线:在工件的一个表面上划线的方法称为平面划线。 b、立体划线:在工件的几个表面上划线的方法称为立体划线。 1.3.划线工具 第22页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 a、基准工具:划线平板、划线方箱、直角铁 b、测量工具:游标高度尺、钢尺、直角尺、万能角度尺 c、绘划工具:划针、划规、划卡、划针盘、样冲 d、夹持工具:V形铁、千斤顶 1.4.划线基准的类型 a、以两个相互垂直的平面(或线)为基准。 b、以一个平面与一个对称平面为基准。 c、以两个相互垂直的中心平面为基准。 1.5.划线基准的选择 1.5.1.划线前零件图样分析 根据图纸要求划出零件的加工界限称划 线。图样是划线的依据，划线前必须对图样进行仔细的分析，才能正确定正正确的划线工艺。 图样分析方法和步骤如下: a、看标题栏 通过分析图样的标题栏了解零件的名称，比列，材料等，初步了解零件的用途，性质及大致的大小等。 b、分析视图 分析视图是对图样进行分析的关键，其目的是要搞清各视图之间的投影配置关系，明确各视图的表达重点。 c、分析形态 根据对各视图的分析，想象出来零件的形状，明确组成零件的各基本简单形状之间的连 第23页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 接关系以及一些细小结构，在脑子里想像形成一个完整的零件结构。 d、分析尺寸 结合对零件视图和零件的形态分析，找出零件长，宽，高三个方向上的尺寸基准零件形体的定影，定位尺寸及尺寸偏差。 e、了解技术要求 根据图内、图外的文字和符号了解零件的表面粗糙度，公差，热处理理等方面的要求。 f、零件加工工艺的分析 根据以上零件图样的分析，初步确定零件的基本加工。 1.5.2.划线基准的确定 a、划线基准 划线时零件上用来确定其他点，线面位置的点，线，面称为划线基准。 b、划线基准的确定 划线时基准的确定应遵循以下几点: 1)根据划线的类型确定基准的数字，在保证划线正常进行的情况下尽量减少基准的数字 2)划线时可选划线基准尽量与设计基准想一致，以减少由于基准不重合产生基准不重合误差，同时也能方便划线尺寸的确定。 3)在毛坯上划线时应以已加工表面为划线基准。 4)确定划线基准时还应考虑零件按量的合理性，当零件的设计基准而不利于零件的放置时，为了保证划线的安全顺利进行，一般选择较大和平直的而作为划线的基准。 5)划线基准的确定在保证划线质量的同时还要考虑划线效率的提高。 1.6.划线尺寸的计算 划线尺寸的计算是根据图样要求和划线内容计算出所需划线内容的坐标尺寸。 1.7.划线前的准备工作 1、工件的清理及检查 2、工件的涂色 3、在工件孔中心装配中心块 1.8.划线步骤 1、研究图纸，确定划线基准，详细了解需要划线的部位，这些部位的作用和需求以及有 关的加工工艺。 2、初步检查毛坯的误差情况，去除不合格 毛坯;清理零件的冒口、型砂、氧化皮、飞边、 毛刺和污物。 3、工件表面涂色(淡金水) 4、正确安放工件和选用划线工具。 5、划线 6、详细检查划线的精度以及线条有无漏划 7、在线条上打样冲眼。 1.9.划线的注意事项 第24页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (1)看懂图样，了解零件的作用，分析零件的加工顺序和加工方法; (2)工件夹持或支承要稳妥，以防滑倒或移动; (3)在一次支承中应将要划出的平行线全部划全，以免再次支承补划，造成误差; (4)正确使用划线工具，划出的线条要准确、清晰; (5)划线完成后，要反复核对尺寸，才能进行机械加工。 1.10.应用分度头划线 (1)分度头规格 分度头的主要规格是以主轴中心到底面高度来表示的。 (2)分度头结构与传动系统 分度头的结构图 传动系统图 (3)分度盘与分度叉 一般分度头备有两块分度盘。分度盘两面都 有许多圈孔，各圈孔数均不等，但同一孔圈上孔距 是相等的。第一块分度盘的正面各圈孔数分别为24、 25、28、30、34、37;反面为38、39、41、42、43， 第二块分度盘正面各圈孔数分别为46、47、49、51、 53、534;反面分别为57、58、59、62、66。 分度叉的夹角大小可以松开螺钉进行调整， 在调节时，应注意使分度叉间的孔数比需要的孔数 多一孔作为基准孔零件来计算 (4)几种常用的分度方法 A、直接分度法。直接分度是将蜗杆与蜗轮脱开，利用主轴前端的刻度环进行，但分度后必须锁紧主轴，以防切削振动。 B、简单分度法。简单分度是利用分度盘进行的，分度时首选用分度盘锁紧螺钉，将分度盘固定，手柄转数N手可用下式确定: N手,40(分度蜗轮齿数/Z(工作所需等分数) 简单分度时，分度盘固定不动。此时将分度盘上的定位销拔出，调整孔数为7的倍数的孔圈上，即28、42、49均可。若选用42孔数，即1/7=6/42。所以，分度时，手柄转过一转后，再沿孔数为42的孔圈上转过6个孔间距。 为了避免每次数孔的烦琐及确保手柄转过的孔数可靠，可调整分度盘上的两块分形夹之 第25页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 间的夹角，使之等于欲分的孔间距数，这样依次进行分度时就可以准确无误。 C、差动分度法。当用简单分度法不能满足工件所需等份时，可利用差动分度。差动分度可达到任意等分。 2、矫正与弯形 1)矫正概述 矫正是指消除金属材料或工件的弯曲、不直和翘曲等缺陷的加工方法。 2)常使用的矫正工具 (1)平板、铁砧和台虎钻(2)锤子(3)抽条和拍板(4)螺旋压力工具 3)矫正方法 (1)条料和角钢的矫正 扭转法矫正条料 伸长法矫正条料矫 正扭曲角钢 内、外弯角钢矫正 (2)棒类、轴类工件或型材的矫正 (3)板料的矫正 第26页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 4)弯曲成型 弯形方法 木锤弯形板料 金属线材弯曲 弯圆弧形工件 弯多直角工件 第27页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 3、铆接 用铆钉连接两个或两个以上工件的操作叫做铆接。 1)铆接种类 按使用要求分类(1)活动铆接(2)固定铆接 按用途分类(1)坚固铆接(2)紧密铆接(3)坚固紧 密铆接 按铆接方法分类(1)冷铆(2)热铆(3)混合铆 2)铆接工具 3)铆钉直径、长度及钉孔直径的确定 铆钉直径等于板厚的1.8倍 (1)半圆头铆钉杆长度 L=δ+(1.25,1.5)d (2)沉头铆钉杆长度 L=δ+(0.8,1.2)d 铆接时，钉孔直径的大小，应按连接要求的不同而有所变化。 4)铆接方法 半圆头铆钉铆接过程 4、錾削 用手锤打击錾子对金属进行切削加工的操作方法称为錾削。錾削的作用就是錾掉或錾 断金属，使其达到要求的形状和尺寸。錾削主要用于不便于机械加工的场合，如去除凸缘、 毛刺、分割薄板料、凿油槽等。这种方法目前应用较少。 1)錾子 (1)切削部分的几何角度 錾子由切削部分、斜面、柄部和头部四 部分组成，柄部一般做成八棱形，头部近似 为球面形，其长度约170mm左右，直径18, 24mm。錾子的切削部分包括两个表面(前刀 面和后刀面)和一条切削刃(锋口)。切削部 分要求较高硬度(大于工件材料的硬度)，且 前刀面和后刀面之间形成一定楔角β。楔角 大小应根据材料的硬度及切削量大小来选 择。楔角大，切削部分强度大，但切削阻力 大。在保证足够强度下，尽量取小的楔角， 一般取楔角β=60?。 第28页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 2)錾子的种类及用途 根据加工需要，主要有三种: 扁錾 它的切削部分扁平，用于錾削大平面、薄板料、清理毛刺等。 狭錾 它的切削刃较窄，用于錾槽和分割曲线板料。 油槽錾 它的刀刃很短，并呈圆弧状，用于錾削轴瓦和机床平面上的油槽等。 2)手锤 手锤由锤头和锤柄组成锤头。一般 由碳素工具钢制成，并经过热处理淬硬。 锤柄一般由坚硬的木材制成，且粗 细和强度应该当，应和锤头的大小相称。 手锤的规格通常以锤头的质量来 表示，有0.25kg、0.5kg、0.75kg、1kg等几种。为了防止手锤在操作过程中脱 落伤人，木柄装入锤孔后必须打入楔子。 3)錾平面 较窄的平面可用平錾进行，每次厚度为0.5,2mm。对于宽平面，应先用窄錾开槽，再用平錾錾平。 4)錾油槽 錾油槽，要选与油槽同宽的油槽 錾錾削，使油槽錾得深浅均匀，表面 平滑。 第29页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 5)錾断 錾断薄板和小直径棒料可以在虎钳上进行，如图(,)所示。对于较长或较大的板材， 可在铁砧上錾断。 )錾削操作 6 起錾时，錾子尽可能向右斜 45?左右。从工件边缘尖角处开 始，并使錾子从尖角处向下倾斜 30?左右，轻打錾子，可较容易 切入材料。起錾后按正常方法錾 削。当錾削到工件尽头时，要防 止工件材料边缘崩裂，脆性材料 尤其需要注意。因此，錾到尽头 10mm左右时，必须调头錾去其余 部分。 錾削时，操作者的步位和姿势应便于用力。身体的重心偏于右腿，挥锤要自然，眼睛要 正视錾刃，而不是看錾子的头部，正确姿势姿势如图。 5、锯割 用手锯锯断金属材料或在工件上锯 出沟槽的操作称为锯削。主要作用有:(1)分割各种材料或半成品;(2)锯掉工件上的多余部分;(3)在工件上锯槽。 1)锯弓 锯弓是用来夹持和拉紧锯条的工具。有固定式和可调式两种。固定式锯弓的弓架是整体的，只能装一种长度规格的锯条。可调式锯弓的弓架分成前后前段，由于前段在后段套内可以伸宿，因此可以安装几种长度规格的锯条，故目前广泛使用的是可调式。 第30页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 2)锯条 (1)锯条的材料与结构 锯条是用碳素工具钢(如T10或T12)或合金工具钢，并经热处理制成。 锯条的规格以锯条两端安装孔间的距离来表示(长度有150,400mm)。常用的锯条是长399mm、宽12mm、厚0.8mm。 锯条的切削部分由许多锯齿组成，每个齿相当于一把錾子起切割作用。常用锯条的前角γ为0、后角α为40,50?、楔角β为45,50?。 锯条的锯齿按一定形状左右错开，排列成一定形状称为锯路。锯路有交叉、波浪等不同排列形状。锯路的作用是使锯缩宽度大于锯条背部的厚度，防止锯割时锯条卡在锯缝中，并减少锯条与锯缝的摩擦阻力，使排屑顺利，锯割省力。 锯齿的粗细是按锯条上每25.4mm长度内齿数表示的。14,18齿为粗齿，24齿为中齿齿为细齿。锯齿的粗细也可按齿距t的大小来划分:粗齿的齿距t=1.6mm，中齿的齿距t=1.2mm，细齿的齿距t=0.8mm。 (2)锯条粗细的选择 锯条的粗细应根据加工材料的硬度、厚薄来选择。 锯割软的材料(如铜、铝合金等)或厚材料时，应选用粗齿锯条，因为锯屑较多，要求较大的容屑空间。 锯割硬材料(如合金钢等)或薄板、薄管时、应选用细齿锯条，因为材料硬，锯齿不易切人，锯屑量少，不需要大的容屑空间;锯薄材料时，锯齿易被工件勾住而崩断，需要同时工作的齿数多，使锯齿承受的力量减少。 锯割中等硬度材料(如普通钢、铸铁等)和中等硬度的工件时，一般选用中齿锯条。 (3)锯条的安装 手锯是向前推时进行 切割，在向后返回时不起 切削作用，因此安装锯条 时应锯齿向前;锯条的松 紧要适当，太紧失去了应 有的弹性，锯条容易崩断; 太松会使锯条扭曲，锯缝 歪斜，锯条也容易崩断。 3)锯割姿势 起锯角α以15?左右为宜。为 了起锯的位置正确和平稳，可用左 手大母指挡住锯条来定位。起锯时 压力要小，往返行程要短，速度要 慢，这样可使起锯平稳。 锯割时握锯要自然舒展，右手 握柄，左手扶弓。推锯时右手施力， 左手压力不要太大，主要是协助右 手扶正锯弓;返回时右手稍微把锯 弓往上抬，不加力、不切削，把锯 条返回即可，否则易造成过早锯齿 磨损，减少使用寿命。 第31页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 在锯削过程中锯齿崩落后，应将邻近几个齿都磨成圆弧，才可继续使用，否则会连续崩齿直至锯条报废。 6、锉削 用锉刀对工件表面进行切 削加工，使工件达到零件图样所要求的形状、尺寸和表面粗糙度的加工方法称为锉削。锉削 可以加工工件的内外平面、曲面、沟槽和各种复杂形状的表面，是钳工的主要操作方法之一。 6.1.锉刀: (1)锉刀种类: 钳工中常用的有钳工锉、异 形锉和整形锉，材料:T12或T13。 a、钳工锉:按断面形状不同 分为五种，即平锉、方锉、圆锉、 三角锉、半圆锉。b、整形锉:用 于修整工件上的细小部位。 c、特 种锉:用于加工特种表面，种类较 多如棱形锉。 (2)锉刀的粗细确定与选择使用 第32页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 锉 刀齿型 加工余量/mm 尺寸精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 适用对象 纹 号 1 粗 0.5,1 0.2,0.5 100,25 粗加工或加工有色金属 2 中 0.2,0.5 0.05,0.2 12.5,6.3 加工半精加工 3 细 0.05,0.2 0.01,0.05 6.3,3.2 精加工或加工硬金属 4 油光 0.025,0.05 0.005,0.01 3.2,1.6 精加工时修光表面 6.2.操作方法 (1)锉刀握法:大锉刀可有三种握法， 中型一种，小型两种。 (2)锉削的姿势与操作方法: 锉削时要充分利用锉刀的全长，用全 部锉齿进行工作。 开始时身体要向前倾斜10º左右，右 肘尽可能收缩到后方。最初三分之一行程 时，身体逐渐前倾到15º左右，使左膝稍 弯曲;其次三分之一行程，右肘向前推进。 同时身体也逐渐前倾到18º左右;最后三 分之一行程，用右手腕将锉刀推进，身体 恢复到起始位置姿势。 锉削时为了锉出平直的表面，必须正 确掌握锉削力的平衡，使锉刀平稳。锉削 时的力量有水平推力和垂直压力两种，推 动主要由右手控制，其大小必须大于切削 阻力，才能锉去切屑;压力是由两手控制 的，其作用是使锉齿深入金属表面。由于锉刀两端伸出工件的长度随时都在变化，因此两手的压力大小必须随着变化，保持力矩平衡，使两手再锉削过程中始终保持水平。 锉削时有两个力，一个是推力，一个是压力，其中推力由右手控制，压力由两手控制，而且，在锉削中，要保证锉刀前后两端所受的力矩相等，即随着锉刀的推进左手所加的压力由大变小，右手的压力由小变大，否则锉刀不稳易摆动。 第33页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 顺向锉法:锉刀沿着工件表面横向或纵向移动，锉削平面可得到正直的锉痕，比较整齐美观。适用于锉削小平面和最后修光工件。 交叉锉法:是以交叉的 两方向顺序对工件进行锉 削。由于锉痕是交叉的， 容易判断锉削表面的不平 程度，因而也容易把表面 锉平。交叉锉法去屑较快， 适用于平面的粗锉。 推锉法。两手对称地握住锉刀，用两大拇指推锉刀进行锉削。这种方法适用于较窄表面且已经锉平、加工余量很小的情况下，来修正尺寸和减小表面粗糙度。 外圆弧面锉削。 锉刀要同时完成两个运动:锉刀 的前推运动和绕圆弧面中心的转动。 前推是完成锉削，转动是保证锉出圆 弧形状。 常用的外圆弧面锉削方法有两 种:滚锉法、横锉法。 滚锉法是使锉刀顺着圆弧面锉 削，此法用于精锉外圆弧面; 内圆弧面锉削。 锉刀要同时完成三个运动: 锉刀的前推运动、锉刀的左右移 动和锉刀自身的转动。否则，锉 不好内圆弧面。 通孔的锉削 根据通孔的形状、工件材料、加工余量、加工精度和表面粗糙度来选择所需的锉刀。 第34页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (3)注意问题 锉刀只在推进时加工进行切削，返回时，不加力、不切削，把锉刀返回即可，否则易造成锉刀过早磨损;锉削时利用锉刀的有效长度进行切削加工，不能只用局部某一段，否则局部磨损过重，造成寿命降低。 3)锉刀的正确使用和保养 (1)新锉刀要先使用一面，用钝后再使用另一面。 (2)在粗锉时，应充分使用锉刀的有效全长，这样既可提高锉削效率，又可避免锉齿局部磨损。 (3)锉刀上不可沾油或沾水。 (4)不可锉毛坯件的硬皮及已经淬硬的工件。 (5)铸件表面如有硬皮，应该先用砂轮磨去或用旧锉刀和锉刀的有齿侧边锉去硬皮，然后再进行正常的锉削加工。 (6)锉屑嵌入齿缝时，必须及时用钢丝刷沿着锉齿的纹路进行清除。 (7)锉刀使用完毕后必须清刷干净，以免生锈。 (8)无论在使用过程中或放人工具箱时，不可与其他工具或工件堆放在一起，以免损坏锉齿。 (9)不可用锉刀代替其他工具敲打或撬物。 7)锉削质量检查 检查垂直度 用直角尺采用透光法检查。应先选择基准面， 然后对其他各面进行检查。 检查直线度 用钢尺和直角尺 以透光法来检查。 检查表面粗糙度 一般用眼睛观察即可。如要求准确，可用表面粗糙度样板对照检查。 第35页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 7、钻孔、扩孔和铰孔: 7.1.钻孔 用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动;主运动，即钻头绕轴线的旋转运动(切削运动);辅助运动，即钻头沿着轴线方向对着工件的直线运动(进给运动)，钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右、属粗加工。 (1)钻头: 钻头是钻孔用的主要刀具，用高速钢制 造，工作部分热处理淬硬至,,,,,,, ,。它由柄部、颈部及工作部分组成，有直 柄和锥柄两种，直柄传递扭矩力较小;锥柄 顶部是扁尾，起传递扭矩作用。它有两个前 刀面，两个后刀面，两个副切削刃，一个横 刃，一个顶角。 麻花钻切削部分几个要素: 螺旋角—通常所说的螺旋角是指螺旋 槽上最外缘的螺旋线展开成直线与钻头轴线 之间的夹角。在不同半径处，螺旋角的大小是 不相等的，螺旋角的大小直接影响前角的大 小。螺旋槽起容纳加入切削液和排除切屑的作 用。普通麻花钻的螺旋角一般在18?,32?。 锋角:锋角是两主切削刃在与它们 平行的平面上的投影夹角。它的大小影 响前角、切削厚度、切削宽度、切屑流出 方向、切削力、光洁度和孔的扩张量，以 及外缘转点的散热条件。锋角加大，可加大 前角，加大切削厚度，使切削扭矩有所降低， 并使排屑较有利，因此，适宜于钻塑性大、强 度大的材料;锋角小，切削刃长度增大，切削 宽度大，切削厚度减小，使单位长度负荷降低， 且外缘点的刀尖角加大，散热体积加大，可减轻 切削刃的磨损，同时使轴向力减小，对钻头纵向 稳定性有利，适宜于钻脆性大、耐磨性材料。普通 麻花钻的锋角2θ=118??2?。 前角:切削刃上任一点的基面与前面的夹角，称为这一点的前角。普通麻花钻的前角在 外缘处最大，自外缘向中心逐渐减小，靠近钻心处为负前角。前角的大小与螺旋角、主偏角、刃倾角有关。前角的大小决定切削难易程度和切屑在前面的摩擦情况，前角越大，切削越省力，但刃口强度降低;前角越小，刃口强度增加，也加大了切削力。 后角:切削刃上任一点的后角是刀具的后面与切削平面之间的夹角。后角加大，可以减 小刀具后面与工件的摩擦，便于切削液流到切削区，有利于冷却，改善磨损，并使切削刃锋 第36页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 利，容易切入工件。后角过大，则削弱了切削刃的强度，热量不易散出，并促使扎刀和振动的产生。因此，应根据不同材料和切削用量及钻头直径来定后角的大小，一般是8?,12?。 横刃斜角:在钻头的端面投影图中，横刃和主切削刃的锐角是横刃斜角。后角加大时横刃斜角就要减小，横刃变长。横刃越大，定心作用越好。麻花钻的横刃斜角是47?,55?。 横刃:是两个主后面的交线。横刃的长短影响着轴向力的大小和刃口的强度。横刃长=0.18d。 (2)钻孔操作 a、钻孔前一般先划线，确定孔的中心，在孔中心先用冲头打出较大中心眼。 b、钻孔时应先钻一个浅坑，以判断是否对中。 c、在钻削过程中，特别钻深孔时，要经常退出钻头以排出切屑和进行冷却，否则可能使 切屑堵塞或钻头过热磨损甚至折断，并影响加工质量。 d、钻通孔时，当孔将被钻透时，进刀量要减小，避免钻头在钻穿时的瞬间抖动，出现“啃 刀”现象，影响加工质量，损伤钻头，甚至发生事故。 e、钻削大于θ30mm的孔应分两次站，第一次先钻第一个直径较小的孔(为加工孔径的 0.5,0.7);第二次用钻头将孔扩大到所要求的直径。 f、钻削时的冷却润滑:钻削钢件时常用机油或乳化液;钻削铝件时常用乳化液或煤油; (3)切削用量 钻钢件15-18米/分钟 加冷却液 钻灰铸铁16-20米/分钟，不用冷却液; 钻不锈钢9——11米/分钟，加冷却液。 (4)走刀量(毫米/转)钻头越大走刀量可以越大，材料越硬走刀量越小。 直径10以下的钻头每转0.1—0.2毫米 直径10—20的每转0.2—0.3毫米 直径20—30的每转0.5—0.6毫米 (5)钻孔时，选择转速和进给量的方法为: A、用小钻头钻孔时，转速可快些，进给量要小些; B、用大钻头钻孔时，转速要慢些，进给量适当大些; C、钻硬材料时，转速要慢些，进给量要小些;钻软材料时，转速要快些，进给量要大些;用小钻头钻硬材料时可以适当地减慢速度。 D、钻孔时手进给的压力是根据钻头的工作情况，以目测和感觉进行控制，应注意掌握。 (6)钻头的刃磨 钻头的后刀面接触砂轮进行刃磨，右手绕钻头的轴线作微量的转动。左手作上下少量的摆动，这样钻头的轴心与砂轮圆柱面母线的夹角等于钻头顶角2ф的一半，可同时磨出顶角、后角、横刃斜角，磨好一面再磨另一面，刃磨时，要随时检查角度的正确性与称性。为防止发热退火，需用水冷却。 群钻的修磨 为改善标准麻花钻的切削性能和满足不同的钻削要求，应对麻花钻的切削部分进行修磨，以改进标准麻花钻的缺点。 第37页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第38页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (7)废品产生的原因和防止 废品形式 废品产生原因 防止方法 (1)钻头两切削刃长度不等， (1)正确刃磨钻头。 孔径大 角度不对称。 (2)重新装夹钻头，消除摆动 (2)钻头产生摆动 (1)钻头后角太大。 (1)正确刃磨钻头，减小后角 孔呈多角形 (2)钻头两切削刃长度不等， (2)正确刃磨钻头，检测两切削刃长 角度不对称 度相等。 (1)工件表面与钻头轴线不垂直。 (1)正确装夹工件。 孔歪斜 (2)进给量太大钻头弯曲。 (2)选择合适进给量。 (3)钻头横刃太长，定心不好 (3)磨短横刃 (1)钻头不锋利。 (1)刃磨钻头，保持切削刃锋利。 (2)后角太大。 (2)减小后角。 孔壁粗糙 (3)进给量太大。 (3)减少进给量。 (4)冷却不足，切削液润滑性能差 (4)选择润滑性能好的切削液 (1)划线或样冲眼中心不准。 (1)检查划线尺寸和样冲眼位置。 钻孔位偏移 (2)工件装夹不准。 (2)工件要装稳夹紧。 (3)钻头横刃太长，定心不准 (3)磨短横刃 (8)钻头损坏原因与预防 损坏形式 损坏原因 预防方法 (1)用钝钻头钻孔。 (1)把钻头磨锋利。 (2)进给量太大。 (2)正确选择进给量。 (3)切屑塞住钻头螺旋槽未及时排出 (3)钻头应及时退出，排出切屑。 钻头工作部 分折断 (4)孔快钻通时，进给量突然增大。 (4)孔快钻通时，减少进给量。 (5)工件松动。 (5)将工件装稳紧固。 (6)钻孔产生歪斜，仍继续工作 (6)纠正钻头位置，减少进给量 (1)切削速度过高，切削液不充分。 (1)降低切削速度，充分冷却。 切削刃迅速 磨损 (2)钻头刃磨角度与工件硬度不适应 (2)根据工件硬度选择钻头刃磨角度 7.3.铰孔 铰孔是用铰刀从工件壁上切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和表面质量的加工方法。是孔的精加工方法之一，其加工精度可达IT6,IT7级，表面粗糙度Ra=0.4,0.8μm。 7.3.1铰刀的种类及构造 铰刀是多刃切削刀具，有6,12个切削刃和较小顶角。铰孔时导向性好。铰刀刀齿的齿槽很宽，铰刀的横截面大，因此刚性好。铰孔时因为余量很小，每个切削刃上的负荷著小于扩孔钻，且切削刃的前角γ=0?，所以铰削过程实际上是修刮过0 第39页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 程。特别是手工铰孔时，切削速度很低，不会受到切削热和振动的影响，因此使孔加工的质量较高。铰孔按 使用方法 消防栓的使用方法指针万用表的使用方法84消毒液使用方法消防灭火器使用方法铁材计算器使用方法 分为手用铰刀和机用铰刀两种。铰刀的工作部分有切削部分和修光部分所组成。 7.3.2.铰削用量和切削液的选择 (1)铰削余量的选择 铰削余量应根据铰孔精度、表面粗糙度、孔径大小、材料硬度和铰刀类型来决定。铰削余量的选择不宜太大或太小。Φ30以下的孔，一般0.2,0.3?，30,50的孔约0.5?，50,100的孔约0.8?。 (2)切削速度和进给量 铰铸铁 切削速度?10 m,min，进给量为0(8 mm,r左右。 铰钢料 切削速度? 8 m,min，进给量为0(4 mm,r左右。 加工材料 切 削 液 (1)10,,20,乳化液。 钢 (2)铰孔要求高时，采用30,菜油加70,肥皂水。 (3)铰孔要求更高时，可采用茶油、柴油、猪油等 (1)煤油(但会引起孔径缩小，最大收缩量0.02,0.04mm)。 铸铁 (2)低浓度乳化液(也可不用) 铝 煤油 铜 乳化液 7.3.3.铰孔注意事项 (1)手铰过程中，两手用力要平衡，旋转铰刀的速度要均匀，铰刀不得偏摆。 (2)工件要夹正，对薄壁零件的夹紧力不要过大。 (3)铰刀不能反转，退出时也要顺转，否则会卡在孔壁和切削刃之间，而使孔壁划伤或切削刃崩裂。 第40页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (4)若铰刀被卡住，不能猛力扳转铰刀，以防损坏铰刀。 (5)机铰时，要注意机床主轴、铰刀和工件上的孔三者间的同轴度误差是否符合要求。 7.3.4.废品产生原因与预防 废品形式 废品产生原因 防止方法 (1)铰刀不锋利或有缺口。 (1)刃磨或更换铰刀。 (2)铰孔余量太大或太小。 (2)选用合理的铰孔余量。 (3)切削速度太高。 (3)选用合适的切削速度。 表面粗糙 度达不到(4)切削刃上粘有切屑。 (4)用油石将切屑磨去。 要求 (5)铰刀退出时反转，手铰时铰刀 (5)铰刀退出时应顺转，手铰时铰刀应旋转 旋转不稳。 平稳。 (6)切削液不充分或选择不当 (6)正确选择切削液，并供应充足 (1)铰削余量太大，铰刀不锋利。 (1)减少铰削余量，刃磨或更换铰刀。 孔成多边(2)铰削前钻孔不圆。 (2)保证钻孔质量。 形 (3)钻床主轴、铰刀偏摆太大 (3)调整钻床主轴旋转精度，正确装夹铰刀 (1)铰刀与孔轴心线不重合。 (1)钻孔后立即铰孔。 (2)进给量和铰削余量太大。 (2)减少进给量和铰削余量。 孔径扩大 (3)切削速度太高，使铰刀温度上 (3)降低切削速度，用切削液充分冷却 升，直径增大 (1)铰刀磨损后尺寸变小。 (1)调节铰刀尺寸或更换新铰刀。 孔径缩小 (2)铰刀磨钝。 (2)用油石刃磨铰刀。 (3)铰铸铁时加煤油 (3)不加煤油 7.3.5.铰刀损坏原因与预防 损坏形式 产生原因 预防方法 (1)刃磨时未及时冷却，使切削刃退火。 (1)刃磨时应及时冷却。 (2)切削刃表面粗糙度值大，切削刃易磨损 (2)用油石刃磨切削刃。 过早磨损 (3)切削液不充分或选择不当。 (3)正确选择切削液，并供应充足 (4)工件材料过硬 (4)选用硬质合金铰刀 (1)前角和后角太大。 (1)适当减小铰刀前角和后角。 (2)机铰时，铰刀偏摆过大。 (2)正确装夹铰刀。 崩刃 (3)铰刀退出时反转，切屑卡在切削刃与孔 (3)铰刀退出时应顺转。 壁之间 (4)刃磨时切削刃有裂纹 (4)更换新的铰刀 (1)铰削用量太大。 (1)正确选择铰削用量。 (2)铰刀被卡住，仍继续用力。 (2)应退出铰刀，清除切屑后再铰 折断 (3)铰刀轴心线与孔轴心线有倾斜 (3)两手用力一定要均匀，防止铰 刀倾斜 第41页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 8、攻螺纹套螺纹 工件圆柱表面上的螺纹称为外螺纹;工件圆柱孔内侧面上的螺纹为内螺纹。常用的 三角形螺纹工件，其螺纹除采用机械加工外，还可以攻螺纹和套螺纹等钳工加工方法获得。 攻螺纹(攻丝)是用丝锥加工出内螺纹;套螺纹(套丝)是用板牙在圆杆上加工出外螺纹。 8.1. 攻螺纹(攻丝) 8.1.1 丝锥 丝锥是加工内螺纹的刀具。分手用和机 用两种，有粗牙和细牙之分;一般选用合金 工具钢9SiGr制成，并经热处理制成。按牙型 又可分为普通螺纹丝锥、圆柱管螺纹丝锥、 圆锥螺纹丝锥等。 通常M6,M24的丝锥一套为两支，称头 锥、二锥;M6以下及M24以上一套有三支、即 头锥、二锥和三锥。每个丝锥都有工作部分 和柄部组成。工作部分是由切削部分和校准部分组成，切削部分起主要切削作用，校准部分用来修光和校准已切出的螺纹。丝锥的轴向有几条(一般是三条或四条)容屑槽有直槽和螺旋槽两种，相应地形成几瓣刀刃(切削刃)和前角。一般丝锥都制成直槽，有些专用丝锥制成左旋槽，用来加工通孔，切屑向下排出，也有些制成右旋槽，用来加工不通孔，切屑向上排出。切削部分(即不完整的牙齿部分)是切削螺纹的重要部分，常磨成圆锥形，以便使切 ,7个牙;二锥的锥角大些，有3,4个牙。削负荷分配在几个刀齿上。头锥的锥角小些，有5 校准部分具有完整的牙齿，用于修光螺纹和引导丝锥沿轴向运动。柄部有方头，其作用是与铰扛相配合并传递扭矩。 8.1.2. 铰扛 铰杠是用来夹持丝锥进行攻丝加工的工具，可分为普通铰杠和丁字铰杠，每种铰杠又可分为固定式和活络式两种，攻制M5以下的螺孔，多使用固定式。活络式铰杠旋转手柄即可调节方孔的大小，规格以柄长表示，常用于夹持M6,M24的丝锥。铰扛长度应根据丝锥尺寸大小进行选择，以便控制攻螺纹时的扭矩，防止丝锥因施力不当而扭断。 第42页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 8.1.3 攻螺纹前钻底孔直径和深度 1、底孔直径的确定 丝锥在攻螺纹的过程中，切削刃主要是切削金属，但还有挤压金属的作用，因而造成金属凸起并向牙尖流动的现象，所以攻螺纹前，钻削的孔径(即底孔)应大于螺纹内径,否则就会将丝锥扎住或挤断。螺纹底孔大小要根据工件材料的塑性和螺孔的大小来决定，底孔的直径可查手册或按下面的经验公式计算，用螺纹的公称直径(d)直接减螺距(p): 脆性材料(铸铁、青铜等):钻孔直径d=d –(1.04 ~1.06)p z 塑性材料(钢、紫铜等):钻孔直径d=d – p z 2、钻孔深度的确定 攻盲孔(不通孔)的螺纹时，因丝锥不能攻 到底，所以孔的深度要大于螺纹的长度，盲孔 的深度可按下面的公式计算: 孔的深度=所需螺纹的深度+-.7d 3、孔口倒角 攻螺纹前要在钻孔的孔口进行倒角，以利于 丝锥的定位和切入。倒角的深度大于螺纹的螺距。 8.1.4 攻螺纹的操作要点 1、攻螺纹前，应先在底孔孔口处倒角，其直径略大于螺纹大径。 2、工件装夹要正，比较容易判断丝锥是否歪斜，防止螺纹攻歪。 3、根据工件上螺纹孔的规格，正确选择丝锥，先头锥后二锥，不可颠倒使用。4、开始攻丝时，尽量把丝锥放正，然后用手压住丝锥，给一个轴向力，同时旋转铰杠，使丝锥进入。当丝锥进入1 ~2圈以后，要检查丝锥是否与孔端面垂直(可目测或直角尺在互相垂直的两个方向检查)。一般攻削3 ~4圈螺纹后，丝锥的方向就可基本确定。如果开始丝孔攻的不正，可将丝锥旋出，用二锥加以纠正，然后再用头 锥攻削。当切削部分已切入工件后，每转1, 2圈应反转1/4圈，以便切屑断落;尤其是攻 不通孔螺纹孔时，要及时退出丝锥排屑。同 时不能再施加压力(即只转动不加压)，以免 丝锥崩牙或攻出的螺纹齿较瘦。 5、攻钢件上的内螺纹，要加机油润滑， 可使螺纹光洁、省力和延长丝锥使用寿命; 攻铸铁上的内螺纹可不加润滑剂，或者加煤 油;攻铝及铝合金、紫铜上的内螺纹，可加 乳化液。 6、不要用嘴吹切屑，以防切屑飞入眼内。 第43页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 8.1.5.产生废品的原因及预防 废品形式 产生废品原因 防止方法 (1)螺纹底孔直径太小丝锥不易切入。 (1)选择合适的底孔直径。 (2)交替使用头、二锥时，未先用手将丝锥旋入， (2)先用手将丝锥旋入，再用铰杠 造成头、二锥不重合。 攻削。 螺纹烂牙 (3)对塑性好的材料，未加切削液，或攻螺纹时， (3)加切削液，并多倒转丝锥排屑。 丝锥不经常倒转排屑。 (4)丝锥磨钝或铰杠掌握不稳;螺纹歪斜过多， (4)换新丝锥，或磨丝锥前面，双 强行校正 手用力要均衡，防止铰杠歪斜。 (1)攻螺纹前底孔直径太大。 (1)选择合适的底孔直径。 螺纹形状 (2)丝锥磨钝。 (2)换新丝锥，或修磨丝锥。 (1)攻螺纹时丝锥位置未校正。 (1)要多检查校正。 螺孔垂直 (2)机攻时，丝锥与螺孔不同轴。 (2)保持丝锥与螺孔的同轴度。 (1)丝锥到底仍继续转动丝杠。 (1)丝锥到底应停止转动丝杠。 螺纹滑牙 (2)在强度低的材料上攻小螺纹时，已切出螺纹， (2)已切出螺纹时，应停止加压， 仍继续加压。 攻完退出时应取下铰杠。 8.2.套螺纹(套丝) 套螺纹是用板牙在圆柱或圆锥等表 面加工出外螺纹的方法。 8.2.1.圆板牙 圆板牙是加工外螺纹的刀具，用合 金工具钢9SiGr经热处理淬硬制成，由切 削部分、定径部分、排屑孔(一般有三、 四个)组成。排屑孔的两端有,,?的锥 度，起着主要的切削导向作用。定径部分 起修光作用。板牙的外圆有一条深槽和, 个锥坑，锥坑用于定位和紧固板牙，当板 牙的定径部分磨损后，可用片状砂轮沿槽 将板牙切割开，借助调紧螺钉将板牙直径 缩小。 8.2.2.板牙架 板牙架是用来夹持板牙、传递扭矩 的工具。不同外径的板牙应选用不同的 板牙架。 第44页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 8.2.3.套螺纹前圆杆直径的确定 与攻螺纹相同，套螺纹时有切削作用，也有 挤压金属的作用。圆杆外径太大，板牙难以套入;太 小，套出的螺纹牙形不完整。圆杆直径应稍小于螺纹 的公称尺寸，圆杆直径可查表或按经验公式计算: 圆杆直径=螺纹外径d-(0.13,0.2)螺距p 套螺纹前圆杆端部应倒角，使板牙容易对准工件 中心，同时也容易切入。倒角长度应大于一个螺距， 斜角为15?,30?。 8.2.4.套螺纹的操作要点和注意事项 1、套螺纹前要检查圆杆端部,60?的锥角，圆杆直径应稍小于螺纹大径的尺寸，以便板牙切入，且螺纹端部不出现锋口。 2、起套要从前后、左右两个方向观察与检查，及时进行垂直度的找正。这是保证套螺纹质量的重要操作步骤。由于板牙切削部分圆锥角较大，起套的导向性较差，容易产生板牙端面与圆杆轴心线不垂直的情况，造成烂牙(乱扣)，甚至不能继续切削。 3、板牙端面应与圆杆垂直，操作时 用力要均匀。开始转动板牙时，要稍加压 力;套入三四扣后，可只是转动不加压， 并经常反转，以便断屑。 4、每次套螺纹前应将板牙排屑槽内 及螺纹内的切屑清除干净; 5、套螺纹时切削扭矩很大，易损坏圆 杆的已加工面，所以应使用硬木制的V型 槽衬垫或用厚铜板作保护片来夹持工件。 6、工件伸出钳口的长度，在不影响螺 纹要求长度的前提下，应尽量短。 7、在钢制圆杆上套螺纹时要加机油润 滑，使切削省力，保证螺纹质量。 8.2.5.产生废品的原因及预防 废品形式 产生废品原因 防止方法 (1)套螺纹时，圆杆直径太大，起套困难。 (1)选择合适的圆杆直径。 螺纹烂牙 (2)板牙歪斜太多，强行校正。 (2)要多检查校正。 (3)未进行润滑，板牙未经常倒转断屑 (3)加切削液，并多倒转丝锥断屑 (1)套螺纹时，圆杆直径太小。 (1)选择合适的圆杆直径。 螺纹形状 不完整 (2)圆板牙的直径调节太大 (2)正确调节圆板牙的直径 (1)板牙端面与圆杆不垂直。 (1)保持板牙端面与圆杆垂直。 套螺纹时 螺纹歪斜 (2)两手用力不均匀，板牙歪斜 (2)两手用力均匀，保持平衡 第45页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 9、刮削 用刮刀在工件已加工表面上刮去一层很薄金属的操作称为刮削。刮削时刮刀对工件既有切削作用，又有压光作用。刮削是精加工的一种方法。 通过刮削后的工件表面，不仅能获得很高的形位精度、尺寸精度，而且能使工件的表面组织紧密和小的表面粗糙度，还能形成比较均匀的微浅 坑，创造良好的存油条件，减少摩擦阻力。所以刮削常用于零件上互相配合的重要滑动面，如机床异轨面、滑动轴承等，并且在机械制造、工具、量具制造或修理中占有重要地位。但刮削的缺点是生产率低，劳动强度大。 9.1.刮削工具及显示剂 (1)刮刀 刮刀是刮削工作中的重要工具，要求 刀头部分有足够的硬度和刃口锋利。常用 T10A、T12A和GCr15钢制成，也可在刮刀 头部焊上硬质合金，以刮削硬金属。 刮刀可分为平面刮刀和曲面刮刀两 种。平面刮刀用于刮削平面，可分为粗刮 刀、细刮刀和精乱刀三种;曲面刮刀用来 刮削曲面，曲面刮刀有多种形状，常用三 角刮刀。 曲面刮刀 (2)校准工具 校准工具的用途是:一是用来与刮削表面磨合，以接 触点子多少和疏密程度来显示刮削平面的平面度，提供刮 削依据;二是用来检验刮削表面的精度与准确性。 刮削平面的校准工具有:校准平板、校正尺和角度直 尺三种。 校准平板 第46页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 校准直尺 角度直尺 (3)显示剂 显示剂是用来显示被刮削表面误差大小的。它放在校准工具表面与刮削表面之间，当校准工具与刮削表面合在一起对研后，凸起部分就被显示出来。这种刮削时所用的辅助涂料称为显示剂。常用的显示剂有红丹粉(加机油和牛油调和)和兰油(普鲁士蓝加蓖麻油调成)。 9.2.平面刮削 平面刮削有手刮法和挺刮法两种。其刮削步骤为: (1)粗刮 用粗刮刀在刮削平面上均匀地铲去一层金属，以很快除去刀痕，锈斑或过多的余量。当工件表面研点为4,6点/25×25，并且有一定细刮余量时为止。 (2)细刮 用细刮刀在经粗刮的表面上刮去稀疏的大块高研点，进一步改善不平现象。细刮时要朝一个方向刮，第二遍刮削时要用45?或65?的交叉刮网纹。当平均研点为10,14点/25×25时停止。 (3)精刮 用小刮刀或带圆弧的精刮刀进行刮削，使研点达:20,25点/25×25。精刮时常用点刮法(刀痕长为5mm)，且落刀要轻，起刀要快。 (4)刮花 刮花的目的主要是美观和积存润滑油。常见的花纹有:斜纹花纹、鱼鳞花纹和燕形花纹等。 9.3.刮削精度的检查 刮削精度的检查常用刮削研点(接触点)的数目来检查。其标准为在边长为25mm的正方形面积内研点的数目来表示(数目越多，精度越高)。一级平面为:5,16点/25×25;精密平面为:16,25点/25×25;超精密平面为:大于25点/25×25。 10、研磨 用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面 层，使加工精度和表面质量达到较 高要求，这种加工方法称为研磨。经研磨后的表面粗糙度 Ra=0.8,0.05μm。 10.1.研具及研磨剂 10.1.1.研具 研具的形状与被研磨表面一样。如平 面研磨，则磨具为一块平块。 研具材料的硬度一般都要比被研磨工件材料低。但也不能 太低。否则磨料会全部嵌进研具而失去研磨作用。 1.研具材料: (1)灰铸铁(2)球墨铸铁(3)软钢 (4)铜 2.研具的类型 (1)研磨棒(2)研磨环 10.1.2.研磨剂 研磨剂由磨料和研磨液调和而成的混合剂。 第47页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 1、磨料 磨料在研磨中起切削作用。研磨工作的 效率、精度和表面粗糙度都与磨料有密切关系。 磨料的粗细尺寸分41个粒度号。 常用的磨料有:刚玉类磨料——用于碳素工具钢、 合金工具钢、高速钢和铸铁等工件的研磨;碳化硅磨 料——用于研磨硬质合金、陶瓷等高硬度工 件，亦可用于研磨钢件;金刚石磨料——它的硬度 高，实用效果好但价格昂贵。 2、研磨液 它在研磨中起的作用是调和磨料、冷却 和润滑作用。常用的研磨液有煤油、汽油、工 业用甘油和熟猪油。 研磨液应具备以下条件: (1)有一定的黏度和稀释能力。 (2)良好的润滑、冷却作用。 (3)对工件无腐蚀性，且不能影响人体健康。 10.1.3.研磨余量: 研磨余量原则上可 由以下3点来考虑。 (1)被研工件的几 何形状和尺寸精度 要求。(2)根据前道 工序的加工质量。 (3)具有双面、多 面和位置精度要求 高的工件，其在强加 工中无工艺装备保 证其质量，研磨余量 适当大一些。 10.2.平面研磨 平面的研磨一般是在平面非常平整的平板(研具)上进行的。粗研常用平面上制槽的平权，这样可以把多余的研磨剂刮去，保证工件研磨表面与平板的均匀接触;同时可使研磨时的热量从沟槽中散去。精研时，为了获得较小的表面粗糙度，应在光滑的平板上进行。 研磨时要使工件表面各处都受到均匀的切削，手工研磨时合理的运动对提高研磨效率、工件表面质量和研具的耐用度都有直接影响。手工研磨时一般采用直线、螺旋形、8字形等几种。8字形常用于研磨小平面工件。 研磨前，应先做好平板表面的清洗工作，加上适当的研磨剂，把工件需研磨表面合在平板表面上，采用适当的运动轨迹进行研磨。研磨中的压力和速度要适当，一般在粗研磨或研磨硬度较小工件时，可用大的压力，较慢速度进行;而在精研磨时或对大工件研磨时，就应用小的压力，快的速度进行研磨。 第48页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第三章 切削加工常识 第一节 刀具材料 一、刀具材料 1、刀具材料应具备的性能 刀具在工作中要承受很大的压力和冲击力。同时，由于切削时产生的工件塑性变形以及在刀具，切屑、工件相互接触表面间产生的强烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。因此，作为刀具材料应具备以下特性: 1? 高的硬度。 刀具材料必须具备高于被加工材料的硬度，一般刀具材料的常温硬度都在62HRC以上。(最少要比被加工材料高出20~30HRC)。 2? 高的耐磨性。 耐磨性是刀具抗磨损的能力。它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。 3? 足够的强度和韧性。 为能承受很大的压力，以及冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。一般强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。 4? 高的耐热性。 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。 5? 良好的热物理性能和耐热冲击性。 6? 良好的工艺性。这里指的是锻造性能、热处理性能、高温塑变性能和磨削加工性能等。 7? 经济性。 2、常用的刀具材料 在切削加工中常用的刀具材料有:碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等。 手工刀具的刀具材料:碳素工具钢(T10A 含C 0.7~1.2%的优质钢)和合金工具钢(9SiCr，即碳素工具钢中加入Cr、w、Mn、Si等元素) 机加工用刀具材料:高速钢(W18Cr4V)和 硬质合金(YG、YT)等。他们是应用最广泛的刀具材料。 2.1.高速钢 是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。它的硬度、耐磨性和耐热性低于硬质合金，但强度和韧性却高于硬质合金，工艺性能较硬质合金好，而且价格比较便宜。广泛地应用于制造形状较为复杂的各种刀具。 2.2.硬质合金 是以高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC)作基体，以金属Co等作粘结剂，用粉末冶金的方法制成的一种合金。其硬度高，耐磨性好，耐高温，允许的切削速度比高速钢高数倍，但强度、韧性和工艺性不如高速钢。常制成各种形式的刀片。 国产硬质合金材料(YG、 YT )一般分为两大类:钨钴类( YG)和钨钛钴类( YT)。 钨钴类(YG类:WC+CO )，主要牌号有: YG3、YG6、YG8，其中数字为CO的百分含量，含CO少，材质较脆，但较耐磨。YG类刀具切塑性材料时，耐磨性差，适用于加工铸铁，青铜等脆性材料。 钨钛钴类( YT类:WC，TiC，CO )，主要牌号有:YT5、YT15、YT30，其中数字为TiC的百分含量，TiC含量多，韧性差，但耐磨，耐高温。YT类刀具适用于加工钢件。 3、硬质合金的种类牌号及其性能: 按ISO(国际标准化组织)的硬质合金种类、牌号及其性能，规定了硬质合金刀具材料分类,牌号及其应用范围。 ISO513-1975(E)规定将切削用硬质合金按用途分为:P、K、M三类。 P类 主要加工钢件，包括铸钢;(长铁屑类) K类 主要加工铸铁、有色金属和非金属材料;(属短铁屑类) M类 主要加工钢(包括奥氏体钢、锰钢等)以及铸铁、有色金属等(属中间类)。 第49页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 各类硬质合金的牌号及使用条件 类别 牌号 加 工 材 料 使 用 条 件 常用刀头牌号 精车、精镗。高速度，小切削截YT30,YN5,T40, P01 钢、铸钢的精加工 面，高尺寸精度和表面质量,工作YN501, 无振动 车削、仿形车，切螺纹及铣削，YN10，YT15 P10 钢、铸钢 高速度，小或中等切削截面 车削，铣削，中等切削截面或小YT14 P20 钢、铸钢、长铁屑可锻铸铁 切削截面的刨削 车、铣、刨，中等或低切削速度，YT5 P P30 钢、铸钢、长铁屑可锻铸铁 中等或大切削截面，可在不利条 件下加工。 P40 车、铣、插削，低切削速度，在YC35 钢、有砂眼和缩孔的铸钢 不利条件下用大切削截面和大的 切削角度加工，用于自动车床。 用于要求高韧度硬质合金的工YC45 钢、有砂眼和缩孔的中等或序，车、刨、插削。低切削速度，YT540 P50 低抗拉强度的铸钢 大截面，在不利条件下可用大的YT535 切削角度加工，用于自动车床。 钢、铸钢、锰钢、灰铸铁 车削，中等或高切削速度，小或YW1，YN01 M10 合金铸铁 中等切削截面 YW3 钢、铸钢、奥氏体钢、 车削、铣削，中等切削速度， YW2 M20 锰钢、灰铸铁 中等切削截面。 YG8N M 钢、铸钢、奥氏体钢、 车、铣、刨削，中等切削速度， M30 灰铸铁、高温合金 中等或大切削截面。 软钢、低强度钢、有色金属 M40 车削、切断，特别适于自动车床 1# 和轻合金 高硬度灰铸铁，肖氏 YG3 硬度35以上的冷硬铸铁， YG3X K K01 车削，精车，镗削，铣削，刮削 高硅铝合金，淬硬钢， 0# (YG600) 高耐磨塑料，硬纸板，陶瓷 类别 牌号 加 工 材 料 使 用 条 件 常用刀头牌号 220HBW以上的灰铸铁、YG6 短铁屑可锻铸铁，淬硬钢， YG6X K10 车、铣、钻、镗、拉、刮削 硅铝合金,铜合金,塑料,玻YG6A 璃,硬橡胶,硬纸板,陶瓷,石头 YG6010 220HBW以上的灰铸铁,有车、铣、钻、镗、拉削，要求高YG8、YG8C K K20 色金属，铜，黄铜，铝 韧度硬质合金的场合 YG8N 低硬度灰铸铁，低强度钢， 车、铣、刨、插削，在不利条件1# K30 压缩木材 下加工，并允许用大切削角度 YG546 车、铣、刨、插削，在不利条件 K40 软木或硬木，有色金属 下加工，并允许用大切削角度 第50页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 4、其它刀具材料介绍: 4.1.陶瓷刀具材料:刀具用的陶瓷有氧化铝(Al2O3)基陶瓷和氮化硅(Si3N4)基陶 瓷两大类。为了提高强度和使用性能，在氧化铝,碳化物系陶瓷中添加粘结金属(如Ni、Mo、Co、W等)形成金属系陶瓷，适用于断续切削和使用切削液的场合，目前还在不断发展中。 陶瓷刀具材料的性能与特点:与硬质合金刀具比较，氧化铝基陶瓷有下列特点: 1、有很好的硬度和耐磨性:陶瓷刀具的硬度达到91,95HRC，超过硬质合金(76,79)。 2、有很高的高温性能:陶瓷刀具在1200?以上的高温下仍能进行切削，这时陶瓷的硬度与200~600?时的硬质合金相当。如果加入一定的稳定剂和采用热压技术，可使陶瓷在高达1800?的高温下仍能保持一定的强度和耐磨性。(陶瓷刀具的切削速度可达200~700米/分) 3、有良好的抗粘结性能。 4、化学稳定性好。即使熔化，也不和钢相互作用;抗氧化性好，切削刃即使处于赤热状态，也能长时间连续使用。 5、有较低的摩擦系数。 2陶瓷刀具的最大缺点是脆性大，抗弯强度(一般为500~700MPa)和冲击韧度(2KJ/m)都比较差，耐热冲击性差，适合精加工。(最适合长轴的连续精车加工)。 4.2.超硬刀具材料 1、金刚石 硬度高(HV10000)，有极高的耐磨性，加工精度在几微米以内，粗糙度达到0.5~0.2微米。可以加工硬质合金、宝石、陶瓷、砂轮、铜、铝等有色金属和铸铁。缺点:不耐高温，超过700~800?时变成石墨。与铁有很强的化学亲和力，在高温时金刚石中的碳原子会扩散到铁中去，因此，金刚石不适合加工纯铁和低碳钢。 是利用超高压高温技术获得的一种超硬材料，硬度仅次于金刚石，但2、立方碳化硼 它耐高温，其耐热性可达1400~1500?。化学稳定性好，与铁系材料直至1200~1300?也不易起化学作用，所以适合加工超硬的钢铁材料。(切削淬硬钢的切削速度达130米/分钟，切削铝合金1000米/分钟以上)。 3、涂层刀片 在高速钢或硬质合金刀具表面涂上一层几微米厚的耐磨性高的难溶金属(或非金属)化合物，提高刀具材料的耐磨性而不降低其韧度。在刀具上涂层主要有:化学气相沉积法(CVD)及物理气相沉积法(PVD)。涂层刀片的应用使切削速度大幅提升，有些产品达到300~500米/分钟。 第51页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 第二节 刀具构造 一、各种机械加工的方法: 二、各种切削刀具: 第52页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 三、车刀的组成及结构形式 1、车刀的组成 车刀由刀头和刀体两部分组成。刀头用于切削，刀体用于安装。刀头一般由三面，两刃、一尖组成。 前刀面 是切屑流经过的表面。 主后刀面 是与工件切削表面相对的表面。 副后刀面 是与工件已加工表面相对的表面。 主切削刃 是前刀面与主后刀面的交线，担负主要 的切削工作。 副切削刃 是前刀面与副后刀面的交线，担负少量 的切削工作，起一定的修光作用。 刀尖 是主切削刃与副切削刃的相交部分，一 般为一小段过渡圆弧。 2、车刀的结构形式 最常用的车刀结构有整体式、焊接式、 机夹重磨式和机夹可转位等几种。 (1)整体车刀 刀头的切削部分是靠刃磨 得到的，整体车刀的材料多用高速钢制成，一 般用于低速切削。 (2)焊接车刀 将硬质合金刀片焊在刀头 部位，不同种类的车刀可使用不同形状的刀片。 结构简单、紧凑，抗振性能好，制造方便使用灵活，但刀片易产生应力和裂纹。焊接的硬质合金车刀，可用于高速切削。 (3)硬质合金机夹重磨式 不同种类的车刀可使用不同形状的特制刀片用专用的固定方式固定在特制的专用刀杆上，刀片可以拆卸更换，刀片可以重磨。避免焊接引起的缺陷，高了刀具耐用度;刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。 (4)硬质合金机夹可转位式 不同种类的车刀可使用不同形状的特制刀片用专用的固定方式固定在特制的专用刀杆上，刀片可以拆卸更换，刀片可以转位，不需刃磨，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削性能、硬度和 抗弯强度。减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅 助时间，提高了生产效率。可使用涂层刀片， 提高刀具耐用度。 四、车刀的主要角度及其作用 为了确定车刀的角度，要建立三个坐标平 面:切削平面、基面和主剖面。对车削而言， 如果不考虑车刀安装和切削运动的影响，切削 平面可以认为是铅垂面;基面是水平面;当主 切削刃水平时，垂直于主切削刃所作的剖面为 主剖面。 (1)、切削平面 切削刃上任一点的切削 平面是通过该点和工件过渡表面相切的平面。 第53页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (2)、基面 切削刃上任一点的基面是通过该点并垂直于该点切削速度方向的平面。 (3)、主截面 主切削刃上任一点的主截面是通过垂直于主切削刃(或它的切线)在基面上的投影截面。 车刀的主要角度有前角(γ)、后角(α)、主编角(Kr)、副偏角(Kr’)和刃倾角(λ)。 00s 1、前角γ在主剖面中测量，是前刀面与基面之间的夹角。其作用是使刀刃锋利，便0 于切削。前角大，刃口锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力小，切削力和切削热降低。但前角不能太大，否则会削弱刀刃的强度，散热条件变坏，刀具寿命下降，容易磨损甚至崩坏。加工塑性材料时，前角可选大些，如用硬质合金车刀切削钢件可取γ=10,20，加工脆性材0 料，车刀的前角γ应比粗加工大，以利于刀刃锋利，工件的粗糙度小。 0 前角的选择原则:主要根据工件材料，其 次考虑刀具材料和加工条件选择: 1? 工件材料的强度、硬度低，塑性好，应 取较大的前角;加工脆性材料(如铸铁)应取 较小的前角，甚至是负前角。 2? 刀具材料的抗弯强度及韧度高时，可取 较大的前角(如高速钢)。 3? 断续切削或粗加工有硬皮的锻、铸件 时，应取较小的前角。 4? 工艺系统刚度差或机床功率不足时应 取较大的前角。 5? 成形刀具或齿轮刀具等为防止产生齿 形误差常取很小的前角甚至零度的前角。 2、后角α在主剖面中测量，是主后面0 与切削平面之间的夹角。其作用是减小刀具后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大会降低切削刃强度，并使散热条件变差，从而降低刀具寿命。车削时主后面与工件的摩擦，一般取α=6,12?，粗车时取小值，精车时取大值。 0 后角的选择原则: 1? 精加工刀具及切削厚度较小的刀具(如多刃刀具)，磨损主要发生在后刀面上，为降低磨损，应取较大的后角;粗加工刀具要求刀刃坚固，应取较小的后角。 2? 工件强度、硬度较高时，为保证刃口强度，宜取较小的后角;工件材料软、粘时后角摩擦严重，应取较大的后角;加工脆性材料时，载荷集中在切削刃处，为提高切削刃强度，宜取较小的后角。 3? 定尺寸刀具，如拉刀和铰刀等，为避免重磨后尺寸变化过大，应取较小的后角。 4? 工艺系统刚度差(如切细长轴)时，亦取较小的后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少振动。 3、主偏角Kr 在基面中测量，它是主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。其作用是: 主偏角的大小影响背向力(Fp)和进给力(F)的比例，主偏角增大时，背向力(Fp)减小，进f 给力(F)增大。主偏角的大小还影响参与切削的切削刃长度，当背吃刀量a和进给量相同时，fp主偏角减小则参与切削的切削刃长度大，单位刃长上的载荷小，可使刀具寿命提高，主偏角减小，刀尖强度大。小的主偏角可增加主切削刃参加切削的长度，因而散热较好，对延长刀具使用寿命有利。但在加工细长轴时，工件刚度不足，小的主偏角会使刀具作用在工件上的径向力增大，易产生弯曲和振动，因此，主偏角应选大些。 车刀常用的主偏角有45?、60?、75?、90?等几种，其中45?多。 第54页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 选择原则: 1 ? 在工艺系统刚度允许的条件下，应采用较小的主偏角，以提高刀具寿命;加工细长轴则应用较大的主偏角。 2? 加工很硬的材料，为减轻单位切削刃上的负荷，宜取较小的主偏角。 3? 在切削过程中，刀具需作中间切入时，应取较大的主偏角。 4? 主偏角的大小，还应与工件的形状相适应，如切阶梯轴，可取主偏角为90?。 4、副偏角Kr’ 在基面中测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。其主要作用是减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦。一般取较小的副偏角，可减少工件表面的残留面积，改善已加工表面的精糙度。但过小的副偏角会使径向切削力增大，在工艺系统刚度不足时引起振动。 在切削深度a、进给量f、主偏角Kr相等的条件下，减小副偏角Kr’，可减小车削后的p 残留面积，从而减小表面粗糙度，一般选取Kr′=5,15?。 选择原则: 1 ? 在不引起振动的条件下，一般取较小的副偏角。精加工刀具必要时需磨出一段Kr′(副偏角)=0的修光刃，以加强副切削刃对已加工表面的修光作用。 2? 系统刚度较差时，应取较大的副偏角。 3? 切断、切槽刀及孔加工刀具的副偏角只能取很小值(如Kr′=1?~2?)，以保证重磨后刀具尺寸变化量小。(例如钻头的倒锥，如果大了，越磨钻头会越细。) 5、刃倾角入λs 在切削平面中 测量，是主切削刃与基面的夹角。其 作用主要是控制切屑的流动方向。主 切削刃与基面平行，λs=0。刀尖处于 主切削刃的最低点，λs为负值，刀尖 强度增大，可使远离刀尖的切削刃首 先接触工件,使刀尖避免受冲击。切屑 流向已加工表面，用于粗加工。刀尖 处于主切削刃的最高点，λs为正值， 刀尖强度削弱，可增大实际工作前角， 使切削轻快，切屑流向待加工表面， 用于精加工。车刀刃倾角λs，一般在 -5-+5?之间选取。对于回转的多刃刀 具,如柱形铣刀等，螺旋角就是刃倾角, 此角可使切削刃逐渐切入和切出,使 切削过程平稳。 选择原则: 1? 加工硬材料或刀具承受冲击载荷(断续切削)时，应取较大的负刃倾角，以保护刀尖。 2? 精加工宜取正刃倾角，使切屑流向待加工表面，并可使刃口锋利。 3? 内孔加工刀具(如铰刀、丝锥等)的刃倾角方向应根据孔的性质决定。左旋槽(λs为负值)可使切屑向前排出，适用于通孔(不易扎刀，内孔光洁度也好)，右旋槽适用于不通孔。 4? 机床、夹具、工件、刀具系统刚性较好时刃倾角可加大负值，反之增大刃倾角。 五、刀具结构 切削刀具是由一个或多个刀齿构成的。每个刀齿的切削切削刃都是由前刀面与后刀面形成的刀楔形成的。 第55页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 刀柄已加工表面′ oa副角后切削表面切削部分 前角γo后角ao ′副切削刃o待加工表面副前γ角 副偏角 主偏角安装面刃倾角λs主切削刃 刀尖角第一副后刀面第一前面刀尖圆弧半径r 第二前刀面前面 车 刀 副切削刃第一后刀面 第二副后刀面第二后刀面 副后面刀 主后面尖 主切削刃 1、切削部分——刀具各部分中起切削作用的部分，由切削刃、前面和后面等产生切屑的 各要素组成。 2、刀楔——切削部分夹于前刀面和后刀面之间的部分。 A3、前刀面——刀具上切屑流过的表面。如果前刀面是由几个相交面组成，则从切削γ A刃开始，依次把它们称为第一前刀面、第二前刀面、第三前刀面等。() γ读:爱伽马 4、后刀面Aa——与工件上切屑中产生的过渡表面相对的表面。同样也可以分为第一后刀面、第二后刀面。第一后刀面称为刃带。 (Aa读作:爱阿尔法) 主切削刃的后刀面称为主后刀面，副切削刃的后面称为副后刀面。 5、切削刃——刀具前刀面上拟作切削用的边锋。 6、主切削刃λs——用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。(读作:兰姆达爱斯) 7、副切削刃λs′——切削刃上除主切削刃以外的刃，起始于主偏角为零度的点。(读作:兰姆达爱斯撇)。 8、刀尖——指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃，具有曲线状切削刃 rr的刀尖称为修圆刀尖，ε为刀尖圆弧半径(ε读作:啊尔艾)。(ε读作:爱普西隆)。修圆刀尖具有过渡刀刃，其作用:提高刀尖的强度，改善散热条件。 选用原则: (1) 圆弧过渡刀刃多用于车 刀、刨刀等单刃刀具: r高速钢车刀圆角半径ε=0.5,5mm; r硬质合金车刀圆角半径ε=0.5,2mm。 研磨刀具时油石运动方向 (2)直线型过渡刀刃多用于刀刃 形状对称的切断刀和多刃刀具，直线型过渡刀刃一般为0.5,2mm。 (3)直线型过渡刀刃一般为主偏角的1/2。 9、修光刀刃 作用:能减少车削后的残留面积，降低工件表面粗糙度。修光刀刃的长度一般为(1.2,1.5)f,(f为走刀量)。在机床、夹具、工件、刀具系统刚性较好的情况下，采用修光刀刃才能取得好的效果，否则容易引起振动。 修光刃的研磨: 刀具的粗糙度应比工件的要求高出一至二个等级，才能加工出符合要求的工件粗糙度，因此，要求在砂轮上磨刀以后，还要按照上图方向用油石仔细研磨。 第56页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 六、刀具的工作角度 1、刀具工作角度概念 在进行金属切削加工时，由于车刀具安装位置和进给运动影响，刀具实际切削角度不等于车刀的标注角度，其变化的原因是切削运动使基面、切削平面和正交平面位置产生变化，不再是静止参考系的理论位置。用切削过程中实际的基面、切削平面和正交平面为参考系(即 工作参考系)所确定的角度称为刀具工作角度。 2、横向进给运动对工作角度的影响 以切断车刀加工为例，设切断刀主偏角 ,90?，前角 , 0?，后角 ,0?，安装时刀尖对准工件的中心高。不考虑进 给运动时，前角 和后角 为标注角度。当考虑横向进给运动 后，刀刃上选定点相对于工件的运动轨迹是主运动和横向进 图所示。给运动的合成运动轨迹，为阿基米德螺旋线，如右 其合成运动方向vc为过该点的阿基米德螺旋线的切线方向。 因此，工作基面 和工作切削平面 相对 和 相应地转动了一 个,角，结果引起切断刀的角度的变化。 在横向进给切削或切断工件时，随着进给量f值的增加 和加工直径d的减小，工作后角不断减小，刀尖接近工件中 心位置时，工作后角的减小特别严重，很容易因后面和工件过渡表面剧烈摩擦使刀刃崩碎或工件被挤断，切削中应引起充分重视。因此，切断工件时不宜选用过大的进给量f，或在切断接近结束时，应适当减小进给量或适当加大标注后角。 3、纵向进给运动对刀具工作角度的影响 对纵向外圆车削，工件直径基本不变，进给量又较小，一般可忽略工作角度变化，不必进行工作角度的计算。但当进给量很大时，如车螺纹时，尤其是大导程或多头螺纹时，工作角度与标注角度相差很大，必须进行工作角度计算。 如右图所示，当车螺纹时，工作切削平面 与螺纹切削点 相切，与刀具切削平面 成,角，由于工作基面与工作切削平 面垂直，因此工作基面也绕基面旋转,角。 车削右螺纹时刀具工作前角增大了，工作后角减小了，当进给量f较小时，影响可忽略，因此在一般的外圆车削中，因进给量小，常不考虑其对工作角度的影响。 4、刀具安装高低对工作角度的影响 在外圆横车时，忽略进给运动的影响，并假定κr =90?，,s=0?，当刀尖安装高于工件中心时，工作切削平面和工作基 第57页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 面将转动,角，使工作前角增大、工作后角减小，如下图所示。 当刀尖安装低于工件中心时，刀具工作角度的变化则相反。内孔镗削时的角度变化情况恰好与外圆车削时的情况相反。 七、其它多齿刀具 钻头、铣刀、刨刀等其他刀具可视为车刀的演变或组合 1、麻花钻 主要几何参数有:前角 γ0、后角α0、螺旋角β 、顶角2 Ф(主偏角kr?Ф)、横刃斜角ψ、直 径、横刃长度等。 2、铣刀 铣刀是一种应用广泛的多刃回转 刀具，它的每一个刀齿相当于一把车 刀，它的切削基本规律与车削相似，但 铣削是断续切削，切削厚度和切削面积 随时在变化，因此，铣削具有一些特殊 性。 其种类很多，按用途分有:1)加工 平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等;2)加工沟槽用的，如立铣刀、两面刃或三面刃铣刀、锯片铣刀、T形槽铣刀和角度铣刀等; 3)加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。 第58页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 1)圆柱铣刀的几何角度 前角 为了便于制造，规 定圆柱铣刀的前角用法平面 前角γn表示。 tg,,tg,cos,no铣削钢件γo=10?, 20? 铣铸铁件γo=5?, 15? 后角 圆柱铣刀的后角是用 正交平面后角αo表示。 粗加工: αo, 12? 精加工: αo, 16? 螺旋角 圆柱铣刀的螺旋角β就是其刃倾角λ它能使切削刃逐渐切入和切离工件，而且同时工作齿数较多，故能提高铣削过程的平稳性。 粗齿铣刀: β, 40?, 60? 细齿铣刀: β, 30?, 35? 2)端铣刀的几何角度 硬质合金端铣刀的每个刀齿类似车刀，有主、副切削刃和过渡刃。在正交平面系内端铣刀的标注角度有:γo、αo、kr、k’r和λs。 第三节 切削要素及其选择 一、各种切削加工的切削运动 金属切削加工是用金属切削刀具切除工件上多余的金属材料，使其形状、尺寸精度及表 第59页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 面精度达到图纸要求的一种机械加工方法。刀具切除多余金属是通过在刀具和工件之间产生相对运动来完成的，此运动称为切削运动。在此过程中，为了能将工件上多余的金属材料切 除掉，对刀具的结构及其材料需提出相应的要求(应具有适当的几何参数即切削角度，刀具材料对工件具有一定的切削能力)。切削运动可分为主运动和进给运动两种。 1(主运动 切削运动中直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动是主运动。一般来说，主运动是产生主切削力的运动，由机床主轴提供，其运动速度高，消耗的切削功率大。通常主运动只有1个，它可由工件运动完成，也可由刀具运动完成，如车削时由车床主轴带动工件的回转运动;钻削和铣削时由机床主轴带动的刀具回转运动;刨削时的工件或刀具直线往复运动等。 、进给运动 结合主运动把切削层不2 断地投入切削，以完成对一个表面切削的运 动是进给运动，如车削时刀具的走刀运动， 刨削时工件的间歇进给运动，钻削加工中的 钻头、铰刀的轴向移动，铣削时的工件的纵 向、横向移动等。进给运动速度小，消耗的 功率少。切削加工中进给运动可以是1个、2 个或多个，甚至可能没有，如拉床。进给运 动可连续可间断。 在大多数切削加工中，主运动和进给运 动是同时进行的，二者的合成运动就是刀具 与工件之间的切削运动。 一般切削运动及其方向用切削运动的 ,,,速度矢量来表示: ,,,,，ef 二、切削要素 在切削过程中，工件上的多余金属层不断地被刀具切除而转变为切屑，同时工件上形成3个不断变化的表面，车削加工(如图所示)这些表面可分为如下三种。 (1)待加工表面:工件上有待切除的表面称为待加工表面。 (2)已加工表面:工件上经刀具切削后产生的表面称为已加工表面。 (3)过渡表面:主切削刃正在切削的表面，它在切削过程中不断变化，是待加工表面与已加工表面的连接表面。 三、切削用量 第60页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量的总称，一般叫做切削三要素。在切削加工中，需要根据不同的工件材料、刀具材料和其他技术、经济要求来选择适宜的切削用量。其分别定义如下: 1、切削速度 是指刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度(大多数切削的主运动采用回转运动)。回转体(刀具或工件)上选定点的切削速度υ(单位是m/min或m/s)c 的 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为: υ= πdn/1000 c 式中 d——工件或刀具上选定点的回转直径(mm); N——工件或刀具的转速(r/s或r/min)。 当转速n一定时，刀具切削刃各点的切削速度不 同。考虑到切削用量将影响刀具的磨损和已加工表面 质量等，确定切削用量时应取最大的切削速度，如外 圆车削时应取待加工表面的切削速度;钻头钻孔，应 取钻头外径的切削速度。 切削速度对刀具的使用寿命影响很大，例如用硬 质合金车削，当切削速度为80米/分钟时，刀具使用 寿命是60分钟，而切削速度提高为160米/分钟时， 刀具寿命只有3.75分钟，相差16倍。这是随着切削 速度提高，切削温度提高很快，摩擦加剧，使刀具迅 速磨损。 切削速度由刀具材料的耐热性决定，同时受被加工材料的加工性影响很大。例如一把铣刀铣合金钢时选用8米/分钟的切削速度，而铣削铝合金时，同一把铣刀可达到200米/分钟。 由于切削速度决定了刀具耐用度和工件的加工质量，所以非常重要。若要用切削速度求转速:n =υ×1000 / πd c80×1000 80000 例如θ100圆钢，80m/min，求转速n， 则 n = ————— = ————?255转 πd 314 2、进给量(走刀量)进给量包括进给速度和每齿进给量。 进给速度 进给速度是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，符号用f，单位mm/r(毫米/转)。而对于刨削等主运动为往复运动的加工，进给量f的单位为mm/双行程(mm/dst)。 每齿进给量 对于铣刀、铰刀、拉刀等多齿刀具，还规定每齿进给量，即刀具每转过或移动一个齿时，相对于工件在进给运动方向上的位移量，符号为f，单位mm/齿。 z 3、背吃刀量 (单边吃刀深度) 背吃刀量为工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，符号a，单位为mm。它表示切p 削刃切入工件的深度。 d——工件待加工表面的直径 wd,dwm 外圆车削的背吃刀量 a = ———— 式中 d——工件已加工表面的直径 pm 2 钻孔加工的背吃刀量 a = d/2 式中 d——钻头的直径 p00 在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素a、f、υ均保持线性关系，即其中任一pc 参数增大一倍，都可以使生产率提高一倍。然而由于刀具使用寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制定切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产 率才是合理的。 4、切削层参数 切削层是指切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作(或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作)所切除的工件材料层。外圆车削时的切削层就是工件旋转一圈，主切削刃移动一个进给量f所切除的一层金属层。 第61页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 切削层的形状和尺寸称为切削层参数。切削层参数在通过切削刃上选定点并垂直于该点切削速度vc的平面内测量，有以下3个。 (1)切削层公称厚度hD 切削层公称厚度hD是垂直于过渡表面测 量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的 距离。它反映了切削刃单位长度上的切削负 荷。车外圆时，若车刀主切削刃为直线，则: hD= fsin,r (2)切削层公称宽度bD 切削层公称宽度bD是沿过渡表面测量 的切削层尺寸。它反映了切削刃参加切削的工作长度。当 车刀主切削刃为直线时，外圆车削的切削层公称宽度为: bD =ap/sin,r (3)切削层公称横截面积AD 在切削层尺寸平面内切削层的实际横截面积称作切削 层公称横截面积AD:AD = bD hD = ap f ，分析上述公式 可知，当主偏角,r增大，切削层公称厚度hD将增大，而 切削层公称宽度bD将减小;当,r = 90?时，hD = f达到 最大值，bD = ap达到最小值。主偏角值的不同引起切削层公称厚度与切削层公称宽度的变化，从而对切削过程的切削机理产生了较大的影响。切削层公称横截面积只由切削用量中的f和ap决定，不受主偏角变化的影响，但切削层公称横截面积的形状则与主偏角、刀尖圆弧半径的大小有关。 切削层公称横截面积AD的大小反映了切削刃所受载荷的大小，并影响加工质量、生产率及刀具耐用度，在车削加工时即指车刀正在切削着的ABCD这一层金属。实际上，由于刀具副偏角的存在，经切削加工后的已加工表面上常留下有 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 的刀纹，这些刀纹在切削层尺寸平面里的横截面积ABE称为残留面积。残留面积的高度直接影响已加工表面的表面粗糙度值。 第四节 切削过程的分析 一、切削力与切削功率 1、切削力的来源 在切削加工时，刀具切入 工件，使被加工材料产生弹性 变形和塑性变形而形成切屑 所需要的力称为切削力。 切削力来自于切削过程 中: (1)克服切削变形区材 料塑性变形所需的抗力， (2)克服切削变形区材 料弹性变形所需的抗力。 (3)克服切屑对前刀面 的摩擦力和刀具后刀面对已 加工表面和过渡表面的摩 擦力所需的抗力。 切削分力定义和作用 第62页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 国际标准名称 中国通用名称 方 向 定 义 作 用 与符号 与符号 计算刀具强度，设计机床零 主切削运动方向，切于件，计算机床功率，切削机主切削力Fc 主切削力Fz 过渡表面并与基面垂直 理分析，材料可加工性评 价，加工过程控制。 计算被加工零件的变形误切于基面内 背向力Fp 径向切削力Fy 差，计算机床零件和刀具的并与工件轴线垂直 强度，检验机床刚度。 设计机床走刀机构，计算进切于基面在平行于走刀进给力F 进给切削力Fx 给电机功率，刀具性能评f方向，与走刀方向相反 价，加工过程控制 影响切削力的因素 影响因素 说 明 被加工材料的强度越高、硬度越大，切削力就越大; 工件材料加工硬化的倾向性大，则切削力将增大; 工件材料中添加硫、铅等元素(易切削钢)，切削力将减小; 工件材料 加工铸铁等材料时，切削层的塑性变形很小，加工硬化小，形成切屑与前面 的摩擦力小，故切削力小; 同一材料的热处理状态不同，金相组织不同，也会影响切削力的大小。 背吃刀量 背吃刀量(吃刀深度)增加一倍，切削力越增加一倍。 进给量f增加一倍时，切削力只增加68% ,86%。(因此，在粗车时应先考虑进给量 提高进给量来提高效率)。 影响因素 说 明 加工塑性金属时，切削速度υc对于切削力的影响呈波浪形，在较低的切削 速度(υc,50m/min)范围内，随着切削速度增加，前刀面的切屑瘤逐渐增大， 使刀具实际工作前角逐渐增大，导致切削力逐渐减小;当切削力进一步增加时，切削速度 前刀面上的积屑瘤逐渐减小直至消失，切削力随着切削速度的增加而增大。当υcυc ,50m/min时，随着切削速度的增加，切削温度逐渐升高，被切削材料的强度随 之下降，切削变形区的摩擦力逐渐减少，导致切削力随切削速度的升高而下降。 切削脆性材料时，由于切削变形很小，切屑与前刀面间的摩擦力也很小，所 以切削速度对切削力的影响也很小。 刀具前角 刀具的前角越大，切削层材料的变形越小，故切削力越小; γo 切削铸铁等脆性材料时，前角对切削力的影响不大。 主偏角 当切削层面积不变时，主偏角Kγ增大，切削厚度增加，(切屑变窄)切削层变形Kγ 减小，故切削力Fz减小。 刀尖圆弧 刀尖圆弧半径r对主切削力影响不大，对Fy(背向力)明显增大。 ε 刀具与被加工材料间的摩擦因数直接影响切削力的大小。在相同的切屑条件下: 刀具材料 高速钢,硬质合金,陶瓷刀具,金刚石的切削力。 切削液 切削液的润滑性能越好，切削力越小。 刀具后刀面磨损后，切削力增大;前刀面磨损后，刀具实际工作前角增大，切削刀具磨损 力下降。 第63页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 二、切削形成过程及切屑种类 1、切屑形成过程 在金属切削过程中，经过塑性变形的切屑，其外形与原切削层不同，其切屑的厚度ach要大于切削层厚度ac，而切屑层的长度lch要小于切削层长度lc，这种现象称为切屑收缩现象。 用变形系数ξ表示切削变形程度ξ〉1。变形系数对切削力、切削温度及表面粗糙度Ra都有重要的影响:变形系数愈大，则切削力愈大、切削温度愈高，表面愈粗糙。增大前角，或降低材料塑性，可减小变形系数?。 2、切屑的形状及控制 在金属切削加工中，需要控制切屑的形状、流向、卷曲和折断，切屑处理不当会影响正常生产秩序和操作者的人身安全;经常停车清理切屑也会增加辅助时间，使切屑划伤工件表面，甚至打坏切削刃。尤其在数控机床和自动生产线上，断屑和卷屑更应该引起重视。 (1)切屑与断屑 根据工件材料、刀具几何参数和切削用量的不同，切屑的形状有很大的不同，它们影响切屑的处理和运输。按切屑形状进行分类，常见切屑的形状如图所示。 切削塑性材料时，若不采用适当的断屑措施，易形成带状屑。连续带状切屑在加工过程中将会形成缠绕在一起的金属丝。这不仅不利于切屑处理，而且也会增加切屑处理过程中的 危险性。为了人员安全和获得良好的表面粗糙度，理想的切屑类型应该是C字形的，C形屑 不会缠绕在工件或刀具上，也不易伤人，是一种比较好的屑形。但C形屑通常是由带有断屑 槽的刀具加工时形成的，会影响到切 削过程的平稳性和工件已加工表面粗 糙度，所以精车时一般希望形成长螺 卷屑。 断屑槽专门设计用于使切屑沿工件发生卷曲，然后将其从工件上分离 以获得正确的切屑类型。当使用高速 钢刀具时，必须在刀具上磨出断屑槽，并选取适当的切削速度和进给量，加 工过程中将会获得较好类型的切屑。 较高的切削速度将会产生较大的卷曲 切屑。 切削的深度对切屑卷曲和分离也有影响。当切削深度较大时，切屑也 会较大。这类大切屑比轻的切屑弹性 更低，因此更容易分离成细小的切屑。 第64页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 长螺卷屑形成过程比较平稳，清理也方便，在普通车床上是一种可以选择的屑形。在重型车床上用大切深、大进给量车削钢件时，切屑宽且厚，所以通常将卷屑槽的槽底圆弧半径加大，使切屑卷曲成发条状，在工件表面上折断，并靠其自重坠落。车削铸铁等脆性材料时，切屑崩碎成针状或碎片，无论对清理和人身安全都不利，这时应设法使切屑连成卷屑。 (2)断屑槽尺寸参数 断屑槽的槽形有折线型、直线圆弧型和全圆弧型3种。它们在垂直切削刃的剖面上的形状如图(a)、(b)、(c)所示。除槽宽尺寸外，其中反屑角也是影响断屑的主要因素，反屑角增大，切屑易断裂，会使切屑卷曲半径Rch减小，增大卷曲变形和弯曲应用，如图(d)所示。 在断屑槽的尺寸参数中，宽度lBn和反屑角,B是影响断屑的主要因素。宽度lBn减小或反屑角,B增大，均能使切屑卷曲半径减小，卷曲变形和弯曲应力增大，切屑易断，但lBn太小或,B太大，切屑易堵塞，使切削力和切削温度升高。通常lBn按下式初选:反屑角,B按槽型选:折线型,B = 60?,70?、直线圆弧型,B = 40?,50?、全圆弧型,B = 30?,40?。一般取断屑槽的圆弧半径rBn =(0.4,0.7)lBn。上述数值经试切后修正。 (3)影响断屑的主要因素 ?刀具几何角度。主偏角和刃倾角对断屑和切屑流向影响较大。主偏角越大，切削层公称厚度越大，卷曲变形产生的弯曲应力越大，所以越易断屑。因此，生产中若要取得较好的断屑效果，可选择较大的主偏角，如,r = 75?,90?。刃倾角是控制切屑排出方向的重要参数。当刃倾角为负值时，有促使切屑流向已加工表面或过渡表面的趋势，容易使切屑碰撞工件后折断成,形屑。当刃倾角为正值时，可能使切屑流向待加工表面或离开工件后与刀具后面相碰，或形成螺旋形的切屑后折断。刀具前角越小，切屑变形越大，越容易断屑。 ?切削用量。切削速度提高，断屑效果降低。进给量增大，使切削层公称厚度增大，切屑卷曲上产生的弯曲应力增大，切屑易折断。 ?工件材料。工件材料的塑性、韧性越大、强度越高，越不容易断屑。 、切屑类型及其断屑措施 3 类型及卷断 说 明 措 施 内表面光滑，外表面呈毛绒状的带状。用较高切削速度、较大前角和 带 状 屑 较小切削厚度加工塑性金属时，常出现此种切屑，其切削过程平稳， 已加工表面粗糙度较小 外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这种切削通常在切削速度较低、挤 裂 屑 切 切削厚度较大、刀具前角较小时产生。其切削过程不如带状屑是平稳 屑 类 在挤裂屑的剪切面，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为型 单 元 屑 梯形的单元屑。此时切削力波动较大。切削速度更低，切削厚度很大， 刀具前角很小时易产生单元屑 切削脆性材料时产生的形状不规则的切屑。此时加工表面凸凹不平， 切削过程很不平稳，力集中作用于刀刃附近，容易损坏刀具，已加工崩 碎 屑 表面也粗糙。提高切削速度，减小切削厚度，可使切屑变为针状或片 状 第65页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 在前刀面上磨出各种形状的卷屑槽或设置卷屑台，使切削获得附加塑采用卷屑槽 性变形后而易折断，形成C型屑 卷 降低切屑材工件材料塑性愈低，愈易断屑，故可以采用热处理办法降低其塑性，断 料塑性 或增加S、P等化学元素使之变脆 增大切屑厚切屑厚度愈大，愈易折断，因此可增加走刀量和主偏角 措 度 降低切屑速切屑速度愈高，会使断屑效果降低 施 度 减小前角 前角愈小，切屑变形愈大，则容易折断 4、刃倾角对切屑流向的影响 (1)刃倾角功用 刃倾角λs—在切削平面内测量的 主切削刃与基面之间的夹角。刀尖高正， 低负。 刃倾角对切屑流向的影响如图所 示。刃倾角为正值，切削开始时刀尖与 工件先接触，切屑流向待加工表面，可 避免缠绕和划伤已加工表面，对精加工 和半精加工有利。刃倾角为负值时，切 削中切屑流向已加工表面，容易缠绕和 划伤已加工表面。 负刃倾角有利于提高刀尖强度。刃 倾角为负值时，切削运动中刀具与工件接触的瞬间，刀具切削刃中部先接触工件，刀尖后接触工件，尤其是断续切削时，切削刃承受刀具与工件接触瞬间的冲击力，可避免刀尖受冲击，起保护刀尖的作用，且负刃倾角利于刀尖散热。刃倾角为正值时，刀具与工件接触的瞬间是刀尖先接触工件，刀尖承受刀具与工件接触瞬间的冲击力，容易受冲击损坏。 (2)刃倾角的选用 加工一般钢料和铸铁时，无冲击的粗车取,s = 0?,?5?，精车取,s = 0?,+5?;有冲击负荷时，取,s = ?5?,?15?;当冲击特别大时，取,s = ?30?,?45?。切削高强度钢、冷硬钢时，为提高刀头强度，可取,s = ?30?,?10?。 三、积屑瘤 在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况 下，加工钢料或其他塑性材料时，常在切削刃口附 近黏结一块很硬(约为工件材料硬度的2,3.5倍) 的金属堆积物，冷焊在切削刃上且覆盖刀具部分前 面，这就是积屑瘤。 1、积屑瘤的形成 积屑瘤的形成原因主要是由于切削加工时，在 一定的温度和压力作用下，切屑与刀具前面发生强 第66页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 烈摩擦，致使切屑底层金属流动速度降低而形成滞流层。如果温度和压力合适，滞流层就与前刀面黏结而留在刀具前面上。由于黏结层经过塑性变形硬度提高，连续流动的切屑在黏结层上流动时，又会形成新的滞留层，使黏结层在前一层的基础上积聚，这样一层又一层地堆积，黏结层愈来愈大，最后形成积屑瘤。当积屑瘤生成时或生成后，在外力、震动等的作用下，会局部断裂或脱落。另外，当切削温度超过工件材料的再结晶温度时，由于加工硬化消失，金属软化，积屑瘤也会脱落和消失。由此可见，产生积屑瘤的决定因素是切削温度，形成积屑瘤的必要条件是加工硬化和黏结。 2、积屑瘤对切削过程的影响。 (1) 增大实际前角。积屑瘤黏结在刀具前刀面刀尖处，可代替刀具切削，增大了实际前角，可减小切屑变形和切削力。 (2) 增大切入深度。积屑瘤前端伸出切削刃之外，加工中出现过切，使刀具切入深度比没有积屑瘤时增大了，因而影响了加工尺寸。 (3)增大已加工表面粗糙度。由于积屑瘤很不稳定，使切削深度不断变化，导致实际前角发生变化，引起切削过程震动;积屑瘤脱落时的碎片可能黏附在已加工表面上;积屑瘤凸出刀刃部分，在已加工表面上形成沟纹，这些都可以造成已加工表面的粗糙度值增大。 (4)影响刀具耐用度。积屑瘤覆盖着刀具部分刃口和前面，对切削刃和前面有一定保护作用，从而减小了刀具磨损，但积屑瘤脱落时，又可能使黏结牢固的硬质合金表面剥落，加剧刀具磨损。 3、影响积屑瘤的主要因素与控制。 精加工时必须避免或抑制积屑瘤的生成。其措施有如下几种。 (1)控制切削速度。尽量采用很低或很高的切削速度。切削速度是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。如图2-22所示，低速切削时，切屑流动较慢，切削温度较低，刀具前面摩擦系数小，不易发生黏结，不会形成积屑瘤;高速切削时，切削温度高，切屑底层金属软化，加工硬化和变形强化消失，也不会生成积屑瘤;中速切削时，切削温度在300,400 ?，是形成积屑瘤的适宜温度，此时摩擦系数最大，积屑瘤生长得最高，因而表面粗糙度值最大。 (2)降低工件材料塑性。通过热处理降低材料塑性，提高其硬度，可抑制积屑瘤的生成。 (3)其他措施。减小进给量、增大刀具前角，减小刀具前面的粗糙度值，合理使用切削液等，均可使切削变形减小，切削力减小，切削温度下降，从而抑制积屑瘤的生成。 四、切削热和切削温度 1(切削热的产生与传出 金属切削加工中，切削热来源于切削时切削层金 属发生弹性、塑性变形所产生的热。刀具前面与切屑、 刀具后面与工件表面摩擦产生的热。其中切削塑性金 属时，切削热主要来源于剪切区变形和刀具前面与切 屑的摩擦所消耗的功。切削脆性材料，切削热主要来 源于刀具后面与工件的摩擦所消耗的功。总的来说， 切削塑性材料产生的热量要比脆性材料为多。 切削时所产生的切削热主要以热传导的方式分别 由切屑、工件、刀具及周围介质向外传散。各部分传 出热量的百分比，随工件材料、刀具材料、切削用量、 第67页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 刀具几何参数及加工方式的不同而变化。在一般干切削的情况下，大部分切削热由切屑带走，其次传至工件和刀具，周围介质传出的热量很少。 2(影响切削温度的因素 切削热是通过切削温度对刀具和工件产生影响的。切削温度一般指切屑与刀具前面接触区域的平均温度。在生产中，切削温度可根据切屑表面氧化膜的颜色大致判断切屑温度的高低，如切削钢件时，银灰色为200 ?以下，淡黄色为220 ?左右，深蓝色为300 ?左右，淡灰色为400 ?左右，紫黑色为500 ?以上。 (1)工件材料的影响。工件材料的强度越大、硬度越高，切削时消耗的功越多，产生的切削热越多，切削温度升高。工件材料的热导率大，热量容易传出，若产生的切削热相同，则热容量大的材料切削温度低。工件材料的塑性越好，切削变形越大，切削时消耗的功越多，产生的切削热越多，切削温度升高。 (2)切削用量的影响。切削用量中，切削速度对 切削温度影响最大。切削速度vc增加，切削的路径增 长，切屑底层与刀具前面发生强烈摩擦从而产生大量 的切削热，切削温度显著升高。 进给量f对切削温度有一定的影响。随着进给量 的增大，单位时间内金属的切除量增加，消耗的功率 增大，切削热增大，切削温度上升。 p对切削温度影响很小。随着背吃刀量背吃刀量a 的增加，切削层金属的变形与摩擦成正比例增加，产 生的热量按比例增加。 (3)刀具几何角度的影响。刀具几何参数对切削 温度影响较大的是前角和主偏角。 刀具的前角在5?,18?范围内，前角大，切削 变形及切屑与刀具前面的摩擦减小，产生的热量小， ,25?时，刀具的楔角切削温度下降。当前角增加到 减小，散热体积减小，切削温度反而升高。 主偏角,r增大，刀具主切削刃工作长度缩短，刀尖角,r减小，散热面积减少，切削热相对集中，从而提高了切削温度。反之，主偏角减小，切削温度降低。 (4)其他因素。刀具后面磨损较大时，会加剧刀具与工件的摩擦，使切削温度升高，切 削速度越高，刀具磨损对切削温度的升高越明显 。 五、刀具磨损 1、刀具的磨损 刀具磨损是指刀具在使用和刃磨质量符合要求 的情况下，在切削过程中逐渐产生的磨损。切削时， 刀具的前刀面与切屑、后刀面与工件接触，产生剧 烈摩擦，同时在接触区内有很高的温度和压力。因 此，前刀面和后刀面都会发生磨损。刀具磨损的三 种形式:1)后刀面磨损;2)前刀面磨损;3)前后 刀面同时磨损 第68页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (1)前面磨损。在切削塑性材料、切削速度较高、切削厚度较大的情况下，当刀具的耐热性和耐磨性稍有不足时，切屑在前刀面上经常会磨出一个月牙洼。 (2)后面磨损。由于工件表面和刀具后面间存在着强烈的挤压、摩擦，在后面上毗邻切削刃的地方很快被磨出后角为零的小棱面，这就是后面磨损。 (3)边界磨损。切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损。 2、刀具磨损的原因 (1)硬质点磨损。切削时切屑、工件材料中 含有的一些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及 积屑瘤碎片等，可在刀具表面刻划出沟纹，这就是 刀具的硬质点磨损。 (2)黏结磨损。黏结磨损是指切屑与刀具前 面、工件加工表面与刀具后面在高温高压作用下， 发生黏结现象，由于接触面滑动时在黏结处产生剪 切破坏，造成刀具表面的微粒被带走而产生的磨 损。 (3)扩散磨损。当切屑温度达900,1 000 ? 时，刀具材料中的Ti、W、Co等元素会逐渐扩散到切屑或工件材料中，工件材料中的Fe元素也会扩散到刀具表层里，从而使硬质合金刀具表层硬度变脆弱，加剧了刀具磨损。 (4)化学磨损。氧化磨损。当切削温度达700,800 ?时，空气中的氧气易与硬质合金中的Co、WC、TiC等发生氧化作用，在刀具表面生成较软的氧化物，被工件或切屑摩擦掉而形成磨损。 刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面作用造成的。在不同的切削条件下，刀具磨损的原因不同，在低、中切削速度范围内，硬质点磨损和黏结磨损是刀具磨损的主要原因。在中等以上切削速度时，热效应使高速钢刀具产生相变磨损，使硬质合金刀具产生黏结、扩散和氧化磨损。 初期磨损阶段: 在开始切削，磨损较快。由于新刃磨的刀具表面粗糙不平或表面组织不耐磨造成的。另外，新刃磨的刀具锋利，与工件接触面积小，压力大，因此刀具后面上很快被磨出一个窄的棱面。 正常磨损阶段: 经初期磨损，接触面积增大，压力减小，故磨损量随时间的增加而均匀增长，磨损比较缓慢、稳定。这是刀具工作的有效阶段。 急剧磨损阶段: 磨损量达到一定值后，切削刃变钝，切削力增大，切削温度升高，刀具强度、硬度降低，磨损急剧加速。在这个阶段之前应及时更换刀具，及时刃磨。 六、切削用量的合理选择 在切削加工中，选择切削用量三要素(切削速度、背吃刀量、进给量)的最佳组合，在保持刀具合理耐用度的前提下，其中任一参数增大一倍，都可以使生产率提高一倍。 切削用量的制定步骤:背吃刀量的选择?进给量的选择?切削速度的选择。 第69页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 1、选择切削用量的基本原则: 粗加工时，选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量;其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。增大背吃刀量可使走刀次数减少，增大进给量有利于断屑。 精加工时，选择精加工的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小(但不能太小)的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。 第70页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 2、切削用量的选择方法 (1)背吃刀量ap的选择 粗加工时应尽量用一次走刀切除全部粗加工余量。当粗加工余量过大、机床功率不足、工艺系统刚度较低、刀具强度不够、断续切削及切削时冲击震动较大时，可分几次走刀。切削表面层有硬皮的铸、锻件时，应尽量使背吃刀量大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。 半精加工和精加工的加工余量一般较小，可一次走刀切除，即ap等于半精(精)加工余量。当为保证工件的加工质量时，也可二次走刀。多次走刀时，应将第一次的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的2/3,3/4。 (2)进给量f的选择 进给量对工件的加工表面粗糙度影响较大。 粗加工时，由于粗加工的工艺目标是尽量高效切出加工余量，对加工后表面质量没有太高的要求，这时在工艺系统的强度、刚度允许的情况下，可选用较大的进给量，可根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径和已确定的背吃刀量确定。 半精加工和精加工时，由于半精、精加工的工艺目标是确保加工表面质量(主要是表面粗糙度)，进给量应取较小值，通常按照工件的表面粗糙度值要求，可根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度等条件查阅切削用量等来选择进给量。 第71页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (3)切削速度,c的选择 在生产中选择切削速度应考虑的因素如下: ?粗加工时，背吃刀量和进给量都较大，受刀具耐用度和机床功率的限制，一般较低。精加工时，主要受加工质量和刀具耐用度影响，一般较高。 ?工件材料强度、硬度高时，应选择低的切削速度c。 v ?切削合金钢比切削中碳钢的切削速度应降低20%,30%;切削调质状态的钢比切削正火、退火状态钢要降低切削速度20%,30%;切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100%,300%。 ?刀具材料的切削性能越好，切削速度也选得越高。 ?精加工时应尽量避开产生积屑瘤的切削速度区域。 ?断续切削、加工大件、细长件、薄壁工件时应选用较低的切削速度。 ?在易发生震动的情况下，切削速度应避开自激震动的临界速度。 ?加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。 七、切削液 切削液是改善加工过程，减少刀具磨损，提高加工质量和效率的有效途径，尽管近年来干式切削技术得到了快速发展，但使用切削液仍是目前生产中提高刀具切削效能的主要途径。 、切削液的作用: 1 (1)润滑作用 切削液能渗入到刀具、切屑、加工表面之间而形成薄薄的一层润滑膜或化学吸附膜，因此，可以减小它们之间的摩擦。 (2)冷却作用 切削液能从切削区域带走大量的切削热，使切削温度降低。水溶液的冷却性能最好，乳化液次之，油类最差。水的热导率为油的3,5倍，比热容为油的2,2.5倍，汽化热为油的7,13倍。切削液的冷却性还与其泡沫的存在有关，由于空气的导热性比水差，流体中泡沫的存在会降低冷却性能。消除泡沫是加消泡剂。 切削液的冷却性能受切削液本身的温度影响很大。例如:用5,10?的切削液可比40?的切削液降低刀具温度75,100?，刀具的使用寿命可提高1,2倍。因此要求切削液要有一定的流量和流速，保持切削液处于较低的温度。 (3)清洗作用 在磨削、钻削、深孔加工和自动线等生产中，利用浇注或高压喷射切削液来排除切屑或引导切屑流向，切削液的流动可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑，并可冲洗黏附在机床、刀具和夹具上的细碎切屑和磨粒细粉，并减少刀具磨损。 (4)防锈作用 切削液中加入防锈剂。对工件、机床和刀具都能起到防锈、防蚀作用。 2、切削液的种类 常用的切削液分为3大类:水溶液、乳化液和切削油。 (1)水溶液。水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加剂、油性添加剂的切削液。水溶液主要起冷却作用，同时由于其润滑性能较差，所以主要用于粗加工和普通磨削加工中。 (2)乳化液。乳化液是由乳化油加95%,98%水稀释成的一种切削液。乳化油是由矿物油、乳化剂配置而成。添加乳化剂可使矿物油与水乳化，形成稳定的切削液。 第72页共73页 中国直升机研究所景德镇劳动服务公司 机械加工基础知识 (3)切削油。切削油是由矿物油为主要成分并加入一定添加剂而构成的切削液，主要起润滑作用。 3、切削液的选用 粗加工时，金属切除量多，产生的热量大，这时使用切削液主要是降温，用3%,5%的乳化液或合成切削液。精加工时主要要求减少刀具与工件间的摩擦，降低粗糙度和提高加工精度，应选用以润滑性能为主的切削液。为减小刀具与工件间的摩擦和粘结，抑制积屑瘤，宜选用极压切削油或高浓度的极压乳化液。 硬质合金刀具由于耐热性好，一般不用切削液。必要时也可采用低浓度乳化液或合成切削液，但必须充分地、连续地浇注，否则刀片因冷热不均，产生很大的内应力而导致破裂。 从加工材料方面考虑，切削钢等塑性材料需要切削液，切削铸铁等脆性材料，可不用切削液，因为使用切削液的作用不明显，且会弄脏工件。加工难加工材料，由于切削温度高，宜用极压切削油或极压切削液。 从加工方法考虑，钻孔、攻螺纹、铰孔和拉削等工序，刀具与已加工表面摩擦较严重，宜采用乳化液、极压乳化液或极压切削油。 磨削加工温度很高，且会产生大量的细屑及脱落的砂粒，要求切削液具有良好的冷却性能和清洗性能，常采用切削液，但选用极压型合成切削液更好。 第73页共73页