高职机械制造技术项目教学方案机械制造技术基本理论模块.doc

高职机械制造技术 项目教学方案项目一：机械制造技术基本理论模块课题一 机械制造过程概论-12-15课题二 机械加工工艺系统-15-33课题三 金属切削过程-33-45项目二：机械加工工艺系统模块项目课题一 车削加工-46-62课题二 铣削加工-63-78课题三 钻削铰削与镗削加工-79-98课题四 磨削加工-98-115课题五 齿形加工-116-127课题六 其它加工方法-128-133课题七 精密与特种加工-133-148项目三：机械加工方法及加工工艺模块项目课题一 机械制造工艺规程设计-149-164课题二 机械制造精度的实现-165-181课题三 机械加工质量分析与控制-182-193课题四 专用夹具设计-194-198绪 论一、本课程的性质和内容机械制造技术课程是机械类专业的主干专业课和电机类专业的主干专业基础课。本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的组织、机械加工过程及其系统。包括金属切削过程的基本理论及其基本规律，机械加工和装配工艺规程的基本知识及其设计，机械加工精度及表面质量的概念及其控制方法，精密与超精密加工，现代制造技术的发展前沿与发展趋势。二、机械制造技术的发展现状制造业为人类创造着辉煌的物质文明。制造业的先进与否是一个国家经济发展的重要标志，制造业的产值在多数国家的国民经济中占有重要的比重。全球性竞争和经济发展趋势将制造业产品生产、分销、成本、效率推向了一个新境界，也不断向制造业提出了新的挑战，无论是国内市场或国际市场，制造业都将面临复杂多变的外部环境。今天的制造业，已不能从“机械制造”的狭义角度来理解。只要是对各种各样的原材料进行加工处理，生产出为用户所需要的最终产品，它们可以是飞机、汽车、计算机、电子仪器，也可以是服装、鞋帽、食品，都可以归属于“制造业”。随着全球制造业之间的竞争日趋激烈，以及全球经济一体化，市场向企业提出了更高的要求，企业要赢得竞争，就要以市场为中心，以用户为中心，要求企业快速及时为用户提供高品质、低价格、具有个性化的产品。要以最短的产品开发时间（Time）、最优的产品质量（Quality）、最低的价格和成本（Cost）、最佳的服务（Service）（简称“TQCS”)，这样才能赢得用户和市场。三、先进制造技术及其发展方向与传统制造技术相比较，先进制造技术具有以下显著特征：（1）先进制造技术是涉及机械科学、信息科学、系统科学和管理科学的一门综合学科。（2）进制造技术的目的除了实现优质、高效、低成本外，敏捷制造、可持续发展也成为其追求的重要目标。（3）先进制造技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程的组织和管理体制的精简及合理化，从而产生了一系列技术与管理相结合的新的生产方式。先进制造技术的主要发展趋势：（1）制造技术向自动化、集成化和智能化的方向发展。如 CIM、精良生产、并行工程、敏捷制造等（2）制造技术向高精度方向发展。（3）特种加工（4）表面工程（5）综合考虑社会、环境要求及节约资源的可持续发展的制造技术将越来越受到重视。（绿色制造模式）四、学习本课程的目的和要求本课程主要介绍机械产品的生产过程及生产活动的组织、机械加工过程及其系统。包括金属切削过程的基本理论及其基本规律，机械加工和装配工艺规程的基本知识及其设计，机械加工精度及表面质量的概念及其控制方法，精密与超精密加工，现代制造技术的发展前沿与发展趋势。为了使学生既有较强的机械制造技术的知识基础，又有较强的工作适应能力，在以机械制造为主的基础上，扩充了计算机应用、数控以及其它制造业等内容，培养学生的宽口径适应能力，拓宽学生的视野。项目一：机械制造技术基本理论模块课题一 机械制造过程概论学习目标：掌握如下知识1.机械制造过程，包括机械零件加工过程与产品装配过程；机械制造过程及分析。2.机械制造生产组织，包括生产纲领和生产组织类型。【重点】机械零件加工过程分析。知识学习：第一章 机械制造过程概论1.1 机械制造过程一、概述生产系统：市场调查-产品功能定位-结构设计-生产制造-销售服务-信息反馈-改进功能-合格产品问世生产过程：机械制造厂一般都从其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半成品，从原材料（或半成品）进厂一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为工厂的生产过程。工厂的生产过程包括：原材料的运输保管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成机器零件、把机器零件装配成机器、检验、试车、油漆、包装等。工厂的生产过程又可按车间分为若干车间的生产过程。工艺过程：在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程；其他过程则称为辅助过程。工艺过程又可分为：铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。工艺规程：一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定的条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文件称为工艺规程。二、机械制造过程机器是由零件、组件、部件等组成的。1、组成机器的每一个零件要经过相应地工艺过程由毛坯转变为合格零件。加工的零件不同，工艺内容不同，相应的工艺系统也不相同2、根据机器的结构与技术要求，把某些零件装配成配件3、再一个基准零部件上，把各个零件、部件装配成完整的机器。机械产品的构成（汽车的构成）：三、机械制造过程的分析1、工序工序：一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。机械零件的机械加工工艺过程由若干工序组成，毛坯依次通过这些工序，就被加工成合乎图样规定要求的零件。加工如图1-1所示零件其工艺过程可由如表1-1所示的五个工序组成。图1-1 机器零件图表1-1 工艺过程工序是工艺过程的基本组成部分，工序是制订生产计划和进行成本核算的基本单元。2、安装安装：在同一工序中，工件在工作位置可能只装夹一次，也可能要装夹几次。安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。例如，图11所列工艺过程的第一道工序，一般都要进行两次装夹，才能把工件上所有的内外表面加工出来。从减小装夹误差及减少装夹工件所花费的时间考虑，应尽量减少安装数。3、工位在同一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及时间损失，往往采用转位工作台或转位夹具。工位：是在工件的一次安装中,工件相对于机床（或刀具）每占据一个确切位置中所完成的那一部分加工内容。4、工步一个工序（或一次安装或一个工位）中可能需要加工若干个表面；也可能只加工一个表面，但却要用若干把不同的刀具轮流加工；或只用一把刀具但却要在加工表面上切多次，而每次切削所选用的切削用量不全相同。工步：是在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指机床主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。上述三个要素中（指加工表面、切削刀具和切削用量）只要有一个要素改变了，就不能认为是同一个工步。5、走刀一次走刀：在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切，每切削一次，就称为一次走刀。综上分析可知，工艺过程的组成是很复杂的。工艺过程由许多工序组成，一个工序可能有几个安装，一个安装可能有几个工位，一个工位可能有几个工步，如此等等。1.2 机械制造的生产组织1、生产纲领企业根据市场需求和自身的生产能力决定的在计划生产期内应当生产的产品的产量。2、生产组织类型生产专业化程度的不同，可以分为单件生产、成批生产、大量生产三种。成批生产又可分为大批生产、中批生产和小批生产。习题与思考题11 什么是生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程?1 12什么是工序、安装、工位、工步和走刀?13什么是生产、生产类型?14 简述各种生产组织类型的特点。15 简述机械制造过程的基本组成。课题二 机械加工工艺系统学习目标：掌握如下知识1.零件表面的成形和机械加工运动。2.金属切削机床，包括机床概述、机床传动系统和传动原理、数控机床概述。3.刀具，包括刀具类型、结构参数及刀具材料。4.夹具概述。5.工件。【重点】机械加工运动、机床传动系统、工件安装基准。知识学习:第二章 机械加工工艺系统2.1 零件表面的成形和机械加工运动一、零件表面的形成回转体表面：是以直线为母线作旋转运动所形成的表面。成型方法：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、内外圆磨削等。形成发生线的方法:（1）轨迹法（2）成形法（3）展成法（4）相切法二、机械加工的运动1、表面成形运动从几何的角度来分析，为保证得到工件表面的形状所需的运动，称为成形运动。根据工件表面形状和成形方法的不同，成形运动有以下类型：（1）简单成形运动（2）复合成形运动从保证金属切削过程的实现和连续进行的角度看，成形运动可分为：（1）主运动：切除切屑所需的基本运动。3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。（2）进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。2、辅助运动（1）空行程运动（2）切入运动（3）分度运动（4）操纵及控制运动三、切削用量和切削层参数常见机床的切削运动1、切削过程中工件上的表面正在加工的工件表面，根据其所处的状态分为：（1）待加工表面：即将进入切削加工的表面。（2）已加工表面：已经加工完成的表面。（3）加工表面（过渡表面）：切削刀具正在进行切削加工的表面。2、切削用量切削用量三要素：（1）切削速度vc：切削速度是主运动的线速度(mm/min) （2）进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。1）进给速度vf（mm/min）2）进给量f（mm/r）3）每齿进给量fz（mm/z）（3）背吃刀量（切削深度）ap（mm）：已加工表面与待加工表面间的距离。2.2 工件一、概述工件是机械加工过程中被加工对象的总称，任何一个工件都经过由毛坯到成品的过程。1、工件的毛坯毛坯是工件的基础，毛坯的种类和质量对机械加工的质量有很大影响。2、工件表面的构成工件的表面一般由多种几何形状构成。3、工件的质量要求工件质量包括加工精度和表面质量两方面。加工精度指工件加工后的几何参数（尺寸、形状和位置）与规定的理想零件的几何参数符合的程度，符合程度越高，加工精度也越高。工件是机械加工工艺系统的核心。二、工件的安装和基准工件在夹具上定位和夹紧的过程称为安装。常用的安装方法有直接找正定位的安装、按划线找正的安装、用夹具找正的安装。为了保证工件的正确安装，必须在工件上选定合理的安装定位基准。所谓基准就是工件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。一般用中心线、对称线或平面来做基准。2.3 金属切削机床一、机床概述1、机床的作用和特点金属切削机床是用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装置，它提供刀具与工件之间的相对运动，提供加工过程中所需的动力，经济地完成一定的机械加工工艺。2、机床的构成及布局 图25 CA6140车床外形图机床由传动装置、动力装置、执行机构、辅助机构和控制系统联合在一起，形成统一的工艺综合体。它包括以下几部分：（1）支承及定位部分（2）运动部分（3）动力部分（4）控制部分机床的布局是指合理安排机床各组成部件的位置以及相对于被加工零件的位置。从便于维护、工作安全、机床零部件调整、更换和修理迅速而方便、易于排屑及易于观察加工过程等几方面考虑，有如下几种布局：（1）刀具布置在被加工零件的前面或后面；（2）刀具布置在工件的侧面；（3）刀具布置在工件的上方；（4）刀具相对于工件扇形布置。3、机床的分类和型号编制按通用性程度分为：（1）通用机床即万能机床（2）专门化机床（3）专用机床按机床重量分为：轻型机床、中型机床、重型机床。按加工精度分为：普通精度级、精密和超精密级机床。按自动化程度分为：手动、机动、半自动化和自动化机床。二、机床的传动系统和传动原理传动系统是一台机床运动的核心，它决定机床的运动和功能。机床的传动系统就是各种运动的传动链综合。实现有级变速方式有两类传动机构：一类是传动比和传动方向固定不变的定传动比传动机构；另一类是可变换传动比和传动方向的传动机构。传动装置把运动源的运动和动力传给执行件，并完成运动形式、方向、运动量的转换等工作，从而在运动源和执行件间建立起运动联系，使执行件获得所需运动。三、数控机床概述1、数控机床的定义数控机床是指采用数字形式信息控制的机床。2、数控机床的组成及分类数控机床的基本组成包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈装置和机床本体。数控机床一般按以下几种方法分类：（1）按工艺用途分1）普通数控机床2）数控加工中心机床（2）按运动轨迹分1）点位控制数控机床2）点位直线控制数控机床3）轮廓控制数控机床（3）按伺服系统的控制方式分1）开环控制数控机床2）闭环控制数控机床3）半闭环控制数控机床（4）其他类型数控机床1）金属塑性成形类数控机床2）特种加工数控机床3、数控机床的加工特点（1）数控机床能提高生产效率35倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率510倍；（2）数控机床可以获得比机床本身精度还高的加工精度；（3）可加工复杂形状零件，且不需专用夹具；（4）可实现一机多用，减轻劳动强度且节省厂房面积；（5）有利于向计算机控制和管理方面发展，有利于机械加工综合自动化的发展；（6）数控机床初期投资及维修技术等费用较高，要求管理及操作人员的素质也较高。2.4刀具一、刀具的类型金属切削刀具是完成切削加工的重要工具，它直接参与切削过程，从工件上切除多余的金属层。根据用途和加工方法不同，刀具有如下几大类：（1）切刀类（2）孔加工刀具（3）拉刀类（4）铣刀类（5）螺纹刀具（6）齿轮刀具（7）磨具类（8）组合刀具、自动线刀具（9）数控机床刀具（10）特种加工刀具二、刀具的结构几何参数金属切削刀具包含刀柄和切削部分，刀柄是指刀具上的夹持部分，切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分。各类金属切削刀具切削部分的形状和几何参数，都可由外圆车刀切削部分演变而来，因此，我们以外圆车刀为例研究金属切削刀具的几何参数。1、刀具切削部分的组成前刀面Ar 主切削刃S主后面Aa 刀尖副后面Aa 副切削刃S¢2、刀具的几何参数刀具的静止参考系（PrPsPo系正交平面参照系）（1）静止参照系的假设条件：假定运动条件：进给量f=0；假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高；刀杆方向与进给方向垂直。（2）辅助平面：切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。基面Pr：过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。正交平面Po（主剖面）：过切削刃上同一点，与切削平 和基面相垂直的平面。刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的刀具角度。（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）1、刀具标注前角0：在正交平面内测量的，前刀面与基面的夹角。正负判断：前面于切削平面夹角小于90度为正，反之为负。前角的作用：前角 切屑变形切削力刃口强度前刀面磨损 导热体积。刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角,加工脆性材料、断续切削选小前角加工硬材料选用负前角。2、刀具标注注后角0：在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角。正负判断：后面与基面夹角小于90度为正，反之为负。后角的作用：后角 后刀面与加工表面间的摩擦 后刀面磨损 刃口强度 导热体积刀具后角的选用：粗加工选小后角，精加工选大后角，选大前角时选小后角以增大刃口强度。3、主偏角Kr：在基面内测量的，主切削刃与进给方向的夹角。4、副偏角Kr：在基面内测量的，副切削刃与进给反方向的夹角。主偏角的作用：主偏角 切削刃工作长度 刀尖强度 导热体积 径向分力。刀具主偏角的选用：一般为3075°，加工细长工件采用9093°副偏角的作用：副偏角 副后面与工件已加工表面摩擦 刀尖强度 表面粗糙度。刀具副偏角的选用：一般为520°，特殊要求可采用Kr=0°的修光刃。常用车刀主偏角形式5、刃倾角S：在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角。刀尖位于主切削刃最高点为正，反之为为负或为零。刃倾角的作用：（1）影响排屑方向： S 0 ° 排向待加工表面； S 0 ° 排向已加工表面； S =0 ° 前刀面上卷曲。（2）影响切入切出的稳定性；（3）影响背向分力大小。刀具刃倾角的选用：精加工取S0 °粗加工取S 0 °加工细长工件采用S0 °刃倾角对排屑方向的影响6、副后角0：过副切削刃上选定点，在副正交平面内测量的副后刀面和副切削平面之间的夹角。外圆车刀正交平面参考系的角度标注刀具角度的选择原则：1）粗加工塑性材料时，选择大前角0，小后角0，小主偏角Kr，较小或负的刃倾角s；加工脆性材料时可适当减小前角0；加工高硬度难加工材料时，采用负前角(0<0°)。2）精加工时，一般选择较大后角0，较小的前角0，非负的刃倾角（s0°），加工细长轴时选择大主偏角Kr。 三、刀具材料1、刀具材料应具备的性能（1）高硬度 高耐磨性；（2）足够的强度和韧性；（3）高耐热性；（4）导热性和耐热冲击性；（5）抗粘结性；（6）化学稳定性；（7）良好的工艺性、经济性。七个基本性能相互联系，又相互制约，应根据具体加工条件，抓主要性能，兼顾其它。2、几种常见的刀具材料常用刀具材料的种类及应用类型硬度强度韧性耐热耐磨工艺应用高速钢通用性高速钢低高高低好差低高差好切削加工、热处理、刃磨手动工具高性能高速钢低速工具粉末冶金高速钢复杂刀具硬质合金钨钴类(YG)K粉末冶金烧结刃磨脆性金属通用类(YW)M通用钨钛钴(YT)P塑性金属非金属陶瓷烧结连续切塑性材料立方氮化硼结晶精密加工金刚石结晶精密加工2.5 夹具概述一、六点定位原理1、工件定位工件定位：就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。工件定位可归纳为以下三点：（1）一个工件在空间有六个不定度；（2）运用各种定位元件限制工件某一方向上的不定度，工件在该方向上的位置就确定了。（3）通过多个定位元件的组合，限制一定数目的不定度，才可满足该工序的加工精度要求。工件在空间的6个不定度工件定位一般有下述四种情况：（1）完全定位；（2）部分定位；（3）欠定位；（4）重复定位。（一）完全定位：工件在夹具中定位时，六个不定度均被限制，称为完全定位。（二）部分定位：工件在夹具中定位时，六个不定度没有被全部限制，称为部分定位。此时可能有两种情况：1、由于工件结构特点，不必限制所有不定度；2、由于加工精度要求，不必限制所有不定度。（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。（四）重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重复定位。注：（1）当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。（2）为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。二、夹具概念及构成在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。夹具由以下几部分构成：1、定位夹紧装置；2、对刀、引导元件；3、联接元件4、夹具体三、夹具的类型夹具的组成定位装置 夹紧装置 夹具体其它装置或元件作用是使工件在夹具中占据正确的位置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等通用夹具可调夹具专用夹具组合夹具成组夹具按用途分类车床夹具钻床夹具铣床夹具镗床夹具磨床夹具按适用机床分类习题与思考题21 举例说明通用机床、专门化机床和专用机床的主要区别，它们的适用范围怎样? 22 什么叫简单成形运动?什么叫复合成形运动?其本质区别是什么?23 什么是工件表面的发生线?它的作用是什么?24 画出图示螺纹铣削的传动原理图，并说明为实现所需成形运动，需有几条传动链? 25 什么叫外联系传动链?什么叫内联系传动链?其本质区别是什么?26数控机床由哪几部分组成?27 数控机床有何优缺点?适用于哪种组织形式的生产? 28 刀具切削部分应具备哪些性能?29 标注图示切断刀的角度。课题三 金属切削过程学习目标：掌握如下知识1.零件表面的成形和机械加工运动。2.金属切削机床，包括机床概述、机床传动系统和传动原理、数控机床概述。3.刀具，包括刀具类型、结构参数及刀具材料。4.夹具概述。5.工件。【重点】机械加工运动、机床传动系统、工件安装基准。知识学习：第三章 金属切削过程3.1 金属切削过程一、切削层和切削层参数切削层：主运动一个周期，相邻两加工表面（切削刃）之间的材料截面。切削层公称厚度hD（老标准ac）： hD=f· sinKr切削层公称宽度bD（老标准aw）: bD=ap/sinKr切削层公称截面积Ac：Ac=ap· f=bD· hD主偏角为90度时情况：hD=fAc=ap二、切削过程切屑的形成：推挤作用切割作用切屑的种类：（不考虑刀具断屑等因素的影响）节状（挤裂）切屑：上表面锯齿状，下表面光滑的连续切屑，较低 vc，较大ap，f 加工中等硬度塑性金属时产生。带状切屑：上表面毛茸状，下表面光滑的连续切屑，大0，高vc，小ap，f 加工塑性金属时产生。粒状（单元）切屑：菱形单元分离体，较低 vc，较大ap，f 加工硬度较高塑性较差金属时产生。崩碎切屑：不规则屑片，较低 vc，较大ap，f 加工脆性金属时产生。切屑变形：1、I变形区（剪切区、塑性变形区）：从开始发生塑性变形到晶粒剪切滑移基本完成。切屑收缩现象： 变形系数x越大，切削变形越大，切削力越大，消耗功率越大，切削温度越高，加工表面质量越差。2、II变形区（摩擦区）滞流现象: 切削塑性金属时，由于切屑底层与刀具的挤压和摩擦，切屑底层金属流速减缓的现象。积屑瘤：在一定温度、压力条件下，滞流层与前刀面之间的摩擦力大于切屑底层内部晶粒的间的亲和力，滞流层部分金属粘结在前刀面切屑刃附近，形成的一块硬的金属层（由于塑性变形，硬比度比工件材料高23倍）积屑瘤的形成及其影响：积屑瘤的产生及其成长与工件材料的性质、切削区的温度分布和压力分布有关。塑性材料的加工硬化倾向越强，越易产生积屑瘤。积屑瘤对切削过程的影响：（1）使刀具前角变大 ；（2）使切削厚度变化；（3）使加工表面粗糙度增加；（4）对刀具寿命的影响。积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。精加工时必须防止积屑瘤的产生，可采取的控制措施有：（1）正确选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。（2）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。（3）增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。（4）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。3、III变形区（挤压区）变形强化（加工硬化）成因：1）挤压塑性变形2）表面相变对加工过程的影响：（1）后续加工（2）影响加工表面质量（3）产生残余应力消除变形强化的措施：（1）通过热处理降低材料塑性；（2）采用切削液；（3）加工后通过热处理消除变形强化。三、影响切削变形的因素1、工件材料工件材料强度越高，切屑和前刀面的接触长度越短，导致切屑和钢刀面的接触面积减小，前刀面上的平均正应力 增大，前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角减小，剪切角增大，变形系数 将随之减小。2、刀具前角0增大刀具前角o，剪切角将随之增大，变形系数 将随之减小；但o增大后，前刀面倾斜程度加大，使摩擦角和摩擦系数增大而导致减小。由于后一方面影响较小，还是随的o增加而减小。3、切削速度Vc在无积屑瘤产生的切削速度范围内，切削速度 越大，变形系数 越小。主要是因为塑性变形的传播速度较弹性变形慢，切削速度 越高，切削变形越不充分，导致变形系数 下降。此外，提高切削速度 还会使切削温度增高，切屑底层材料的剪切屈服强度s因温度的增高而略有下降，导致前刀面摩擦系数减小，使变形系数 下降。3.2 切削过程的基本规律一、切削力切削力的来源与分解：（1）切削力的来源：变形抗力和摩擦阻力切削力是所有切削力的合力，为空间交变力。（2）切削力的几何分力（车削外圆为例）主切削力Fc（垂直于基面主运动方向上的分力）进给力Ff（基面内进给方向上的分力）背向力Fp（基面内沿吃刀方向上的分力）总切削力的分解和切削功率：（1）总切削力的分解（2）切削功率 单位：kw Fc切削力，单位：N；vc切削速度，单位：m/min。影响切削力的因素：（1）工件材料：材料成分、组织和力削性能是影响切削力的主要因素。强度、硬度、塑性、韧性越大切削力越大；（2）切削用量：影响最大的是ap ，其次是f，切削速度nc最小，Fc与c是1：1，f影响7080%，nc影响积屑瘤的存在，有积屑瘤时F明显减小。（3）刀具几何角度：g0增大，刃口锋利、切削变形小，摩擦小，切削力减小；ao增大、摩擦减小，切削力减小；Kr增大Fp减小；正ls，Fp减小Ff增大。（4）其它因素：切削液使用润滑条件好，切削力减小，刀具磨损后切削力剧增。二、切削热与切削温度切削热的来源与传散：（1）切削热来源于：切削层材料弹、塑性变形变形热刀具前、后刀面的摩擦摩擦热，三个切削变形区是三个主要热源区。（2）切削热的传散：通过刀具、切屑、工件和周围介质（如：空气、切削液等）散热。切削温度及其影响因素：（1）切削温度取决于切削热的产生与传热的综合因素，切削温度太高，工件产生热变形，加工精度下降，刀具寿命降低。（2）影响切削温度的因素：切削用量、工件材料、刀具几何角度、其它条件。（3）切削量中影响最大的是切削速度nc ，其次是f， ap影响最小。三、刀具磨损和耐用度1、刀具磨损的形式（1）前刀面磨损（2）后刀面磨损（3）前、后刀面同时磨损2、刀具磨损的原因（1）磨粒磨损（2）粘结磨损（3）扩散磨损（4）相变磨损（5）氧化磨损3、刀具破损原因刀具破损主要由于机械冲击力作用或受热后内应力作用造成的。4、磨损过程和磨钝标准（1）磨损过程1）初期磨损阶段2）正常磨损阶段3）急剧磨损阶段（2）磨钝标准5、刀具耐用度 在相同的条件下切削某种材料时，若刀具耐用度较长或在相同的耐用度下的切削速度较大，则该材料的切削加工性较好，反之其切削加工性较差。3.3切削过程的基本规律的应用一、切屑的控制1、切屑的种类节状（挤裂）切屑：上表面锯齿状，下表面光滑的连续切屑，较低 vc，较大ap，f 加工中等硬度塑性金属时产生。带状切屑：上表面毛茸状，下表面光滑的连续切屑，大0，高vc，小ap，f 加工塑性金属时产生。粒状（单元）切屑：菱形单元分离体，较低 vc，较大ap，f 加工硬度较高塑性较差金属时产生。崩碎切屑：不规则屑片，较低 vc，较大ap，f 加工脆性金属时产生。2、切屑的流向、卷曲和折断（1）切屑的流向（2）切屑的卷曲3、影响断屑的因素（1）卷屑槽的尺寸参数（2）刀具角度（3）切削用量二、材料的切削加工性1. 金属切削过程基本规律的应用1.1切屑的控制切屑控制就是控制切屑的类型、流向、卷曲和折断。切屑的控制对切削过程的正常、顺利、安全进行具有重要意义。1.切屑的卷曲和屑形 切屑的种类有：带状、螺旋性、弧形、C形、6字形。2.切屑的流向的折断。（1）切屑的流向（2）切屑的折断 当切削厚度越大，切屑卷曲半径越小，切屑材料的极限应变值越小，切屑越易折断。3.断屑措施 （1）磨制断屑槽（2）改变切削用量。（3）改变刀具几何角度。主要通过增大主偏角Kr使切屑厚度hDh 增大，使切屑容易折断。还可以改变刃倾角s正、负值，控制切屑流向以过到断屑效果。1.2 工件材料的切削加工性能的改善 工件材料的切削加工性：是指工件材料被切削成合格零件的难易程度。其研究的目的是为了寻找改善材料切削加工性的途径。1、评定工件材料的切削加工性的主要指标（1）刀具耐用度指标： 在相同的条件下切削某种材料时，若刀具耐用度较长或在相同的耐用度下的切削速度较大，则该材料的切削加工性较好，反之其切削加工性较差。（2）切削力、切削温度指标在相同的切削条件下，凡切削力大、切削温度高的材料加工性差。反之则加工性好。如铜、铝加工性比钢好;正火45钢比淬火45钢好。（3）加工表面质量指标：精加工时常以此做为切削加工性指标，粗糙度值越小，加工性越好。 (4)断屑难易程度指标。凡切屑容易控制或容易断屑的的材料，其切削加工性好。反之则较差。 2、常用材料切削加工性及其改善措施1）调整化学成分 如在钢中加入少量的硫、硒、铅、磷等，虽略降低钢的强度，但也同时降低钢的塑性，对加工性有利。2）材料加工前进行合适的热处理 低碳钢通过正火处理后，细化晶粒，硬度提高，塑性降低，有利于减小刀具的粘结磨损，减小积屑瘤，改善工件表面粗糙度；高碳钢球化退火后，硬度下降，可减小刀具磨损；不锈钢以调质到HRC 28为宜，硬度过低，塑性大，工件表面粗糙度差，硬度高则刀具易磨损；白口铸铁可在9501000 °C范围内长时间退火而成可锻铸铁，切削就较容易。 3）选加工性好的材料状态 低碳钢经冷拉后，塑性大为下降，加工性好；锻造的坯件余量不均，且有硬皮，加工性很差，改为热轧后加工性得以改善。 4）其它 采用合适的刀具材料，选择合理的刀具几何参数，合理地制订切削用量与选用切削液等。1.3、切削液的合理使用1、切削液的作用 （1）冷却作用：（2）润滑作用（边界润滑原理）：（3）洗涤和防锈作用： 2、常用切削液的种类及其选用（1）水基切削液1）水溶液：常用的有电解水溶液和表面活性水溶液。 2）乳化液：乳化剂（蓖麻油、油酸或松脂）加水配置而成。浓度低的乳化液含水多，主要起冷却作用，适于粗加工和磨削；浓度高的乳化液含水少，主要起润滑作用，适于精加工。3)电解水溶液：在水中加入各种电解质（如Na2CO3、亚硝酸钠），能渗透到表面油膜内部起冷却作用。主要用于磨削、钻孔和粗车等。 4）表面活性水溶液:在水中加入皂类、硫化蓖麻油等表面活性物质，用以提高水溶液的润滑作用。常用于精车、精铣和铰孔等。 （2）油基切削液1）切削油:主要起润滑作用，冷却性能差。 10号、20号机油：用于普通车削、攻丝；轻柴油：用于自动机床上；煤油：用于精加工有色金属、普通孔或深孔精加工，铸铁的精加工；豆油、菜油、蓖麻油等：用于螺纹加工；极压切削油和极压乳化液：在切削液中添加了硫、氯、磷极压添加剂后，能在高温下显著提高冷却和润滑效果。2）固体润滑剂 ：用二硫化钼、硬脂酸和石蜡制成蜡棒，涂在刀具表面，可减小摩擦，起润化作用。 3.切削液的使用方法 （1）浇注法（2）喷雾冷却法（3）高压内冷却法1.4、刀具几何参数的合理选择刀具的切削性能主要由刀具材料的性能和刀具的几何参数两方面决定。刀具几何参数主要包括：刀具角度、刀刃的刃形、刃口形状、前刀面