机械制造技术基础知识点重点总结Word格式.docx

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待加工表面：

工件上即将被切去的表面，随着切削过程的进行，它将逐渐减小，直至全部切去。

加工表面（过渡表面）：

工件上正被刀具切削的表面，并且是切削过程中不断改变着的表面，但它总是处在待加工表面与已加工表面之间。

金属切削加工：

金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层，以获得具有一定的几何精度和表面质量的机械零件的机械加工方法。

前刀面：

切下的切屑沿其流出的表面。

主后刀面：

与工件上过度表面相对的表面。

副后刀面：

与工件上已加工表面相对的表面。

主切削刃：

前刀面与主后刀面相交而得到的边锋，它完成主要的切除工作。

副切削刃：

前刀面与副后刀面相交而得到的边锋，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成工件的已加工表面。

刀尖：

主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。

刀具的标注角度：

刀具的标注角度是指在刀具工作图中要标注出的几何角度，即在标注角度参考系中的几何角度。

刀具工作角度：

以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。

刀具安装位置对工作角度的影响

1、刀具安装高低对工作角度会有影响

车外圆高于工件中心时，前角增大，后角减小

2、刀杆中心线与进给方向不垂直时的影响

进给运动对工作角度的影响

车削时由于进给运动的存在，是车外圆及车螺纹的加工表面实际上是一个螺旋面

车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋线

正交平面：

过主切削刃上选定点，并垂直于切削平面与基面的平面。

（正交平面垂直于主切削刃在基面的投影。

法平面：

过主切削刃上选定点并垂直于主切削刃或其切线的平面。

背平面：

通过主切削刃上选定点，平行于刀杆轴线并垂直于基面的平面，与进给方向垂直。

假定工作面：

通过主切削刃上选定点，同时垂直于刀杆轴线及基面的平面，与进给方向平行。

前角：

在正交平面内从测量的前刀面与基面之间的夹角。

前角表示前刀面的倾斜程度，有正、负和零值之分。

后角：

在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。

主要表示主后刀面的倾斜程度，一般为正值。

后角的作用是为了减小后刀面与工件之间的摩擦和减少后刀面的磨损。

主偏角：

在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，主偏角一般为正值。

主偏角的大小影响切削条件、刀具寿命和切削分力的大小等。

副偏角：

在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角，一般为正值。

作用是为了减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦，以防止切削时产生震动。

刃倾角：

在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。

刃倾角主要影响主切削刃的强度和切屑流出的方向。

刀尖低为负刃倾角-----切削流向已加工表面

刀尖高为正刃倾角------切削流向待加工表面

刃倾角为零-------在前刀面以垂直主切削刃的方向留出

副后角：

在副切削刃上选定点的副正交平面内，副后刀面与副切削平面之间的夹角。

（副切削平面是过该选定点并包含切削速度向量的平面。

剪切角：

剪切角是剪切滑移面与切削速度之间的夹角，它表示了剪切滑移面的位置。

切削控制：

在切削加工中采取适当的措施（在前刀面上磨制出断屑槽或使用压断式断屑器）来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的；

良好屑形（又叫断屑）。

衡量切屑可控性的主要标准是：

不妨碍正常的加工，即不缠绕在工件。

刀具上，不飞溅到机床运动部件中；

不影响操作者的安全；

易于清理、存放和搬运。

积屑瘤：

在切削速度不高而又能形成连续切削的情况下，加工一般钢料或其他塑性材料时，常常在前刀面处黏着一块剖面有时呈三角形的硬块，这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。

切削力：

金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。

切削温度：

切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。

刀具的磨钝标准：

刀具磨损到一定程度就不能继续使用，这个磨损限度称为刀具的磨钝标准。

刀具耐用度：

一把新刀（或刚刃磨过的刀具）从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命。

对于可重磨刀具而言，刀具寿命指的是刀具两次刃磨之间所经历的实际切削时间。

切削速度是最主要因素

刀具总寿命：

对于可重磨刀具，其从第一次投入使用直至完全报废（经刃磨后亦不可再用）时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。

合理切削用量：

指充分利用刀具的切削性能和车床的动力性能，在保证质量的前提下获得高的生产率河底的加工成本的切削用量

切削加工性：

工件材料切削加工性是指在一定的切削条件下，对工件材料进行切削加工的难易程度。

相对加工性：

在判别材料的切削加工性时，一般以切削正火状态45钢的

作为基准，写作

，而把其他各种材料的

同他相比，其比值Kr称为相对加工性。

Kr越大，切削加工性越好，越小，越差

最高生产率耐用度：

最高生产率耐用度是以单位时间内生产最多数量的产品或加工每个零件所消耗的生产时间最少来衡量的。

最低成本耐用度：

最低成本耐用度是以每件产品（或工序）的加工费用最低为原则来制定的。

刀具材料应满足的要求？

（1）高的硬度和耐磨性，即比工件硬和抗磨损的能力强。

（2）足够的强度和韧性，以承受切削中的冲击和振动，避免崩刀和折断。

（3）高的耐热性，即高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性。

（4）更好的热物理性能和耐热冲击性能。

（导热性）

（5）良好的工艺性，如锻造性、热处理性、磨加工性等，以便于刀具的制造。

（6）经济性，即经济效果。

研究金属切削过程的实验方法？

（1）侧面方格变形观察法。

（2）高速摄影法。

（3）快速落刀法。

（4）扫描电镜显微观察法。

（5）光弹性、光塑性实验法。

（6）其他实验方法（显微硬度测量、X射线衍射法）。

变形区的划分和其基本特征？

P83

（1）第Ⅰ变形区（基本变形区）OA与OE之间是切削层的塑性变形区。

特征：

沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。

（2）第Ⅱ变形区（摩擦变形区）切屑与前刀面相互摩擦的区域。

使切屑底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减慢，甚至滞留在前刀面上；

切屑弯曲；

由摩擦产生的热量使切屑与刀具接触面温度升高。

（3）第Ⅲ变形区（加工表面变形区）已加工表面与后刀面相互接触的区域。

已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压与摩擦，产生变形和回弹，造成纤维化和加工硬化。

影响前刀面摩擦系数的主要因素

1、工件材料：

强度和硬度越大，u略减小

2、切削厚度：

增加时，正应力增大，u略减小

3、刀具前角：

在一般切削速度范围内，前角越大u越大

4、切削速度：

写出变形程度表示方法（李和谢夫公式）及其说出的问题？

（课本P83）

公式P832-122-13

（1）当前角

增大时，

值随之增大，变形系数

减小。

因此，在实际切削中，应在保证刀具刃口强度的前提下，尽量增大前角

，以改善切削过程。

（2）当摩擦角

值随之减小，则变形系数

增大。

因此在摩擦较大的低速切削时，使用润滑性能好的切削液来减小前刀面上的摩擦系数

是很重要的。

剪切角相对滑移和变形系数是通常表示切削变形程度的三种方法

影响切削变形

1、工件强度越大，变形越小

2、刀具前角越大，变形越小

3、在无切削瘤的切削速度范围内切削速度越大，变形系数越小

4、无积削瘤情况下，f越大，变形系数越小

写出各类切屑的特点及其形成的条件？

P85

（1）带状切屑它的内表面是光滑的，外表面是茸毛的。

如果用显微镜观察，在外表面上也可看到剪切面的条纹，但每个单元很薄，肉眼看来大体上是平整的。

加工塑性金属材料，当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。

他的切削过程平稳、切削力波动较小、已加工表面粗糙度值比较小。

（2）挤裂切屑这类切屑外表呈锯齿形，内表面有时有裂纹。

这种切屑大多在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。

（3）单元切屑如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑。

（4）崩碎切屑这是属于脆性材料的切屑。

这种切屑的形状是不规则的，加工表面是凸凹不平的。

他的脆断主要是由于材料所受应力超过了它的抗拉极限，切削厚度较大时常得到这种切屑。

避免措施：

减小切削厚度，适当提高切削速度。

衡量切屑可控性的标准？

不妨碍正常的加工，即不缠绕在工件、刀具上，不飞溅到机床运动部件中；

积屑瘤形成原因？

切屑与前刀面（由于相互摩擦变得非常洁净）在一定温度和压力下产生黏结（冷焊）；

切屑从黏在刀面的底层上流过，形成内摩擦；

如果温度和压力适当，底层上面金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，从而被阻滞在底层，黏成一体；

黏结层逐渐长大，直到该处的温度与压力不足以造成继续黏结，积屑瘤就形成了。

积屑瘤对切削过程的影响？

实际切削前角增大、实际切削厚度增大（背吃刀量增大）、使加工表面粗糙度增大（积屑瘤突出的部分不光滑使加工表面变得粗糙）、对刀具寿命有影响。

防止积屑瘤产生的措施？

（1）降低切削速度，使切削温度降低，黏结现象不易产生。

（2）增大切削速度，使切削温度升高，黏结现象不再产生。

（3）采用润滑性能好的切削液，减小摩擦。

（4）增加刀具前角，以减小切屑与前刀面接触区的压力。

（5）适当改变工件材料的加工特性，减小加工硬化倾向。

切削力的来源与测量手段？

（1）切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力；

（2）刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。

目前采用的切削力测量手段主要有：

（1）测定机床功率，计算切削力。

（2）用测力仪测量切削力。

分析影响切削力的因素？

P92

（1）被加工材料的影响，被加工材料的强度越高，硬度越大，切削力越大，同时受材料加工硬化能力大小的影响。

化学成分影响材料的物理力学性能，从而影响切削力的大小。

（2）切削用量对切削力的影响。

背吃刀量和进给量增大，切削力增大；

切削速度V对切削力的影响可从F-V关系图上反应。

用大的f工作比用大的工作更为有利。

加工铸铁，切削速度v对切削力的影响不大。

（3）刀具几何参数对切削力的影响。

前角增大切削力减小；

车刀的负棱是通过其宽度与进给量的比来影响切削力，比越大切削力增大；

主偏角对切削力影响。

（4）刀具材料对切削力的影响。

刀具材料与被加工材料间的摩擦系数，影响到摩擦力的变化。

直接影响切削力的变化。

（5）切削液对切削力的影响。

切削过程中正确采用切削液可以减小摩擦，降低切削力。

（6）刀具磨损对切削力的影响。

车刀在前刀面上磨损时而形成月牙洼时，增大了前角，减小了切削力。

车刀在后刀面的磨损，三个切削分力都增大。

车削合力可分解

切削力：

校核刀具强度，设计机床，确定机床动力

径向力：

设计机床主轴系统和校验工艺系统刚性

轴向力：

设计和校验机床进给机构强度与刚度

切削功率为和所消耗的和

测量切削温度的方法

自然热电偶：

适合于研究切削温度的变化规律

人工热电偶：

指定点的温度

切削热的来源？

（1）被切削的金属将发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。

（2）切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦也要耗功，也产生出大量的热。

所以切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。

分析影响切削温度的因素？

P101（前刀面刀削接触区的平均温度）

（1）切削用量的影响。

在切削用量三要素中，切削速度对切削温度影响最大，进给速度次之，背吃刀量最小。

指导生产：

在机床允许的条件下，选用较大的背吃刀量和进给量，比选用大的切削速度更有利

（2）工件材料的影响。

工件材料对切削温度的影响与材料的强度、硬度、导热性，以及热处理状态有关。

材料的强度、硬度越高，切削力越大，切削时耗功越多，产生的切削热量也越多。

材料导热性好，使切削温度降低。

（3）刀具几何参数的影响。

前角和主偏角影响较大。

前角加大，变形和摩擦减小，因而切削热减少。

主偏角减小将使切削刃工作长度增加，散热条件改善，使切削热降低。

（4）刀具磨损的影响。

在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大，切削速度越高，影响越显著。

（5）切削液的影响。

切削液对切削温度的影响与切削液的导热性能、比热容、流量、浇注方式、以及本身的温度有很大的关系。

切削温度的分布

1、剪切面上个点温度几乎相同

2、前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上，而是在离刀刃有一定距离的地方

3、在剪切区域中，垂直剪切面方向上的温度梯度很大

4、前刀面上的摩擦热集中在切削的底层

5、后刀面的接触长度越小，温度的升降在极端的时间内完成，加工面受到一次热冲击。

6、工件材料塑性越大分布就较均匀。

工件材料脆性越大，最高温度所在的点离刀刃越近

7、工件材料的导热系数越低，则刀具的前后刀面的温度越高

指导生产

1、工件预热后切削，切削力下降很多，但是切削温度对剪切区域内的强度影响不大

2、适当提高切削温度，对提高硬质合金的韧性有利

3、对工件精度有影响

刀具磨损的种类及其产生的条件？

P105

正常刀具磨损：

（1）前刀面磨损（月牙洼磨损）切塑性金属时，如果切削速度较高和切削厚度较大，切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，接触面又有很高的压力和温度，空气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成了月牙洼。

（2）后刀面磨损。

后刀面虽然有后角，但由于切削刃不如理想的锋利，而有一定的钝圆，后刀面与工件表面的接触压力很大，存在着弹性和塑性变形。

因此，后刀面与工件实际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。

（3）边界磨损。

原因：

①切削时，在刀刃附近的前、后刀面上，压应力和剪应力很大，但在工件表面处的切削刃上应力突然下降，形成很高的应力梯度，引起很大的剪应力。

同时，前刀面的切削温度很高，而刀具与工件外表面接触处由于受空气冷却和切削液冷却而造成温度迅速降低，造成很高的温度梯度，也引起很大的剪应力，促使刀具磨损。

②由于加工硬化的原因，靠近刀尖处的副切削刃处的切削厚度减薄到零，引起刀刃打滑，促使道具磨损。

非正常刀具磨损（破损）：

道具的破损按性质可分为塑性破损和脆性破损：

（1）塑性破损。

塑性破损是由于高温高压而使前、后（刀）面发生塑性流动而丧失切削能力。

（2）脆性破损。

硬质合金和陶瓷刀具在机械和热冲击作用下，常产生崩刀，碎断，剥落，裂纹等均属于脆性破损。

按时间又可分为早期破损和后期破损：

（1）脆性大的刀具材料切削高硬度材料或断续切削时，常出现早期破损。

此时，前、后（刀）面尚未发生明显破损。

（2）后期破损是切削一定时间后，刀具材料因交变机械应力和热应力所致的疲劳损坏。

刀具磨损的原因？

起主导作用的是切削温度。

低温区，以机械磨损为主；

较高温区以热化学磨损为主

（1）硬质点磨损（机械磨损或摩擦磨损）由于工件材料、材料集体组织中所含的碳化物、氮化物或氧化物等硬质合金点，以及积屑瘤的碎片等造成的机械磨损（一般认为硬质点产生的磨损量与刀具和工件相对滑动距离或切削路程成正比）低速刀具磨损主要原因。

硬质合金刀具因粘结磨损快，高速钢粘结慢。

（2）黏结磨损。

黏结是指刀具工件材料接触到原子间距离所产生的结合现象。

黏结点因相对运动，刀具材料中晶粒或晶粒群受剪或受拉而被对方带走，刀具即产生黏结磨损。

晶粒大小，温度，刀具表面形状和组织等都影响粘结磨损速度

（3）扩散磨损。

两摩擦表面的化学元素有可能扩散到对方去，因而使刀具表层的化学成分发生变化，刀具材料的性能，使刀具磨损加快。

扩散速度随切削温度升高而增加，也与切削流过前刀面的速度有关。

是硬质合金刀具磨损的主要原因之一

（4）化学磨损（包括氧化磨损）。

在一定温度下，刀具材料与某些周围介质（如空气中的氧，切削液中的添加剂硫、氯等）发生化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物被带走，加速刀具磨损或者因为刀具材料呗某种介质腐蚀，造成刀具磨损。

（5）热电磨损。

在切削区高温作用下，刀具与工件材料之间形成热电偶，产生热电势，致使刀具与切屑及刀具与工件间有电流通过，可加快刀具的扩散磨损。

刀具的磨损阶段及其形成原因？

P107

（1）初期磨损阶段。

这一阶段磨损较快。

这是因为刃磨后的新刀具，其后刀面与加工表面接触面积较小，压应力较大。

新刃磨的刀面上的微观粗糙度也加速了磨损。

（温度比较高，产生退火组织）

（2）正常磨损阶段。

经初期磨损后，后刀面上被磨出一条狭窄的棱面，压强减小，故磨损量的增加也缓慢下来。

（3）急剧磨损阶段。

当经过正常磨损阶段后，切削刃显著变钝，切削力增大，磨损带宽度增加到一定限度后，切削力与切削温度均迅速升高，磨损速度增加很快，以致刀具损坏而失去切削能力。

何谓良好的切削加工性？

良好的切削加工性是指：

刀具寿命较长或一定寿命下的切削速度较高，在相同的切削条件下切削力较小，切削温度较低；

容易获得好的表面质量；

切屑形状容易控制或容易断屑。

改善材料切削加工性的途径？

影响工件材料切削加工性的因素有很多，其中包含有物理力学性能、化学成分、金相组织以及加工条件等方面。

生产中常用的措施主要有以下两种：

（1）调整材料的化学成分。

因为材料的化学性能直接影响其力学性能。

（2）采用热处理高山材料的切削加工性。

化学成分相同的材料，当其金相组织不同时，力学性能就不一样，其切削加工性就不同。

分析切削用量的选择所产生的影响？

P111

切削用量三要素对加工质量、切削加工生产率和刀具耐用度都有很大的影响：

（1）对加工质量的影响。

切削用量三要素中，背吃刀量和进给量增大，都会使切削力增大，加工变形增大，并可能引起振动，从而降低加工精度和增大表面粗糙度

值。

进给量增大还会使残留面积的高度显著增大，表面更粗糙。

切削速度增大时，切削力减小，并可减小或避免积屑瘤，有利于加工质量和表面质量的提高。

为了避免或减小积削瘤和鳞刺，提高表面质量，硬质合金刀具车刀采用较高的速度，高速钢车刀采用较低的切削速度。

（2）对切削加工生产率的影响。

切削用量三要素对基本工艺时间

的影响是相同的。

（3）对刀具耐用度的影响。

在切削用量中，切削速度对刀具寿命的影响最大，进给量的影响次之，背吃刀量的影响最小。

（影响温度，磨损，耐用度）

任何一项增大，都使刀具耐用度下降，刀具耐用度一定时，增加背吃刀量比增加进给量对提高生产率有利得多

粗加工切削用量的选择？

P112

粗加工时，应以提高生产率为主，同时还要保证规定的刀具寿命，因此一般选取较大的背吃刀量和进给量，切削速度不能很高，即在机床功率足够时，应尽可能选取较大的背吃刀量，最好一次进给将该工序的加工余量切完，只有在余量太大、机床功率不足、道具强度不够时，才分两次或多次进给将余量切完。

切削表层有硬皮的铸、锻件或切削不锈钢等加工硬化较严重的材料时，应尽量是背吃刀量月过硬皮或硬化层深度；

其次，根据机床—刀具—夹具—工件工艺系统的强度，应尽可能选择大的进给量；

最后，根据工件的材料的刀具的材料确定切削速度。

粗加工一般选用中等或更低的数值。

精加工切削用量的选择？

精加工时，应以保证零件的加工精度和表面质量为主，同时也要考虑刀具的寿命和获得较高的生产率。

精加工往往采用逐渐减小背吃刀量的方法来逐步提高加工精度，进给量的大小主要依据表面粗糙度的要求来选取。

选择切削速度要避开积屑瘤产生的切削速度区域，硬质合金刀具多采用较高的切削速度，高速钢刀具则采用较低的切削速度。

一般情况下，精加工选用较小的背吃刀量、进给量和较高的切削速度，这样既可保证加工质量，又可提高生产率。

第一章重点

车削加工：

工件旋转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法称为车削加工。

铣削加工：

铣刀旋转作主运动，工件作进给运动的切削加工方法称为铣削加工。

刨削加工：

刀具的往复直线运动为主切削运动，工作台带动工件作间歇的进给运动的切削加工方法称为刨削加工。

钻削加工：

钻削是用钻头、铰刀或锪刀等工具在材料上加工孔的工艺过程。

刀具（钻头）是旋转运动为主切削运动，刀具（钻头）的轴向运动是进给运动。

镗削加工：

镗削是用镗刀对已经钻出、铸出的孔作进一步加工，通常镗刀旋转做主运动，工件或镗刀直行作进给运动。

磨削加工：

用砂轮或涂覆模具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法成为磨削加工，主运动是砂轮的旋转。

成形法：

成形法是用与被切削齿轮的齿槽线截面形状相符的成型刀具切出齿形的方法，所使用的机床一般为普通机床，刀具为普通铣刀，需要两个简单的成形运动：

道具的旋转运动（主切削运动）和直线移动（进给运动）。

展成法：

展成法是利用齿轮刀具与被切齿轮保持啮合运动的关系而切出齿形的方法，常用机床有滚齿机、插齿机等，常用加工法有滚齿法、插齿法、磨齿法、剃齿法等。

内传动链：

有准确传动比的连接一个执行机构和另一个执行机构之间的传动链。

展成传动链和差动传动链为内联系传动链。

课本P26

外传动链：

是动力源与执行机构之间或两个执行机构之间没有准确传动比要求的传动链。

速度传动链和轴向进给传动链为外联系传送链。

表面成型运动：

表面成形运动是指在切削加工中刀具与工件的相对运动，可分解为主运动和进给运动。

（来自XX）

滚齿原理？

滚齿属于展成法加工，用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿，它是按一对螺旋齿轮相啮合的原理进行加工的。

滚齿时的运动主要有：

（1）主运动。

主运动是指滚刀的高速旋转。

（2）分齿运动（展成运动）。

分齿运动是指滚刀与被切齿轮之间强制的按速度比保持一对螺旋齿轮啮合关系的运动。

（3）垂直进给运动。

为了在齿轮的全齿宽上切出齿形，齿轮滚刀需要沿工件的轴向作进给运动。

当全部轮齿沿齿宽方向都滚切完毕后，垂直进给停止，加工完成。

（课本P25—26）

插齿原理？

插齿也属于展成法加工，用插齿刀在插齿机上加工