機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)完整版

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)完整版機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)完整版第1頁/共327頁原則，以及零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性。第2頁/共327頁 中南大學(xué) 工業(yè)訓(xùn)練中心第3頁/共327頁第4頁/共327頁返回索引第5頁/共327頁第6頁/共327頁 零件幾何參數(shù)：零件幾何參數(shù)： 宏觀幾何參數(shù)：宏觀幾何參數(shù)： 包括：包括：尺寸、形狀、位置尺寸、形狀、位置等要素。等要素。 微觀幾何參數(shù)：微觀幾何參數(shù)： 指：指：微觀表面粗糙程度。微觀表面粗糙程度。第7頁/共327頁2.1 加加 工工 精精 度度 加工精度：指零件經(jīng)切削加工后，其尺寸加工精度：指零件經(jīng)切削加工后，其尺寸、形狀、位置等參數(shù)同理論參數(shù)的相符合、形狀、位置等參數(shù)

2、同理論參數(shù)的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：括：a. 尺寸精度：尺寸精度：零件尺寸參數(shù)的準(zhǔn)確程度。零件尺寸參數(shù)的準(zhǔn)確程度。b.b.形狀精度：形狀精度：零件形狀與理想形狀接近程度。零件形狀與理想形狀接近程度。c.c.位置精度：位置精度：零件上實(shí)際要素（點(diǎn)、線、面）相對(duì)零件上實(shí)際要素（點(diǎn)、線、面）相對(duì)于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度。于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度。第8頁/共327頁2.1 加加 工工 精精 度度 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：常用的精度等級(jí)分為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：常用的精度等級(jí)分為2020級(jí)，級(jí)，分別用分別用IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT2IT

3、18IT18表示。表示。數(shù)字越大，精度越低。其中數(shù)字越大，精度越低。其中IT5-IT13IT5-IT13常用。常用。 高高 精精 度：度：IT5IT5、IT6 IT6 通常由磨削加工獲得。通常由磨削加工獲得。 中等精度：中等精度：IT7-IT10 IT7-IT10 通常由精車、銑、刨獲得。通常由精車、銑、刨獲得。 低低 精精 度：度：IT11-IT13 IT11-IT13 通常由粗車、銑、刨、鉆通常由粗車、銑、刨、鉆 等加工方法獲得。等加工方法獲得。第9頁/共327頁2.1.1 尺尺 寸寸 精精 度度250-0.04 零件尺寸要素的誤差大小。零件尺寸要素的誤差大小。 問：問：精度的高低與哪兩個(gè)

4、因精度的高低與哪兩個(gè)因 素有關(guān)？素有關(guān)？ 基本尺寸和公差大小基本尺寸和公差大小。第10頁/共327頁 00.013第11頁/共327頁第12頁/共327頁圓圈中的英文字母表示基準(zhǔn)，框格分圓圈中的英文字母表示基準(zhǔn)，框格分3 3格，箭頭指向待格，箭頭指向待表達(dá)的表面表達(dá)的表面第13頁/共327頁精度等級(jí)精度等級(jí)尺寸精度范圍尺寸精度范圍Ra值范圍值范圍（m）相應(yīng)的加工方法相應(yīng)的加工方法低精度低精度IT13IT 112512.5粗車、粗鏜、粗銑、粗刨、鉆孔等粗車、粗鏜、粗銑、粗刨、鉆孔等中等中等精度精度IT10IT 96.33.2半精車、半精鏜、半精銑、半精刨、半精車、半精鏜、半精銑、半精刨、擴(kuò)孔等擴(kuò)

5、孔等IT8IT 71.60.8精車、精鏜、精銑、精刨、粗磨、粗精車、精鏜、精銑、精刨、粗磨、粗鉸等鉸等高精度高精度IT7IT 60.80.2精磨、精鉸等精磨、精鉸等特別特別精密精密精度精度IT5IT2Ra0.2研磨、珩磨、超精加工、拋光等研磨、珩磨、超精加工、拋光等零件精度等級(jí)及其相應(yīng)的加工方法零件精度等級(jí)及其相應(yīng)的加工方法第14頁/共327頁第15頁/共327頁第16頁/共327頁第17頁/共327頁2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度nh.hhhn321RaRah1 h2 h3hnldxxylRa0| )(|1第18頁/共327頁2.2 表 面 粗 糙 度 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：表面粗糙度分為國家

6、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：表面粗糙度分為1414個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí)，分別用，分別用 表表示，示，數(shù)字越大，表面越粗糙。數(shù)字越大，表面越粗糙。 表面粗糙度符號(hào)上的數(shù)值表面粗糙度符號(hào)上的數(shù)值Ra,Ra,單位是微米（單位是微米（mm）。）。第19頁/共327頁 符號(hào)符號(hào) 符號(hào)說明符號(hào)說明 意義及應(yīng)用意義及應(yīng)用基本符號(hào)基本符號(hào)單獨(dú)使用無意義單獨(dú)使用無意義基本符號(hào)上加一短基本符號(hào)上加一短劃線劃線表示表面粗糙度是用去表示表面粗糙度是用去除法獲得除法獲得基本符號(hào)內(nèi)加一小基本符號(hào)內(nèi)加一小圓圓表示表面粗糙度是用不表示表面粗糙度是用不去除材料的方法獲得去除材料的方法獲得 符號(hào)上加符號(hào)上加Ra值值用去除材料方法獲得的用去除材料方法獲得的

7、表面，表面，Ra的最大允許值的最大允許值為為3.2m第20頁/共327頁加工加工方法方法Ra(Ra(微米微米) )表面特征表面特征粗車粗車粗鏜粗鏜5050 可見明顯刀痕可見明顯刀痕粗銑粗銑粗刨粗刨2525 可見刀痕可見刀痕鉆孔鉆孔12.512.5 微見刀痕微見刀痕精銑精銑精刨精刨半精半精車車6.36.3 可見加工痕跡可見加工痕跡3.23.2 微見加工痕跡微見加工痕跡精車精車1.61.6 看不清加工痕跡看不清加工痕跡粗磨粗磨0.80.8 可辨加工痕跡方向可辨加工痕跡方向精磨精磨0.40.4 微辨加工痕跡方向微辨加工痕跡方向精密加工精密加工0.1-0.0120.1-0.012 只能按表面光澤辯識(shí)只

8、能按表面光澤辯識(shí)第21頁/共327頁2.4零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系精度精度：宏觀幾何參數(shù)的誤差：宏觀幾何參數(shù)的誤差表面粗糙度表面粗糙度：微觀幾何參數(shù)的誤差：微觀幾何參數(shù)的誤差加工精度高，必須采用一系列的高精度的加工方法，而經(jīng)過高精度的加工加工精度高，必須采用一系列的高精度的加工方法，而經(jīng)過高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必須采用一系列的后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必須采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的

9、加工方法。的加工方法。實(shí)例：各種機(jī)床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。實(shí)例：各種機(jī)床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。零件的加工精度與表面零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系如何？粗糙度的關(guān)系如何？提問第22頁/共327頁 機(jī)器零件的基本表面包括：外圓、內(nèi)機(jī)器零件的基本表面包括：外圓、內(nèi)圓（孔）、平面和成型面圓（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法獲得基本表面主要由如下的加工方法獲得3.切削運(yùn)動(dòng)與切削用量第23頁/共327頁 要完成零件表面的切削加工，刀具和工件應(yīng)具備形成表面的基本運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)：切削運(yùn)動(dòng)：刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)

10、和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)：提供切削可能性的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)只有提供切削可能性的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)只有 一個(gè)一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：提供連續(xù)切削可能性的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給提供連續(xù)切削可能性的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)可以有多個(gè)運(yùn)動(dòng)可以有多個(gè)3.1 切削運(yùn)動(dòng)第24頁/共327頁機(jī)床名稱機(jī)床名稱主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)臥式車床臥式車床工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)車刀縱向、橫向、斜向直線移動(dòng)車刀縱向、橫向、斜向直線移動(dòng)鉆鉆 床床鉆頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鉆頭軸向移動(dòng)鉆頭軸向移動(dòng)臥銑、立銑臥銑、立銑銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件縱向、橫向、斜向直線移動(dòng)工件縱向、橫向、斜向直線移動(dòng)牛頭刨床牛頭刨床刨刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)

11、刨刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)工件橫向間歇移動(dòng)或刨刀垂向、斜向工件橫向間歇移動(dòng)或刨刀垂向、斜向間歇移動(dòng)間歇移動(dòng)龍門刨床龍門刨床工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)刨刀橫向、垂向、斜向間歇移動(dòng)刨刀橫向、垂向、斜向間歇移動(dòng)外圓磨床外圓磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向移動(dòng)橫向移動(dòng)內(nèi)圓磨床內(nèi)圓磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向移動(dòng)橫向移動(dòng)平面磨床平面磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向、垂向移動(dòng)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向、垂向移動(dòng)機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)第25頁/共327頁第26頁/共327頁

12、3.2.1車削切削速度、背吃刀量的計(jì)算V:切削速度切削速度d:工件直徑工件直徑n:工件轉(zhuǎn)速工件轉(zhuǎn)速)(2minmaxmmddap背吃刀量：背吃刀量：切削速度：切削速度：dmax:待加工表面待加工表面直徑直徑dmin:已加工表面已加工表面直徑直徑ap:背吃刀量背吃刀量(m/s)dnv100060第27頁/共327頁第28頁/共327頁 4.切切 削削 刀刀 具具 刀具性能的好壞也是直接影響切削效果的一個(gè)重要因素，刀具性能主要取決于刀具性能的好壞也是直接影響切削效果的一個(gè)重要因素，刀具性能主要取決于兩個(gè)因素：即兩個(gè)因素：即刀具材料刀具材料和和刀具的幾何角度刀具的幾何角度4.1 刀具材料應(yīng)具備如下五

13、個(gè)基本特性刀具材料應(yīng)具備如下五個(gè)基本特性：1.高硬度：高硬度：HRC60 HRC60 以上以上; ;2.2.高的強(qiáng)度與韌性：保證能夠承受切削力的作用而不破高的強(qiáng)度與韌性：保證能夠承受切削力的作用而不破壞；壞；3.3.高的熱硬性：材料在高溫下仍然保持高硬度的性能，高的熱硬性：材料在高溫下仍然保持高硬度的性能，熱硬性用熱硬溫度表示；熱硬性用熱硬溫度表示；4.4.良好的耐磨性；良好的耐磨性；5.5.良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性；良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性；第29頁/共327頁 碳素工具鋼碳素工具鋼：如：如T7T7、T8T8、T9T9T13T13等。適合于制造等。適合于制造簡單的手工工具，如銼刀、鋸條等；簡單的手工

14、工具，如銼刀、鋸條等； 合金工具鋼合金工具鋼：在碳素工具鋼中加入少量的鎢、鉻：在碳素工具鋼中加入少量的鎢、鉻、錳、硅等元素，耐熱性較低，如、錳、硅等元素，耐熱性較低，如9SiCr9SiCr等，適合等，適合于制造低速成型刀具，如絲錐；于制造低速成型刀具，如絲錐； 高速鋼高速鋼：含較多的鎢、鉻、釩等合金元素、常用：含較多的鎢、鉻、釩等合金元素、常用的有：的有：W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4VW6Mo5Cr4V等。適合于制造中速等。適合于制造中速精加工刀具；精加工刀具； 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金：成分由：成分由WCWC、TiCTiC和和CoCo組成，采用燒結(jié)方組成，采用燒結(jié)方法獲得法獲得4.

15、1.1 常用的刀具材料常用的刀具材料第30頁/共327頁第31頁/共327頁第32頁/共327頁種種 類類硬度硬度HRCHRC抗彎強(qiáng)抗彎強(qiáng)度度GPaGPa熱硬性熱硬性工藝性能工藝性能用用 途途碳素工具鋼碳素工具鋼60-6560-652.162.16200-250200-250熱成型熱成型手工刀具手工刀具合金工具鋼合金工具鋼60-6560-652.352.35300-400300-400同上同上低速刀具低速刀具高速鋼高速鋼63-7063-701.9-4.41.9-4.4600-700600-700同上同上中速刀具中速刀具硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金89-9389-931.0-2.21.0-2.2800-10

16、00800-1000燒結(jié)成型燒結(jié)成型高速刀具高速刀具陶瓷材料陶瓷材料91-9591-950.4-0.90.4-0.91100-1100-12001200同上同上連續(xù)精加連續(xù)精加工刀具工刀具常用的刀具材料常用的刀具材料第33頁/共327頁 各種多齒刀具或復(fù)雜各種多齒刀具或復(fù)雜刀具，就其一個(gè)刀齒而言刀具，就其一個(gè)刀齒而言，都相當(dāng)于一把車刀。，都相當(dāng)于一把車刀。 車刀分為切削部分和車刀分為切削部分和夾持部分，切削部分由三夾持部分，切削部分由三個(gè)刀面組成：前刀面、主個(gè)刀面組成：前刀面、主后刀面、副后刀面。后刀面、副后刀面。前前刀面和主后刀面的交線叫主切削刃刀面和主后刀面的交線叫主切削刃前刀面和副后刀面

17、的交線叫副切削刃前刀面和副后刀面的交線叫副切削刃兩條切削刃的交點(diǎn)叫刀尖，但刀尖并非絕對(duì)兩條切削刃的交點(diǎn)叫刀尖，但刀尖并非絕對(duì)尖銳尖銳 為了研究刀具的幾何角為了研究刀具的幾何角度，建立三個(gè)輔助平面：度，建立三個(gè)輔助平面：基面基面：通過主切削刃上的某：通過主切削刃上的某一點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度方向一點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度方向垂直的平面。垂直的平面。切削平面切削平面：通過主切削刃上：通過主切削刃上的某一點(diǎn)，與該點(diǎn)加工表面的某一點(diǎn)，與該點(diǎn)加工表面相切的平面。相切的平面。正交平面正交平面：通過主切削刃上：通過主切削刃上的某一點(diǎn)，與主切削刃在基的某一點(diǎn)，與主切削刃在基面上的投影垂直的平面面上的投影垂直的平面4.2

18、 刀具的幾何角度刀具的幾何角度 (車刀的基本形車刀的基本形狀狀)第34頁/共327頁前角前角。 ：在正交平面中：在正交平面中，前刀面與基面之間的夾，前刀面與基面之間的夾角；角；后角后角。：在正交平面中，：在正交平面中，主后刀面與切削平面之間主后刀面與切削平面之間的夾角；的夾角；主偏角主偏角Kr ： 在基面上，主在基面上，主切削刃的投影與進(jìn)給方向切削刃的投影與進(jìn)給方向的夾角。的夾角。副偏角副偏角Kr ：在基面上，副：在基面上，副切削刃的投影與進(jìn)給反方切削刃的投影與進(jìn)給反方向的夾角。向的夾角。刃傾角刃傾角s4.2.1 車刀的幾何角度車刀的幾何角度第35頁/共327頁4.2.2 前角的正與負(fù)前角的正

19、與負(fù) 一般加工韌性材料，應(yīng)取較大的前角；加工脆性材料，應(yīng)取較小的前角；一般加工韌性材料，應(yīng)取較大的前角；加工脆性材料，應(yīng)取較小的前角；前角的取值范圍常在前角的取值范圍常在 -5 +25之間。之間。第36頁/共327頁第37頁/共327頁第38頁/共327頁第39頁/共327頁 麻花鉆由工作部分、頸部和柄部組成，工麻花鉆由工作部分、頸部和柄部組成，工作部分又包括導(dǎo)向部分和切削部分作部分又包括導(dǎo)向部分和切削部分4.4 麻花鉆的基本形狀第40頁/共327頁螺旋角螺旋角：刃帶切線與鉆頭軸線的夾角刃帶切線與鉆頭軸線的夾角, ,一般一般=18-30=18-30度；度；前角：前角：。后角：后角：f f 頂角

20、頂角22： 兩個(gè)主切削刃在垂直鉆頭軸線平兩個(gè)主切削刃在垂直鉆頭軸線平面上投影的夾角，通常面上投影的夾角，通常2 =116-1202 =116-120度之間度之間；橫刃斜角橫刃斜角 ： 它是橫刃與主切削刃在鉆頭它是橫刃與主切削刃在鉆頭垂直軸線平面上投影的夾角。通常為垂直軸線平面上投影的夾角。通常為47-5547-55度度；4.4.1 麻花鉆的主要幾何角度麻花鉆的主要幾何角度第41頁/共327頁 砂輪：砂輪：是磨削加工的刀具，它是由磨料和結(jié)是磨削加工的刀具，它是由磨料和結(jié)合劑燒結(jié)而成的。合劑燒結(jié)而成的。 磨料：磨料：磨料是砂輪的主要組成因素，擔(dān)負(fù)切磨料是砂輪的主要組成因素，擔(dān)負(fù)切削作用，所以磨料有

21、很高的硬度。削作用，所以磨料有很高的硬度。 粒度：粒度：是指磨料顆粒的大小。是指磨料顆粒的大小。 結(jié)合劑結(jié)合劑：結(jié)合劑起粘結(jié)磨粒的作用。：結(jié)合劑起粘結(jié)磨粒的作用。 硬度：硬度：指砂輪上的磨粒脫落的難以程度指砂輪上的磨粒脫落的難以程度。4.5 砂輪的材料及形狀砂輪的材料及形狀第42頁/共327頁系系 別別名名 稱稱代代 號(hào)號(hào)特特 性性適合于磨削適合于磨削 剛剛玉玉棕剛玉棕剛玉A 硬度高，韌性硬度高，韌性好，價(jià)廉好，價(jià)廉碳鋼、可鍛鑄鐵、碳鋼、可鍛鑄鐵、青銅青銅白剛玉白剛玉WA硬度稍低，鋒利硬度稍低，鋒利 淬火鋼、高速鋼淬火鋼、高速鋼碳碳化化硅硅黑碳化硅黑碳化硅C鋒利，導(dǎo)熱性好鋒利，導(dǎo)熱性好鑄鐵、黃

22、銅鑄鐵、黃銅綠碳化硅綠碳化硅GC硬度高，導(dǎo)熱好硬度高，導(dǎo)熱好 硬質(zhì)合金、寶石硬質(zhì)合金、寶石超超硬硬材材料料金剛石金剛石D硬度最高，韌性硬度最高，韌性差差硬質(zhì)合金、寶石、硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷等陶瓷等立方氮化硼立方氮化硼CBN硬度僅次于金剛硬度僅次于金剛石，韌性略好。石，韌性略好。不銹鋼、高礬高不銹鋼、高礬高速鋼速鋼4.5.1 常用的磨料的特性及用途常用的磨料的特性及用途第43頁/共327頁砂輪名稱砂輪名稱代號(hào)代號(hào)斷面簡圖斷面簡圖基本用途基本用途平行砂輪平行砂輪P用途廣泛、各種磨床用途廣泛、各種磨床雙斜邊雙斜邊PSX1用于精磨齒輪、螺紋用于精磨齒輪、螺紋雙面凹雙面凹PSA外圓磨、刀具磨外圓磨、刀具

23、磨薄片砂輪薄片砂輪PB切斷和開槽切斷和開槽筒形砂輪筒形砂輪N立式平面磨削立式平面磨削杯形砂輪杯形砂輪B端面刀具磨端面刀具磨碗形砂輪碗形砂輪BW刀具磨、導(dǎo)軌磨刀具磨、導(dǎo)軌磨4.5.2 砂輪的形狀、代號(hào)及用途砂輪的形狀、代號(hào)及用途第44頁/共327頁5.刀具磨損和刀具耐用度刀具磨損和刀具耐用度 刀具經(jīng)過一定時(shí)間的使用后，由于摩擦刀具經(jīng)過一定時(shí)間的使用后，由于摩擦和切削熱的作用，使刀具變鈍，切削溫和切削熱的作用，使刀具變鈍，切削溫度上升，影響加工精度和表面質(zhì)量，因度上升，影響加工精度和表面質(zhì)量，因此必須及時(shí)刃磨。此必須及時(shí)刃磨。 刀具耐用度是刀具從開始切削至達(dá)到磨刀具耐用度是刀具從開始切削至達(dá)到磨損

24、限度為止的切削時(shí)間。例：硬質(zhì)合金損限度為止的切削時(shí)間。例：硬質(zhì)合金焊接刀具的耐用度規(guī)定為焊接刀具的耐用度規(guī)定為6060分鐘。分鐘。第45頁/共327頁刀具使用刀具使用磨鈍磨鈍刃磨刀具刃磨刀具包括：三種磨損形式與三個(gè)磨損階段5.1 刀具的使用過程刀具的使用過程第46頁/共327頁 金屬切削過程是指從工件表面切除一層金屬切削過程是指從工件表面切除一層多余的金屬，從而形成切屑的過程：多余的金屬，從而形成切屑的過程： 1.1.金屬在刀具前刀面的作用下，受到擠壓產(chǎn)生彈性金屬在刀具前刀面的作用下，受到擠壓產(chǎn)生彈性變形。變形。 2.2.應(yīng)力逐漸變大，產(chǎn)生塑性變形應(yīng)力逐漸變大，產(chǎn)生塑性變形滑移。滑移。 3.3

25、.應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限，剪切滑移被擠裂形成切屑。應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限，剪切滑移被擠裂形成切屑。 4.4.切離切離。1彈性變形 2 塑性變形 3 擠裂切屑6. 金屬的切削過程金屬的切削過程第47頁/共327頁常見的切屑有如下三種：常見的切屑有如下三種：a.帶狀切屑：帶狀切屑：用大前角刀具、高切削速度、小進(jìn)給量加工塑性材料時(shí)出現(xiàn)。用大前角刀具、高切削速度、小進(jìn)給量加工塑性材料時(shí)出現(xiàn)。形成帶形成帶狀切屑時(shí)，切削力平穩(wěn)，表面光潔，但切屑連續(xù)不斷，不安全或容易刮傷已加工狀切屑時(shí)，切削力平穩(wěn)，表面光潔，但切屑連續(xù)不斷，不安全或容易刮傷已加工表面。表面。b.節(jié)狀切屑：節(jié)狀切屑：用低切削速度，大進(jìn)給量加工中等硬度的鋼

26、材時(shí)出現(xiàn)。形成用低切削速度，大進(jìn)給量加工中等硬度的鋼材時(shí)出現(xiàn)。形成這種切這種切屑時(shí)，金屬經(jīng)彈性變形、塑性變形、擠裂和切離階段，是典型的切削過程，但切屑時(shí)，金屬經(jīng)彈性變形、塑性變形、擠裂和切離階段，是典型的切削過程，但切削力波動(dòng)大，工件表面粗糙。削力波動(dòng)大，工件表面粗糙。c.崩碎切屑：崩碎切屑：加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)出現(xiàn)，加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)出現(xiàn)，形成這種切屑時(shí)，切削熱和切削形成這種切屑時(shí)，切削熱和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨損。力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨損。6. 1 金屬的切屑類型金屬的切屑類型第48頁/共327頁 6.2 積積 屑屑 瘤瘤積屑瘤積屑瘤：當(dāng)切屑沿前刀面流

27、出時(shí)，與前刀面當(dāng)切屑沿前刀面流出時(shí)，與前刀面接觸的切屑底層受到摩擦阻力，速度變慢，形接觸的切屑底層受到摩擦阻力，速度變慢，形成滯流層，于是，金屬粘附在切削刃附近，形成滯流層，于是，金屬粘附在切削刃附近，形成了積屑瘤。成了積屑瘤。積屑瘤的影響：積屑瘤的影響：1 1、保護(hù)切削刃，粗加工時(shí)，希望產(chǎn)、保護(hù)切削刃，粗加工時(shí)，希望產(chǎn)生積屑瘤生積屑瘤2 2、本身不斷形成和脫落，會(huì)引起振、本身不斷形成和脫落，會(huì)引起振動(dòng)，影響工件表面粗糙度，精加工動(dòng)，影響工件表面粗糙度，精加工不希望產(chǎn)生積屑瘤。不希望產(chǎn)生積屑瘤。第49頁/共327頁第50頁/共327頁6.3 切削力切削力Fy切削力切削力Fr的方向如左下圖：可以

28、沿三個(gè)方向分解為：的方向如左下圖：可以沿三個(gè)方向分解為：1.切向力切向力Fz 2.軸向力軸向力Fx3.徑向力徑向力Fy222ZyXFFFFr第51頁/共327頁第52頁/共327頁 6.4 切削熱切削熱切削熱產(chǎn)生原因：切削熱產(chǎn)生原因： 1.切屑變形；切屑變形； 2.工件與刀具的摩擦；工件與刀具的摩擦； 切削熱傳出途徑：切削熱傳出途徑： a.a.由切屑帶走，帶走越多越有利；由切屑帶走，帶走越多越有利； b.b.由周圍空氣和冷卻介質(zhì)帶走，同樣帶走越由周圍空氣和冷卻介質(zhì)帶走，同樣帶走越多越有利；多越有利； c.c.傳入工件，使工件溫度升高傳入工件，使工件溫度升高 ，引起工件變，引起工件變形，產(chǎn)生誤差

29、；形，產(chǎn)生誤差； d. d. 傳入刀具，使刀具溫度升高。刀具硬度降傳入刀具，使刀具溫度升高。刀具硬度降低，磨損加快。低，磨損加快。第53頁/共327頁6.5 降低切削溫度的措降低切削溫度的措施施1.1.減少切削熱的產(chǎn)生：減少切削熱的產(chǎn)生：包括選擇合理的刀具幾何角度和切削用量，比如包括選擇合理的刀具幾何角度和切削用量，比如適當(dāng)增大刀具的前角以減少切屑變形，選用大的背吃刀量和小的進(jìn)給量適當(dāng)增大刀具的前角以減少切屑變形，選用大的背吃刀量和小的進(jìn)給量。2.2.改善散熱條件：改善散熱條件：包括使用冷卻液等各種冷卻措施；包括使用冷卻液等各種冷卻措施； 冷卻液一般有：冷卻液一般有： 水溶液：水溶液：比熱大，

30、導(dǎo)熱性好，但不能起潤滑作用，如蘇打水，蘇打用比熱大，導(dǎo)熱性好，但不能起潤滑作用，如蘇打水，蘇打用于防銹。用于粗磨。于防銹。用于粗磨。 切削油：切削油：如礦物油；比熱小，但有潤滑作用。如礦物油；比熱小，但有潤滑作用。 乳化液：乳化液：具有良好的流動(dòng)性和導(dǎo)熱性，它由乳化油加水稀釋而成，應(yīng)具有良好的流動(dòng)性和導(dǎo)熱性，它由乳化油加水稀釋而成，應(yīng)用最廣泛。用最廣泛。第54頁/共327頁 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題1、試說明下列加工方法的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：、試說明下列加工方法的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)： （1）車端面；）車端面； （2）在車床上鉆孔；）在車床上鉆孔； （3）在鉆床上鉆孔；）在鉆床上鉆孔； （4）在銑床上銑

31、平面；）在銑床上銑平面； （5）在平面磨床上磨平面；）在平面磨床上磨平面； （6）在外圓磨床上磨孔。）在外圓磨床上磨孔。2、試說明車削的切削用量（包括名稱、定義、代號(hào)和、試說明車削的切削用量（包括名稱、定義、代號(hào)和單位），簡述切削用量選擇的原則。單位），簡述切削用量選擇的原則。第55頁/共327頁3、對(duì)刀具材料的性能有那些要求？、對(duì)刀具材料的性能有那些要求？4、高速鋼和硬質(zhì)合金在性能上的主要區(qū)別是、高速鋼和硬質(zhì)合金在性能上的主要區(qū)別是 什么？各適合做什么刀具？什么？各適合做什么刀具？5、積屑瘤是如何形成的？它對(duì)切削加工有何、積屑瘤是如何形成的？它對(duì)切削加工有何 影響？影響？6、試分析車外圓時(shí)各

32、切削分力的作用和影、試分析車外圓時(shí)各切削分力的作用和影 響。響。7、切削熱對(duì)切削加工有什么影響？、切削熱對(duì)切削加工有什么影響？8、簡述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和、簡述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和 刃傾角的作用及選擇原則。刃傾角的作用及選擇原則。第56頁/共327頁9、切削液的主要作用是什么？常根據(jù)哪些主要因、切削液的主要作用是什么？常根據(jù)哪些主要因素選用切削液？素選用切削液？10、已知下列車刀的主要角度，試畫出它們切削部、已知下列車刀的主要角度，試畫出它們切削部分的示意圖：分的示意圖： （1）外圓車刀：）外圓車刀：o=10 o=8 =60 =10 s =4 (2) 切斷刀：切斷刀：o

33、=10 o=6 =90 =2 s =011、車削外圓時(shí)，工件轉(zhuǎn)速、車削外圓時(shí)，工件轉(zhuǎn)速n360 r/min ，切削，切削速速 度度v =150 m/min , 試求工件直徑試求工件直徑d 。12、為什么不宜用碳素工具鋼制造銑刀、鉆花等復(fù)、為什么不宜用碳素工具鋼制造銑刀、鉆花等復(fù)雜刀具？為什么目前常采用高速鋼制造這類刀雜刀具？為什么目前常采用高速鋼制造這類刀具？而較少采用硬質(zhì)合金？具？而較少采用硬質(zhì)合金？第57頁/共327頁返回索引第58頁/共327頁第59頁/共327頁第60頁/共327頁第61頁/共327頁第62頁/共327頁第63頁/共327頁第64頁/共327頁第65頁/共327頁第66

34、頁/共327頁第67頁/共327頁第68頁/共327頁第69頁/共327頁第70頁/共327頁 5、 車床的基本結(jié)構(gòu)主電機(jī)及變速機(jī)構(gòu)掛輪箱床頭箱進(jìn)給箱卡盤中心架溜板箱尾架絲桿光桿第71頁/共327頁 5.1車床的主傳動(dòng)第72頁/共327頁車削的進(jìn)給量車削的進(jìn)給量如果工件的轉(zhuǎn)速加快，進(jìn)給量是否會(huì)變化？如果工件的轉(zhuǎn)速加快，進(jìn)給量是否會(huì)變化？答：所謂進(jìn)給量，是指主軸轉(zhuǎn)一圈（一個(gè)工作循答：所謂進(jìn)給量，是指主軸轉(zhuǎn)一圈（一個(gè)工作循環(huán)）、刀架沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，只要進(jìn)給箱環(huán)）、刀架沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，只要進(jìn)給箱的掛輪手柄沒有調(diào)整，主軸到進(jìn)給箱的傳動(dòng)比沒的掛輪手柄沒有調(diào)整，主軸到進(jìn)給箱的傳動(dòng)比沒有變化，進(jìn)

35、給量就不會(huì)發(fā)生變化。有變化，進(jìn)給量就不會(huì)發(fā)生變化。第73頁/共327頁5.1.1 車床的傳動(dòng)框圖車床的傳動(dòng)框圖第74頁/共327頁 5.2車削的加工范車削的加工范圍圍 車削是以加工回轉(zhuǎn)體為主要加工目的。在車床上可以加工：外圓、端面車削是以加工回轉(zhuǎn)體為主要加工目的。在車床上可以加工：外圓、端面、錐度、鉆孔、鉆中心孔、鏜孔、鉸孔、切斷、切槽、滾花、車螺紋、車成、錐度、鉆孔、鉆中心孔、鏜孔、鉸孔、切斷、切槽、滾花、車螺紋、車成型面、繞彈簧等。型面、繞彈簧等。第75頁/共327頁 5.3 車削的工藝特車削的工藝特點(diǎn)點(diǎn)1.1. 粗加工：經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)到粗加工：經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)到IT10IT10，表面粗糙度在，

36、表面粗糙度在25-25-12.512.5之間之間; ; 精加工：經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)精加工：經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)IT7IT7左右，表面粗糙度左右，表面粗糙度Ra6.3-Ra6.3-1.61.6之間。之間。2. 2. 易于保證相互位置精度要求。一次裝夾可加工幾個(gè)不易于保證相互位置精度要求。一次裝夾可加工幾個(gè)不同的表面，避免安裝誤差。同的表面，避免安裝誤差。3. 3. 刀具簡單，制造、刃磨和安裝方便，容易選用合理的刀具簡單，制造、刃磨和安裝方便，容易選用合理的幾何形狀和角度，有利于提高生產(chǎn)率。幾何形狀和角度，有利于提高生產(chǎn)率。4. 4. 應(yīng)用范圍廣泛，幾乎所有繞定軸心旋轉(zhuǎn)的內(nèi)外回轉(zhuǎn)體應(yīng)用范圍廣泛，幾乎所有繞定軸心

37、旋轉(zhuǎn)的內(nèi)外回轉(zhuǎn)體表面及端面，均可以用車削方法達(dá)到要求。表面及端面，均可以用車削方法達(dá)到要求。5. 5. 可以用精細(xì)車的辦法實(shí)現(xiàn)有色金屬零件的高精度的加可以用精細(xì)車的辦法實(shí)現(xiàn)有色金屬零件的高精度的加工（有色金屬的高精度零件不適合采用磨削）工（有色金屬的高精度零件不適合采用磨削）第76頁/共327頁6 銑削加銑削加工工主軸箱主軸箱主軸主軸橫溜板橫溜板工作臺(tái)工作臺(tái)升降臺(tái)升降臺(tái)底座底座6.1立式銑床的基本結(jié)立式銑床的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)第77頁/共327頁第78頁/共327頁6.3 銑床的分度加工功能銑床的分度加工功能分度頭手柄工件銑刀卡盤尾架扇形夾1.1.分度頭手柄與卡盤中心軸之間的傳動(dòng)比為分度頭手柄與卡盤中

38、心軸之間的傳動(dòng)比為4040：1 1，即手柄轉(zhuǎn)，即手柄轉(zhuǎn) 4040圈，卡盤或工件圈，卡盤或工件轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 1圈。圈。2.2.孔圈和扇形夾的張開角度用于非整數(shù)圈的定位孔圈和扇形夾的張開角度用于非整數(shù)圈的定位孔圈第79頁/共327頁問題：問題：今欲在銑床上加工一個(gè)今欲在銑床上加工一個(gè)1212等分的零件，分度手等分的零件，分度手柄應(yīng)轉(zhuǎn)多少圈，用分度盤的哪個(gè)孔圈，扇形夾應(yīng)張開多柄應(yīng)轉(zhuǎn)多少圈，用分度盤的哪個(gè)孔圈，扇形夾應(yīng)張開多少個(gè)孔距？（已知：分度盤孔圈孔數(shù)有：少個(gè)孔距？（已知：分度盤孔圈孔數(shù)有：2424、2525、2828、3030、3737）解：解：因?yàn)橹鬏S上固定有齒數(shù)為因?yàn)橹鬏S上固定有齒數(shù)為4040的蝸

39、輪，它與單頭蝸桿相嚙的蝸輪，它與單頭蝸桿相嚙合。當(dāng)分度手柄轉(zhuǎn)一圈的同時(shí)，主軸合。當(dāng)分度手柄轉(zhuǎn)一圈的同時(shí)，主軸( (工件工件) )轉(zhuǎn)動(dòng)了轉(zhuǎn)動(dòng)了1/40 1/40 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 即即 設(shè)工件等分?jǐn)?shù)為設(shè)工件等分?jǐn)?shù)為Z Z，則每次分度時(shí)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)過，則每次分度時(shí)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)過1/Z1/Z，因此手柄轉(zhuǎn)數(shù)，因此手柄轉(zhuǎn)數(shù) 根據(jù)題中已知條件，可選孔圈數(shù)根據(jù)題中已知條件，可選孔圈數(shù)2424、扇形夾張開、扇形夾張開孔距為孔距為8 8孔，可選孔圈數(shù)孔，可選孔圈數(shù)3030，扇形夾張開孔距為，扇形夾張開孔距為1010孔孔6.3 銑床的分度加工功能404011工件轉(zhuǎn)速手柄轉(zhuǎn)速n313124040140zzn第80頁/共327頁6.

40、4 逆銑和順銑逆銑和順銑逆銑：逆銑：銑刀旋向（或銑削力）與進(jìn)給方向相反銑刀旋向（或銑削力）與進(jìn)給方向相反順銑：順銑：銑刀旋向與進(jìn)給方向一致銑刀旋向與進(jìn)給方向一致FFVV第81頁/共327頁第82頁/共327頁6.5 銑削的工藝特點(diǎn)銑削的工藝特點(diǎn)1.銑削加工的精度可達(dá)銑削加工的精度可達(dá)IT10-IT7IT10-IT7，表面粗糙度，表面粗糙度可達(dá)可達(dá)6.3-1.66.3-1.6左右左右2.2.生產(chǎn)效率高，銑刀是多刀齒刀具，銑削時(shí)有生產(chǎn)效率高，銑刀是多刀齒刀具，銑削時(shí)有幾個(gè)刀齒同時(shí)參加切削，主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)幾個(gè)刀齒同時(shí)參加切削，主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)，所以銑削的生產(chǎn)效率比刨削高。，所以銑削的生產(chǎn)效率比

41、刨削高。3.3.容易產(chǎn)生振動(dòng)，銑刀的刀齒切入和切出時(shí)產(chǎn)容易產(chǎn)生振動(dòng)，銑刀的刀齒切入和切出時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，加工過程中切削面積和切削力變化較生振動(dòng)，加工過程中切削面積和切削力變化較大。大。4.4.刀齒的散熱條件較好，在刀具旋轉(zhuǎn)過程的不刀齒的散熱條件較好，在刀具旋轉(zhuǎn)過程的不切削時(shí)間內(nèi)，刀具可以得到一定的冷卻。切削時(shí)間內(nèi)，刀具可以得到一定的冷卻。5.5.與刨床相比，銑床價(jià)格高，適用于批量生產(chǎn)與刨床相比，銑床價(jià)格高，適用于批量生產(chǎn)。第83頁/共327頁7. 7. 刨（插）削加工刨（插）削加工刨床主要有牛頭刨床和龍門刨床兩種刨床主要有牛頭刨床和龍門刨床兩種牛頭刨床牛頭刨床:刨刀的直線往復(fù)運(yùn)刨刀的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是

42、主運(yùn)動(dòng)，工件在刨刀返動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，工件在刨刀返回行程將結(jié)束時(shí)作橫向進(jìn)給回行程將結(jié)束時(shí)作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。牛頭刨床主要用于加運(yùn)動(dòng)。牛頭刨床主要用于加工中小型零件工中小型零件龍門刨床龍門刨床:工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，橫梁上的工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，橫梁上的刀架可以水平或垂直運(yùn)動(dòng)刀架可以水平或垂直運(yùn)動(dòng)龍門刨床主要用于加工大型零件龍門刨床主要用于加工大型零件第84頁/共327頁7. 1 牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu)擺桿齒輪帶動(dòng)搖桿左右擺動(dòng)，搖桿帶動(dòng)滑枕做往復(fù)擺桿齒輪帶動(dòng)搖桿左右擺動(dòng)，搖桿帶動(dòng)滑枕做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。擺桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：返回行程比工作行程時(shí)間快。擺桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：返回行程比

43、工作行程時(shí)間快。 第85頁/共327頁第86頁/共327頁3. 1 插削加工插床插床又稱立式刨床，其運(yùn)動(dòng)原理與牛頭刨床又稱立式刨床，其運(yùn)動(dòng)原理與牛頭刨床相似，主要用于孔內(nèi)表面加工，如方孔、多相似，主要用于孔內(nèi)表面加工，如方孔、多邊形孔、鍵槽等的加工。邊形孔、鍵槽等的加工。工件在工作臺(tái)上可做縱向、橫向工件在工作臺(tái)上可做縱向、橫向和回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，滑枕做上下往復(fù)和回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，滑枕做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。第87頁/共327頁第88頁/共327頁7.4 刨削加工的工藝特點(diǎn)刨削加工的工藝特點(diǎn)1.加工精度通常為：精刨：加工精度通常為：精刨：IT7-IT10IT7-IT10，粗糙度，粗糙度RaRa為為6.3-1.

44、66.3-1.6之間。之間。2.2.通用性好，刨床簡單、價(jià)格低、調(diào)整和操作簡通用性好，刨床簡單、價(jià)格低、調(diào)整和操作簡便，刨刀形狀簡單，制造、刃磨方便。便，刨刀形狀簡單，制造、刃磨方便。3.3.生產(chǎn)率一般比較低，主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)率一般比較低，主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，返回行程不參加切削。返回行程不參加切削。4.4.適用于單件小批生產(chǎn)適用于單件小批生產(chǎn)。第89頁/共327頁8.鉆削加工鉆削加工 鉆床包括臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖鉆床包括臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。如圖：臂鉆床。如圖： 工件直徑工件直徑12mm12mm的孔一般使用臺(tái)式鉆的孔一般使用臺(tái)式鉆床加工，孔徑床加工，孔徑50mm0時(shí)，NC

45、發(fā)出移動(dòng)微指令，使控制軸向+X方向移動(dòng)一個(gè)步長；當(dāng)F0時(shí)，NC發(fā)出移動(dòng)微指令，使控制軸向+Z方向移動(dòng)一個(gè)步長；當(dāng)F=0時(shí)，可以規(guī)定NC使控制軸向+X或+Z方向移動(dòng)一個(gè)步長 這樣可以不斷地趨向終點(diǎn)，圖中，帶箭頭的折線軌跡是機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)軌跡，直線OA是理論軌跡，由于插補(bǔ)運(yùn)算所取的步長很小，所以可以近似地認(rèn)為插補(bǔ)軌跡就是直線OA的理論軌跡。 第230頁/共327頁第231頁/共327頁第232頁/共327頁.1 機(jī)機(jī)床床坐坐標(biāo)標(biāo)系系 .1.1 機(jī)床坐標(biāo)系和主運(yùn)動(dòng)方向機(jī)床坐標(biāo)系和主運(yùn)動(dòng)方向 1標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定 對(duì)數(shù)控機(jī)床中的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向的命名，ISO標(biāo)準(zhǔn)和我國JB305282

46、部頒標(biāo)準(zhǔn)都統(tǒng)一規(guī)定采用標(biāo)準(zhǔn)的右手笛卡兒直角坐標(biāo)系，一個(gè)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或一個(gè)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)定義一個(gè)坐標(biāo)軸。 第233頁/共327頁標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系X、Y、Z表示，常稱基本坐標(biāo)系。X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手定則決定。如圖-1所示，圖中大拇指的指向?yàn)閄軸的正方向，食指指向?yàn)閅軸的正方向，中指指向?yàn)閆軸的正方向。圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A、B、C表示。根據(jù)右手螺旋法則，可以方便地確定A、B、C三個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。以大拇指指向X、Y、Z方向，則食指、中指等的指向是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A、B、C方向。YZXZCYAXZBYXX、Y或ZA、B或C圖3-1 右手直角笛卡兒坐

47、標(biāo)系 第234頁/共327頁如果數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)多于X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，則可用附加坐標(biāo)軸U、V、W分別表示平行于X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的第二組直線運(yùn)動(dòng)；如果在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B、C外還有第二組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可分別指定為D、E、F。然而，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床加工的動(dòng)作只需三個(gè)直線坐標(biāo)軸及一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸便可完成大部分零件的數(shù)控加工。第235頁/共327頁2運(yùn)動(dòng)方向的確定運(yùn)動(dòng)方向的確定數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有的是由刀具向工件運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，有的是由工作臺(tái)帶著工件向刀具來實(shí)現(xiàn)的。為了在不知道刀具、工件之間如何作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，便于確定機(jī)床的進(jìn)給操作和編程，統(tǒng)一規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系X、Y、Z作為刀具(相對(duì)于工件)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，增大刀

48、具與工件距離的方向?yàn)樽鴺?biāo)正方向，即坐標(biāo)系的正方向都是假定工件靜止、刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)來確定的。考慮到刀具與工件是一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即刀具向某一方向運(yùn)動(dòng)等同于工件向其相反方向運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，圖3-1中虛線所示的X、Y、Z必然是工件(相對(duì)于刀具)正向運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。第236頁/共327頁3坐標(biāo)軸的確定坐標(biāo)軸的確定(1) Z軸的確定。統(tǒng)一規(guī)定與機(jī)床主軸重合或平行的坐標(biāo)為Z軸，遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较?。機(jī)床主軸是傳遞切削動(dòng)轉(zhuǎn)矩的軸。如數(shù)控車床、數(shù)控外圓磨床是主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床等是主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。對(duì)于沒有主軸的機(jī)床，規(guī)定垂直于工件裝夾表面的方向?yàn)閆坐標(biāo)軸的方向，正向是使刀具離開工件的方向。第23

49、7頁/共327頁(2) X軸的確定。X軸為水平的、平行于工件裝夾面的軸。對(duì)于加工過程中主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如數(shù)控車床、數(shù)控磨床等，X軸沿工件的徑向并平行于橫向拖板，刀具或砂輪離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄軸的正向。對(duì)于如銑床、鉆床、鏜床等刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若Z軸水平(主軸是臥式的)，當(dāng)從主軸(刀具)向工件看時(shí)，X軸的正向指向右邊，如數(shù)控臥式鏜床、銑床；若Z軸垂直(主軸是立式的)，對(duì)于單立柱機(jī)床，當(dāng)從主軸向立柱看時(shí)，X軸的正向指向右邊，對(duì)于雙立柱機(jī)床，當(dāng)從主軸向左側(cè)立柱看時(shí)，X軸的正向指向右邊。第238頁/共327頁(3) Y軸的確定。根據(jù)X、Z軸及其方向，可按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，利用右手螺旋法

50、則確定軸。根據(jù)X、Y、Z軸及其方向，利用右手螺旋法則即可確定A、B、C的方向。一些數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系如圖3-2所示。第239頁/共327頁3.1.2 機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)1機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床基本坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是工件坐標(biāo)系、機(jī)床參考點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，又稱機(jī)械原點(diǎn)、機(jī)床零點(diǎn)，它是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，其位置是由機(jī)床設(shè)計(jì)和制造單位確定的，通常不允許用戶改變，如圖3-3所示。數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)一般在卡盤前端面或后端面的中心；數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)，各生產(chǎn)廠不一致，有的在機(jī)床工作臺(tái)的中心，有的在進(jìn)給行程的終點(diǎn)。第240頁/共327頁圖3-3 數(shù)控機(jī)床的機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn) 第241頁/共3

51、27頁2機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床坐標(biāo)系中一個(gè)固定不變的點(diǎn)，是機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件在各自的正向自動(dòng)退至極限的一個(gè)點(diǎn)(由限位開關(guān)精密定位)，如圖3-3所示。機(jī)床參考點(diǎn)已由機(jī)床制造廠測定后輸入數(shù)控系統(tǒng)，并記錄在機(jī)床說明書中，用戶不得更改。實(shí)際上，機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床上最具體的一個(gè)機(jī)械固定點(diǎn)，既是運(yùn)動(dòng)部件返回時(shí)的一個(gè)固定點(diǎn)，又是各軸啟動(dòng)時(shí)的一個(gè)固定點(diǎn)，而機(jī)床零點(diǎn)(機(jī)床原點(diǎn))只是系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)算的基準(zhǔn)點(diǎn)，處于機(jī)床何處無關(guān)緊要。機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知定值，可以根據(jù)該點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值間接確定機(jī)床原點(diǎn)的位置。第242頁/共327頁在機(jī)床接通電源后，通常要做回零操作，使刀具或工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到機(jī)床參考點(diǎn)。注意

52、，通常我們所說的回零操作，其實(shí)是指機(jī)床返回參考點(diǎn)的操作，并非返回機(jī)床零點(diǎn)。當(dāng)返回參考點(diǎn)的工作完成后，顯示器即顯示出機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，表明機(jī)床坐標(biāo)系已經(jīng)自動(dòng)建立。機(jī)床在回參考點(diǎn)時(shí)所顯示的數(shù)值表示參考點(diǎn)與機(jī)床零點(diǎn)間的工作范圍，該數(shù)值被記憶在CNC系統(tǒng)中，并在系統(tǒng)中建立了機(jī)床零點(diǎn)作為系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)算的基準(zhǔn)點(diǎn)。也有機(jī)床在返回參考點(diǎn)時(shí)，顯示為零(X0，Y0，Z0)，這表示該機(jī)床零點(diǎn)被建立在參考點(diǎn)上。第243頁/共327頁3.1.3 工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn)工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn)工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系，編程尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確

53、定。為保證編程與機(jī)床加工的一致性，工件坐標(biāo)系也應(yīng)該是右手笛卡兒坐標(biāo)系，而且工件裝夾到機(jī)床上時(shí)，應(yīng)使工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為工件原點(diǎn)或編程原點(diǎn)。工件原點(diǎn)在工件上的位置可以任意選擇，為了有利于編程，工件原點(diǎn)最好選在工件圖樣的基準(zhǔn)上或工件的對(duì)稱中心上，例如回轉(zhuǎn)體零件的端面中心、非回轉(zhuǎn)體零件的角邊、對(duì)稱圖形的中心等。第244頁/共327頁在數(shù)控車床上加工零件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線與工件右端面或左端面的交點(diǎn)處如圖3-4(a)所示；在數(shù)控銑床上加工零件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在工件的某個(gè)角上或?qū)ΨQ中心上，如圖3-4(b)所示。圖3-4 工件原點(diǎn)設(shè)置(a) 數(shù)控車床

54、；(b) 數(shù)控銑床 第245頁/共327頁3.1.4 工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系編程時(shí)，尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定，不必考慮工件在機(jī)床上的安裝位置和安裝精度，但在加工時(shí)需要確定機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、刀具起點(diǎn)三者的位置才能加工。工件裝夾在機(jī)床上后，可通過對(duì)刀確定工件在機(jī)床上的位置。所謂對(duì)刀，就是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置關(guān)系。在加工時(shí)，工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，測量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離，這個(gè)距離稱為工件原點(diǎn)偏置，如圖3-5所示。在用絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，該偏置值可以預(yù)存到數(shù)控裝置中，在加工時(shí)工件原點(diǎn)偏置值可以自動(dòng)加到機(jī)床坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機(jī)床

55、坐標(biāo)系確定加工時(shí)的坐標(biāo)值。圖3-5 機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系 第246頁/共327頁對(duì)刀過程一般從各坐標(biāo)方向分別進(jìn)行，可理解為通過找正刀具與一個(gè)在工件坐標(biāo)系中有確定位置的點(diǎn)(即對(duì)刀點(diǎn))來實(shí)現(xiàn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在工件、夾具或機(jī)床上，但必須與工件的定位基準(zhǔn)(相當(dāng)于工件坐標(biāo)系)有已知的準(zhǔn)確關(guān)系，這樣才能確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系。選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則是：便于確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置，容易找正，加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。當(dāng)對(duì)刀精度要求較高時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。第247頁/共327頁對(duì)刀時(shí)直接或間接地使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。所謂刀位點(diǎn)，是指編制數(shù)控加工程序時(shí)用

56、以確定刀具位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)于平頭立銑刀、面銑刀類刀具，刀位點(diǎn)一般取為刀具軸線與刀具底端面的交點(diǎn)；對(duì)球頭銑刀，刀位點(diǎn)為球心；對(duì)于車刀、鏜刀類刀具，刀位點(diǎn)為刀尖；鉆頭取為鉆尖等，如圖3-6(a)(d)所示。刀具起始運(yùn)動(dòng)的刀位點(diǎn)稱為起刀點(diǎn)。圖3-6 刀位點(diǎn)(a) 平頭銑刀；(b) 鉆頭；(c) 球頭銑刀；(d) 車刀、鏜刀 第248頁/共327頁數(shù)控系統(tǒng)從對(duì)刀點(diǎn)開始控制刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并由刀具切削部分加工出要求的零件輪廓，如用球頭刀加工三坐標(biāo)立體型面的零件時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)控制球頭刀球心軌跡，而由外圓切削刃加工出零件輪廓。對(duì)數(shù)控車床、加工中心等數(shù)控機(jī)床，如加工過程中要換刀，在編程時(shí)應(yīng)考慮選擇合適的換刀位置，為

57、了防止換刀時(shí)刀具碰傷工件，換刀點(diǎn)必須設(shè)在零件的外部。第249頁/共327頁相對(duì)坐標(biāo)與絕對(duì)坐標(biāo)表示法 第250頁/共327頁第251頁/共327頁3.2 數(shù)控加工程序格式數(shù)控加工程序格式 3.2.1 程序基本格式程序基本格式1數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的數(shù)控加工程序可分為程序號(hào)、程序段、程序結(jié)束指令等幾個(gè)部分。程序號(hào)又名程序名，置于程序開頭，用作一個(gè)具體加工程序存儲(chǔ)、調(diào)用的標(biāo)記。目前的計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)床，能將程序存儲(chǔ)在內(nèi)存中，為了區(qū)別不同程序，在程序的最前端加上程序號(hào)碼以區(qū)分，以便進(jìn)行程序檢索。程序號(hào)碼以地址O、P、%以及19999范圍內(nèi)的任意數(shù)字組成，通常FANUC系統(tǒng)

58、用“O”，SINUMERIC系統(tǒng)用“%”作為程序號(hào)的地址碼。編程時(shí)要根據(jù)說明書的規(guī)定作指令，否則系統(tǒng)是不會(huì)執(zhí)行的。 第252頁/共327頁工件加工程序由若干個(gè)程序段組成，程序段是控制機(jī)床的一種語句，表示一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)或操作。程序結(jié)束指令用M02或M30代碼，放在最后一個(gè)程序段作為整個(gè)程序的結(jié)束。舉例如下，如圖3-7所示。圖3-7 編程示例 O2001； (程序號(hào))N10 G50 X200 Z150 T0100；(建立工件坐標(biāo)系，選擇T01號(hào)刀)N20 G96 S150 M03； (恒線速設(shè)定，主軸正轉(zhuǎn))N25 G50 S2000； (設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速)N30 G00 X20 Z6 T0101； (

59、建立刀具補(bǔ)償)N40 G01 Z-30 F0.25； (20圓柱加工)N50 X50； (50軸肩加工)N60 X60 Z-70； (50圓錐加工)N70 X90； (60軸肩加工)N80 G00 X200 Z150 T00 M05；(刀具回位)N90 M02； (程序結(jié)束)第253頁/共327頁上例為一個(gè)完整的零件加工程序，程序號(hào)為O2001。以上程序中每一行即稱為一個(gè)程序段，共由10個(gè)程序段組成，每個(gè)程序段以序號(hào)“N”開頭。M02作為整個(gè)程序的結(jié)束。 第254頁/共327頁2程序段的組成程序段的組成一個(gè)程序段表示一個(gè)完整的加工工步或動(dòng)作。程序段由程序段號(hào)、若干程序字和程序段結(jié)束符號(hào)組成。程

60、序段號(hào)N又稱程序段名，由地址N和數(shù)字組成。數(shù)字大小的順序不表示加工或控制順序，只是程序段的識(shí)別標(biāo)記。在編程時(shí)，數(shù)字大小可以不連續(xù)，也可以顛倒，也可以部分或全部省略。但一般習(xí)慣按順序并以5或10的倍數(shù)編程，以備插入新的程序段。第255頁/共327頁程序字由一組排列有序的字符組成，如G00、G01、X120、M02等，表示一種功能指令。每個(gè)“字”是控制系統(tǒng)的具體指令，由一個(gè)地址文字(地址符)和數(shù)字組成，字母、數(shù)字、符號(hào)統(tǒng)稱為字符。例如X250為一個(gè)字，表示X向尺寸為250 mm；F200為一個(gè)字，表示進(jìn)給速度為200 mm/min(具體值由規(guī)定的代碼方法決定)。每個(gè)程序段由按照一定順序和規(guī)定排列的