機械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）：第1章 概論

第1章概論教學(xué)目標(biāo)機器是由若干機械零件組成的。要獲得需要的機械零件，必需要了解該零件表面的成形方法，通過選擇合適的機床、刀具和夾具，采用正確的裝夾方法，對材料或毛坯進(jìn)行加工，即變成具有一定形狀、尺寸和精度的零件。其中，由機床、刀具、夾具和工件組成的系統(tǒng)稱為機械加工工藝系統(tǒng)（簡稱工藝系統(tǒng)），它對能否滿足工件的要求起著決定性的作用。本章重點分析工藝系統(tǒng)各部分的特點及機械加工中常用的概念和方法。教學(xué)重點和難點：工件表面的成形方法典型機床的加工工藝范圍刀具的幾何角度工件定位的方式六點定則獲得加工精度的方法

案例導(dǎo)入

怎樣獲得如圖1.1所示的階梯軸零件？分析：它是由一些外圓柱面、圓錐面(倒角)和平面組成，并有尺寸精度和表面粗糙度要求。怎樣才能獲得這些表面？需要哪些運動？需要用什么機床、刀具、夾具和量具？怎樣把它裝在機床上？精度怎樣？

圖1.1階梯軸簡圖

車床下面首先通過幾張圖片使大家對金屬切削機床與刀具有一個感性的認(rèn)識。銑床磨床鉆床銑削過程插齒過程滾齒過程拉齒過程1.1機械加工的基本概念1.2機械加工工藝裝備1.3基準(zhǔn)的概念及其分類1.4工件定位的六點定則1.5獲得加工精度的方法1.6實訓(xùn)第1章概論1.1機械加工的基本概念

通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，要求掌握機械零件表面的成形方法——軌跡法、成形法、相切法和展成法；熟悉零件常見表面（外圓、孔、平面、螺紋、齒面）的機械加工方法；掌握切削加工中的運動、切削用量與切削層截面參數(shù)。1.1.1工件表面的成形方法

所有零件的表面都是由平面、圓柱面、圓錐面以及各種成形表面（如螺紋表面、漸開線齒面等），這些表面通?？梢钥闯墒且粭l母線沿著另一條導(dǎo)線運動而形成的。圖1.2所示的幾何表面都是由母線1沿導(dǎo)線2運動而形成的。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為發(fā)生線。圖1.2零件表面的形成注意：1.雖然母線和導(dǎo)線相同，但若兩者間起始位置不同，形成的表面也不同，如圖b及c。

2.有些表面，其母線和導(dǎo)線可以互換，如圖a、d、f，稱為可逆表面另一些表面則不能互換，如圖b、e，稱為不可逆表面。1.1.1工件表面的成形方法

軌跡法

成形法

相切法

展成法1.1.1工件表面的成形方法

軌跡法利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運動對工件進(jìn)行加工的方法。

返回1.1.1工件表面的成形方法

成形法利用成形刀具對工件進(jìn)行加工的方法。

返回1.1.1工件表面的成形方法

相切法利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運動對工件進(jìn)行加工的方法。

返回1.1.1工件表面的成形方法

展成法利用刀具和工件作展成切削運動進(jìn)行加工的方法。

返回

如外圓車削時，工件做旋轉(zhuǎn)運動，刀具作縱向直線運動，形成了工件的外圓表面。在新的表面的形成過程中，工件上有三個依次變化的表面：圖1.4車削時的切削運動待加工表面：即將被切去金屬層的表面;過渡表面：切削刃正在切削著的表面;已加工表面：已經(jīng)切去一部分金屬形成的新表面。1.1.2切削加工成形運動和切削用量1.成形運動為了要獲得所需工件的表面形狀，必須形成一定形狀的發(fā)生線（母線和導(dǎo)線），在切削和磨削加工中，發(fā)生線是通過機床實現(xiàn)的。工件的表面形狀、尺寸和相互位置關(guān)系就是通過機床上刀具與工件的相對位置和相對運動形成的。工件表面的成形運動有二種：（1）主運動主運動是切下金屬所必須的最主要的運動。通常它的速度最高，消耗機床功率最多（如車削時工件的回轉(zhuǎn)運動、鉆削時刀具的回轉(zhuǎn)運動）。（2）進(jìn)給運動使新的金屬不斷投入切削的運動。進(jìn)給運動可以是連續(xù)運動，也可以是間歇運動（如車削時刀具的移動、鉆削時刀具的移動）。

在切削過程中，切削刃和切削運動是兩個不可或缺的要素。不同形狀的切削刃與不同的切削運動組合，即可形成各種工件表面，如圖1.5所示。

2切削用量

ve、f、

ap稱之為切削用量三要素。（1）切削速度vc（單位為m/min）

是切削刃上選定點相對于工件的主運動線速度。當(dāng)主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，其切削速度為

vc=

式中d－工件或刀具上某一點的回轉(zhuǎn)直徑（mm)

n－工件或刀具的轉(zhuǎn)速（r/min)

當(dāng)主運動旋轉(zhuǎn)一周時，刀具（或工件）沿進(jìn)給方向上的位移量。進(jìn)給量的大小也反映了進(jìn)給速度

v

f(單位時間的進(jìn)給量)的大小，關(guān)系為：(3)背吃刀量ap（單位為mm）車削時是工件上待加工表面與已加工表面間的垂直距離：式中dw——工件待加工表面的直徑，單位為mm；

dm——工件已加工表面的直徑，單位為mm。（4）合成切削速度ve

在主運動與進(jìn)給運動同時進(jìn)行的情況下，切削刃上任一點的實際切削速度是它們的合成速度ve＝vc＋vf

（2）進(jìn)給量f（單位為mm/min）1.2.1機床1.2.2刀具1.2.3夾具1.2.4量具1.2機械加工工藝裝備1.2機械加工工藝裝備1.2.1機床機床是制造機器的機器，被稱為工作母機。1.2.1.1機床的分類與型號編制1.機床的分類組車床鉆床系傳統(tǒng)的分類方法鏜床

按加工性質(zhì)和所用刀具齒輪加工

分為12大類螺紋加工機床通用機床加工范圍較廣，通用性較強按應(yīng)用范圍分為專門化機床工藝范圍較窄，滾齒機專用機床它的工藝范圍最窄，導(dǎo)軌磨床普通精度機床按工作精度精密機床高精度機床手動機床按自動化程度機動機床半自動機床自動機床儀表機床按重量與尺寸中型機床（一般機床）大型機床（10t～30t）重型機床（30t～100t）超重型機床（大于100t）單軸機床按機床主要工作部件的數(shù)目多軸機床單刀機床多刀機床還可以按機床的某些特點進(jìn)一步描述，如高精度萬能外圓磨床、立式鉆床等2.機床型號的編制

機床型號是機床產(chǎn)品的代號，用以簡明地表示機床的類型、通用和結(jié)構(gòu)特性、主要技術(shù)參數(shù)等。

通用機床型號的表示方法：（△）○（○）△△△（×△）（●）/

（●）（-●）企業(yè)代號其它特性代號重大改進(jìn)順序號主軸數(shù)或第二主參數(shù)主參數(shù)或設(shè)計順序號系代號組代號通用特性、結(jié)構(gòu)特性代號類代號分類代號注：△表示阿拉伯?dāng)?shù)字；〇表示大寫的漢語拼音字母；括號中表示可選項，當(dāng)無內(nèi)容時不表示，有內(nèi)容時不帶括號；●表示大寫的漢語拼音字母、或阿拉伯?dāng)?shù)字、或兩者兼有之。（1）機床的類別代號用該類機床名稱漢語拼音的第一個字母表示，如：類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨插床拉床鋸床其他機床代號CZTM2M3MYSXBLGQ讀音車鉆鏜磨二磨三磨牙絲銑刨拉割其表1.1通用機床類別代號（2）機床的特性代號用漢語拼音字母表示，如：通用特性高精度精密自動半自動數(shù)控加工中心仿型輕型加重型簡式或經(jīng)濟(jì)型柔性加工單元數(shù)顯高速代號GMZBKHFQCJRXS讀音高密自半控?fù)Q仿輕重簡柔顯速表1.2機床通用特性代號（3）機床的組別、系別代號用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，前一位表示組別，后一位表示系別，每類機床劃分為10個組，用數(shù)字0~9表示。每個組又可分為若干個系。見表1.3（4）機床主參數(shù)、設(shè)計順序號和第二主參數(shù)主參數(shù)和第二主參數(shù)用阿拉伯?dāng)?shù)字給出主參數(shù)的折算值（1/10或1/100）（5）機床的重大改進(jìn)順序號序號按A、B、C……等字母的順序選用（6）其他特性代號（7）企業(yè)代號例如CA6140型臥式車床的代號意義為：

CA6140主參數(shù)（最大回轉(zhuǎn)直徑400mm)系別代號（臥式車床系）組別代號（落地及臥式車床組）結(jié)構(gòu)特性代號（結(jié)構(gòu)不同）類別代號3.機床技術(shù)性能指標(biāo)

（1）機床的工藝范圍

（2）機床的技術(shù)參數(shù)主參數(shù)基本參數(shù)尺寸參數(shù)運動參數(shù)動力參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)①尺寸參數(shù)

機床的尺寸參數(shù)是指機床的主要結(jié)構(gòu)尺寸。多數(shù)機床的主參數(shù)也是尺寸參數(shù)，但尺寸參數(shù)除了主參數(shù)還包括一些其他尺寸。②運動參數(shù)

是指機床加工工件時所能提供運動速度，包括主運動的速度范圍、速度數(shù)列和進(jìn)給運動范圍、進(jìn)給量數(shù)列，以及空行程的速度等。

③動力參數(shù)

是指機床驅(qū)動主運動、進(jìn)給運動和空行程運動的電動機額定參數(shù)（如額定功率、額定轉(zhuǎn)速等）

（3）機床的精度與剛度

機床的精度包括幾何精度和運動精度。

機床的剛度是指機床在受力作用下抵抗變形的能力。

1.2.1.2機床的傳動原理

1.機床的基本組成

（1）執(zhí)行件執(zhí)行機床運動的部件，如主軸、刀架、工作臺等。其任務(wù)是裝夾刀具和工件，直接帶動它們完成一定形式的運動和保持準(zhǔn)確的運動軌跡。

（2）運動源為執(zhí)行件提供運動和動力的裝置。如電動機

（3）傳動裝置傳遞運動和動力的裝置。通過它可以把運動源的運動和動力傳給執(zhí)行件，使它按一定的速度和方向運動；也可以把兩個執(zhí)行件聯(lián)系起來，使二者保持某種確定的運動關(guān)系。

機床的傳動裝置有機械、液壓、電氣、氣壓等多種形式。機床的傳動鏈

要獲得需要的運動，就要把執(zhí)行件、運動源和傳動裝置連接起來，稱為傳動聯(lián)系。

組成傳動聯(lián)系的一系列傳動件稱為傳動鏈。

定比傳動機構(gòu)傳動比和傳動方向固定不變

傳動機構(gòu)

換置機構(gòu)可以變換傳動比和傳動方向

內(nèi)聯(lián)系傳動鏈兩個末端元件的轉(zhuǎn)角或位移量之間有嚴(yán)格的比例關(guān)系要求

傳動鏈

外聯(lián)系傳動鏈沒有比例關(guān)系要求

滾切齒輪和車削螺紋，就需要內(nèi)聯(lián)系傳動鏈；車削外圓時就是一條外聯(lián)系傳動鏈。

3.機床的傳動原理圖銑平面有兩條外聯(lián)系傳動鏈：“1－2－uv－3－4”

聯(lián)系電動機和主軸，使銑刀獲得一定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)運動B1；“5－6―uf―7－8”

聯(lián)系運動源和工作臺，使工件獲得一定進(jìn)給速度和方向的直線運動A1。通過換置機構(gòu)uv

、uf可實現(xiàn)改變銑刀的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和工件的進(jìn)給速度和方向。假想線代表定比傳動機構(gòu)棱形塊代表換置機構(gòu)

3.機床的傳動原理圖車螺紋時，工件的旋轉(zhuǎn)和車刀的移動為復(fù)合運動，有兩條傳動鏈：外聯(lián)系傳動鏈“1－2－uv

－3－4”

將運動源和主軸聯(lián)系起來；內(nèi)聯(lián)系傳動鏈“4－5―ux－6－7”

將主軸和刀架聯(lián)系起來，使工件和車刀保持嚴(yán)格的運動關(guān)系，利用換置機構(gòu)ux，可實現(xiàn)不同導(dǎo)程的要求假想線代表定比傳動機構(gòu)棱形塊代表換置機構(gòu)

3.機床的傳動原理圖車圓錐螺紋需要三個單元運動組成的復(fù)合運動：工件旋轉(zhuǎn)B11、車刀縱向直線移動A11

和橫向直線移動A12。工件轉(zhuǎn)（1－2－uv

－3－4外聯(lián)系）時，車刀縱向移動一個螺紋導(dǎo)程L（4－5―ux―6－7內(nèi)聯(lián)系）；橫向移動Ltanα的距離（7－8－uy

－9內(nèi)聯(lián)系）。這兩條傳動鏈都是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。傳動鏈中的ux可適應(yīng)加工不同導(dǎo)程螺紋的需要，uy可適應(yīng)加工不同錐度螺紋的需要。外聯(lián)系傳動鏈?zhǔn)怪鬏S和刀架獲得一定速度和方向的運動。假想線代表定比傳動機構(gòu)棱形塊代表換置機構(gòu)

1.2.1.3典型機床的加工范圍

車床

1－主軸箱2—刀架3—尾座4—床身5、9—床腿6—光桿7—絲杠

8—溜板箱10—進(jìn)給箱11—掛輪變速機構(gòu)1.2.1.3典型機床的加工范圍

臥式車床加工的刀具和典型表面

鉆中心孔鉆孔

鏜孔

滾花

車錐面

2.銑床

X62W型銑床1—主軸變速機構(gòu)2—床身3—主軸4—橫梁5—刀桿支架6—工作臺7—回轉(zhuǎn)盤8—橫滑板9—升降臺10—進(jìn)給變速機構(gòu)

銑刀與銑床加工的典型表面i)、j)銑角度槽k)、l)銑鍵槽m)銑齒形n)銑螺旋槽o)銑曲面p)銑立體曲面q)球頭銑刀

銑刀與銑床加工的典型表面a)、b)、銑平面c)銑螺紋d)、e)銑溝槽f)銑臺階g)銑T型槽h)切斷

3.鉆床

搖臂鉆床1—底座2—立柱3—搖臂4—主軸箱5—主軸6—工作臺

鉆床的加工方法

4.鏜床

搖臂鉆床1—底座2—立柱3—搖臂4—主軸箱5—主軸6—工作臺臥式鏜床

1－床身2—下滑座3—上滑座4—后支架5—后立柱6—工作臺

7—鏜軸8—平旋盤9—徑向刀架10—前立柱11—主軸箱

臥式鏜床的主要加工方法

臥式鏜床的主要加工方法

5.磨床

M1432A型萬能外圓磨床1—床身2—工作頭架3—工作臺4—內(nèi)圓磨具5—砂輪架6—尾座7—液壓控制箱外圓磨床及其加工示意圖

6.齒輪加工機床1）按成形法加工齒輪（普通銑床）

直齒圓柱齒輪的成形銑削

a)盤形齒輪銑刀銑齒b)指狀齒輪銑刀銑齒Y3150E型滾齒機

1—床身2—立柱3—刀架溜板4—刀桿5—刀架體6—支架7—心軸8—后立柱9—工作臺2）滾齒機3）插齒機4）磨齒機5）珩齒機擠壓加工機床

擠壓是迫使金屬塊料產(chǎn)生塑性流動，通過凸模與凹模間的間隙或凹模出口，制造空心或斷面比毛坯斷面要小的零件的一種工藝方法。

冷擠壓

毛坯不經(jīng)加熱就進(jìn)行擠壓。冷擠壓是無切屑、少切屑零件加工先進(jìn)工藝之一。

溫擠壓將毛坯加熱到再結(jié)晶溫度以下的溫度進(jìn)行擠壓。溫擠壓仍具有少無切屑的優(yōu)點。

擠壓方法：①正擠壓擠壓時，金屬的流動方向與凸橫的運動方向相一致。正擠壓又分為實心件正擠壓空心件正擠壓兩種。正擠壓法可以制造各種形狀的實心件和空心件，如螺釘、心軸、管子和彈殼等。②反擠壓擠壓時，金屬的流動方向與凸模的運動方向相反，反擠壓法可以制造各種斷面形狀的杯形件，如儀表罩殼、萬向節(jié)軸承套等。③復(fù)合擠壓擠壓時，毛坯一部分金屬流動方向與凸模的運動方向相同，而另一部分金屑流動方向則與凸模的運動方向相反，復(fù)合擠壓法可以制造雙杯類零件，也可以制造杯桿類零件和桿桿類零件。④減徑擠壓變形程度較小的一種變態(tài)正擠壓法，毛坯斷面僅作輕度縮減。主要用于制造直徑相差不大的階梯軸類零件以及作為深孔杯形件的修整工序。

1.刀具材料2.刀具幾何角度3.刀具種類及其選用4.砂輪1.2.2刀具1.刀具材料1)刀具材料應(yīng)具備的性能作為刀具材料應(yīng)滿足以下基本要求：（1）高的硬度和耐磨性刀具材料要比工件材料硬度高，常溫硬度在HRC62以上。耐磨性表示抵抗磨損的能力，它取決于組織中硬質(zhì)、數(shù)量、大小和分布。（2）足夠的強度和韌性為了承受切削中的壓力沖擊和振動，避免崩刃和折斷，刀具材料應(yīng)該具有足夠的強度和韌性。一般強度用抗彎強度來表示，韌性用沖擊值表示。（3）高的耐熱性刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度和韌性的能力。（4）良好的工藝性為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性，如切削加工性、鑄造性、鍛造性、熱處理性等。（5）良好的經(jīng)濟(jì)性2)常用刀具材料目前，生產(chǎn)中所用的刀具材料以高速鋼和硬質(zhì)合金居多。炭素工具鋼（如T10A、T12A）、工具鋼（如9SiCr、CrWMn）因耐熱性差，僅用于一些手工或切削速度較低的刀具。（1）高速鋼是一種加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。有較高的熱穩(wěn)定性，較高的強度、韌性、硬度和耐磨性；其制造工藝簡單，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造，這對于一些形狀復(fù)雜的工具，如鉆頭、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等尤為重要，是制造這些刀具的主要材料。高速鋼按用途分為通用型高速鋼和高性能高速鋼；按制造工藝不同分為熔煉高速鋼和粉末高速鋼。各類高速鋼刀具（1）高速鋼高速鋼是含有W、Mo、Cr、V等合金元素較多的合金工具鋼。它所允許的切削速度比碳素工具鋼及合金工具鋼高1～3倍，故稱為高速鋼。500～650°C時仍能切削。切削一般材料可選用普通高速鋼，其中W18Cr4V過去國內(nèi)用得多，目前國內(nèi)外大量使用的是W6Mo5Cr4V2；切削難加工材料時可選用高性能高速鋼。(2)硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是由高硬度的難熔金屬碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金屬粘結(jié)劑（如Co、Ni、Mo等）經(jīng)粉末冶金方法制成的。硬質(zhì)合金的硬度、特別是高溫硬度、耐磨性、耐熱性都高于高速鋼，硬質(zhì)合金的常溫硬度可達(dá)89～93HRA（高速鋼為83～86.6HRA），在800°C～1000°C時仍能進(jìn)行切削。硬質(zhì)合金的切削性能優(yōu)于高速鋼，刀具耐用度也比高速鋼高幾倍到幾十倍，在相同耐用度時，切削速度可提高4～10倍。但硬質(zhì)合金較脆，抗彎強度低，韌性也很低。各類硬質(zhì)合金鋼刀具鎢鈷類硬質(zhì)合金（YG）用于切削鑄鐵等脆性材料、有色金屬及其合

金，也適于加工不銹鋼、高溫合金、鈦合金等難加工材料硬質(zhì)合金

鎢鈦鈷類類硬質(zhì)合金（YT）一般用于連續(xù)切削塑性金屬材料表1.6常用硬質(zhì)合金牌號的應(yīng)用范圍牌號合金性能使用范圍YG3X是YG類合金中耐磨性最好的一種，但抗沖擊性能差適用于鑄鐵、有色金屬及其合金的精鏜，精車等，亦可用于合金鋼、淬火鋼及鎢、鉬材料的精加工YG6X屬細(xì)晶粒合金，其耐磨度較YG6高，而使用強度接近于YG6適用于冷硬鑄鐵、合金鑄鐵、耐熱鋼及合金鋼的加工，亦適用于普通鑄鐵的精加工，并可用于制造儀器儀表工業(yè)用的小型刀具和小模數(shù)滾刀YG6耐磨性較高，但低于YG6X、YG3X，韌性高于YG6X、YG3X，可使用較YG8為高的速度適用于鑄鐵、有色金屬及合金與非金屬材料連續(xù)切削的粗車，間斷切削的半精車、精車、小端面精車、粗車螺紋、旋風(fēng)車絲，連續(xù)斷面的半精銑與精銑，孔的粗?jǐn)U與精擴(kuò)YG8使用強度較高，抗沖擊和抗振動性能較YG6好，耐磨性及允許的切削速度較低適用于鑄鐵、有色金屬及其合金與非金屬材料加工中不平整斷面和間斷切削時的粗車、粗刨、粗銑，一般孔和深孔的鉆孔、擴(kuò)孔YG10H屬超細(xì)晶粒合金，耐磨性較好，抗沖擊和抗振動性能高適用于低速粗車，銑削耐熱合金，作切斷刀及絲錐等YT5在YT類合金中，強度最高，抗沖擊和抗振動性能好，不易崩刃，但耐磨性較差適用于碳鋼及合金鋼，包括鋼鍛件、沖壓件及鑄鐵的表面加工，以及不平整端面和間斷切削時的粗車、粗刨、半精刨、粗銑、鉆孔牌號合金性能使用范圍YT14使用強度高，抗沖擊性能和抗振動性能好，但較YT5稍差，耐磨性及允許的切削速度較YT5高適于碳鋼及合金鋼連續(xù)切削時的粗車，不平端面和間斷切削時的半精車和精車，連續(xù)面的粗銑，鑄孔的擴(kuò)鉆等YT15耐磨性優(yōu)于YT14，但抗沖擊性韌性較YT4差適于碳鋼及合金鋼加工中連續(xù)切削時的半精車及精車，間斷切削時的小端面精車，旋風(fēng)車絲，連續(xù)面的半精銑及精銑，孔的精擴(kuò)及粗?jǐn)UYT30耐磨性及允許的切削速度較YT15高，但使用強度及抗沖擊韌性較YT14差，焊接及刃磨時極易產(chǎn)生裂紋適于碳鋼及合金鋼的精加工，如小端面精車、精鏜、精擴(kuò)等YG6A屬細(xì)晶粒合金，耐磨性及使用強度與YG6X相似適于硬鑄鐵、球墨鑄鐵、白口鐵、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼、淬火鋼及合金鋼的半精加工及精加工YG8A屬中顆粒合金，其抗彎強度與YG8相同，而硬度和YG6相同，高溫切削時熱硬性較好適于硬鑄鐵、球墨鑄鐵、白口鐵及有色金屬的精加工，亦適于不銹鋼的粗加工和半精加工YW1熱硬性較好，能承受一定的沖擊負(fù)荷，通用性較好適于耐熱鋼，高錳鋼，不銹鋼等難加工材料的精加工，也適于一般鋼材以及普通鑄鐵及有色金屬的精加工表1.6各種硬質(zhì)合金牌號的應(yīng)用范圍(續(xù))(3)其它刀具材料

1）陶瓷陶瓷是以氧化鋁（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。陶瓷刀具比硬質(zhì)合金具有更高的硬度和耐熱性，在1200°C的溫度下仍能切削，切削速度更高，并可切削難加工的高硬度材料。主要缺點是性脆，抗沖擊韌性差，抗彎強度低。2）人造金剛石天然金剛石是自然界最硬的材料。耐磨性極好，但價格昂貴，主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤、激光反射鏡等。3）立方氮化硼（CBN）由六方氮化硼（白石墨）在高溫高壓下轉(zhuǎn)化而成的。立方氮化硼刀具硬度與耐磨性僅次于金剛石。它的耐熱性可達(dá)1300℃，化學(xué)穩(wěn)定性很高，在高溫下與大多數(shù)鐵族金屬都不起化學(xué)反應(yīng)。一般用于高硬度、難加工材料的精加工。2.刀具幾何角度1）刀具切削部分的組成前刀面Aγ

切削過程中切屑流出所經(jīng)過的刀具表面。后刀面Aα

切削過程中與工件過渡表面相對的刀具表面。切削部分副后面A'γ

切削過程中與工件已加工表面相對的刀具表面。主切削刃s前刀面與后刀面的交線。副切削刃s‘前刀面與副后面的交線。車刀刀尖主切削刃刃與副切削刃連接處的一小段切削刃。刀柄

2）刀具切削部分的幾何角度（1）正交平面參考系

基面Pr正交平面參考系切削平面Ps

正交平面Po基面Pr

通過切削刃選定點，垂直于假定主運動方向的平面。通常，基面應(yīng)平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和測量的某一安裝定位平面或軸。例如，普通車刀、刨刀的基面Pr

平行于刀具底面。切削平面Ps

通過切削刃選定點，與主切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面。也就是主切削刃與切削速度方向構(gòu)成的平面。正交平面Po

通過切削刃選定點，同時垂直于基面與切削平面的平面（2）刀具的標(biāo)注角度

在正交平面內(nèi)標(biāo)注的角度①前角γo

是指前刀面與基面之間的夾角。前面與基面平行時前角為零；刀尖位于前刀面最高點時，前角為正；刀尖位于前刀面最低點時，前角為負(fù)。前角γo

后角αo楔角βo

（2）刀具的標(biāo)注角度

在正交平面內(nèi)標(biāo)注的角度②后角αo

是指后刀面與切削平面之間的夾角。刀尖位于后刀面最前點時，后角為正；刀尖位于后刀面最后點時，后角為負(fù)。后角的主要作用是減小后刀面與過渡表面間的摩擦。③楔角βo

前刀面與后刀面的夾角。是由前角后角得到的派生角。在基面內(nèi)標(biāo)注的角度①主偏角κr

是指主切削刃與假定進(jìn)給方向之間的夾角。主偏角一般在0°～90°之間，且為正值。②副偏角κr′是指副切削刃與假定進(jìn)給反方向之間的夾角。③刀尖角εo

是指主切削刃與副切削刃間的夾角。是由主偏角和副偏角得到的派生角。在切削平面內(nèi)標(biāo)注的角度刃傾角λs

是指主切削刃與基面之間的夾角。切削刃與基面平行時，刃傾角為零；刀尖位于刀刃最高點時，刃傾角為正；刀尖位于刀刃最低點時，刃傾角為負(fù)。主偏角κr副偏角κr′刀尖角εo

切削刃與基面平行時，刃傾角為零；刀尖位于刀刃最高點時，刃傾角為正；刀尖位于刀刃最低點時，刃傾角為負(fù)。在切削平面內(nèi)標(biāo)注的角度刃傾角λs

是指主切削刃與基面之間的夾角。（3）刀具的工作角度

在切削加工中，由于進(jìn)給運動的影響，或者刀具相對于工件安裝位置發(fā)生變化時，會使刀具的實際切削角度發(fā)生變化。刀具在工作狀態(tài)下的切削角度，稱為刀具的工作角度。工作角度記作為：γoe、αoe、κre、κre′、λse、αoe′等。①進(jìn)給運動對工作角度的影響

橫向進(jìn)給對工作角度的影響車端面或切斷時，車刀沿橫向進(jìn)給，合成運動方向與主運動方向的夾角為（），運動軌跡是阿基米德螺旋線。這時工作基面和工作切削平面分別相對于基面Pr和切削平面轉(zhuǎn)過μ角。刀具的工作前角γoe增大和工作后角αoe減小，分別為：縱向進(jìn)給對工作角度的影響車外圓或車螺紋時，合成運動方向與主運動方向之間的夾角為μf，這時工作基面和工作切削平面分別相對于基面Pr和切削平面轉(zhuǎn)過μf角。刀具的工作前角γoe增大和工作后角αoe減小，分別為：一般車削時，進(jìn)給量比工件直徑小得多，故角度μ很小，對車刀工作角度影響很小，可忽略不計。但若進(jìn)給量較大時（如加工絲桿、多頭螺紋），則應(yīng)考慮角度μ的影響。車削右旋螺紋時，車刀左側(cè)刃后角應(yīng)大些，右側(cè)刃后角應(yīng)小些。或者使用可轉(zhuǎn)角度刀架將刀具傾斜一個μ角安裝，使左右兩側(cè)刃工作前后角相同。②刀具安裝對工作角度的影響刀刃安裝高度對工作角度的影響

車削時刀具的安裝常會出現(xiàn)刀刃安裝高于或低于工件回轉(zhuǎn)中心的情況工作基面、工作切削平面相對于標(biāo)注參考系產(chǎn)生θ角的偏轉(zhuǎn)，將引起工作前角和工作后角的變化。刀柄安裝偏斜對工作角度的影響在車削時會出現(xiàn)刀柄與進(jìn)給方向不垂直的情況，刀柄垂線與進(jìn)給方向產(chǎn)生θ角的偏轉(zhuǎn)，將引起工作主偏角和工作副偏角的變化3.刀具種類及其選用1）車刀車刀是金屬切削加工中使用最廣泛的刀具，它可以用來加工各種內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面，如外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋，也可用于切槽和切斷等。車刀按結(jié)構(gòu)可分為整體式、焊接式、機夾重磨式、可轉(zhuǎn)位式及成形車刀等。（1）焊接車刀將一定形狀的硬質(zhì)合金刀片用黃銅、純銅等焊接在刀桿上的刀槽內(nèi)而成。各種焊接式車刀及所加工的表面。這種刀片有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，應(yīng)選用合適的硬質(zhì)合金牌號和刀片規(guī)格。1.切斷刀2、3.90°偏刀4.彎頭刀5.直頭刀6.成形車刀7.寬刃精車刀8、10.螺紋車刀9.端面車刀11.內(nèi)槽車刀12.通孔車刀13.盲孔車刀（2）可轉(zhuǎn)位車刀采用機械夾固的方法，將刀片夾緊在刀桿上。它由刀桿、刀片、刀墊和夾緊元件組成，當(dāng)切削刃用鈍后，將刀片轉(zhuǎn)過一個位置，便可用新的一個切削刃進(jìn)行切削，當(dāng)全部刀刃都用鈍后再更換新刀片。1—刀片2—刀墊3—卡簧4—杠桿5—彈簧6—螺釘7—刀桿（3）成形車刀是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用高效車刀。它的刃形是根據(jù)工件廓形設(shè)計的,用成形車刀加工，只要一次就能切出成形表面，操作簡單，生產(chǎn)率高，刀具使用壽命長，主要用于大批量生產(chǎn)。成形車刀按結(jié)構(gòu)和形狀分為平體成形車刀、棱體成形車刀和圓體成形車刀三類。2）孔加工刀具

在實體上加工孔，常用麻花鉆、中心鉆及深孔鉆；而對已有孔作進(jìn)一步加工，則用擴(kuò)孔鉆、鉸刀、鏜刀等，此外，內(nèi)孔拉（推）刀、內(nèi)圓磨砂輪及珩磨頭也用來對已有孔作進(jìn)一步的精加工。（1）麻花鉆麻花鉆是一種形狀復(fù)雜的雙刃鉆孔或擴(kuò)孔的標(biāo)準(zhǔn)刀具。

麻花鉆的主要幾何參數(shù)有螺旋角β（一般為25°～32°），頂角2φ，（2φ=118°），橫刃長度，橫刃斜角ψ等。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的缺點是：切削刃長，前角變化大（從外緣30°逐漸減小到鉆芯

-30°），橫刃切削條件差，排屑不暢等，為提高鉆孔的精度和效率，常將標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆按特定方式修磨成“群鉆”。群鉆的基本特征為：三尖七刃銳當(dāng)先，月牙弧槽分兩邊，一側(cè)外刃開屑槽，橫刃磨得低窄尖

中心鉆

中心鉆用來加工各種軸類工件的中心孔。中心鉆（2）擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔鉆是將孔進(jìn)一步擴(kuò)大用的刀具。擴(kuò)孔鉆有整體式和套式兩種

（3）鉸刀鉸刀用于中小尺寸孔的半精加工和精加工。

鉸刀的種類（機用鉸刀和手用鉸刀）锪鉆（4）鏜刀（a）（b）（c）單刃鏜刀鏜刀是在車床、鏜床、加工中心、自動機床及組合機床上使用的刀具。

雙刃鏜刀拉削的各種表面3）拉刀拉刀是一種高精度和高生產(chǎn)率的多齒刀具。

圓孔拉刀的組成和拉削過程4）銑刀

銑刀是一種多齒回轉(zhuǎn)刀具，可以加工各種平面、溝槽和成形表面等。銑刀的種類很多，按其用途可分為加工平面用銑刀、加工溝槽用銑刀和加工成形面用銑刀等三大類。圓柱銑刀面銑刀三面刃銑刀4）銑刀鋸片銑刀立銑刀角度銑刀4）銑刀鍵槽銑刀球頭銑刀成形銑刀5）齒輪刀具拉齒加工齒輪齒形的刀具稱為齒輪刀具。（1）成形法加工齒形的刀具成形法齒輪刀具的刃形與被加工齒輪齒槽的形狀相符。

（2）展成法加工齒形的刀具

展成法齒輪刀具是根據(jù)齒輪嚙合原理來加工的齒輪刀具，工件的齒形是由刀具齒形的運動軌跡包絡(luò)而成的。一把刀具可以加工同模數(shù)和壓力角，任意齒數(shù)的齒輪，加工精度和生產(chǎn)率較高，但機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般用于成批和大量生產(chǎn)。①齒輪滾刀滾刀可加工直齒、斜齒圓柱齒輪。標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀精度分為四級：AA、A、B和C級；與之對應(yīng)，加工的齒輪精度等級分別為：6～7級、7～8級、8～9級和9～10級齒輪。

（2）展成法加工齒形的刀具②插齒刀插齒可加工直齒輪、內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪、人字齒輪和齒條等。插齒刀的精度分為AA、A、B三級，分別用于加工精度為6、7、8級的齒輪。

（2）展成法加工齒形的刀具

③剃齒刀剃齒是對已切出的齒形進(jìn)一步加工的齒形精加工方法。剃齒刀可加工未淬硬的直齒、斜齒圓柱齒輪。通用剃齒刀的制造精度分為A、B、C三級，分別加工6、7、8級精度的齒輪。4.砂輪1）砂輪的特性砂輪是磨削加工中的重要工具，砂輪是由按一定比例的磨料和結(jié)合劑，經(jīng)壓坯、干燥、焙燒而制成，有很多氣孔。磨料、結(jié)合劑與氣孔三者構(gòu)成了砂輪三要素。砂輪的參數(shù)有：(1)磨料磨料即砂粒，是構(gòu)成砂輪的主要成分系別名稱代號顏色性能氧化物棕剛玉白剛玉鉻剛玉AWAPA棕褐色白色玫瑰紅色硬度較低,韌性較好較A硬度較高,磨粒鋒利韌性差韌性比WA好碳化物黑碳化硅綠碳化硅碳化硼CGCBC黑色帶光澤綠色帶光澤黑色比剛玉類硬度高,導(dǎo)熱性好,但韌性差較C硬度高,導(dǎo)熱性好,韌性較差比剛玉,C、GC都硬、耐磨,高溫易氧化超硬磨料人造金剛石立方氮化硼DCBN白,淡綠色,黑色棕黑色硬度最高,耐熱性較好硬度僅次于D,韌性較D好(2)粒度粒度指磨料顆粒的大小，用磨粒能通過的篩網(wǎng)號表示。例如30粒度是指磨粒剛可通過每英寸長度上有30個孔眼的篩網(wǎng)。粒度號越大則磨粒的顆粒越小。粗加工的磨粒尺寸大，精加工的磨粒尺寸小。通常把磨料顆粒尺寸大于40μm的稱為磨粒，顆粒尺寸小于40μm的稱為微粉。

(3)結(jié)合劑結(jié)合劑的作用是將磨粒粘結(jié)在一起，使砂輪具有一定的形狀和強度結(jié)合劑的特性影響砂輪的強度、耐腐蝕性、耐熱性及砂輪壽命。

名稱代號特性陶瓷V耐熱、耐油和耐酸、堿的侵蝕,強度較高,較脆樹脂B強度高,富有彈性,具有一定拋光作用,耐熱性差,不耐酸堿橡膠R強度高,彈性更好,拋光作用更好,耐熱性差,不耐油和酸,易堵塞(4)硬度砂輪的硬度是指在磨削力作用下，磨粒從砂輪表面脫落的難易程度。它反映了磨粒與粘合劑的粘結(jié)強度。砂輪硬，磨粒不易脫落，砂輪軟，磨粒容易脫落。

等級超軟軟中軟中中硬硬超硬代號DEFGHJKLMNPQRSTY選擇磨未淬硬鋼選用L~N,磨淬火合金鋼選用H~K,高表面質(zhì)量磨削時選用K~L,刃磨硬質(zhì)合金刀具選用H~J選砂輪硬度的基本原則為：

1）工件材料硬，砂輪硬度應(yīng)選軟些，以便磨鈍的磨粒及時脫落。

2）砂輪與工件磨削接觸面積和弧長較大時，砂輪硬度應(yīng)選軟些。

3）用成形砂輪磨削時，為保持必要的形狀，應(yīng)選硬些的砂輪。

4）磨削有色金屬（鋁、黃銅等）等軟材料時，為防止砂輪堵塞，應(yīng)選用較軟的砂輪。

5）砂輪的粒度號大時，應(yīng)選軟些的砂輪。(5)組織砂輪的組織表示砂輪的疏密程度，它是按砂輪中磨料、結(jié)合劑、氣孔三者的體積比例關(guān)系來分級的。磨粒在砂輪總體積中所占的比例越大，砂輪的組織越緊密，氣孔越少；反之，則組織疏松，氣孔多。

組織號01234567891011121314磨粒率/%626058565452504846444240383634用途成形磨削,精密磨削磨削淬火鋼,刀具刃磨磨削韌性大而硬度不高的材料磨削熱敏性大的材料2）砂輪的形狀與尺寸

砂輪的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)磨削條件和工件形狀來選擇，其原則是：在可能的情況下，砂輪的外徑應(yīng)盡量大些，可以提高生產(chǎn)率和降低表面粗糙度。磨削內(nèi)圓時，砂輪外徑一般取工件孔徑的三分之二左右?？v磨時，應(yīng)選較寬的砂輪。常用砂輪的形狀及用途

名稱平面砂輪雙斜邊砂輪雙面凹砂輪筒形砂輪杯形砂輪薄片砂輪碗形砂輪碟形砂輪代號PPSXPSANBPBBWD形狀用途用于外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、無心磨、工具磨、砂輪機等主要用于磨削齒輪齒面和單線螺紋可用于外圓磨削和刃磨刀具，也可用于無心磨主要用于立式平面磨床主要用于刃磨刀具，也可用于外圓磨適用于切斷和開槽等常用于刃磨刀具，也用于導(dǎo)軌磨削適用于磨削銑刀、鉸刀、拉刀等砂輪的特性代號一般標(biāo)注在砂輪端面上，其順序是：形狀、尺寸、磨料、粒度號、硬度、組織號、結(jié)合劑及線速度。

P300×50×65WA60M5-V-30m/s

P表示砂輪的形狀為平形砂輪，外徑為300mm，厚度為50mm，內(nèi)徑為65mm，磨料為白剛玉，粒度號為60，硬度為中1，組織號為5，結(jié)合劑為陶瓷，允許的最高線速度為30m/s。

1.2.3夾具單螺旋夾緊裝置1.機床夾具的作用（1）較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度；（2）提高勞動生產(chǎn)率；（3）擴(kuò)大機床的使用范圍；（4）改善勞動條件，保證生產(chǎn)安全。2.機床夾具的分類3.機床夾具的組成（1）定位元件，如圖的定位銷6；（2）夾緊裝置，如圖中的螺母5、開口墊圈4；（3）對刀及導(dǎo)向裝置，如圖的鉆套1；（4）夾具體7；（5）其它元件和裝置，有些夾具根據(jù)加工要求，有分度機構(gòu)，銑床夾具還要有定位鍵等。1.2.4量具

量具是用來檢驗或測量工件的幾何量是否合格的一種工藝裝備。1.量具的分類及其作用量具按照其通用性，可分為通用量具和專用量具。通用量具，如鋼尺、各種游標(biāo)尺、各種千分尺、各種量儀等等，都有刻度，能測量出一定范圍內(nèi)幾何量的具體數(shù)值；專用量具是為工件某特定參數(shù)設(shè)計的，用于檢驗該參數(shù)的加工合格與否，不能測量出該參數(shù)的具體數(shù)值。在成批和大量生產(chǎn)中，為減少測量時間，常采用專用量具。2.光滑極限量規(guī)

量規(guī)是一種專用量具，檢驗工件參數(shù)合格與否，就是檢驗工件參數(shù)是否在規(guī)定的兩個極限尺寸范圍內(nèi)，光滑極限量規(guī)是用通端和止端檢驗光滑工件極限尺寸的專用量具。檢驗孔用的量規(guī)稱為塞規(guī)，檢驗軸用的量規(guī)稱為卡規(guī)?？子昧恳?guī)的形式

軸用量規(guī)的形式1.3基準(zhǔn)的概念及其分類1.3.1基準(zhǔn)的概念基準(zhǔn)就是在零件上用以確定其它點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面。作為基準(zhǔn)的點、線、面在工件上不一定具體存在，例如幾何中心、對稱線、對稱平面等。1.3.2基準(zhǔn)的分類

設(shè)計基準(zhǔn)在產(chǎn)品或零件圖上使用的基準(zhǔn)

基準(zhǔn)

（1）工序基準(zhǔn)

（2）定位基準(zhǔn)

工藝基準(zhǔn)（3）測量基準(zhǔn)

（4）裝配基準(zhǔn)（1）工序基準(zhǔn)在工序圖上使用的基準(zhǔn)如圖所示的套筒零件鉆孔工序圖中，φ25H7的內(nèi)孔軸線和左端面（工序尺寸為37.5±0.02）為加工φ6H7孔的工序基準(zhǔn)。（2）定位基準(zhǔn)加工時，使工件在機床或夾具中占有一正確位置時所用的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)

如圖所示的套筒零件鉆孔夾具中，工件φ25H7的內(nèi)孔軸線（φ25H7的內(nèi)孔表面稱為定位基面）和左端面是加工φ6H7孔的定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件的定位基準(zhǔn)是平面時，定位基準(zhǔn)就是定位基面，當(dāng)工件的定位基準(zhǔn)不是平面，而是幾何中心、對稱線或?qū)ΨQ面時，定位基準(zhǔn)是由與定位元件相接觸的面來體現(xiàn)，這些表面稱為定位基面。

（3）測量基準(zhǔn)工件在測量時使用的基準(zhǔn)

（4）裝配基準(zhǔn)在裝配時，用來確定零件或部件在機器中

的位置所用的基準(zhǔn)

必須注意：應(yīng)盡可能選設(shè)計基準(zhǔn)作為工藝基準(zhǔn)。如圖示套筒，端面B和外圓φ40h6是裝配基準(zhǔn)。1.4工件定位的六點定則定位：工件在機床上加工時，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置，這個過程稱為定位。夾緊：為克