模塊一 數(shù)控加工工藝文件的識(shí)讀

模塊一數(shù)控加工工藝文件的識(shí)讀

0緒論工作任務(wù)1.數(shù)控加工車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)觀察數(shù)控加工方法和步驟;2.了解數(shù)控加工工藝過(guò)程及數(shù)控加工內(nèi)容；3.解釋數(shù)控、數(shù)控加工原理、數(shù)控加工工藝及數(shù)控加工工藝過(guò)程的概念.能力目標(biāo)

1.了解數(shù)控的概念，掌握數(shù)控加工原理；2.掌握數(shù)控加工工藝的概念，了解數(shù)控加工工藝過(guò)程；3.了解數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)及數(shù)控加工的內(nèi)容。一、數(shù)控加工工藝概述

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變革，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求。尤其是航空、軍事、造船等領(lǐng)域所需的零件，精密要求高，形狀復(fù)雜，批量小。傳統(tǒng)的普通機(jī)械加工設(shè)備已難以適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求。為了滿足上述要求，以數(shù)字控制技術(shù)為核心的新型數(shù)字程序控制機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。

1952年美國(guó)帕森斯公司(ParsonsCorperation)受美國(guó)空軍委托與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所合作研制生產(chǎn)出第一臺(tái)工業(yè)用數(shù)控機(jī)床。從此，數(shù)控技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)。

我國(guó)數(shù)控機(jī)床的研制是從1958年開(kāi)始的，由清華大學(xué)研制出了最早的樣機(jī)。到目前為止，已自行開(kāi)發(fā)了三軸、四軸和五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)，新開(kāi)發(fā)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際上20世紀(jì)90年代初期的水平，為國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平的數(shù)控機(jī)床。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使用技術(shù)和最基本的裝備，裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度，決定著每個(gè)國(guó)家整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度。(一)數(shù)控概念及數(shù)控加工原理1.數(shù)控概念

（1)數(shù)字控制(NumericalControl，簡(jiǎn)稱(chēng)NC)。數(shù)字控制是一種用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象（如機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程）進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)。

（2)數(shù)控技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、字母和符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程進(jìn)行可編程自動(dòng)控制的技術(shù)。

（3)數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是指實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟硬件模塊的有機(jī)集成系統(tǒng)，是數(shù)控技術(shù)的載體。

（4)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(ComputerNumericalControl，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC)。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。

（5)數(shù)控機(jī)床(NCMachine)。數(shù)控機(jī)床是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床或者裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。2.數(shù)控加工過(guò)程

數(shù)控加工就是根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數(shù)控加工程序，并輸人數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，以控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。圖0-1數(shù)控加工流程（1)根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定零件的加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。（2)用規(guī)定的程序代碼和格式編寫(xiě)零件加工程序單；或用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。（3)程序的輸入或傳輸。手工編程時(shí)，可以通過(guò)數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序；自動(dòng)編程時(shí)，由編程軟件生成的程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的數(shù)控單元(MultipointControlUnit，簡(jiǎn)稱(chēng)MCU)。（4)按照輸入/傳輸?shù)綌?shù)控單元的加工程序，進(jìn)行試運(yùn)行、刀具路徑模擬等。（5)通過(guò)對(duì)機(jī)床的正確操作，運(yùn)行程序，完成零件的加工。3.數(shù)控加工原理CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖0-2所示。圖0-2CNC系統(tǒng)的工作過(guò)程(1)譯碼譯碼是將以文本格式表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)格式，把其中的各種零件輪廓信息（如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等）、加工速度信息（F代碼）和其他輔助信息（M、S、T代碼等），按照一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專(zhuān)用單元中。(2)刀補(bǔ)處理刀具補(bǔ)償包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補(bǔ)償?shù)淖饔檬前蚜慵喞壽E轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。目前在比較好的CNC裝置中，刀具補(bǔ)償還包括程序段之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)接和過(guò)切削判別，也就是所謂的C刀具補(bǔ)償。(3)插補(bǔ)計(jì)算插補(bǔ)的任務(wù)是在一條給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。插補(bǔ)程序在每個(gè)插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，并根據(jù)指令的進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段。通常，經(jīng)過(guò)若干次插補(bǔ)周期后，插補(bǔ)加工完一個(gè)程序段軌跡，即完成從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作。如圖0-3所示為插補(bǔ)示例。圖0-3插補(bǔ)示例(4)PLC控制

PLC(ProgrammableLogiccel1，可編程邏輯單元)控制可以在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開(kāi)關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯關(guān)系對(duì)主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開(kāi)，液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行控制。數(shù)控加工原理就是將預(yù)先編好的加工程序以數(shù)據(jù)的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)譯碼、刀補(bǔ)處理、插補(bǔ)計(jì)算等數(shù)據(jù)處理和PLC協(xié)調(diào)控制，最終實(shí)現(xiàn)零件的加工。(二)數(shù)控加工工藝概念與工藝過(guò)程

1.數(shù)控加工工藝概念

數(shù)控加工工藝是指數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，首先要根據(jù)零件的尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的夾具和刀具，確定每把刀具加工時(shí)的切削用量。然后將全部的工藝過(guò)程，工藝參數(shù)等編制成程序，輸入數(shù)控系統(tǒng)。整個(gè)加工過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的，因此程序編程前的工藝分析與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作。2.工藝過(guò)程

數(shù)控加工工藝過(guò)程是利用切削刀具在數(shù)控機(jī)床上直接加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程。

二、數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)與數(shù)控加工的主要內(nèi)容（1）數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求更具體、詳細(xì)

普通加工工藝上的許多具體的工藝問(wèn)題，如工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀與尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人員根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定，工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)不必進(jìn)行過(guò)多的規(guī)定，零件的尺寸精度可由試切保證。（2）數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確

采用普通加工工藝加工時(shí)，可以根據(jù)加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，比較自由地進(jìn)行人為調(diào)整。采用數(shù)控加工工藝加工時(shí)，自適應(yīng)性較差，加工過(guò)程中可能遇到的所有問(wèn)題必須事先精心考慮，否則將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。（3）數(shù)控加工零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算

編程尺寸并不是零件圖上設(shè)計(jì)的尺寸的簡(jiǎn)單再現(xiàn)。在對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算時(shí)，編程尺寸設(shè)定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計(jì)算，才能確定合理的編程尺寸。(一)數(shù)控加工工藝特點(diǎn)（4）考慮進(jìn)給速度對(duì)零件形狀精度的影響

制定數(shù)控加工工藝時(shí)，選擇切削用量要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響。在數(shù)控加工中，刀具的移動(dòng)軌跡是由插補(bǔ)運(yùn)算完成的。根據(jù)插補(bǔ)原理分析，在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進(jìn)給速度越快，則插補(bǔ)精度越低，導(dǎo)致工件的輪廓形狀精度越差。尤其在高精度加工時(shí)，這種影響非常明顯。（5）強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性

復(fù)雜形面的加工編程通常采用自動(dòng)編程方式。自動(dòng)編程中，必須先選定刀具再生成刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，因此對(duì)于不具有刀具補(bǔ)償功能的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，若刀具選擇不當(dāng)，所編程序只能推倒重來(lái)。（6）數(shù)控加工工藝的特殊要求（7）數(shù)控加工程序的編寫(xiě)、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容。（二）數(shù)控加工的主要內(nèi)容一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控加工主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

(1)通過(guò)數(shù)控加工的適應(yīng)性分析選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工零件的內(nèi)容。

(2)結(jié)合加工表面的特點(diǎn)和數(shù)控設(shè)備的功能對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析。

(3)進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。

(4)根據(jù)編程的需要，對(duì)零件圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算。

(5)編寫(xiě)加工程序單。

(6)按照程序單制作控制介質(zhì)，如穿孔紙帶、磁帶、磁盤(pán)等。

(7)檢驗(yàn)與修改加工程序。

(8)首件試加工以進(jìn)一步修改加工程序，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行處理。

(9)編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件，如數(shù)控加工工序卡、程序說(shuō)明卡、走刀路線圖等。任務(wù)實(shí)施

1.到數(shù)控加工現(xiàn)場(chǎng)觀察數(shù)控加工過(guò)程。2.解釋概念部分請(qǐng)參看教材中相關(guān)知識(shí)準(zhǔn)備部分，答案略。能力拓展1.什么叫數(shù)控機(jī)床？簡(jiǎn)述數(shù)控加工過(guò)程是什么？2.什么叫數(shù)控加工工藝？3.簡(jiǎn)述數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)和內(nèi)容是什么？模塊一數(shù)控加工工藝文件的識(shí)讀項(xiàng)目一切削用量和切削液的選擇工作任務(wù)某工廠車(chē)工師傅在粗加工一件零件時(shí)，他采用了在刀具上產(chǎn)生積屑瘤的加工方法，而在精加工時(shí)，他又努力避免積屑瘤的產(chǎn)生，請(qǐng)問(wèn)這是為什么？在防止積屑瘤方面，你認(rèn)為能用哪些方法？他在粗、精加工時(shí)切削用量如何選擇？切削液如何選用？能力目標(biāo)

1.學(xué)會(huì)切削用量參數(shù)的計(jì)算；2.了解切切削層和削層參數(shù)的概念；3.學(xué)會(huì)分析切屑的折斷過(guò)程，掌握解決斷屑的措施；4.掌握積屑瘤的概念，并分析它對(duì)金屬加工的影響；5.學(xué)會(huì)改善工件材料的切削加工性能的方法；6.學(xué)會(huì)切削用量和切削液選擇。一、切削運(yùn)動(dòng)和切削要素（一）切削運(yùn)動(dòng)

金屬切削加工就是用金屬切削刀具把工件毛坯上預(yù)留的金屬材料（統(tǒng)稱(chēng)余量）切除，獲得圖樣所要求的零件。在切削過(guò)程中，刀具和工件之間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)。按切削運(yùn)動(dòng)在切削加工中的功用不同分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1.主運(yùn)動(dòng)

主運(yùn)動(dòng)是由機(jī)床提供的主要運(yùn)動(dòng)，它使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具前刀面接近工件并切除切削層。它可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)。2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由機(jī)床提供的使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上主運(yùn)動(dòng)即可不斷地或連續(xù)地切除切削層，并得出具有所需幾何特性的已加工表面。它可以是連續(xù)的運(yùn)動(dòng)，也可以是間斷運(yùn)動(dòng)。圖1-1車(chē)削時(shí)的運(yùn)動(dòng)和工件上的三個(gè)表面當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為合成切削運(yùn)動(dòng)如圖1-1所示。刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件的瞬時(shí)合成運(yùn)動(dòng)方向稱(chēng)為合成切削運(yùn)動(dòng)方向，其速度稱(chēng)為合成切削速度。合成切削速度υe為同一選定點(diǎn)的主運(yùn)動(dòng)速度υc與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度υf的矢量和，即：

υe=υc+υf（二）加工中的工件表面1.已加工表面

工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面稱(chēng)為已加工表面。2.待加工表面

工件上有待切除切削層的表面稱(chēng)為待加工表面。3.過(guò)渡表面

工件上由切削刃形成的那部分表面稱(chēng)為過(guò)渡表面。（三）切削要素(1)切削速度vc

在進(jìn)行切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱(chēng)為切削速度

，也可理解為是主運(yùn)動(dòng)的線速度，單位為m/min。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，

vc可按下式計(jì)算：式中:D為工件待加工表面或刀具的最大直徑（mm）；n為主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速（rpm或r/min）。1.切削用量(2)進(jìn)給量(f)

刀具在進(jìn)給方向上相對(duì)于工件的位移量稱(chēng)為進(jìn)給量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來(lái)表達(dá)或度量(圖1-2)。其單位用mm/r或mm/行程（如刨削等）表示。車(chē)削時(shí)的進(jìn)給速度vf(單位為mm/min)是指切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，它與進(jìn)給量之間的關(guān)系為：

=n

對(duì)于鉸刀、銑刀、拉刀等多齒刀具，每轉(zhuǎn)或每行程相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量稱(chēng)為每齒進(jìn)給量，記作fz，單位為mm／齒。顯然圖1-2切削用量三要素

(3)背吃刀量ap

又稱(chēng)切削深度，一般指工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mm。車(chē)削外圓柱面的背吃刀量為該次切除余量的一半：

式中:dw為工件待加工表面直徑（mm）；dm

為工件已加工表面直徑（mm）。

鏜孔時(shí)：

鉆削時(shí)：

切削速度vc、進(jìn)給量f和背吃刀量ap稱(chēng)為切削用量三要素，總稱(chēng)切削用量。

2.切削層參數(shù)

切削層是指工件上正在被切削刃切削的一層材料，即兩個(gè)相鄰加工表面之間的那層材料。如圖1-3所示。1.車(chē)削時(shí)切削層參數(shù)工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，車(chē)刀主切削刃移動(dòng)一個(gè)距離f，車(chē)刀所切下來(lái)的金屬層即為切削層。切削層參數(shù)包括切削寬度bD、切削厚度hD和切削面積AD。

(1)切削寬度bD：刀具主切削刃與工件的接觸長(zhǎng)度（mm）。若車(chē)刀主切削刃與工件軸線之間的夾角為κr，則

(2)切削厚度hD:工件或刀具每移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量f，刀具主切削刃相鄰兩個(gè)位置之間的垂直距離（mm）。車(chē)削時(shí)：hD=f·sinκr

(3)切削面積AD：工件被切下的金屬層沿垂直于主運(yùn)動(dòng)方向所截取的面積。其計(jì)算公式為

AD=ap·f=bD·hD

可見(jiàn)，當(dāng)ap和f一定時(shí)，AD即確定；而κr的大小發(fā)生變化時(shí)，bD、hD將變化。因此，調(diào)整κr的大小，可在保證生產(chǎn)率不變的情況下，通過(guò)改變切削刃的負(fù)荷來(lái)改善切削條件。(2)銑削切削層參數(shù)1)切削層公稱(chēng)厚度hD

在基面內(nèi)度量的相鄰刀齒主切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡間的距離。

hD＝ab=acsinΦ＝sinΦ

2)切削層公稱(chēng)寬度bD

銑削的切削層公稱(chēng)寬度是指主切削刃與工件切削面的接觸長(zhǎng)度（近似值）。直齒圓柱銑刀銑削的切削層寬度為

bD＝

3)切削層公稱(chēng)橫截面積AD

直齒圓周銑削的公稱(chēng)截面面積同樣為切削厚度與背吃刀量的積，AD＝hDbD。

圖1-3車(chē)削切削層參數(shù)圖1-4銑削切削層參數(shù)二、金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律(一)切屑的控制(a)

(b)(c)

（d）圖1-5切屑類(lèi)型(a)帶狀切屑(b)擠裂切屑(c)單元切屑（d）崩碎切屑此類(lèi)切屑的特點(diǎn)是形狀為帶狀，內(nèi)表面比較光滑，外表面可以看到剪切面的條紋，呈毛茸狀。

擠裂切屑形狀與帶狀切屑差不多，不過(guò)它的外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面一些地方有裂紋。(1）帶狀切屑

(2）擠裂切屑(3）單元切屑

在切削速度很低，切削厚度很大情況下，切削鋼以及鉛等材料時(shí)，由于剪切變形完全達(dá)到材料的破壞極限，切下的切削斷裂成均勻的顆粒狀，則成為梯形的單元切屑。(4）崩碎切屑

此類(lèi)切屑為不連續(xù)的碎屑狀，形狀不規(guī)則，而且加工表面也凹凸不平。主要在加工白口鐵、高硅鑄鐵等脆硬材料時(shí)產(chǎn)生。1.切屑的類(lèi)型(a)(b)圖1-6切屑折斷過(guò)程(a)彎曲(b)折斷2.切屑的折斷3.斷屑措施

(1）磨制斷屑槽

磨制斷屑槽是焊接硬質(zhì)合金車(chē)刀常用的一種斷屑方式。如圖1-7所示是幾種常用的斷屑槽型式：直線圓弧型，直線型，全圓弧型。(a)(b)(c)圖1-7斷屑槽型式(a)直線圓弧型(b)直線型(c)全圓弧型進(jìn)給量?/(㎜.r-1)背吃刀量ap/㎜斷屑槽寬低碳鋼、中碳鋼合金鋼、工具鋼0.2～0.50.3～0.50.3～0.61～32～53～62.8～3.03.0～3.23.2～3.5表1-1斷屑槽寬度LBn（a）（b）（c）

圖1-8斷屑槽前刀面所處位置（a）平行式（b）外斜式（c）內(nèi)斜式斷屑槽在前刀面的位置有三種型式：（a）平行式；（b）外斜式；（c）內(nèi)斜式。其中外斜式最常用，平行式次之。內(nèi)斜式主要用于背吃刀量ap較小的半精加工和精加工。(2）選擇合適切削用量

切削用量的變化對(duì)斷屑產(chǎn)生影響，選擇合適的切削用量，能增強(qiáng)斷屑效果。在切削用量參數(shù)中，進(jìn)給量對(duì)斷屑影響最大。進(jìn)給量增大，切屑厚度也增大，碰撞時(shí)容易折斷。切削速度和背吃刀量對(duì)斷屑影響較小，不過(guò)，背吃刀量增加，斷屑困難增大；切削速度提高，斷屑效果下降。(3）選擇合適刀具幾何參數(shù)

在刀具幾何參數(shù)中，對(duì)斷屑影響較大的是主偏角κr。因?yàn)樵谶M(jìn)給量不變的情況下，主偏角增大，切屑厚度相應(yīng)增大，切屑也容易折斷。因此，在生產(chǎn)中希望有較好的斷屑效果時(shí)，一般選取較大的主偏角，一般κr＝60°～90°。刃傾角λs的變化對(duì)切屑流向產(chǎn)生影響，因而也影響斷屑效果。刃傾角為－λs時(shí)，切屑流向已加工表面折斷；刃傾角為＋λs時(shí)，切屑流向待加工表面折斷，如圖1-8所示。1.金屬切削過(guò)程的變形

金屬在加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生剪切和滑移，圖1-9表示了金屬的滑移線和流動(dòng)軌跡，其中橫向線是金屬流動(dòng)軌跡線，縱向線是金屬的剪切滑移線。圖1-10表示了金屬的滑移過(guò)程。由圖可知，金屬切削過(guò)程的塑性變形通?？梢詣澐秩齻€(gè)變形區(qū)，各區(qū)特點(diǎn)如下：(1）第一變形區(qū)切削層金屬?gòu)拈_(kāi)始塑性變形到剪切滑移基本完成，這一過(guò)程區(qū)域稱(chēng)為第一變形區(qū)。由圖1-10所示，在金屬切削過(guò)程中，切削層中金屬一點(diǎn)P不斷向刀具切削刃移動(dòng)，當(dāng)此點(diǎn)進(jìn)入OA線時(shí)，發(fā)生剪切滑移，P點(diǎn)向2、3等點(diǎn)流動(dòng)的過(guò)程中繼續(xù)滑移，當(dāng)進(jìn)入OM線上4點(diǎn)時(shí)這種滑移停止，-2，-3，-4為各點(diǎn)相對(duì)前一點(diǎn)的滑移量。此區(qū)域的變形過(guò)程可以通過(guò)圖1-10形象表示，切削層在此區(qū)域如同一片片相疊的層片，在切削過(guò)程中層片之間發(fā)生了相對(duì)滑移。OA與OM之間的區(qū)域就是第一變形區(qū)Ⅰ。(二)積屑瘤

圖1-9金屬切削過(guò)程中滑移線與流線圖1-10第一變形區(qū)金屬滑移

(2）第二變形區(qū)

產(chǎn)生塑性變形的金屬切削層材料經(jīng)過(guò)第一變形區(qū)后沿刀具前刀面流出，在靠近前刀面處形成第二變形區(qū)。如圖1-9所示Ⅱ變形區(qū)。圖1-11顯示了發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象時(shí)的摩擦狀況。由圖可知，根據(jù)摩擦狀況，切屑接觸面分為兩個(gè)部分：粘結(jié)部分為內(nèi)摩擦，這部分的單位切向應(yīng)力等于材料的屈服強(qiáng)度τs；粘結(jié)部分以外為外摩擦部分，也就是滑動(dòng)摩擦部分，此部分的單位切向應(yīng)力由τs減小到零。圖中也顯示了整個(gè)接觸區(qū)域內(nèi)正應(yīng)力σγ的分布情況，刀尖處，正應(yīng)力最大，逐步減小到零。(3）第三變形區(qū)金屬切削層在已加工表面受刀具刀刃鈍圓部分的擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形部分的區(qū)域。如圖1-9所示Ⅲ部分。圖1-12表示了考慮刀刃鈍圓情況下已加工表面的形成過(guò)程。當(dāng)切削層以一定的速度接近刀刃時(shí)，會(huì)出現(xiàn)剪切與滑移，金屬切削層絕大部分金屬經(jīng)過(guò)第二變形區(qū)的變形沿終滑移層OM方向流出，由于刀刃鈍圓的存在，在鈍圓O點(diǎn)以下有一少部分厚△a的金屬切削層不能沿OM方向流出，被刀刃鈍圓擠壓過(guò)去，該部分經(jīng)過(guò)刀刃鈍圓B點(diǎn)后，受到后刀面BC段的擠壓和摩擦，經(jīng)過(guò)BC段后，這部分金屬開(kāi)始彈性恢復(fù)，恢復(fù)高度為△h，在恢復(fù)過(guò)程中又與后刀面CD部分產(chǎn)生摩擦，這部分切削層在OB，BC，CD段的擠壓和摩擦后，形成了已加工表面的加工質(zhì)量。所以說(shuō)第三變形區(qū)對(duì)工件加工表面質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。圖1-11切屑與前刀面的摩擦圖1-12已加工表面形成過(guò)程

以上對(duì)金屬切削層在切削過(guò)程中三個(gè)變形區(qū)域變形的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，如果將這三個(gè)區(qū)域綜合起來(lái)，可以看作如圖1-13所示過(guò)程。當(dāng)金屬切削層進(jìn)入第一變形區(qū)時(shí)，金屬發(fā)生剪切滑移，并且金屬纖維化，該切削層接近刀刃時(shí)，金屬纖維更長(zhǎng)并包裹在切削刃周?chē)詈笤贠點(diǎn)斷裂成兩部分，一部分沿前刀面流出成為切屑，另一部分受到刀刃鈍圓部分的擠壓和摩擦成為已加工表面，表面金屬纖維方向平行已加工表面，這層金屬具有與基體組織不同的性質(zhì)。圖1-13刀具的切削完成過(guò)程2.積屑瘤的形成及對(duì)加工影響

在一定的切削速度和保持連續(xù)切削的情況下，加工塑性材料時(shí)，在刀具前刀面常常粘結(jié)一塊剖面呈三角狀的硬塊，這塊金屬被稱(chēng)為積屑瘤。積屑瘤的形成可以根據(jù)第二變形區(qū)的特點(diǎn)來(lái)解釋。當(dāng)金屬切削層從終滑移面流出時(shí)，受到刀具前刀面的擠壓和摩擦，切屑與刀具前刀面接觸面溫度升高，擠壓力和溫度達(dá)到一定的程度時(shí)，就產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，也就是常說(shuō)的“冷焊”。切屑流過(guò)與刀具粘附的底層時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)摩擦，這時(shí)底層上面金屬出現(xiàn)加工硬化，并與底層粘附在一起，逐漸長(zhǎng)大，成為積屑瘤，如圖1-14所示。。圖1-14積屑瘤對(duì)加工影響(1）實(shí)際刀具前角增大

刀具前角指刀面與基面之間的夾角。刀具前角增大可減小切削力，對(duì)切削過(guò)程有積極的作用。而且，切削瘤的高度Hb

越大，實(shí)際刀具前角也越大，切削更容易。(2）實(shí)際切削厚度增大

由圖1-14可以看出，當(dāng)切削瘤存在時(shí)，實(shí)際的金屬切削層厚度比無(wú)切削瘤時(shí)增加了一個(gè)△hD，顯然，這對(duì)工件切削尺寸的控制是不利的。(3）加工后表面粗糙度增大積屑瘤的變化不但是整體，而且積屑瘤本身也有一個(gè)變化過(guò)程。積屑瘤的底部一般比較穩(wěn)定，而它的頂部極不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)破裂，然后再形成。破裂的一部分隨切屑排除，另一部分留在加工表面上，使加工表面變得非常粗糙?？梢钥闯觯绻胩岣弑砻婕庸べ|(zhì)量，必須控制積屑瘤的發(fā)生。(4）切削刀具的耐用度降低

從積屑瘤在刀具上的粘附來(lái)看，積屑瘤應(yīng)該對(duì)刀具有保護(hù)作用，它代替刀具切削，減少了刀具磨損。但積屑瘤的粘附是不穩(wěn)定的，它會(huì)周期性的從刀具上脫落，當(dāng)他脫落時(shí)，可能使刀具表面金屬剝落，從而使刀具磨損加大。對(duì)于硬質(zhì)合金刀具這一點(diǎn)表現(xiàn)尤為明顯。(三)切削力及切削功率(1）切削力的產(chǎn)生

刀具在切削過(guò)程中克服加工阻力所需的力，稱(chēng)為切削力。切削力主要由克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力、克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力以及克服切屑對(duì)刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面對(duì)過(guò)渡表面和已加工表面間的摩擦力等產(chǎn)生如圖1-15所示(2）切削合力及分力

進(jìn)給力Ff——也稱(chēng)軸向力或走刀力。它是總合力在進(jìn)給方向的分力。它是設(shè)計(jì)走刀機(jī)構(gòu)，計(jì)算車(chē)刀進(jìn)給功率的依據(jù)。背向力FP——也稱(chēng)徑向力或吃刀力。它是總合力在垂直工作平面方向的分力。此力的反力使工件發(fā)生彎曲變形，影響工件的加工精度，并在切削過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)。它是機(jī)床零件和車(chē)刀強(qiáng)度的依據(jù)。切削力Fc——也稱(chēng)切向力。是總合力在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力。是計(jì)算車(chē)刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率的依據(jù)。

圖1-15切削力的產(chǎn)生

圖1-16切削合力及分解在刀具主偏角κr＝45o,刀具刃傾角λs＝0o，刀具前角γo

＝15o時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)Ff、FP、Fc三力之間有如下關(guān)系：FP＝（0.4～0.5）FcFf＝（0.3～0.4）FcFr＝（1.12～1.18）FcFr＝FD

＝Fr＝(3）切削功率切削功率Pc＝（Fcυc/60＋Ffn/1000）×10-3(KW)式中Fc——切削力，單位為N；υc——切削速度，單位為m/min；Ff——進(jìn)給力，單位為N；n——工件轉(zhuǎn)速，單位為r/s；

——進(jìn)給量，單位為㎜/r。由于Ff消耗功率一般小于1％～2％，可以忽略不計(jì)，因此功率公式可簡(jiǎn)化為

Pc＝Fcυc

/60×10-3(KW)(四)切削熱

1.切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)切削過(guò)程中切削熱由以下三個(gè)區(qū)域產(chǎn)生：剪切面、切屑與刀具前刀面的接觸區(qū)和刀具后刀面與工件過(guò)渡表面接觸區(qū)。金屬切削層的塑性變形產(chǎn)生的熱量最大，即主要在剪切面區(qū)產(chǎn)生，可以通過(guò)下式近似計(jì)算出切削熱量：

Q＝Fc

（J/s）實(shí)際上是切削力所做的功。式中Fc——切削力，單位為N；——切削主運(yùn)動(dòng)速度，單位為m/s。切削產(chǎn)生的熱量主要由切屑、刀具、工件和周?chē)橘|(zhì)（空氣或切削液）傳出，如不考慮切削液，則各種介質(zhì)的比例參考如下：(1)車(chē)削加工切屑，50％～86％；刀具，10％～40％；工件，3％～9％；空氣，1％。切削速度越高，切削厚度越大，切屑傳出的熱量越多。(2)鉆削加工切屑，28％；刀具，14.5％；工件，52.5％；空氣5％。2.切削溫度的分布

切削溫度有以下分布特點(diǎn)：1）切削最高溫度并不在刀刃，而是離刀刃有一定距離。對(duì)于45鋼，約在離刀刃1㎜處前刀面的溫度最高。2）后刀面溫度的分布與前刀面類(lèi)似，最高溫度也在切削刃附近，不過(guò)比前刀面的溫度低。3）終剪切面后，沿切屑流出的垂直方向溫度變化較大，越靠近刀面，溫度越高，這說(shuō)明切屑在刀面附近被摩擦升溫，而且切屑在前刀面的摩擦熱集中在切屑底層。

圖1-17切削溫度的分布圖1-18切削不同材料溫度分布工件材料：低碳易切鋼；

1－45鋼-YT15；2－GCr15-YT14；

3－鈦合金B(yǎng)T2-YG8；4－BT2—YT15三、改善工件材料的切削加工性(一)材料切削加工性的概念與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在一定的切削條件下，工件材料在進(jìn)行切削加工時(shí)表現(xiàn)出的加工難易程度被稱(chēng)為材料的切削加工性。加工時(shí)的情況和要求不同，材料加工難易程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不同。如粗加工時(shí)用刀具耐用度和切削力為指標(biāo)；精加工時(shí)用已加工表面粗糙度值作指標(biāo)。因此切削加工性是一個(gè)相對(duì)概念。一般材料的切削加工性的標(biāo)準(zhǔn)用以下幾個(gè)方面來(lái)衡量：（1）加工表面質(zhì)量。容易獲得較小表面粗糙度的材料，其材料的切削加工性高。一般零件的精加工用此標(biāo)準(zhǔn)衡量。（2）刀具耐用度。這是比較通用的材料切削加工性標(biāo)準(zhǔn)。這種標(biāo)準(zhǔn)常用的衡量方法是：保證相同刀具耐用度的前提下，考察切削材料所允許的切削速度的高低，以UT

表示，含義為：當(dāng)?shù)毒吣陀枚葹門(mén)（min）時(shí)，切削某種工件材料所允許的切削速度值。UT越高，工件材料的切削加工性越好。一般情況下，取T＝60min，UT可以用U60表示；難加工材料T＝30min或15min。（3）單位切削力。機(jī)床動(dòng)力不足或機(jī)床系統(tǒng)剛性不足時(shí)，常采用這種標(biāo)準(zhǔn)。（4）斷屑性能。對(duì)工件材料斷屑性能要求高的機(jī)床，如自動(dòng)生產(chǎn)線，組合機(jī)床等，或?qū)嘈夹阅芤筝^高的工序，常采用這種標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常采用相對(duì)加工性來(lái)衡量材料的切削加工性。即：以強(qiáng)度為σb＝0.637GPa的45鋼的U60作基準(zhǔn)，記作U60j，其它切削材料的U60與之相比的數(shù)值，稱(chēng)為相對(duì)加工性，記作Kv：Kv＝U60/U60j常用材料的切削加工性按相對(duì)加工性可分為8級(jí)，如表1-2。表1-2常用工件材料的相對(duì)加工性及分級(jí)切削加工性等級(jí)名稱(chēng)及種類(lèi)相對(duì)加工性系數(shù)Kv代表性材料1很容易切削材料一般有色金屬＞3.0銅合金、鋁合金、鋅合金2易切削材料易切削鋼2.5～3.0退火15Cr鋼（σb＝380～450MPa）;Y12鋼（σb＝400～500MPa）3較易切削鋼1.6～2.5正火30鋼（450～560MPa）4普通材料一般鋼及鑄鐵1.0～1.645鋼、灰鑄鐵5稍難切削材料0.65～1.0調(diào)質(zhì)2Cr13鋼（σb＝850MPa）85熱軋鋼（σb＝900MPa）6難切削材料較難切削材料0.5～0.65調(diào)質(zhì)45Cr7難切削材料0.15～0.550CrV調(diào)質(zhì)；1Cr18Ni9Ti未淬火；工業(yè)純鐵；某些鈦合金8很難切削材料＜0.15某些鈦合金；鑄造鎳基高溫合金；Mn13高錳鋼（二）影響工件材料切削加工性的因素

(1)工件材料硬度對(duì)切削加工性的影響

(2)工件材料強(qiáng)度對(duì)切削加工性的影響（3）材料的塑性與韌性對(duì)切削加工性的影響（4）金相組織對(duì)材料切削加工性影響（5）材料化學(xué)成份對(duì)切削加工性的影響（6）材料的加工硬化性能對(duì)切削加工性影響(三)改善金屬材料切削加工性的措施（1）調(diào)整工件材料的化學(xué)成份（2）通過(guò)熱處理改變材料的金相組織和力學(xué)性能1.切削用量選擇原則和方法

所謂合理的切削用量是指充分利用機(jī)床和刀具的性能，并在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率與低加工成本的切削用量。在刀具耐用度一定，從提高生產(chǎn)率角度考慮，對(duì)于切削用量的選擇有一個(gè)總的原則：首先選擇盡量大的背吃刀量，其次選擇最大的進(jìn)給量，最后是切削速度。當(dāng)然，切削用量的選擇還要考慮各種因素，最后才能得出一種比較合理的最終方案。自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床主軸或裝刀所費(fèi)時(shí)間較多，所以選擇切削用量要保證刀具加工完一個(gè)零件，或保證刀具耐用度不低于一個(gè)工作班，最少不低于半個(gè)工作班。四、切削用量的確定和切削液的選擇（一）切削用量的確定以下對(duì)切削用量三要素選擇方法分別論述

(1)背吃刀量的選擇

1)粗加工時(shí)（表面粗糙度Ra50～12.5μm），在允許的條件下，盡量一次切除該工序的全部余量。中等功率機(jī)床，背吃刀量可達(dá)8～10㎜。但對(duì)于加工余量大，一次走刀會(huì)造成機(jī)床功率或刀具強(qiáng)度不夠；或加工余量不均勻，引起振動(dòng)；或刀具受沖擊嚴(yán)重出現(xiàn)打刀等幾種情況，需要采用多次走刀。如分兩次走刀，則第一次背吃刀量盡量取大，一般為加工余量的2/3～3/4左右。第二次背吃刀量盡量取小些，第二次背吃刀量可取加工余量的1/3～1/4左右。

2)半精加工時(shí)（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm），背吃刀量一般為0.5～2㎜。

3)精加工時(shí)（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm），背吃刀量為0.1～0.4㎜。(2)進(jìn)給量的選擇

粗加工時(shí)，進(jìn)給量主要考慮工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量，如機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，刀具強(qiáng)度與剛度，工件的裝夾剛度等。精加工和半精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要考慮加工精度和表面粗糙度。另外還要考慮工件材料，刀尖圓弧半徑、切削速度等。如當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑增大，切削速度提高時(shí)，可以選擇較大的進(jìn)給量。在生產(chǎn)實(shí)際中，進(jìn)給量常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。粗加工時(shí)，根據(jù)工件材料、車(chē)刀導(dǎo)桿直徑、工件直徑和背吃刀量按表1-3進(jìn)行選取，表中數(shù)據(jù)是經(jīng)驗(yàn)所得，其中包含了導(dǎo)桿的強(qiáng)度和剛度，工件的剛度等工藝系統(tǒng)因素。表1-3硬質(zhì)合金車(chē)刀粗車(chē)外圓及端面的進(jìn)給量參考值工件材料車(chē)刀刀桿尺寸（mm）工件直徑（mm）背吃刀量ap（mm）≤3＞3～5＞5～8＞8～12＞12進(jìn)給量?（mm/r）碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼耐熱鋼16×252040601004000.3～0.40.4～0.50.5～0.70.6～0.90.8～1.2－0.3～0.40.4～0.60.5～0.70.7～1.0－－0.3～0.50.5～0.60.6～0.8－－－0.4～0.50.5～0.6－－－－－20×3025×252040601004000.3～0.40.4～0.50.6～0.70.8～1.01.2～1.4－0.3～0.40.5～0.70.7～0.91.0～1.2－－0.4～0.60.5～0.70.8～1.0－－－0.4～0.70.6～0.9－－－－0.4～0.6鑄鐵及合金鋼16×2540601004000.4～0.50.6～0.80.8～1.21.0～1.4－0.5～0.80.7～1.01.0～1.2－0.4～0.60.6～0.80.8～1.0－－0.5～0.70.6～0.8－－－－20×3025×2540601004000.4～0.50.6～0.90.9～1.31.2～1.8－0.5～0.80.8～1.21.2～1.6－0.4～0.70.7～1.01.0～1.3－－0.5～0.780.9～1.0－－－0.7～0.920×3025×252040601004000.3～0.40.4～0.50.6～0.70.8～1.01.2～1.4－0.3～0.40.5～0.70.7～0.91.0～1.2－－0.4～0.60.5～0.70.8～1.0－－－0.4～0.70.6～0.9－－－－0.4～0.6鑄鐵及合金鋼16×2540601004000.4～0.50.6～0.80.8～1.21.0～1.4－0.5～0.80.7～1.01.0～1.2－0.4～0.60.6～0.80.8～1.0－－0.5～0.70.6～0.8－－－－20×3025×2540601004000.4～0.50.6～0.90.9～1.31.2～1.8－0.5～0.80.8～1.21.2～1.6－0.4～0.70.7～1.01.0～1.3－－0.5～0.780.9～1.0－－－0.7～0.9接上圖表1-4按表面粗糙度選擇進(jìn)給量的參考值工件材料表面粗糙度（μm

）切削速度范圍(m/min)刀尖圓弧半徑ｒ（㎜）0.51.02.0進(jìn)給量?（㎜/r）鑄鐵、青銅、鋁合金Ra10～5不限0.25～0.400.40～0.500.50～0.60Ra5～2.50.15～0.250.25～0.400.40～0.60Ra2.5～1.250.10～0.150.15～0.200.20～0.35碳鋼及合金鋼Ra10～5＜500.30～0.500.45～0.600.55～0.70＞500.40～0.550.55～0.650.65～0.70Ra5～2.5＜500.18～0.250.25～0.300.30～0.40＞500.25～0.300.30～0.350.35～0.50Ra2.5～1.25＜500.100.11～0.150.15～0.2250～1000.11～0.160.16～0.250.25～0.35＞1000.16～0.200.20～0.250.25～0.35確定了背吃刀量，進(jìn)給量和刀具耐用度T，則可以按下面公式計(jì)算或由表確定切削速度:

半精加工和精加工時(shí)，切削速度

，主要受刀具耐用度和已加工表面質(zhì)量限制，在選取切削速度時(shí)，要盡可能避開(kāi)積屑瘤的速度范圍。(3)切削速度的選擇＝

切削速度的選取原則是：粗車(chē)時(shí)，因背吃刀量和進(jìn)給量都較大，應(yīng)選較低的切削速度，精加工時(shí)選擇較高的切削速度；加工材料強(qiáng)度硬度較高時(shí)，選較低的切削速度，反之取較高切削速度；刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。表1-5車(chē)削速度計(jì)算式中的系數(shù)與指數(shù)工件材料刀具材料進(jìn)給量f(mm/r)系數(shù)與指數(shù)值Cvxvyvm外圓縱車(chē)碳素結(jié)構(gòu)鋼YT15（干切）f≤0.3f≤0.7f＞0.72912422350.150.150.150.200.350.450.20.20.2W18Cr4V（加切削液）F≤0.25f＞0.2567.2430.250.250.330.660.1250.125外圓縱車(chē)灰鑄鐵YG6（干切）f≤0.4f＞0.4189.81580.150.150.200.400.20.2W18Cr4V（干切）f≤0.25f＞0.252422.70.150.150.300.400.10.12.高速切削技術(shù)

(1)超高速切削技術(shù)的技術(shù)思想和內(nèi)涵高速切削技術(shù)目前還沒(méi)統(tǒng)一的定義，一般指采用超硬材料的刀具，通過(guò)極大地提高切削速度和進(jìn)給速度，來(lái)提高材料切除率、加工精度和加工表面質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。以主軸轉(zhuǎn)速界定：高速加工的主軸轉(zhuǎn)速≥10000r/min。(2)高速切削技術(shù)的切削速度范圍高速切削技術(shù)涉及到多種切削方法：車(chē)、銑、磨等。一般切削速度范圍因不同的加工方法和不同的工件材料而異，通常高速車(chē)削切削速度的范圍為700～7000m/min，高速銑削的范圍為300～6000m/min，高速磨削50～300m/s。一些定義了切削速度的下限，如德國(guó)schulz公司所定的銑削下限為：鋁件1200m/min，鑄鐵900m/min，鋼件500m/min。(3)高速切削技術(shù)的特點(diǎn)1)加工效率高。進(jìn)給率較常規(guī)提高5～10倍，材料去除率提高3～6倍。2)切削力小。較常規(guī)切削降低至少30％，徑向力降低更明顯。這有利于減小工件受力變形，適合加工薄壁件和細(xì)長(zhǎng)件。3)切削熱少。加工過(guò)程迅速，95％以上的切削熱被切屑帶走，工件集聚熱量少，溫升低，適于加工易氧化和易產(chǎn)生熱變形的零件。4)加工精度高。刀具激振頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)固有頻率，不易產(chǎn)生振動(dòng)；又因切削力小，熱變形小，殘余應(yīng)力小，易于保證加工精度和表面質(zhì)量。5)工序集約化?？色@得高的加工精度和低的表面粗糙度，在一定的條件下，可對(duì)硬表面加工，從而使工序集約化。這對(duì)模具加工有特別意義。（4）高速切削技術(shù)的應(yīng)用1)在航空工業(yè)輕合金的加工。飛機(jī)制造業(yè)是最早采用高速銑削的行業(yè)。飛機(jī)上的零件通常采用“整體制造法”，即在整體上“掏空”加工以形成多筋薄壁構(gòu)件，其金屬切除量相當(dāng)大，這正是高速切削的用武之地。鋁合金的切削速度已達(dá)1500m/min～5500m/min，最高達(dá)7500m/min(美國(guó))。2)模具制造業(yè)也是高速切削應(yīng)用的重要領(lǐng)域。模具型腔加工過(guò)去一直為電加工所壟斷，但其加工效率低。而高速加工切削力小，可銑淬硬60HRC的模具鋼，加工表面粗糙度值又很小，淺腔大曲率半徑的模具完全可用高速銑削來(lái)代替電加工；對(duì)深腔小曲率的，可用高速銑削加工作為粗加工和半精加工，電加工只作為精加工。這樣可使生產(chǎn)效率大大提高，周期縮短。鋼的切削速度可達(dá)600m/min～800m/min。3)汽車(chē)工業(yè)是高速切削的又一應(yīng)用領(lǐng)域。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的箱體、氣缸蓋多用組合機(jī)床加工。國(guó)外汽車(chē)工業(yè)及上海大眾、上海通用公司，凡技術(shù)變化較快的汽車(chē)零件，如：氣缸蓋的氣門(mén)數(shù)目及參數(shù)經(jīng)常變化，現(xiàn)一律用高速加工中心來(lái)加工。鑄鐵的切削速度可達(dá)750m/min～4500m/min。(二)切削液的選擇

(1)潤(rùn)滑作用

切削液能在刀具的前、后刀面與工件之間形成一層潤(rùn)滑薄膜，可減少或避免刀具與工件或切屑間的直接接觸，減輕摩擦和黏結(jié)程度，因而可以減輕刀具的磨損，提高工件表面的加工質(zhì)量。(2)冷卻作用

流出切削區(qū)的切削液帶走大量的熱量，從而降低工件與刀具的溫度，提高刀具耐用度，減少熱變形，提高加工精度。(3)清洗作用

在車(chē)、銑、磨削、鉆等加工時(shí)，常澆注和噴射切削液來(lái)清洗機(jī)床上的切屑和雜物，并將切屑和雜物帶走。(4)防銹作用

一些切削液中加入了防銹添加劑，它能與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)而生成一層保護(hù)膜，從而起到防銹的作用。(1)切削液添加劑1)油性添加劑

單純礦物油與金屬的吸附力差，潤(rùn)滑效果不好，如在礦物油中添加油性添加劑，將改善潤(rùn)滑作用。動(dòng)植物油、皂類(lèi)、胺類(lèi)等與金屬吸附力強(qiáng)，形成的物理吸附油膜較牢固，是理想的油性添加劑。不過(guò)物理吸附油膜在溫度較高時(shí)將失去吸附能力，因此一般油性添加劑切削液在200℃以下使用。2)極壓添加劑

這種添加劑主要利用添加劑中的化合物，在高溫下與加工金屬快速反應(yīng)形成化學(xué)吸附膜，從而起固體潤(rùn)滑劑作用。目前常用的添加劑中一般含氯、硫和磷等化合物。由于化學(xué)吸附膜與金屬結(jié)合牢固，一般在400℃～800℃高溫仍起作用。3)表面活性劑

表面活性劑是一種有機(jī)化合物，它使礦物油微小顆粒穩(wěn)定分散在水中，形成穩(wěn)定的水包油乳化液。表面活性劑除起乳化作用外，還能吸附在金屬表面，形成潤(rùn)滑膜，起潤(rùn)滑作用。乳化液中除加入適量的乳化穩(wěn)定劑（如乙二醇、正丁醇）外，還添加防銹添加劑（如亞硝酸鈉等），抗泡沫劑（二甲基硅油等），防霉添加劑（苯酚等）。2.切削液添加劑及切削液分類(lèi)(2)切削液的種類(lèi)切削液可分為水溶性和非水溶性兩大類(lèi)。1)切削油

切削油分為兩類(lèi)：一類(lèi)以礦物油為基體加入油性添加劑的混和油，一般用于低速切削有色金屬及磨削中；另一類(lèi)是極壓切削油，是在礦物油中添加極壓添加劑制成，適用于重切削和難加工材料的切削。2)乳化液

乳化液是用乳化油加70％～98％的水稀釋而成的乳白色或半透明狀液體，它由切削油加乳化劑制成。乳化液具有良好的冷卻和潤(rùn)滑性能。乳化液的稀釋程度根據(jù)用途定。濃度高潤(rùn)滑效果好，但冷卻效果差；反之，冷卻效果好，潤(rùn)滑效果差。3)水溶液

水溶液的主要成分是水，為具有良好的防銹性能和一定的潤(rùn)滑性能，常加入一定的添加劑（如亞硝酸鈉、硅酸鈉等）。常用的水溶液有電介質(zhì)水溶液和表面活性水溶液。電介質(zhì)水溶液是在水中加入電介質(zhì)作為防銹劑；表面活性水溶液是加入皂類(lèi)等表面活性物質(zhì)，增強(qiáng)水溶液的潤(rùn)滑作用。3.切削液選用原則

(1)粗加工粗加工時(shí)，切削用量大，產(chǎn)生的切削熱量多，容易使刀具迅速磨損。此類(lèi)加工一般采用冷卻作用為主的切削液，如離子型切削液或3％～5％乳化液。切削速度較低時(shí)，刀具以機(jī)械磨損為主，宜選用潤(rùn)滑性能為主的切削液；速度較高時(shí)，刀具主要是熱磨損，應(yīng)選用冷卻為主的切削液。

(2)精加工精加工時(shí)，切削液的主要作用是提高工件表面加工質(zhì)量和加工精度。加工一般鋼件，在較低的速度（6.0m/min～30m/min）情況下，宜選用極壓切削油或10％～12％極壓乳化液，以減小刀具與工件之間的摩擦和粘結(jié)，抑制積屑瘤。精加工銅及其合金、鋁及合金或鑄鐵時(shí)，宜選用粒子型切削液或10％～12％乳化液，以10％～12％極壓乳化液，以降低加工表面粗糙度。注意加工銅材料時(shí)，不宜采用含硫切削液，因?yàn)榱驅(qū)︺~有腐蝕作用。另外，加工鋁時(shí)，也不適于采用含硫與氯的切削液，因?yàn)檫@兩種元素宜與鋁形成強(qiáng)度高于鋁的化合物，反而增大刀具與切屑間的摩擦。也不宜采用水溶液，因高溫時(shí)水強(qiáng)使鋁產(chǎn)生針孔。

(3)難加工材料的切削難加工材料硬質(zhì)點(diǎn)多，熱導(dǎo)率低，切削液不易散出，刀具磨損較快。此類(lèi)加工一般處于高溫高壓的邊界潤(rùn)滑摩擦狀態(tài)，應(yīng)選用潤(rùn)滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液。當(dāng)用硬質(zhì)合金刀具高速切削時(shí)，可選用冷卻作用為主的低濃度乳化液。根據(jù)開(kāi)始的工作任務(wù)解決方案如下：根據(jù)本節(jié)積屑瘤對(duì)加工的影響分析可知，積屑瘤能增大刀具實(shí)際前角，使切削更容易，所以這位師傅在粗加工時(shí)采用了利用積屑瘤的加工方法，但積屑瘤很不穩(wěn)定，它會(huì)周期性地脫落，這就造成了刀具實(shí)際切削厚度在變化，影響零件的加工尺寸精度。另外，積屑瘤的剝落和形狀的不規(guī)則又使零件加工表面變得非常粗糙，影響零件表面光潔度。所以在精加工階段，這位師傅又努力避免積屑瘤的發(fā)生。根據(jù)積屑瘤產(chǎn)生的原因可以知道，積屑瘤是切屑與刀具前刀面摩擦，摩擦溫度達(dá)到一定程度，切屑與前刀面接觸層金屬發(fā)生加工硬化時(shí)產(chǎn)生的，因此可以采取以下幾個(gè)方面的措施來(lái)避免積屑瘤的發(fā)生。【任務(wù)實(shí)施】首先從加工前的熱處理工藝階段解決。通過(guò)熱處理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。其次，調(diào)整刀具角度，增大前角，從而減小切屑對(duì)刀具前刀面的壓力；調(diào)低切削速度，使切削層與刀具前刀面接觸面溫度降低，避免粘結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生；采用較高的切削速度，增加切削溫度，因?yàn)闇囟雀叩揭欢ǔ潭?，積屑瘤也不會(huì)發(fā)生；更換切削液，采用潤(rùn)滑性能更好的切削液，減少切削摩擦。粗加工時(shí)切削用量的選擇要根據(jù)工件的加工余量，首先選擇盡可能大的背吃刀量；其次根據(jù)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)及刀桿的強(qiáng)度剛度等的限制條件，選擇盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度；并且校核所選切削用量是機(jī)床功率允許的。精加工時(shí)切削用量的選擇要首先根據(jù)粗加工后的加工余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面粗糙度的要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選擇較高的切削速度；并校核所選切削用量是機(jī)床功率允許的。粗加工時(shí)，切削用量大，產(chǎn)生的切削熱量多，容易使刀具迅速磨損。此類(lèi)加工一般采用冷卻作用為主的切削液，如離子型切削液或3％～5％乳化液。切削速度較低時(shí)，刀具以機(jī)械磨損為主，宜選用潤(rùn)滑性能為主的切削液；速度較高時(shí)，刀具主要是熱磨損，應(yīng)選用冷卻為主的切削液。硬質(zhì)合金刀具耐熱性好，熱裂敏感，可以不用切削液。如采用切削液，必須連續(xù)、充分澆注，以免冷熱不均產(chǎn)生熱裂紋而損傷刀具。精加工時(shí)，切削液的主要作用是提高工件表面加工質(zhì)量和加工精度。加工一般鋼件，在較低的速度（6.0m/min～30m/min）情況下，宜選用極壓切削油或10％～12％極壓乳化液，以減小刀具與工件之間的摩擦和粘結(jié)，抑制積屑瘤。精加工銅及其合金、鋁及合金或鑄鐵時(shí)，宜選用粒子型切削液或10％～12％乳化液，以10％～12％極壓乳化液，以降低加工表面粗糙度。注意加工銅材料時(shí)，不宜采用含硫切削液，因?yàn)榱驅(qū)︺~有腐蝕作用。另外，加工鋁時(shí)，也不適于采用含硫與氯的切削液，因?yàn)檫@兩種元素宜與鋁形成強(qiáng)度高于鋁的化合物，反而增大刀具與切屑間的摩擦。也不宜采用水溶液，因高溫時(shí)水強(qiáng)使鋁產(chǎn)生針孔?！灸芰ν卣埂?.畫(huà)圖說(shuō)明切削運(yùn)動(dòng)有哪些類(lèi)型？2.畫(huà)圖說(shuō)明工件切削過(guò)程中產(chǎn)生哪些表面？

3.切削用量的三要素有哪些？試寫(xiě)出他們的計(jì)算公式？

4.什么叫切削層？簡(jiǎn)答切削層參數(shù)有哪些？

5.切屑的類(lèi)型有哪些？它們的特點(diǎn)是什么？

6.簡(jiǎn)述切屑的折斷過(guò)程是什么？斷屑的措施有哪些？

7.簡(jiǎn)述金屬切削過(guò)程產(chǎn)生塑性變形的三個(gè)變形區(qū)的特點(diǎn)是什么？

8.什么叫做積屑瘤？它對(duì)金屬加工有何影響？

9.什么叫切削力？它是如何產(chǎn)生的？切削功率的大小與哪些因素有關(guān)？

10.切削熱產(chǎn)生在哪些區(qū)域？切削溫度是如何分布的？11.簡(jiǎn)述如何改善工件材料的切削加工性能？12.切削用量選擇的原則和方法有哪些？13.切削液的作用是什么？它有哪些種類(lèi)？切削加工時(shí)，如何選擇切削液？項(xiàng)目二零件的工藝分析【工作任務(wù)】1．某主軸箱體主軸孔的設(shè)計(jì)要求為100H7，=0.8。其加工工藝路線為：毛坯→粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動(dòng)鏜。試確定各工序尺寸及其公差。2.如圖1-19所示零件，要加工內(nèi)孔40H7、階梯孔13mm和22mm3種不同規(guī)格和精度要求的孔，零件材料為HT200。請(qǐng)選擇加工方法和在選擇刀具的基礎(chǔ)上確定其切削用量。【能力目標(biāo)】1.學(xué)會(huì)對(duì)零件圖的尺寸分析和對(duì)零件的結(jié)構(gòu)分析；2.學(xué)會(huì)正確地選用毛坯，并掌握加工余量的計(jì)算；3.學(xué)會(huì)安排材料的熱處理工序；4.學(xué)會(huì)安排材料的熱處理工序；5.掌握基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸的計(jì)算方法；6.掌握外圓表面、內(nèi)孔表面和平面的加工方案的選擇方法；7.學(xué)會(huì)零件加工階段的劃分和正確安排加工順序；8.掌握影響加工精度加工表面質(zhì)量的因素。在制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，對(duì)零件圖進(jìn)行工藝性分析，以及對(duì)產(chǎn)品零件圖提出修改意見(jiàn)，是制訂工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作。

(一)零件圖的尺寸分析首先應(yīng)熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，搞清楚各項(xiàng)技術(shù)要求對(duì)零件裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析。(1)檢查零件圖的完整性和正確性在了解零件形狀和結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)檢查零件視圖是否正確、足夠，表達(dá)是否直觀、清楚，繪制是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差以及技術(shù)要求的標(biāo)注是否齊全、合理等。(2)零件的技術(shù)要求分析零件的技術(shù)要求包括下列幾個(gè)方面：加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形狀精度；主要加工表面之間的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其它要求；熱處理要求；其它要求(如動(dòng)平衡、未注圓角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。一、零件圖的工藝分析

(3)零件的材料分析

即分析所提供的毛坯材質(zhì)本身的機(jī)械性能和熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造品質(zhì)和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夾砂、疏松等。判斷其加工的難易程度，為選擇刀具材料和切削用量提供依據(jù)。所選的零件材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，切削性能好，滿足使用性能的要求。(4)合理的標(biāo)注尺寸

①零件圖上的重要尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而且在加工時(shí)應(yīng)盡量使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，并符合尺寸鏈最短的原則。②零件圖上標(biāo)注的尺寸應(yīng)便于測(cè)量，不要從軸線、中心線、假想平面等難以測(cè)量的基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸。③零件圖上的尺寸不應(yīng)標(biāo)注成封閉式，以免產(chǎn)生矛盾。④零件上非配合的自由尺寸，應(yīng)按加工順序盡量從工藝基準(zhǔn)注出。(a)(b)

圖1-23按加工順序標(biāo)注自由尺寸（a）錯(cuò)誤（b）正確(a)

(b)圖1-24非加工面與加工面之間的尺寸標(biāo)注

(a)錯(cuò)誤(b)正確⑤零件上各非加工表面的位置尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而非加工面與加工面之間只能有一個(gè)聯(lián)系尺寸。（二）零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用性能的前提下，是否能以較高的生產(chǎn)率和最低的成本方便地加工出來(lái)的特性。為了多快好省地把所設(shè)計(jì)的零件加工出來(lái)，就必須對(duì)零件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行詳細(xì)的分析。主要考慮如下幾方面:(1)有利于達(dá)到所要求的加工質(zhì)量

①合理確定零件的加工精度與表面質(zhì)量

加工精度若定得過(guò)高會(huì)增加工序，增加制造成本，過(guò)低會(huì)影響機(jī)器的使用性能，故必須根據(jù)零件在整個(gè)機(jī)器中的作用和工作條件合理地確定，盡可能使零件加工方便制造成本低。②保證位置精度的可能性

為保證零件的位置精度，最好使零件能在一次安裝中加工出所有相關(guān)表面，這樣就能依靠機(jī)床本身的精度來(lái)達(dá)到所要求的位置精度。如圖所示的結(jié)構(gòu)。圖1-25有利于保證位置精度的工藝結(jié)構(gòu)(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)

(b)(a）

圖1-26減少軸承座底面加工面積圖1-27避免深孔加工的方法(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確(b)(a)(b)(2)有利于減少加工勞動(dòng)量

①盡量減少不必要的加工面積

減少加工面積不僅可減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，而且還可以減少刀具的損耗，提高裝配質(zhì)量。圖1-26(b)中的軸承座減少了底面的加工面積，降低了修配的工作量，保證配合面的接觸。圖1-27(b)中減少了精加工的面積，又避免了深孔加工。

圖1-28將內(nèi)表面轉(zhuǎn)化為外表面加工圖1-29將內(nèi)溝槽轉(zhuǎn)化為外溝槽加工

(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)(b)(a)(b)②盡量避免或簡(jiǎn)化內(nèi)表面的加工

因?yàn)橥獗砻娴募庸ひ葍?nèi)表面加工方便經(jīng)濟(jì)，又便于測(cè)量。因此，在零件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求避免在零件內(nèi)腔進(jìn)行加工。如圖1-28所示及1-29所示。

(3)有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率①零件的有關(guān)尺寸應(yīng)力求一致，并能用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。如圖1-30(b)中改為退刀槽尺寸一致，則減少了刀具的種類(lèi)，節(jié)省了換刀時(shí)間。如圖1-31(b)采用凸臺(tái)高度等高，則減少了加工過(guò)程中刀具的調(diào)整。如圖1-32(b)的結(jié)構(gòu)，能采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鉆孔，從而方便了加工。

(a)(b)(a)(b)圖1-30退刀槽尺寸一致圖1-31凸臺(tái)高度相等(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)(b)

圖1-32便于采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭(a)錯(cuò)誤(b)正確

②減少零件的安裝次數(shù)。零件的加工表面應(yīng)盡量分布在同一方向，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面應(yīng)盡可能與主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面時(shí)，同時(shí)將次要表面也加工出來(lái)；孔端的加工表面應(yīng)為圓形凸臺(tái)或沉孔，以便在加工孔時(shí)同時(shí)將凸臺(tái)或沉孔全锪出來(lái)。如：圖1-33(b)中的鉆孔方向應(yīng)一致；圖1-34(b)中鍵槽的方位應(yīng)一致。(a)(b)

(a)(b)

圖1-33鉆孔方向一致圖1-34鍵槽方位一致(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確③零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工。如圖1-35(b)、1-36(b)所示，設(shè)有退刀槽、越程槽，減少了刀具(砂輪)的磨損。圖1-37(b)的結(jié)構(gòu)，便于引進(jìn)刀具，從而保證了加工的可能性。④避免在斜面上鉆孔和鉆頭單刃切削。如圖1-38(b)所示，避免了因鉆頭兩邊切削力不等使鉆孔軸線傾斜或折斷鉆頭。

(a)(b)

(a)(b)

圖1-35應(yīng)留有越程槽圖1-36應(yīng)留有退刀槽(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確

(a)(b)(a)(b)1-37鉆頭應(yīng)能接近加工表面圖1-38避免在斜面上鉆孔和鉆頭單刃切削(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確⑤便于多刀或多件加工。如圖1-39(b)所示，為適應(yīng)多刀加工，階梯軸各段長(zhǎng)度應(yīng)相似或成整數(shù)倍；直徑尺寸應(yīng)沿同一方向遞增或遞減，以便調(diào)整刀具。零件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要便于多件加工，如圖1-40所示，圖(b)結(jié)構(gòu)可將毛坯排列成行便于多件連續(xù)加工。

(a)(b)

(a)(b)圖1-39便于多刀加工圖1-40便于多件連續(xù)加工

(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確二、毛坯的選擇

在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，正確選擇合適的毛坯，對(duì)零件的加工質(zhì)量、材料消耗和加工工時(shí)都有很大的影響。顯然毛坯的尺寸和形狀越接近成品零件，機(jī)械加工的勞動(dòng)量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，綜合考慮毛坯制造和機(jī)械加工的費(fèi)用來(lái)確定毛坯，以求得最好的經(jīng)濟(jì)效益。（一）毛坯的確定

1.毛坯的種類(lèi)

(1)鑄件

鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。較常用的是砂型鑄造，當(dāng)毛坯精度要求低、生產(chǎn)批量較小時(shí)，采用木模手工造型法；當(dāng)毛坯精度要求高、生產(chǎn)批量很大時(shí)，采用金屬型機(jī)器造型法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等有色金屬。(2)鍛件

鍛件適用于強(qiáng)度要求高、形狀比較簡(jiǎn)單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)以及大型零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高，但成本也高，適用于中小型零件毛坯的大批大量生產(chǎn)。(3)型材型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。(4)焊接件焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件，它簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)周期短，但需經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。(5)冷沖壓件冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機(jī)械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。但因沖壓模具昂貴而僅用于大批大量生產(chǎn)。2.毛坯選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素(1)零件的材料及機(jī)械性能要求零件材料的工藝特性和力學(xué)性能大致決定了毛坯的種類(lèi)。例如鑄鐵零件用鑄造毛坯；鋼質(zhì)零件當(dāng)形狀較簡(jiǎn)單且力學(xué)性能要求不高時(shí)常用棒料，對(duì)于重要的鋼質(zhì)零件，為獲得良好的力學(xué)性能，應(yīng)選用鍛件，當(dāng)形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求不高時(shí)用鑄鋼件；有色金屬零件常用型材或鑄造毛坯。(2)零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸大型且結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；結(jié)構(gòu)復(fù)雜的毛坯多用鑄造；小型零件可用模鍛件或壓力鑄造毛坯；板狀鋼質(zhì)零件多用鍛件毛坯；軸類(lèi)零件的毛坯，若臺(tái)階直徑相差不大，可用棒料；若各臺(tái)階尺寸相差較大，則宜選擇鍛件(3)充分利用新工藝、新材料為節(jié)約材料和能源，提高機(jī)械加工生產(chǎn)率，應(yīng)充分考慮精密鑄造、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機(jī)械中的應(yīng)用，這樣，可大大減少機(jī)械加工量，甚至不需要進(jìn)行加工，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

(二)加工余量的確定

1.加工余量的概念

加工余量是指加工過(guò)程中所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分。由毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)榱慵倪^(guò)程中，在某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱(chēng)為該表面的總加工余量（亦稱(chēng)毛坯余量）。一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除的金屬層厚度稱(chēng)為該工序加工余量（簡(jiǎn)稱(chēng)工序余量）。工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故實(shí)際切除的余量大小不等。圖1-41表示工序余量與工序尺寸的關(guān)系。由圖可知，工序余量的基本尺寸（簡(jiǎn)稱(chēng)基本余量或公稱(chēng)余量）Z可按下式計(jì)算對(duì)于被包容面：Z=上工序基本尺寸—本工序基本尺寸對(duì)于包容面：Z=本工序基本尺寸—上工序基本尺寸(a)(b)圖1-41工序余量與工序尺寸及其公差的關(guān)系(a)被包容面(軸)(b)包容面(孔)

為了便于加工，工序尺寸都按“入體原則”標(biāo)注極限偏差，即被包容面的工序尺寸取上偏差為零；包容面的工序尺寸取下偏差為零。毛坯尺寸則按雙向布置上、下偏差。工序余量和工序尺寸及其公差的計(jì)算公式：

Z=Zmin+Ta

Zmax=Z+Tb=Zmin+Ta+Tb

式中Zmin——最小工序余量，單位為㎜；

Zmax——最大工序余量，單位為㎜；

Ta——上工序尺寸的公差，單位為㎜；

Tb——本工序尺寸的公差，單位為㎜。由于毛坯尺寸、零件尺寸和各道工序的工序尺寸都存在誤差，所以無(wú)論是總加工余量，還是工序加工余量都是一個(gè)變動(dòng)值，出現(xiàn)了最大和最小加工余量，它們與工序尺寸及其公差的關(guān)系可用圖1-42說(shuō)明。圖1-42工序加工余量及其公差由圖可以看出，公稱(chēng)加工余量為前工序和本工序尺寸之差；最小加工余量為前工序尺寸的最小值和本工序尺寸的最大值之差；最大加工余量為前工序尺寸的最大值和本工序尺寸的最小值之差。工序加工余量的變動(dòng)范圍（最大加工余量與最小加工余量之差）等于前工序與本工序的工序尺寸公差之和。2.影響加工余量的因素

(1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷層深度（Ra和Da）

為了使工件的加工質(zhì)量逐步提高，一般每道工序都應(yīng)切到待加工表面以下的正常金屬組織，將上道工序形成