機械制造技術基礎部分簡答題課件

積屑瘤積屑瘤的形成：由于摩擦力而阻留在前刀面上部分切屑轉(zhuǎn)化而成（第二變形區(qū)的變形和摩擦）。積屑瘤的產(chǎn)生主要取決于溫度。中等溫度時，摩擦系數(shù)最大，產(chǎn)生的積屑瘤最大。積屑瘤積屑瘤的形成：由于摩擦力而阻留在前刀面上部分切屑1①其硬度高于工件材料，可代替切削刃起切削作用，有保護刀刃作用。②積屑瘤可增大前角，使刀具更鋒利。③使切入深度增大。④導致切削力變化、引起振動。⑤使工件表面粗糙度值變大。積屑瘤對切削加工過程產(chǎn)生的影響由①＋②，在粗加工時希望有積屑瘤存在。

由③＋④＋⑤，在精加工時不希望生成積屑瘤。①其硬度高于工件材料，可代替切削刃起切削作用，有保護刀刃作用2第二節(jié)金屬切削機床部件（自學部分）思考題：何謂電氣伺服傳動系統(tǒng)的分類中開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)，它們各有什么優(yōu)缺點？數(shù)控系統(tǒng)中開環(huán)，閉環(huán)，半閉環(huán)的區(qū)別在于伺服系統(tǒng)的控制原理不同。開環(huán)控制的數(shù)控機床的速度和精度都較低，其結構簡單，成本較低，調(diào)試維修方便；閉環(huán)控制的數(shù)控機床的定位精度高，速度調(diào)節(jié)快，但工作臺慣性大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不易控制；半閉環(huán)控制的數(shù)控機床的加工精度和速度較好，系統(tǒng)調(diào)節(jié)比閉環(huán)系統(tǒng)方便，穩(wěn)定性好，成本比閉環(huán)系統(tǒng)低。主軸部件和導軌應滿足的基本技術要求有哪些？

精度、剛度、抗振性、熱變形、噪聲、運動平穩(wěn)性。導軌的截面形狀和組合形式有哪些，有何優(yōu)缺點，分別適合哪些場合？第二節(jié)金屬切削機床部件（自學部分）思考題：3數(shù)控機床的特點加工精度高加工的適應性強加工形狀復雜的工件比較方便加工生產(chǎn)率高使用、維修技術要求高，機床價格較昂貴數(shù)控機床的特點加工精度高4按伺服系統(tǒng)的類型：開環(huán)控制閉環(huán)控制半閉環(huán)控制—由步進電機、齒輪和絲桿螺母等組成無檢測反饋裝置，不能誤差校正結構簡單——經(jīng)濟型機床—由直流伺服電機、絲桿螺母和位移檢測裝置等組成，有檢測反饋裝置，位移精度高系統(tǒng)復雜、調(diào)整困難——高精度機床—位移檢測裝置安裝在絲桿上精度不如閉環(huán)控制簡單穩(wěn)定，易調(diào)試，應用廣按伺服系統(tǒng)的類型：開環(huán)控制—由步進電機、齒輪和絲桿螺母等組5工件的安裝方式直接找正安裝

劃線找正安裝

采用夾具安裝

直接找正安裝：用百分表或劃線盤上的劃針等，以目測法校正工件位置，一邊較正，一邊找正。工件在機床上的應有位置，是通過一系列嘗試而獲得的。工件的安裝方式直接找正安裝直接找正安裝：6特點：

缺點：安裝費時，效率低，需憑經(jīng)驗操作，對工人技術要求高。

優(yōu)點：夾具結構簡單，可減少夾具本身制造誤差引起的定位誤差，定位精度高，可達0.01-0.05，采用夾具難以達到。

適用：單件小批生產(chǎn)中（如工具修理車間）。直接找正裝夾有什么特點，適用范圍？特點：

缺點：安裝費時，效率低，需憑經(jīng)驗操作，對工人技術7對重、大、復雜工件的加工，往往是在待加工處劃線（位置線、找正線、加工線），工件按所劃的線進行找正定位，再夾緊。特點：生產(chǎn)效率低；定位精度不高誤差來源：劃線誤差；觀察誤差劃線找正安裝適用：生產(chǎn)批量小，毛坯精度低，以及大型工件等不適宜采用夾具的粗加工中。對重、大、復雜工件的加工，往往是在待加工處劃線8機械制造技術基礎部分簡答題課件9確定合理刀具壽命的三種方法最大生產(chǎn)率壽命最低成本壽命最大利潤壽命一般情況下，往往采用最低成本壽命，當任務緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時，可采用最大生產(chǎn)率壽命。合理刀具壽命的選擇原則確定合理刀具壽命的三種方法最大生產(chǎn)率壽命一般10確定合理刀具壽命的三種方法最大生產(chǎn)率壽命最低成本壽命最大利潤壽命一般情況下，往往采用最低成本壽命，當任務緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時，可采用最大生產(chǎn)率壽命。合理刀具壽命的選擇原則確定合理刀具壽命的三種方法最大生產(chǎn)率壽命一般11夾緊裝置的基本要求夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉(zhuǎn)動、不振動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形；夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力；結構應盡量簡單，制造、維修要方便。夾緊裝置的基本要求夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；12夾緊力的作用方向應垂直主要定位基準面夾緊力方向的確定二、夾緊力的確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點夾緊力的作用方向應垂直主要定位基準面夾緊力方向的確定二、夾緊13夾緊力的作用點應落在在支撐范圍內(nèi)；夾緊力作用點的確定夾緊力的作用點應落工件剛性好的部位；夾緊力作用點應在支承面內(nèi)夾緊力應作用點應落工件剛性好的部位夾緊力的作用點應落在在支撐范圍內(nèi)；夾緊力作用點的確定夾緊力的14夾緊力的作用點應盡可能靠近加工表面；夾緊力的大小可根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關系具體計算，計算出的夾緊力應乘以安全系數(shù)K，一般K取2~3，粗加工取2.5~3，精加工取1.5~2。夾緊力的大小夾緊力的作用點應盡可能靠近加工表面；夾緊力的大小可根151-墊板；2-手柄；3-偏心輪；4-軸；5-壓板特點：夾緊力小，自鎖性能不是很好，且夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。

偏心夾緊機構1-墊板；2-手柄；3-偏心輪；4-軸；5-壓板特點：偏心夾161-墊板；2-手柄；3-偏心輪；4-軸；5-壓板特點：夾緊力小，自鎖性能不是很好，且夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。

偏心夾緊機構1-墊板；2-手柄；3-偏心輪；4-軸；5-壓板特點：偏心夾171-墊板；2-手柄；3-偏心輪；4-軸；5-壓板特點：夾緊力小，自鎖性能不是很好，且夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。

偏心夾緊機構1-墊板；2-手柄；3-偏心輪；4-軸；5-壓板特點：偏心夾18二、加工經(jīng)濟精度加工成本與加工誤差之間的關系加工經(jīng)濟精度是指在正常生產(chǎn)條件下（采用符合質(zhì)量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度，如圖中之AB范圍。二、加工經(jīng)濟精度加工成本與加工誤差之間的關系加工經(jīng)濟19三、零件獲得加工精度的方法獲得尺寸精度的方法試切法定尺寸刀具法自動控制法調(diào)整法三、零件獲得加工精度的方法獲得尺寸精度的方法試切法20

獲得形狀精度的方法軌跡法成形刀具法展成法

獲得位置精度的方法直接裝夾法找正裝夾法夾具裝夾法

獲得形狀精度的方法軌跡法成形刀具法展成法

獲得21在機械加工時，機床、夾具、刀具和工件就構成一個完整的系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)中的誤差是造成零件加工誤差的根源，故稱為原始誤差。在機械加工時，機床、夾具、刀具和工件就構成一個完整的22

工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類誤差敏感方向不變鏜床

車床加工時誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化

下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來說明主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。機床工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類誤差敏感鏜床車床加工時誤差敏感23受力變形對工件精度的影響

a)車細長軸b）磨內(nèi)孔

由此看來，工藝系統(tǒng)的受力變形是機械加工精度中一項很重要的原始誤差，為了保證和提高工件的加工精度，就必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關組成部分的變形。受力變形對工件精度的影響

由此看來，工24機床部件剛度及其特點工藝系統(tǒng)的剛度表示工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為：垂直作用于工件加工表面的徑向切削分力Fy與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y的比值，即k=Fy/y工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定的。工藝系統(tǒng)的總變形量為：y系統(tǒng)=y機床+y刀具+y夾具+y工件

而所以若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度，就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。工藝系統(tǒng)的剛度機床部件剛度及其特點工藝系統(tǒng)的剛度表示工藝系25例：已知臥式車床的k頭座=300000N/mm，k尾座=56600N/mm，k刀架=30000N/mm，徑向切削分力Fy=4000N，設工件剛度、刀具剛度、夾具剛度相對較大，試計算加工一長為l的光軸由于工藝系統(tǒng)剛度發(fā)生變化引起的圓柱度誤差。

解：工藝系統(tǒng)最小變形ymin和最大變形ymax：

由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的工件圓柱度誤差：例：已知臥式車床的k頭座=300000N/mm，k尾26車削時毛坯形狀的誤差復映

由于毛坯存在的圓度誤差△m=ap1-ap2，引起了工件產(chǎn)生圓度誤差△w=y1-y2，且△m越大，△w越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化而使毛坯橢圓形狀誤差復映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱為“誤差復映”。車削一具有橢圓形狀誤差的毛坯件A，讓刀具預先調(diào)整到圖上雙點劃線的位置，毛坯橢圓長軸方向的背吃刀量為ap1，短軸方向的背吃刀量為ap2。由于背吃刀量不同，切削力不同，工藝系統(tǒng)的變形也不同，切削力大時，變形大。

切削力大小變化引起的加工誤差（誤差復映）車削時毛坯形狀的誤差復映由于毛坯存在的圓度誤差△m=27

常用的提高接觸剛度方法：改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸面的配合質(zhì)量；在接觸面間預加載荷。減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施提高工藝系統(tǒng)中零件間的配合表面質(zhì)量，以提高接觸剛度設置輔助支承提高部件剛度采用輔助支承提高機床部件的剛度常用的提高接觸剛度方法：改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸面的28提高工件的剛度增加支承提高工件的剛度a）采用中心架b）采用跟刀架提高工件的剛度增加支承提高工件的剛度29合理裝夾工件，減小夾緊變形銑角鐵時的兩種裝夾合理裝夾工件，減小夾緊變形銑角鐵時的兩種裝夾30工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應的熱變形，從而破壞工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)的熱變形及其熱源電機、軸承、齒輪、油泵等工件、刀具、切屑、切削液氣溫、室溫變化、熱、冷風等熱源切削熱摩擦熱外部熱源內(nèi)部熱源環(huán)境溫度熱輻射日光、照明、暖氣、體溫等工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應的熱變形31圖c）支承距影響熱變形熱對稱結構（圖a）圖b）主軸箱的兩種裝配結構的熱位移合理選擇裝配基準（圖c）避開加工誤差的敏感方向（圖b）結構措施減小機床熱變形對加工精度影響的措施圖a）立柱熱對稱結構圖c）支承距影響熱變形熱對稱結構（圖a）圖b）主軸箱的兩種32圖a）均衡立柱前后壁溫度場和隔離熱源均衡溫度場充分冷卻和強制冷卻，改善散熱條件。圖b）采用隔熱罩減少熱變形工藝措施圖a）均衡立柱前后壁溫度場和隔離熱源均衡溫度場充分冷卻和強制33為了減少工件熱變形，可以采取下列措施：在切削區(qū)域施加充分的冷卻液。提高切削速度或進給量。工件在精加工前得到足夠的冷卻。刀具和砂輪不能過分磨鈍。使工件在夾緊狀態(tài)下有伸縮的自由。

在刨削、銑削、磨削加工平面時，工件單面受熱，上下平面間產(chǎn)生溫差，導致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產(chǎn)生了中凹，造成了幾何形狀誤差。工件不均勻受熱為了減少工件熱變形，可以采取下列措施：在34在現(xiàn)場中，經(jīng)?？吹揭恍缀尉纫蠛芨叩妮S和孔采用研磨方法來達到。研具本身并不要求具有很高的精度，但它卻能在和工件作相對的運動中對工件進行微量的切削。最初是工件和研具的表面粗糙中最高點相接觸，在一定的壓力下，高點先磨損，然后接觸面擴大，高低不平處逐漸接近，幾何形狀的精度也逐漸提高。這種表面間相對研擦和磨損的過程，也就是誤差不斷地減少的過程，稱之為誤差平均的方法。誤差平均法的實質(zhì)是：利用有密切聯(lián)系的表面相互比較，相互檢查，從對比中找出差距以后，或是相互糾正(如偶件的對研)或是互為基準進行加工。誤差平均的方法實時檢測，動態(tài)補償?shù)姆椒ㄔ诂F(xiàn)場中，經(jīng)?？吹揭恍缀尉纫蠛芨叩妮S和孔采用研35機械加工振動自激振動自由振動強迫振動當系統(tǒng)受到初始干擾力激勵破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復力來維持的振動稱為自由振動。由于總存在阻尼，自由振動將逐漸衰減。(占5%)系統(tǒng)在周期性激振力(干擾力)持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動，稱為強迫振動。(占35%)在沒有周期性干擾力作用的情況下，由振動系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的振動，稱為自激振動。(占65%)第三節(jié)機械加工過程中的震動機械加工振動自激振動自由振動強迫振動當系統(tǒng)受到初始干擾力激勵36三、控制機械加工振動的途徑減小內(nèi)部振源調(diào)整振源頻率采取隔振措施f、Kr↑→μ↓→自振↓γ、Kr、f↑→切削剛度↑→自振↑消除振動途徑消除產(chǎn)生振動的條件改善工藝系統(tǒng)動態(tài)特性采用各種消振減振裝置強迫振動自激振動提高工藝系統(tǒng)剛度增大工藝系統(tǒng)阻尼動力式減振器阻尼減振器沖擊式減振器三、控制機械加工振動的途徑減小內(nèi)部振源f、Kr↑→μ↓→自振3738單件生產(chǎn)單個地生產(chǎn)不同結構尺寸的產(chǎn)品，且很少重復的生產(chǎn)。如重型機械、大型船舶制造、新產(chǎn)品試制等。成批生產(chǎn)成批地制造相同產(chǎn)品，且周期性地重復生產(chǎn)，如機床制造等。根據(jù)產(chǎn)品特征及批量大小，又分為小批、中批和大批生產(chǎn)三種。大量生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點經(jīng)常重復地進行某一零件的某一道工序的加工。如汽車、軸承等生產(chǎn)。生產(chǎn)類型38單件生產(chǎn)單個地生產(chǎn)不同結構尺寸的產(chǎn)品，且很少重復38機械加工工藝規(guī)程在生產(chǎn)中的作用如下：工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的技術文件。工藝規(guī)程是生產(chǎn)管理和組織的主要依據(jù)。工藝規(guī)程是新建或擴建機械制造工廠或車間的基本文件。工藝規(guī)程是現(xiàn)有生產(chǎn)方法和技術的總結，是進行生產(chǎn)技術交流的重要文件。四、工藝規(guī)程的設計及原始資料人們把合理工藝過程的有關內(nèi)容寫成工藝文件形式，用以指導生產(chǎn)，這些工藝文件稱為工藝規(guī)程。經(jīng)審批的工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的重要文件，生產(chǎn)人員必須嚴格遵守。機械加工工藝規(guī)程在生產(chǎn)中的作用如下：四、工藝規(guī)程的設39工藝規(guī)程制定的原則保證加工質(zhì)量；保證生產(chǎn)效率較低制造成本良好勞動條件制訂工藝規(guī)程的原始資料產(chǎn)品裝配圖、零件圖產(chǎn)品驗收質(zhì)量標準生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型毛坯情況本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件有關手冊和標準先進技術、工藝工藝規(guī)程制定的原則保證加工質(zhì)量；制訂工藝規(guī)程的原始資料產(chǎn)品裝40為改善零件機械加工的工藝性，在結構設計時應注意以下幾個方面：保證加工的可能性和方便性，如開設退刀槽、越程槽等減少加工表面面積，加工精度和表面質(zhì)量要求應合理加工表面形狀應盡量簡單，以減少機床的調(diào)整次數(shù)避免在曲面和斜面上鉆孔，避免在箱體內(nèi)設計加工表面

零件的結構要素應盡可能統(tǒng)一，尺寸要規(guī)格化、標準化，盡量使用標準刀具，減少刀具的種類。零件上的配合表面不宜過長，軸頭要有導向用倒角為改善零件機械加工的工藝性，在結構設計時應注意以下幾41粗基準的選擇余量均勻分配