數(shù)控加工工藝與裝備課件

第1章機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)第1章

數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)1.1工藝過程的基本概念

1.1.1生產(chǎn)過程和工藝過程1.1.2工件獲得尺寸精度的方法1.1.3加工余量1.1.4加工精度1.1.5表面質(zhì)量1.2數(shù)控加工工藝系統(tǒng)1.2.1數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的基本組成

1.2.2數(shù)控機(jī)床的主要類型1.2.3數(shù)控刀具的主要種類1.2.4數(shù)控機(jī)床夾具的類型和特點(diǎn)

1.1工藝過程的基本概念1.1.1生產(chǎn)過程與工藝過程生產(chǎn)過程：是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。工藝過程：在生產(chǎn)過程中，凡是改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。工藝：就是制造產(chǎn)品的方法。機(jī)械加工工藝過程：采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。1．生產(chǎn)過程工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程：是指由原材料到成品之間的各個(gè)相互聯(lián)系的勞動過程的總和。主要包括

（1）生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程（2）生產(chǎn)工藝過程（3）輔助生產(chǎn)過程（4）生產(chǎn)服務(wù)過程

（1）生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程包括產(chǎn)品投產(chǎn)前的市場調(diào)查分析，產(chǎn)品研制，技術(shù)鑒定等。（2）生產(chǎn)工藝過程包括毛坯制造，零件加工，部件和產(chǎn)品裝配、調(diào)試、油漆和包裝等。（3）輔助生產(chǎn)過程為使基本生產(chǎn)過程能正常進(jìn)行所必須的輔助過程，包括工藝裝備的設(shè)計(jì)制造、能源供應(yīng)、設(shè)備維修等。（4）生產(chǎn)服務(wù)過程包括原材料采購運(yùn)輸、保管、供應(yīng)及產(chǎn)品包裝、銷售等?；靖拍顚⒃牧限D(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。生產(chǎn)過程改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。工藝過程是生產(chǎn)過程中的主要部分，其余的勞動過程則為生產(chǎn)過程的輔助過程。工藝過程生產(chǎn)過程（將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程）流程圖基本概念在生產(chǎn)過程中，凡是改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。工藝過程基本概念2．生產(chǎn)系統(tǒng)（1）系統(tǒng)的概念

任何事物都是由數(shù)個(gè)相互作用和相互依賴的部分組成并具有特定功能的有機(jī)整體，這個(gè)整體就是“系統(tǒng)”。（2）機(jī)械加工工藝系統(tǒng)

機(jī)械加工工藝系統(tǒng)由金屬切削機(jī)床、刀具、夾具和工件四個(gè)要素組成，它們彼此關(guān)聯(lián)、互相影響。

該系統(tǒng)的整體目的是在特定的生產(chǎn)條件下，在保證機(jī)械加工工序質(zhì)量的前提下，采用合理的工藝過程，降低該工序的加工成本。（3）機(jī)械制造系統(tǒng)在工藝系統(tǒng)基礎(chǔ)上以整個(gè)機(jī)械加工車間為整體的更高一級的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的整體目的就是使該車間能最有效地全面完成全部零件的機(jī)械加工任務(wù)。（4）生產(chǎn)系統(tǒng)

以整個(gè)機(jī)械制造廠為整體，為了最有效地經(jīng)營，獲得最高經(jīng)濟(jì)效益，一方面把原材料供應(yīng)、毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)與試車、油漆、包裝、運(yùn)輸、保管等因素作為基本物質(zhì)因素來考慮；另一方面把技術(shù)情報(bào)、經(jīng)營管理、勞動力調(diào)配、資源和能源利用、環(huán)境保護(hù)、市場動態(tài)、經(jīng)營政策、社會問題和國際因素等信息作為影響系統(tǒng)效果更重要的要素來考慮。工藝規(guī)程技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。為了便于工藝規(guī)程的編制、執(zhí)行和生產(chǎn)組織管理，需要把工藝過程劃分為不同層次的單元。它們是工序、安裝、工位、工步和走刀。其中工序是工藝過程中的基本單元。零件的機(jī)械加工工藝過程由若干個(gè)工序組成。在一個(gè)工序中可能包含有一個(gè)或幾個(gè)安裝，每一個(gè)安裝可能包含一個(gè)或幾個(gè)工位，每一個(gè)工位可能包含一個(gè)或幾個(gè)工步，每一個(gè)工步可能包括一個(gè)或幾個(gè)走刀。（1）工序

一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地（或一臺機(jī)床）上對一個(gè)（或同時(shí)對幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。

劃分工序的依據(jù)是工作地點(diǎn)是否變化和工作過程是否連續(xù)。

例如：在車床上加工一批軸，既可以對每一根軸連續(xù)地進(jìn)行粗加工和精加工，也可以先對整批軸進(jìn)行粗加工，然后再依次對它們進(jìn)行精加工。在第一種情形下，加工只包括一個(gè)工序；在第二種情形下，由于加工過程的連續(xù)性中斷，雖然加工是在同一臺機(jī)床上進(jìn)行的，但卻成為兩個(gè)工序。工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計(jì)劃的基本單元。（2）安裝

在機(jī)械加工工序中，使工件在機(jī)床上或在夾具中占據(jù)某一正確位置并被夾緊的過程，稱為裝夾。有時(shí)，工件在機(jī)床上需經(jīng)過多次裝夾才能完成一個(gè)工序的工作內(nèi)容。

安裝是指工件經(jīng)過一次裝夾后所完成的那部分工序內(nèi)容。例如，在車床上加工軸，先從一端加工出部分表面，然后調(diào)頭再加工另一端，這時(shí)的工序內(nèi)容就包括兩個(gè)安裝。（3）工位

采用轉(zhuǎn)位（或移位）夾具、回轉(zhuǎn)工作臺或在多軸機(jī)床上加工時(shí)，工件在機(jī)床上一次裝夾后，要經(jīng)過若干個(gè)位置依次進(jìn)行加工，工件在機(jī)床上所占據(jù)的每一個(gè)位置上所完成的那一部分工序就稱為工位。簡單來說，工件相對于機(jī)床或刀具每占據(jù)一個(gè)加工位置所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工位。右圖是在一臺三工位回轉(zhuǎn)工作臺機(jī)床上加工軸承蓋螺釘孔的示意圖。操作者在上下料工位Ⅰ處裝上工件，當(dāng)該工件依次通過鉆孔工位Ⅱ、擴(kuò)孔工位Ⅲ后，即可在一次裝夾后把四個(gè)階梯孔在兩個(gè)位置加工完畢。這樣，既減少了裝夾次數(shù)，又因各工位的加工與裝卸是同時(shí)進(jìn)行的，從而節(jié)約安裝時(shí)間使生產(chǎn)率可以大提高。（4）工步

在加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量不變的條件下，連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容稱為工步。生產(chǎn)中也常稱為“進(jìn)給”。為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)加工表面的工步，稱為復(fù)合工步，也可以看作一個(gè)工步。例如，組合鉆床加工多孔箱體孔。

（5）走刀

加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分稱為走刀。例如軸類零件如果要切去的金屬層很厚，則需分幾次切削，這時(shí)每切削一次就稱為一次走刀。因此在切削速度和進(jìn)給量不變的前提下刀具完成一次進(jìn)給運(yùn)動稱為一次走刀。下圖是一個(gè)帶半封閉鍵槽階梯軸兩種生產(chǎn)類型的工藝過程實(shí)例，從中可看出各自的工序、安裝、工位、工步、走刀之間的關(guān)系。由若干個(gè)順序排列的工序組成的，而工序又可分為安裝、工位、工步和走刀?；靖拍钜粋€(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地（或一臺機(jī)床）上對一個(gè)（或同時(shí)對幾個(gè)工件）連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。安裝是指工件經(jīng)過一次裝夾后所完成的那部分工序內(nèi)容。工藝過程的組成工序安裝基本概念在加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量不變的條件下，連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容稱為工步。工件相對于機(jī)床或刀具每占據(jù)一個(gè)加工位置所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工位。

加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分稱為走刀。工步工位走刀掌握內(nèi)容工序、安裝、工位、工步和走刀的概念和應(yīng)用。1.1.2工件獲得尺寸精度的方法1．獲得尺寸精度的方法機(jī)械加工中獲得工件尺寸精度的方法，主要有以下幾種：（1）試切法

試切法：先試切出很小部分加工表面，測量試切所得的尺寸，按照加工要求適當(dāng)調(diào)刀具切削刃相對工件的位置，再試切，再測量，如此經(jīng)過兩三次試切和測量，當(dāng)被加工尺寸達(dá)到要求后，再切削整個(gè)待加工表面。試切法通過“試切－測量－調(diào)整－再試切”，反復(fù)進(jìn)行直到達(dá)到要求的尺寸精度為止。例如，箱體孔系的試鏜加工。

作為試切法的一種類型——配作，它是以已加工件為基準(zhǔn)，加工與其相配的另—工件，或?qū)蓚€(gè)（或兩個(gè)以上）工件組合在一起進(jìn)行加工的方法。配作中最終被加工尺寸達(dá)到的要求是以與已加工件的配合要求為準(zhǔn)的。（模具制作）試切法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：試切法達(dá)到的精度可能很高，它不需要復(fù)雜的裝置。缺點(diǎn)：這種方法費(fèi)時(shí)（需作多次調(diào)整、試切、測量、計(jì)算），效率低，依賴工人的技術(shù)水平和計(jì)量器具的精度，質(zhì)量不穩(wěn)定，所以只用于單件小批生產(chǎn)。（2）調(diào)整法

預(yù)先用樣件或標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整好機(jī)床、夾具、刀具和工件的準(zhǔn)確相對位置，用以保證工件的尺寸精度。因?yàn)槌叽缡孪日{(diào)整到位，所以加工時(shí)，不用再試切，尺寸自動獲得，并在一批零件加工過程中保持不變，這就是調(diào)整法。例如，采用銑床夾具時(shí)，刀具的位置靠對刀塊確定。調(diào)整法的實(shí)質(zhì)是利用機(jī)床上的定程裝置或?qū)Φ堆b置或預(yù)先整好的刀架，使刀具相對于機(jī)床或夾具達(dá)到一定的位置精度，然后加工一批工件。在機(jī)床上按照刻度盤進(jìn)刀然后切削，也是調(diào)整法的一種。這種方法需要先按試切法決定刻度盤上的刻度。大批量生產(chǎn)中，多用定程擋塊、樣件、樣板等對刀裝置進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整法比試切法的加工精度穩(wěn)定性好，有較高的生產(chǎn)率，對機(jī)床操作工的要求不高。缺點(diǎn)：對機(jī)床調(diào)整工的要求高，常用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。（3）定尺寸法

用刀具的相應(yīng)尺寸來保證工件被加工部位尺寸的方法稱為定尺寸法。它是利用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的刀具加工，加工面的尺寸由刀具尺寸決定。即用具有一定的尺寸精度的刀具（如鉸刀、擴(kuò)孔鉆、鉆頭等）來保證工件被加工部位（如孔）的精度。定尺寸法特點(diǎn)：操作方便，生產(chǎn)率較高，加工精度比較穩(wěn)定，幾乎與工人的技術(shù)水平無關(guān)，生產(chǎn)率較高，在各種類型的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。例如鉆孔、鉸孔等。（4）主動測量法

在加工過程中，邊加工邊測量加工尺寸，并將所測結(jié)果與設(shè)計(jì)要求的尺寸比較后，或使機(jī)床繼續(xù)工作，或使機(jī)床停止工作，這就是主動測量法。主動測量法特點(diǎn)：質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)率高，是發(fā)展方向。

（5）自動控制法

這種方法是由測量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)等組成。它是把測量、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)組成一個(gè)自動加工系統(tǒng)，加工過程依靠系統(tǒng)自動完成。尺寸測量、刀具補(bǔ)償調(diào)整和切削加工以及機(jī)床停車等一系列工作自動完成，自動達(dá)到所要求的尺寸精度例如：在數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，零件就是通過程序的各種指令控制加工順序和加工精度。自動控制的具體方法有：①自動測量即機(jī)床上有自動測量工件尺寸的裝置，在工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)，測量裝置即發(fā)出指令使機(jī)床自動退刀并停止工作。②數(shù)字控制即機(jī)床中有控制刀架或工作臺精確移動的伺服電動機(jī)、滾動絲杠螺母副及整套數(shù)字控制裝置，尺寸的獲得（刀架的移動或工作臺的移動）由預(yù)先編制好的程序通過計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置自動控制。自動控制法的特點(diǎn)：加工的質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、加工柔性好、能適應(yīng)多品種生產(chǎn)，是目前機(jī)械制造的發(fā)展方向和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的基礎(chǔ)。2．獲得形狀精度的方法（1）零件表面的成形零件的表面通常是以一條線為母線，沿另一條線（稱導(dǎo)線）為軌跡運(yùn)動而形成的。形成工件上各種表面的母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為發(fā)生線。母線和導(dǎo)線可以互換，稱為可逆表面。母線和導(dǎo)線可以不能互換，稱為非可逆表面。（2）形成發(fā)生線的方法1）軌跡法

軌跡法也稱刀尖軌跡法，依靠刀尖的運(yùn)動軌跡獲得形狀精度的方法稱為軌跡法。即讓刀具相對于工件作有規(guī)律的運(yùn)動，以其刀尖軌跡獲得所要求的表面幾何形狀。

刀尖的運(yùn)動軌跡取決于刀具和工件的相對成形運(yùn)動，因而所獲得的形狀精度取決于成形運(yùn)動的精度。數(shù)控車床、普通車削、刨削等均屬軌跡法。圖右上所示為車圓錐面。2）成形法

利用成形刀具對工件進(jìn)行加工的方法稱為成形法。即用成形刀具取代普通刀具，成形刀具的切削刃就是工件外形。成形刀具替代一個(gè)成形運(yùn)動。成形法可以

簡化機(jī)床或切削運(yùn)動，提高生產(chǎn)率。成形法所獲得的形狀精度取決于成形刀具的形狀精度和其他成形運(yùn)動的精度。上圖所示為用成形法車球面。3）相切法

利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動對工件進(jìn)行加工的方法稱為相切法。如銑刀、砂輪等旋轉(zhuǎn)刀具加工工件時(shí)，切削點(diǎn)運(yùn)動軌跡的包絡(luò)線形成工件表面的方法。相切法所獲得的形狀精度主要取決于刀具中心按軌跡運(yùn)動的精度。4）展成法（范成法）

利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動進(jìn)行加工的方法稱為展成法。展成法所得被加工表面是切削刃和工件作展成運(yùn)動過程中所形成的包絡(luò)面，切削刃形狀必須是被加工面的共軛曲線。它所獲得的精度取決于切削刃的形狀和展成運(yùn)動的精度等。展成法的用途：適用于各種齒輪齒廓、花鍵鍵齒、蝸輪輪齒等表面的加工。展成法的特點(diǎn)：刀刃的形狀與所需表面幾何形狀不同。例如齒輪加工，刀為直線（滾刀、齒條刀），而加工表面為漸開線。展成法形成的漸開線是滾刀與工件按嚴(yán)格速比轉(zhuǎn)動時(shí)，刀刃的一系列切削位置的包絡(luò)線。舉例1指狀齒輪銑刀銑直齒圓柱齒輪漸開線齒形（母線）：由與齒槽完全吻合的刀刃直接形成——成形法直線齒長（導(dǎo)線）：由銑刀邊旋轉(zhuǎn)邊作直線移動而形成——相切法舉例2插齒刀插削直齒圓柱齒輪直線齒長（母線）：靠插齒刀作往復(fù)直線運(yùn)動形成——軌跡法漸開線齒形（導(dǎo)線）：由插齒刀作展成運(yùn)動形成——展成法問題1、請解釋第6頁中表1-2中數(shù)字的意思？2、指狀齒輪銑刀銑直齒圓柱齒輪漸開線齒形（母線）：由與齒槽完全吻合的刀刃直接形成——？直線齒長（導(dǎo)線）：由銑刀邊旋轉(zhuǎn)邊作直線移動而形成——？3、插齒刀插削直齒圓柱齒輪直線齒長（母線）：靠插齒刀作往復(fù)直線運(yùn)動形成——？漸開線齒形（導(dǎo)線）：由插齒刀作展成運(yùn)動形成——？3．獲得位置精度的方法一次安裝法多次安裝法①直接安裝法②找正安裝法③夾具安裝法劃線找正安裝直接找正安裝3．獲得位置精度的方法（1）一次安裝法

有位置精度要求的零件的各有關(guān)表面是在工件同一次安裝中完成并保證的，如軸類零件外圓與端面的垂直度，箱體孔系中各孔之間的平行度、垂直度、同一軸線上各孔的同軸度等。

一次安裝法一般是用夾具裝夾實(shí)現(xiàn)的。夾具是用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置。

（2）多次安裝法

零件有關(guān)表面的位置精度是加工表面與工件定位基準(zhǔn)面之間的位置精度決定的。如軸類零件鍵槽對外圓之對稱度，箱體平面與平面之間的平行度、垂直度等。

根據(jù)工件安裝方式不同又分為直接安裝法、找正安裝法和夾具安裝法。①直接安裝法：工件直接安裝在機(jī)床上，從而保證加工表面與定位基準(zhǔn)面之間的精度。例如，在車床上加工與外圓同軸的內(nèi)孔，可用三爪卡盤直接安裝工件，如右圖所示。②找正安裝法

找正是用工具（和儀表）根據(jù)工件上有關(guān)基準(zhǔn)，找出工件在劃線、加工（或裝配）時(shí)的正確位置的過程。用找正方法裝夾工件稱為找正安裝。通過找正保證加工表面與定位基準(zhǔn)面之間的精度。劃線找正安裝：是用劃針根據(jù)毛坯或半成品上所劃的線為基準(zhǔn)找正它在機(jī)床上正確位置的一種安裝方法。右圖所示的車床床身毛坯，為保證床身各加工面和非加工面的位置，然后在龍門刨床工作臺上用可調(diào)支承支起床身毛坯，用劃針按線找正并夾緊，再對床身底平面進(jìn)行粗刨。由于劃線既費(fèi)時(shí)，又需技術(shù)水平高的劃線工，劃線找正的定位精度也不高，所以劃線找正安裝只用在批量不大、形狀復(fù)雜而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而無法采用夾具裝夾的工件。直接找正安裝是用劃針和百分表或通過目測直接在機(jī)床上找正工件位置的裝夾方法。右圖所示是用四爪單動卡盤裝夾套筒，先用百分表按工件外圓A進(jìn)行找正后，再夾緊工件進(jìn)行外圓B的車削，以保證

套筒的A、B圓柱面的同軸度。此法的生產(chǎn)率較低，對工人的技術(shù)水平要求高，所以一般只用于單件小批生產(chǎn)中。若工人的技術(shù)水平高，且能采用較精確的工具和量具，那么直接找正安裝也能獲得較高的定位精度。③夾具安裝法

通過夾具保證加工表面與定位基準(zhǔn)面之間的位置精度，即用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種方法。這種方法定位迅速、方便，定位精度高、穩(wěn)定。但專用夾具的制造周期長、費(fèi)用高，故廣泛用于成批、大量生產(chǎn)中。1.1.3加工余量1．加工余量的概念加工余量：指加工過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?？偧庸び嗔浚ㄒ喾Q毛坯余量）：由毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)榱慵倪^程中，在某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱為該表面的總加工余量（亦稱毛坯余量）。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為該工序加工余量（簡稱工序余量）。工序余量：是相鄰兩工序的工序尺寸之差。毛坯余量：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。由圖可知，工序余量的基本尺寸（簡稱基本余量或公稱余量）Z可按下式計(jì)算對于被包容面(軸)

：Z=上工序基本尺寸—本工序基本尺寸對于包容面(孔)

：Z=本工序基本尺寸—上工序基本尺寸(上)被包容面(軸)(下)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。被包容面(軸)的工序尺寸取上偏差為零；包容面(孔)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：（軸）

Z=Zmin+Ta(1-1)Zmax=Z+Tb=Zmin+Ta+Tb(1-2)

式中Zmin——最小工序余量；

Zmax——最大工序余量；

Ta——上工序尺寸的公差；

Tb——本工序尺寸的公差。

由圖可看出:公稱加工余量=前工序尺寸-本工序尺寸最小加工余量=前工序尺寸的最小值-本工序尺寸的最大值最大加工余量=前工序尺寸的最大值-本工序尺寸的最小值工序加工余量的變動范圍（最大加工余量與最小加工余量之差）=前工序工序尺寸公差+本工序的工序尺寸公差工序加工余量及其公差

2．影響加工余量的因素主要影響因素分單項(xiàng)介紹如下:（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷層深度（Ra和Da）（2）前工序形成的形狀誤差和位置誤差（△x和△w）

影響最小加工余量的因素

圖中的△x為平面度誤差、△w為平行度誤差

上述各項(xiàng)誤差和缺陷都是前工序形成的，為能將其全部切除，還要考慮本工序的裝夾誤差εb的影響。如圖1-11所示，由于三爪自定心卡盤定心不準(zhǔn)，使工件軸線偏離主軸旋轉(zhuǎn)軸線e值，造成加工余量不均勻，為確保將前工序的各項(xiàng)誤差和缺陷全部切除，直徑上的余量應(yīng)增加2e。裝夾誤差εb的數(shù)量，可在求出定位誤差、夾緊誤差和夾具的對定誤差后求得。裝夾誤差對加工余量的影響

綜上所述，影響工序加工余量的因素可歸納為下列幾點(diǎn)：●前工序的工序尺寸公差（Ta）?！袂肮ば蛐纬傻谋砻娲植诙群捅砻嫒毕輰由疃龋≧a+Da）。●前工序形成的形狀誤差和位置誤差（△x、△w）?！癖竟ば虻难b夾誤差（εb）。3．確定加工余量的方法（1）查表修正法(目前應(yīng)用最廣。)（2）經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法(只適用于單件、小批生產(chǎn)。)（3）分析計(jì)算法(目前應(yīng)用較少。)1.1.4加工精度1．加工精度的概念加工精度是加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。加工精度：用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差：用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度包括三個(gè)方面內(nèi)容：●尺寸精度指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度?！裥螤罹戎讣庸ず蟮牧慵砻娴膶?shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度?！裎恢镁戎讣庸ず罅慵嘘P(guān)表面之間的實(shí)際位置與理想位置相符合程度。2．原始誤差與加工誤差的關(guān)系工藝系統(tǒng)：在機(jī)械加工中，機(jī)床、夾具、工件和刀具構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)原始誤差：由于工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)、操作過程以及加工過程中的物理力學(xué)現(xiàn)象而產(chǎn)生刀具和工件之間的相對位置關(guān)系發(fā)生偏移的各種因素稱為原始誤差。

（1）與工藝系統(tǒng)本身初始狀態(tài)

有關(guān)的原始誤差①原理誤差即加工方法原理上存在的誤差。②工藝系統(tǒng)幾何誤差●工件與刀具的相對位置在靜態(tài)下已存在的誤差，如刀具和夾具制造誤差，調(diào)整誤差以及安裝誤差；●工件和刀具的相對位置在運(yùn)動狀態(tài)下存在的誤差，如機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤差，導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差，傳動鏈的傳動誤差等。（2）與切削過程有關(guān)的原始誤差①工藝系統(tǒng)力效應(yīng)引起的變形，如工藝系統(tǒng)受力變形、工件內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和消失而引起的變形等造成的誤差。②工藝系統(tǒng)熱效應(yīng)引起的變形，如機(jī)床、刀具、工件的熱變形等造成的誤差。3．影響加工精度的因素（1）系統(tǒng)的幾何誤差（２）工藝系統(tǒng)的受力變形（３）工藝系統(tǒng)的熱變形（４）調(diào)整誤差（５）工件殘余應(yīng)力引起的誤差（６）數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的獨(dú)特性（７）提高加工精度的工藝措施（1）系統(tǒng)的幾何誤差

機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)床導(dǎo)軌直線運(yùn)動機(jī)床傳動鏈的誤差定位誤差夾緊誤差夾具安裝誤差對刀誤差

①加工原理誤差②機(jī)床的幾何誤差③刀具的制造誤差及磨損④夾具誤差

系統(tǒng)的幾何誤差問題為了便于加工，工序尺寸都按“入體原則”標(biāo)注極限偏差。被包容面(軸)、包容面(孔)、毛坯尺寸的工序尺寸有何特點(diǎn)？

加工精度：用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高還是低？加工誤差：用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大還是?。慷ㄎ徽`差的概念

產(chǎn)生原因：工件的制造誤差和定位元件的制造誤差，兩者的配合間隙及工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合等?！倩鶞?zhǔn)位移誤差②基準(zhǔn)不重合誤差定位誤差由于工件在夾具上定位不準(zhǔn)而造成的加工誤差稱為定位誤差，用△D表示。

①基準(zhǔn)不重合誤差：P17當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)而造成的加工誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差=定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間尺寸的公差，用△B表示。②基準(zhǔn)位移誤差工件在夾具中定位時(shí)，由于工件定位基面與夾具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合間隙的影響，導(dǎo)致定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不能重合，從而使各個(gè)工件的位置不一致，給加工尺寸造成誤差，這個(gè)誤差稱為基準(zhǔn)位移誤差，用△Y表示

a是圓套銑鍵槽的工序簡圖b是加工示意圖基準(zhǔn)位移誤差的大?。簯?yīng)等于因定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合造成工序尺寸的最大變動量。由上圖可知，一批工件定位基準(zhǔn)的最大變動量為：△i＝Amax－Amin式中：△i——一批工件定位基準(zhǔn)的最大變動量；

Amax——最大工序尺寸；

Amin——最小工序尺寸。當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與工序尺寸的方向相同時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍，即△y＝△i此時(shí)：△i＝imax－iminimax——定位基準(zhǔn)的最大位移；

imin——定位基準(zhǔn)的最小位移。當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與工序尺寸的方向不同時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍在x投影，如圖右所示，即：△y＝△icosα式中：α——定位基準(zhǔn)的變動方向與工序尺寸方向間的夾角。

工序簡圖

加工示意圖及基準(zhǔn)位移誤差定位誤差分析定位誤差：因工件定位而產(chǎn)生的工序基準(zhǔn)在工序尺寸上的最大變動量△Ｄ。

定位誤差的組成基準(zhǔn)不重合誤差△Ｂ基準(zhǔn)位移誤差△Ｙ定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合引起的誤差。定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合引起的誤差。大小等于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間的尺寸公差。由于定位基面和限位基面的制造公差和間隙造成的。定位誤差的計(jì)算

誤差計(jì)算公式：△D=△B±△Y當(dāng)工件以平面定位時(shí):△D=△B，（△Y=0）當(dāng)工件以內(nèi)孔定位時(shí):△Y=1/2（

D+

d）當(dāng)工件以外圓柱面定位時(shí):△Y=0.707

D（90°V型塊定位）（２）工藝系統(tǒng)的受力變形由機(jī)床、夾具、工件、刀具所組成的工藝系統(tǒng)是一個(gè)彈性系統(tǒng)，在加工過程中由于切削力、傳動力、慣性力、夾緊力以及重力的作用，會產(chǎn)生彈性變形，從而破壞了刀具與工件之間的準(zhǔn)確位置，產(chǎn)生加工誤差。如右圖細(xì)長軸車削時(shí)受力變形①工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響主要有：●切削過程中受力點(diǎn)位置變化引起的加工誤差●毛坯加工余量不均，材料硬度變化導(dǎo)致切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復(fù)映②減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施主要有：一是提高工件加工時(shí)的剛度；二是提高工件安裝時(shí)的夾緊剛度；三是提高機(jī)床部件的剛度。

（３）工藝系統(tǒng)的熱變形機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的作用下產(chǎn)生一定的熱變形。由于工藝系統(tǒng)熱源分布的不均勻性及各環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)、材料的不同，使工藝系統(tǒng)各部分的變形產(chǎn)生差異，從而破壞了刀具與工件的準(zhǔn)確位置及運(yùn)動關(guān)系，產(chǎn)生加工誤差。減少工藝系統(tǒng)熱變形的措施主要有：一是減少工藝系統(tǒng)的熱源及其發(fā)熱量；二是加強(qiáng)冷卻，提高散熱能力；三是控制溫度變化，均衡溫度；四是采用補(bǔ)償措施；五是改善機(jī)床結(jié)構(gòu)。此外，還應(yīng)注意改善機(jī)床結(jié)構(gòu)，減小其熱變形。（４）調(diào)整誤差概念：零件加工的每一個(gè)工序中，為了獲得被加工表面的形狀、尺寸和位置精度，總得對機(jī)床、夾具和刀具進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整。任何調(diào)整工作必然會帶來一些原始誤差，這種原始誤差即調(diào)整誤差。調(diào)整方法主要有：①試切法調(diào)整②用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整③用樣件或樣板調(diào)整（５）工件殘余應(yīng)力引起的誤差①概念：殘余應(yīng)力是指當(dāng)外部載荷去掉以后仍存留在工件內(nèi)部的應(yīng)力②應(yīng)力產(chǎn)生的原因：外應(yīng)力產(chǎn)生的原因：來自熱加工和冷加工內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因：A、毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；（時(shí)效）B、冷校正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；（焊接變形的校正）C、切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。③減小或消除內(nèi)應(yīng)力的措施：一是采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉ば?。二是給工件足夠的變形時(shí)間。三是零件結(jié)構(gòu)要合理，結(jié)構(gòu)要簡單，壁厚要均勻。（６）數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的獨(dú)特性數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的主要差別：一是數(shù)控機(jī)床具有“指揮系統(tǒng)”——數(shù)控系統(tǒng)；二是數(shù)控機(jī)床具有執(zhí)行運(yùn)動的驅(qū)動系統(tǒng)——伺服系統(tǒng)。誤差源對加工精度的影響及抑制的途徑主要有以下幾個(gè)方面：①機(jī)床重復(fù)定位精度的影響②檢測裝置的影響（反饋）③刀具誤差的影響抑制數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的途徑有：①硬件補(bǔ)償：（過去一般多采用）如加工中心采用螺距誤差補(bǔ)償功能。②軟件補(bǔ)償：特征：應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)通信的補(bǔ)償控制單元和相應(yīng)的軟件，以實(shí)現(xiàn)誤差的補(bǔ)償，原理：是利用坐標(biāo)的附加移動來修正誤差（７）提高加工精度的工藝措施保證和提高加工精度的方法：減小原始誤差法、補(bǔ)償原始誤差法、轉(zhuǎn)移原始誤差法、均分原始誤差法、均化原始誤差法、“就地加工”法。

●誤差復(fù)映，引起本工序誤差；●定位誤差擴(kuò)大，引起本工序誤差。①減少原始誤差這種方法是生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。它是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后，設(shè)法消除或減少這些因素。例如細(xì)長軸的車削，以彈簧頂尖，則可消除熱變形引起的熱伸長的影響。②補(bǔ)償原始誤差誤差補(bǔ)償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中的原始誤差。當(dāng)原始誤差是負(fù)值時(shí)人為的誤差就取正值，反之，取負(fù)值，并盡量使兩者大小相等；或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達(dá)到減少加工誤差，提高加工精度的目的。③轉(zhuǎn)移原始誤差誤差轉(zhuǎn)移法實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉(zhuǎn)移法的實(shí)例很多。如當(dāng)機(jī)床精度達(dá)不到零件加工要求時(shí)，常常不是一味提高機(jī)床精度，而是從工藝上或夾具上想辦法，創(chuàng)造條件，使機(jī)床的幾何誤差轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方面去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而是靠夾具保證。當(dāng)機(jī)床主軸與工件之間用浮動聯(lián)接以后，機(jī)床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉了。④均分原始誤差在加工中，由于毛坯或上道工序誤差（以下統(tǒng)稱“原始誤差”）的存在，往往造成本工序的加工誤差，或者由于工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變（如毛坯精化后，把原來的切削加工工序取消），引起原始誤差發(fā)生較大的變化，這種原始誤差的變化，對本工序的影響主要有兩種情況：●誤差復(fù)映，引起本工序誤差；●定位誤差擴(kuò)大，引起本工序誤差。解決這個(gè)問題，最好是采用分組調(diào)整均分誤差的辦法。這種辦法的實(shí)質(zhì)就是把原始誤差按其大小均分為n組，每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n，然后按各組分別調(diào)整加工。⑤均化原始誤差對配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工藝。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相對運(yùn)動過程中對工件進(jìn)行微量切削，高點(diǎn)逐漸被磨掉（當(dāng)然，模具也被工件磨去一部分）最終使工件達(dá)到很高的精度。這種表面間的摩擦和磨損的過程，就是誤差不斷減少的過程。這就是誤差均化法。它的實(shí)質(zhì)就是利用有密切聯(lián)系的表面相互比較，相互檢查從對比中找出差異，然后進(jìn)行相互修正或互為基準(zhǔn)加工，使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均。在生產(chǎn)中，許多精密基準(zhǔn)件（如平板、直尺、角度規(guī)、端齒分度盤等）都是利用誤差均化法加工出來的。⑥就地加工法在加工和裝配中有些精度問題，牽涉到零件或部件間的相互關(guān)系，相當(dāng)復(fù)雜，如果一味地提高零、部件本身精度，有時(shí)不僅困難，甚至不可能，常采用就地加工法。就地加工法（也稱自身加工修配法）的方法，即將這些表面在裝配前不進(jìn)行精加工，等它裝配到機(jī)床上以后，圖紙要求保證部件間什么樣的位置關(guān)系，就在這樣的位置關(guān)系上利用一個(gè)部件裝上刀具去加工另一個(gè)部件。這樣就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。就地加工法在機(jī)械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。1.1.5表面質(zhì)量概念：機(jī)械加工表面質(zhì)量：是指零件在機(jī)械加工后表面層的微觀幾何形狀誤差和物理、化學(xué)及力學(xué)性能。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。右圖表示加工表層沿深度方向的變化情況。吸附層：在最外層生成氧化膜或其他化合物，并吸收、滲進(jìn)了氣體、液體和固體的粒子，稱為吸附層，其厚度一般不超過8μm。壓縮層：即為表面塑性變形區(qū)，由切削力造成，厚度約為幾十至幾百微米，隨加工方法的不同而變化。纖維層：壓縮層其上部為纖維層，是由被加工材料與刀具之間的摩擦力所造成的。(1)表面的幾何特性①表面粗糙度

②表面波度③表面紋理方向

④傷痕①表面粗糙度

它是指加工表面的微觀幾何形狀誤差如圖1-16所示，其波長L３與波高H3的比值一般小于50，主要由刀具的形狀以及切削過程中塑性變形和振動等因素決定。②表面波度

它是介于宏觀幾何形狀誤差（L1／H1>1000）與微觀表面粗糙度（L3／H3<50）之間的周期性幾何形狀誤差。它主要是由機(jī)械加工過程中工藝系統(tǒng)低頻振動所引起的。如圖1-16所示，其波長L2與波高H2的比值一般為50～1000。用測量長度上五個(gè)最大的波幅的算術(shù)平均值ω表示，即ω＝（ω1＋ω2＋ω3＋ω4＋ω5）／5③表面紋理方向它是指表面刀紋的方向，取決于該表面所采用的機(jī)械加工方法及其主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的關(guān)系。一般對運(yùn)動副或密封件有紋理方向的要求。④傷痕在加工表面的一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。在加工表面的一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。它們大多是隨機(jī)分布的，例如砂眼、氣孔、裂痕和劃痕等。（２）表面層物理、化學(xué)和力學(xué)性能●表面層加工硬化（冷作硬化）。●表面層金相組織變化及由此引起的表層金屬強(qiáng)度、硬度、塑性及耐腐蝕性的變化?！癖砻鎸赢a(chǎn)生殘余應(yīng)力或造成原有殘余應(yīng)力的變化。

２．加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響（１）表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響（２）表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度的影響（３）表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性的影響（４）表面質(zhì)量對配合性質(zhì)的影響（５）表面質(zhì)量對零件的使用性能其他方面的影響（１）表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響磨損過程的基本規(guī)律：零件的磨損可分為三個(gè)階段，如圖1-17所示。第Ⅰ階段：（初期磨損階段）由于摩擦副開始工作時(shí)，兩個(gè)零件表面互相接觸，一開始只是在兩表面波峰接觸，當(dāng)零件受力時(shí)，波峰接觸部分將產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，因此磨損非常顯著。第Ⅱ階段：經(jīng)過初期磨損后，實(shí)際接觸面積增大，磨損變緩，進(jìn)入磨損的第Ⅱ階段，即正常磨損階段。這一階段零件的耐磨性最好，持續(xù)的時(shí)間也較長。第Ⅲ階段：由于波峰被磨平，表面粗糙度參數(shù)值變得非常小，不利于潤滑油的儲存，且使接觸表面之間的分子親和力增大，甚至發(fā)生分子粘合，使摩擦阻力增大，從而進(jìn)入磨損的第Ⅲ階段，即急劇磨損階段。表面粗糙度對摩擦副的初期磨損影響表面粗糙度對摩擦副的初期磨損影響很大，但也不是表面粗糙度參數(shù)值越小越耐磨。圖1-18是表面粗糙度對初期磨損量影響的實(shí)驗(yàn)曲線。從圖中看到，在一定工作條件下，摩擦副表面總是存在一個(gè)最佳表面粗糙度參數(shù)值，最佳表面粗糙度Ra值約為0.32～1.25μm。表面紋理方向?qū)δ湍バ缘挠绊懕砻婕y理方向?qū)δ湍バ砸灿杏绊?，這是因?yàn)樗苡绊懡饘俦砻娴膶?shí)際接觸面積和潤滑液的存留情況。輕載時(shí)，兩表面的紋理方向與相對運(yùn)動方向一致時(shí)，磨損最小；當(dāng)兩表面紋理方向與相對運(yùn)動方向垂直時(shí)，磨損最大。但是在重載情況下，由于壓強(qiáng)、分子親和力和潤滑液的儲存等因素的變化，其規(guī)律與上述有所不同。表面層的加工硬化對耐磨性的影響表面層的加工硬化，一般能提高耐磨性0.5～l倍。這是因?yàn)榧庸び不岣吡吮砻鎸拥膹?qiáng)度，減少了表面進(jìn)一步塑性變形和咬焊的可能。但過度的加工硬化會使金屬組織疏松，甚至出現(xiàn)疲勞裂紋和產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，從而使耐磨性下降。所以零件的表面硬化層必須控制在一定的范圍之內(nèi)。（２）表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度的影響零件在交變載荷的作用下，其表面微觀不平的凹谷處和表面層的缺陷處容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。表面粗糙度值對零件疲勞強(qiáng)度的影響減小零件表面粗糙度值可以使零件的疲勞強(qiáng)度有所提高。因此，對于一些承受交變載荷的重要零件，如曲軸的曲拐與軸頸交界處，精加工后常進(jìn)行光整加工，以減小零件的表面粗糙度值，提高其疲勞強(qiáng)度。加工硬化對零件的疲勞強(qiáng)度影響加工硬化對零件的疲勞強(qiáng)度影響也很大。表面層的適度硬化可以在零件表面形成一個(gè)硬化層，它能阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn)，從而使零件疲勞強(qiáng)度提高。但零件表面層硬化程度過大，反而易于產(chǎn)生裂紋，故零件的硬化程度與硬化深度也應(yīng)控制在一定的范圍之內(nèi)。表面層的殘余應(yīng)力對零件疲勞強(qiáng)度的影響表面層的殘余應(yīng)力對零件疲勞強(qiáng)度也有很大影響，當(dāng)表面層為殘余壓應(yīng)力時(shí)，能延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高零件的疲勞強(qiáng)度；當(dāng)表面層為殘余拉應(yīng)力時(shí)，容易使零件表面產(chǎn)生裂紋而降低其疲勞強(qiáng)度。（３）表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性的影響零件的表面粗糙度在一定程度上影響零件的耐腐蝕性。零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。因此，減小零件表面粗糙度值，可以提高零件的耐腐蝕性能。零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性，而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件的耐腐蝕性。（４）表面質(zhì)量對配合性質(zhì)

及零件其他性能的影響間隙配合：如果零件的配合表面粗糙，則會使配合件很快磨損而增大配合間隙，改變配合性質(zhì)，降低配合精度；過盈配合：如果零件的配合表面粗糙，則裝配后配合表面的凸峰被擠平，配合件間的有效過盈量減小，降低配合件間連接強(qiáng)度，影響配合的可靠性。結(jié)論：對有配合要求的表面，必須限定較小的表面粗糙度參數(shù)值。零件的表面質(zhì)量對零件的使用性能的影響對于液壓缸和滑閥，較大的表面粗糙度值會影響密封性；對于工作時(shí)滑動的零件，恰當(dāng)?shù)谋砻娲植诙戎的芴岣哌\(yùn)動的靈活性，減少發(fā)熱和功率損失；零件表面層的殘余應(yīng)力會使加工好的零件因應(yīng)力重新分布而變形，從而影響其尺寸和形狀精度等。3．加工表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度

表面波度

表面加工紋理（1）幾何因素（2）物理因素（3）工藝因素加工表面幾何特性3．加工表面粗糙度及其影響因素（1）幾何因素從幾何的角度考慮，刀具的形狀和幾何角度，特別是刀尖圓弧半徑、主偏角、副偏角和切削用量中的進(jìn)給量等對表面粗糙度有較大的影響。（2）物理因素從切削過程的物理實(shí)質(zhì)考慮，刀具的刃口圓角及后面的擠壓與摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形，嚴(yán)重惡化了表面粗糙度。有些積屑瘤嵌入工件表面，更增加了表面粗糙度。切削加工時(shí)的振動，使工件表面粗糙度參數(shù)值增大。（3）工藝因素從工藝的角度考慮其對工件表面粗糙度的影響，主要有與切削刀具有關(guān)的因素、與工件材質(zhì)有關(guān)的因素和與加工條件有關(guān)因素等。1.2數(shù)控加工工藝系統(tǒng)1.2.1數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的基本組成1、數(shù)控機(jī)床加工工件的基本過程2.數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成工藝系統(tǒng)的概念：機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一體，稱為工藝系統(tǒng)。數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成：由數(shù)控機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的如圖1-20

：圖1-20工藝系統(tǒng)的組成各組成的概念（１）數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)控技術(shù)，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床。（２）夾具：在機(jī)械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置統(tǒng)稱為夾具。（３）刀具：金屬切削刀具是現(xiàn)代機(jī)械加工中的重要工具。（４）工件：工件是數(shù)控加工的對象。定位誤差的計(jì)算

誤差計(jì)算公式：△D=△？±△？當(dāng)工件以平面定位時(shí):△D=△？，（△？=0）當(dāng)工件以內(nèi)孔定位時(shí):△Y=1/2（

？+

？）當(dāng)工件以外圓柱面定位時(shí):△Y=0.707

？（90°V型塊定位）定位誤差的計(jì)算

誤差計(jì)算公式：△D=△B±△Y當(dāng)工件以平面定位時(shí):△D=△B，（△Y=0）當(dāng)工件以內(nèi)孔定位時(shí):△Y=1/2（

D+

d）當(dāng)工件以外圓柱面定位時(shí):△Y=0.707

D（90°V型塊定位）1.2.2數(shù)控機(jī)床的主要類型1．按加工方式和工藝用途分：按切削方式不同，可分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床等。以及鏜銑加工中心（簡稱加工中心）。還有數(shù)控電火花線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控激光加工、等離子弧切割、火焰切割、數(shù)控板材成型、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床、數(shù)控液壓機(jī)等各種功能和不同種類的數(shù)控加工機(jī)床。

2．按加工路線分類：可以分為點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制。概念（1）點(diǎn)位控制

點(diǎn)位控制方式就是刀具與工件相對運(yùn)動時(shí)，只控制從一點(diǎn)運(yùn)動到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確性，而不考慮兩點(diǎn)之間的運(yùn)動路徑和方向。（2）直線控制

直線控制方式就是刀具與工件相對運(yùn)動時(shí)，除控制從起點(diǎn)到終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要保證平行坐標(biāo)軸的直線切削運(yùn)動。（3）輪廓控制

輪廓控制就是刀具與工作相對運(yùn)動時(shí)，能對兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸的運(yùn)動同時(shí)進(jìn)行控制。各自的適用范圍（1）點(diǎn)位控制：多應(yīng)用于數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床和數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。（2）直線控制：用于簡易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。（3）輪廓控制：這類控制方式的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等。3．按可控制聯(lián)動的坐標(biāo)軸分類概念：數(shù)控機(jī)床可控制聯(lián)動的坐標(biāo)軸，是指數(shù)控裝置控制幾個(gè)伺服電動機(jī)，同時(shí)驅(qū)動機(jī)床移動部件運(yùn)動的坐標(biāo)軸數(shù)目。分類：（1）兩坐標(biāo)聯(lián)動（2）三坐標(biāo)聯(lián)動（3）兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動（4）多坐標(biāo)聯(lián)動（a）臥式車床（1）兩坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動即數(shù)控裝置同時(shí)控制X和Z方向運(yùn)動。圖（a）（2）三坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動圖（b）（3）兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動圖（c）數(shù)控機(jī)床本身有三個(gè)坐標(biāo)能作三個(gè)方向的運(yùn)動，但控制裝置只能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)，而第三個(gè)坐標(biāo)只能作等距周期移動（4）多坐標(biāo)聯(lián)動圖（d）數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸聯(lián)動，多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、程序編制復(fù)雜4．按數(shù)控裝置的類型分類（1）硬件數(shù)控（NC）主要由固化的數(shù)字邏輯電路處理數(shù)字信息（2）計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）用計(jì)算機(jī)處理數(shù)字信息的計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)5．按伺服系統(tǒng)有無檢測裝置分類①開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床②閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)全閉環(huán)6．按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類

①類型：高級型普及型經(jīng)濟(jì)型②參考評價(jià)指標(biāo)包括：CPU性能、分辨率、進(jìn)給速度、聯(lián)動軸數(shù)、伺服水平、通信功能、人機(jī)對話界面等。1.2.3數(shù)控刀具的主要種類1．?dāng)?shù)控加工刀具的種類：常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類模塊化刀具的主要優(yōu)點(diǎn)：減少換刀停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)加工時(shí)間；加快換刀及安裝時(shí)間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性；提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；擴(kuò)大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；有效地消除刀具測量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外預(yù)調(diào)。數(shù)控刀具三大系統(tǒng)：即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。數(shù)控車刀數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片數(shù)控刀片PVD涂層高速鋼齒輪滾刀、銑刀、鉆頭數(shù)控刀具材料PCVD涂層刀片MT-CVD常見的刀具庫

可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫常見的刀具庫

可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫常見的刀具庫

可裝32把刀的有臂式刀具庫常見的刀具庫

可裝60把刀的刀具庫數(shù)控加工刀具（１）從結(jié)構(gòu)上（２）從制造所采用的材料上（３）從切削工藝上（４）特殊型刀具（１）從結(jié)構(gòu)上①整體式②鑲嵌式③減振式④內(nèi)冷式⑤特殊型式焊接式機(jī)夾式

可轉(zhuǎn)位不轉(zhuǎn)位

復(fù)合刀具、可逆攻螺紋刀具

（２）從制造所采用的材料上①高速鋼刀具②硬質(zhì)合金刀具③陶瓷刀具④立方氮化硼刀具⑤金剛石刀具①車削刀具②鉆削刀具③鏜削刀具④銑削刀具外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷小孔、短孔、深孔、攻螺紋、鉸孔

面銑、立銑、模具銑、三面刃銑、鍵槽銑刀、鼓形銑刀、成形銑刀

從結(jié)構(gòu)上從加工工藝要求上

整體式鏜刀柄、模塊式鏜刀柄、鏜頭粗鏜刀、精鏜刀

（３）從切削工藝上（4）特殊型刀具帶柄自緊夾頭、強(qiáng)力彈簧夾頭刀柄、可逆式(自動反向)攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、復(fù)合刀具和接桿類2．?dāng)?shù)控加工刀具的特點(diǎn)數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比特點(diǎn)：

●刀片及刀柄高度的通用化、規(guī)格化、系列化?！竦镀虻毒叩哪陀枚燃敖?jīng)濟(jì)壽命指標(biāo)的合理化?！竦毒呋虻镀瑤缀螀?shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化。●刀片或刀具材料及切削參數(shù)與被加工材料之間應(yīng)相匹配?！竦毒邞?yīng)具有較高的精度。刀具應(yīng)具有較高的精度包括：刀具的形狀精度刀片及刀柄對機(jī)床主軸的相對位置精度刀片及刀柄的轉(zhuǎn)位及拆裝的重復(fù)精度●刀柄的強(qiáng)度要高、剛性及耐磨性要好?！竦侗蚬ぞ呦到y(tǒng)的裝機(jī)重量有限度?！竦镀暗侗腥氲奈恢煤头较蛴幸蟆！竦镀⒌侗亩ㄎ换鶞?zhǔn)及自動換刀系統(tǒng)要優(yōu)化?？偟恼f來：數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。1.2.4數(shù)控機(jī)床夾具的類型和特點(diǎn)１．機(jī)床夾具的類型：（１）按夾具的使用特點(diǎn)分類①通用夾具②專用夾具③可調(diào)夾具④組合夾具⑤拼裝夾具1-夾具體2-液壓缸3-壓板4-對刀塊5-V形架6-圓柱銷7-定向鍵夾具的組成與作用①通用夾具概念：已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。缺點(diǎn)：夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。三爪卡盤：用于回轉(zhuǎn)工件的自動裝卡

四爪單動卡盤：用于非回轉(zhuǎn)體或偏心件的裝卡通用夾具的選用

平口鉗分固定側(cè)與活動側(cè)，固定側(cè)與底面作為定位面，活動側(cè)用于夾緊。通用夾具的選用

正弦平口鉗，通過鉗身上的孔及滑槽來改變角度，可用于斜面零件的裝夾通用夾具的選用平口鉗可選附件通用夾具的選用通用夾具的選用②專用夾具概念：專為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱為專用夾具。特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)周期較長、投資較大。

連桿加工專用銑槽夾具結(jié)構(gòu)夾具l一夾具體；2一壓板；3、7一螺母；4、5一墊圈：6一螺栓；8一彈簧；9一定位鍵；10一菱形銷；11一圓柱銷專用夾具③可調(diào)夾具

概念：某些元件可調(diào)整或更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具。分類：①通用可調(diào)夾具（通用范圍比通用夾具更大）②成組夾具（專用可調(diào)夾具）特點(diǎn)：對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。④組合夾具概念：采用標(biāo)準(zhǔn)的組合元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。特點(diǎn)：使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，可減少專用夾具數(shù)量。新型數(shù)控夾具與組合夾具新型數(shù)控夾具體新型數(shù)控夾具與組合夾具夾具體元件新型數(shù)控夾具與組合夾具孔系組合夾具孔系組合夾具數(shù)控夾具的選用孔系組合夾具應(yīng)用實(shí)例數(shù)控夾具的選用槽系組合夾具l一長方形基礎(chǔ)板；2一方形支撐件；3一菱形定位盤；4一快換鉆套；5一叉形壓板；6一螺栓；7一手柄桿；8一分度合件數(shù)控夾具的選用槽系組合夾具應(yīng)用實(shí)例數(shù)控夾具的選用槽系組合夾具應(yīng)用實(shí)例數(shù)控夾具的選用⑤拼裝夾具

概念：用專門的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。（２）按使用機(jī)床分類：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動機(jī)床夾具、自動線隨行夾具其他機(jī)床夾具（３）按夾緊的動力源分類：①手動夾具②氣動夾具③液壓夾具④氣液增力夾具⑤電磁夾具以及真空夾具2．?dāng)?shù)控加工夾具的特點(diǎn)①、數(shù)控加工適用于多品種、中小批量生產(chǎn)，為能裝夾不同尺寸、不同形狀的多品種工件，數(shù)控加工的夾具應(yīng)具有柔性，經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整即可夾持多種形狀和尺寸的工件。②、由機(jī)床解決對刀問題，由程序控制的準(zhǔn)確的定位精度，可實(shí)現(xiàn)夾具中的刀具導(dǎo)向功能，要求具有定位和夾緊功能。③、為適應(yīng)數(shù)控加工的高效率，數(shù)控加工夾具應(yīng)盡可能使用氣動、液壓、電動等自動夾緊裝置快速夾緊，以縮短輔助時(shí)間。④、夾具的剛度和夾緊力都要滿足大切削力的要求。⑤、夾具結(jié)構(gòu)不要妨礙刀具對工件各部位的多面加工。⑥、夾具的定位要可靠，定位元件應(yīng)具有較高的定位精度，定位部位應(yīng)便于清屑，無切屑積留。⑦對剛度小的工件，應(yīng)保證最小的夾緊變形。第2章金屬切削原理與刀具第2章

金屬切削原理與刀具2.1金屬切削過程2.1.1切削層與切削參數(shù)2.1.2切削過程2.1.3影響切削變形的因素2.2切削過程的基本規(guī)律2.2.1切削力2.2.2切削熱與切削溫度2.2.3刀具磨損和耐用度2.3切削參數(shù)的選擇2.3.1刀具幾何角度2.3.2刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.3.3切削用量的選擇

2.4切削過程基本規(guī)律的應(yīng)用2.4.1切屑的控制2.4.2材料的切削加工性2.4.3切削液2.5刀具材料2.5.1刀具材料的基本要求2.5.2普通刀具材料2.5.3特殊刀具材料2.5.4涂層刀具？？？夾具的選用

？？夾具的選用

？？夾具的選用

？夾具l一夾具體；2一壓板；3、7一螺母；4、5一墊圈：6一螺栓；8一彈簧；9一定位鍵；10一菱形銷；11一圓柱銷？夾具？夾具？夾具的選用？夾具l一長方形基礎(chǔ)板；2一方形支撐件；3一菱形定位盤；4一快換鉆套；5一叉形壓板；6一螺栓；7一手柄桿；8一分度合件？夾具的選用2.1金屬切削過程2.1.1切削層與切削參數(shù)金屬切削的過程：刀具與工件相互運(yùn)動、相互作用的過程。切削層：在切削過程中，刀具的刀刃在一次走刀中從工件待加工表面切下的金屬層。切削層參數(shù)：切削層的截面尺寸。主運(yùn)動：使工件與刀具產(chǎn)生相對運(yùn)動而進(jìn)行切削的最主要的運(yùn)動。主運(yùn)動特點(diǎn)是運(yùn)動速度最高，消耗功率最大。主運(yùn)動一般只有一個(gè)。進(jìn)給運(yùn)動：保證金屬的切削能連續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動的特點(diǎn)是運(yùn)動速度低，消耗功率小。進(jìn)給運(yùn)動可以有幾個(gè)，可以是連續(xù)運(yùn)動，也可以是間歇運(yùn)動。

切削用量切削速度（υc

）：刀刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動速度稱為切削速度。進(jìn)給量（f）：工件或刀具每轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)，工件和刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向的相對位移量。背吃刀量（ap

）：它是在與主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動方向所組成的平面相垂直的方向上測量的工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。如圖的外圓的車削運(yùn)動。υc為切削刃某點(diǎn)切削速度，υf為同一點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動速度，υe為兩個(gè)運(yùn)動的合成速度。外圓車削的切削運(yùn)動與加工表面1．車削切削層參數(shù)（1）切削層公稱厚度hD

：在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，垂直于過渡表面的切削層尺寸。切削層截面的切削厚度為：hD

＝fsinκr

（2）切削層公稱寬度bD切削層公稱寬度bD

：在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，沿過渡層表面度量的切削層尺寸切削層截面的公稱切削寬度為：

bD

＝ap/sinκr切削層公稱橫截面積AD

：在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，切削層的截面面積。車削切削層公稱橫截面為：

AD＝hDbD＝fap2．銑削切削層參數(shù)（1）切削層公稱厚度hD

：在基面內(nèi)度量的相鄰刀齒主切削刃運(yùn)動軌跡間的距離切削層厚度為：

hD＝ab=acsinΦ＝fzsinΦ（2）切削層公稱寬度bD：銑削的切削層公稱寬度是指主切削刃與工件切削面的接觸長度(近似值)。銑削的背吃刀量：平行于銑刀軸線方向度量的被切削層尺寸bD

＝ap（3）切削層公稱橫截面積AD：切削厚度與背吃刀量的積：AD

＝

hDbD

2.1.2切削過程金屬在加工過程中會發(fā)生剪切和滑移，圖2-4表示了金屬的滑移線和流動軌跡，其中橫向線是金屬流動軌跡線，縱向線是金屬的剪切滑移線。圖2-5表示了金屬的滑移過程。由圖可知，金屬切削過程的塑性變形通?？梢詣澐秩齻€(gè)變形區(qū)。1．金屬切削過程的變形（1）第一變形區(qū)：切削層金屬從開始塑性變形到剪切滑移基本完成的過程區(qū)。OA與OM之間的區(qū)域就是第一變形區(qū)Ⅰ。第一變形區(qū)是金屬切削變形過程中最大的變形區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，金屬將產(chǎn)生大量的切削熱，并消耗大部分功率。此區(qū)域較窄，寬度僅0.02～0.2㎜。（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)。在這個(gè)變形區(qū)域，由于切削層材料受到刀具前刀面的擠壓和摩擦，變形進(jìn)一步加劇，材料在此處纖維化，流動速度減慢，甚至停滯在前刀面上。而且，切屑與前刀面的壓力很大，高達(dá)2～3GPa，由此摩擦產(chǎn)生的熱量也使切屑與刀具面溫度上升到幾百度的高溫，切屑底部與刀具前刀面發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。粘結(jié)現(xiàn)象時(shí)的摩擦狀況（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。刀刃鈍圓情況下已加工表面的形成過程

切屑經(jīng)過刀刃鈍圓B點(diǎn)后，受到后刀面BC段的擠壓和摩擦，經(jīng)過BC段后，這部分金屬開始彈性恢復(fù)，恢復(fù)高度為△h，在恢復(fù)過程中又與后刀面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。所以說第三變形區(qū)對工件加工表面質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。2．積屑瘤的形成及對加工影響概念：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，這塊金屬被稱為積屑瘤。

積屑瘤的成因：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，也就是常說的“冷焊”。切屑流過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，逐漸長大，成為積屑瘤，如圖2-9所示。積屑瘤的產(chǎn)生與不但與材料的加工硬化有關(guān)，而且也與刀刃前區(qū)的溫度和壓力有關(guān)。積屑瘤對金屬切削過程產(chǎn)生的影響：（1）實(shí)際刀具前角增大（2）實(shí)際切削厚度增大（3）加工后表面粗糙度增大（4）切削刀具的耐用度降低

（1）實(shí)際刀具前角增大刀具前角γo指前刀面與基面之間的夾角，其概念將在后節(jié)詳細(xì)論述。如圖所示，由于積屑瘤的粘附，刀具前角增大了一個(gè)γb角度，如把切屑瘤看成是刀具一部分的話，無疑實(shí)際刀具前角增大,現(xiàn)為γo

＋γb

。刀具前角增大可減小切削力，對切削過程有積極的作用。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2-9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切削瘤時(shí)增加了一個(gè)△hD，顯然，這對工件切削尺寸的控制是不利的。值得注意的是，這個(gè)厚度△hD的增加并不是固定的，因?yàn)榍邢髁鲈诓煌Ｗ兓?，它是一個(gè)產(chǎn)生，長大，最后脫落的周期性變化過程，這樣可能在加工中產(chǎn)生振動。（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?，如果想提高表面加工質(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看，積屑瘤應(yīng)該對刀具有保護(hù)作用，它代替刀具切削，減少了刀具磨損。積屑瘤的粘附是不穩(wěn)定的，它會周期性的從刀具上脫落，當(dāng)它脫落時(shí)，可能使刀具表面金屬剝落，從而使刀具磨損加大。對于硬質(zhì)合金刀具這一點(diǎn)表現(xiàn)尤為明顯。問題某工廠車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，請問這是為什么？在防止積屑瘤方面，你認(rèn)為能用哪些方法?；卮?、根據(jù)本節(jié)積屑瘤對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，2、積屑瘤很不穩(wěn)定，它會周期性地脫落，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。3、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。避免積屑瘤的發(fā)生的措施①、首先從加工前的熱處理工藝階段解決。通過熱處理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。②、調(diào)整刀具角度，增大前角，從而減小切屑對刀具前刀面的壓力。③、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?；虿捎幂^高的切削速度，增加切削溫度，因?yàn)闇囟雀叩揭欢ǔ潭?，積屑瘤也不會發(fā)生。⑤、更換切削液，采用潤滑性能更好的切削液，減少切削摩擦。2.1.3影響切削變形的因素1．工件材料2．刀具幾何參數(shù)

3．切削速度4．切削厚度1．工件材料通過試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)工件材料強(qiáng)度和切屑變形有密切的關(guān)系。從圖可以看出，隨著工件材料強(qiáng)度的增大，切屑的變形越來越小。圖2-10材料強(qiáng)度對變形系數(shù)的影響2．刀具幾何參數(shù)由圖2-7可以看到，當(dāng)?shù)毒咔敖铅肙增大時(shí)，沿刀面流出的金屬切削層將比較平緩的流出，金屬切屑的變形也會變小。通過對高速鋼刀具所作的切削試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。在同樣的切削速度下，刀具前角γO愈大，材料變形系數(shù)愈小。刀尖圓弧半徑對切削變形也有影響，刀尖圓弧半徑越大，表明刀尖越鈍，對加工表面擠壓也越大，表面的切削變形也越大。3、切削速度由圖2-11可以看出，隨切削速度變化的材料變形系數(shù)曲線并不是一直遞減，而是在某一段有一個(gè)波峰，這實(shí)際是積屑瘤產(chǎn)生的影響。所以切削速度對材料變形的影響分為兩個(gè)段，一個(gè)是積屑瘤這一段，另一個(gè)是無積屑瘤段。積屑瘤段情況切削速度對切屑變形的影響主要是通過積屑瘤對切屑變形的影響來實(shí)現(xiàn)的。在積屑瘤增長階段，積屑瘤隨著切削速度的增大而增大，積屑瘤越大，實(shí)際刀具前角也越大，切屑的變形相對減少，所以在此階段，切削速度增加時(shí)，材料變形系數(shù)ξ也減少。隨著速度的增加，積屑瘤增大到一定程度又會消退，在消退階段，積屑瘤隨著切削速度的增加而減小，同時(shí)，實(shí)際刀具前角也減小，材料的變形將增大，在積屑瘤完全消退時(shí)，材料變形將最大。在無積屑瘤段材料變形系數(shù)是隨著切削速度的增加而減小。主要是因?yàn)樗苄宰冃蔚膫鞑ニ俣缺葟椥宰冃蔚穆俣鹊蜁r(shí)，金屬始剪切面為OA，當(dāng)速度增大到一定值時(shí)，金屬流動速度大于塑性變形速度，在OA面金屬并未充分變形，相當(dāng)于始剪切面后移至OA`面（見圖2-12），終剪切面OM也后移至OM`，第一變形區(qū)后移，使得材料變形系數(shù)減小。另外，速度越大，摩擦系數(shù)減小，材料變形系數(shù)也會減小。4．切削厚度如圖2-11所示，顯示了進(jìn)給量（即切削厚度）對切屑變形的影響。在無積屑瘤段，進(jìn)給量f越大，材料的變形系數(shù)ξ越小。2.2切削過程的基本規(guī)律2.2.1切削力1.切削力分析及切削功率

（1）切削力的產(chǎn)生

①、切削力的概念：刀具在切削過程中克服加工阻力所需的力。②、切削力的產(chǎn)生A、克服被加工材料對彈性變形的抗力B、克服被加工材料對塑性變形的抗力C、克服切屑對刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面和已加工表面間的摩擦力。切削力的產(chǎn)生（2）切削合力及分力

Fr

＝

FD

＝合力Fr

＝Ff——進(jìn)給力FP——背向力Fc——切削力FD為總合力在切削層尺寸平面上的投影切削合力及分解（3）切削功率概念：切削過程中所消耗的功率稱為切削功率Pc。背向力FP在力的方向無位移，不做功，因此切削功率為進(jìn)給力Ff與切削力Fc所做的功。根據(jù)功率公式切削功率：

Pc

＝（Fcυc

＋Ffnf/1000）×10-3KW式中，F(xiàn)c切削力（N），υc切削速度（m/min），F(xiàn)f進(jìn)給力（N），n工件轉(zhuǎn)速（r/s），f進(jìn)給量（㎜）由于Ff消耗功率一般小于1％～2％，可以忽略不計(jì)，因此功率公式可簡化為：

Pc

＝Fcυc×10-3KW２.切削力的計(jì)算：（1）指數(shù)公式指數(shù)公式應(yīng)用較廣，它的形式如下：上式中，C、C、C

為被加工金屬的切削條件系數(shù)，

K、K、K

為當(dāng)加工條件與經(jīng)驗(yàn)公式條件不同時(shí)的修正系數(shù)。（2）單位切削力公式①概念：單位切削力指單位切削面積上的切削力。公式：Kc=

=

（N/㎜2）式中，F(xiàn)c切削力（N），AD切削面積（㎜2），ap背吃刀量(㎜)，f進(jìn)給量（㎜/r）。Kc可以查表。３.影響切削力的因素（1）工件材料（2）切削用量①、背吃刀量ap與進(jìn)給量f影響②、切削速度（3）刀具幾何參數(shù)①、刀具前角②、刀具主偏角κr和刀尖圓弧半徑③、刀具刃傾角λs

（4）刀具材料與切削液（1）工件材料一般材料的強(qiáng)度愈高，硬度越大，加工硬化性越強(qiáng)，塑性變形越大，加工此材料所需的切削力也越大。有多種因素影響時(shí)，綜合考慮。如奧氏體不銹鋼，雖然強(qiáng)度、硬度低，但加工硬化能力大，因此切削力也較大。銅、鋁塑性變形大，但加工硬化小，切削力較低。（2）切削用量背吃刀量ap與進(jìn)給量f影響因?yàn)榍邢髅娣eAD＝apf，所以背吃刀量