機械加工基礎知識

發(fā)布日期：(2022/1/15)   點(diǎn)擊次數：1060

機械加工基本常識

一、 基準

零件都是由若干表面組成，各表面之間有一定的尺寸和相互位置要求。零件表面間的相對位置要求包括兩方面：表面間的距離尺寸精度和相對位置精度（如同軸度、平行度、垂直度和圓跳動(dòng)等）要求。

研究零件表面間的相對位置關(guān)系離不開(kāi)基準，不明確基準就無(wú)法確定零件表面的位置?；鶞示推湟话阋饬x來(lái)講，就是零件上用以確定其他點(diǎn)、線(xiàn)、面的位置所依據的點(diǎn)、線(xiàn)、面。

基準按其作用不同，可分為設計基準和工藝基準兩大類(lèi)。

1．設計基準在零件圖上用以確定其他點(diǎn)、線(xiàn)、面的基準，稱(chēng)為設計基準，就活塞來(lái)說(shuō)，設計基準指活塞中心線(xiàn)和銷(xiāo)孔中心線(xiàn)。

2．工藝基準零件在加工和裝配過(guò)程中所使用的基準，稱(chēng)為工藝基準。

工藝基準按用途不同，又分為定位基準、測量基準和裝配基準。

⑴定位基準：加工時(shí)使工件在機床或夾具中占據正確位置所用的基準，稱(chēng)為定位基準。按定位元件的不同，最常用的有以下兩類(lèi)：自動(dòng)定心定位：如三爪卡盤(pán)定位。定位套定位：將定位元件做成定位套，如止口盤(pán)定位。其他有在V形架中定位，在半圓孔中定位等。

⑵測量基準：零件檢驗時(shí)，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準，稱(chēng)為測量基準。                                                          

⑶裝配基準：裝配時(shí)用以確定零件在部件或產(chǎn)品中位置的基準，稱(chēng)為裝配基準。

二、工件的安裝方式
  為了在工件的某一部位上加工出符合規定技術(shù)要求的表面，在機械加工前，必須使工件在機床上相對于工具占據某一正確的位置。通常把這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為工件的“定位”。

工件定位后，由于在加工中受到切削力、重力等的作用，還應采用一定的機構將工件“夾緊”，使其確定的位置保持不變。

使工件在機床上占有正確的位置并將工件夾緊的過(guò)程稱(chēng)為“安裝”。工件安裝的好壞是機械加工中的重要問(wèn)題，它不僅直接影響加工精度、工件安裝的快慢、穩定性，還影響生產(chǎn)率的高低。

為了保證加工表面與其設計基準間的相對位置精度，工件安裝時(shí)應使加工表面的設計基準相對機床占據一正確的位置。如精車(chē)環(huán)槽工序，為了保證環(huán)槽底徑與裙部軸線(xiàn)的圓跳動(dòng)的要求，工件安裝時(shí)必須使其設計基準與機床主軸的軸心線(xiàn)重合。

在各種不同的機床上加工零件時(shí)，有各種不同的安裝方法。安裝方法可以歸納為直接找正法、劃線(xiàn)找正法和采用夾具安裝法等3種。

⑴  直接找正法采（即打表找正）

用這種方法時(shí)，工件在機床上應占有的正確位置，是通過(guò)一系列的嘗試而獲得的。具體的方式是將工件直接裝在機床上后，用百分表或劃針盤(pán)上的劃針，以目測法校正工件的正確位置，一邊校驗一邊找正，直至符合要求。
  直接找正法的定位精度和找正的快慢，取決于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技術(shù)水平。它的缺點(diǎn)是花費時(shí)間多，生產(chǎn)率低，且要憑經(jīng)驗操作，對工人技術(shù)的要求高，故僅用于單件、小批量生產(chǎn)中。如硬靠模仿形體的找正就屬于直接找正法。                  

⑵  劃線(xiàn)找正法

此法是在機床上用劃針按毛坯或半成品上所劃的線(xiàn)來(lái)找正工件，使其獲得正確位置的一種方法。顯而易見(jiàn)，此法要多一道劃線(xiàn)工序。劃出的線(xiàn)本身有一定寬度，在劃線(xiàn)時(shí)又有劃線(xiàn)誤差，校正工件位置時(shí)還有觀(guān)察誤差，因此該法多用于生產(chǎn)批量較小，毛坯精度較低，以及大型工件等不宜使用夾具的粗加工中。如二沖程產(chǎn)品銷(xiāo)釘孔位置的確定就是使用分度頭的劃線(xiàn)法找正。
  ⑶采用夾具安裝法：

用于裝夾工件，使之占有正確位置的工藝裝備稱(chēng)為機床夾具。夾具是機床的一種附加裝置，它在機床上相對刀具的位置在工件未安裝前已預先調整好，所以在加工一批工件時(shí)不必再逐個(gè)找正定位，就能保證加工的技術(shù)要求，既省工又省事，是高效的定位方法，在成批和大量生產(chǎn)中廣泛應用。我們現在的活塞加工就是使用的夾具安裝法。

① 工件定位后，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作，稱(chēng)為夾緊。夾具中使工件在加工過(guò)程中保持定位位置不變的裝置，叫夾緊裝置。

② 夾緊裝置應符合以下幾點(diǎn)要求：夾緊時(shí)，不應破壞工件的定位；夾緊后，應保證工件在加工過(guò)程中的位置不發(fā)生變化，夾緊準確、安全、可靠；夾緊動(dòng)作迅速，操作方便、省力；結構簡(jiǎn)單，制造容易。

③ 夾緊時(shí)的注意事項：夾緊力大小要適當，過(guò)大會(huì )造成工件變形，過(guò)小會(huì )使工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生位移，破壞工件定位。
三、金屬切削基本知識

1.車(chē)削運動(dòng)及形成的表面：

車(chē)削運動(dòng)：在切削過(guò)程中，為了切除多余的金屬，必需使工件和刀具作相對的切削運動(dòng)。在車(chē)床上用車(chē)刀切除工件上多余金屬的運動(dòng)稱(chēng)為車(chē)削運動(dòng)，可分為主運動(dòng)和進(jìn)給運動(dòng)。

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主運動(dòng)：直接切除工件上的切削層，使之轉變?yōu)榍行?，從而形成工件新表面的運動(dòng)，稱(chēng)主運動(dòng)。切削時(shí)，工件的旋轉運動(dòng)是主運動(dòng)。通常，主運動(dòng)的速度較高，消耗的切削功率較大。

進(jìn)給運動(dòng)：使新的切削層不斷投入切削的運動(dòng)，進(jìn)給運動(dòng)是沿著(zhù)所要形成的工件表面的運動(dòng)，可以是連續運動(dòng)，也可以是間歇運動(dòng)。如臥式車(chē)床上車(chē)刀的運動(dòng)時(shí)連續運動(dòng)，牛頭刨床上工件的進(jìn)給運動(dòng)為間歇運動(dòng)。

工件上形成的表面：在切削過(guò)程中，在工件上形成已加工表面、加工表面和待加工表面。已加工表面指已經(jīng)車(chē)去多余金屬而形成的新表面。待加工表面指即將被切去金屬層的表面。加工表面指車(chē)刀切削刃正在車(chē)削的表面。

2、切削用量三要素是指切削深度、進(jìn)給量和切削速度。

⑴切削深度：切削深度也就是我們通常所說(shuō)的吃刀量。ap=(dw-dm)/2(mm) 

dw=未加工工件直徑    dm=已加工工件直徑

切削深度的選擇：切削深度αp應根據加工余量確定。

粗加工時(shí)，除留下精加工的余量外，應盡可能一次走刀切除全部粗加工余量。這不僅能在保證一定耐用度的前提下使切削深度、進(jìn)給量?、切削速度V的乘積大，而且可以減少走刀次數。

在加工余量過(guò)大或工藝系統剛度不足或刀片強度不足等情況下，應分成兩次以上走刀。這時(shí)，應將第一次走刀的切削深度取大些，可占全部余量的2/3～3/4；而使第二次走刀的切削深度小些，以使精加工工序獲得較小的表面粗糙度參數值及較高的加工精度。
    切削零件表層有硬皮的鑄、鍛件或不銹鋼等冷硬較嚴重的材料時(shí)，應使切削深度超過(guò)硬度或冷硬層，以避免切削刃在硬皮或冷硬層上切削。
  ⑵ 進(jìn)給量的選擇：工件或工具每旋轉一周或往復一次，工件與刀具在進(jìn)給運動(dòng)方向上的相對位移，單位為mm。

切削深度選定之后，應進(jìn)一步盡量選擇較大的進(jìn)給量。進(jìn)給量其合理數值的選擇應保證機床、刀具不致因切削力太大而損壞，切削力所造成的工件撓度不致超出工件精度允許的數值，表面粗糙度參數值不致太大。粗加工時(shí)，限制進(jìn)給量的主要是切削力，半精加工和精加工時(shí)，限制進(jìn)給量的主要是表面粗糙度。
  ⑶切削速度的選擇：在進(jìn)行切削加工時(shí)，刀具切削刃上的某一點(diǎn)相對于待加工表面在主運動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度, 單位為m/min,。當切削深度αp與進(jìn)給量?選定后，選最大的切削速度，切削加工的發(fā)展方向是高速切削加工。

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四、粗糙度機械學(xué)概念

在機械學(xué)中，粗糙度指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀(guān)幾何形狀特性。它是互換性研究的問(wèn)題之一。

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過(guò)程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時(shí)表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動(dòng)等。

由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。表面粗糙度與機械零件的配合性質(zhì)、耐磨性、疲勞強度、接觸剛度、振動(dòng)和噪聲等有密切關(guān)系，對機械產(chǎn)品的使用壽命和可靠性有重要影響。

零件表面經(jīng)過(guò)加工后，看起來(lái)很光滑，經(jīng)放大觀(guān)察卻凹凸不平。表面精糙度，是指加工后的零件表面上具有的較小間距和微小峰谷所組成的微觀(guān)幾何形狀特征，一般是由所采取的加工方法和(或）其他因素形成的。

零件表面的功用不同，所需的表面粗糙度參數值也不一樣。零件圖上要標注表面粗糙度代(符）號，用以說(shuō)明該表面完工后須達到的表面特性。    

表面粗糙度高度參數有3種：

1. 輪廓算術(shù)平均偏差Ra: 在取樣長(cháng)度內，沿測量方向(Y方向）的輪廓線(xiàn)上的點(diǎn)與基準線(xiàn)之間距離絕對值的算術(shù)平均值。

2. 微觀(guān)不平度十點(diǎn)高度Rz:指在取樣長(cháng)度內5個(gè)最大輪廓峰高的平均值和5個(gè)最大輪廓谷深的平均值之和。

3. 輪廓最大高度Ry:在取樣長(cháng)度內，輪廓最高峰頂線(xiàn)和最低谷底線(xiàn)之間的距離。

目前，一般機械制造工業(yè)中主要選用Ra.

4.[粗糙度表示方式]

5.粗糙度對零件進(jìn)行性能的影響

工件加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工件的物理、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。一般而言，重要或關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量要求都比普通零件要高，這是因為表面質(zhì)量好的零件會(huì )在很大程度上提高其耐磨性、耐蝕性和抗疲勞破損能力。

五、切削液

1．切削液的作用

--冷卻作用：切削熱能帶走大量的切削熱，改善散熱條件，降低刀具和工件的溫度，從而延長(cháng)了刀具的使用壽命，可防止工件因熱變形而產(chǎn)生的尺寸誤差。
   --潤滑作用：切削液能滲透到工件與刀具之間，使切屑與刀具之間的微小間隙中形成一層薄薄的吸附膜，減小了摩擦系數，因此可減少刀具切屑與工件之間的摩擦，使切削 力和切削熱降低，減少刀具的磨損并能提高工件的表面質(zhì)量。對于精加工，潤滑尤其重要。

--清洗作用：清洗過(guò)程中產(chǎn)生的微小的切屑易粘附在工件和刀具上，尤其是鉆深孔和絞孔時(shí)，切屑容易堵塞在容屑槽中，影響工件的表面粗糙度和刀具的使用壽命。使用切削液能將切屑迅速沖走，是切削順利進(jìn)行。

2．切削液的種類(lèi)：常用切削液有兩大類(lèi)：

乳化液：主要起冷卻作用，乳化液是把乳化油用15~20倍的水稀釋而成，這類(lèi)切削液的比熱大，粘度小，流動(dòng)性好，可以吸收大量的熱，使用這類(lèi)切削液主要是為了冷卻刀具和工件，提高刀具壽命，減少熱變形。乳化液中含水較多，潤滑和防銹功能較差。

切削油：切削油的主要成分是礦物油，這類(lèi)切削液的比熱較小，粘度較大，流動(dòng)性差，主要起潤滑作用，常用的是粘度較低的礦物油，如機油、輕柴油、煤油等。