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1、機 械 制 造 工 程 學(xué) Machine Manufacturing Engineering 機 械 制 造 工 程 學(xué) 機 械 制 造 工 程 學(xué) 一 、 零 件 的 種 類 及 組 成 機 械 制 造 工 程 學(xué) 一 、 零 件 的 種 類 及 組 成 平 面 機 械 制 造 工 程 學(xué) 一 、 零 件 的 種 類 及 組 成 圓 柱 面 機 械 制 造 工 程 學(xué) 一 、 零 件 的 種 類 及 組 成 切 削 刀 具 與 工 件 之 間 必 須 有 一 定 的 相對 運 動 機 床 提 供 ； 切 削 刃 有 一 定 的 形 狀 刀 具 保 證 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 切 削

2、 運 動 直 線 運 動旋 轉(zhuǎn) 運 動 簡 單 成 形 運 動直 線 運 動旋 轉(zhuǎn) 運 動 復(fù) 合 成 形 運 動 機 械 制 造 工 程 學(xué) 1. 主 運 動 ： 直 接 切 除 工 件 上 的 切 削 層 ， 使 之 變 為 切 屑 ， 以 形 成 工件 新 表 面 的 運 動 。 通 常 用 切 削 速 度 Vc (m/s、 m/min)表 示 。特 點 ： 速 度 高 、 功 耗 大 、 只 能 有 一 個 。2.進 給 運 動 ： 不 斷 地 把 切 削 層 投 入 切 削 的 運 動 。 通 常 用 Vf、 f或 fz 表 示 ， 單 位 分 別 為 mm/s、 mm/r、 mm/

3、z。特 點 ： 速 度 低 、 功 耗 小 、 可 以 是 斷 續(xù) 運 動 、 也 可 有 多 個 。3.合 成 切 削 運 動 ： 主 運 動 和 進 給 運 動 合 成 的 運 動 。 用 Ve表 示 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 機 械 制 造 工 程 學(xué) 機 械 制 造 工 程 學(xué) 1. 切 削 速 度 ： (Vc) 2. 進 給 量 ： ( f ) 3. 背 吃 刀 量 ： (ap)“切 削 刃 選 定 點 相 對 與 工 件 主 運 動 的 瞬 時 速度 ” 。 通 常 以 最 大 線 速 度 為 準 。主 運 動 是 旋 轉(zhuǎn) 運 動 時 ：主 運 動 是 直 線 運 動 時 ：

4、切 削 速 度 )s/m(601000 )nd(v wc )s/m(601000 nL2v rc 機 械 制 造 工 程 學(xué) 1. 切 削 速 度 ： (Vc) 2. 進 給 量 ： ( f ) 3. 背 吃 刀 量 ： (ap) “工 件 或 刀 具 每 轉(zhuǎn) 一 轉(zhuǎn) 時 ， 兩 者 沿 進給 方 向 的 相 對 位 移 ” 。vf (mm/s), f (mm/r), fz (mm/z)60 nzf60nfv zf 進 給 量 機 械 制 造 工 程 學(xué) 1. 切 削 速 度 ： (Vc) 2. 進 給 量 ： ( f ) 3. 背 吃 刀 量 ： (ap) “工 件 上 已 加 工 表 面

5、和 待加 工 表 面 之 間 的 垂 直 距離 ” 。對 于 外 圓 車 削 ： )(2 mmdda mwp 背 吃 刀 量 機 械 制 造 工 程 學(xué) 一 、 刀 具 切 削 部 分 的 結(jié) 構(gòu) 要 素 機 械 制 造 工 程 學(xué) 歸 結(jié) 起 來 ： “ 三 面 兩 刃 一 尖 ”前 刀 面 Ar后 刀 面 A副 后 刀 面 A 交 線交 線 主 切 削 刃 s副 切 削 刃 s 刀 尖連 接 部 分 機 械 制 造 工 程 學(xué)前 提 條 件 ： 不 考 慮 進 給 運 動 ； 車 刀 刀 尖 與 工 件 中 心 等 高 ； 刀 桿 中 心 線 與 進 給 方 向 垂 直 ； 刀 具 的 安

6、 裝 面 與 基 面 Pr平 行 。歸 納 為 假 定 工 作 條 件 ：假 定 運 動 條 件 和 假 定 安 裝 條 件 。 刀 具 標 注 角 度 參 考 系 是 用 于 設(shè) 計 、 制 造 、刃 磨 和 測 量 刀 具 幾 何 角 度 的 參 考 系 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 1.基 面 Pr：“ 通 過 主 切 削 刃 上 選 定點 垂 直 于 主 運 動 方 向 的平 面 ” 機 械 制 造 工 程 學(xué)2.切 削 平 面 Ps：“ 通 過 主 切 削 刃 上 選 定點 ， 與 切 削 刃 相 切 并 垂直 于 基 面 的 平 面 ” 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 3.正 交

7、 平 面 （ 主 剖 面 ） Po：“ 通 過 主 切 削 刃 上 選 定 點 ，并 同 時 垂 直 于 基 面 和 切 削 平面 的 平 面 ” 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 法 平 面 Pn:“通 過 主 切 削 刃 上 選 定 點 ， 并 垂直 于 切 削 刃 的 平 面 ” 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 假 定 工 作 平 面 （ 進 給 剖 面 ）Pf：“ 通 過 主 切 削 刃 上 選 定 點 ，平 行 于 進 給 方 向 并 垂 直 于 基面 的 平 面 ” 機 械 制 造 工 程 學(xué) 背 平 面 （ 切 深 剖 面 ） Pp:“通 過 主 切 削 刃 上 選 定 點 ， 同

8、時 垂 直 于 基 面 和 假 定 工 作 平面 的 平 面 ” 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 在 基 面 內(nèi) 測 量 的 角 度 ：主 偏 角 ：“ 主 切 削 刃 在 基 面上 的 投 影 與 進 給 方向 的 夾 角 ” 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 在 基 面 內(nèi) 測 量 的 角 度 ： 副 偏 角 ：“ 副 切 削 刃 在 基 面上 的 投 影 與 進 給 相反 方 向 的 夾 角 ” 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 在 基 面 內(nèi) 測 量 的 角 度 ： 刀 尖 角 ：“ 主 切 削 刃 與 副 切 削 刃 之 間 的 夾角 ” 。 r=180-(r+r) 機 械 制 造 工

9、程 學(xué) 在 正 交 平 面 內(nèi) 測 量 的 角 度 ： 機 械 制 造 工 程 學(xué) 在 正 交 平 面 內(nèi) ： 前 角 ： o“前 刀 面 與 基 面 之 間的 夾 角 ” 。后 角 ： o“后 刀 面 與 切 削 平面 的 夾 角 ” 機 械 制 造 工 程 學(xué) 機 械 制 造 工 程 學(xué) 刃 傾 角 ： S“ 主 切 削 刃 與 基面 之 間 的 夾 角 ” 機 械 制 造 工 程 學(xué) dfndnfvvtg cfooe 0oe 機 械 制 造 工 程 學(xué) Dh2sin p pppe pppe 機 械 制 造 工 程 學(xué) 一 、 切 削 層 參 數(shù) “ 刀 具 沿 進 給 方 向 移 動 一

10、 個 進 給 量 f， 由 一 個 刀齒 正 在 切 削 著 的 金 屬 層 ” 。 切 削 層 的 大 小 和 形 狀 直 接 影 響 ： 刀 具 切 削 部 分 承 受 的 載 荷 大 小 ； 決 定 了 切 屑 的 尺 寸 和 形 狀 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 切 削 層 截 面 尺 寸 稱 為 切 削 層 參 數(shù) 。切 削 層 參 數(shù) 通 常 在 垂 直 于 主 運 動 方 向 的 基 面 內(nèi) 測 量 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 機 械 制 造 工 程 學(xué) 二 、 切 削 方 式 1.正 切 屑 和 倒 切 屑 正 切 屑 ：特 征 是 hD bD倒 切 屑 ：特 征 是 對

11、 等 屑 ：特 征 是 機 械 制 造 工 程 學(xué) 2.正 切 削 和 斜 切 削 正 切 削 （ 直 角 切 削 ） ：切 削 刃 垂 直 于 合 成 切 削速 度 方 向 的 切 削 方 式 。 斜 切 削 （ 斜 角 切 削 ） ：切 削 刃 不 垂 直 于 合 成 切 削速 度 方 向 的 切 削 方 式 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 一 、 刀 具 材 料 應(yīng) 具 備 的 基 本 性 能 ：1. 高 的 硬 度 ： 必 須 高 于 工 件 硬 度 ， 通 常 應(yīng) 在 60HRC以 上 ；2. 足 夠 的 強 度 和 韌 性 ；3. 較 高 的 耐 磨 性 ；4. 較 高 的 耐 熱

12、 性 ；5. 良 好 的 導(dǎo) 熱 性 和 工 藝 性 。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 1. 高 速 鋼 （ 1900年 首 次 使 用 ）基 本 性 能 ： 硬 度 ： 62 66HRC 耐 熱 性 ： 500 600 切 削 速 度 ： V 30 m/min 工 藝 性 ： 工 藝 性 好 ， 適 用 于 制 造 復(fù) 雜 刀 具 。常 用 牌 號 ： W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 W6M o5Cr4V2Al 普 通 高 速 鋼 (屬 鎢 系 高 速 鋼 )， 國 內(nèi) 使 用 最為 普 遍 。主 要 用 于 制 造 鉆 頭 、 鉸 刀 、 銑 刀 、 拉 刀 、絲 錐 、 齒 輪 刀

13、具 等 。 普 通 高 速 鋼 (屬 鎢 鉬 系 高 速 鋼 )。碳 化 物 分 布 的 均 勻 性 、 韌 性 和 高 溫 塑 性 均勝 過 W18Cr4V ， 但 可 磨 性 不 如 W18Cr4V 。主 要 用 于 制 造 熱 軋 鉆 頭 。 高 性 能 高 速 鋼 (屬 鋁 高 速 鋼 ) 。是 在 W6Mo5Cr4V2 的 基 礎(chǔ) 上 加 工 Al增 C形成 的 ， 具 有 良 好 的 綜 合 性 能 ， 價 格 低 廉 。是 我 國 獨 創(chuàng) 的 新 型 高 速 鋼 材 料 。高 速 鋼 是 加 入 了 W、 Mo、 Cr、 V等 合 金 元素 的 一 種 合 金 工 具 鋼 。 機

14、 械 制 造 工 程 學(xué) 2. 硬 質(zhì) 合 金 （ 1930年 出 現(xiàn) ）基 本 性 能 ： 硬 度 ： 71 76HRC 耐 熱 性 ： 800 1000 切 削 速 度 ： V=100 300 m/min 工 藝 性 ： 工 藝 性 差 ， 不 適 用 于 制 造 整 體 結(jié) 構(gòu) 的 復(fù) 雜 刀 具 。典 型 牌 號 ： K類 硬 質(zhì) 合 金 （ 鎢 鈷 類 YG） P類 硬 質(zhì) 合 金 （ 鎢 鈦 鈷 類 YT） M類 硬 質(zhì) 合 金 （ 通 用 類 YW）成 分 ： WC+Co多 用 于 加 工 短 切 屑 的 金 屬 或 非 金 屬 ， 如 ：鑄 鐵 、 青 銅 等 。 用 紅 色

15、作 標 志 。常 用 牌 號 ：K01(YG3)、 K20(YG6)、 K30(YG8)等 精 加 工 粗 加 工成 分 ： WC+TiC+Co多 用 于 加 工 長 切 屑 的 黑 色 金 屬 ， 如 ： 鋼材 等 。 用 藍 色 作 標 志 。常 用 牌 號 ：P01(YT30)、 P10(YT15)、 P30(YT5)等 精 加 工 粗 加 工成 分 ： WC+TiC+TaC(NbC)+Co既 可 用 于 加 工 短 切 屑 的 鑄 鐵 ， 也 可 用 于 加工 長 切 屑 的 鋼 材 。 用 黃 色 作 標 志 。常 用 牌 號 ：M10(YW1)、 M20(YW2)、 M30(YW3

16、)等 精 加 工 粗 加 工硬 質(zhì) 合 金 是 由 金 屬 碳 化 物 粉 末 和 金 屬 粘 結(jié)劑 經(jīng) 粉 末 冶 金 方 法 制 成 。 硬 質(zhì) 合 金 是 當 今最 主 要 的 刀 具 材 料 之 一 。金 屬 碳 化 物 有 ： WC、 TiC、 TaC、 NbC，為 1 4m的 粉 末 。金 屬 粘 結(jié) 劑 有 ： Co、 Mo、 Ni。 機 械 制 造 工 程 學(xué) 陶 瓷 人 造 聚 晶 金 剛 石 （ PCD） 立 方 氮 化 硼 （ CBN） “Al2O3或 Si3N4添 加 不 同 的 金 屬 元 素 (Ni、Co、 Mo、 W)或 金 屬 炭 化 物 (TiC、 WC)，采

17、 用 熱 壓 和 燒 結(jié) 的 方 法 獲 得 ” 。特 點 ： 硬 度 高 、 耐 磨 性 好 ， 91 95HRA。 耐 熱 性 高 ， 1200 。 切 削 速 度 高 達 100 400 m/min。 抗 彎 強 度 、 沖 擊 韌 性 較 差 。缺 點 ： 脆 、 易 崩 刃 。主 要 用 于 平 穩(wěn) 車 削 的 冷 硬 鑄 鐵 、 高 硬 鋼等 精 加 工 和 半 精 加 工 。 “高 溫 下 借 助 合 金 觸 媒 的 作 用 ， 由 石 墨轉(zhuǎn) 化 而 成 ” 。特 點 ： 硬 度 高 、 耐 磨 性 極 好 。 10000HV以 上 。 耐 熱 性 ： 700 800 ， 不 能

18、 在 高 溫 下切 削 ， 800 以 上 會 石 墨 化 。 沖 擊 韌 性 、 抗 彎 強 度 低 。 只 有 硬 質(zhì) 合金 的 1/4。 與 Fe的 親 和 力 強 ， 不 能 加 工 鐵 族 材 料 。 適 用 于 硬 質(zhì) 合 金 、 玻 璃 等 高 硬 材 料 的精 加 工 。與 金 剛 石 相 比 ： 硬 度 ： 8000 9000HV， 硬 度 僅 次 于金 剛 石 。 耐 熱 性 ： 1300 1500 與 Fe的 親 和 力 小 ， 能 加 工 鐵 族 材 料 。主 要 適 用 于 淬 硬 鋼 、 耐 磨 鑄 鐵 、 高 溫 合金 等 高 硬 鐵 族 材 料 的 精 加 工

19、或 半 精加 工 。3. 超 硬 刀 具 材 料 機 械 制 造 工 程 學(xué) 4. 涂 層 刀 具 材 料 涂 層 刀 具 通 過 在 刀 具 基 體 上 涂 覆 金 屬 化 合 物薄 膜 ， 以 獲 得 遠 高 于 基 體 的 表 面 硬 度 和 優(yōu) 良 的 切削 性 能 。 常 用 的 刀 具 基 體 材 料 主 要 有 ： 高 速 鋼 、 硬 質(zhì)合 金 、 金 屬 陶 瓷 、 陶 瓷 等 。 涂 層 材 料 ： 氮 化 鈦 (TiN)、 碳 氮 化 鈦 (TiCN)、氮 化 鋁 鈦 (TiAlN)、 碳 氮 化 鋁 鈦 (TiAlCN)等 。 其中 TiAlN在 超 高 速 切 削 中 性 能 優(yōu) 異 ， 其 最 高 工 作 溫度 可 達 900 ， 硬 度 可 達 3400 3600HV 。 氮 化 鈦 (TiN)碳 氮 化 鈦 (TiCN)氮 化 鋁 鈦 (TiAlN) 機 械 制 造 工 程 學(xué)