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1、机械制造技术基础,课程介绍及要求,一、课程内容和目的 二、特点 三、重要性 四、学习要求 五、参考书,参考书,金属切削原理与刀具 互换性与测量技术（公差） 金属切削机床 机械制造工艺学 机床夹具设计,第一章 绪论,机械制造业的作用与现状,第二章 机械零件加工表面的形成,机器的组成：,汽车的组成：,机器的组成：,机械零件的表面：,例：,机械零件的表面：,第一节 机械零件加工表面的形成过程,一、工件的加工表面及其形成方法,1. 机械零件常用的表面形状,图2-1 机器零件上常用的各种典型表面,2. 工件表面的形成,工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。并且我们把这两条线叫着母线和导
2、线，统称发生线。,例、工件表面的形成,图2-2 组成工件轮廓的几何表面,3.发生线的形成,1) 成型法利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。,图2-3 形成发生线所需的运动,3.发生线的形成,2) 轨迹法靠刀尖的运动轨迹来形成所需要表面形状的方法。,图2-3 形成发生线所需的运动,3.发生线的形成,3) 相切法由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法。,图2-3 形成发生线所需的运动,3.发生线的形成,4) 展成法利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。,图2-3 形成发生线所需的运动,4. 表面成型运动,例: 车削外圆柱面的成形运动,4. 表面成型运动,例
3、:,常见典型表面成形运动,二、切削运动与切削要素,1.切削加工中的工件表面,二、切削运动与切削要素,2.切削运动与切削用量,2.切削运动与切削用量,(1) 主运动：由机床或人力提供的主要运动，能使刀具从工件上切除金属层使之变为切屑。 例如：车削时，车床主轴带动工件作的旋转运动； 铣削时，铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。,2.切削运动与切削用量,(1) 主运动是一个矢量 主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,(1) 主运动,主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。 主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定点相对
4、于工件主运动的瞬时速度，用vc表示， 单位：m / min（或m / s）。,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,(1) 主运动,主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。 主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，用vc表示， 单位：m / min（或m / s）。 外圆车削时，切削速度的计算公式为：,(2) 进给运动,进给运动：由机床或人力提供的附加运动，它能使把工件切削层不断地投入切削过程。,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,(2) 进给运动,进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。,图2-6
5、 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,(2) 进给运动,进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。 进给运动速度：指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，用vf表示，单位常取为(mm / s)或(mm / min),图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,进给运动速度,例：外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f来表述， 单位：mm / r 刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述， 单位为mm / str。 铣削时，进给运动速度常用每齿进给量f来表述， 单位：mm/z 进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz 和刀具齿数Z之间的关系如下： vf = n f
6、 = n z fz,(3) 刀具的工作平面,切削过程中刀具的工作平面是指:通过切削刃选定点并同时包含主运动方向和进给运动方向的平面，工作平面的符号为Pfe,(4) 吃刀量,吃刀量是指过切削刃的两个端点，且垂直于所选定的测量方向的两平面间的距离。,(4) 吃刀量,确定吃刀量有三点要注意： 1）确定切削刃的两个端点； 2）确定测量的方向； 3）确定两界限平面。,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,(4) 吃刀量,在一般切削加工中，常用的吃刀量有背吃刀量asp（或ap）和侧吃刀量ase（或ae）两个，其单位为mm 。 例：车削 背吃刀量
7、asp； 铣削 背吃刀量asp、侧吃刀量ase,(5) 背吃刀量,背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直于工作平面方向上测量的吃刀量。 例：外圆车削,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,(5) 背吃刀量,背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直于工作平面方向上测量的吃刀量。 例：外圆车削,切削用量三要素,背吃刀量asp、 进给量f 切削速度vc,(6)合成切削运动,切削过程中，由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。 合成切削运动方向：就是切削刃选定点相对于工件的瞬时合成切削运动的方向； 合成切削速度ve：就是切削刃选定点相对于工件的合成切削运动的瞬时速度。,图2-6 外圆车削时的加工表
8、面、切削用量与切削层,二、切削运动与切削要素,3.切削层参数 切削层：切削过程中，由刀具的一个 单一动作 所切除的工件材料层。 切削层尺寸平面：通过切削刃基点并垂直于该 点主运动方向的平面。 切削刃基点：切削刃等分中点。 例：平行四边形BCDF即为切削层尺寸平面，它截切削层于BCDE四边形。,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,3.切削层参数,（1）切削层公称横截面积AD（切削面积）： 切削面积是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位：mm2。,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,3.切削层参数,（1）切削层公称横截面积AD（切削面积）： 切削面
9、积是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位：mm2。,AD = asp f,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,3.切削层参数,（2）切削层公称宽度bD（切削宽度）： 切削宽度是指在给定瞬间，在切削层尺寸平面中测量的作用主切削刃截形上两个极点间的距离，单位：mm。 例：如图2-6所示，平面cBCDF即为切削层尺寸平面，BC段为作用的主切削刃，BC两点间的距离bD即为切削层公称宽度，实际横截面积BCDE就是切削面积。,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,3.切削层参数,（3）切削层公称厚度hD（切削厚度）： 切削厚度是指在同一瞬间的切削层横截面积与
10、其公称切削层宽度之比，单位：mm。即,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,3.切削层参数,(4)切削层的工艺参数,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层,4.材料切除率,材料切除率Q：在特定瞬间，单位时间所切 除的材料体积。 单位：mm3 / s 。 Q = 1000 vc AD = 1000 vc hD bD = 1000 vc asp f,第二节 金属切削机床 基本知识,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （1）工艺范围 是指机床适应不同加工要求的能力
11、。,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （1）工艺范围 1）通用机床 2）专用机床,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （2）加工精度 机床的加工精度是指该机床加工零件表面的实际几何参数与理想几何参数的符合程度，如：零件加工表面的尺寸、形状、位置及粗糙度。,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （3）生产效率及自动化程度 生产效率即是单位时间内机床所能加工的工件数量。,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （3）生产效率及自动化程度 全自动 半自动 普通机床,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （4）人机适应性 人机适
12、应性的基本要求是可靠、安全和舒适。,一、对金属切削机床的基本要求,2. 机床的经济性方面 机床的经济性包括两方面： 机床制造厂的经济效益 机床使用厂的经济效益,一、对金属切削机床的基本要求,2. 机床的经济性方面 产品定义、外观设计、 结构设计、工艺设计、 成本核算、质保措施、 运输安装、合理使用、 维修折旧，报废回收。,一、对金属切削机床的基本要求,2. 机床的经济性方面 机床品种系列化、零部件通用化和标准化是生产和使用机床的一项重要的技术经济措施。,二、金属切削机床的分类,（1）按机床的加工性能分类 车床C 钻床Z 铣床X 镗床T 磨床M 齿轮加工机床Y 拉床L 螺纹加工机床S 锯床G 刨
13、插床B 其他机床Q,二、金属切削机床的分类,（2）按机床的通用性分类 1）通用机床 2）专门化机床 3）专用机床,二、金属切削机床的分类,（3）按机床的自动化程度分类 1）手动机床 2）机动机床 3）半自动机床 4）全自动机床,二、金属切削机床的分类,（4）按机床的工作精度分类 1）普通精度机床 2）精密机床 3）高精度机床,二、金属切削机床的分类,（5）按机床的主要工作部件数目精度分类 1）单刀机床 2）多刀机床 3）单轴机床 4）多轴机床,二、金属切削机床的分类,（6）按机床的重量和尺寸分类 1）仪表机床 2）中型机床 3）大型机床 4）重型机床 5）超大型机床,二、金属切削机床的分类,（
14、7）按加工过程的控制方式分类 1）普通机床 2）数控机床 3）加工中心 4）柔性制造单元,三、金属切削机床型号的编制,1. 机床的技术参数及其结构尺寸系列 机床的技术参数是表示机床尺寸大小及加工能力的各种数据。,三、金属切削机床型号的编制,机床的技术参数包括： 主参数 第二主参数 主要工作部件的结构尺寸（如工作台面） 主要工作部件的移动行程范围 各种运动的速度范围和级数 电机功率 机床轮廓尺寸,三、金属切削机床型号的编制,主参数： 机床主参数是表示机床规格大小的一种参数，它直接反应出机床的加工能力的大小。,三、金属切削机床型号的编制,2. 机床型号 机床型号是用来表明机床的类型、通用特性、结构
15、特性、主要技术参数等。,2. 机床型号,（） （） （）（）（） 其它特性代号 重大改进顺序 主轴数或第二主参数 主参数或设计顺序号 系代号 组代号 通用特性、结构特性代号 类代号 分类代号,2. 机床型号,第二节 金属切削机床 基本知识,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （1）工艺范围 是指机床适应不同加工要求的能力。,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （1）工艺范围 1）通用机床 2）专用机床,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （2）加工精度 机床的加工精度是指该机床加工零件表面的实际几何参数与理想几何参数的符合程度，如：零件加工表面的
16、尺寸、形状、位置及粗糙度。,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （3）生产效率及自动化程度 生产效率即是单位时间内机床所能加工的工件数量。,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （3）生产效率及自动化程度 全自动 半自动 普通机床,一、对金属切削机床的基本要求,1. 机床的性能方面 （4）人机适应性 人机适应性的基本要求是可靠、安全和舒适。,一、对金属切削机床的基本要求,2. 机床的经济性方面 机床的经济性包括两方面： 机床制造厂的经济效益 机床使用厂的经济效益,一、对金属切削机床的基本要求,2. 机床的经济性方面 产品定义、外观设计、 结构设计、工艺设计、 成本
17、核算、质保措施、 运输安装、合理使用、 维修折旧，报废回收。,一、对金属切削机床的基本要求,2. 机床的经济性方面 机床品种系列化、零部件通用化和标准化是生产和使用机床的一项重要的技术经济措施。,二、金属切削机床的分类,（1）按机床的加工性能分类 车床C 钻床Z 铣床X 镗床T 磨床M 齿轮加工机床Y 拉床L 螺纹加工机床S 锯床G 刨插床B 其他机床Q,二、金属切削机床的分类,（2）按机床的通用性分类 1）通用机床 2）专门化机床 3）专用机床,二、金属切削机床的分类,（3）按机床的自动化程度分类 1）手动机床 2）机动机床 3）半自动机床 4）全自动机床,二、金属切削机床的分类,（4）按机
18、床的工作精度分类 1）普通精度机床 2）精密机床 3）高精度机床,二、金属切削机床的分类,（5）按机床的主要工作部件数目精度分类 1）单刀机床 2）多刀机床 3）单轴机床 4）多轴机床,二、金属切削机床的分类,（6）按机床的重量和尺寸分类 1）仪表机床 2）中型机床 3）大型机床 4）重型机床 5）超大型机床,二、金属切削机床的分类,（7）按加工过程的控制方式分类 1）普通机床 2）数控机床 3）加工中心 4）柔性制造单元,三、金属切削机床型号的编制,1. 机床的技术参数及其结构尺寸系列 机床的技术参数是表示机床尺寸大小及加工能力的各种数据。,三、金属切削机床型号的编制,机床的技术参数包括： 主参数 第二主参数 主要工作部件的结构尺寸（如工作台面） 主要工作部件的移动行程范围 各种运动的速度范围和级数 电机功率 机床轮廓尺寸,三、金属切削机床型号的编制,主参数： 机床主参数是表示机床规格大小的一种参数，它直接反应出机床的加工能力的大小。,三、金属切削机床型号的编制,2. 机床型号 机床型号是用来表明机床的类型、通用特性、结构特性、主要技术参数等。,2. 机床型号,（） （） （）（）（） 其它特性代号 重大改进顺序 主轴数或第二主参数 主参数或设计顺序号 系代号 组代号 通用特性、结构特性代号 类代号 分类代号,2. 机床型号,