钳工工艺学(上)

钳工工艺学第1章金属切削的基本知识第一节金属切削的基本概念机械加工的几种方式一、切削运动和切削用量1.切削运动在切削过程中，工件和刀具之间的相对运动，称为切削运动。在切削过程中，工件上通常存在着三个变化的表面2.切削用量在一般的切削加工中，切削用量用来衡量切削运动的大小。切削用量包括三个要素，即切削速度、进给量和背吃刀量。π1000dncv（1）切削速度vc。切削刃上选定点相对于工件加工表面在主运动方向的瞬时速度，即：（2）进给量f。主运动转过一转，进给运动的物体沿着进给运动方向上发生的位移量。（3）背吃刀量。背吃刀量是指待加工表面和已加工表面之间的垂直距离，即：2wmddpa二、切削用量的选择◆切削速度的选择——切削速度应根据工件尺寸精度、表面粗糙度，以及已选定的背吃刀量、进给量以及刀具耐用度等的不同来作出选择。◆进给量的选择——在切削用量三要素中，进给量对工件表面质量（表面粗糙度）的影响相对要大一些。所以，在粗加工时，对表面加工质量没做较高要求时，尽量选择大的进给量；在精加工时，由于受到加工精度和表面粗糙度的限制，进给量应取小一些。◆背吃刀量的选择——背吃刀量应该根据加工余量的选择来确定。第二节金属切削刀具在机械加工中会用到很多种刀具，如车刀、铣刀、刨刀、镗刀和拉刀等。车刀是最简单、最具代表性的刀具，其他车刀在一定意义上可以认为是由车刀演变的。一、外圆车刀的组成外圆车刀由切削部分和刀柄两部分组成。切削部分概括为三面、两刃和一尖。二、辅助平面为了确定上述各面切削刃的空间位置，需要建立用于定义和规定刀具角度、刀具几何特性的各基准坐标平面的参考系。为了确定和测量刀具的角度，引入了下面几个辅助平面。◆基面（Pr)◆主（副）切削平面(Ps)◆正交平面(Po)◆假定工作平面三、车刀的主要角度车刀的主要角度分为前角γ0、后角α0、主偏角kr、副偏角kr'和刃倾角λs四、切削刀具的材料刀具通常工作在高温、高压、大冲击的条件，因此必须保证刀头的材料具备以下性能：◆硬度◆强度与韧性◆耐磨性◆耐热性◆工艺性第三节金属切削过程与控制一、切屑的形成及类型在切削加工时，切屑的形成过程受到工件材料，刀具的角度还有切削用量等条件的不同，切屑大体可以分为带状切屑、挤裂切屑和甭碎切屑三种。二、积屑瘤在切削钢和铝合金等塑性金属时，在切削速度不高且形成带状切屑的情况下，有一些来自工件的切屑和金属粘结层堆积在刀具的前刀面上，形成硬度很高的楔块，称为积屑瘤。积屑瘤对切削过程的影响既有有利一面，又有不利的一面。主要体现在如下几点：◆保护刀具。◆增大实际前角。◆易引起振动。◆加工表面变粗糙和刀具磨损增大三、切削力(1)主切削力。(2)总切削力的分解。合力和各分力之间的关系为：222cfpFFFFFc为切削力Ff为进给力Fp为背向力影响切削工件所需切削力的因素◆工件材料。工件材料的强度、硬度越大，切削力也就越大。两种材料强度相同的情况下，塑性和韧性大的材料所需要的切削力要大些。◆切削深度也称为背吃刀量。背吃刀量、进给量、切削速度同样都会影响切削力的大小。背吃刀量对切削力的影响最大，其次是进给量，相对影响最小的是切削速度。◆刀具角度。刀具角度中，前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响相对较大些。◆切削液。为提高切削效率而合理的选用切削液非常重要，它可以减小塑性变形和刀具与工件之间的摩擦，使切削力减小。所以切削液应该具备良好的润滑性能，才能使切削力明显降低。四、切削热切削热来源于切削层金属发生弹性、塑性变形所产生的热及切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦。影响散热的主要因素是：◆工件材料的导热性能◆刀具材料的导热性能◆周围介质◆切屑与刀具的接触时间刀具和工件的温度采取一定措施加以控制，一般采用以下措施：◆适当增大前角◆适当减小主偏角◆降低切削速度◆选用合理的切削液五、刀具寿命刃磨后的刀具从开始切削，直到磨损量达到标准为止的纯切削时间就是刀具寿命。刀具使用寿命选择原则是根据刀具的复杂程度、制造和磨刀成本的高低来选择。精加工大型工件时，为避免切削同一表面时中途换刀，刀具使用寿命应规定至少能完成一次走刀。六、切削液1.切削液的作用◆冷却作用◆润滑作用◆清洗作用◆防锈作用2.切削液的分类◆水溶液①普通型。②防锈型。③极压型。◆乳化液。◆切削油。3.切削液的选用的原则◆切削液应无刺激性气味，不含对人体有害的添加剂，确保使用者的安全。◆切削液应满足设备润滑、防护管理的要求。◆切削液应保证工件工序间的防锈作用，不锈蚀工件。◆切削液应具有优良的润滑性能和清洗性能。选择表面张力小的切削液，并经切削试验评定。◆切削液应具有较长的使用寿命。◆切削液应尽量适应多种加工方式和多种工件材料。◆切削液应低污染不变质。◆切削液应价格适宜，配制方便。第二章钳工常用量具第一节万能量具一、游标卡尺游标卡尺的读数方法：（1）首先读出游标卡尺零刻度线左边尺身上的整毫米数。（2）再看游标卡尺从零线开始第几条刻线与尺身某一刻线对齐，其游标刻线数与精度的乘积就是不足1mm的部分。（3）最后将整数与小数相加就是测得的实际尺寸。例：如图所示的尺寸为：0+5×0.1=0.5mm使用游标卡尺的注意事项测量外尺寸时正确的位置测量外尺寸时错误的位置测量沟槽测量沟糟宽度时正确的位置图测量沟糟宽度时错误的位置其他游标卡尺电子数显卡尺带表卡尺游标深度尺游标高度尺二、千分尺1.外径千分尺的结构2.千分的测量范围和精度对工件进行测量时，应选择具有相应测量范围的千分尺。常用的各种不同规格的千分尺的测量范围分别为：0～25mm、25～50mm、50～75mm、75~100mm、100~125mm、125~150mm、150~175mm、175~200mm、200~225mm、225~250mm、250~275mm、275~300mm。千分尺制造精度分为0级、1级和2级，其测量精度一般为0.01mm。3.外径千分尺的刻线原理及读数方法（1）刻线原理。固定套管上每相邻两线轴向每格长为0.5mm。测微螺杆的螺距为0.5mm。当微分筒转一圈时，测微螺杆就移动1个螺距0.5mm。微分圆筒锥面圆周上共等分50格，微分筒每转1格，测微螺杆就移动0.5/50mm=0.01mm，所以千分尺的测量精度为0.01mm。（2）读数方法。首先，读出固定套管上露出刻线的整毫米及半毫米数。然后，看微分筒哪一刻线与固定套管的基准线对齐，读出不足半毫米的小数部分。最后，将两次读数相加，即为工件的测量尺寸。例：读数为5.5+0.235=5.735mm4.其他千分尺内径千分尺深度千分尺螺纹千分尺板厚千分尺公法线千分尺三、万能角度尺1.万能角度尺的结构2.万能角度尺的刻线原理与读数方法（1）刻线原理。以测量精度为2´的万能角度尺为例来介绍刻线原理。如图2-22所示，尺身共有90个格，每格为1°，游标上共有29个格，其所占的弧长与尺身上30个格的弧长相等，即游标上每格所对应的角度为（29/30）°，尺身每1格与游标的每1格在角度上相差2´。（2）万能角度尺读数时，先读出尺身上位于游标0刻度线左侧的整数刻度，然后读出游标上刻度线和尺身刻度线对齐处的数值，把两次的读数相加即为所测角度的数值。例：图中万能角度尺的读数为16°+6×2′=16°32′。3.万能角度尺的测量范围四、百分表1.百分表的结构2.百分表的刻线原理与读数（1）刻线原理。百分表的正面共有大小两个表盘，大表盘上共有100个等分格，每格代表0.01mm，小表盘上共有10个等分格，每格代表1mm，当长指针在大表盘上转动一周时会带动短指针在小表盘上转动一个格。测量时，如果测量杆上移1mm，则会使长指针转一周，短指针转1个格。（2）读数。测量杆移动的距离=短指针的读数（整数部分）+长指针的读数（小数部分）。3.其他百分表内径百分表杠杆百分表第二节标准量具一、量块量块的精度，根据它的工作尺寸(即中心长度)的精度和两个测量面的平面平行度的准确程度可分成5个精度级，即00级、0级、1级、2级和(3)级。二、正弦规正弦规是用于准确检验零件及量规角度和锥度的量具，它是利用三角函数的正弦关系来度量的，故又称为正弦尺或正弦台。应用正弦规测量零件角度时，先把正弦规放在精密平台上，被测零件(如圆锥塞规)放在正弦规的工作平面上，被测零件的定位面平靠在正弦规的挡板上（如圆锥塞规的前端面靠在正弦规的前挡板上)。在正弦规的一个圆柱下面垫入量块，用百分表检查零件全长的高度，调整量块尺寸，使百分表在零件全长上的读数相同。此时，就可应用直角三角形的正弦公式，算出零件的角度。第三节专用量具一、塞尺塞尺是由许多层厚薄不一的薄钢片组成，按照塞尺的组别制成一把一把的塞尺，每把塞尺中的每片具有两个平行的测量平面，且都有厚度标记，以供组合使用。塞尺是一种界限量规，测量时，根据结合面间隙的大小，用一片或数片重叠在一起塞进间隙内。例如用0.03mm的一片能插入间隙，而0.04mm的一片不能插入间隙，这说明间隙在0.03～0.04mm之间。使用塞尺时的注意事项◆根据结合面的间隙情况选用塞尺片数，但片数愈少愈好。◆测量时不能用力太大，以免塞尺遭受弯曲和折断。◆不能测量温度较高的工件。