机械工程师入职培训—机械加工技术

1、中南大学中南大学中南大学中南大学Central South UniversityCentral South University机械制造工程训练机械制造工程训练中南大学中南大学工程训练中心工程训练中心多媒体教学课件材料成形工艺基础：材料成形工艺基础：主要介绍机械零件毛坯成形方法的工艺特点、工艺参数的选择、各类零件毛坯的结构工艺性、零件的材料选择与成形方法选择的基本原则。机械加工工艺基础：机械加工工艺基础：主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。机械加工工艺基础机械加工工艺基础 中南大学 工业训练中心中南大学中南大学中南大学中南大学Central South UniversityCentral South University第一章第一章.切削加工的基础知识切削加工的基础知识第二章第二章.金属切削机床金属切削机床第三章第三章.机械加工工艺过程机械加工工艺过程第四章第四章.零件表面的加工方案零件表面的加工方案第五章第五章.零件的结构工艺性零件的结构工艺性第六章第六章.数控加工技术数控加工技术索引

2、索引第一章第一章切削加工的基础知识切削加工的基础知识返回索引1.1钳工与机械加工钳工与机械加工钳工钳工：通过工人手持工具进行切削加工。通过工人手持工具进行切削加工。机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣采用不同的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对工床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。件进行切削加工。2.零件表面质量的概念零件表面质量的概念 零件几何参数：零件几何参数：宏观几何参数：宏观几何参数：包括：包括：尺寸、形状、位置尺寸、形状、位置等要素。等要素。微观几何参数：微观几何参数：指：指：微观表面粗糙程度。微观表面粗糙程度。12/30/20232.1加加工工精精度度加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。零件尺寸参数的准确程度。b.b.形状精度：形状精度：零件形状与理想形状接近程度。零件形状与理想形状接近程度。c.c.位置精度：位置精度

3、：零件上实际要素（点、线、面）相对零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。12/30/202312/30/20232.1加加工工精精度度国家标准规定：常用的精度等级分为国家标准规定：常用的精度等级分为2020级，级，分别用分别用IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT18IT2IT18表示。表示。数字越大，精度越低。其中数字越大，精度越低。其中IT5-IT13IT5-IT13常用。常用。高高 精精 度：度：IT5IT5、IT6 IT6 通常由磨削加工获得。通常由磨削加工获得。中等精度：中等精度：IT7-IT10 IT7-IT10 通常由精车、铣、刨获得。通常由精车、铣、刨获得。低低 精精 度：度：IT11-IT13 IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。等加工方法获得。2.1.1尺尺寸寸精精度度250-0.04零件尺寸要素的误差大小。零件尺寸要素的误差大小。问：问：精度的高低与哪两个因精度的高低与哪两个因 素有关？素有关？基本尺寸和公差大小基本尺寸和公差大小。2.1.2形形状状精精度度2

4、5轴轴加工后可能加工后可能产产生的形状生的形状误误差差00.0132.1.2形形状状精精度度指指零件上实际要素的形状与理想形状相符零件上实际要素的形状与理想形状相符合的程度；合的程度；国家标准规定了六类形状公差（见下表）国家标准规定了六类形状公差（见下表）形状精度的标注：框格分为形状精度的标注：框格分为2 2格，格，箭头指向待表达的表面，数字表示箭头指向待表达的表面，数字表示允许误差的大小，单位为毫米。允许误差的大小，单位为毫米。2.1.3位位置置精精度度指指零件的实际要素（点、线、面）相对零件的实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。圆圈中的英文字母表示基准，框格分圆圈中的英文字母表示基准，框格分3 3格，箭头指向待格，箭头指向待表达的表面表达的表面精度等精度等级级尺寸精度范尺寸精度范围围Ra值值范范围围（m）相相应应的加工方法的加工方法低精度低精度IT13IT112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等中等中等精度精度IT10IT96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等扩孔

5、等IT8IT71.60.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗铰等铰等高精度高精度IT7IT60.80.2精磨、精铰等精磨、精铰等特特别别精密精密精度精度IT5IT2Ra0.2研磨、珩磨、超精加工、抛光等研磨、珩磨、超精加工、抛光等零件精度等级及其相应的加工方法零件精度等级及其相应的加工方法2.2表表面面粗粗糙糙度度表面粗糙度：表面粗糙度：零件微观表面高低不平的零件微观表面高低不平的程度。程度。产生的原因产生的原因：1）切削时刀具与工件相）切削时刀具与工件相对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦；2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动；3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；4）加工时零件表面发生塑性变形。）加工时零件表面发生塑性变形。2.2表表面面粗粗糙糙度度表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：主要有以下几个方面：1）零件表面粗糙，将使接触面积减小

6、，单位面积压力加大，接触）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造成表面腐蚀；成表面腐蚀；4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而造成零件断裂。造成零件断裂。2.2表表面面粗粗糙糙度度评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差Ra2.2表表面面粗粗糙糙度度12/30/2023Rah1h2h3hn2.2表面粗糙度国家标准规定：表面粗糙度分为国家标准规定：表面粗糙度分为1414个等级，个等级，分别用分别用

7、 表示，表示，数字越大，表面越粗糙。数字越大，表面越粗糙。表面粗糙度符号上的数值表面粗糙度符号上的数值Ra,Ra,单位是微米单位是微米（mm）。）。12/30/20232.2表表面面粗粗糙糙度度表面粗糙度符号的意义及应用表面粗糙度符号的意义及应用符号符号符号说明符号说明意义及应用意义及应用基本符号基本符号单独使用无意义单独使用无意义基本符号上加一短基本符号上加一短划线划线表示表面粗糙度是用去表示表面粗糙度是用去除法获得除法获得基本符号内加一小基本符号内加一小圆圆表示表面粗糙度是用不表示表面粗糙度是用不去除材料的方法获得去除材料的方法获得符号上加符号上加Ra值值用去除材料方法获得的用去除材料方法获得的表面，表面，Ra的最大允许值的最大允许值为为3.2m2.3 2.3 常见加工方法的常见加工方法的RaRa表面特征表面特征加工加工方法方法Ra(Ra(微米微米)表面特征表面特征粗车粗车粗镗粗镗5050 可见明显刀痕可见明显刀痕粗铣粗铣粗刨粗刨2525 可见刀痕可见刀痕钻孔钻孔12.512.5 微微见见刀痕刀痕精精铣铣精刨精刨半精车半精车6.36.3 可见加工痕迹可见加工痕迹3.23.2 微微见

8、见加工痕迹加工痕迹精车精车1.61.6 看不清加工痕迹看不清加工痕迹粗磨粗磨0.80.8 可可辨辨加工痕迹方向加工痕迹方向精磨精磨0.40.4 微微辨辨加工痕迹方向加工痕迹方向精密加工精密加工0.1-0.0120.1-0.012 只能按表面光泽辩识只能按表面光泽辩识2.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系零件的加工精度与表面粗糙度的关系精度精度：宏观几何参数的误差：宏观几何参数的误差表面粗糙度表面粗糙度：微观几何参数的误差：微观几何参数的误差加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法。的加工方法。实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。不高。12/30/2023零件的加工精度与表面

9、零件的加工精度与表面粗糙度的关系如何？粗糙度的关系如何？提问机器零件的基本表面包括：外圆、内圆机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面（孔）、平面和成型面基本表面主要由如下的加工方法获得基本表面主要由如下的加工方法获得3.切削运动与切削用量 要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：切削运动：刀具和工件的相对运动刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有提供切削可能性的运动。主运动只有 一个一个进给运动：进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个运动可以有多个3.1 切削运动3.1 切削运动机床名称机床名称主运动主运动进给运动进给运动卧式车床卧式车床工件旋转运动工件旋转运动车刀纵向、横向、斜向直线移动车刀纵向、横向、斜向直线移动钻钻床床钻头旋转运动钻头旋转运动钻头轴向移动钻头轴向移动卧铣、立铣卧铣、立铣铣刀旋转运动铣刀旋转运动工件纵向、横向、斜向直线移动工件纵向、横向、斜向直线移动牛头刨床牛头刨床刨刀往复运动

10、刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向间歇移动间歇移动龙门刨床龙门刨床工件往复运动工件往复运动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动外圆磨床外圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动内圆磨床内圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动平面磨床平面磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件往复移动，砂轮横向、垂向移动工件往复移动，砂轮横向、垂向移动机床的切削运动机床的切削运动3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度时速度,用用V V表示，单位为表示，单位为m/sm/s 进进 给给 量量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用移量，用f f表示，车、钻和铣削时单位表示，车、钻和铣削时单位 为为mm/rmm/r背吃刀量背吃刀量:已加工表面和待加工表面之间的垂直距已加工

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