57-/NUMPAGES41HYPERLINK"/"鉗工與機械加工基礎第一節鉗工基礎一、劃線劃線是指依照圖樣要求，在毛坯或半成品上劃出加工界線的一種操作。按操作的復雜程度可分為平面劃線和立體劃線兩種。（一）劃線的作用及其差不多要求1．劃線的作用1）確定待加工工件上各表面的加工余量、孔的位置，使機械加工有明確的標志。2）便于復雜工件在機床上的安裝，能夠按劃線找正定位。3）通過劃線能夠檢查毛坯是否正確，以便及時發覺和處理不合格的毛坯，幸免加工后造成材料、人力的白費。4）采納借料劃線可使誤差不大的毛坯得到補救，使加工后的工件仍能符合要求。2．劃線的差不多要求1）劃出的線條清晰、粗細均勻。2）尺寸準確，誤差不大于±0.3mm。3）在立體劃線中，長、寬、高三個方向的線條要求互相垂直。3．劃線基準在工件表面上相互錯綜復雜的點、線、面中，起著規定其他點、線、面作用的點、線或面就叫做基準。4．劃線基準的選擇選擇劃線基準時，應先分析圖樣，找出設計基準，并盡量使所選劃線基準與設計基準一致。（二）劃線常用工具劃線工具一般可分為直接劃線工具、輔助劃線工具和測量工具三大類。1．直接劃線工具1）劃針。劃針是直徑為3～5mm、長度為200～300mm的鋼針。分單尖、雙尖（兩頭尖）兩種，如圖2—1所示。圖2—1劃針2）圓規。劃線用的圓規，常用有合腮圓規和滑桿圓規二種（如圖2—2所示）。（1）（2）圖2—2圓規1—合腮圓規；2—滑桿圓規。3）劃針盤。劃針盤（如圖2—3所示）可用來劃線或找正工件的位置。圖2—3劃針盤4）單腳規。單腳規要緊用來求圓形工件的中心（如圖2—4所示），其形狀為一端直尖角，另一端彎尖角。圖2—4單腳規5）高度游標尺。高度游標尺（如圖2—5所示）既是一種周密劃線工具，也是一種周密量具。它的劃針腳能直接表示出高度尺寸，對劃線極為方便。圖2—5高度游標尺2．輔助劃線工具輔助劃線工具一般有劃線平臺、方箱、V形鐵、斜楔墊鐵和V形墊鐵、楔鐵和千斤頂、樣沖等。（三）劃線工藝流程1．劃線預備1）工件的清理：工件毛坯上的氧化皮、飛邊、殘留的污垢以及已加工件上的毛刺、鐵屑等都必須清除潔凈。2）工件的檢查：工件毛坯經清理后，要進行詳細的檢查，預先發覺工件毛坯上的氣孔、砂眼、裂紋、歪斜，以及形狀和尺寸誤差等缺陷。3）工件的涂（著）色：為了使劃線清晰，工件上劃線部位都應涂色。一般對鑄、鍛件毛坯可用石灰水涂色，小件可用粉筆涂色。對已加工表面一般涂藍油、綠油、紅油，也可涂硫酸銅溶液。在鋁、銅等有色金屬光坯上一般除涂藍油外，還可涂墨汁。4）孔中裝塞塊：工件毛坯上有孔的，且需要劃圓或等分圓時，在孔中要裝入塞塊。不大的孔可用鉛塊，較大的孔則用木料或可調節塞塊。2．看清圖樣，詳細了解工件上需要劃線的部位，明確工件及其與劃線有關部分的作用和要求。3．選定劃線基準（盡量與設計基準一致）。4．初步檢查工件毛坯的誤差情況。5．正確安放工件和選用劃線工具。6．劃線。7．詳細檢查劃線的準確性，以及是否有線條漏劃。8．在圓心和線條上沖眼。關于在劃線過程中，需劃圓或圓弧的圓心，應劃出圓心后立即沖眼。二、金屬鋸削（一）鋸削的差不多概念用手鋸把材料（或工件）鋸出狹槽或進行分割的操作，叫做鋸削。鉗工鋸削的工作范圍要緊是分割材料、在工件上鋸掉多余部分或鋸槽等。1．鋸削運動的方式正常鋸削時手鋸有兩種運動方式，即平鋸和擺鋸。平鋸：鋸削時，鋸弓平行推出。其特點是鋸縫斷面平坦，鋸縫底部平直，但不易掌握。擺鋸：鋸削時，鋸弓小幅度上下擺動。也確實是推鋸時，軀體略前傾，雙手隨著壓向手鋸的同時，左手上翹，右手下壓；回程時右手上抬，左手自然跟回。2．起鋸的角度起鋸時，鋸條與工件鋸削面之間的夾角，叫做起鋸角。不管采納遠起鋸依舊近起鋸，一般起鋸角都應在10°～15°之間。假如起鋸角太大，則起鋸不易平穩，且鋸齒往往會被工件的棱邊鉤住而引起崩斷。假如起鋸角太小，由于鋸齒與工件同時接觸的齒數較多，則不易切入工件。（二）鋸削常用工具——手鋸手鋸由鋸弓（鋸架）和鋸條組成。1．鋸弓（1）（2）圖2—6鋸弓1—調節式；2—固定式鋸弓用于安裝和張緊鋸條。常用的有固定式和調節式（圖2—6）兩種類型。2．鋸條鋸條是鋸削刀具，一般用低碳鋼冷軋滲碳而成，也有用碳素工具鋼或合金鋼制成，并經熱處理淬硬。3．鋸條的安裝要求1）鋸條安裝時，應注意鋸齒的朝向，應使齒尖朝前推的方向。若裝反，則使鋸齒在擠刮狀態下切削，造成切削困難，不能正常切削。2）鋸條安裝松緊要適當，一般手感受到崩緊了即可。若過松，會使鋸條在鋸割時發生彎曲、擺動，容易鋸斜和折斷鋸條;若過緊，會使鋸條失去應有的彈性而折斷。3）鋸條裝好后應檢查有否歪斜扭曲。（三）鋸削的差不多操作1．工件的夾持1）工件一般應夾在臺虎鉗的左側（即操作者的左手），以便于操作。2）工件要夾緊、牢固，同時要幸免將工件夾變形和夾壞已加工面。若夾緊面為已加工面，可加護口鐵；若是薄壁管件或已精加工的管件，應夾在具有V形槽的木墊之間；若是薄壁工件可用兩塊木板夾住，一起鋸削。3）工件伸出鉗口部分要短，以防止鋸削時產生震動阻礙鋸削質量。4）鋸縫線要與鉗口側面保持平行，便于操縱鋸縫不偏離所劃鋸縫線。2．手鋸的握法手鋸的常用握法一般是右手滿握鋸弓柄，左手大拇指與食指向前捏住鋸弓前端，其余三指相應握住。3．鋸削時的站立位置和姿勢人的軀體與臺虎鉗鉗口線大致成45°角，左足向前半步，兩足間距約200～300mm，兩腿成小弓步，軀體略向前，重量由左腿支撐，右腿伸直。一般以站立自然，不易疲勞為原則。鋸削過程中，在鋸弓推進時，軀體略向前傾，回程時，軀體回到原位。4．起鋸方法正常的起劇方法有兩種：近起鋸和遠起鋸1）遠起鋸：在遠離操作者的一端開始起鋸的方法。由于采納遠起鋸方法起鋸時，鋸條的鋸齒是逐步切入工件的，鋸齒不易卡住，起鋸較為方便。因此，一般情況下都采納遠起鋸。2）近起鋸：在靠近操作者的一端開始起鋸的方法。為防止棱邊卡住鋸齒，可采納向后拉手鋸作倒向起鋸，使起鋸時接觸工件的齒數增加，然后再作推進起鋸。三、金屬銼削用銼刀在工件表面進行切削加工的操作，叫做銼削。銼刀是用高碳工具鋼T13或T12制成，經熱處理淬硬。銼削是一種精加工的方法，一般在鑿削、鋸削之后進行。（一）銼刀的分類及用途1．銼刀按其用途分為一般銼、特種銼和整形銼三大類。一般銼按其斷面形狀又可分為平銼、方銼、三角銼、半圓銼、圓銼等五種。適用于加工工件上各種規則形狀的表面。特種銼有直的和彎的兩種，按其斷面形狀又可分為刀口銼、菱形銼、扁三角銼、橢圓銼、圓肚銼等。要緊用來加工工件上各種專門形狀的表面。整形銼（也叫什錦銼或組銼）由各種不同斷面形狀的小銼組合而成。要緊用于修整小型工件、周密工模具等難以機械加工的部位。2．銼刀按其銼齒的粗細分為粗銼、中銼、細銼和油光銼四類。粗銼要緊用于銼削軟材料或加工余量大、精度要求低和表面粗糙的工件。中銼一般用于銼削中等硬性材料或精度要求和表面粗糙度要求一般的工件。細銼要緊用于銼削硬性材料或加工余量小，精度要求高，表面粗糙度較低的工件。油光銼一般用于最后工件表面的修光。（二）銼刀的選擇每一種銼刀都有它適當的用途，為能充分發揮它的效能，按以下要求正確選用：1）依照被銼削工件表面形狀和大小來選用銼刀的斷面形狀和長度。2）按工件材料的性質、加工余量的大小、加工精度的高低及表面粗糙度要求的高低來選擇銼刀的粗細規格。（三）差不多銼削方法——平面銼削法平面銼削方法有順向銼法、交叉銼法、推銼法等三種，如圖2—7所示。（1）（2）（3）圖2—7平面銼削方法1—順向銼法；2—交叉銼法；3—推銼法順向銼法：銼削平面的最差不多方法，平面最后的銼光、銼平都用此法。交叉銼法：斜著銼削，銼著面較長，銼刀容易掌握得穩。同時銼痕是交叉的，從銼痕上能夠推斷出銼削面的高低情況，便于修整。此外，交叉銼法切削量大，故適用于大余量銼削及粗銼。推銼法：不能充分發揮手的力量，切削效率不高，故一般用來對狹長平面的修整或用順向銼法推進受阻礙時采納；同時，在修整尺寸、降低表面粗糙度以及內圓弧面的銼紋要求順圓弧方向時也可采納此法。四、攻絲（一）螺紋的概念1．螺紋的概念在圓柱表面上繞著圓柱中心旋轉同時等距離上升的點所形成的軌跡，就叫做螺旋線。沿著螺旋線加工成具有相同剖面的連續凸起和溝槽，叫做螺紋。在圓柱外表面上加工出的螺紋，叫做外螺紋；在圓柱內表面上（孔壁上）加工出的螺紋，叫做內螺紋。2．螺紋的差不多要素螺紋的差不多要素一般由牙型、直徑、螺距（或導程）、頭數（也叫線數）、螺紋公差帶（精度）和旋向等組成。3．螺紋公差帶螺紋公差帶表示螺紋加工的準確程度，規定了加工尺寸合格的范圍。螺紋公差帶的位置由差不多偏差確定，大小由公差值確定，并按其大小分為若干個等級。螺紋公差帶的大小也可用精度等級來表示。關于一般螺紋（指三角螺紋）的精度等級是按中徑公差帶的大小來劃分的。一般粗牙螺紋有三個精度等級，其代號為1、2、3級；細牙螺紋有四個精度等級，其代號為1、2、2a、3級。4．一般螺紋的標注一般螺紋的標注由牙型、公稱直徑、螺距（或導程/頭數）、公差帶代號（或精度）和旋向等組成。按國標規定：粗牙、細牙一般螺紋的牙型代號為“M”；螺紋的公稱直徑和螺距由數字表示；細牙一般螺紋必須加注螺距，其他螺紋不必標注；多頭螺紋要注明“導程/頭數”，單頭螺紋不必標注；標注精度等級時，3級精度可不標注（螺紋的最低級精度不標注）；左旋螺紋必須注出旋向，用文字“左”或用代號“LH”標注，右旋不標注。（二）攻絲用絲錐等工具切削加工出內螺紋的操作，叫做攻絲。攻絲工具要緊有絲錐和絞手。1．絲錐和絞手的分類絲錐一般分為手用絲錐、機用絲錐、管螺紋絲錐三種。絞手，也叫絞杠或扳手，是手工攻絲時用來夾持絲錐的工具。它分一般絞手和丁字絞手兩類。2．絲錐的精度等級手用絲錐有3級和3b級兩種精度。3級用來加工3級螺紋孔；3b級用來加工需鍍復層的3級螺紋孔。機用絲錐有1、2、2a、3a級四種精度。分不加工1、2、2a級螺紋孔及需鍍復層的螺紋孔。3．潤滑液的選擇使用潤滑液的目的是為了減少孔和絲錐之間的摩擦，并起冷卻作用，可降低螺紋的粗糙度，延長絲錐的使用壽命。在鋼件上攻絲時，一般加乳化液或機油；在鑄鐵上攻絲時，一般不加潤滑液，當鑄鐵較硬或螺紋孔粗糙度要求較低時，可加些煤油；在青銅或黃銅上攻絲時，也不加潤滑液，但螺紋孔粗糙度要求較低時，可加些菜籽油；在鋁、鋁合金或紫銅上攻絲時，一般加濃的乳化液或煤油。4．攻絲操作注意事項1）攻絲前，首先確定螺紋的底孔直徑，選擇鉆頭鉆孔。攻盲孔時，還應確定底孔深度，以保證螺紋的有效長度。絲錐的軸心線與底孔直徑的中心線重合。2）攻絲前，一定要看清所攻螺紋的規格，絲錐一定要與所攻螺紋的規格一致。3）攻絲時，要加適當的潤滑液。絲錐剛進入底孔時，兩手要用適當而均勻的壓力和旋轉力，把絲錐壓入孔內。4）正常攻絲時，每正轉半圈到一圈，要倒退1/4圈到半圈，使切屑碎斷后再接著往下攻。攻塑性材料、攻深孔和盲孔時，更應注意這一點。5）在攻盲孔時，應經常旋出絲錐，把切屑清除出孔外。6）在較硬的材料上攻絲時，可將頭攻、二攻和三攻互相交替使用，以防折斷絲錐。7）攻M8以下的螺紋孔時，一般用右手食指和中指夾住絲錐，右手掌捏住絞手，一面加壓一面轉動絞手，左手關心轉動絞手。攻M4以下螺紋孔時，只需用右手按上法單手操作，不需用左手關心轉動絞手，否則絲錐容易折斷。8）攻盲孔時，絲錐到底后，應立即停止轉動，否則會使絲錐折斷。9）當攻絲完畢取出絲錐時，不要把絞手當作轉輪，單手用力一推，讓其靠慣性連續退出，而應在不施加壓力的情況下，用手轉動絞手讓其自然退出。第二節機械加工基礎一、機械加工工藝規程（一）工藝過程用機械加工方法，按一定順序逐步地改變毛坯或原材料的形狀、尺寸和材料性能，使之成為合格零件所進行的全部過程，稱為機械加工工藝過程。機械加工工藝過程由一系列工序組成，每一個工序又可分為若干個安裝、工位、工步或走刀，毛坯依次通過這些工序變為成品。（二）機械加工的經濟精度加工經濟精度是指在正常加工條件下，采納符合質量標準的設備、工裝和標準技術等級的工人，不延長加工時刻所能保證的加工精度。各種加工方法的經濟精度，是確定機械加工工藝過程時，選擇經濟上合理的工藝方案，滿足工藝過程優質、高產、低消耗原則的要緊依據。在機械加工過程中，阻礙加工精度的因素專門多。同一種加工方法，隨著加工條件的改變，所能達到的加工精度亦不一樣。不論采納降低切削用量來提高加工精度，依舊盲目地增加切削用量來提高加工效率，假如不屬于某種加工的經濟精度范圍，差不多上不可取的。（三）制訂工藝規程的原則制訂工藝規程必須從產品優質、高產、低消耗三個方面綜合考慮，在保證加工質量的前提下，按照技術上的先進性、經濟上的合理性、良好的勞動條件等三個原則選擇最經濟合理的加工方案，（四）毛坯的選擇在制定工藝規程時，正確選擇毛坯有著重大的技術經濟意義。常用毛坯的種類有鑄件、鍛件、焊接件、型材等。毛坯的選擇要綜合考慮，因地制宜，以符合總的工藝目標為原則。在大多數情況下，毛坯選擇取決于零件材料及其制造性能，一般依照圖樣可決定。（五）基準的選擇編制工藝規程選擇定位基準時，應滿足基準穩定可靠、工件裝夾方便的要求。基準面應有足夠大的接觸面積和分布面積。大的接觸面積能夠承受較大的切削力，大的分布面積使定位毛坯穩定可靠，加工精度高。當零件上沒有合適的表面作定位基準時，為了獲得所需要的加工精度和便于安裝，可在工件上專門作出供定位用的表面（如工藝凸臺、中心孔、工藝孔），這種定位基準稱為輔助基準。輔助基準在零件工作中并無用處，僅為工藝上需要，完工后如有必要可切除或堵塞。（六）工藝路線的擬定擬定工藝路線是制訂工藝規程的一個重要環節。除定位基準準確選擇外，擬定工藝路線時還應考慮表面加工方法、加工時期的劃分、加工順序的安排等。（七）加工余量的確定機械加工時應保證在切除上道工序留下的缺陷的前提下，盡量減少加工余量。因此，確定工序余量時應考慮以下四項：1．加工余量必須大于上道工序的尺寸公差，才能保證消除上道工序的幾何形狀誤差。2．上道工序加工后各表面相互位置的空間偏差和工件熱處理所產生的變形和尺寸脹縮。3．上道工序的表面質變層厚度和表面粗糙度。4．本工序的安裝誤差。以加工表面本身為定位基準時則不需考慮這項誤差。（八）工序尺寸和公差的確定工序尺寸是工件在加工過程中所應保證的加工尺寸，其公差即工序尺寸公差，工序尺寸和公差的確定應按各種加工方法的經濟精度選定。確定工序尺寸和公差是制訂工藝規程的一項重要環節。（九）機床、工藝裝備等的選擇1．機床的選擇1）機床的要緊規格尺寸與加工零件的外形尺寸相適應，即小零件選用小型機床。關于大型零件，在缺乏大型設備時，可采納“螞蟻啃骨頭”的方法，以小干大。2）機床的精度應與被加工零件的精度相適應。假如沒有周密機床，而又要加工高精度零件時，則能夠通過改裝設備的方法，以粗干精。3）機床的生產率與加工零件的生產類型相適應。4）機床選擇還應考慮到現場設備負荷平衡和分布排列情況，合理科學地選用。2．刃具的選擇一般情況下應采納標準刃具，必要時也可采納各種高生產率的復合刃具及其他一些專用刃具。刃具的類型、規格及精度等級應符合加工要求。3．量具的選擇單件小批生產中應采納通用量具，如游標卡尺與百分尺等。大量生產中應采納各種量規和一些高生產率的專用檢具。量具的精度必須與加工精度相適應。4．切削用量的確定正確選擇切削用量，對保證加工精度提高生產率和降低刀具的損耗有專門大意義。在一般情況下，由于工件材料、毛坯狀況、刃具材料和幾何角度以及機床的剛度等許多因素變化較大，故而在工藝文件上不規定切削用量，而由操作者依照實際情況自己確定。但在大量生產中，特不在流水線或自動線上必須合理地確定每一工序的切削用量。二、機械加工精度（一）加工精度與加工誤差加工精度是指零件加工以后的幾何參數（尺寸、形狀和位置）的實際值與理想值的符合程度。反之，零件加工后實際幾何參數與理想值不符合程度稱為加工誤差。在生產實踐中，差不多上用操縱加工誤差來保證加工精度的。在生產實際中，任何一種機械加工方法都不可能將零件加工得絕對精確，因為在加工過程中存在著各種產生誤差因素，因此加工誤差是不可幸免的。從使用方面來看，也沒有必要將零件加工得絕對精確，同意存在一定偏差。因此，要保證零件的加工精度，也確實是設法將加工誤差操縱在同意的偏差范圍之內。提高加工精度，實際上也確實是限制和降低加工誤差。（二）引起加工誤差的幾種因素1．工藝系統的幾何誤差1）加工原理誤差。原理誤差是由于采納了近似的刀具輪廓，近似的成形運動軌跡和近似速比的成形運動加工零件而產生的加工誤差。2）機床、夾具、刀具的制造與磨損誤差3）刀具、夾具誤差及工件的定位誤差2．工藝系統受力變形所引起的加工誤差在機械加工中，由機床、夾具、刀具、工件組成的工藝系統在切削力、夾緊力、傳動力、重力、慣性力等外力作用下會產生相應的變形（彈性變形及塑料變形），使工件和刀具靜態相對位置發生變化，從而產生加工誤差。因此，機械加工時，要充分考慮整個加工工藝系統所引起的誤差，采取措施提高工藝系統的剛度，從而降低因工藝系統變形而引起的加工誤差。提高工藝系統剛度的措施有：提高接觸剛度、提高工件剛度，減小受力變形、減小吃刀抗力、合理安裝工件，減小夾緊變形。3．工藝系統熱變形所引起的加工誤差機械加工過程中，工藝系統在各種熱源作用下將產生復雜的熱變形，使工件和刀具的相對位置發生變化，在加工結束后由于工件冷卻收縮，而引起加工誤差。4．工件內應力所引起的變形具有內應力的零件，內部組織處于不穩定狀態，它有強烈的傾向要恢復到無應力的狀態，使原有加工精度逐漸喪失。用這些零件所裝配成的機器，在使用中也會產生變形，甚至可能阻礙整臺機器的質量，帶來嚴峻后果。促使這種變形的內應力有三方面：熱應力、塑變應力、組織應力。三、機械加工的表面質量機器零件的加工質量，除加工精度外，表面質量也是極其重要的一個方面。所謂加工表面質量，是指機器零件在加工后的表面層狀態（距表面幾十到幾百微米）。機械加工后的零件表面并非理想的光滑表面，還存在著不同程度的粗糙度、波度、冷硬、裂紋等表面缺陷。盡管只有極薄的一層，但對機器零件的使用性能如耐磨性、疲勞強度、配合性質、抗腐蝕性等都有專門大阻礙。（一）表面質量的要緊內容1．表面的幾何形狀1）表面粗糙度。表面粗糙度是指表面微觀的幾何形狀誤差（圖2—8，H表示表面粗糙度的高度）圖2—8表面粗糙度與波度2）波度。波度是周期性的幾何形狀誤差（圖2—8，A表示波度的高度），它要緊是由加工過程中工藝系統的振動所引起的。2．表面層的物理機械性能：表面層的冷作硬化、表面層的殘余應力、表面層的金相組織變化。（二）阻礙機械加工表面粗糙度的因素1．切削加工阻礙表面粗糙度的因素1）刀刃在工件表面留下的殘留面積。殘留面積越大，表面就越粗糙。要減小殘留面積，能夠減小走刀量和刀具的主、副偏角，增大刀尖圓弧半徑。2）工件材料的性質（1）塑性材料切削時，刀具前面對切屑進行擠壓，產生晶格扭歪，滑移的塑性變形，迫使切屑與工件分離產生撕裂作用，造成積屑瘤或鱗刺（圖2—9，2—10），增大了粗糙度。圖2—9刀瘤對工件表面的質量阻礙圖2—10鱗刺的產生（2）脆性材料，切屑呈碎粒狀，加工表面往往出現微粒崩碎痕跡，留下許多麻點，增大了表面粗糙度。3）切削用量（1）切削速度。在一定的速度范圍內，對塑性材料的切削容易產生刀瘤或鱗刺，因此應避開那個刀瘤區，如用中、低速（一般ⅴ<80m/min）容易形成刀瘤。（2）切削深度。切削深度對粗糙度差不多上沒有阻礙，但過小的切削深度將在刀尖圓孤下擠壓過去，形成附加的塑性變形，增大了粗糙度。（3）進給量。減小進給量可減小殘留面積高度，但過小的進給量將使切屑厚度太薄，當厚度小于刃口圓弧半徑時，會引起薄層切屑打滑，產生附加粗糙度。4）工藝系統的高頻振動。工藝系統的高頻振動，使工件和刀尖的相對位置發生微幅振動，使粗糙度加大。2．磨削加工阻礙表面粗糙度的因素砂輪表面有許多顆磨粒，每顆磨粒相當于一個刀刃，砂輪粒度越細，單位面積上的磨粒數多，在工件表面刻痕就越密、越細，則表面粗糙度越細。在修整砂輪時，修整的導程和深度越小，磨粒修出的微刃越多，刃口等高性越好，砂輪就越光滑，磨出的工件也越光滑。砂輪速度越高，磨削表面的塑性變形的傳播速度小于磨削速度，材料來不及變形，因而表面粗糙度越細。增大磨削深度和工件速度，將使塑性變形加劇，使粗糙度增大。有時為了提高磨削效率，通常在開始磨削時采納較大的徑向進給量，而在磨削后期采納小的徑向進給量，甚至無進給磨削（又稱光磨），以降低表面粗糙度。（三）加工表面的冷作硬化機械加工過程中表面層產生的塑性變形使晶體間產生剪切滑移，晶格嚴峻扭曲，并產生晶粒的拉長、破裂和纖維化，引起材料的強化，其強度和硬度均有所提高，這種變化的結果稱為冷作硬化。（四）表面層金相組織的變化當切削熱超過材料的相變溫度時，表面層金相組織會發生變化。一般的切削加工，切削熱大部分被切屑帶走，因此阻礙比較小。但磨削加工時，磨削區的瞬時溫度專門高，可達1000

℃以上，使加工表面層金相組織發生變化，并會產生專門大的表面殘余應力和細微裂紋，嚴峻時，形成表面燒傷。表面層燒傷將使工件性能大為降低，使用壽命下降，甚至不能使用。阻礙磨削燒傷要緊是磨削區溫度與砂輪的速度，砂輪粒度、工件材料的導熱系數、磨削冷卻方式有關。砂輪速度高，工件速度快，磨削深度大，砂輪粒度細，材料導熱系數小等都會使磨削區溫度高，因此必須采納較好的冷卻方式。（五）表面層殘余應力切削加工中表面層組織發生形狀變化或組織變化時，在表面層與基體材料的交界處產生互相平衡的彈性應力，這種應力即表面層的殘余應力。（六）表面質量關于零件使用性能的阻礙1．表面質量對零件耐磨性的阻礙1）粗糙度對耐磨性的阻礙零件的耐磨性要緊與摩擦副的材料、熱處理情況、表面質量和潤滑條件有關。當兩個零件的表面相互接觸時，只是表面的凸峰相接觸，實際接觸面積遠小于理論接觸面積，因此單位壓力專門大，破壞了潤滑油膜，凸峰處出現了干摩擦，假如一個表面的凸峰嵌入另一表面的凹谷中，摩擦阻力專門大，且會產生彈性變形、塑性變形和剪切破壞，引起嚴峻的磨損。因此表面越粗糙，磨損越大。但并不是表面越光潔磨損越小，因為表面粗糙度越細，不利于潤滑油的貯存，以致兩表面接觸緊密使金屬分子間產生較大的親和力，發生咬焊現象，結果加劇磨損。2）冷作硬化對耐磨性的阻礙機械加工后表面層產生冷作硬化，減小了零件接觸面之間的彈性和塑性變形，因而耐磨性有所提高，但并非冷硬程度越高，耐磨性越好，因為過度硬化引起金屬組織表面脆硬，使表面層產生裂紋和剝落，磨損加劇，耐磨性下降。3）金相組織變化對耐磨性的阻礙表面層因受切削熱的阻礙發生了金相組織的變化，改變了原來基體組織的硬度，因而也直按阻礙耐磨性。2．表面質量對零件疲勞的阻礙1）粗糙度對疲勞強度的阻礙表面粗糙度越大，在交變載荷作用下，零件容易引起應力集中并擴展疲勞裂紋造成疲勞損壞。不同材料對應力集中的敏感程度不同，材料的晶粒越細，質地越密，強度越高，對應力集中也越敏感，粗糙度越大，疲勞強度也降低得越厲害。2）殘余應力對疲勞強度的阻礙表面殘余應力對疲勞強度阻礙較大，它促使疲勞裂紋擴大，降低疲勞強度。表面殘余壓應力能抵消部分工作載荷所引起的拉應力，帶有不同殘余應力表面層的零件其疲勞壽命可相差數倍至數十倍。3）冷作硬化對疲勞強度的阻礙表面冷硬層能阻止已有裂紋的擴大和新裂紋的產生，降低外部缺陷和表面粗糙度的阻礙，因此可提高零件的疲勞強度。3．表面質量對配合性能的阻礙關于間隙配合，粗糙度大磨損迅速，間隙增大，破壞了配合性能，如液壓元件產生漏油現象。關于過盈配合，在裝配過程中，配合面的凸峰被壓平，實際過盈量減小，配合牢度降低。4．表面質量對接觸剛度的阻礙表面粗糙度大，零件之間接觸面積減小，單位壓力增加，接觸剛度減小，反之增高，故減小表面粗糙度，是提高接觸剛度的一個有效措施。5．表面質量對抗腐蝕性的阻礙表面粗糙度大，凹谷中積聚的腐蝕物在潮濕的空氣中易發生化學腐蝕，凸峰間也容易產生電化學作用而引起電化學腐蝕。因此減小表面粗糙度可提高零件的耐腐蝕性。第三節金屬切削金屬切削是用刀具切除坯料上的多余部分，從而使零件（或半成品）獲得符合預定的技術、工藝或圖紙要求的加工方法。金屬切削加工按機械化程度和使用刀具的形式分為手工加工和機械加工兩種方式。鉗工要緊是通過工人手持刀具進行切削加工。為了減輕勞動強度，提高生產率，鉗工中的某些工作逐漸地被機械加工所代替。機械加工是通過人工操縱機床進行切削加工的，要緊有車削、鉆削、鏜削、刨削、銑削、磨削等。由于機器零件的精度和表面粗糙度的工藝要求，目前除少數零件能夠通過軋制或周密鑄造等方法直接獲得外，絕大部分零件差不多上通過切削加工的方法獲得。在鐵路輪軸產品的制造、檢修過程中，車削和磨削是最要緊的兩種金屬切削加工方式，這兩種方式關于保證輪軸產品的裝配、運用質量有著重要的意義。因此，了解和掌握了金屬切削加工的差不多原理和加工方法，才能合理設計零件，正確地選用加工工藝方法，在保證零件的質量的前提下最大限度地降低成本。一、切削運動與切削要素（一）切削運動切削加工時，刀具與工件必須有一定的相對運動才能對坯料進行切削，按其所起的作用可分兩類，即主運動和進給運動，如圖2—11所示。圖2—11切削運動簡圖1）主運動。它是切削運動中最差不多的運動，即切削運動中速度最高，消耗功率最大的運動。如車削時工件的旋轉；鉆削時鉆頭的旋轉；磨削時砂輪的旋轉等等。2）進給運動。使待加工工件連續進行切削從而獲得所需工件尺寸的運動。如車車軸軸頸時的進給運動包括沿車軸軸向的走刀運動和沿軸頸徑向的吃刀運動。在切削過程中，工件上會形成三種表面。以外圓車削為例，立即切去金屬層的表面稱為待加工表面；已切去金屬層的表面稱為已加工表面；正在被切削的表面，即由主切削刃直接形成的表面稱為加工表面。（二）切削要素切削要素分切削用量要素和切削層橫截面要素，以表示切削時各運動參數的大小和切削變形量，并依此為依照調整機床完成切削加工。圖2—12切削要素1．切削用量要素切削用量要素包括切削速度、走刀量和吃刀深度，統稱切削三要素。1）切削速度。刀具相對工件單位時刻沿主運動方向走過的距離，即主運動的線速度。2）進給量（走刀量）。沿著所要加工的工件表面的進給距離的大小即進給量。車削時的進給量為工件每轉一轉，刀具沿進給（走刀）方向移動的距離（圖2—12中的f）。3）切削深度（吃刀深度）。吃刀的大小稱為切削深度。車削（內、外圓、端面）時的切削深度是待加工表面與已加工表面間的垂直距離，即車刀切入工件的深度（圖2-12中的t）。2．切削層橫截面要素切削層是指每走刀一次（即移動f距離），相鄰兩加工表面間的金屬層。切削層的軸向剖面稱切削層橫截面，如圖2-12所示的平行四邊形為車削時的橫截面。切削層橫截面要素分不為切削厚度ao、切削寬度bo、切削面積AC。由此可知，進刀量f和切削深度t決定了切削面積AC的大小。同樣的切削面積，切削層的形狀隨切削刃的形狀及其主偏角kr的大小發生變化，這時的切削厚度ao和切削寬度bo亦隨之變化，表示了切削刃單位長度負荷和切削刃工作長度在變化。二、常用的刀具（一）車刀的組成車刀由刀頭和刀桿兩部分組成。刀頭直接擔任切削工作，又稱切削部分。刀桿是固定夾緊刀具用的。常見的外圓車刀的切削部分有三個刀面：兩個切削刃和一個刀尖組成，如圖2—13所示。圖2—13車刀的組成前面（前刀面）：直接切入和擠壓被切削層并操縱切屑沿其排出的刀面。主后面（后刀面）：同工件加工表面相互作用和相對的刀面。副后面（副后刀面）：同工件已加工表面相互作用和相對的刀面。主切削刃（主刀刃）：前面與主后面的相交部位。副切削刃（副刀刃）：前面與副后面的相交部位。刀尖：主切削刃和副切削刃之間轉折的尖角部分。切削加工中使用的刀具種類繁多，但差不多上由上述幾部分組成，僅刀面、切削刃和刀尖的數目不同而已。如切斷刀由四個刀面、三個切削刃和二個刀尖組成。多齒刀具的每個刀齒相當于一把車刀，因此車刀是其它刀具的基礎。（二）常用刀具材料與性能常用刀具材料與性能如下：表2—1用途分組代號與硬質合金牌號對比表用途分組代號硬質合金牌號性能提高方向切削性能合金性能P01P10P20P30P40P50YT30，YN10YT15YT14YT5切削速度進給量耐磨性韌性M10M20M30M40YW1YW2切削速度進給量耐磨性韌性K01K10K20K30K40YG3XYG6X，YG6AYG6，YG8NYG8，YG8N切削速度進給量耐磨性韌性切削加工用硬質合金依照GB2075-80《切削加工用硬質合金分類、分組代號》按其適于加工的對象的范圍分為三個要緊類不，分不以字母P、M、K表示，并以相應的顏色標志加以區不。P—適于加工長切屑黑色金屬，以藍色作標志。M—適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬和有色金屬，以黃色作標志。K—適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，以紅色作標志。依照被加工的材質及適應的加工條件不同，進一步將硬質合金按其具體用途進行分組，其代號由在要緊類不代號后綴一組阿拉伯數字組成，如P01、M10、K20、……。在每一類不中，數字愈大，耐磨性愈低而韌性愈高。YG、YG、YW代表不同硬質合金（用途分組代號與硬質合金牌號見表2—1）。其中，鎢鈷類（YG）硬質合金適用于加工鑄鐵等脆性材料；鎢鈷鈦類（YT）硬質合金適用于加工鋼等塑性材料；鎢鈷鈦鉭鈮類（YW）硬質合金既適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。三、金屬切削過程的物理現象金屬切削過程是切除的金屬屑從工件上被切離的過程。在切削過程中會出現變形、切削力、切削熱和刀具磨損等物理現象。（一）切削過程中金屬的變形切削時，前刀面推擠切屑層，使之產生彈性變形和塑性變形，使切削層從工件上分離形成切屑。刀具與工件開始接觸時，材料產生彈性變形。隨推擠力的增大，材料將沿45°

的剪切面滑移，產生塑性變形。剪切力隨滑移量的增加而增加，當剪應力超過工件材料的強度極限時，切削層便與母體分離。（二）切屑形成的種類因工件材料的塑性不同，切削時的變形程度也不同，而產生不同的切屑，如圖2—14所示。（1）（2）（3）（4）圖2—14切屑的種類1—帶狀切屑；2—節狀切屑；3—粒狀切屑；4—崩碎切屑（三）積屑瘤切削塑性材料（鋼）時，常在切削刃上粘附不穩定的小金屬塊，其組織性能既不同于刀具材料，也不同于工件材料，如此的小金屬塊稱為積屑瘤。切屑流經前刀面時，切屑底層受前刀面摩擦流淌速度低，這層金屬稱為滯流層。在高溫高壓的條件下，滯流層的外摩擦大于內摩擦時，其上的部分金屬發生劇烈變形的同時脫離切屑，留在前刀面上形成積屑瘤，其硬度約為工件的2~3倍。積屑瘤粘俯在切削刃上，有愛護刃口并增大前角的作用，但由于積屑瘤不穩定，使切削深度忽大忽小，引起振動而阻礙加工質量。四、輪軸切削加工常用車刀簡介硬質合金可轉位車刀是將壓制有合理的幾何參數并有數個刀刃的刀片，.用機械夾固的方法裝夾在標準的刀桿上的車刀。當一個刃口用鈍后不需重新刃磨，而靠刀片轉換另一刃口后接著使用。其名稱由此而得（簡稱可轉位刀片），是目前國家重點推廣的先進技術之一，這種車刀目前在數控車輪、車軸加工方面差不多得到廣泛使用。（一）硬質合金可轉位車刀的優點與焊接車刀相比，有如下優點：1．質量好可轉位刀片不經焊接，幸免了焊接引起的缺陷;保證了刀具原有的物理、機械性能，提高了刀片的利用率和耐用度。幾何參數一致，每個刀刃的互換性好，提高了加工平穩性和加工精度。2．生產效率高、經濟效果好由于質量好，適應較高的切削速度和較大的進給量。使用裝卸方便，換刀對刀時刻短，減小了輔助時刻提高工作效率。刀桿可重復使用，節約刀具材料而且簡化了刀具的制造過程。刀片的回收率高。刀片不需刃磨，對工人技術要求不高，便于掌握。（二）硬質合金可轉位車刀的組成可轉位車刀由標準刀桿、刀片、刀墊及夾緊機構組成。如圖2—15所示。圖2—15可轉位車刀的組成圖2—16硬質合金可轉位車刀片1．刀片可轉位車刀按部頒標準可分為帶裝夾孔和不帶裝夾孔兩類。帶孔刀片一般無后角；不帶孔刀片帶有后角。刀片形狀有正三角形、凸三角形、正四邊形和正五邊形等。依照不同的切削規范，刀片上壓制有各種形狀及不同尺寸的斷屑槽，如圖2—15所示。2．刀墊刀墊具有愛護刀桿，延長其使用壽命的作用。3．可轉位車刀的夾緊機構刀片固定在刀桿上的夾緊方式種類較多，輪軸車刀常用上壓式夾緊機構（圖2—17）。圖2—17上壓式夾緊機構1-三角形車刀；2-牢固螺絲；3-擋塊；4-斷屑塊；5-壓塊；6-調整螺絲這種夾緊方式要緊用于不帶裝夾孔的可轉位刀片。該機