二．刀具角度（一）刀具切削部分的組成1.車刀的組成

2.切削部分的組成三面

兩刃

一尖刀尖—主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃

（二）確定刀具角度的參考平面1.前角γo

作用：它反映了前刀面的傾斜程度。γo↑→切削刃越鋒利→切削越輕快γo↑↑→會削弱刀頭的強度→崩刃。選擇：工件材料的σb、HRC↑→γo↓,反之取大值。刀具材料：高速鋼→γo↑；硬質合金→γo↓。范圍：通常γo=-5°～+25°

粗加工：γo↓精加工：γo↑2.后角αo

作用：αo↑→摩擦越小→切削刃越鋒利；αo↑↑→會削弱刀頭的強度，散熱條件變差，容易崩刃。減少刀具主后刀面和工件過渡表面之間的摩擦。范圍：αo=6°～12°。精加工時選得大些，粗加工選小些。

2、積屑瘤在用中等或較低的切削速度切削塑性較大的金屬材料時，往往會在切削刃上粘附一個楔形硬塊，稱為積屑瘤。積屑瘤的產生：切削過程中，刀—屑間的摩擦，使刀具前刀面十分潔凈，在一定溫度和壓力下，切屑底層金屬與前刀面接觸處發生粘結，形成了積屑瘤，如圖7-9所示。隨后，積屑瘤逐漸長大，直到該處的溫度和壓力不足以產生粘結為止。積屑瘤在形成過程中是一層層增高的，到一定高度會脫落，經歷了一個生成、長大、脫落的周期性過程。圖7-9積屑瘤的形成3、影響切削力的主要因素：1）工件材料：材料的強度愈高、硬度愈大，切削力愈大；在強度、硬度相近的材料中，塑性、韌性大的，或加工硬化嚴重的，切削力大。2）切削用量：當ap和f增大時，分別會使aw、ac增大，即切削面積Ac增大，從而使變形力、摩擦力增大，引起切削力增大。3）刀具幾何參數：前角γ0增大，切削力減小。主偏角κr適當增大，使切削厚度αc增加，單位切削面積上的切削力P減小。在切削力不變的情況下，當主偏角κr增大，背向力Ff減少；當主偏角κr=90°時，背向力Fp=0時，對防止車細長軸類零件彎曲變形減少振動十分有利。

積屑瘤的作用和影響：

1）保護刀具：積屑瘤包圍著切削刃，同時覆蓋著一部分前刀面。能代替切削刃和前刀面進行切削，從而減少了刀具磨損，起到保護刀具的作用。2）增大前角：積屑瘤具有30°左右的前角，因而減少了切削變形，降低了切削力。3）增大切削厚度：積屑瘤前端伸出于切削刃之外，使切削厚度增加了△hD值是變化的，因而影響了工件的尺寸精度。4）增大已加工表面粗糙度：積屑瘤高度的周期性變化，使切削厚度不斷變化，以及由此而引起振動，積屑瘤粘附在切削刃上很不規則，導致在已加工表面上刻劃出深淺和寬窄不同的溝紋；脫落的積屑瘤碎片留在已加工表面上。3、影響切削變形的主要因素1）工件材料：強度和硬度越大，則摩擦系數越小。變形系數減小。2）刀具前角：刀具前角越大，切削刃越鋒利，前刀面對切削層的擠壓作用越小，則切削變形就越小。3）切削速度：在切削塑性金屬材料時，切削速度對切削變形的影響比較復雜，切削脆性材料時，一般不形成積屑瘤。當切削速度增大時，切削變形相應減小。4）切削厚度：切削厚度對切削變形的影響是通過摩擦系數影響的。切削厚度增加，作用在前刀面上的法向力增大，摩擦系數減小，從而使摩擦角減小，剪切角增大，因此切削變形減小。

1.材料切削加工性的概念及衡量指標—切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。不同的工件材料，加工的難易程度也不相同。材料的切削加工性的好壞，按不同的加工性質有不同的評定標準。粗加工時，切削加工性主要反映在生產率或刀具壽命的高低；精加工時，則以是否容易得到規定的加工精度和表面質量來衡量。常用的指標主要有如下幾個：1)一定刀具耐用度下的切削速度VT

即刀具耐用度為T時切削某種材料所允許的切削速度。VT越高，材料切削加工性越好。若取T=60，則VT可寫作V60。2)相對加工性Kr即各種材料的V60與45鋼（正火）的V60之比值。由于把后者的V60作為比較的基準，故寫作(V60)j，于是Kr=V60/(V60)j常用材料的相對加工性可分為8級。凡Kr>1的材料，其切削加工性比45鋼好，反之較差。3)已加工表面質量凡容易獲得好的表面質量的材料，其切削加工性較好；反之則較差。精加工時，常以此為衡量指標。4)切屑控制和斷屑的難易凡切屑容易控制或易于斷屑的材料，其切削加工性較好；反之較差。在自動機床或自動線上加工時，常以此為衡量指標。5)切削力在相同的切削條件下，凡切削力較小的材料，其切削加工性較好；反之較差。在粗加工中，當機床剛度或動力不足時，常以此為衡量指標。VT和Kr是最常用的切削加工性指標，對于不同的加工條件都能適用

2.改善材料切削加工性的主要途徑材料的使用要求經常與其切削加工性發生矛盾。加工部門應與設計部門和冶金部門密切配合，在保證零件使用性能的前提下，通過各種途徑來改善材料的切削加工性。工件材料的物理、力學性能對切削性能的影響改善材料切削加工性的主要途徑

導熱性↑→Q切屑、Q工件↑→切削加工性↑δ↑→變形↑→切削加工性↓σb

、HB↑→Fc↑→Q↑→切削加工性↓1)通過適當調整材料的化學成分來改善其切削加工性

在鋼中加入S、Pb、Ca等易切元素→易切鋼2）通過適當的熱處理，可以改變材料的顯微組織和機械性能，從而達到改善其切削加工性

直接影響材料切削加工性的主要因素是其力學性能和物理性能。

金屬零件切削加工：是通過刀具與工件之間的相對運動，從毛坯上切除多余的金屬，從而獲得合格零件的加工方法。切削加工的基本形式有車削、銑削、鉆削、刨削、鉗工等。一般情況下，通過鑄造、鍛造、焊接和各種軋制的型材毛坯精度低和表面粗糙度大，不能滿足零件要求，必須進行切削加工才能成為零件。金屬切削加工擔負著幾乎所有零件的加工任務，在機械制造過程中，處于十分重要的地位。

組成零件的各種典型表面，如外圓面、孔、平面、一般成形面、螺紋面、齒輪齒面等，不僅有一定的形狀和尺寸，而且還有一定的技術要求，如尺寸精度、形狀和位置精度、表面質量等。因而工件表面的加工過程，也就是逐步實現符合技術要求的過程。其加工方法和工藝的選配都應遵循以下兩個基本原則：（1）粗、精加工要分開。粗加工是切除大部分贅余的材料，為精加工準備好條件；精加工則是獲得符合技術要求的表面。

（2）要組合采用多種不同的加工方法。

二、孔的加工

孔加工的技術要求，主要有：尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面質量。根據孔的結構和用途，可以將孔分為以下幾種類型：1）緊固孔和輔助孔；2）回轉體零件的軸心孔；3）箱體支架類零件的軸承孔。孔的加工方法較多，常用的有鉆、擴、鉸、鏜、拉、磨、研磨和珩磨等。1、鉆孔和擴孔加工（1）鉆孔鉆孔是用鉆頭在零件的實體部分加工出孔的唯一方法，也是最基本的孔加工方法。鉆孔的精度較低，表面粗糙度大，一般為IT10級以下，Ra為50~12.5m，所以只能用作粗加工。鉆孔的主要問題有：1）鉆孔的精度低，表面質量差，易于產生“引偏”現象；

2）鉆孔的生產率低，鉆頭易于磨損。鉆孔的兩種基本方式如圖7-16所示，引偏分別造成軸線歪斜和孔徑變化。1）切削深度小，切屑窄，易于排出，也不易刮傷已加工表面；2）切削刃不必自外緣延伸到中心，避免了橫刃及橫刃引起的不良影響，生產率和加工質量較高；3）由于容屑槽較淺窄，刀體上可做出3~4個刀齒，導向性好，切削平衡，可提高生產率。（2）擴孔：擴孔是用擴孔鉆對工件上已有的孔進行加工，以擴大孔徑，并提高加工質量。擴孔后，精度可達IT10~IT9，表面粗糙Ra為6.3~3.2m。

擴孔加工如圖7-17所示。其特點如下：

圖7-17擴孔加工示圖

鉸孔的工作特點，主要有：1）鉸孔只能保證孔本身的精度，而糾正位置誤差和原孔軸線的歪斜的能力很差；2）鉸刀是定徑刀具，較易保證鉸孔的加工質量；3）鉸孔的適應性差，一把鉸刀只能加工一種尺寸與公差的孔；4）鉸削可加工一般的金屬工件，如普通鋼、鑄鐵和有色金屬，但不適宜加工淬火鋼等硬度過高的材料。

2、孔的鉸、鏜、拉、磨削加工（1）鉸孔鉸孔是用鉸刀從工件孔壁上切削下微量的金屬的加工方法。鉸孔的精度可達IT8~IT6，表面粗糙度Ra為1.6~0.4m。

鏜孔的特點主要有：1）鏜孔的適應性強；2）鏜削能通過多次走刀來校正原孔的軸線偏斜；3）鏜刀的制造和刃磨較簡單，費用較低；4）鏜孔生產率較低；5）對于直徑較大的孔，鏜孔是唯一合適的加工方法；6）鏜削可加工鋼、鑄鐵和和有色金屬零件，但不適宜加工淬火鋼等硬度過高的材料。

（2）鏜孔鏜孔是用鏜刀對已有的孔進行加工的常用方法之一。鏜孔可分為粗鏜、半精鏜、精鏜和精細鏜，精鏜時精度可達IT7，表面粗糙度Ra為1.6~0.8m。精細鏜則可達IT6，表面粗糙度Ra為0.2~0.6m。可在車床和鏜床上進行。

拉孔加工的特點主要有：1）拉孔的精度高，表面粗糙度小；2）生產率高；3）與鉸孔相似，拉孔不能糾正孔的位置誤差，原孔的位置精度應由前道工序來保證。4）拉孔對孔的前工序加工要求不高，一般在鉆孔、擴孔或粗鏜后即可進行；5）拉刀的制造和刃磨復雜，成本較高；6）拉削只適宜于加工短孔。

（3）拉孔拉孔是一種高生產率的孔加工方法。一般加工精度可達IT7，表面粗糙度Ra為0.8~0.4m。

磨孔加工的特點主要有：1）磨削的適應性廣；2）不僅能磨削普通鋼件和鑄鐵件，也能磨削淬火鋼等硬度很高的材料；3）不僅能保證孔本身的尺寸精度和表面質量，還可提高位置精度和形狀精度，糾正原孔的軸線偏斜；4）生產率比鉸孔低。（4）磨孔

磨孔是用砂輪對已經粗加工或半精加工的孔進行進一步精加工的方法。磨孔也可分為粗磨和精磨，精磨的精度可達IT7，表面粗糙度Ra為1.6~0.4m。

六、齒輪齒形的加工齒輪是機器中傳遞運動和動力的重要零件。常用的齒輪有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸輪等。圓柱齒輪應用最廣，又可分為直齒、斜齒和人字齒齒輪，齒輪的齒廓有漸開線、擺線和圓弧等，但常用的是漸開線齒輪。這里主要介紹漸開線圓柱齒輪的加工。根據齒輪傳動的特點和不同用途，對其精度提出以下三個組別的不同的要求：1）運動的準確性，或稱為第Ⅰ公差組。要求齒輪在一轉范圍內，最大的轉角誤差應限制在一定范圍內，以保證傳遞運動的準確性。2）傳動的平衡性，或稱為第Ⅱ公差組。要求齒輪傳動的瞬時速比變化小，以免引起沖擊和噪聲。

3）載荷分布的均勻性，或稱為第Ⅲ公差組。要求齒輪嚙合時齒面接觸良好，以免引起載荷集中，造成齒面局部磨損，影響齒輪壽期。圓柱齒輪的加工，按齒形的形成原理不同可分為兩大類：一類是成形法，如銑齒、拉齒和成形磨齒等。另一類是展成法，也稱包絡法，如滾齒、插齒、剃齒等。獲得形狀精度的方法利用切削運動中刀具刀尖的運動軌跡形成被加工表面的形狀。這種加工方法所能達到的精度，主要取決于這種成形運動的精度。1)軌跡法：車刀刀尖1的運動軌跡形成了工件的表面形狀，車刀運動的精度決定了工件的形狀精度。利用成形刀具刀刃的幾何形狀切出工件的形狀。這種方法所能達到的精度，主要取決于刀刃的形狀精度和刀具的裝夾精度。

2)成形法：成形銑刀刀刃幾何形狀銑出工件表面形狀；精度由刀具形狀和裝夾決定。典型：齒輪成形加工利用刀具和工件作展成切削運動，刀刃在被加工面上的包絡面形成的成形表面。這種加工方法所能達到的精度，主要取決于機床展成運動的傳動鏈精度與刀具的制造精度。3)展成法：滾齒法加工齒輪，滾刀刀刃在被切齒輪上形成的包絡線即為齒形，滾刀主運動與被切齒輪轉速必須符合設定要求，以保證加工精度。獲得位置精度的方法零件位置精度的獲得主要取決于工件的定位（裝夾）和加工方法。工件在一次裝夾下加工多個表面時，這些表面之間的相互位置精度一般較高，主要取決于機床的精度。利用組合刀具或一把刀具上的幾個刀刃，同時加工工件上的多個表面，則這些表面之間的相互位置精度一般也較高，主要取決于刀具的精度。機械加工工藝系統：在機械加工時，機床、夾具、刀具和工件就構成的一個完整的系統。加工工藝系統誤差是根源，加工誤差是表現；分析原始誤差和加工誤差之間的定性與定量關系，是保證和提高零件加工精度的必要的理論基礎。

原始誤差：加工工藝系統的誤差概念：原始誤差與加工誤差：加工過程中可能出現的原始誤差二、機床誤差機床誤差的三個方面：機床本身的制造、磨損和安裝

靜誤差：在沒有切削載荷的情況下測得的各項誤差;床身導軌在垂直面和水平面內的直線度和平行度；主軸軸線對床身導軌的平行度；主軸的回轉精度；傳動鏈精度；刀架各溜板移動時，對主軸軸線的平行度和垂直度。車床的各項靜誤差：當導軌水平面內出現誤差

加工工件直徑誤差：可見臥式車床導軌水平面內的誤差對加工誤差影響較大可見臥式車床導軌水平面內的誤差對加工誤差影響較大假設則所以不同方向的誤差對加工誤差的影響是不同的，即存在誤差的敏感方向原始誤差所引起的刀刃與工件間的相對位移，如果產生在加工表面的法線方向，則對加工誤差有直接的影響；如果產生在加工表面的切線方向，就可以忽略不計。把加工表面的法向稱之為誤差的敏感方向。誤差的敏感方向如轉塔車床刀具垂直安裝，此時導軌垂直平面內的誤差直接影響加工精度，是誤差的敏感方向。由于切削力變化引起的加工誤差-誤差復映規律由于毛坯加工余量和材料硬度的變化，在加工過程中引起了切削力的變化，進而引起工藝系統受力變形的變化，產生了工件的尺寸誤差和形狀誤差。在工件每一轉的過程中，切削深度將從最小值增加到最大值，然后再減小，切削深度的變化引起了切削力變化；偏心毛坯變化的切削力作用在工藝系統上，使它的受力變形也發生了相應的變化。切削力大時，變形也大；切削力小時，變形相應地變小；誤差復映加工偏心毛坯之后得到的工件仍然是略有偏心的。這種現象在工藝學中稱為誤差復映。上式表示了加工誤差與毛坯誤差之間的比例關系，說明了“誤差復映”的規律，定量地反映了毛坯誤差經加工所減小的程度，稱之為“誤差復映系數”；可以看出：工藝系統剛度越高，ε越小，也即是復映在工件上的誤差越小。當加工過程分成幾次走刀進行時，每次走刀的復映系數為：、、，則總的復映系數由于總是小于，復映系數總是小于1，經過幾次走刀后，降到很小的數值，加工誤差也就降到允許的范圍以內。七、保證和提高加工精度的途徑

聽其自然，因勢利導，直接消除或減小柔性工件受力變形的方法

細長軸的加工

傳統的方法都采用中心架或跟刀架，可以有效的減小工件受到徑向力的作用產生的變形，但是細長軸的加工往往還要受到軸向力作用產生的變形和由于熱伸長導致的彎曲變形；

采用大進給反向切削細長軸的加工方法消除軸向切削力引起的彎曲變形。1.進給方向由卡盤指向尾座，和一般車削法的進給方向剛好相反。

采用大進給量和大的主偏角車刀伸縮性的活頂尖使工件在熱伸長下有伸縮的余地。在卡盤一端的工件上車出一個縮頸部分，消除由于坯料本身的彎曲而在卡盤強制夾持下軸心線歪斜的影響。

薄片零件在熱處理淬硬以后的磨削加工1.可以采用彈性的夾緊機構，使工件在自由狀態下定位和夾緊，消除夾緊變形或提高工件剛性。這項加工問題中的主要矛盾是工件薄、剛性差，很容易引起夾緊變形。因此要消除這類薄片工件在磨削加工中的夾緊變形：采用環氧樹脂粘合劑將摩擦片在自由狀態下粘結到一塊平板上。平板連同工件一起放到磁力吸盤上，磨平工件的上端面。再將工件從平板上取下來，以磨平了的一面放到磁力吸盤上，再磨另一面。也可采用厚油脂填充在工件和磁力吸盤之間的間隙中，加強了工件的剛性，也取得了較好的效果。一、加工誤差的性質：系統性誤差——連續加工一批零件時，這類誤差的大小和方向保持不變，或是按一定的規律而變化。前者稱為常值系統性誤差，后者稱為變值系統性誤差。隨機性誤差——在加工一批零件中，這類誤差的大小和方向是不規律地變化著的。毛坯誤差（余量大小不一，硬度不勻等)的復映、定位誤差（基準面尺寸不一，間隙影響等)、夾緊誤差（夾緊力大小不一）、多次調整的誤差、內應力引起的變形誤差等等都是隨機性誤差兩類誤差解決途徑：系統性誤差——可以在查明其大小和方向后，通過相應的調整或檢修工藝裝備的辦法來解決，有時候還可以人為地用一種常值誤差去抵償本來的常值誤差。例如：刀具的調整誤差引起的工件的加工誤差就是常值系統性誤差，可以通過重新調整刀具加以消除;變值系統性誤差——可以在摸清其變化規律后，通過自動連續補償、自動周期補償等辦法來解決。例如：磨床上對砂輪磨損和砂輪修正的自動補償；機床熱變形則采用空車運轉使機床達到熱平衡后再加工的方法來減少熱變形的影響。正態分布曲線除了用來進行加工誤差性質的判斷外，還常常用來進行工藝能力(工序能力)的計算。所謂工藝能力是用工藝能力系數來表示的，它是公差范圍和實際加工誤差之比，即：1.表面的幾何形狀特性，主要由以下兩個部分組成：(1)表面粗糙度：表面的微觀幾何形狀誤差；(2)波度：介于加工精度（宏觀）和表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差，它主要是加工過程中工藝系統的振動所引起的。2.表面層的物理、機械性能的變化，主要有以下三個方面的內容：(1)表面層因塑性變形引起的冷作硬化；(2)表面層因切削熱引起的金相組織的變化；(3)表面層中產生的殘余應力。二、表面質量對零件使用性能的影響1.表面質量對零件耐磨性的影響零件的耐磨性主要與摩擦副的材料及潤滑條件有關;但在這些條件已經確定的情況下，零件的表面質量就起決定性的作用。

2.表面質量對疲勞強度的影響在交變載荷的作用下，零件表面的粗糙度、劃痕和裂紋等缺陷容易引起應力集中而萌生和擴展疲勞裂紋造成疲勞損壞;表面層的殘余應力對疲勞強度的影響極大。表面層的殘余壓縮應力能夠提高零件的疲勞強度。而殘余拉伸應力容易使已加工表面產生裂紋因而降低疲勞強度;表面的冷作硬化層能提高零件的疲勞強度，這是因為硬化層能阻礙已有裂紋的擴大和新的疲勞裂紋的產生。2、降低表面粗糙度的措施由幾何因素引起的粗糙度過大，可通過減小切削層殘留面積來解決。減小進給量、刀具的主、副偏角，增大刀尖園角半徑，均能有效地降低表面粗糙度;由物理因素引起的粗糙度過大，主要應采取措施減少加工時的塑性變形，避免產生刀瘤和鱗刺，對此影響最大的是切削速度和被加工材料的性能。切削速度v的影響從實驗知道，v愈高，切削過程中切屑和加工表面的塑性變形程度就愈輕，因而粗糙度也愈小。刀瘤和鱗刺都在較低的速度范圍產生，此速度范圍隨不同的工件材料、刀具材料、刀具前角等變化。采用較高的切削速度常能防止刀瘤、鱗刺的產生。圖所示即為不同速度對表面粗糙度的關系曲線。實線表示只受塑性變形影響，虛線表示受刀瘤影響時的情況。切削速度對表面粗糙度的影響被加工材料性能的影響一般來說，韌性較大的塑性材料，加工后粗糙度愈大;脆性材料的加工粗糙度比較地接近理論粗糙度。對于同樣的材料，晶粒組織愈是粗大，加工后的粗糙度也愈大;因此為了降低加工后的表面祖糙度，常在切削加工前進行調質或正火處理，以得到均勻細密的晶粒組織和較高的硬度。刀具的幾何形狀、材料、刃磨質量的影響

刀具的前角對切削過程的塑性變形有很大影響;

前角值增大時，塑性變形程度減小，粗糙度也就能減小;為負值時，塑性變形增大，粗糙度也增大;后角

過小會增加摩擦。刃傾角

的大小又會影響刀具的實際前角，因此都會影響加工表面的粗糙度。二、磨削加工后的表面粗糙度磨削加工與切削加工有許多不同處，從幾何因素看，砂輪上的磨削刃形狀和分布很不均勻、很不規則，且隨著砂輪工作表面的修正、磨粒的磨耗不斷改變;磨削加工表面是由砂輪上大量的磨粒刻劃出的無數極細的溝槽形成的;在磨削過程中由于磨粒大多具有很大的負前角，所以產生了比切削加工大得多的塑性變形。磨粒在工件上的刻痕影響磨削表面粗糙度的主要因素有：⑴砂輪的粒度

砂輪的粒度愈細，則砂輪工作表面的單位面積上的磨粒數愈多，因而在工件上的刻痕也愈密而細，所以粗糙度愈小。但是粗粒度砂輪如果經過細修整，在磨粒上車出微刃后也能加工出低粗糙度表面。磨粒上的微刃(2)砂輪的修整修整砂輪的金剛石工具愈鋒利，修整導程愈小，修整深度愈小，表面粗糙度值愈小。(3)砂輪速度提高砂輪速度可以顯著降低工件表面粗糙度。(4)砂輪的硬度（5）冷卻(6)磨削切深與工件速度增大磨削切深和工件速度將增加塑性變形的程度，從而增大粗糙度。

二、機械加工工藝過程的組成1.工序、工步和工作行程；2.裝夾和工位。工序工序是組成加工工藝過程的基本單元；一個工序是指一個（或一組）工人，在一臺機床（或一個工作地點），對同一工件（或同時對幾個工件）所連續完成的那一部分工藝過程；制訂機械加工工藝過程中，列出