本文目录一览：
- 1、切削加工基础知识填空，不要专业的长篇大论
- 2、机械加工工艺基本知识
- 3、切削刀片有什么基础知识？
- 4、机械制造之金属切削基础知识：计算切削速度、进给量、背吃刀量，切削公称横截面积，公称宽度，公称厚度
切削加工基础知识填空，不要专业的长篇大论
车，铣，刨，磨
螺纹，外圆，内孔
平面，槽，孔
平面，外圆，内孔，
机械加工工艺基本知识
（一）基准
零件都是由若干表面组成，各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求。零件表面间的相对位置要求包括两方面：表面间的距离尺寸精度和相对位置精度（如同轴度、平行度、垂直度和圆跳动等）要求。研究零件表面间的相对位置关系离不开基准，不明确基准就无法确定零件表面的位置。基准就其一般意义来讲，就是零件上用以确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。
1、设计基准
在零件图上用以确定其他点、线、面的基准，称为设计基准，就活塞来说，设计基准指活塞中心线和销孔中心线。
2、工艺基准
零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为定位基准、测量基准和装配基准。
（1）定位基准：加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准，称为定位基准。按定位元件的不同，最常用的有以下两类：
自动定心定位：如三爪卡盘定位。
定位套定位：将定位元件做成定位套，如止口盘定位
其他有在V形架中定位，在半圆孔中定位等。
（2）测量基准：零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。
（3）装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准，称为装配基准。
（二）工件的安装方式
为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面，在机械加工前，必须使工件在机床上相对于工具占据某一正确的位置。通常把这个过程称为工件的“定位”。工件定位后，由于在加工中受到切削力、重力等的作用，还应采用一定的机构将工件“夹紧”，使其确定的位置保持不变。使工件在机床上占有正确的位置并将工件夹紧的过程称为“安装”。
工件安装的好坏是机械加工中的重要问题，它不仅直接影响加工精度、工件安装的快慢、稳定性，还影响生产率的高低。为了保证加工表面与其设计基准间的相对位置精度，工件安装时应使加工表面的设计基准相对机床占据一正确的位置。如精车环槽工序，为了保证环槽底径与裙部轴线的圆跳动的要求，工件安装时必须使其设计基准与机床主轴的轴心线重合。
在各种不同的机床上加工零件时，有各种不同的安装方法。安装方法可以归纳为直接找正法、划线找正法和采用夹具安装法等3种。
（1）直接找正法采用这种方法时，工件在机床上应占有的正确位置，是通过一系列的尝试而获得的。具体的方式是将工件直接装在机床上后，用百分表或划针盘上的划针，以目测法校正工件的正确位置，一边校验一边找正，直至符合要求。
直接找正法的定位精度和找正的快慢，取决于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技术水平。它的缺点是花费时间多，生产率低，且要凭经验操作，对工人技术的要求高，故仅用于单件、小批量生产中。如硬靠模仿形体的找正就属于直接找正法。
（2）划线找正法此法是在机床上用划针按毛坯或半成品上所划的线来找正工件，使其获得正确位置的一种方法。显而易见，此法要多一道划线工序。划出的线本身有一定宽度，在划线时又有划线误差，校正工件位置时还有观察误差，因此该法多用于生产批量较小，毛坯精度较低，以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。如二冲程产品销钉孔位置的确定就是使 用分度头的划线法找正。
（3）采用夹具安装法：用于装夹工件，使之占有正确位置的工艺装备称为机床夹具。夹具是机床的一种附加装置，它在机床上相对刀具的位置在工件未安装前已预先调整好，所以在加工一批工件时不必再逐个找正定位，就能保证加工的技术要求，既省工又省事，是高效的定位方法，在成批和大量生产中广泛应用。我们现在的活塞加工就是使用的夹具安装法。
1)工件定位后，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。夹具中使工件在加工过程中保持定位位置不变的装置，叫夹紧装置。
2)夹紧装置应符合以下几点要求：夹紧时，不应破坏工件的定位；夹紧后，应保证工件在加工过程中的位置不发生变化，夹紧准确、安全、可靠；夹紧动作迅速，操作方便、省力；结构简单，制造容易。
3)夹紧时的注意事项：夹紧力大小要适当，过大会造成工件变形，过小会使工件在加工过程中产生位移，破坏工件定位。
（三）金属切削基本知识
1、车削运动及形成的表面
车削运动：在切削过程中，为了切除多余的金属，必需使工件和刀具作相对的切削运动，在车床上用车刀切除工件上多余金属的运动称为车削运动，可分为主运动和进给运动。
主运动：直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的运动，称主运动。切削时，工件的旋转运动是主运动。通常，主运动的速度较高，消耗的切削功率较大。
进给运动：使新的切削层不断投入切削的运动，进给运动是沿着所要形成的工件表面的运动，可以是连续运动，也可以是间歇运动。如卧式车床上车刀的运动时连续运动，牛头刨床上工件的进给运动为间歇运动。
工件上形成的表面：在切削过程中，在工件上形成已加工表面、加工表面和待加工表面。已加工表面指已经车去多余金属而形成的新表面。待加工表面指即将被切去金属层的表面。加工表面指车刀切削刃正在车削的表面。
2、切削用量三要素是指切削深度、进给量和切削速度。
（1）切削深度：ap=(dw-dm)/2(mm) dw=未加工工件直径 dm=已加工工件直径，切削深度也就是我们通常所说的吃刀量。
切削深度的选择：切削深度αp应根据加工余量确定。粗加工时，除留下精加工的余量外，应尽可能一次走刀切除全部粗加工余量。这不仅能在保证一定耐用度的前提下使切削深度、进给量ƒ、切削速度V的乘积大，而且可以减少走刀次数。在加工余量过大或工艺系统刚度不足或刀片强度不足等情况下，应分成两次以上走刀。这时，应将第一次走刀的切削深度取大些，可占全部余量的2/3～3/4；而使第二次走刀的切削深度小些，以使精加工工序获得较小的表面粗糙度参数值及较高的加工精度。
切削零件表层有硬皮的铸、锻件或不锈钢等冷硬较严重的材料时，应使切削深度超过硬度或冷硬层，以避免切削刃在硬皮或冷硬层上切削。
（2）进给量的选择：工件或工具每旋转一周或往复一次，工件与工具在进给运动方向上的相对位移，单位为mm。切削深度选定之后，应进一步尽量选择较大的进给量。进给量其合理数值的选择应保证机床、刀具不致因切削力太大而损坏，切削力所造成的工件挠度不致超出工件精度允许的数值，表面粗糙度参数值不致太大。粗加工时，限制进给量的主要是切削力，半精加工和精加工时，限制进给量的主要是表面粗糙度。
（3）切削速度的选择：在进行切削加工时，工具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度, 单位为m/min,。当切削深度αp与进给量ƒ选定后，在些基础上再选最大的切削速度，切削加工的发展方向是高速切削加工。
粗糙度
（四）粗糙度机械学概念
在机械学中，粗糙度指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它是互换性研究的问题之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。
粗糙度表示方式
零件表面经过加工后，看起来很光滑，经放大观察却凹凸不平。表面精糙度，是指加工后的零件表面上具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征，一般是由所采取的加工方法和(或）其他因素形成的。零件表面的功用不同，所需的表面粗糙度参数值也不一样。零件图上要标注表面粗糙度代(符）号，用以说明该表面完工后须达到的表面特性。表面粗糙度高度参数有3种：
1、轮廓算术平均偏差Ra
在取样长度内，沿测量方向(Y方向）的轮廓线上的点与基准线之间距离绝对值的算术平均值。
2、微观不平度十点高度Rz
指在取样长度内5个最大轮廓峰高的平均值和5个最大轮廓谷深的平均值之和。
3、轮廓最大高度Ry
在取样长度内，轮廓最高峰顶线和最低谷底线之间的距离。
目前，一般机械制造工业中主要选用Ra.
4．粗糙度表示方法
5.粗糙度对零件进行性能的影响
工件加工后的表面质量直接影响被加工件的物理、化学及力学性能，产品的工作性能、可靠性、寿命在很大程度上取决于主要零件的表面质量。一般而言，重要或关键零件的表面质量要求都比普通零件要高，这是因为表面质量好的零件会在很大程度上提高其耐磨性、耐蚀性和抗疲劳破损能力。
6、切削液
（1）切削液的作用
冷却作用：切削热能带走大量的切削热，改善散热条件，降低刀具和工件的温度，从而延长了刀具的使用寿命，可防止工件因热变形而产生的尺寸误差。
润滑作用：切削液能渗透到工件与刀具之间，使切屑与刀具之间的微小间隙中形成一层薄薄的吸附膜，减小了摩擦系数，因此可减少刀具切屑与工件之间的摩擦，使切削 力和切削热降低，减少刀具的磨损并能提高工件的表面质量，对于精加工，润滑尤其重要。
清洗作用：清洗过程中产生的微小的切屑易粘附在工件和刀具上，尤其是钻深孔和绞孔时，切屑容易堵塞在容屑槽中，影响工件的表面粗糙度和刀具的使用寿命。使用切削液能将切屑迅速冲走，是切削顺利进行。
（2）种类：常用切削液有两大类
乳化液：主要起冷却作用，乳化液是把乳化油用15~20倍的水稀释而成，这类切削液的比热大，粘度小，流动性好，可以吸收大量的热，使用这类切削液主要是为了冷却刀具和工件，提高刀具寿命，减少热变形。乳化液中含水较多，润滑和防锈功能较差。
切削油： 切削油的主要成分是矿物油，这类切削液的比热较小，粘度较大，流动性差，主要起润滑作用，常用的是粘度较低的矿物油，如机油、轻柴油、煤油等。
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切削刀片有什么基础知识？
一个一般的机加工车间每年可能要消耗数千枚切削刀片。一位操作工人可能每天都要使用许多切削刀片，但却从来没有细想过在这些刀片背后蕴藏的复杂科学知识。了解一些有关切削刀片的制造工艺技术，对于刀具的正确使用和性能优化将会大有裨益。
硬质合金刀片的成分：
与所有人造制品一样，制造切削刀片首先要解决原材料的问题，即确定刀片材料的成分与配方。现在的大部分刀片都是由硬质合金制成，其主要成分为碳化钨（WC）和钴（Co）。WC是刀片中的硬质颗粒，而Co作为结合剂可使刀片成形。
改变硬质合金特性最简单的方法就是通过改变所用WC颗粒的晶粒尺寸。用粒度较大（3－5μm）的WC颗粒制备的硬质合金材料硬度较低，比较容易磨损；用粒度较小（＜1μm）的WC颗粒则可以生产出硬度较高、耐磨性较好，但脆性也较大的硬质合金材料。在加工硬度非常高的金属材料时，采用细晶粒硬质合金刀片可能会获得最理想的加工效果。而另一方面，粗晶粒硬质合金刀片在断续切削或其他对刀片韧性要求较高的加工中性能更为优越。
控制硬质合金刀片特性的另一种方法是改变WC与Co的含量比例。与WC相比，Co的硬度低得多，但韧性更好，因此，减少Co含量将获得硬度更高的刀片。当然，这再一次提出了综合平衡的问题——硬度更高的刀片具有更好的耐磨性，但其脆性也更大。根据具体的加工类型，选择适当的WC晶粒尺寸和Co含量比，需要相关的科学知识和丰富的加工经验。
通过应用梯度材料技术，在一定程度上可以避免在刀片强度与韧性之间进行妥协取舍。这项全球主要刀具制造商均已普遍应用的技术包括，在刀片的外层采用比内层更高的Co含量比。更具体地说，就是在刀片的外层（厚度为15－25μm）增大Co含量，以提供类似于“缓冲区”的作用，使刀片可以承受一定的冲击而不会破裂。这就使刀片的刀体可以获得采用强度更高的硬质合金成分才能实现的各种优异性能。
一旦确定了原材料的粒度、成分等技术参数，就可以开始切削刀片的实际制造流程。首先将符合配比的钨粉、碳粉和钴粉放入一个尺寸与洗衣机差不多大的碾磨机中，将粉料碾磨到所需要的粒度，并将各种材料均匀混合。在碾磨过程中加入酒精和水，制备出一种浓稠的黑色浆料。然后将这种浆料放入一台旋风干燥机中，将其中的液体蒸发以后，就获得了团块状的粉料，并将其贮存起来。
在下一步制备工艺中，可以获得刀片的雏形。首先，将制备好的粉料与聚乙二醇（PEG）混合，PEG作为一种增塑剂，可将粉料像面团一样临时粘结在一起。然后在压模中将材料压制成刀片的形状。根据不同的刀片压制方法，可以采用单轴压机进行压制，也可以采用多轴压机从不同的角度压制出刀片形状。
获得压制成形的坯料后，将其置于一个大型烧结炉中，在高温下进行烧结。在烧结过程中，PEG从坯料混合物中被融化排出，最后留下硬质合金刀片的半成品。当PEG被融出后，刀片收缩到其最终尺寸。这一工艺步骤需要进行精确的数学计算，因为根据不同的材料成分和配比，刀片的收缩量也各不相同，而且要求将成品的尺寸公差控制在几个微米以内。
刀片涂层的制备：
此时，产品的形态已经与最终的成品刀片相差无几。但是，为了获得最佳切削性能，还必须对刀片进行表面涂层。最常用的刀片涂层工艺是化学气相沉积（CVD）工艺，即通过高电流将某种金属靶材离子化，然后通过蒸发冷凝沉积到刀片上。可以将这一过程形象地比喻为，当柏油路面的温度变得非常低，而空气中又充满高浓度的水汽时，就会在路面上形成一层薄冰。不过，与此不同的是，虽然置于涂层炉中的刀片温度相对较低，但实际炉温可能超过480℃。
另一种常用的刀片涂层工艺是物理气相沉积（PVD）工艺。与CVD工艺相比，采用PVD技术可以沉积出更薄的涂层，从而可使切削刃更锋利，在切削难加工材料（如淬硬钢、钛合金和耐热超级合金）时可获得更优异的切削性能。
在典型的刀片CVD涂层工艺中，刀片上涂覆的第一层涂层为氮碳化钛（TiCN）。这种涂层材料能提供优异的耐磨性，而且还具有易于与硬质合金基体粘结的优点。通常，氧化铝（Al2O3）被用作第二层涂层。这种涂层具有极佳的热稳定性和化学稳定性，能保护刀片免受切削高温和冷却液中化学成分的不利影响。
TiCN和Al2O3涂层的厚度主要取决于刀片的加工类型。例如，车削加工硬材料时，需要对刀片进行充分保护，因此每种涂层的厚度可能都需要达到10μm。而对于软材料的精加工，涂覆5μm厚的TiCN层和2μm厚的Al2O3层可能更为适当。
完成了TiCN和Al2O3涂层的制备后，切削刀片在使用功能上已接近成品。遗憾的是， Al2O3涂层的颜色是全黑色，使用者很难分辨刀片的哪些工作面已经使用过，以及切削刃是否已被磨损。为了解决这一问题，大多数刀具制造商都会在刀片上最后再涂覆一层氮化钛（TiN）涂层。这种亮金色的涂层具有很好的可视性，使用者可以通过其颜色的变化，很容易地评估切削刀片的磨损状态。
过去，涂覆完TiN涂层就标志着切削刀片的制造全部完成。但近年来，还有最后一道工序已变得逐渐普及。在CVD或PVD涂层工序中，当刀片冷却时，不同涂层材料的收缩程度各不相同。因此，在各层涂层中会产生应力，并出现微裂纹。为了消除这些应力，并最大限度地减少微裂纹，人们采用了一种用酒精、氧化铝和细砂的混合物对刀片进行喷砂处理的先进技术。在喷砂处理完成后，切削刀片的制造就大功告成了。
刀片几何形状的作用：
一提到切削刀片的几何形状，大多数刀具制造商都会马上开始描述刀片的宏观几何形状（物理外形）。而一个近年来快速发展的研究领域——刀片切削刃微观几何形状的优化——值得予以高度重视。
在宏观水平上，刀片几何形状的优化主要涉及为实现切屑控制而可能采用的最佳外形。根据不同的工件材料和加工方式，采用不同的刀片形状和角度能够提供断屑和将切屑从切削区排出的最优结果。刀片宏观几何形状的设计与优化已是一个相当成熟的技术领域，大部分主要的刀具制造商都精通此道。
直到最近几年，技术的发展才达到了能够控制刀片微观几何形状的水平。利用先进的加工技术，可以在刀片的切削表面制备出圆形、椭圆形或带角度的切削刃，还可以将微小的倒棱或沟槽引入刀片切削刃。随着各种创新技术的应用，人们能够在微小尺度上对刀片进行钝化处理和测量，从而使刀片的使用寿命和加工稳定性获得了极大提高。可以相当肯定地预期，今后的技术进步将进一步推动该领域的发展，并将取得更显着的成果。
陶瓷刀片技术：
尽管绝大多数切削刀片都用硬质合金制造，但用其他材料制造的刀片正日益增多。其中，陶瓷刀片可能是一种最主要的非硬质合金刀片。随着耐热合金材料（如Inconel合金）在航空工业和其他行业零部件中的应用日趋广泛，陶瓷刀片在对这些难加工材料的加工中表现出了优异的切削性能。
陶瓷刀片的制造工艺与硬质合金刀片非常相似。由于陶瓷不像其他材料那样容易粘结，因此在烧结时必须采用高得多的温度和压力。
通常，在陶瓷刀片中使用碳化硅（SiC）晶须能够增加其强度。这些细小的纤维可以起到用钢筋来强化混凝土的相同作用。过去，在陶瓷中添加SiC的强化效果相对较小，但近年来的技术突破已经改变了这种状况。新的工艺可使SiC晶须定向于特定的方向，从而大大提高了强化效果。与其他刀片材料相比，陶瓷的脆性更大，也经常会出现缺陷。加入正确定向的SiC晶须可以显着减缓陶瓷刀片的碎裂失效过程，因为刀片中的微裂纹需要更大的能量，才能穿过整齐排列的晶须。随着这种技术和其他类似技术的继续发展，陶瓷刀片将成为一种适合各种加工的、更具可行性的解决方案。
从切削刀片中获得更多收益：
从购买决策的角度来看，对于切削刀片，需要牢记的、最重要的事情是不过忽略那些难以观察到的方面。如果不通过切削试验，即使仔细检查，可能也很难分辨出优质刀片与劣质刀片的差别。因为刀片的外表都差不多而选用廉价刀片，将不可避免地在以后的加工中增加成本。
在选择刀片牌号时，理想的做法是咨询刀具制造商的技术专家。除此之外，还可以利用一些基本概念，来缩小可供选择的刀片范围。大部分刀具制造商都采用一种可以反映刀片特性的方式来给它们编号。以山特维克可乐满的产品为例，一种刀片牌号的第一位数反映了其所属的大类，如4表示加工钢的牌号，3表示加工铸铁的牌号，2表示加工不锈钢的牌号。在每个类别中，最后两位数字表示该刀片的硬度。数字小，表示硬度较高，但脆性也较大；数字大，则表示硬度较低，但韧性较好。为了查找所需刀片的类别，加工车间最好从产品目录的中间开始，根据其性能向前或向后查找。
最后，如果某种刀片没有达到最佳切削性能，可以找到一些有助于确定解决方案的证据。用放大镜仔细观察刀片的切削刃，就可以揭示问题的实质。如果检查表明，刀片切削刃出现了明显的磨料磨损或微小变形，说明刀片硬度偏低，需要换用硬度更高的牌号。如果刀片发生了崩刃，切削刃出现了小块缺失，则可能需要改用硬度较低、韧性较好的牌号。通过了解切削刀片是如何制造的，以及如何为特定的加工定制不同的刀片牌号，就可以采取各种具有针对性的措施，来提高加工效率和降低加工成本。
机械制造之金属切削基础知识：计算切削速度、进给量、背吃刀量，切削公称横截面积，公称宽度，公称厚度
已知：n=320r/min，vf=64mm/mim。
求： 切削速度Ve、进给量f、背吃刀量ap，切削层公称横截面积AD，公称宽度bD，公称厚度hD
设： 加工前外径D=100mm，加工后外径d=94mm，刀具主偏角a=60°。
解：
最外缘处切削速度 V = 3.14 X n X D = 100.5 (转/分钟)
刀尖处切削速度 v = 3.14 X n X d = 94.5 (转/分钟)
每转进给量 f = vf ÷ n = 0.2 （毫米/转）
背吃刀量（切深） ap = （D - d） ÷ 2 = 3（毫米）
切削层公称横截面积 AD = f X ap = 0.6 (平方毫米)
公称宽度 bD = ap ÷ Sin a = 3.464（毫米）
公称厚度 hD = f X Sin a = 0.1732 (毫米)