机械制造技术简明教程
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作者张明续，于冰主编
出版社化学工业出版社
ISBN9787122256300
出版时间2015-10
装帧平装
开本16开
定价28元
货号8662577
上书时间2023-12-22
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作者简介
张明续，青岛科技大学高职学院，教学部副主任 副教授，主要教学经历 长期从事教学工作，讲授的课程有《互换性与技术测量》、《机械基础》、《液压与气动》等
目录
第1章绪论1
1.1机械制造业和机械制造技术及其在
国民经济中的地位1
1.2机械制造业的现状与发展趋势2
1.3本课程的性质、研究对象、主要
内容及学习方法3
第2章金属切削的基本知识4
2.1切削运动与切削用量4
2.2具切削部分的几何角度6
2.3切削层横截面要素10
2.4常用具材料11
2.5金属切削过程的规律15
2.6切削力21
2.7切削热与切削温度28
2.8切削液30
复习思考题31
第3章金属切削机床概论33
3.1金属切削机床的分类33
3.2金属切削机床型号的编制方法33
3.3金属切削机床的传动方式35
复习思考题38
第4章车削加工39
4.1概述39
4.2车床40
4.3车44
4.4工件安装及所用附件52
4.5车床夹具及附件54
4.6车削加工的操作58
复习思考题65
第5章铣削加工66
5.1铣削加工概述66
5.2铣床66
5.3铣68
5.4铣床主要附件70
5.5铣削加工方法72
5.6冷却润滑液74
5.7铣削加工的工艺特点和应用74
5.8铣削加工示例74
复习思考题75
第6章刨削、插削和拉削加工76
6.1刨削加工76
6.2插削加工简介84
6.3拉削加工简介85
复习思考题87
第7章钻削、铰削与镗削加工88
7.1钻削加工88
7.2扩孔、铰孔与锪削加工93
7.3镗削加工94
复习思考题98
第8章磨削加工99
8.1磨削加工概述99
8.2磨床100
8.3砂轮104
8.4工件的安装105
8.5磨削加工基本操作107
复习思考题110
第9章齿形加工111
9.1齿形加工方法及装备111
9.2基本加工方法112
复习思考题116
第10章特种加工技术117
10.1概述117
10.2电火花加工118
10.3高能束加工121
10.4电化学加工123
10.5超声波加工124
复习思考题125
第11章现代加工技术简介126
11.1数控加工技术126
11.2立体打印法133
11.3虚拟制造技术简介133
11.4绿色制造及少无切削加工134
*11.5精密与超精密加工技术137
复习思考题139
第12章装配工艺140
12.1装配140
12.2装配精度142
12.3装配尺寸链143
12.4装配方法及其选择145
12.5制定装配工艺规程的内容和步骤149
复习思考题151
第13章机械加工质量分析152
13.1机械加工精度152
13.2机械加工表面质量163
复习思考题166
第14章机械加工工艺规程167
14.1概述167
14.2机械加工工艺规程的制定169
14.3典型零件机械加工工艺规程实例175
复习思考题179
第15章典型零件的加工工艺180
15.1轴类零件工艺分析180
15.2套筒类零件分析184
15.3箱体类零件分析186
复习思考题192
参考文献193
内容摘要
2.3切削层横截面要素 切削层是指刀具切削部分的一个单一动作所切除的工件材料层。它的形状和尺寸规定 在刀具的基面中度量。在车削加工中，工件每转一圈，刀具移动厂距离，主切削刃相邻两 个位置间的一层金属成为切削层，切削层在基面的横截面上的形状近似地等于平行四边形， 如图2-13所示。 2.3.1切削层公称横截面积AD 指在给定瞬间，切削层在基面内的实际横截面积。 图2-13切削层要素 2．切削层公称宽度bD 指在给定瞬间，作用在主切削刃截形上两个极限点的距离，在基面中测量。它基本上 反映了主切削刃参加切削工作的长度 3.切削层公称厚度hD 指在同一瞬间的切削层公称横截面积与切削层公称宽度之比。 根据上述公式可知，切削层公称宽度和切削层公称厚度随主偏角值的改变而变化，当kr = 如图2-13b）所示。切削层公称横截面形状与主偏角 的大小、刀尖圆弧半径的大小、主切削刃的形状有关。 2.4常用刀具材料 2.4.1刀具材料必须具备的性能 1.高的硬度 硬度是指材料表面抵抗其它更硬物体压入的能力。刀具材料的硬度必须高于工件材料 的硬度，这样，刀具才能切除工件上多余的金属，目前在室温条件下刀具材料的 硬度应大于或等于60HRC。 2.高的耐磨性 耐磨性指材料抵抗磨损的能力，耐磨性与材料的硬度、化学成分、显微组织有关。一般而言，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。刀具材料组织中的硬质点的硬度越高，数量越多，分布越均匀，耐磨性越好。 3.足够的强度和韧性 强度是指材料在静载荷作用下，抵抗较为变形和断裂的能力，刀具材料的强度一般指抗弯强度。韧性是指金属材料在冲击载荷作用下，金属材料在断裂前吸收变形能量的能力，金 属的韧性通常用冲击韧度表示。而刀具材料的韧性一般指冲击韧度。在切削加工过程中，刀具总是受到切削力、冲击、振动的作用，当刀具材料有足够的强度和韧性，就可避免刀具的断裂、崩刃。 4．高的耐热性 耐热性指材料在高温下仍能保持原硬度的性能。刀具材料耐热性越好，允许切削加工时 的切削速度越高，有利于改善加工质量和提高生产率，有利于延长刀具寿命。 5.良好的工艺性 工艺性指材料的切削加工性、锻造、焊接、热处理等性能。刀具材料有良好的工艺性， 便于刀具的制造。 2.4.2常用刀具材料的种类 在金属切削加工中，刀具材料的种类有许多。而数控机床，由于其自身的特点，所以， 常用的刀具有： 1.高速钢 高速钢是指含较多钨、铬、钼、钒等合金元素的高合金工具钢，俗称锋钢或白钢。高速 钢有较高的硬度(63～66HRC)、耐磨性和耐热性(约600～6600C)；有足够的强度和韧性；有较好的工艺性。目前，高速钢已作为主要的刀具材料之一，广泛用于制造形状复杂的铣刀、钻头、拉刀和齿轮刀具等。 常用高速钢的牌号与性能见表2-1。 表2-1常用高速钢的牌号与性能 高速钢按其性能可分为通用高速钢(普通高速钢)和高性能高速钢。按其制造工艺方法 的不同又可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 (1)通用高速钢 通用高速钢综合性能好，能满足一般金属材料的切削加工要求。常用 的牌号有： 1)W18Cr4V 属钨系高速钢 其综合性能好，可制造各种复杂刀具。淬火时过热倾向小， 碳化物含量较高，塑性变形抗力较大。但碳化物分布不均匀，影响精加工刀具的寿命．且强度与韧度不够。另外，热塑性差，不适于制造热轧刀具。 2)W6M05Cr4V2属钨钼系高速钢 与Wl8Cr4V高速钢相比，其抗弯强度提高约30％，冲 击韧度提高约70％，且热塑性较好，适用于制造受冲击力较大的刀具和热轧刀具。但是， 其有脱碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。 (2)高性能高速钢 高性能高速钢是在通用高速钢中加入一些钴、铝等合金元素，使耐 磨性和耐热性进一步提高的一种新型高速钢，高性能高速钢主要用于对不锈钢、耐热钢、钛 合金、高温合金和超高强度钢等难加工工件材料的切削加工。高性能高速钢只有在规定的使 用范围和切削条件下才能取得良好的加工效果，加工一般钢时其优越性并不明显。 常用牌号有： 1)W2M09Cr4VC08属钴高速钢 它具有良好的综合性能，允许有较高的切削速度，特别 适用于加工高温合金和不锈钢等难加工材料，但是其含钴量较高，故价格昂贵。 2)W6M05Cr4V2A1属铝高速钢 铝高速钢是我国的新型高速钢。它是在通用高速钢中加入少量的铝，提高了其耐热性和耐磨性，具有良好的切削性能，耐用度比Wl8Cr4V大1～4倍，价格低廉。但是，铝高速钢有淬火温度范围窄，氧化脱碳倾向较大，磨削性能较差等缺点。 (3)粉末冶金高速钢 一般高速钢都是通过熔炼得到的，而粉末冶金高速钢是将高速钢 钢液雾化成粉末，再用粉末冶金方法制成。这种钢接近避免了碳化物偏析，具有细小均匀的 结晶组织，有良好的力学性能，其抗弯强度、冲击韧度分别是熔炼高速钢的2倍及2.5～3 倍，适用于对普通钢、不锈钢、耐热钢和其它特殊钢的切削加工，但是其价格昂贵。 2.硬质合金 硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(C0、 Ni、M0等)用粉末冶金的方法制成的。碳化物决定了硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性。粘结剂决定了硬质合金的强度和韧度。硬质合金常温硬度为89～93HRA，耐热温度为800～10000C，与高速钢相比，硬度高，耐磨性好，耐热性高。允许的切削速度比高速钢高5～10倍。但是，硬质合金的抗弯强度只有高速钢的l／2～1／4，冲击韧度比高速钢低数倍至数十倍。制造工艺性差。但硬质合金有许多与其它刀具材料不可相比的长处，因此，目前硬质合金已被广泛地应用于金属切削加工之中。 常用硬质合会的种类： (1)钨钴类硬质合金 钨钴类硬质合金的代号是YG，由C0和WC组成。常用牌号是 钨钴类硬质合金中含C0量越多，则其韧度越大，抗弯强度越高，越不怕冲击，但 是，其硬度和耐热性越下降。钨钴类硬质合金适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。． (2)钨钛钻类硬质合金钛钴类硬质合金的代号是YT，由WC、TiC和C0组成。常用 钨钛钴类硬质合金的硬度为89～93HRA，耐热温度为800～1000。C，抗弯强度为0．9～ 1.4GPa。钨钛钴类硬质合金中含TiC量越多，则其抗弯强度、冲击韧度越下降，但是，其硬度、耐热性、耐磨性、抗氧化能力越高。钨钛钴类硬质合金适用于加工碳钢、合金钢等塑性材料。 (3)钨钽(铌)钴类硬质合金 钨钽(铌)钴类硬质合金的代号是YA，由WC、TaC (NbC)和C0 组成。由于在YG类硬质合金中加入适量的TaC(NbC)，使它既保持了原来的抗弯强度和韧度， 又提高了硬度，耐磨性、耐热性，弥补了YG类硬质合金的不足。钨钽(铌)钴类硬质合金适用于 加工铸铁、青铜等脆性材料，也可加工碳钢和合金钢。 (4)钨钛钽(铌)钴类硬质合金 钨钛钽(铌)钴类硬质合金的代号是YW，由WC、TiC、 由于在YT类硬质合金中加入了适量的TaC(NbC)，使它既保持了原来的硬度、耐磨性， 又提高了抗弯强度、韧度和耐热性，弥补了YT类硬质合金的不足。钨钛钽(铌)钴类硬质合 金适用于加工碳钢、合金钢等塑性材料，也可加工脆性材料。 常用硬质合金的牌号及性能见表2-2。
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《机械制造技术简明教程》专业覆盖面宽，适合机械类、近机类和管理类专业使用；适合全日制普通本专科高校使用，也适合各职业技术学院、高职高专等成人与业余高校使用。
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2.3切削层横截面要素
切削层是指刀具切削部分的一个单一动作所切除的工件材料层。它的形状和尺寸规定
在刀具的基面中度量。在车削加工中，工件每转一圈，刀具移动厂距离，主切削刃相邻两
个位置间的一层金属成为切削层，切削层在基面的横截面上的形状近似地等于平行四边形，
如图2-13所示。
2.3.1切削层公称横截面积AD
指在给定瞬间，切削层在基面内的实际横截面积。
图2-13切削层要素
2．切削层公称宽度bD
指在给定瞬间，作用在主切削刃截形上两个极限点的距离，在基面中测量。它基本上
反映了主切削刃参加切削工作的长度
3.切削层公称厚度hD
指在同一瞬间的切削层公称横截面积与切削层公称宽度之比。
根据上述公式可知，切削层公称宽度和切削层公称厚度随主偏角值的改变而变化，当kr
= 如图2-13b）所示。切削层公称横截面形状与主偏角
的大小、刀尖圆弧半径的大小、主切削刃的形状有关。
2.4常用刀具材料
2.4.1刀具材料必须具备的性能
1.高的硬度
硬度是指材料表面抵抗其它更硬物体压入的能力。刀具材料的硬度必须高于工件材料
的硬度，这样，刀具才能切除工件上多余的金属，目前在室温条件下刀具材料的
硬度应大于或等于60HRC。
2.高的耐磨性
耐磨性指材料抵抗磨损的能力，耐磨性与材料的硬度、化学成分、显微组织有关。一般而言，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。刀具材料组织中的硬质点的硬度越高，数量越多，分布越均匀，耐磨性越好。
3.足够的强度和韧性
强度是指材料在静载荷作用下，抵抗永久变形和断裂的能力，刀具材料的强度一般指抗弯强度。韧性是指金属材料在冲击载荷作用下，金属材料在断裂前吸收变形能量的能力，金
属的韧性通常用冲击韧度表示。而刀具材料的韧性一般指冲击韧度。在切削加工过程中，刀具总是受到切削力、冲击、振动的作用，当刀具材料有足够的强度和韧性，就可避免刀具的断裂、崩刃。
4．高的耐热性
耐热性指材料在高温下仍能保持原硬度的性能。刀具材料耐热性越好，允许切削加工时
的切削速度越高，有利于改善加工质量和提高生产率，有利于延长刀具寿命。
5.良好的工艺性
工艺性指材料的切削加工性、锻造、焊接、热处理等性能。刀具材料有良好的工艺性，
便于刀具的制造。
2.4.2常用刀具材料的种类
在金属切削加工中，刀具材料的种类有许多。而数控机床，由于其自身的特点，所以，
常用的刀具有：
1.高速钢
高速钢是指含较多钨、铬、钼、钒等合金元素的高合金工具钢，俗称锋钢或白钢。高速
钢有较高的硬度(63～66HRC)、耐磨性和耐热性(约600～6600C)；有足够的强度和韧性；有较好的工艺性。目前，高速钢已作为主要的刀具材料之一，广泛用于制造形状复杂的铣刀、钻头、拉刀和齿轮刀具等。
常用高速钢的牌号与性能见表2-1。
表2-1常用高速钢的牌号与性能
高速钢按其性能可分为通用高速钢(普通高速钢)和高性能高速钢。按其制造工艺方法
的不同又可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。
(1)通用高速钢 通用高速钢综合性能好，能满足一般金属材料的切削加工要求。常用
的牌号有：
1)W18Cr4V 属钨系高速钢 其综合性能好，可制造各种复杂刀具。淬火时过热倾向小，
碳化物含量较高，塑性变形抗力较大。但碳化物分布不均匀，影响精加工刀具的寿命．且强度与韧度不够。另外，热塑性差，不适于制造热轧刀具。
2)W6M05Cr4V2属钨钼系高速钢 与Wl8Cr4V高速钢相比，其抗弯强度提高约30％，冲
击韧度提高约70％，且热塑性较好，适用于制造受冲击力较大的刀具和热轧刀具。但是，
其有脱碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。
(2)高性能高速钢 高性能高速钢是在通用高速钢中加入一些钴、铝等合金元素，使耐
磨性和耐热性进一步提高的一种新型高速钢，高性能高速钢主要用于对不锈钢、耐热钢、钛
合金、高温合金和超高强度钢等难加工工件材料的切削加工。高性能高速钢只有在规定的使
用范围和切削条件下才能取得良好的加工效果，加工一般钢时其优越性并不明显。
常用牌号有：
1)W2M09Cr4VC08属钴高速钢 它具有良好的综合性能，允许有较高的切削速度，特别
适用于加工高温合金和不锈钢等难加工材料，但是其含钴量较高，故价格昂贵。
2)W6M05Cr4V2A1属铝高速钢 铝高速钢是我国独创的新型高速钢。它是在通用高速钢中加入少量的铝，提高了其耐热性和耐磨性，具有良好的切削性能，耐用度比Wl8Cr4V大1～4倍，价格低廉。但是，铝高速钢有淬火温度范围窄，氧化脱碳倾向较大，磨削性能较差等缺点。
(3)粉末冶金高速钢 一般高速钢都是通过熔炼得到的，而粉末冶金高速钢是将高速钢
钢液雾化成粉末，再用粉末冶金方法制成。这种钢完全避免了碳化物偏析，具有细小均匀的
结晶组织，有良好的力学性能，其抗弯强度、冲击韧度分别是熔炼高速钢的2倍及2.5～3
倍，适用于对普通钢、不锈钢、耐热钢和其它特殊钢的切削加工，但是其价格昂贵。
2.硬质合金
硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(C0、
Ni、M0等)用粉末冶金的方法制成的。碳化物决定了硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性。粘结剂决定了硬质合金的强度和韧度。硬质合金常温硬度为89～93HRA，耐热温度为800～10000C，与高速钢相比，硬度高，耐磨性好，耐热性高。允许的切削速度比高速钢高5～10倍。但是，硬质合金的抗弯强度只有高速钢的l／2～1／4，冲击韧度比高速钢低数倍至数十倍。制造工艺性差。但硬质合金有许多与其它刀具材料不可相比的长处，因此，目前硬质合金已被广泛地应用于金属切削加工之中。
常用硬质合会的种类：
(1)钨钴类硬质合金 钨钴类硬质合金的代号是YG，由C0和WC组成。常用牌号是
钨钴类硬质合金中含C0量越多，则其韧度越大，抗弯强度越高，越不怕冲击，但
是，其硬度和耐热性越下降。钨钴类硬质合金适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。．
(2)钨钛钻类硬质合金钛钴类硬质合金的代号是YT，由WC、TiC和C0组成。常用
钨钛钴类硬质合金的硬度为89～93HRA，耐热温度为800～1000。C，抗弯强度为0．9～
1.4GPa。钨钛钴类硬质合金中含TiC量越多，则其抗弯强度、冲击韧度越下降，但是，其硬度、耐热性、耐磨性、抗氧化能力越高。钨钛钴类硬质合金适用于加工碳钢、合金钢等塑性材料。
(3)钨钽(铌)钴类硬质合金 钨钽(铌)钴类硬质合金的代号是YA，由WC、TaC (NbC)和C0
组成。由于在YG类硬质合金中加入适量的TaC(NbC)，使它既保持了原来的抗弯强度和韧度，
又提高了硬度，耐磨性、耐热性，弥补了YG类硬质合金的不足。钨钽(铌)钴类硬质合金适用于
加工铸铁、青铜等脆性材料，也可加工碳钢和合金钢。
(4)钨钛钽(铌)钴类硬质合金 钨钛钽(铌)钴类硬质合金的代号是YW，由WC、TiC、
由于在YT类硬质合金中加入了适量的TaC(NbC)，使它既保持了原来的硬度、耐磨性，
又提高了抗弯强度、韧度和耐热性，弥补了YT类硬质合金的不足。钨钛钽(铌)钴类硬质合
金适用于加工碳钢、合金钢等塑性材料，也可加工脆性材料。
常用硬质合金的牌号及性能见表2-2。
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