绪论 1 机械制造的生产过程就是 毛坯制造 零件加工 机器装配 的过程 它是按照一定的顺序进行的 为了完成整个生产过程 机械制造厂一般都有铸工 锻工 钳工 等多个工种 其中 钳工是起源较早 技术性较强的工种之一 2 一 钳工概述钳工是使用钳工工具或设备 主要从事工件的划线与加工 机器的装配与调试 设备的安装与维修及工具的制造与修理等工作的工种 应用在以机械加工方法不方便或难以解决的场合 其特点是以手工操作为主 灵活性强 工作范围广 技术要求高 操作者的技能水平直接影响产品质量 因此 钳工是机械制造业中不可缺少的工种 3 目前 我国 国家职业技能标准 将钳工划分为装配钳工 机修钳工和工具钳工三类 1 装配钳工2 机修钳工3 工具钳工 4 二 钳工的工作场地和生产要求合理组织钳工的工作场地 是提高劳动生产率 保证产品质量和安全生产的一项重要措施 钳工的工作场地一般应当具备以下要求 常用设备布局安全 合理 光线充足 远离振源 道路畅通 起重 运输设施安全可靠等 5 在现代工业生产中 作为一名钳工 要增强 安全第一 预防为主 的意识 严格遵守安全操作规程 养成文明生产的良好习惯 避免疏忽大意而造成人身事故和国家财产的重大损失 6 三 本课程的教学要求和学习方法1 掌握钳工所需要的技术基础理论知识 具有分析和解决工艺问题的能力 2 具备零件加工技术综合运用的能力 能正确选择加工和检测方法 3 掌握零件加工 机器装配 调试及精度检验的工艺要点 并能熟练的进行有关工艺计算 4 对本专业的发展有一定的了解 并能在实践中进行创新 7 第一章金属切削基础知识 1 1金属切削的基本概念 1 2金属切削刀具 1 3金属切削过程与控制 8 1 1金属切削的基本概念 9 常见的金属切削方法a 车削b 铣削c 钻削d 刨削e 外圆磨削f 平面磨削 10 一 切削运动1 主运动由机床或人力提供的主要运动 它促使刀具和工件之间产生相对运动 从而使刀具前面接近工件 主运动的速度最高 所消耗的功率最大 2 进给运动由机床或人力提供的运动 它使刀具与工件之间产生附加的相对运动 加上主运动 即可不断地或连续地切除切屑 并得出具有所需几何特性的已加工表面 11 3 切削时的工件表面 切削时工件上形成的表面a 车削外圆b 扩孔钻扩孔 12 1 待加工表面工件上有待切除之表面 2 已加工表面工件上经刀具切削后形成的表面 3 过渡表面工件上由切削刃形成的那部分表面 它在下一切削行程 刀具或工件的下一转里被切除 或者由下一切削刃切除 13 二 切削用量切削用量是指切削过程中切削速度 进给量和切削深度的总称 也称为切削用量三要素 它是衡量切削运动大小的参数 车削外圆时的切削用量 14 1 切削速度 vc 切削速度是指刀具切削刃上选定点相对于工件待加工表面在主运动方向上的瞬时速度 即主运动的线速度 单位为m min 车削时切削速度的计算式为 vc 式中d 工件待加工表面直径 mm n 工件转速 r min 15 2 进给量 f 进给量是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量 可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量 如车削时的进给量为工件每转一转 车刀沿进给运动方向移动的距离 单位为mm r 16 3 切削深度 p 切削深度一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离 单位为mm 车削外圆时切削深度的计算式为 ap d dm 2式中d 工件待加工表面直径 mm dm 工件已加工表面直径 mm 17 三 切削用量的选择1 切削深度的选择粗加工时 除留出的精加工余量外 剩余加工余量尽可能一次切完 如果余量太大 可分几次切去 但第一次走刀应尽量将ap取大些 精加工时 切削深度要根据加工精度和表面粗糙度的要求来选择 18 2 进给量的选择在切削用量三要素中进给量的大小对表面粗糙度的影响最大 因此 粗加工时 f可取大些 精加工时 f可取小些 各种切削加工的进给量可根据进给量表选择确定 3 切削速度的选择切削速度应根据工件尺寸精度 表面粗糙度 刀具寿命的不同来选择 具体可通过计算 查表或根据经验加以确定 19 1 2金属切削刀具 20 金属切削刀具的种类很多 其中外圆车刀最为典型 其他刀具的切削部分就其单个刀齿而言 都可看作是以外圆车刀的切削部分为基本形态演变而成 刀具切削部分形态a 镗刀b 钻头c 铣刀 21 一 刀具的构成刀具一般由切削部分 刀头 和夹持部分 刀体 组成 车刀的切削部分由 三面 两刃 一尖 构成 车刀的切削部分的 三面 两刃 一尖 22 车刀切削部分的构成 23 车刀刀尖的形状a 切削刃实际交点b 直线形过渡刃c 圆弧形过渡刃 24 二 刀具的切削角度1 确定刀具切削角度的辅助平面 三个辅助平面 25 1 基面Pr通过主切削刃上某选定点与该点切削速度方向垂直的平面 车刀的基面平行于水平面 2 切削平面Ps通过主切削刃上某选定点与主切削刃相切并垂直于该点基面的平面 车刀的切削平面是铅垂面 3 正交平面Po通过主切削刃上某选定点 且同时垂直于基面和切削平面的平面 26 2 车刀的主要角度及作用 外圆车刀的主要角度 27 各测量面内测量的主要角度及作用 28 刃倾角对切屑流向的影响 29 三 刀具材料1 刀具材料应具备的性能 1 高硬度刀具切削部分材料的硬度必须高于工件材料的硬度 常温下一般应在60HRC以上 2 高耐磨性刀具材料必须具有良好的抵抗磨损的能力 特别是在高温切削条件下 更需保持应有的耐磨性 通常刀具材料的硬度越高 耐磨性越好 30 3 足够的强度和韧性保证刀具在正常切削过程中能够承受压力 冲击和振动 防止刀具的崩刃或脆性断裂 4 高耐热性耐热性是指刀具材料在高温下能够保持高硬度的性能 又称为红硬性或热硬性 它是评定刀具材料的主要性能指标 5 良好的工艺性为了便于刀具的加工制造 刀具材料应具备良好的可加工性和热处理性 31 2 钳工常用的刀具材料 1 碳素工具钢碳素工具钢淬火后硬度较高 60 64HRC 刃磨性好 刃口锋利 但耐热性差 温度超过200 时硬度就显著下降 淬透性差 热处理变形大 2 合金工具钢合金工具钢与碳素工具钢相比有较高的韧性 耐磨性和耐热性 热处理变形小 淬透性较好 32 3 高速钢高速钢的耐磨性 耐热性都比前两者明显提高 切削温度达到550 600 仍保持其切削性能 强度 韧性和制造工艺性也较好 热处理变形小 4 硬质合金硬质合金是以高硬度的碳化钨 碳化钛等为基体 与粘结金属钴在高温 高压下制成的粉末冶金材料 33 1 3金属切削过程与控制 34 一 切屑的种类 切屑的种类 35 二 切削力切削加工时 刀具使工件材料变形成为切屑所需的力称为切削力 1 切削力的分解 切削合力与分力 36 1 主切削力 或切向力 Fz作用于切削速度方向的分力 2 切深抗力 或径向力 Fy作用于切削深度方向的分力 3 进给抗力 或轴向力 Fx作用于进给方向的分力 它是计算机床进给机构强度的依据 切削力Fr和分力之间的关系为 Fr 37 2 影响切削工件所需切削力的因素 1 工件材料工件材料的强度和硬度越高 切削力就越大 2 切削用量切削用量中对切削力影响最大的是切削深度 其次是进给量 影响最小的是切削速度 3 刀具角度刀具角度中对切削力影响最大的是前角 主偏角和刃倾角 4 切削液为了提高切削效果而使用的液体称为切削液 38 三 切削热可采取以下措施对刀具和工件的温度加以控制 1 在刀具强度允许的情况下 适当增大前角 以尽量减小切屑的变形和磨擦 2 在机床 工件 刀具系统刚性较好时 适当减小主偏角 以改善刀具的散热条件 3 降低切削速度 4 提高刀具前 后刀面的刃磨质量 减小磨擦 5 合理选用切削液 39 四 刀具寿命影响刀具寿命的因素有 1 工件材料的强度 硬度 塑性越大时 寿命越短 2 在切削用量中 对刀具寿命影响最大的是切削速度 其次是进给量 最小的是切削深度 3 适当增大前角 o 减小主偏角kr 副偏角kr 和增大刀尖圆弧半径r 均能延长刀具寿命 4 选用新型材料的刀具 是提高刀具寿命的有效途径 5 合理地选用切削液也能延长刀具寿命 40 五 切削液1 切削液的作用 1 冷却作用 2 润滑作用 3 清洗作用 4 防锈作用 41 2 切削液的种类及应用 切削液的分类及应用 42 43 3 切削液的选用 1 粗加工粗加工时 切削用量较大 产生大量的切削热 这时主要是要求降低切削温度 应选用冷却为主的切削液 如3 5 乳化液或离子型切削液 硬质合金刀具耐热性较好 一般不用切削液 2 精加工精加工时 切削液的主要作用是减小工件表面粗糙度值和提高加工精度 44 第二章钳工常用测量器具 2 1长度测量器具 2 2角度测量器具 2 3形位误差测量器具 2 4常用测量器具的维护和保养 45 2 1长度测量器具 46 一 游标卡尺1 游标卡尺的类型及结构游标卡尺可分为三用游标卡尺 双面量爪游标卡尺和单面量爪游标卡尺三种类型 其中三用游标卡尺和单面量爪游标卡尺又各自有带台阶测量面和不带台阶测量面两种形式 47 三用游卡尺 48 双面量爪游标卡尺 49 单面量爪游标卡尺 50 2 游标卡尺的基本参数 1 标尺间距标尺间距是指沿着标尺长度的同一条线测得的两相邻标尺标记之间的距离 2 测量范围测量范围是指测量器具的误差在规定极限内的一组被测量的值 3 分度值对应两相邻标尺标记的两个值之差 4 最大允许误差 允许误差极限 对于测量器具 由技术规范 规程等允许的误差极限值称为最大允许误差 51 游标卡尺外测量的最大允许误差 52 3 游标卡尺的标记原理与示值读取方法钳工常用游标卡尺的分度值有0 02mm 0 05mm两种 1 标记原理1 分度值为0 02mm的游标卡尺2 分度值为0 05mm的游标卡尺 游标卡尺的标记原理a 0 02mm的游标卡尺b 0 05mm的游标卡尺 53 2 游标卡尺的示值读取方法1 读整数在主标尺上读出位于游标尺零线左边最接近的整数值 2 读小数用游标尺上与主标尺刻线对齐的刻线格数 乘以游标卡尺的分度值 读出小数部分 3 求和将两项读数值相加 即为被测尺寸数值 54 4 使用游标卡尺的注意事项 1 游标卡尺适用于IT10 IT16尺寸的测量和检验 应按工件的尺寸及精度要求合理选用 2 不能用游标卡尺测量铸 锻件毛坯尺寸 也不能用游标卡尺去测量精度要求过高的工件 3 使用前要检查游标卡尺测量爪和测量刃口是否平直无损 两量爪贴合时无漏光现象 主标尺和游标尺的零线是否对齐 55 4 测量外尺寸时 外量爪应张开到略大于被测尺寸 以固定量爪贴住工件 用轻微推力把活动量爪推向工件 卡尺测量面的连线应垂直于被测量表面 不能偏斜 测量外尺寸的方法a 正确b 错误 56 5 测量内尺寸时 内量爪开度应略小于被测尺寸 测量时 两内量爪测量位置要正确 不得倾斜 a b 测量内尺寸的方法a 正确b 错误 57 6 测量孔深或高度尺寸时 应使深度尺的测量面紧贴孔底 游标卡尺的端面与被测件的表面接触 且深度尺要垂直 不可前后左右倾斜 a b 测量深度的方法a 正确b 错误 58 7 读数时 游标卡尺应置于水平位置 视线垂直于刻线表面 避免视线歪斜造成示值读取误差 59 知识链接 1 数显卡尺 60 2 带表卡尺 61 3 游标深度卡尺 62 4 游标高度卡尺 63 二 外径千分尺1 外径千分尺的结构外径千分尺由尺架 固定测砧 测微螺杆 固定套管 微分筒 测力装置和锁紧装置等组成 0 25mm外径千分尺 64 25 50mm外径千分尺 65 2 外径千分尺的标记原理与示值读取方法 千分尺的标记原理 66 外径千分尺的示值读取方法为 1 在固定套管上读出与微分筒相邻近的标记数值 2 用微分筒上与固定套管的基准线对齐的标记格数 乘以外径千分尺的分度值 0 01mm 读出不足0 5mm的数值 67 3 将两项读数相加 即为被测尺寸的数值 千分尺的示值读取方法 68 3 外径千分尺的规格和测量范围外径千分尺的量程为25mm 测微螺杆螺距有0 5mm和1mm两种 测量范围在500