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機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)--金屬材料及加工
文章出處：深圳市星輝精密機(jī)械有限公司 人氣：4356發(fā)表時(shí)間：[2020-03-06]
一、金屬材料及熱處理
理解強(qiáng)度、塑性、硬度的概念。
2.了解工程用金屬材料的分類(lèi)，能正確識(shí)讀常用金屬材料的牌號(hào)。
2.1金屬材料分類(lèi)及牌號(hào)的識(shí)讀：機(jī)械加工
2.1.1黑色金屬：
（1）定義：通常把以鐵及以鐵碳為主的合金（鋼鐵）稱(chēng)為黑色金屬。
（2）鑄鐵：灰鑄鐵HT抗拉強(qiáng)度（σb）200（MPa）、可鍛鑄鐵KT（H黑心、Z珠光體）抗拉強(qiáng)度（σb）300-伸長(zhǎng)率06、球墨鑄鐵QT抗拉強(qiáng)度（σb）400-伸長(zhǎng)率18。
（3）碳鋼：
按含碳量分：低、中、高碳鋼。
按質(zhì)量分：普通、優(yōu)質(zhì)、高級(jí)優(yōu)質(zhì)。
按用途分：
普通：Q235A：一般工程用，屈服強(qiáng)度Q數(shù)值235等級(jí)A。
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：45鋼：機(jī)械零件用，中碳鋼，含碳量0.45%）；
碳素工具鋼：T12：工具鋼，用于刃具、量具、模具用鋼，含碳量1.2%。
鑄造碳鋼：鑄鋼ZG屈服強(qiáng)度不低于270-抗拉強(qiáng)度不低于500。
（4）合金鋼：
按用途分：機(jī)械加工
合金結(jié)構(gòu)鋼：40Cr：合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量0.40%，合金含量小于1.5%不標(biāo)。
合金工具鋼：9SiCr：合金工具鋼，含碳量0.9%，Si、Cr含量小于1.5%；
高速鋼（鋒鋼）W18Cr4V：含碳量0.7-0.8%，鎢含量18%，Cr含量4%，V含量小于1.5%。
2.1.2有色金屬
（1）有色的定義：除黑色金屬以外的金屬材料，統(tǒng)稱(chēng)為有色金屬。
（2）了解鋁及鋁合金。
（2）了解銅及銅合金。
3、了解退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)、時(shí)效處理的目的、方法及應(yīng)用。
重點(diǎn)放在應(yīng)用上。
（1）退火：消除鑄件、焊接件、冷作件毛坯的應(yīng)力。
（2）時(shí)效處理：長(zhǎng)時(shí)間退火，消除毛坯的應(yīng)力。
（3）正火：消除鍛件毛坯的鍛造應(yīng)力。調(diào)整硬度，便于加工。
（4）調(diào)質(zhì)：淬火+回火，綜合機(jī)械性能。一般安排在粗加工后、精加工前。
（5）回火：消除淬火應(yīng)力。溫度越高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性提高。
4.了解金屬表面處理的一般方法。
（1）表面淬火
（2）（表層）化學(xué)處理：電鍍
物理處理：防銹漆因在金屬表面外處理，不在此列。
二、金屬切削和刀具的一般知識(shí) 機(jī)械加工
1.了解金屬切削運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)，掌握切削用量三要素選用原則，會(huì)簡(jiǎn)單計(jì)算。
1.1切削運(yùn)動(dòng)：
（1）主運(yùn)動(dòng)Vc：
（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)Vf：
（3）關(guān)系：一般主運(yùn)動(dòng)一個(gè)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)。
1.2切削時(shí)工件上形成的表面:
（1）待加工表面
（2）過(guò)渡表面：正在切削的表面。
（3）已加工表面
1.3切削用量
（1）切削速度Vc：Vc=(PI*d*n)/1000(m/min或m/s)
鉆頭，切削刃d變化，Vc變化
（2）進(jìn)給量f：車(chē)工：mm/r；銑工：
（3）背吃刀具ap（mm）
2.了解常用刀具材料及其適用范圍。
2.1（車(chē)）刀具的結(jié)構(gòu)形式：整體式、焊接式、機(jī)夾重磨式、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片式。
2.2刀具常用材料：
（1）硬質(zhì)合金：耐溫800度以上，不能使用冷卻液。常用的有YT（鋼件：YT5、YT15、YT30）、YW（YW1、YW2）、YG（鑄鐵件、有色金屬件：YG3、YG6、YG8）三種。
（2）高速鋼：耐溫550度以上，需要使用冷卻液。
2.3刀具鈍化：
（1）磨損：刀具后刀面和前刀面磨損。
（2）崩刃：切削刃的脆性破裂。
（3）卷刃：切削刃的塑性變形。
3.了解常用刀具的主要角度及其作用。
（1）前角：增大，切削變形減小，切削熱少，切削溫度低。
（2）后角：增大，后刀面摩擦少，（工件）切削熱少，切削刃強(qiáng)度低，影響刀尖散熱。
（3）主偏角：減小，切削刃增加，散熱改善，切削溫度低。
（4）副編角：增大，副后刀面摩擦少，加工殘余面積大，粗糙度降低。
（5）刃傾角：影響刀頭強(qiáng)度和排屑方向。
（6）車(chē)刀安裝對(duì)刀具角度的影響：刀尖與工件軸線(xiàn)不等高情況；刀桿軸線(xiàn)與工件旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)不垂直度影響。
4.了解切削液的常用種類(lèi)及適用范圍。
4.1切削液的常用種類(lèi)：
（1）水基類(lèi)：水溶液：冷卻好，潤(rùn)滑差；乳化液：冷卻中，潤(rùn)滑中。
（2）油基類(lèi)：切削油：冷卻差，潤(rùn)滑好。
5.了解常用金屬材料的可切削性。
（1）主要指標(biāo)：相對(duì)加工性；與刀具耐用度、切削熱、已加工表面質(zhì)量、切屑控制和斷屑情況、切削力有關(guān)。
（2）影響因素：強(qiáng)度、硬度、塑性、導(dǎo)熱性等
（3）改善方法：適當(dāng)?shù)臒崽幚?，適當(dāng)調(diào)整材料化學(xué)成份。
6.了解切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象，如切屑形成過(guò)程及切屑類(lèi)型、積屑瘤形成機(jī)理及控制、切削力、切削熱及刀具磨損等。
6.1切削類(lèi)型：帶狀（塑性材料如鋼件）、擠裂、單元、崩碎（脆性材料如鑄鐵）切屑。
6.2積屑瘤：
產(chǎn)生條件：中等切削速度，塑性材料。
對(duì)加工影響：保護(hù)刀具、增大前角、影響表面質(zhì)量和尺寸精度（積屑瘤不穩(wěn)定）
控制措施：提高或降低速度。
6.3切削力：
（1）主切削力Fc（消耗機(jī)床功率95%）；背向力Fp（又稱(chēng)徑向力，它使工件彎曲變形進(jìn)而引起振動(dòng)，對(duì)加工精度和表面粗糙度影響最大）；進(jìn)給力Ff（消耗機(jī)床功率5%）。
（2）影響因素：材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性；刀具的幾何角度（主偏角、前角影響最大）；切削用量（吃刀量、進(jìn)給量影響最大，切削速度影響不大）
6.4切削熱
（1）切削熱來(lái)源：切削層金屬變形（主要）；切屑與刀具前刀面之間摩擦；切屑與刀具后刀面之間摩擦。
（2）切削熱傳出：切屑（50-80%）；工件（10-40%）；刀具（3-9%）；周?chē)橘|(zhì)（1%）
（3）影響切削熱因素：
a切削用量因素：切削速度影響最大；通過(guò)增加背吃刀量、降低速度來(lái)提高效率。
b材料因素：強(qiáng)度、硬度影響；一般來(lái)說(shuō)，合金鋼比結(jié)構(gòu)鋼工件溫度高；
c導(dǎo)熱性影響：有色金屬工件溫度低；
d切屑影響：鑄鐵工件溫度低但刀尖溫度高（粒狀或崩碎狀切屑影響）。
e常用切削液影響：水溶液好，乳化液次，切削油更次。
7.遵守職業(yè)道德和職業(yè)規(guī)范，樹(shù)立安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量等職業(yè)意識(shí)。
理解強(qiáng)度、塑性、硬度的概念。
2.了解工程用金屬材料的分類(lèi)，能正確識(shí)讀常用金屬材料的牌號(hào)。
2.1金屬材料分類(lèi)及牌號(hào)的識(shí)讀：機(jī)械加工
2.1.1黑色金屬：
（1）定義：通常把以鐵及以鐵碳為主的合金（鋼鐵）稱(chēng)為黑色金屬。
（2）鑄鐵：灰鑄鐵HT抗拉強(qiáng)度（σb）200（MPa）、可鍛鑄鐵KT（H黑心、Z珠光體）抗拉強(qiáng)度（σb）300-伸長(zhǎng)率06、球墨鑄鐵QT抗拉強(qiáng)度（σb）400-伸長(zhǎng)率18。
（3）碳鋼：
按含碳量分：低、中、高碳鋼。
按質(zhì)量分：普通、優(yōu)質(zhì)、高級(jí)優(yōu)質(zhì)。
按用途分：
普通：Q235A：一般工程用，屈服強(qiáng)度Q數(shù)值235等級(jí)A。
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：45鋼：機(jī)械零件用，中碳鋼，含碳量0.45%）；
碳素工具鋼：T12：工具鋼，用于刃具、量具、模具用鋼，含碳量1.2%。
鑄造碳鋼：鑄鋼ZG屈服強(qiáng)度不低于270-抗拉強(qiáng)度不低于500。
（4）合金鋼：
按用途分：機(jī)械加工
合金結(jié)構(gòu)鋼：40Cr：合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量0.40%，合金含量小于1.5%不標(biāo)。
合金工具鋼：9SiCr：合金工具鋼，含碳量0.9%，Si、Cr含量小于1.5%；
高速鋼（鋒鋼）W18Cr4V：含碳量0.7-0.8%，鎢含量18%，Cr含量4%，V含量小于1.5%。
2.1.2有色金屬
（1）有色的定義：除黑色金屬以外的金屬材料，統(tǒng)稱(chēng)為有色金屬。
（2）了解鋁及鋁合金。
（2）了解銅及銅合金。
3、了解退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)、時(shí)效處理的目的、方法及應(yīng)用。
重點(diǎn)放在應(yīng)用上。
（1）退火：消除鑄件、焊接件、冷作件毛坯的應(yīng)力。
（2）時(shí)效處理：長(zhǎng)時(shí)間退火，消除毛坯的應(yīng)力。
（3）正火：消除鍛件毛坯的鍛造應(yīng)力。調(diào)整硬度，便于加工。
（4）調(diào)質(zhì)：淬火+回火，綜合機(jī)械性能。一般安排在粗加工后、精加工前。
（5）回火：消除淬火應(yīng)力。溫度越高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性提高。
4.了解金屬表面處理的一般方法。
（1）表面淬火
（2）（表層）化學(xué)處理：電鍍
物理處理：防銹漆因在金屬表面外處理，不在此列。
二、金屬切削和刀具的一般知識(shí) 機(jī)械加工
1.了解金屬切削運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)，掌握切削用量三要素選用原則，會(huì)簡(jiǎn)單計(jì)算。
1.1切削運(yùn)動(dòng)：
（1）主運(yùn)動(dòng)Vc：
（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)Vf：
（3）關(guān)系：一般主運(yùn)動(dòng)一個(gè)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)。
1.2切削時(shí)工件上形成的表面:
（1）待加工表面
（2）過(guò)渡表面：正在切削的表面。
（3）已加工表面
1.3切削用量
（1）切削速度Vc：Vc=(PI*d*n)/1000(m/min或m/s)
鉆頭，切削刃d變化，Vc變化
（2）進(jìn)給量f：車(chē)工：mm/r；銑工：
（3）背吃刀具ap（mm）
2.了解常用刀具材料及其適用范圍。
2.1（車(chē)）刀具的結(jié)構(gòu)形式：整體式、焊接式、機(jī)夾重磨式、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片式。
2.2刀具常用材料：
（1）硬質(zhì)合金：耐溫800度以上，不能使用冷卻液。常用的有YT（鋼件：YT5、YT15、YT30）、YW（YW1、YW2）、YG（鑄鐵件、有色金屬件：YG3、YG6、YG8）三種。
（2）高速鋼：耐溫550度以上，需要使用冷卻液。
2.3刀具鈍化：
（1）磨損：刀具后刀面和前刀面磨損。
（2）崩刃：切削刃的脆性破裂。
（3）卷刃：切削刃的塑性變形。
3.了解常用刀具的主要角度及其作用。
（1）前角：增大，切削變形減小，切削熱少，切削溫度低。
（2）后角：增大，后刀面摩擦少，（工件）切削熱少，切削刃強(qiáng)度低，影響刀尖散熱。
（3）主偏角：減小，切削刃增加，散熱改善，切削溫度低。
（4）副編角：增大，副后刀面摩擦少，加工殘余面積大，粗糙度降低。
（5）刃傾角：影響刀頭強(qiáng)度和排屑方向。
（6）車(chē)刀安裝對(duì)刀具角度的影響：刀尖與工件軸線(xiàn)不等高情況；刀桿軸線(xiàn)與工件旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)不垂直度影響。
4.了解切削液的常用種類(lèi)及適用范圍。
4.1切削液的常用種類(lèi)：
（1）水基類(lèi)：水溶液：冷卻好，潤(rùn)滑差；乳化液：冷卻中，潤(rùn)滑中。
（2）油基類(lèi)：切削油：冷卻差，潤(rùn)滑好。
5.了解常用金屬材料的可切削性。
（1）主要指標(biāo)：相對(duì)加工性；與刀具耐用度、切削熱、已加工表面質(zhì)量、切屑控制和斷屑情況、切削力有關(guān)。
（2）影響因素：強(qiáng)度、硬度、塑性、導(dǎo)熱性等
（3）改善方法：適當(dāng)?shù)臒崽幚?，適當(dāng)調(diào)整材料化學(xué)成份。
6.了解切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象，如切屑形成過(guò)程及切屑類(lèi)型、積屑瘤形成機(jī)理及控制、切削力、切削熱及刀具磨損等。
6.1切削類(lèi)型：帶狀（塑性材料如鋼件）、擠裂、單元、崩碎（脆性材料如鑄鐵）切屑。
6.2積屑瘤：
產(chǎn)生條件：中等切削速度，塑性材料。
對(duì)加工影響：保護(hù)刀具、增大前角、影響表面質(zhì)量和尺寸精度（積屑瘤不穩(wěn)定）
控制措施：提高或降低速度。
6.3切削力：
（1）主切削力Fc（消耗機(jī)床功率95%）；背向力Fp（又稱(chēng)徑向力，它使工件彎曲變形進(jìn)而引起振動(dòng)，對(duì)加工精度和表面粗糙度影響最大）；進(jìn)給力Ff（消耗機(jī)床功率5%）。
（2）影響因素：材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性；刀具的幾何角度（主偏角、前角影響最大）；切削用量（吃刀量、進(jìn)給量影響最大，切削速度影響不大）
6.4切削熱
（1）切削熱來(lái)源：切削層金屬變形（主要）；切屑與刀具前刀面之間摩擦；切屑與刀具后刀面之間摩擦。
（2）切削熱傳出：切屑（50-80%）；工件（10-40%）；刀具（3-9%）；周?chē)橘|(zhì)（1%）
（3）影響切削熱因素：
a切削用量因素：切削速度影響最大；通過(guò)增加背吃刀量、降低速度來(lái)提高效率。
b材料因素：強(qiáng)度、硬度影響；一般來(lái)說(shuō)，合金鋼比結(jié)構(gòu)鋼工件溫度高；
c導(dǎo)熱性影響：有色金屬工件溫度低；
d切屑影響：鑄鐵工件溫度低但刀尖溫度高（粒狀或崩碎狀切屑影響）。
e常用切削液影響：水溶液好，乳化液次，切削油更次。
7.遵守職業(yè)道德和職業(yè)規(guī)范，樹(shù)立安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量等職業(yè)意識(shí)。
