机械加工知识

山东峨嵋冶金耐火材料制品有限公司 员工培训教材 机械加工常识 机械部 主编：  张伟 第一章  切削加工常识 第一节    切削要素及其选择 一、切削用量    切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量的总称，一般叫做切削三要素。在切削加工中，需要根据不同的工件材料、刀具材料和其他技术、经济要求来选择适宜的切削用量。其分别定义如下： 1、切削速度是指刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度（大多数切削的主运动采用回转运动）。回转体（刀具或工件）上选定点的切削速度υc(单位是m/min或m/s)的为： υc = πdn/1000 式中    d——工件或刀具上选定点的回转直径(mm)；         N——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。 当转速n一定时，刀具切削刃各点的切削速度不同。考虑到切削用量将影响刀具的磨损和已加工表面质量等，确定切削用量时应取最大的切削速度，如外圆车削时应取待加工表面的切削速度；钻头钻孔，应取钻头外径的切削速度。 切削速度对刀具的使用寿命影响很大，例如用硬质合金车削，当切削速度为80米/分钟时，刀具使用寿命是60分钟，而切削速度提高为160米/分钟时，刀具寿命只有3.75分钟，相差16倍。这是随着切削速度提高，切削温度提高很快，摩擦加剧，使刀具迅速磨损。 切削速度由刀具材料的耐热性，同时受被加工材料的加工性影响很大。例如一把铣刀铣合金钢时选用8米/分钟的切削速度，而铣削铝合金时，同一把铣刀可达到200米/分钟。 由于切削速度决定了刀具耐用度和工件的加工质量，所以非常重要。 若要用切削速度求转速：n =υc×1000 / πd    80×1000    80000 例如φ100圆钢，80m/min，求转速n，  则 n = ————— = ————≈255转 2、进给量（走刀量）                          πd        314 进给量包括进给速度和每齿进给量。      进给速度          进给速度是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，符号用f，单位mm/r（毫米/转）。而对于刨削等主运动为往复运动的加工，进给量f的单位为mm/双行程（mm/dst）。 每齿进给量      对于铣刀、铰刀、拉刀等多齿刀具，还规定每齿进给量，即刀具每转过或移动一个齿时，相对于工件在进给运动方向上的位移量，符号为fz，单位mm/齿。 3、背吃刀量     （单边吃刀深度） 背吃刀量为工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，符号ap，单位为mm。它表示切削刃切入工件的深度。          dw－dm                    dw——工件待加工表面的直径 外圆车削的背吃刀量    ap = ————      式中  dm——工件已加工表面的直径                             2 钻孔加工的背吃刀量    ap = d0/2          式中  d0——钻头的直径 在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、υc均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可以使生产率提高一倍。然而由于刀具使用寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制定切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。所以下一步我们要对刀具作一下分析。 第二节  刀具切削部分的构造要素 切削刀具是由一个或多个刀齿构成的。每个刀齿的切削切削刃都是由前刀面与后刀面形成的刀楔形成的。 切削部分——刀具各部分中起切削作用的部分，由切削刃、前面和后面等产生切屑的各要素组成。 刀楔——切削部分夹于前刀面和后刀面之间的部分。 前刀面Aγ——刀具上切屑流过的表面。如果前刀面是由几个相交面组成，则从切削刃开始，依次把它们称为第一前刀面、第二前刀面、第三前刀面等。（Aγ读：爱伽马） 后刀面Aa——与工件上切屑中产生的过渡表面相对的表面。同样也可以分为第一后刀面、第二后刀面。第一后刀面称为刃带。  （Aa读作：爱阿尔法） 主切削刃的后刀面称为主后刀面，副切削刃的后面称为副后刀面。 切削刃——刀具前刀面上拟作切削用的边锋。 主切削刃λs——用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。(读作：兰姆达爱斯) 副切削刃λs′——切削刃上除主切削刃以外的刃，起始于主偏角为零度的点。(读作：兰姆达爱斯撇)。 刀尖——指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃，具有曲线状切削刃的刀尖称为修圆刀尖，rε为刀尖圆弧半径（rε读作：啊尔艾）。（ε读作：爱普西隆） 修圆刀尖具有过渡刀刃，其作用：提高刀尖的强度，改善散热条件。 选用原则：  1、圆弧过渡刀刃多用于车刀、刨刀等单刃刀具：           高速钢车刀圆角半径rε=0.5~5mm； 硬质合金车刀圆角半径rε=0.5~2mm。 2、直线型过渡刀刃多用于刀刃形状对称的切断刀和多刃刀具，直线型过渡刀刃一般为0.5~2mm。 3、直线型过渡刀刃一般为主偏角的1/2。 修光刀刃  作用：能减少车削后的残留面积，降低工件表面粗糙度。修光刀刃的长度一般为（1.2~1.5）f,(f为走刀量)。 研磨刀具时油石运动方向 选用原则：在机床、夹具、工件、刀具系统刚性较好的情况下，采用修光刀刃才能取得好的效果，否则容易引起振动。 修光刃的研磨：    刀具的粗糙度应比工件的要求高出一至二个等级，才能加工出符合要求的工件粗糙度，因此，要求在砂轮上磨刀以后，还要按照上图方向用油石仔细研磨。 三、确定刀具角度的三个辅助平面名称和定义  见下图： （1）、切削平面    切削刃上任一点的切削平面是通过该点和工件过渡表面相切的平面。 （2）、基面    切削刃上任一点的基面是通过该点并垂直于该点切削速度方向的平面。 （3）、主截面  主切削刃上任一点的主截面是通过垂直于主切削刃（或它的切线）在基面上的投影截面。 四、刀具的切削角度及其作用 刀具几何角度的选用原则： 1、前角(代号：γo)——在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。（参见上页图） 前角的作用：  前角大，刃口锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力小，切削力和切削热降低。但前角过大将使切削刃强度降低，散热条件变坏，刀具寿命下降，甚至会造成崩刃。 前角的选择原则：主要根据工件材料，其次考虑刀具材料和加工条件选择： 工件材料的强度、硬度低，塑性好，应取较大的前角；加工脆性材料（如铸铁）应取较小的前角，甚至是负前角。 刀具材料的抗弯强度及韧度高时，可取较大的前角（如高速钢）。 断续切削或粗加工有硬皮的锻、铸件时，应取较小的前角。 工艺系统刚度差或机床功率不足时应取较大的前角。 成形刀具或齿轮刀具等为防止产生齿形误差常取很小的前角甚至零度的前角。 2、后角(ao)——在正交平面中测量的后刀面与主切削平面的夹角。 后角的作用是减少刀具后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大会降低切削刃强度，并使散热条件变差，从而降低刀具寿命。 后角的选择原则： 精加工刀具及切削厚度较小的刀具（如多刃刀具），磨损主要发生在后刀面上，为降低磨损，应取较大的后角；粗加工刀具要求刀刃坚固，应取较小的后角。 工件强度、硬度较高时，为保证刃口强度，宜取较小的后角；工件材料软、粘时后角摩擦严重，应取较大的后角；加工脆性材料时，载荷集中在切削刃处，为提高切削刃强度，宜取较小的后角。 定尺寸刀具，如拉刀和铰刀等，为避免重磨后尺寸变化过大，应取较小的后角。 工艺系统刚度差（如切细长轴）时，亦取较小的后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少振动。 λs＜0使切屑偏向已加工表面。 单刃刀具采用较大的－λs可使远离刀尖的切削刃 首先接触工件,使刀尖避免受冲击。（λs为负值时强度好， λs为正值时强度差）。 对于回转的多刃刀具,如柱形铣刀等，螺旋角就是 刃倾角,此角可使切削刃逐渐切入和切出,使切削过程平稳。 正的刃倾角可增大实际工作前角，使切削轻快。 选择原则： 加工硬材料或刀具承受冲击载荷（断续切削）时，应取较大的负刃倾角，以保护刀尖。 精加工宜取正刃倾角，使切屑流向待加工表面，并可使刃口锋利。 内孔加工刀具（如铰刀、丝锥等）的刃倾角方向应根据孔的性质决定。左旋槽(λs为负值)可使切屑向前排出，适用于通孔(不易扎刀，内孔光洁度也好)，右旋槽适用于不通孔。 机床、夹具、工件、刀具系统刚性较好时刃倾角可加大负值，反之增大刃倾角。 第三节  刀具材料 1、刀具材料应具备的性能 刀具在工作中要承受很大的压力和冲击力。同时，由于切削时产生的工件塑性变形以及在刀具，切屑、工件相互接触表面间产生的强烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。因此，作为刀具材料应具备以下特性： 高的硬度。  刀具材料必须具备高于被加工材料的硬度，一般刀具材料的常温硬度都在62HRC以上。（最少要比被加工材料高出20~30HRC）。 高的耐磨性。  耐磨性是刀具抗磨损的能力。它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。 足够的强度和韧性。  为能承受很大的压力，以及冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。一般强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。 高的耐热性。  耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。 良好的热物理性能和耐热冲击性。 良好的工艺性。这里指的是锻造性能、热处理性能、高温塑变性能和磨削加工性能等。 经济性。 第二课  切削过程的分析 一、切削力与切削功率 1、切削力的来源 在切削加工时，刀具切入工件，使被加工材料产生弹性变形和塑性变形而形成切屑所需要的力称为切削力。 切削力来自于切削过程中： 克服切削变形区材料塑性变形所需的抗力， 克服切削变形区材料弹性变形所需的抗力。克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对已加工表面和过渡表面的摩擦力所需的抗力。 切削力分解示意图如下： 切削分力定义和作用 国际标准名称 与符号 中国通用名称 与符号 方 向 定 义 作  用 主切削力Fc 主切削力Fz 主切削运动方向，切于过渡表面并与基面垂直 计算刀具强度，设计机床零件，计算机床功率，切削机理分析，材料可加工性评价，加工过程控制。 背向力Fp 径向切削力Fy 切于基面内 并与工件轴线垂直 计算被加工零件的变形误差，计算机床零件和刀具的强度，检验机床刚度。 进给力Ff 进给切削力Fx 切于基面在平行于走刀方向，与走刀方向相反 设计机床走刀机构，计算进给电机功率，刀具性能评价，加工过程控制 影响切削力的因素 影响因素 说        明 工件材料 被加工材料的强度越高、硬度越大，切削力就越大； 工件材料加工硬化的倾向性大，则切削力将增大； 工件材料中添加硫、铅等元素（易切削钢），切削力将减小； 加工铸铁等材料时，切削层的塑性变形很小，加工硬化小，形成切屑与前面的摩擦力小，故切削力小； 同一材料的热处理状态不同，金相组织不同，也会影响切削力的大小。 背吃刀量 背吃刀量（吃刀深度）增加一倍，切削力越增加一倍。 进给量 进给量f增加一倍时，切削力只增加68% ~86%。（因此，在粗车时应先考虑提高进给量来提高效率）。 影响因素     说        明 切削速度 υc 加工塑性金属时，切削速度υc对于切削力的影响呈波浪形，在较低的切削速度（υc＜50m/min）范围内，随着切削速度增加，前刀面的切屑瘤逐渐增大，使刀具实际工作前角逐渐增大，导致切削力逐渐减小；当切削力进一步增加时，前刀面上的积屑瘤逐渐减小直至消失，切削力随着切削速度的增加而增大。当υc＞50m/min时，随着切削速度的增加，切削温度逐渐升高，被切削材料的强度随之下降，切削变形区的摩擦力逐渐减少，导致切削力随切削速度的升高而下降。 切削脆性材料时，由于切削变形很小，切屑与前刀面间的摩擦力也很小，所以切削速度对切削力的影响也很小。 刀具前角 γo 刀具的前角越大，切削层材料的变形越小，故切削力越小； 切削铸铁等脆性材料时，前角对切削力的影响不大。 主偏角 Kγ 当切削层面积不变时，主偏角Kγ增大，切削厚度增加，（切屑变窄）切削层变形减小，故切削力Fz减小。 刀尖圆弧 刀尖圆弧半径rε对主切削力影响不大，对Fy（背向力）明显增大。 刀具材料 刀具与被加工材料间的摩擦因数直接影响切削力的大小。在相同的切屑条件下： 高速钢＞硬质合金＞陶瓷刀具＞金刚石的切削力。 切削液 切削液的润滑性能越好，切削力越小。 刀具磨损 刀具后刀面磨损后，切削力增大；前刀面磨损后，刀具实际工作前角增大，切削力下降。 二、切削热 切削过程中的切削力绝大部分转变成切削热。 在切削过程中，背吃刀量ap增加一倍时，切削热Q也增加一倍，切削速度υ的影响其次，进给量的影响最小。 影响切削温度的因素： 1、工件材料的影响：工件材料的强度越高，产生的切削热越多；工件材料的传热速度慢，切削热越高；一般合金钢强度大于碳素钢，而热导率又低于碳素钢，所以切削热要高很多。 2、切削用量的影响： 切削用量中对切削温度影响最大的是切削速度，其次是进给量，而背吃刀量影响最小。 3、刀具几何参数的影响：刀具的前角在5°~18°范围内，前角大，切削温度降低；当前角增加到25°时，因刀头散热体积减少，降温不明显。减少主偏角，切削层宽度增大，厚度减小，又因刀头散热体积增大，故温度下降。 4、刀具磨损：切削温度随着刀具的磨损而逐步增高。而且，切削速度越高，影响越显著。 5、切削液的影响：在切削过程中，使用切削液，不但由于降低摩擦可以减少热量产生，而且随切削液的流动还可以带走一部分热量。 三、刀具使用寿命与切削用量的选择： 1、刀具的失效形式： 刀具在切削过程中，要承受很大的压力，很高的温度，剧烈的摩擦，在使用一段时间后其切削性能大幅度下降或完全丧失切削能力而失效。刀具失效后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大，切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。 刀具失效形式有正常磨损和非正常磨损（破损）两类。 2、刀具磨损过程： 初期磨损阶段：这阶段磨损过程较快，时间短。（因新刃磨的刀具表面尖峰突出，刀具后刀面与加工表面间的接触面积小，压强很大，造成尖峰很快被磨损，随着磨损量的增加，接触面积逐渐增大，压强减小，使后刀面磨损速度变缓。 正常磨损阶段：随着切削时间增长，刀具表面经前期的磨损，峰点基本被磨平，表面压强趋于平衡，刀具的磨损量缓慢、均匀地增加。切削较平稳，是刀具工作的有效阶段。 急剧磨损阶段：经正常磨损后，磨损量达到一定数量值，刀刃已变钝，切削力、切削温度急剧升高，磨损加剧，刀具很快失效。在这阶段切削，既不能保证加工质量，刀具材料消耗也多，甚至崩刃而完全丧失切削能力。这时一定要重新刃磨或换刀。 四、切削液 切削液是改善加工过程，减少刀具磨损，提高加工质量和效率的有效途径，尽管近年来干式切削技术得到了快速发展，但使用切削液仍是目前生产中提高刀具切削效能的主要途径。 （一）、切削液的作用： 1、润滑作用    切削液能渗入到刀具、切屑、加工表面之间而形成薄薄的一层润滑膜或化学吸附膜，因此，可以减小它们之间的摩擦。 2、冷却作用    切削液能从切削区域带走大量的切削热，使切削温度降低。 水溶液的冷却性能最好，乳化液次之，油类最差。水的热导率为油的3～5倍，比热容为油的2～2.5倍，汽化热为油的7～13倍。切削液的冷却性还与其泡沫的存在有关，由于空气的导热性比水差，流体中泡沫的存在会降低冷却性能。消除泡沫是加消泡剂。 切削液的冷却性能受切削液本身的温度影响很大。例如：用5～10℃的切削液可比40℃的切削液降低刀具温度75～100℃，刀具的使用寿命可提高1～2倍。因此要求切削液要有一定的流量和流速，保持切削液处于较低的温度。 3、清洗作用 4、防锈作用  切削液中加入防锈剂。对工件、机床和刀具都能起到防锈、防蚀作用。 （二）、切削液的选用 高速钢刀具耐热性差，一般应采用切削液。 粗加工时，金属切除量多，产生的热量大，这时使用切削液主要是降温，用3%～5%的乳化液或合成切削液。精加工时主要要求减少刀具与工件间的摩擦，降低粗糙度和提高加工精度，应选用以润滑性能为主的切削液。为减小刀具与工件间的摩擦和粘结，抑制积屑瘤，宜选用极压切削油或高浓度的极压乳化液。 硬质合金刀具由于耐热性好，一般不用切削液。必要时也可采用低浓度乳化液或合成切削液，但必须充分地、连续地浇注，否则刀片因冷热不均，产生很大的内应力而导致破裂。 从加工材料方面考虑，切削钢等塑性材料需要切削液，切削铸铁等脆性材料，可不用切削液，因为使用切削液的作用不明显，且会弄脏工件。加工难加工材料，由于切削温度高，宜用极压切削油或极压切削液。 从加工方法考虑，钻孔、攻螺纹、铰孔和拉削等工序，刀具与已加工表面摩擦较严重，宜采用乳化液、极压乳化液或极压切削油。 磨削加工温度很高，且会产生大量的细屑及脱落的砂粒，要求切削液具有良好的冷却性能和清洗性能，常采用切削液，但选用极压型合成切削液更好。 五、切削用量的合理选择 在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素（切削速度、背吃刀量、进给量）均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可以使生产率提高一倍。 切削用量的制定步骤：背吃刀量的选择→进给量的选择→切削速度的选择。 1、背吃刀量：粗车，除留下精车余量外，尽可能一次走刀切除全部余量。一般的机床设计时的背吃刀量是8～10mm。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，应使背吃刀量超过硬皮或冷硬层。半精车的背吃刀量约1～2mm，精车约0.1～0.4mm。 2、进给量： 背吃刀量选定之后，应进一步选择较大的进给量，其合理数值是应当保证机床、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，精加工时限制进给量的是表面粗糙度要求。 3、切削速度：确定精加工和半精加工的切削速度时，要注意避开积屑瘤区(30～40m/min)。 4、提高切削用量的途径： 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保证工件力学性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷却润滑条件； 改进刀具结构，提高刀具制造质量。 5、切削用量使用不当的原因和容易造成的问题： 、懒，由于是单件生产，不愿动脑筋计算，凭感觉变速或不去变速。例如：钻中心孔，一般用φ4、8.5的中心钻，需要8mm深，其直段直径φ4.，选择10米/分钟的切削速度，需要800转的转速，每转进给量约0.1mm。需要6秒钟时间。有人用400转，还用6秒时间，进给量就成为每转0.2mm，由于中心钻承受不了那么大的压力，结果把中心钻压断。 、思想保守，不敢创新。切削用量里面，影响切削热最小的是进给量，所以，应该采用大进给量的工作方法，例如车下水口模具，选择每转0.4mm要比选择0.1mm提高4倍效率。 六、缩短单件工时的措施： 1、缩短基本时间的措施：提高切削用量，减少切削行程，合并工步，采用多件加工，改变加工方法，采用新工艺、新技术。例如钻孔采用群钻，复合钻等，刨削采用宽刀头精刨技术等，车床采用多刀组合刀具等。 2、缩短辅助时间的措施：采用先进夹具，采用转位工作台，直线往复工作台等，采用连续加工，采用自动、快速换刀装置，采用主动检验或数字显示自动测量装置。 3、缩减准备、终结时间的措施：使夹具和刀具调整通用化，采用可换刀架或刀夹，采用刀具的微调和快调，减少夹具在机床上的装夹找正时间，采用准备、终结时间极少的先进加工设备。 第二章  常用资料、数据和公式简介 一、常用计量单位和换算：    统一公制计量单位名称   类  别 采用的 单位名称 原用名称 代  号 对主单位 的比值 折合市值   长  度 微米 毫米 厘米 分米 米 公里（千米） 公忽 公厘 公分 公寸 公尺 公里 μm mm cm dm m km 1/1000000 1/1000 1/100 1/10 主单位 1000 3市厘 3市分 3市寸 3市尺 2市里 时  间 分 [小]时 日，(天) min h d 1min=60s 1h=60min=3600s 1d=24h 重量（质量 单位名称同） 克 公斤 吨 克（公分） 千克 公吨 G Kg t 1/1000 主单位 1000 2市分 2市斤 力 牛[顿] N 1千克力(kg/f)=9.80665N 压力、压强、应力 帕[斯卡] 1Pa=1N/m² Pa 1kgf/cm²=0.0980665MPa ≈0.1MPa（兆帕） 容  量 毫升 升 公撮 公升 Ml L,(l) 1/1000 主单位 1市升 面积 平方米 公顷 公亩 m2 ha a m2 hm2 a 主单位 10000m2 100m2 1亩=60平方丈 =666.666m2 1公顷≈15亩 长度单位换算 毫米 厘米 米 公里 尺 英寸 英尺 码 英里 丝(忽米) 1 0.1 0.001 100 10 1 0.01 0.3937 0.0328 1000 100 1 0.001 3 39.37 3.2808 1.0936 1 3000 0.6214 33.33 0.3333 1 13.123 1.0936 25.4 2.54 1 0.0833 30.48 0.3048 12 1 0.9144 36 3 1 1609.3 1.6093 1 0.01 1 力单位换算 牛顿（N） 千克力（kgf） 达因（dyn） 磅力（lbf） 1 9.80665 10-5 4.448 0.1383 0.102 1 1.02×10-5 0.4536 1.41×10-2 105 9.80665×105 1 4.448×105 1.383×104 0.2248 2.2046 2.248×10-6 1 3.108×10-2 常用材料比重和合金元素符号 材 料 名 称 比  重 (克/厘米²) 材 料 名 称 比  重 (克/厘米²) 灰口铸铁 可锻铸铁 钢材 铸钢 低碳钢(含碳0.1%) 中碳钢(含碳0.4%) 高碳钢(含碳1%) 高速钢(含钨9%) 高速钢(含钨18%) 不锈钢(含铬13%) 紫铜 黄铜 铝合金 锡基轴承合金 铅基轴承合金 铁Fe 铜Cu 铝Al 钛Ti 锌Zn 铅pb 铍Be 稀土RE 钨W 钴Co 钽Ta 6.8 ~7.2 7.2 ~7.4 7.85 7.8 7.85 7.82 7.81 8.3 8.7 7.75 8.89 8.4 ~8.85 2.67 ~ 2.85 7.34 ~7.75 9.33 ~10.67 7.87 8.9 2.7 4.51 7.14 11.34 1.85 19.3 8.9 16.6 YG类硬质合金(钨钴) YT类硬质合金(钨钛钴) 汞Hg 锰Mn 铬Cr 钒V 钼Mo 铌Nb 银Ag 金Au 铂Pt 钾k 钠Na 钙Ca 硼B 硅Si 镁Mg 镍Ni 锡Sn 锑Sb 磷P 硫S 碳C 氮N 氧O 氢H 14.4 ~14.9 9.5 ~12.4 13.6 7.43 7.19 6.11 10.20 8.57 10.5 19.32 21.45 0.86 0.97 1.55 2.34 2.33 1.74 8.9 7.29 6.68 1.83 2.07 2.25 第三章  钢铁材料   一、钢铁材料的分类   钢铁材料（黑色金属材料）， 热处理工艺上叫做铁碳合金。 根据含碳量的不同，可将铁碳合金分为钢和铸铁两大类：   钢，它是指含碳量小于2.11%的铁碳合金。依照室温组织的不同，可将钢分为如下三类：       亚共析钢—含碳量＜0.77%（由铁素体和珠光体构成）。       共析钢——含碳量0.77%（室温组织全部为珠光体）。       过共析钢—含碳量＞0.77%（由珠光体和二次渗碳体组成）。 1、铸铁，即生铁。它是指含碳量为2.11—6.69%的铁碳合金。依照室温组织的不同， 可将铸铁分为如下三类：亚共晶铸铁——含碳量＜4.3%； 共晶铸铁——含碳量4.3%；过共晶铸铁——含碳量＞4.3% 。                                     ╭ 灰口铸铁(HT)、球墨铸铁(QT)、可锻铸铁（KT） 按主要性能和使用特性分为： 1、铸铁〈  抗磨铸铁(KmT〉、耐蚀铸铁(ST)   代号用汉语拼音带抗拉强度表示。    ╰ 耐热铸铁(RT)     2、钢：    、碳素结构钢    碳素结构钢的含碳量小于0.38%，而以小于0.25%的最为常用，即以低碳钢为主。这类钢尽管硫、磷等有害杂质的含量较高，但性能仍能满足一般工程结构、建筑结构及一些机件的使用要求，且价格低廉，因此在国民经济各个部门得到广泛应用。可供焊接、铆接及栓接构件之用，广泛应用于桥梁、船舶、建筑工程中制作各种静负荷的金属结构件、不需热处理的一般机械零件和普通焊接件，是一种用途非常广泛的工程用钢。   依据GB700-88国标规定，碳素结构钢牌号以屈服点“屈”字的汉语拼音首位字母Q和后面三位数字来表示，如Q215、Q235、Q255等，每个牌号的数字均表示该钢种在厚度小于16mm时的最低屈服点（MPa）。在钢的牌号尾部，可用A、B、C、D表示钢的质量等级。其中A为普通级，B、C、D表示硫、磷含量较低的优等级别。在牌号的最后还可用符号标志其冶炼时的脱氧程度，如对未完全脱氧的沸腾钢标以符号“F”，而对已完全脱氧的镇静钢则表以“Z”或不标符号。低合金高强度结构钢是含少量合金元素（一般含合金总量小于3%）的普通合金钢，它强度较高，加工和焊接工艺性较好，生产成本接近碳素钢，如Q295(12Mn)、Q345(16Mn)。   、优质碳素结构钢    硫、磷含量较低（≤0.035%），依据GB699-1999，优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，即是钢中平均含碳量的万分数。对于沸腾钢则在尾部增加符号F,如08F，15F等。半镇静钢注“b”，镇静钢一般不注。当钢中锰含量（质量分数）小于0.7%时，称为普通含锰量优质碳素钢；当锰含量在0.7%—1.2%之间时称为较高含锰量优质碳素钢，在尾部标以“Mn”，锰的含量增多，可以提高钢的淬透性。因此，比普通锰含量钢强度较高，韧性和塑性稍低，硬度和耐磨性提高。   根据优质碳素钢含碳量的不同，分为低碳钢、中碳钢、高碳钢：   低碳钢的含碳量（质量分数）≤0.25%，由于含碳量低，因而强度低，硬度低，但塑性、韧性高，可锻性和焊接性好，冷塑性变形能力高。一般不采用热处理，还可作为渗碳钢，用于制造表面渗碳处理的中小机械零件和要求不高的模具。   中碳钢的含碳量为0.3%—0.6%，强度、硬度较高，塑性、韧性稍低，热锻、热压性能良好，冷作变形能力较好，切削性能较佳，但焊接性较差，主要用于制造较大负载的机械零件。由于含碳量较高，可采用热处理强化，多属于调质钢（40、45、50钢是最常用的中碳调质钢）。   高碳钢的含碳量在0.6%以上，焊接性能低。因为碳含量高，所以水淬常产生裂纹，一般采用水淬油冷双液淬火，而小尺寸截面零件一般采用油淬为佳。主要应用于耐磨零件及弹簧。   合金结构钢  是在碳素结构钢的基础上加入适量的一种或几种合金元素而形成的，它比碳素结构钢的综合性能要好，如20Mn2、35SiMn、40Cr、20CrMnTi等。   、工具钢    工具钢分为碳素工具钢、高速工具钢、合金工具钢     碳素工具钢  含碳量在0.65%—1.35%范围内的优质高碳钢，代号用T表示碳素工具钢，后面数字表示含碳量的千分之几（如T10、T12A）等。这类钢由于耐热性能很差（200~250℃），允许的切削速度很低，一般仅适用于尺寸较小、低速的手动切削工具及形状较简单的模具和量具。 合金工具钢  是指含铬、钨、硅、锰、钼、钒等合金元素的低合金钢。合金工具钢有较高的耐热性(300～400℃)，可以允许在较高的切削速度下工作；耐磨性较好，因此可用于截面积较大，要求热处理变形较小，对耐磨性及韧性有一定要求的低速切削工具，如板牙、手用丝锥、铰刀、拉刀等。常用的有：9SiCr、CrWMn等。     高速工具钢    高速工具钢也叫高速钢，是一种加入了较多钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢，含碳量在0.7%—1.65%之间，合金元素在10%—20%范围内，较明显的提高了钢的硬度、淬透性、耐磨性及热硬性，在500℃～600℃温度时，仍具有高的硬度，铸造钴基合金在700℃～850℃时的硬度仍无显著变化。 高速钢代号表示方法：含碳量≥1.00%时不予标出，＜1.00%时，数字为千分之几，后面是元素符号，数字是平均含量的百分之几，平均合金含量＜1.5%钢号中仅标明元素，平均合金含量≥1.5%，2.5%、3.5%……23.5%时，相应写成2、3、4……24，如W18Cr4V表示含碳量大于1.00%，含钨18%，含铬4%，含钒小于1.5%。高速钢具有优良的综合性能，是应用较多的一种刀具材料。 按用途不同可分为：通用型高速钢和高性能高速钢。 通用型高速钢的碳(C)含量0.7%～0.9%，是中等热稳定性高速钢，具有一定的硬度（63～66HRC）和耐磨性，高的韧性和强度，良好的塑性和磨削性，广泛用于制造各种复杂刀具，切削硬度在250～280HBW以下的大部分结构钢和铸铁。 高性能高速钢是指在通用型高速钢的成分中再增加一些含碳量、含钒量，有时添加钴、铝等合金元素以提高耐热性和耐磨性的钢种，其热稳定性高，加热到630℃～650℃时仍保持60HRC的硬度，具有更好的力学性能，寿命约为通用型高速钢的1.5～3倍。 按制造方法不同可分为：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。粉末冶金高速钢是用细小的高速钢粉末（直径0.1～0.6mm的球形）在高温（≈1100℃），高压（≈100MPa）下直接压制而成的，完全避免了碳化物偏析。粉末冶金高速钢和熔炼高速钢相比，强度比一般高速钢提高一倍，韧性提高1.5～2倍。硬度提高0.5～1HRC。适合做插齿刀、铣刀等受冲击大的刀具。 按化学成分（主要按含钨量）：含钨12%～18%的钨高速钢（有W18Cr4V——做钻头、铣刀等；W12Cr4V4Mo——做车刀，刨刀；9W18Cr4V2等）；含钨6%～8%的钨钼高速钢：有W6Mo5Cr4V2（耐温高，价格低）；含钨2%和不含钨的钼高速钢。 、硬质合金  硬质合金是以难溶的金属碳化物（碳化钨WC、碳化钛TiC）为基础，以金属粘结剂（如钴Co）为粘合剂，混合压制成型后烧结而成。 硬质合金可分为碳化钨基和碳（氮）化钛基两大类。我国最常用的碳化钨基硬质合金有：钨钴类（如YG3X、YG6、YG8等）和钨钛钴类（如YT30、YT15、YT5等），近年来，新牌号的硬质合金得到了快速发展。硬质合金也是用的叫普遍的一种刀具材料。 另外因为它硬度高，耐磨性好，常做冷精锻凹模，寿命可以达到几十万件甚至上百万件。但是硬质合金的韧性比工具钢差得多, 基本上不能承受拉应力，因此在做凹模时,给硬质合金模芯加上预应力圈，让硬质合金模芯内表面处于压应力状态，这样在工作时可以抵消拉应力。 硬质合金的性能特点： 1、 硬度比高速钢高很多。（达到HRA88～91或HRC76～79，比高速钢HRC63～66高）。 2、 抗弯强度只相当高速钢的1/2～1/3。(高速钢3000～4000MPa，硬质合金1000多MPa) 3、 韧性比高速钢低得多（高速钢抗拉强度1500～2400MPa，硬质合金＜800MPa）。 4、 热物理性能：硬质合金的热导率是高速钢的2～3倍。 5、 耐热性比高速钢高很多。硬质合金在800～1000℃时尚可进行切削，在高温下有良好的抗塑性变形的能力。 6、 抗粘结性高于高速钢，抗粘结磨损能力强。（高速钢粘结温度575℃，钨钴类粘结温度625～750℃，钨钛钴类775～850℃）。 7、 化学稳定性：氧化温度高于高速钢。 硬质合金的种类牌号及其性能： 1、 按ISO（国际标准化组织）的硬质合金种类、牌号及其性能 ISO规定了硬质合金刀具材料分类,牌号及其应用范围。ISO513-1975（E）规定将切削用硬质合金按用途分为：P、K、M三类。 P类主要加工钢件，包括铸钢；（长铁屑类） K类主要加工铸铁、有色金属和非金属材料；（属短铁屑类） M类  主要加工钢（包括奥氏体钢、锰钢等）以及铸铁、有色金属等（属中间类） ISO分类的各类硬质合金的牌号及使用条件 类别 牌号 加 工 材 料 使 用 条 件 常用刀头牌号 P P01 钢、铸钢的精加工 精车、精镗。高速度，小切削截面，高尺寸精度和表面质量,工作无振动 YT30,YN5,T40, YN501, P10 钢、铸钢 车削、仿形车，切螺纹及铣削，高速度，小或中等切削截面 YN10，YT15 P20 钢、铸钢、长铁屑可锻铸铁 车削，铣削，中等切削截面或小切削截面的刨削 YT14 P30 钢、铸钢、长铁屑可锻铸铁 车、铣、刨，中等或低切削速度，中等或大切削截面，可在不利条件下加工。 YT5 P40 钢、有砂眼和缩孔的铸钢 车、铣、插削，低切削速度，在不利条件下用大切削截面和大的切削角度加工，用于自动车床。 YC35 P50 钢、有砂眼和缩孔的中等或低抗拉强度的铸钢 用于要求高韧度硬质合金的工序，车、刨、插削。低切削速度，大截面，在不利条件下可用大的切削角度加工，用于自动车床。 YC45 YT540 YT535 M M10 钢、铸钢、锰钢、灰铸铁 合金铸铁 车削，中等或高切削速度，小或中等切削截面 YW1，YN01 YW3 M20 钢、铸钢、奥氏体钢、 锰钢、灰铸铁 车削、铣削，中等切削速度， 中等切削截面。 YW2 YG8N M30 钢、铸钢、奥氏体钢、 灰铸铁、高温合金 车、铣、刨削，中等切削速度， 中等或大切削截面。 M40 软钢、低强度钢、有色金属 和轻合金 车削、切断，特别适于自动车床 1# K K01 高硬度灰铸铁，肖氏 硬度35以上的冷硬铸铁， 高硅铝合金，淬硬钢， 高耐磨塑料，硬纸板，陶瓷 车削，精车，镗削，铣削，刮削 YG3 YG3X 0#  (YG600) 类别 牌号 加 工 材 料 使 用 条 件 常用刀头牌号 K K10 220HBW以上的灰铸铁、短铁屑可锻铸铁，淬硬钢， 硅铝合金,铜合金,塑料,玻璃,硬橡胶,硬纸板,陶瓷,石头 车、铣、钻、镗、拉、刮削 YG6 YG6X YG6A YG6010 K20 220HBW以上的灰铸铁,有色金属，铜，黄铜，铝 车、铣、钻、镗、拉削，要求高韧度硬质合金的场合 YG8、YG8C YG8N K30 低硬度灰铸铁，低强度钢， 压缩木材 车、铣、刨、插削，在不利条件下加工，并允许用大切削角度 1# YG546 K40 软木或硬木，有色金属 车、铣、刨、插削，在不利条件下加工，并允许用大切削角度 其它刀具材料介绍： 1、   陶瓷刀具材料：刀具用的陶瓷有氧化铝（Al2O3）基陶瓷和氮化硅（Si3N4）基陶瓷两大类。为了提高强度和使用性能，在氧化铝－碳化物系陶瓷中添加粘结金属（如Ni、Mo、Co、W等）形成金属系陶瓷，适用于断续切削和使用切削液的场合，目前还在不断发展中。 陶瓷刀具材料的性能与特点：与硬质合金刀具比较，氧化铝基陶瓷有下列特点： 有很好的硬度和耐磨性：陶瓷刀具的硬度达到91～95HRC，超过硬质合金（76～79）。 有很高的高温性能：陶瓷刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削，这时陶瓷的硬度与200~600℃时的硬质合金相当。如果加入一定的稳定剂和采用热压技术，可使陶瓷在高达1800℃的高温下仍能保持一定的强度和耐磨性。(陶瓷刀具的切削速度可达200~700米/分) 有良好的抗粘结性能。 化学稳定性好。即使熔化，也不和钢相互作用；抗氧化性好，切削刃即使处于赤热状态，也能长时间连续使用。 有较低的摩擦系数。 陶瓷刀具的最大缺点是脆性大，抗弯强度（一般为500~700MPa）和冲击韧度（2KJ/m2）都比较差，耐热冲击性差，适合精加工。（最适合长轴的连续精车加工）。 2、 超硬刀具材料 金刚石  硬度高(HV10000)，有极高的耐磨性，加工精度在几微米以内，粗糙度达到0.5~0.2微米。可以加工硬质合金、宝石、陶瓷、砂轮、铜、铝等有色金属和铸铁。缺点：不耐高温，超过700~800℃时变成石墨。与铁有很强的化学亲和力，在高温时金刚石中的碳原子会扩散到铁中去，因此，金刚石不适合加工纯铁和低碳钢。 立方碳化硼  是利用超高压高温技术获得的一种超硬材料，硬度仅次于金刚石，但它耐高温，其耐热性可达1400~1500℃。化学稳定性好，与铁系材料直至1200~1300℃也不易起化学作用，所以适合加工超硬的钢铁材料。（切削淬硬钢的切削速度达130米/分钟，切削铝合金1000米/分钟以上）。 涂层刀片  在高速钢或硬质合金刀具表面涂上一层几微米厚的耐磨性高的难溶金属（或非金属）化合物，提高刀具材料的耐磨性而不降低其韧度。在刀具上涂层主要有：化学气相沉积法（CVD）及物理气相沉积法（PVD）。涂层刀片的应用使切削速度大幅提升，有些产品达到300~500米/分钟。 金属材料的力学性能 金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。 1、强度：强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，强度有多种判据，工程上以屈服点和抗拉强度最为常用。 (1)、屈服点  它是指拉伸试样产生屈服现象时的应力。它可按下式计算：             Fs              Fs——试样发生屈服时所承受的最大载荷，(N)；       σs= ── (MPa)             Ao              Ao——试样原始截面积，(mm) ² (2)、抗拉强度  指金属材料在拉断前所承受的最大应力，以σb表示。 它可以下式表示：    Fb            Fb——试样在拉断前所承受的最大载荷，(N)；               σb= ── （MPa）                     Ao 由于机器零件或构件工作时，通常不允许发生塑性变形，因此多以屈服点σs作为强度设计的依据。对于脆性材料，因断裂前基本不发生塑性形变，故无屈服点可言，在强度计算时，则以σb为依据。          常用钢材的力学性能 材料名称 牌  号 材 料 的状态 力 学 性 能 抗剪强度 τ/MPa 抗拉强度 σb/MPa 屈服点 σS/MPa 伸长率 E10（%） 弹性模量 E/103MPa 普通碳素钢 Q195、(A0) 未经退火的 255 ~373 314 ~461 186 18 ~22 Q195F、(A1) 255 ~314 314 ~392 28 ~33 Q215、(A2) 265 ~333 333 ~412 216 26 ~31 Q235、(A3) 304 ~373 432 ~461 253 21 ~25 Q255、(A4) 333 ~412 481 ~511 255 19 ~23 Q275、(A5) 392 ~490 569 ~608 275 15 ~19 优质碳素钢 05 已退火的 196 225 28 05F 206 ~294 255 ~373 32 08F 216 ~304 275 ~383 177 32 08 255 ~353 324 ~441 196 32 186 10F 216 ~333 275 ~412 186 30 10 255 ~333 294 ~432 206 29 194 15F 245 ~363 314 ~451 28 15 265 ~373 333 ~471 225 26 198 20F 275 ~383 333 ~471 225 26 196 20 275 ~392 353 ~500 245 25 206 25 314 ~432 392 ~539 275 24 198 30 353 ~471 441 ~588 294 22 197 35 392 ~511 490 ~637 314 20 197 40 412 ~530 511 ~657 333 18 209 45 432 ~549 539 ~686 353 16 200 50 432 ~569 539 ~716 373 14 216 60 539 ≥686 402 13 204 70 588 ≥745 422 11 206 2、塑性： 塑性是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力，通常以伸长率δ来表示：               ι1—ι0                          ι0——试样原始标距长度，mm；           δ = ──—─  ×100%        式中：                   ι0                         ι1试样拉断后的标距长度，mm 。 伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸做出规定，以便进行比较。如ι0=10d 0时，用δ10表示或δ表示；ι0=5d 0时，用δ5表示。 金属材料的塑性也可用断面收缩率ψ表示： Ao –A1            Ao——试样的原始截面积，mm²             ψ= ───×100% Ao              A1——试样拉断后，断口处截面积，mm² δ和ψ值愈大，材料的塑性愈好。良好的塑性不仅是金属材料进行轧制、锻造、冲压、焊接的必要条件，而且在使用时万一超载，由于产生塑性变形，能够避免突然断裂。   二、硬度 金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力称为硬度。硬度是衡量金属软硬的判据。硬度直接影响到材料的耐磨性及切削加工性。 1、 布氏硬度（HB）  以直径为D的淬火钢球或硬质合金球为压头，在载荷F的静压力下，将压头压入被测材料的表面，停留若干秒后，卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的硬度表格中查出相应的HB值。   布氏硬度通常用于HB值小于450的材料，如灰铸铁，非铁合金或较软的钢材，将钢球压头测出的硬度值标以HBS，而将硬质合金球测出的硬度值标以HBW。 2、 洛氏硬度（HR）  在特定的压头上以一定压力压入被测材料，根据压痕深度来度量材料的硬度，称为洛氏硬度。HRC是用1471N (150kg/f)载荷，将顶角为120°的金刚石圆锥形压头压入金属表面测得的洛氏硬度值。主要用于测定淬火钢及较硬的金属材料。 第四章  常用标准件、辅料和常识   一、普通螺纹   1、普通螺纹基本牙型 普通螺纹其原始牙型呈等边三角形，牙型角60°，其高度为H，基本牙型上的大径削平H/8，小径处削平H/4。 2、普通螺纹分为粗牙和细牙两种。 粗牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径”表示，如M8、M16等。细牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径×螺距”表示，如M10×1、M20×1.5等。当螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH”，如M16LH，M20×1.5LH等。 30°梯形螺纹的刀尖宽度   3、梯形螺纹    梯形螺纹是使用最多的传动螺纹，这是由于梯形螺纹具有加工比较容易、强度适中、传动性能可靠的特性。国家标准GB/T5796.1～4-1986规定了一般用途的梯形螺纹的牙型、尺寸和公差，但不适用于精密的机床丝杠。我国机床行业有专门的机床丝杠精度标准。梯形螺纹的原始牙型角是30°，在顶部和底部对称削平后得到基本牙型，其牙顶和牙底的宽度均为0.366P。具有基本牙型的内、外螺纹配合后是没有间隙的。为了保证梯形螺纹的灵活性，必须使配合后的内、外螺纹在大径间和小径间留有一定的间隙，因此分别在内、外螺纹的基本牙型的牙底处留有一个保证间隙ac,这样就得到了另外一个牙型，它就是梯形螺纹的设计牙型：内螺纹的大径要比基本牙型大，外螺纹的小径要比基本牙型小，都加一个间隙，其余各直径的尺寸没有变化，只是在内、外螺纹的牙底和外螺纹的牙顶都制有圆弧。因此车制梯形螺纹的时候，刀尖的宽度按右表： 梯形螺纹用“Tr”表示。单线螺纹 用“公称直径×螺距”表示，多线螺纹 用“公称直径×导程（螺距）”表示。 当螺纹为左旋时，需在尺寸规格之后加 注“LH”，右旋不注出。 4、英制螺纹    英制螺纹的牙型角 为55°，其公称直径按英寸（in）， 标以“″”，例如：3/8″（英制螺纹，公称直径3/8英寸，每英寸16扣）。 5、英制管螺纹  也叫做55°惠氏管螺纹，分别有：圆柱内螺纹与圆锥外螺纹的配合（使用在低压静载的场合，如水、煤气管的连接）、圆锥内螺纹与圆锥外螺纹的配合（适用于高压、动载等受力复杂的场合）、圆柱内螺纹和圆柱外螺纹的配合（也叫做55°非密封管螺纹）不具有密封性，只做连接使用。 标记 ： 由于55°密封管螺纹只有一种公差，所以其标记由螺纹特征代号和尺寸代号组成。 螺纹特征代号Rc——表示圆锥内螺纹；             RP——表示圆柱内螺纹；             R1——表示与圆柱内螺纹配合的圆锥外螺纹；             R2——表示与圆锥内螺纹配合的圆锥外螺纹。 螺纹的尺寸代号是以管子通径的规格作为管螺纹的尺寸规格， 例如上图：尺寸代号为1/2的右旋圆锥外螺纹标记为R21/2，其基准平面上的大径尺寸为φ20.955，每英寸14扣。。 6、美制管螺纹  牙型角为60°的密封管螺纹(NPT和NPSC),内、外螺纹可以组成两种配合：锥/锥和柱/锥，这两种配合的螺纹副本身都具有密封性。适用于管子、阀门、管接头、旋塞及其他管路附件。为确保螺纹连接的密封性，应在螺纹副内添加合适的密封介质。 牙型    60°密封管螺纹的牙型，其原始三角形为60°的等边三角形。圆锥螺纹的锥度比为1：16，其牙型角的角平分线垂直于螺纹轴线。 牙型上各尺寸按下式计算： P=25.4/n H=0.800p f=0.033p 螺纹联结 螺钉（螺栓）联结的种类 有半圆头螺钉、圆柱头螺钉、沉头螺钉：一般不用螺母，直接拧入工件的螺纹孔内，适用于受力不大及一些轻小零件的联结。 小六角头铰制孔用螺栓：螺栓杆部与工件通孔配合良好，起紧固与定位作用，能承受侧向力，一般用于不必打销钉而又有定位要求的联结。 双头螺栓联结：装配时一端拧入固定零件的螺孔中，再把被联结件用螺母夹紧。这种联结，适用于被连接件厚度较大或经常需要拆卸的地方。 六角头螺栓联结：使用时不需螺母，通过零件的孔，拧入另一零件的螺纹孔中。使用于不经常拆卸的地方。螺钉头有小六角，内六角和方形等。 其它螺钉：如T型螺钉、地脚螺栓等。 螺纹紧固件的机械性能和常用材料 在螺栓的头部，常有数字，这些数字表示螺栓的机械性能等级。螺栓、螺钉和螺柱的机械性能用小数的形式表示：如4.8、5.6、8.8、10.9等等。 性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度σb的1/100，小数点后的数字代表材料的屈服强度(σs)或非比例伸长应力（σ0.2）与公称抗拉强度(σb)之比的10倍(10σb/σb)。简称：屈强比，（3.6~6.8级为σs，8.8~12.9级为σ0.2）。 推荐材料：3.6级—低碳钢；4.6~6.8级—低碳钢或中碳钢；8.8、9.8级—低碳合金钢，中碳钢经淬火并回火；10.9级—中碳钢，低、中碳合金钢，合金钢，淬火并回火；12.9级—合金钢淬火并回火。 螺栓的产品等级： 六角头螺栓产品等级分为A、B、C三级。其中A级最精确，C级精度最差。A级用于承载较大，要求精度高或受冲击、振动载荷的场所。标记示例： 螺纹规格d=M12、公称长度ι=80mm、性能等级为8.8级、表面氧化、A级六角头螺栓的标记为：      螺栓 GB/T5782  M12×80 A级粗牙全螺纹六角头螺栓：M12、长度80、性能等级8.8级：GB/T5783 M12×80 C级六角头螺栓：M12、长度80、性能等级为4.8级的标记为：GB/T5780 M12×80 C级全螺纹六角头螺栓：M12×80的4.8级螺栓标记为：GB/T5781  M12×80 C级I型六角螺母M12、性能等级为5级、不经表面处理的：GB/T41  M12 润滑剂的种类   滚动轴承使用的润滑剂分为润滑脂和润滑油两种。   一、 润滑脂：润滑脂是由润滑油、稠化剂和添加剂在高温下混合而成。根据稠化剂的种类，润滑脂可分为钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。   润滑脂的主要性能指标是针入度、滴点、机械安定性、氧化安定性和防腐性。   滴点，一般用来评价润滑脂的高温性能。轴承的实际工作温度应低于润滑脂滴点10~20°C。针入度，表示润滑脂的软硬或承载能力。在重载荷下工作的轴承，应使用针入度小的润滑脂。钙基润滑脂不易溶于水，适于潮湿、水分较多的工作环境。钠基润滑脂易溶于水，适合干燥、水分少的工作环境。   一般轴承多采用润滑脂润滑。润滑脂的优点在于：油膜强度高；油脂粘附性好，不易流失，使用时间较长；密封简单，能防止灰尘、水分和其它杂物进入轴承。其缺点是：转速较高时，摩擦损耗的功率较大。   润滑脂的不足或过多，都会导致轴承工作中温升增大，磨损加快，故润滑脂的填充量要适度。一般，以填充量占轴承空间的1/3~1/2为宜。   空气鼓风机轴承，采用锂基脂润滑。为了防止轴承的超量润滑，在轴承部位安装脂量调节器。用过的和过多的润滑脂，被驱入外壳内腔。   在一般条件下，应用简单的毛毡圈密封，就可以满足要求。当环境潮湿时，最好采用能再润滑的迷宫式密封装置。必要时，再串接一个离心挡板，以防喷、溅水进入。 二、润滑油：润滑油包括特制的矿物油、植物油和合成润滑油。 润滑油的性能指标有粘度、粘—温特性、酸值、腐蚀性、闪点、凝固点等。 粘度，指润滑油内部相对运动的摩擦阻力。粘度的大小，直接影响润滑油的流动性和在摩擦面间形成润滑油膜的能力，因此粘度是选择润滑油的重要依据。 在高速或高温条件下工作的轴承，一般采用油润滑。油润滑的优点是：润滑可靠、摩擦系数小，具有良好的冷却和清洗作用、可用多种润滑方式以适应不同的工作条件。其缺点是需要复杂的密封装置和供油设备。 当轴承浸在油中时（油浴润滑），油面高度不应超过最下面滚动体的中心。转速较高时，应采用滴油或油雾润滑。 钢的热处理常识 退火    分为完全退火和消除内应力退火： 完全退火：亚共析钢完全退火奥氏体化温度一般选为Ac3+(30-50°C)，缓慢冷却。适用于含碳量0.83%以下的铸、锻、焊件。目的在于使晶粒细化，消除或减少组织的不均匀性，改善切削加工性（降低硬度），提高塑性和韧性，消除内应力。 消除内应力退火：一般在稍高于再结晶温度下（钢铁材料550-650°C）后缓冷到300°C后空冷。目的在于消除铸造和焊接过程中产生的内应力，防止零件在使用过程中变形。 正火：正火是退火的一种变态，是将钢材和铸铁工件加热奥氏体化以后在空气中冷却，得到含有珠光体的均匀的热处理工艺，它得到的晶粒比退火更细，增加了强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。正火主要用于不再进行淬火或调质的结构零件。 淬火及回火： 淬火：亚共析钢淬火温度为AC3+30-50°C，低碳钢和40以下中碳钢用水急速冷却，45以上中碳钢和高碳钢、合金钢用油冷却。淬火后，得到硬度高，脆性大的组织。还要经过回火，才能使用。 整体淬火后低温回火：目的在于降低钢中的残余应力和脆性，而保持钢在淬火后得到的高硬度和耐磨性。 整体淬火后中温回火：目的在保持一定韧性的前提下，提高弹性和屈服点。主要用于受冲击的零件，例如弹簧等。 整体淬火后高温回火：又称调质，获得在塑性、韧性和强度方面都较好的综合机械性能。在结构件中，应用广泛。 表面淬火：使零件表面获得高硬度和耐磨性，而心部保持高塑性和韧性。根据加热方法不同，又有火焰淬火和高频淬火等方法。 氮化：分为强化氮化和抗蚀氮化。强化氮化是为了提高零件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，并具有一定的耐蚀性。 渗碳：目的是使低碳钢的表面含碳量增高到0.8-1.2%，经过适当的热处理后，表面得到高硬度、高耐磨及高抗拉强度的性能，心部保持高塑性和韧性。 碳氮共渗：也叫氰化。是同时向钢的表面渗碳和渗氮的过程。氰化处理不仅比渗碳处理有较高的硬度和耐磨性，而且兼有一定耐蚀和抗疲劳的能力，比渗碳或氮化所需时间短。 时效：钢的力学和物理性能随时间而变化的现象称为时效。时效是合金的显微组织不发生明显变化而改变其性能的过程。钢的时效有两种：热时效和形变时效。 形变时效处理：钢件在冷变形后随时间延长而令其性能发生变化的过程称为形变时效，亦称为机械时效。钢的形变时效处理为：冷变形后，在室温下需保持15～16天或更长时间，待其性能变化，若是在200～350°C时效处理，仅几分钟即可。 钳工工作：   钳工工作包括：     1、划线：掌握划线工具的使用、划线涂料、划线方法（包括平面划线和立体划线）。 划线的目的在于：按照图纸或实物尺寸，准确地在零件表面上划出待加工部分的位置和界限；检查毛坯是否符合要求，合理的分配加工余量，为机械加工提供参考依据。 划线前应做好准备工作，包括清理零件的冒口、型砂、氧化皮、飞边、毛刺和污物，熟悉图纸和工艺，确定合理的划线方案和顺序，检查和修磨所选用的划线工具，在零件需要划线的表面上涂色。为避免差错和遗漏，划线工作全部结束后或划线中应做必要的检查，以防因划线错误，导致零件加工中途报废。最后，根据需要打好样冲眼。     2、錾切：錾切工具，錾切方法，錾切的安全技术，錾子的淬火方法。     3、锯割：锯割工具、锯割方法、防止锯条损坏。     4、锉削：锉刀的种类、锉削方法、锉削废品分析。     5、钻孔、锪孔和铰孔： 1）、钻孔：麻花钻切削部分几个要素： 螺旋角—通常所说的螺旋角是指螺旋槽上最外缘的螺旋线展开成直线与钻头轴线之间的夹角。在不同半径处，螺旋角的大小是不相等的，螺旋角的大小直接影响前角的大小。螺旋槽起容纳加入切削液和排除切屑的作用。普通麻花钻的螺旋角一般在18°—32°。 锋角：锋角是两主切削刃在与它们平行的平面上的投影夹角。它的大小影响前角、切削厚度、切削宽度、切屑流出方向、切削力、光洁度和孔的扩张量，以及外缘转点的散热条件。锋角加大，可加大前角，加大切削厚度，使切削扭矩有所降低，并使排屑较有利，因此，适宜于钻塑性大、强度大的材料；锋角小，切削刃长度增大，切削宽度大，切削厚度减小，使单位长度负荷降低，且外缘点的刀尖角加大，散热体积加大，可减轻切削刃的磨损，同时使轴向力减小，对钻头纵向稳定性有利，适宜于钻脆性大、耐磨性材料。  普通麻花钻的锋角2φ=118°±2°。 前角：切削刃上任一点的基面与前面的夹角，称为这一点的前角。普通麻花钻的前角在外缘处最大，自外缘向中心逐渐减小，靠近钻心处为负前角。前角的大小与螺旋角、主偏角、刃倾角有关。前角的大小决定切削难易程度和切屑在前面的摩擦情况，前角越大，切削越省力，但刃口强度降低；前角越小，刃口强度增加，也加大了切削力。 后角：切削刃上任一点的后角是刀具的后面与切削平面之间的夹角。后角加大，可以减小刀具后面与工件的摩擦，便于切削液流到切削区，有利于冷却，改善磨损，并使切削刃锋利，容易切入工件。后角过大，则削弱了切削刃的强度，热量不易散出，并促使扎刀和振动的产生。因此，应根据不同材料和切削用量及钻头直径来定后角的大小。后角一般是8°—12°。 横刃斜角：在钻头的端面投影图中，横刃和主切削刃的锐角是横刃斜角。后角加大时横刃斜角就要减小，横刃变长。横刃越大，定心作用越好。普通麻花钻的横刃斜角是47°-55°。 横刃：是两个主后面的交线。横刃的长短影响着轴向力的大小和刃口的强度。横刃长=0.18d。 切削速度：（米/分钟）= 钻孔时的切削用量：         π×钻头直径×主轴转速     πDn                     = ————————————— = ————                   1000                     1000 麻花钻的切削用量，钻钢件15-18米/分钟  加冷却液                 钻灰铸铁16-20米/分钟，不用冷却液；                 钻不锈钢9——11米/分钟，加冷却液。 走刀量：（毫米/转）钻头越大走刀量可以越大，材料越硬走刀量越小。         直径10以下的钻头每转0.1—0.2毫米         直径10—20的每转0.2—0.3毫米         直径20—30的每转0.5—0.6毫米 钻孔前的准备： 1、 将工件按图纸要求画好线，检查后打样冲眼； 2、 检查钻床各部分是否正常，调整好所需要的转速和进给量，准备好需用的切削液； 3、 根据工件材料的特性和工艺要求，刃磨好钻头的切削角度，并准备好工夹量具。工件压紧要平整牢固。钻直径9以上的工件，必须压（夹）紧。 锪孔：锪孔工作应注意的问题： 1、 用麻花钻改制的锪钻要尽量短，以减少振动。 2、 锪钻的后角和外缘处的前角适当减小，以防产生扎刀现象。 3、 切削速度应比钻孔低（一般是钻孔速度的1/2—1/4）。以减少振动而获得光滑表面。 4、 锪钻的刀杆和刀片都要装夹牢固，工件要夹紧。 5、 锪钢的工件时，要在导柱和切削表面加些润滑液。 铰孔： 铰刀：新铰刀一般均留有0.005—0.02毫米的直径研磨量，刃带的光洁度也不高，只适用于铰削8级精度以下的孔。如要铰削7级精度以上的孔时，须先将铰刀直径进行研磨，使铰刀直径尺寸与工件上孔的直径尺寸精度符合后再使用。 铰削余量的选择不宜太大或太小。30以下的孔，一般0.2—0.3毫米，30—50的孔约0.5毫米，50—100的孔约0.8毫米。铰孔的切削速度每分钟8米左右。走刀量每转0.4毫米，铰孔要加切削液：钢用乳化油水溶液。   攻丝：   手用普通丝锥：分粗牙和细牙，一般分头锥和二锥。多用工具钢制造。   机用普通丝锥：分粗牙和细牙，一般是一支。多用高速钢制造。   攻丝前底孔的钻削：     钻钢件、铜、铝等塑性大的材料时：用螺纹的公称直径(d)直接减螺距(t)：           钻头直径  dz =d – p      （p ——螺距）     钻铸铁等塑性较小的材料时：钻头直径 dz =d –(1.04 ~1.06)p 。   手工攻丝：1、工件装夹要正，比较容易判断丝锥是否歪斜；2、开始攻丝时，尽量把丝锥放正，然后用手压住丝锥，给一个轴向力，同时旋转铰杠，使丝锥进入。当丝锥进入1 ~2圈以后，从正面和侧面观察丝锥是否和工件平面垂直，必要时用90°角尺校正。一般攻削3 ~4圈螺纹后，丝锥的方向就可基本确定。如果开始丝孔攻的不正，可将丝锥旋出，用二锥加以纠正，然后再用头锥攻削。当丝锥的切削部分全部进入工件时，就不需要再施加轴向力，靠螺纹自然旋进即可。对塑性材料来说，攻削过程中需经常保持足够的切削液。 设备修理常识   1、概述   机床设备在使用过程中，各部零件会逐渐磨损以致损坏，使设备失去原有性能。如果继续使用，就会降低生产效率，甚至满足不了生产工艺要求，出现废品。所以，必须定期计划修理，或在某种情况下停机修理。   机床的修理与制造工作，有共同点也有不同点。机床设备的修理，既要根据机床制造的出厂标准，又要满足机床使用单位的工艺要求。对维修人员，即要求掌握划线、钻孔、锉、錾、锯、刮等钳工基本技能，又要求了解机床的结构、传动关系、掌握零件的修换原则，选择正确的修复方法，恢复机床设备的尺寸链和排除设备故障，以提高机床的精度和性能。因此，修理钳工的工作也是广泛而又复杂的。   2、修理前的技术准备工作 (1)设备的修前访问和试车   对因故障造成停机修理的设备，在修前应进行访问和了解，分析造成故障的原因，并尽快排除故障，恢复生产。对计划修理设备，在大修前应做好以下几项工作：   1)、了解待修设备经常加工的产品和工艺要求。   2)、了解待修设备的性能和常出现的问题。   3)、检查设备档案，了解待修设备过去使用、修理的情况和其它有关记录。   4)、检查待修设备必要的附件、工具及其装置是否齐全。   5)、使用检验工具检查机床设备主要几何精度和实际误差。   6)、作机床设备运转试验，检查工作状态下的情况。   7)、了解操作人员、使用单位对待修机床设备有无改进和改装要求。 设备检查和试车中发现的重大问题，应做书面记录，并制定相应的解决措施和验收方法。   （2）、 机床设备的拆检。      1）、拆卸：   、拆检工具：使用的工具必须保证合格零件不会发生损坏和不降低使用精度，应尽量采用工具，如旋松圆螺母时应用勾头扳手，拉卸小轴、锥销或圆销时采用拉销工具，拆卸齿轮或皮带轮时应用螺杆式拉卸工具，严禁用硬手锤直接在零件的工作面上敲击。   、拆卸工作，应在了解传动机构的基础上，预先考虑操作程序，依次进行。   、拆卸时，零件的回转方向必须辨别清楚，对重要的零件，要记下相互装配位置。   、拆下的零件必须按部件有次序有规则地摆放。对精密零件要妥善保存，避免变形（例如：对丝杠、长轴类零件必须用绳索吊放，以防弯曲）。对于成套加工不能互换的零件，在拆卸前应做上记号，或用绳索串起。对于不需修理和更换的零件，应尽可能按原装配关系套装在一起。   、确定修换的零件应记清配合部位和相配零件的配合关系。 2）、零件的清洗： 为了便于检查零件的缺陷和鉴定是否需要更换，对拆下的零件应做必要的清洗。带有油污的零件一般多用煤油或柴油来清洗。采用化学水溶液做清洗剂要用热水冲开，清洗后必须用热水进行冲洗并烘干，涂上防锈油，以防生锈。 3）、修换零件的确定原则   决定零件是否修换，取决于零件的磨损程度及对设备的精度、性能、工艺要求等的影响：   3、修理技术及其应用   （1）、修复工艺的分类   修理技术应用的目的，是在经济合理条件下恢复磨损或断裂零件的尺寸和形状。在确定零件是否修换时，应尽量采用修复技术，贯彻能修不换，多修少换的原则。   合理地选用修复工艺，是提高修理质量、降低修理成本、加快修理速度的有效措施。目前在国内外广泛地使用了近代化的修理技术和工艺，我国推广了“焊、补、喷、镀、铆、镶、配、改、校、涨、缩、粘”十二种方法。正确地使用修理技术已成为修理工作中的重要手段。 序号 修 理 工 艺 低碳钢 中碳钢 高碳钢 合金 结构钢 不锈钢 灰铸铁 铜合金 铝 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 镀  铬 镀  铁 气  焊 手工电弧堆焊 焊剂层下电弧堆焊 振动电弧堆焊 钎焊 金属喷镀 金属刷镀 塑料粘补 塑性变形 金属扣合 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - + +   + + + + + + + - + + +   注：“+”为修理效果良好；“-”为修理效果不好。