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表面粗糙度仪的工作原理表面质量的特性是零件最重要的特性之一，在计量科学中表面质量的检测具有重要的地位。最早人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。1929年德国的施马尔茨(g.schmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量。1936年美国的艾卜特(e.j.abbott)研制成功第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪。1940年英国taylor-hobson公司研制成功表面粗糙度测量仪“泰吕塞夫(talysurf)”。以后，各国又相继研制出多种测量表面粗糙度的仪器。目前，测量表面粗糙度常用的方法有：比较法、光切法、干涉法、针描法和印模法等，而测量迅速方便、测值精度较高、应用最为广泛的就是采用针描法原理的表面粗糙度测量仪。本文将详细讨论表面粗糙度测量仪的原理及其改进方案。1 传统表面粗糙度测量仪的工作原理1.1 针描法针描法又称触针法。当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动，把这种移通过电子装置把信号加以放大，然后通过指零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来。1.2 仪器的工作原理采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成。电感传感器是轮廓仪的主要部件之一，其工作原理见图2，在传感器测杆的一端装有金刚石触针，触针尖端曲率半径r很小，测量时将触针搭在工件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感器。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触状在被测表面滑行时，将产生上下移动。此运动经支点使磁芯同步地上下运动，从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电感量发生变化。图3为仪器的工作原理主框图。传感器的线圈与测量线路是直接接入平衡电桥的，线圈电感量的变化使电桥失去平衡，于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号，经电子装置将这一微弱电量的变化放大、相敏检波后，获得能表示触针位移量大小和方向的信号。此后，将信号分成三路：一路加到指零表上，以表示触针的位置，一路输至直流功率放大器，放大后推动记录器进行记录；另一路经滤波和平均表放大器放大之后，进入积分计算器，进行积分计算，即可由指示表直接读出表面粗糙度ra值。指零表的作用反映铁芯在差动电感线圈中所处的位置。当铁芯处于差动电感线圈的中间位置时，指零表指针指示出零位，即保证处于电感变化的线性范围之内。所以，在测量之前，必须调整指零表，使其处于零位。噪声滤波的目的在于剔除一些干扰信号，如电气元件的噪声所引起的虚假信号。大量的测试表明，高于400hz的信号即不是被测表面粗糙度所引的信号，必须从总信号中加以剔除。所以噪声滤波器是一种低通(低频能通过)滤波器，它使400hz以下的低频信号顺利通过，而将400hz以上的高频信号迅速衰减，从而达到滤波的目的。波度滤波的目的则是用以滤掉距大于取样长度的波度，因此它是一个高通(高频能通过)滤波器，使表面粗糙度所引起的高频(相对于波度引起的低频而言)信号能自由通过。经过噪声滤波和波度滤波以后，剩下来的就是与被测表面粗糙度成比例的信号，再经平均表放大器后，所输出的电流i与被测表面轮廓各点偏离中线的高度y的绝对值成正比，然后经积分器完成的积计算，得出ra值，由指零表显示出来。这种仪器适用于测定0.02-10μm的ra值，其中有少数型号的仪器还可测定更小的参数值，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、曲面、以及小孔、沟槽等形状的工件表面测量。测量迅速方便，测值精度高。2 传统表面粗糙度测量仪的不足传统表面粗糙度测量仪存在以下几个方面的不足：
(1)测量参数较少，一般仅能测出ra、rz、ry等少量参数；
(2)测量精度较低，测量范围较小，ra值的范围一般为0.02-10μm左右；
(3)测量方式不灵活，例如：评定长度的选取，滤波器的选择等；
(4)测量结果的输出不直观。造成上述几个方面不足的主要原因是：系统的可靠性不高，模拟信号的误差较大且不便于处理等。
3 对传统表面粗糙度测量仪的改进
3.1 传统表面粗糙度测量仪的改进方案为了克服传统表面粗糙度测量仪的不足，应该采用计算机系统对其进行改进。例如，英国兰克精密机械有限公司制造的“泰吕塞夫 (talysurf)”10型和我国哈尔滨量具刃具厂制造的2205型表面粗糙度测量仪就采用了计算机系统，使其性能较之传统表面粗糙度测量仪有极大的提高。其基本原理如图4所示，从相敏整流输出的模拟信号，经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，计算机自动地将其采集的数据进行数字滤波和计算，得到测量结果，测量结果及轮廓图形在显示器显示或打印输出。要采用计算机系统对传统的表面粗糙度测量仪进行改进，就要编制相应的计算机软件，最好采用比较直观的菜单形式。可以按如图5所示的菜单使用流程图编制软件：
3.2 改进后的表面粗糙度测量仪的功能及使用效果由于采用计算机系统，将模拟信号转换为数字信号进行灵活的处理，显著地提高了系统的可靠性，所以既大大增加了测量参数的数量，又提高了测量精度。例如：哈尔滨量具刃具厂制造的2205型表面粗糙度测量仪的测量参数多达二十六个，测量范围为0.001～50μm，可任选1～5倍的取样长度作为评定长度，测量结果及图形在显示器、打印机或绘图仪上非常直观地输出来。它还采用了较为先选的可选择的数字滤波器，它与模拟滤波器相比其特性更为准确，且不会有元器件参数误差带来的影响。另一方面，若在表面粗糙度仪测量实验的教学过程中引入改进后的表面粗糙度仪，就实验的直观教学功能而言，也很有意义。改进后的电动输廓仪，通过计算机软件与硬件的结合(尤其是软件)大大加强了实验过程的直观性，这体现在以下几个方面：
(1)整个实验过程非常直观地通过软件的各级菜单进行控制。操作简单、一目了然。
(2)输入与显示同步，即在测量进行过程的同时，触针在被测表面上滑行的轨迹动态地显示在计算机屏幕上。
(3)测量结果及相关图形能非常直观地、准确地输出在显示器、打印机或绘图仪上。很显然，以上这些直观的教学效果是其它传统的表面粗糙度测量实验方法所不具备的。它在得到正确的测量结果的同时，还充分运用了直观教学的原理，帮助学生加深对表面粗糙度的概念及其各种参数的直观理解。
4 结束语
(1)传统的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成，从输入到输出全过程均为模拟信号。而在传统的表面粗糙度测量仪的基础上，采用计算机系统对其进行改进后，通过模-数转换将模拟量转换为数字量送入计算机进行处理，使得仪器在测量参数的数量、测量精度、测量方式的灵活性、测量结果输出的直观性等方面有了极大的提高。
(2)从前面的分析知，整个改进方案并不复杂，因此对于目前仍广泛使用的传统的表面粗糙度测量仪的改进具有一定的意义。
(3)随着电子技术的进步，某些型号的表面粗糙度仪还可将表面粗糙度的凹凸不平作三维处理，测量时在相互平行的多个截面上进行，通过模 -数变换器，将模拟量转换为数字量，送入计算机进行数据处理，记录其三维放大图形，并求出等高线图形，从而更加合理的评定被测面的表面粗糙度。
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2007年5月8日 星期二
超精密车削表面粗糙度 www.tool-tool.com
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引言
随着超精密加工技术的飞速发展，特别是计算 机辅助制造(CAM)技术在超光滑表面加工领域 的广泛应用，人们现在已经把主要精力瞄准发展可 靠的数据模型系统，以便加工前能够对切削参数进 行优选。这里我们用回归分析的方法，在大量的试 验和观察中寻找隐藏在随机性后面的统计规律性， 最终来达到加工前设计、预测和控制表面粗糙度的 目的。回归分析法是一种常用的数学方法，随着正 交多项式回归和逐步回归分析等方法的引入，它在 表面粗糙度预测领域中的应用越来越广泛。为寻求 最佳切削参数以控制表面粗糙度，人们越来越希望 以较少的实验建立精度较高的表面粗糙度预测模 型，从而摆脱古典回归分析的被动局面，主动地把 试验的安排、数据的处理和回归方程的精度统一起 来加以考虑。根据实验目的和数据分析来选择实验 点，这样不仅使得在每个实验点上获得的数据含有 大量的信息，而且实验次数少，建立的数学模型效 率高，为切削参数的优选以及超光滑表面粗糙度预 测和控制开辟了新路。
l 数学模型的设定
2 实验规划和变量编码设计
合理地设计实验能够减少实验的次数，本文在 以x1、x2、x3为坐标轴的编码空间中选择实验点进 行变量编码设计的时候，从容易计算的角度出发，同 时也综合考虑了机床的加工能力和极限切削条件。 用前12个实验推导表面粗糙度的一次预测方程，其 中中心实验点(9、10、11、12)用于估算实验误差，该 误差在以后还将被用于估算置信区间。在许多情况 下，一次预测方程已经能够满足要求，但二次预测方 程可能拟合得更好。于是，又进行了后12次实验，使 用全部24个实验点来推导二次预测方程[1]。
3 实验条件
实验是在哈尔滨工业大学精密工程研究所研制 的HCM-I型亚微米超精密车床上进行的，被加工 的材料为铝合金(AlCu4Mgl)，使用的刀具为英国 Contour Fine Tooling公司生产的金刚石圆弧刃车 刀，车刀前角为-25°，刀具圆弧半径为1．5mm， 刃口半径为190nm，切削是在无切削液的条件下进 行的，超精密车床的结构如图2所示。加工后的每 一个表面粗糙度值是使用 AFM进行10次测量平 均求得。
4 表面粗糙度预测模型的推导及其适用范围
第一、二组12个实验完成以后，假定一次模 型中的四个回归系数利用最小二乘法求得，其基本 公式为：b＝(xTx)-1xTy[3，4]，前两组12个实验 中的独立变量x、响应值y的矩阵分别为： xT为x的转置矩阵，(xTx)-1为(xTx)的 逆矩阵，y为测量粗糙度对数值组成的矩阵，因 此，利用第一、二组12个实验测得的实验数据， 按照公式可以求得b0、b1、b2、b3，从而推导出 粗糙度预测模型，估算的粗糙度用对数值y来表 示。
5 粗糙度预测模型的显著性检验
事实上，在建立模型前，我们并不能预先判定随机变量y与变量x1、x2、x3之间是否有直接关系，表面粗糙预测模型只是一种假设，尽管这种假设不是没有根据的，但在求出模型以后，有必要进行粗糙度预测模型的显著性检验，并由此判定预测模型拟合程度的好坏，随机变量的估计值与真实值的接近程度通常用置信区间来表示，对于二次模型来说，中心实验点、立方体顶点和增长实验点的95%置信区间分别用下列公式计算：
模型的显著性检验用统计量F1进行，其计算结果如表2所示。
对于一次预测方程，经计算求得失拟均方和与误差均方和的比值F1=0.167,小于F0.05（5，3）=9.01。检验结果表明，一次预测方程与实际情况拟合得很好，可以用来预测表面粗糙度。
对于二次预测议程，经计算求得一次项、二次项 均方和与误差均方和的比值F1都大于F0.05(3，8) ＝4．07，因此二次预测方程中的一次项、二次项是显 著的；相互作用项的均方和与误差均方和的比值F1 ＝2．5018，略微小于F0.05(3，8)＝4.07，在模型中的 作用不明显；失拟均方和与误差均方和的比值F1= 0.0541远远小于F0.05(3，8)＝4．07，检验结果再次 表明，二次预测方程与实际情况拟合得更好，同样可 以用来预测表面粗糙度[5，6]。
6 粗糙度预测模型的使用与分析
6.1 一次预测模型的分析
在上述的条件下，从预测模型和图3中粗糙度 值分别为14nm、16nm和18nm一次响应面图上可 以反映出：随着切削速度的增加，表面粗糙度值降 低，其值在10-20nm之间变化，这主要是受加工 所使用机床的动特性的影响。从AFM测得的表面 微观形貌照片上也能清楚地看到这一变化规律。
从实验获得的表面粗糙度预测模型来看，切深 减小使加工表面粗糙度值加大，图6和图7为υ= 113m／min，f＝2.6μm／rev，ap分别为 2.25μm和 4μm的时候用AFM测得的加工表面微观形貌图。经 分析发现，本次实验所使用刀具的刃口半径 ρ(190nm)较大，故切深小时切削困难，变质层加 大，从而导致表面粗糙度加大。事实上，在刀具刃口 半径尸足够小(ρ≤50nm)、切削深度 ap在0．1— 10μm之间变化的时候，切削深度并不影响加工变质 层和表面残余应力，因此对加工表面粗糙度的影响很小。 图8和图9为υ=188m/min,ap=3.0μm，f分别为 3.6μm/rev和2.5μm/rev的时候用AFM测得的加工表面微观形貌图，从图中可以看出；在切削速度、切削深度为常量，进给量 f≤5μm/rev的时候，小进给量可以得到小的表面粗糙度。
6.2 二次预测模型的优化
由表面粗糙度预测模型可以看出：要获得一个表面粗糙度值，切削参数υ、f、ap的组合方式有许多，从控制表面粗糙度的角度出发，应该昼选用3个参数之间的最佳组合，以便使加工获得的表面粗糙度值最小，这就涉及到模型中变量的优化问题。这里利用机械优化设计中的约束变尺度法编制软件，在特定的切削条件下（91m/min≤υ≤388m/min,2.0μm≤ap≤4.5μm，2.5μm/rev≤f≤3.6μm/rev），通过10次迭代，得到切削参数组合的最优点为：υ*=388m/min，f*=3.6μm/rev，ap*=3.0μm，加工获得的表面粗糙度最小值可以达到10.237nm。
7 结论
利用回归分析法建立的表面粗糙度预测模型可以通过较少的实验，获得大量的信息，而且在特定的条例上可以利用机械优化设计方法对切削参数进行优选，实现加工前预测并控制表面质量的目的；通过推导出的一次预测议程可以知道：在上述的加工条件下，使用金刚石刀具超精密加工铝合金的时候，随着切削速度的切削浓度的啬，表面粗糙度降低；随着进给量的增大，表面粗糙度增大。另外，如果适当地增大切削参数的取值，可以在更大范围内建立起超精密车削铝匐金表面粗糙度预测模型，也可以用该种方法建立其它金属加工表面粗糙度预测模型。其缺点是表面粗糙度测量时测量时受随机误差的影响，这给模型的建立带来一定误差，克服该总是的办法是表面粗糙度测量时使用高分辩率的测量仪器，第一个值经过多次测量平均后求得。
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引言
随着超精密加工技术的飞速发展，特别是计算 机辅助制造(CAM)技术在超光滑表面加工领域 的广泛应用，人们现在已经把主要精力瞄准发展可 靠的数据模型系统，以便加工前能够对切削参数进 行优选。这里我们用回归分析的方法，在大量的试 验和观察中寻找隐藏在随机性后面的统计规律性， 最终来达到加工前设计、预测和控制表面粗糙度的 目的。回归分析法是一种常用的数学方法，随着正 交多项式回归和逐步回归分析等方法的引入，它在 表面粗糙度预测领域中的应用越来越广泛。为寻求 最佳切削参数以控制表面粗糙度，人们越来越希望 以较少的实验建立精度较高的表面粗糙度预测模 型，从而摆脱古典回归分析的被动局面，主动地把 试验的安排、数据的处理和回归方程的精度统一起 来加以考虑。根据实验目的和数据分析来选择实验 点，这样不仅使得在每个实验点上获得的数据含有 大量的信息，而且实验次数少，建立的数学模型效 率高，为切削参数的优选以及超光滑表面粗糙度预 测和控制开辟了新路。
l 数学模型的设定
2 实验规划和变量编码设计
合理地设计实验能够减少实验的次数，本文在 以x1、x2、x3为坐标轴的编码空间中选择实验点进 行变量编码设计的时候，从容易计算的角度出发，同 时也综合考虑了机床的加工能力和极限切削条件。 用前12个实验推导表面粗糙度的一次预测方程，其 中中心实验点(9、10、11、12)用于估算实验误差，该 误差在以后还将被用于估算置信区间。在许多情况 下，一次预测方程已经能够满足要求，但二次预测方 程可能拟合得更好。于是，又进行了后12次实验，使 用全部24个实验点来推导二次预测方程[1]。
3 实验条件
实验是在哈尔滨工业大学精密工程研究所研制 的HCM-I型亚微米超精密车床上进行的，被加工 的材料为铝合金(AlCu4Mgl)，使用的刀具为英国 Contour Fine Tooling公司生产的金刚石圆弧刃车 刀，车刀前角为-25°，刀具圆弧半径为1．5mm， 刃口半径为190nm，切削是在无切削液的条件下进 行的，超精密车床的结构如图2所示。加工后的每 一个表面粗糙度值是使用 AFM进行10次测量平 均求得。
4 表面粗糙度预测模型的推导及其适用范围
第一、二组12个实验完成以后，假定一次模 型中的四个回归系数利用最小二乘法求得，其基本 公式为：b＝(xTx)-1xTy[3，4]，前两组12个实验 中的独立变量x、响应值y的矩阵分别为： xT为x的转置矩阵，(xTx)-1为(xTx)的 逆矩阵，y为测量粗糙度对数值组成的矩阵，因 此，利用第一、二组12个实验测得的实验数据， 按照公式可以求得b0、b1、b2、b3，从而推导出 粗糙度预测模型，估算的粗糙度用对数值y来表 示。
5 粗糙度预测模型的显著性检验
事实上，在建立模型前，我们并不能预先判定随机变量y与变量x1、x2、x3之间是否有直接关系，表面粗糙预测模型只是一种假设，尽管这种假设不是没有根据的，但在求出模型以后，有必要进行粗糙度预测模型的显著性检验，并由此判定预测模型拟合程度的好坏，随机变量的估计值与真实值的接近程度通常用置信区间来表示，对于二次模型来说，中心实验点、立方体顶点和增长实验点的95%置信区间分别用下列公式计算：
模型的显著性检验用统计量F1进行，其计算结果如表2所示。
对于一次预测方程，经计算求得失拟均方和与误差均方和的比值F1=0.167,小于F0.05（5，3）=9.01。检验结果表明，一次预测方程与实际情况拟合得很好，可以用来预测表面粗糙度。
对于二次预测议程，经计算求得一次项、二次项 均方和与误差均方和的比值F1都大于F0.05(3，8) ＝4．07，因此二次预测方程中的一次项、二次项是显 著的；相互作用项的均方和与误差均方和的比值F1 ＝2．5018，略微小于F0.05(3，8)＝4.07，在模型中的 作用不明显；失拟均方和与误差均方和的比值F1= 0.0541远远小于F0.05(3，8)＝4．07，检验结果再次 表明，二次预测方程与实际情况拟合得更好，同样可 以用来预测表面粗糙度[5，6]。
6 粗糙度预测模型的使用与分析
6.1 一次预测模型的分析
在上述的条件下，从预测模型和图3中粗糙度 值分别为14nm、16nm和18nm一次响应面图上可 以反映出：随着切削速度的增加，表面粗糙度值降 低，其值在10-20nm之间变化，这主要是受加工 所使用机床的动特性的影响。从AFM测得的表面 微观形貌照片上也能清楚地看到这一变化规律。
从实验获得的表面粗糙度预测模型来看，切深 减小使加工表面粗糙度值加大，图6和图7为υ= 113m／min，f＝2.6μm／rev，ap分别为 2.25μm和 4μm的时候用AFM测得的加工表面微观形貌图。经 分析发现，本次实验所使用刀具的刃口半径 ρ(190nm)较大，故切深小时切削困难，变质层加 大，从而导致表面粗糙度加大。事实上，在刀具刃口 半径尸足够小(ρ≤50nm)、切削深度 ap在0．1— 10μm之间变化的时候，切削深度并不影响加工变质 层和表面残余应力，因此对加工表面粗糙度的影响很小。 图8和图9为υ=188m/min,ap=3.0μm，f分别为 3.6μm/rev和2.5μm/rev的时候用AFM测得的加工表面微观形貌图，从图中可以看出；在切削速度、切削深度为常量，进给量 f≤5μm/rev的时候，小进给量可以得到小的表面粗糙度。
6.2 二次预测模型的优化
由表面粗糙度预测模型可以看出：要获得一个表面粗糙度值，切削参数υ、f、ap的组合方式有许多，从控制表面粗糙度的角度出发，应该昼选用3个参数之间的最佳组合，以便使加工获得的表面粗糙度值最小，这就涉及到模型中变量的优化问题。这里利用机械优化设计中的约束变尺度法编制软件，在特定的切削条件下（91m/min≤υ≤388m/min,2.0μm≤ap≤4.5μm，2.5μm/rev≤f≤3.6μm/rev），通过10次迭代，得到切削参数组合的最优点为：υ*=388m/min，f*=3.6μm/rev，ap*=3.0μm，加工获得的表面粗糙度最小值可以达到10.237nm。
7 结论
利用回归分析法建立的表面粗糙度预测模型可以通过较少的实验，获得大量的信息，而且在特定的条例上可以利用机械优化设计方法对切削参数进行优选，实现加工前预测并控制表面质量的目的；通过推导出的一次预测议程可以知道：在上述的加工条件下，使用金刚石刀具超精密加工铝合金的时候，随着切削速度的切削浓度的啬，表面粗糙度降低；随着进给量的增大，表面粗糙度增大。另外，如果适当地增大切削参数的取值，可以在更大范围内建立起超精密车削铝匐金表面粗糙度预测模型，也可以用该种方法建立其它金属加工表面粗糙度预测模型。其缺点是表面粗糙度测量时测量时受随机误差的影响，这给模型的建立带来一定误差，克服该总是的办法是表面粗糙度测量时使用高分辩率的测量仪器，第一个值经过多次测量平均后求得。
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刀具选择与切削用量在数控加工中的确定www.tool-tool.com
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一、科学选择数控刀具
1、选 择 数控刀具的原则
刀具 寿 命 与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
选择 刀 具
寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了
充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，
刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担
到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与
普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样
来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。
2、 选 择 数控车削用刀具
数控 车 削
车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工
中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车
刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如900内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是
几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧
上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧
半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀
损坏。
3、 选 择 数控铣削用刀具
在数 控 加
工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下:一是铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般
取RD=(0.8一0.9)Rmin。二是零件的加工高度H<
(1/4-1/6)RD,以保证刀具有足够的刚度。三是用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r,，
即直径为d=2Re=2(R-r)，编程时取刀具半径为Re=0.95
(Rr)。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。
目前 ， 数
控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具
的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSG-JT，直柄刀具系统的标准代号为DSG-JZ,此外，对所选择的刀具，在使用前都
需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。
二、设置刀点和换刀点
刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件
运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:
便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查;引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零
件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀
点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点;球头铣刀是球头的球心，钻
头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需
要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。
三、确定切削用量
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选
用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度
提高生产率，降低成本。
1、 确定主轴转速
主轴 转 速 应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。其计算公式为:n= 1 0 00 v/7 1D
式 中: v— 切削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定; n一一主轴转速，单位为r/min, D— 工件直径或刀具直径，单位为mm。计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速。
2、 确 定 进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性
能限制。确定进给速度的原则:当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100一200mm/min范围内选取;在
切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20一50mm/min范围内选取;当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小
些，一般在20--50mm/min范围内选取;刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
3、确定背吃刀量
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证
加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5m m,总之 ，切 削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充
分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
参考文献:
1、太原市金属切削刀具协会.金属切削实用刀具技术.北京:机械工业出版社.2002
2、机床加工技能训练.中国劳动出版社.1996年5月
3、华丽娟，徐朔.数控加工技术[iJ‘教学改革探索
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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一、科学选择数控刀具
1、选 择 数控刀具的原则
刀具 寿 命 与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
选择 刀 具
寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了
充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，
刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担
到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与
普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样
来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。
2、 选 择 数控车削用刀具
数控 车 削
车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工
中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车
刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如900内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是
几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧
上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧
半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀
损坏。
3、 选 择 数控铣削用刀具
在数 控 加
工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下:一是铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般
取RD=(0.8一0.9)Rmin。二是零件的加工高度H<
(1/4-1/6)RD,以保证刀具有足够的刚度。三是用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r,，
即直径为d=2Re=2(R-r)，编程时取刀具半径为Re=0.95
(Rr)。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。
目前 ， 数
控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具
的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSG-JT，直柄刀具系统的标准代号为DSG-JZ,此外，对所选择的刀具，在使用前都
需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。
二、设置刀点和换刀点
刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件
运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:
便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查;引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零
件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀
点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点;球头铣刀是球头的球心，钻
头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需
要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。
三、确定切削用量
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选
用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度
提高生产率，降低成本。
1、 确定主轴转速
主轴 转 速 应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。其计算公式为:n= 1 0 00 v/7 1D
式 中: v— 切削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定; n一一主轴转速，单位为r/min, D— 工件直径或刀具直径，单位为mm。计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速。
2、 确 定 进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性
能限制。确定进给速度的原则:当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100一200mm/min范围内选取;在
切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20一50mm/min范围内选取;当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小
些，一般在20--50mm/min范围内选取;刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
3、确定背吃刀量
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证
加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5m m,总之 ，切 削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充
分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
参考文献:
1、太原市金属切削刀具协会.金属切削实用刀具技术.北京:机械工业出版社.2002
2、机床加工技能训练.中国劳动出版社.1996年5月
3、华丽娟，徐朔.数控加工技术[iJ‘教学改革探索
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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粉末冶金工艺及材料www.tool-tool.com
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文通过粉末冶金成形基础、粉末冶金成形及粉末冶金材料的介绍，可使大家掌握粉末冶金材料及成形工艺的特点，了解它们与传统材料工艺的不同。了解粉末冶金材料的种类及应用。
粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点：
1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。
粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1 粉末冶金基础知识
⒈1 粉末的化学成分及性能
尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。
1.粉末的化学成分
常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
2.粉末的物理性能
⑴ 粒度及粒度分布
粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图7.1.1描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。
⑵ 颗粒形状
即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。
⑶ 比表面积
即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
3.粉末的工艺性能
粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。
⑴ 填充特性
指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。
⑵ 流动性
指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。
⑶ 压缩性
表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。
⑷ 成形性 指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响。
1.2 粉末冶金的机理
1.压制的机理
压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。
2.等静压制
压力直接作用在粉末体或弹性模套上，使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。
⑴ 冷等静压制
即在室温下等静压制，液体为压力传递媒介。将粉末体装入弹性模具内，置于钢体密封容器内，用高压泵将液体压入容器，利用液体均匀传递压力的特性，使弹性模具内的粉末体均匀受压。因此，冷等静压制压坯密度高，较均匀，力学性能较好，尺寸大且形状复杂，已用于棒材、管材和大型制品的生产。
⑵ 热等静压制
把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程。在高温下的等静压制，可以激活扩散和蠕变现象的发生，促进粉末的原子扩散和再结晶及以极缓慢的速率进行塑性变形，气体为压力传递媒介。粉末体在等静压高压容器内同一时间经受高温和高压的联合作用，强化了压制与烧结过程，制品的压制压力和烧结温度均低于冷等静压制，制品的致密度和强度高，且均匀一致，晶粒细小，力学性能高，消除了材料内部颗粒间的缺陷和孔隙，形状和尺寸不受限制。但热等静压机价格高，投资大。热等静压制已用于粉末高速钢、难熔金属、高温合金和金属陶瓷等制品的生产。
3.粉末轧制
将粉末通过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。将金属粉末通过一个特制的漏斗喂入转动的轧辊缝中，可轧出具有一定厚度、长度连续、强度适宜的板带坯料。这些坯体经预烧结、烧结，再轧制加工及热处理等工序，就可制成具有一定孔隙度的、致密的粉末冶金板带材。粉末轧制制品的密度比较高，制品的长度原则上不受限制，轧制制品的厚度和宽度会受到轧辊的限制；成材率高为80%～90%，熔铸轧制的仅为60%或更低。粉末轧制适用于生产多孔材料、摩擦材料、复合材料和硬质合金等的板材及带材。
4.粉浆浇注
是金属粉末在不施加外力的情况下成形的，即将粉末加水或其它液体及悬浮剂调制成粉浆，再注入石膏模内，利用石膏模吸取水分使之干燥后成形。常用的悬浮剂有聚乙烯醇、甘油、藻肮酸钠等，作用是防止成形颗粒聚集，改善润湿条件。为保证形成稳定的胶态悬浮液，颗粒尺寸不大于5μm～10μm，粉末在悬浮液中的质量含量为40%～70%。粉浆成形工艺参见本书6.2.2。
5.挤压成形
将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。按照挤压条件不同，分为冷挤压和热挤压。冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下（40℃～200℃）挤压成坯块；粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤，热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。挤压成形设备简单，生产率高，可获得长度方向密度均匀的制品。
挤压成形能挤压出壁很薄直经很小的微形小管，如厚度仅0.01mm，直径1mm的粉末冶金制品；可挤压形状复杂、物理力学性能优良的致密粉末材料，如烧结铝合金及高温合金。挤压制品的横向密度均匀，生产连续性高，因此，多用于截面较简单的条、棒和螺旋形条、棒（如麻花钻等）。
6.松装烧结成形
粉末未经压制而直接进行烧结，如将粉末装入模具中振实，再连同模具一起入炉烧结成形，用于多孔材料的生产；或将粉末均匀松装于芯板上，再连同芯板一起入炉烧结成形，再经复压或轧制达到所需密度，用于制动摩擦片及双金属材料的生产。
将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。按照挤压条件不同，分为冷挤压和热挤压。冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下（40℃～200℃）挤压成坯块；粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤，热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。挤压成形设备简单，生产率高，可获得长度方向密度均匀的制品。
7.爆炸成形
借助于爆炸波的高能量使粉末固结的成形方法。爆炸成形的特点是爆炸时产生压力很高，施于粉末体上的压力速度极快。如炸药爆炸后，在几微秒时间内产生的冲击压力可达106MPa（相当于107个大气压），比压力机上压制粉末的单位压力要高几百倍至几千倍。爆炸成形压制压坯的相对密度极高，强度极佳。如用炸药爆炸压制电解铁粉，压坯的密度接近纯铁体的理论密度值。
爆炸成形可加工普通压制和烧结工艺难以成形的材料，如难熔金属、高合金材料等，还可压制普通压力无法压制的大型压坯。
除上述方法外，还有注射成形及热等静压制新技术等新的成形方法。
2.烧结的机理
烧结是粉末或压坯在低于其主要组分熔点温度以下的热处理过程，目的是通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。随着温度升高，粉末或压坯中产生一系列的物理、化学变化：水和有机物的蒸发或挥发、吸附气体的排除、应力消除以及粉末颗粒表面氧化物的还原等，接着粉末表层原子间的相互扩散和塑性流动。随着颗粒间接触面的增大，会产生再结晶和晶粒长大，有时出现固相的熔化和重结晶。以上各过程常常会相互重叠，相互影响，使烧结过程变得十分复杂。烧结过程中制品显微组织的变化如图7.1.3所示。
2 粉末冶金工艺
2.1 粉末制备
金属粉末的制备方法分为两大类：机械法和物理化学法。还有新研制的机械合金化法，汞齐法、蒸发法、超声粉碎法等超微粉末制造技术。制备方法决定着粉末的颗粒大小、形状、松装密度、化学成分、压制性、烧结性等。
2.2粉末的预处理
粉末的预处理包括粉末退火、分级、混合、制粒、加润滑剂等。
1. 退火
粉末的预先退火可以使氧化物还原，降低碳和其它杂质的含量，提高粉末的纯度；同时，还能消除粉末的加工硬化、稳定粉末的晶体结构。退火温度根据金属粉末的种类而不同，通常为金属熔点的0.5～0.6K。通常，电解铜粉的退火温度约为300，电解铁粉或电解镍粉的约为700℃，不能超过900℃。退火一般用还原性气氛，有时也用真空或惰性气氛。
2.分级
将粉末按粒度大小分成若干级的过程。分级使配料时易于控制粉末的粒度和粒度分布，以适应成形工艺要求，常用标准筛网筛分进行分级。
3.混合
指将两种或两种以上不同成分的粉末均匀化的过程。混合基本上有两种方法：机械法和化学法，广泛应用的是机械法，将粉末或混合料机械的掺和均匀而不发生化学反应。机械法混料又可分为干混和湿混，铁基等制品生产中广泛采用干混；制备硬质合金混合料则常使用湿混。湿混时常用的液体介质为酒精、汽油、丙酮、水等。化学法混料是将金属或化合物粉末与添加金属的盐溶液均匀混合；或者是各组元全部以某种盐的溶液形式混合，然后经沉淀、干燥和还原等处理而得到均匀分布的混合物。
常需加入的添加剂，用于提高压坯强度或防止粉末成分偏析的增塑剂（汽油、橡胶溶液、石蜡等），用于减少颗粒间及压坯与模壁间摩擦的润滑剂（硬质酸锌、二硫化钼等）。
4.制粒
将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的流动性。常用的制粒设备有振动筛、滚筒制粒机、圆盘制粒机等。
2.3 成形
成形是将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程。常用的成形方法有模压、轧制、挤压、等静压、松装烧结成形、粉浆浇注和爆炸成形等。
1.模压
即粉末料在压模内压制。室温压制时一般需要约1吨/厘米2以上的压力，压制压力过大时，影响加压工具；并且有时坯体发生层状裂纹、伤痕和缺陷等。压制压力的最大限度为12—15吨／厘米2。超过极限强度后，粉末颗粒发生粉碎性破坏。
图7.2.1 常用的模压方法
1、8—固定模冲 2、6—固定阴模 3—粉末
4、5、7、10—运动模冲
9—浮动阴模
常用的模压方法有单向压制、双向压制、浮动模压制等。⑴ 单向压制
即固定阴模中的粉末在一个运动模冲和一个固定模冲之间进行压制的方法，如图7.2.1(a)所示。单向压制模具简单，操作方便，生产效率高，但压制时受摩擦力的影响，制品密度不均匀，适宜压制高度或厚度较小的制品。
⑵ 双向压制
阴模中粉末在相向运动的模冲之间进行压制的方法，如图7.2.1(b)所示。双向压制比较适宜高度或厚度较大的制品。双向压制压坯的密度较单向压制均匀，但双向同时加压时，压坯厚度的中间部分密度较低。
⑶ 浮动压制
浮动阴模中的粉末在一个运动模冲和一个固定模冲之间进行压制，如图7.2.1(c)。阴模由弹簧支承，处于浮动状态，开始加压时，由于粉末与阴模壁间摩擦力小于弹簧支承力，只有上模冲向下移动；随着压力增大，当二者的摩擦力大于弹簧支承力时，阴模与上模冲一起下行，与下模冲间产生相对移动，使单向压制转变为压坯的双向受压，而且压坯双向不同时受压，这样压坯的密度更均匀。
2.4 烧结
1.烧结的方法
不同的产品、不同的性能烧结方法不一样。
⑴ 按原料组成不同分类。可以将烧结分为单元系烧结、多元系固相烧结及多元系液相烧结。单元系烧结是纯金属（如难熔金属和纯铁软磁材料）或化合物 (Al2O3、B4C、BeO、MoSi2等)熔点以下的温度进行固相烧结。多元系固相烧结是由两种或两种以上的组元构成的烧结体系，在其中低熔成分的熔点温度以下进行的固相烧结。粉末烧结合金多属于这一类。如Cu-Ni、Fe-Ni、Cu-Au、W-Mo、Ag-Au、 Fe-Cu、W-Ni、Fe-C、 Cu-C、Cu-W、Ag-W等。多元系液相烧结以超过系统中低熔成分熔点的温度进行的烧结。如W-Cu-Ni、W-Cu、WC-Co、TiC-Ni、 Fe-Cu(Cu>10%、Fe-Ni-Al、Cu-Pb、Cu-Sn、 Fe-Cu(Cu<10%)等
⑵ 按进料方式不同分类。分为为连续烧结和间歇烧结。
连续烧结
烧结炉具有脱蜡、预烧、烧结、制冷各功能区段，烧结时烧结材料连续地或平稳、分段地完成各阶段的烧结。连续烧结生产效率高，适用于大批量生产。常用的进料方式有推杆式、辊道式和网带传送式等。
间歇烧结
零件置于炉内静止不动，通过控温设备，对烧结炉进行需要的预热、加热及冷却循环操作，完成烧结材料的烧结过程。间歇烧结可依据炉内烧结材料的性能确定合适的烧结制度，但生产效率低，适用于单件、小批量生产，常用的烧结炉有钟罩式炉、箱式炉等。
除上述分类方法外。按烧结温度下是否有液相分为固相烧结和液相烧结；按烧结温度分为中温烧结和高温烧结（1100～1700℃），按烧结气氛的不同分为空气烧结，氢气保护烧结（如钼丝炉、不锈钢管和氢气炉等）和真空烧结。另外还有超高压烧结、活化热压烧结等新的烧结技术。
2.影响粉末制品烧结质量的因素
影响烧结体性能的因素很多，主要是粉末体的性状、成形条件和烧结的条件。烧结条件的因素包括加热速度、烧结温度和时间、冷却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。
⑴ 烧结温度和时间
烧结温度的高低和时间的长短影响到烧结体的孔隙率、致密度、强度和硬度等。烧结温度过高和时间过长，将降低产品性能，甚至出现制品过烧缺陷；烧结温度过低或时间过短，制品会因欠烧而引起性能下降。
⑵ 烧结气氛
粉末冶金常用的烧结气氛有还原气氛、真空、氢气氛等。烧结气氛也直接影响到烧结体的性能。在还原气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物还原。如铁基、铜基制品常采用发生炉煤气或分解氨，硬质合金、不锈钢常采用纯氢。活性金属或难熔金属（如铍、钛、锆、钽）、含TiC的硬质合金及不锈钢等可采用真空烧结。真空烧结能避免气氛中的有害成分（H2O、O2、H2）等的不利影响，还可降低烧结温度（一般可降低100～150℃）。
2.5 后处理
指压坯烧结后的进一步处理，根据产品具体要求决定是否需要后处理。常用的后处理方法有复压、浸渍、热处理、表面处理和切削加工等。
1.复压
为提高烧结体物理和力学性能而进行的施加压力处理，包括精整和整形等。精整是为达到所需尺寸而进行的复压，通过精整模对烧结体施压以提高精度。整形是为达到特定的表面形状而进行的复压，通过整形模对制品施压以校正变形且降低表面粗糙度值。复压适用于要求较高且塑性较好的制品，如铁基、铜基制品。
2.浸渍
用非金属物质（如油、石蜡和树脂等）填充烧结体孔隙的方法。常用的浸渍方法有浸油、浸塑料、浸熔融金属等。浸油即在烧结体内浸入润滑油，改善其自润滑性能并防锈，常用于铁、铜基含油轴承。浸塑料是采用聚四氟乙烯分散液，经固化后，实现无油润滑，常用于金属塑料减摩零件。浸熔融金属可提高强度及耐磨性，铁基材料常采用浸铜或铅。
3.热处理
对烧结体加热到一定温度，再通过控制冷却方法等处理，以改善制品性能的方法。常用的热处理方法有淬火、化学热处理、热机械处理等，工艺方法一般与致密材料相似。对于不受冲击而要求耐磨的铁基制件可采用整体淬火，由于孔隙的存在能减少内应力，一般可以不回火。而要求外硬内韧的铁基制件可采用淬火或渗碳淬火。热锻是获得致密制件常用的方法，热锻造的制品晶粒细小，且强度和韧性高。
4.表面处理
常用的表面处理方法有蒸汽处理、电镀、浸锌等。蒸汽处理是工件在500～560℃的热蒸汽中加热并保持一定时间，使其表面及孔隙形成一层致密氧化膜的表面工艺，用于要求防锈、耐磨或防高压渗透的铁基制件。电镀应用电化学原理在制品表面沉积出牢固覆层，其工艺方法同致密材料。电镀用于要求防锈、耐磨及装饰的制件。
此外，还可通过锻压、焊接、切削加工、特种加工等方法进一步改变烧结体的形状或提高精度，以满足零件的最终要求。电火花加工、电子束加工、激光加工等特种加工方法以及离子氮化、离子注入、气相沉积、热喷涂等表面工程技术已用于粉末冶金制品的后处理，进一步提高了生产效率和制品质量。
3 粉末冶金零件结构的工艺性
粉末冶金材料常用的成形方法是在刚性封闭模具中将金属粉末压缩成形，模具成本较高；由于粉末流动性较差，且又受到摩擦力的影响，压坯密度一般较低且分布不均匀，强度不高，薄壁、细长形和沿压制方向呈变截面的制品还难以成形。因此，采用压制成形的零件结构的设计应注意下列问题。
⑴ 尽量采用简单、对称的形状，避免截面变化过大以及窄槽、球面等，以利于制模和压实，如图7.3.1所示。
⑵ 避免局部薄壁，以便装粉压实和防止出现裂纹,如图7.3.2所示。
⑶ 避免侧壁上的沟槽和凹孔，以利于压实或减少余块。
⑷ 避免沿压制方向截面积渐增，以利于压实。各壁的交接处应采用圆角或倒角过渡，避免出现尖角，以利于压实及防止模具或压坯产生应力集中。
4:粉末冶金材料
粉末冶金是一项很有发展的新技术、新工艺，已广泛应用在农机、汽车、机床、冶金、化工、轻工、地质勘探、交通运输等各方面。粉末冶金材料有工具材料及机械零件和结构材料。工具材料大致有粉末高速钢、硬质合金、超硬材料、陶瓷工具材料及复合材料等。机械零件和结构材料有粉末减摩材料，包括多孔减摩材料和致密减摩材料；粉末冶金铁基零件及粉末冶金非铁金属零件等。
1.硬质合金
硬质合金由硬质基体（质量分数为70%～97% ）和粘结金属两部分组成。硬质基体是难熔金属的碳化物，如碳化钨及碳化钛等；粘结金属为铁族金属及合金，以钴为主。
⑴ 硬质合金的种类和牌号
硬质合金为一种优良的工具材料，主要用作切削刀具、金属成形工具、矿山工具、表面耐磨材料及高刚性结构部件。类型有含钨硬质合金，钢结硬质合金，涂层硬质合金，细晶粒硬质合金等。钢结硬质合金是一种新型的工模具材料，性能介于高速工具钢和硬质合金之间，是以一种或几种碳化物（如WC、TiC）为硬化相，以碳钢或合金钢（如高速工具钢、铬钼钢等）粉末为粘结剂，经配料、压制、烧结而制成的粉末冶金材料。退火处理后，可进行切削加工；淬火、回火处理后，有相当于硬质合金的高硬度和耐磨性，一定的耐热、耐蚀和抗氧化性。适于制造麻花钻、铣刀等形状复杂的刀具、模具和耐磨件。
含钨硬质合金按其成分和性能特点分为钨钴类（WC -Co系）、钨钛钴类（WC-TiC-Co系）、钨钛钽（铌）类[WC-TiC-TaC(NbC)-Co系、WC –TaC(NbC)-Co系]。钨钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨（WC）及钴。牌号为“YG+数字”（YG为“硬钴”汉语拼音字首），数字表示钴平均质量分数。如YG6表示钴平均质量分数为6%，余量为碳化钨的钨钴类硬质合金。该类合金的抗弯强度高，能承受较大的冲击，磨削加工性较好，但热硬性较低（800～900℃），耐磨性较差，主要用于加工铸铁和非铁金属的刃具。
钨钛钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴。牌号为“YT+数字”（YT为“硬钛”汉语拼音字首），数字表示碳化钛平均质量分数。如 YT15表示TiC为15%，其余为WC和Co的硬质合金。该类硬质合金的热硬性高（900～1100℃），耐磨性好，但抗弯强度较低，不能承受较大的冲击，磨削加工性较差，主要用于加工钢材。
钨钛钽（铌）类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。它是由碳化钨、碳化钛、碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）和钴组成。牌号为“YW+顺序号” （YW表示“硬万”汉语拼音字首），如YW1表示万能硬质合金。该类硬质合金是在上述硬质合金中添加TaC或NbC，它的热硬性高（> 1000℃），其它性能介于钨钴类与钨钛钴类之间，它既能加工钢材，又能加工非铁金属。
⑵ 硬质合金的性能及应用
1) 性能
硬质合金的硬度高，室温下达到86～93HRA，耐磨性好，切削速度比高速工具钢高4～7倍，刀具寿命高5～80倍，可切削50HRC左右的硬质材料；抗弯强度高，达6000MPa，但抗弯强度较低，约为高速工具钢的1/3～1/2，韧性差，约为淬火钢的30%～50%；耐蚀性和抗氧化性良好；线膨胀系数小，但导热性差。
2) 应用
硬质合金主要用于制造高速切削或加工高硬度材料的切削刀具，如车刀、铣刀等；也用作模具材料（如冷拉模、冷冲模、冷挤模等）及量具和耐磨材料。根据 GB2075—87规定，切削加工用硬质合金按切削排出形式和加工对象范围不同，分为P、M、K三个类别，同时又依据加工材质和加工条件不同，按用途进行分组，在类别后面加一组数字组成代号。如P01、P10、P20……，每一类别中，数字越大，韧性越好，耐磨性越低。
2.粉末高速钢
高速钢的合金元素含量高，采用熔铸工艺时会产生严重的偏析使力学性能降低。金属的损耗也大，高达钢锭重量的30%～50%。粉末高速钢可减少或消除偏析，获得均匀分布的细小碳化物，具有较大的抗弯强度和冲击强度；韧性提高50%，磨削性也大大提高；热处理时畸变量约为熔炼高速钢的十分之一，工具寿命提高 1～2倍。
采用粉末冶金方法还可进一步提高合金元素的含量以生产某些特殊成分的钢。如成份为9W-6Mo-7Cr-8V-8Co-2.6C的A32高速钢，切削性能是熔炼高速钢的1～4倍。
常用高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2，含有0.7%～0.9%C，及>10%的钨、铬、钼、钒等合金元素。其中碳保证高速钢具有高硬度和高耐磨性，钨和钼提高钢的热硬性，铬提高钢的淬透性，而钒则提高钢的耐磨性。
3.铁和铁合金的粉末冶金
在粉末冶金生产中，铁粉的用量比其金属粉末大得多。铁粉的60%～70%用于制造粉末冶金零件。主要类型有铁基材料、铁镍合金、铁铜合金及铁合金和钢。粉末冶金铁基结构零件具有精度较高，表面粗糙值小，不需或只需少量切削加工，节省材料，生产率高，制品多孔，可浸润滑油，减摩、减振、消声等特点。广泛用于制造机械零件，如机床上的调整垫圈、调整环、端盖、滑块、底座、偏心轮，汽车中的油泵齿轮、活塞环，拖拉机上的传动齿轮、活塞环，以及接头、隔套、油泵转子、挡套、滚子等。
粉末冶金铁基结构材料的牌号用“粉”、“铁”、“构”三字的汉语拼音字首“FTG”，加化合碳含量的万分数、主加合金元素的符号及其含量的百分数、辅加合金元素的符号及其含量的百分数和抗拉强度组成。如FTG60-20，表示化合碳量0.4%～0.7%,抗拉强度200MPa的粉末冶金铁基结构材料； FTG60Cu3Mo-40，表示化合碳量0.4%～0.7%，合金元素含量Cu2%～4%、Mo0.5%～1.0%，抗拉强度400MPa的粉末冶金铁基结构材料；FTG60Cu3Mo-40（55R），表示该烧结铜钼钢热处理后的抗拉强度为550MPa。
4.摩擦材料和减摩材料
粉末冶金摩擦材料是一种复合材料,它由高摩擦系数组元、高耐磨组元和高机械强度的组元所组成，用作离合器和制动器材料；粉末冶金减摩材料能够控制材料的孔隙，而这些孔隙中可以浸渗油，也能以固体润滑剂分布在金属里的复合材料的形式来制造，其中自润滑轴承在粉末冶金制品中占有重要的地位。摩擦材料和减摩材料是粉末冶金的特殊制品。
粉末冶金摩擦材料根据基体金属不同分为铁基材料和铜基材料，其辅助组元为润滑组元和摩擦组元。润滑组元有石墨和铅，占摩擦材料的5%～25%，改善材料的抗粘、抗卡性，提高耐磨性；摩擦组元有SiO2、SiC、Al2O3等，提高材料的摩擦系数，改善耐磨性，防止焊合。据工作条件不同，分为干式和湿式材料，湿式材料宜在油中工作。其牌号由“粉摩”两字的汉语拼音字首“FM”，加基体金属骨架组元序号（铜基为1，铁基为2）、顺序号和工作条件汉语拼音字首 “S”或“G”组成。如FM101S，表示顺序号为01的铜基、湿式粉末冶金摩擦材料；FG203G，表示顺序号为03的铁基、干式粉末冶金摩擦材料。
粉末冶金减摩材料分为铁基材料和铜基材料，具有多孔性，主要用来制造滑动轴承。这种轴承材料压制成轴承后，放在润滑油中因毛细现象可吸附润滑油（一般含油率12%～30%），故称含油轴承。轴承在工作时，由于发热膨胀使孔隙变小；轴旋转时带动轴承间隙中的空气层，降低了摩擦表面的静压力，在粉末空隙内外形成压力差，使润滑油被抽到工作表面。停止工作时，润滑油又渗入孔隙中，故含油轴承可自动润滑。
粉末冶金减摩材料的牌号由粉末冶金滑动轴承的“粉”、“轴”两字汉语拼音字首“FZ”，加上基体主加组元序号（铁基为1，铜基为2）、辅加组元序号和含油密度组成。如FZ1360，表示辅加组元为碳、铜，含油密度为5.7～6.2g/cm3的铁基粉末滑动轴承用减摩材料。
5.粉末冶金非铁金属机械零件
烧结金属非铁金属材料应用较多的是铜及其合金，另外还有铝烧结制品、烧结钛及钛合金。
⑴ 烧结铜及铜合金
烧结纯铜应用较少，只用于要求高导电性和无磁性零件。常用的烧结铜基合金有青铜（铜-锡）和黄铜（铜-锌），还有铜-镍-锌、铜-镍、铜-铝等合金系。铜基材料具有耐腐蚀的特点，有一定的强度和韧性，较容易进行加工，采用一般的压制烧结工艺即可生产。
烧结铜基合金多用于制造含油轴承、摩擦材料、电器接点材料及发汗材料的渗透金属，作为高密度机械零件常用于制作小型齿轮、凸轮、垫圈、螺母等，也可用粉末轧制的方法生产带材。
⑵ 铝烧结制品
铝基材料与铁基、铜基材料的性能相近，但质量轻，节约能源。铝烧结制品与其压铸件相比尺寸精度高、组织均匀，粉末锻造铝基材料的抗拉强度和屈服强度均高于普通铝锻件。铝烧结材料可用做精密机械零件、多孔含油轴承材料和过滤材料，在交通运输、仪器仪表、家庭用具、宇宙飞行等方面均有应用。
烧结铝制件几乎可以用所有的粉末冶金工艺生产。成形工艺有模压、等静压、轧制、挤压等。烧结在低露点（-40℃）的惰性或还原性气氛中进行，也可在真空中进行烧结。通过复压、冷锻或热锻进一步提高烧结件的密度和强度。为获得美观的表面可进行机械抛光、化学处理和电化处理。铝与铜合金性能的比较分别如表 7.4.9。
⑶ 烧结钛及钛合金
钛的密度小、强度高、耐蚀性好、使用温度范围广（540℃～-253℃）。钛基航空结构材料多用热锻、热等静压、热压、热挤压、粉末热轧等热成形工艺，以增加制品的密度，改善制品的性能。典型的钛基合金为Ti-6Al-4V，用于制做飞机机架配件。
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文通过粉末冶金成形基础、粉末冶金成形及粉末冶金材料的介绍，可使大家掌握粉末冶金材料及成形工艺的特点，了解它们与传统材料工艺的不同。了解粉末冶金材料的种类及应用。
粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点：
1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。
粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1 粉末冶金基础知识
⒈1 粉末的化学成分及性能
尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。
1.粉末的化学成分
常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
2.粉末的物理性能
⑴ 粒度及粒度分布
粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图7.1.1描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。
⑵ 颗粒形状
即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。
⑶ 比表面积
即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
3.粉末的工艺性能
粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。
⑴ 填充特性
指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。
⑵ 流动性
指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。
⑶ 压缩性
表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。
⑷ 成形性 指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响。
1.2 粉末冶金的机理
1.压制的机理
压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。
2.等静压制
压力直接作用在粉末体或弹性模套上，使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。
⑴ 冷等静压制
即在室温下等静压制，液体为压力传递媒介。将粉末体装入弹性模具内，置于钢体密封容器内，用高压泵将液体压入容器，利用液体均匀传递压力的特性，使弹性模具内的粉末体均匀受压。因此，冷等静压制压坯密度高，较均匀，力学性能较好，尺寸大且形状复杂，已用于棒材、管材和大型制品的生产。
⑵ 热等静压制
把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程。在高温下的等静压制，可以激活扩散和蠕变现象的发生，促进粉末的原子扩散和再结晶及以极缓慢的速率进行塑性变形，气体为压力传递媒介。粉末体在等静压高压容器内同一时间经受高温和高压的联合作用，强化了压制与烧结过程，制品的压制压力和烧结温度均低于冷等静压制，制品的致密度和强度高，且均匀一致，晶粒细小，力学性能高，消除了材料内部颗粒间的缺陷和孔隙，形状和尺寸不受限制。但热等静压机价格高，投资大。热等静压制已用于粉末高速钢、难熔金属、高温合金和金属陶瓷等制品的生产。
3.粉末轧制
将粉末通过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。将金属粉末通过一个特制的漏斗喂入转动的轧辊缝中，可轧出具有一定厚度、长度连续、强度适宜的板带坯料。这些坯体经预烧结、烧结，再轧制加工及热处理等工序，就可制成具有一定孔隙度的、致密的粉末冶金板带材。粉末轧制制品的密度比较高，制品的长度原则上不受限制，轧制制品的厚度和宽度会受到轧辊的限制；成材率高为80%～90%，熔铸轧制的仅为60%或更低。粉末轧制适用于生产多孔材料、摩擦材料、复合材料和硬质合金等的板材及带材。
4.粉浆浇注
是金属粉末在不施加外力的情况下成形的，即将粉末加水或其它液体及悬浮剂调制成粉浆，再注入石膏模内，利用石膏模吸取水分使之干燥后成形。常用的悬浮剂有聚乙烯醇、甘油、藻肮酸钠等，作用是防止成形颗粒聚集，改善润湿条件。为保证形成稳定的胶态悬浮液，颗粒尺寸不大于5μm～10μm，粉末在悬浮液中的质量含量为40%～70%。粉浆成形工艺参见本书6.2.2。
5.挤压成形
将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。按照挤压条件不同，分为冷挤压和热挤压。冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下（40℃～200℃）挤压成坯块；粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤，热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。挤压成形设备简单，生产率高，可获得长度方向密度均匀的制品。
挤压成形能挤压出壁很薄直经很小的微形小管，如厚度仅0.01mm，直径1mm的粉末冶金制品；可挤压形状复杂、物理力学性能优良的致密粉末材料，如烧结铝合金及高温合金。挤压制品的横向密度均匀，生产连续性高，因此，多用于截面较简单的条、棒和螺旋形条、棒（如麻花钻等）。
6.松装烧结成形
粉末未经压制而直接进行烧结，如将粉末装入模具中振实，再连同模具一起入炉烧结成形，用于多孔材料的生产；或将粉末均匀松装于芯板上，再连同芯板一起入炉烧结成形，再经复压或轧制达到所需密度，用于制动摩擦片及双金属材料的生产。
将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。按照挤压条件不同，分为冷挤压和热挤压。冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下（40℃～200℃）挤压成坯块；粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤，热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。挤压成形设备简单，生产率高，可获得长度方向密度均匀的制品。
7.爆炸成形
借助于爆炸波的高能量使粉末固结的成形方法。爆炸成形的特点是爆炸时产生压力很高，施于粉末体上的压力速度极快。如炸药爆炸后，在几微秒时间内产生的冲击压力可达106MPa（相当于107个大气压），比压力机上压制粉末的单位压力要高几百倍至几千倍。爆炸成形压制压坯的相对密度极高，强度极佳。如用炸药爆炸压制电解铁粉，压坯的密度接近纯铁体的理论密度值。
爆炸成形可加工普通压制和烧结工艺难以成形的材料，如难熔金属、高合金材料等，还可压制普通压力无法压制的大型压坯。
除上述方法外，还有注射成形及热等静压制新技术等新的成形方法。
2.烧结的机理
烧结是粉末或压坯在低于其主要组分熔点温度以下的热处理过程，目的是通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。随着温度升高，粉末或压坯中产生一系列的物理、化学变化：水和有机物的蒸发或挥发、吸附气体的排除、应力消除以及粉末颗粒表面氧化物的还原等，接着粉末表层原子间的相互扩散和塑性流动。随着颗粒间接触面的增大，会产生再结晶和晶粒长大，有时出现固相的熔化和重结晶。以上各过程常常会相互重叠，相互影响，使烧结过程变得十分复杂。烧结过程中制品显微组织的变化如图7.1.3所示。
2 粉末冶金工艺
2.1 粉末制备
金属粉末的制备方法分为两大类：机械法和物理化学法。还有新研制的机械合金化法，汞齐法、蒸发法、超声粉碎法等超微粉末制造技术。制备方法决定着粉末的颗粒大小、形状、松装密度、化学成分、压制性、烧结性等。
2.2粉末的预处理
粉末的预处理包括粉末退火、分级、混合、制粒、加润滑剂等。
1. 退火
粉末的预先退火可以使氧化物还原，降低碳和其它杂质的含量，提高粉末的纯度；同时，还能消除粉末的加工硬化、稳定粉末的晶体结构。退火温度根据金属粉末的种类而不同，通常为金属熔点的0.5～0.6K。通常，电解铜粉的退火温度约为300，电解铁粉或电解镍粉的约为700℃，不能超过900℃。退火一般用还原性气氛，有时也用真空或惰性气氛。
2.分级
将粉末按粒度大小分成若干级的过程。分级使配料时易于控制粉末的粒度和粒度分布，以适应成形工艺要求，常用标准筛网筛分进行分级。
3.混合
指将两种或两种以上不同成分的粉末均匀化的过程。混合基本上有两种方法：机械法和化学法，广泛应用的是机械法，将粉末或混合料机械的掺和均匀而不发生化学反应。机械法混料又可分为干混和湿混，铁基等制品生产中广泛采用干混；制备硬质合金混合料则常使用湿混。湿混时常用的液体介质为酒精、汽油、丙酮、水等。化学法混料是将金属或化合物粉末与添加金属的盐溶液均匀混合；或者是各组元全部以某种盐的溶液形式混合，然后经沉淀、干燥和还原等处理而得到均匀分布的混合物。
常需加入的添加剂，用于提高压坯强度或防止粉末成分偏析的增塑剂（汽油、橡胶溶液、石蜡等），用于减少颗粒间及压坯与模壁间摩擦的润滑剂（硬质酸锌、二硫化钼等）。
4.制粒
将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的流动性。常用的制粒设备有振动筛、滚筒制粒机、圆盘制粒机等。
2.3 成形
成形是将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程。常用的成形方法有模压、轧制、挤压、等静压、松装烧结成形、粉浆浇注和爆炸成形等。
1.模压
即粉末料在压模内压制。室温压制时一般需要约1吨/厘米2以上的压力，压制压力过大时，影响加压工具；并且有时坯体发生层状裂纹、伤痕和缺陷等。压制压力的最大限度为12—15吨／厘米2。超过极限强度后，粉末颗粒发生粉碎性破坏。
图7.2.1 常用的模压方法
1、8—固定模冲 2、6—固定阴模 3—粉末
4、5、7、10—运动模冲
9—浮动阴模
常用的模压方法有单向压制、双向压制、浮动模压制等。⑴ 单向压制
即固定阴模中的粉末在一个运动模冲和一个固定模冲之间进行压制的方法，如图7.2.1(a)所示。单向压制模具简单，操作方便，生产效率高，但压制时受摩擦力的影响，制品密度不均匀，适宜压制高度或厚度较小的制品。
⑵ 双向压制
阴模中粉末在相向运动的模冲之间进行压制的方法，如图7.2.1(b)所示。双向压制比较适宜高度或厚度较大的制品。双向压制压坯的密度较单向压制均匀，但双向同时加压时，压坯厚度的中间部分密度较低。
⑶ 浮动压制
浮动阴模中的粉末在一个运动模冲和一个固定模冲之间进行压制，如图7.2.1(c)。阴模由弹簧支承，处于浮动状态，开始加压时，由于粉末与阴模壁间摩擦力小于弹簧支承力，只有上模冲向下移动；随着压力增大，当二者的摩擦力大于弹簧支承力时，阴模与上模冲一起下行，与下模冲间产生相对移动，使单向压制转变为压坯的双向受压，而且压坯双向不同时受压，这样压坯的密度更均匀。
2.4 烧结
1.烧结的方法
不同的产品、不同的性能烧结方法不一样。
⑴ 按原料组成不同分类。可以将烧结分为单元系烧结、多元系固相烧结及多元系液相烧结。单元系烧结是纯金属（如难熔金属和纯铁软磁材料）或化合物 (Al2O3、B4C、BeO、MoSi2等)熔点以下的温度进行固相烧结。多元系固相烧结是由两种或两种以上的组元构成的烧结体系，在其中低熔成分的熔点温度以下进行的固相烧结。粉末烧结合金多属于这一类。如Cu-Ni、Fe-Ni、Cu-Au、W-Mo、Ag-Au、 Fe-Cu、W-Ni、Fe-C、 Cu-C、Cu-W、Ag-W等。多元系液相烧结以超过系统中低熔成分熔点的温度进行的烧结。如W-Cu-Ni、W-Cu、WC-Co、TiC-Ni、 Fe-Cu(Cu>10%、Fe-Ni-Al、Cu-Pb、Cu-Sn、 Fe-Cu(Cu<10%)等
⑵ 按进料方式不同分类。分为为连续烧结和间歇烧结。
连续烧结
烧结炉具有脱蜡、预烧、烧结、制冷各功能区段，烧结时烧结材料连续地或平稳、分段地完成各阶段的烧结。连续烧结生产效率高，适用于大批量生产。常用的进料方式有推杆式、辊道式和网带传送式等。
间歇烧结
零件置于炉内静止不动，通过控温设备，对烧结炉进行需要的预热、加热及冷却循环操作，完成烧结材料的烧结过程。间歇烧结可依据炉内烧结材料的性能确定合适的烧结制度，但生产效率低，适用于单件、小批量生产，常用的烧结炉有钟罩式炉、箱式炉等。
除上述分类方法外。按烧结温度下是否有液相分为固相烧结和液相烧结；按烧结温度分为中温烧结和高温烧结（1100～1700℃），按烧结气氛的不同分为空气烧结，氢气保护烧结（如钼丝炉、不锈钢管和氢气炉等）和真空烧结。另外还有超高压烧结、活化热压烧结等新的烧结技术。
2.影响粉末制品烧结质量的因素
影响烧结体性能的因素很多，主要是粉末体的性状、成形条件和烧结的条件。烧结条件的因素包括加热速度、烧结温度和时间、冷却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。
⑴ 烧结温度和时间
烧结温度的高低和时间的长短影响到烧结体的孔隙率、致密度、强度和硬度等。烧结温度过高和时间过长，将降低产品性能，甚至出现制品过烧缺陷；烧结温度过低或时间过短，制品会因欠烧而引起性能下降。
⑵ 烧结气氛
粉末冶金常用的烧结气氛有还原气氛、真空、氢气氛等。烧结气氛也直接影响到烧结体的性能。在还原气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物还原。如铁基、铜基制品常采用发生炉煤气或分解氨，硬质合金、不锈钢常采用纯氢。活性金属或难熔金属（如铍、钛、锆、钽）、含TiC的硬质合金及不锈钢等可采用真空烧结。真空烧结能避免气氛中的有害成分（H2O、O2、H2）等的不利影响，还可降低烧结温度（一般可降低100～150℃）。
2.5 后处理
指压坯烧结后的进一步处理，根据产品具体要求决定是否需要后处理。常用的后处理方法有复压、浸渍、热处理、表面处理和切削加工等。
1.复压
为提高烧结体物理和力学性能而进行的施加压力处理，包括精整和整形等。精整是为达到所需尺寸而进行的复压，通过精整模对烧结体施压以提高精度。整形是为达到特定的表面形状而进行的复压，通过整形模对制品施压以校正变形且降低表面粗糙度值。复压适用于要求较高且塑性较好的制品，如铁基、铜基制品。
2.浸渍
用非金属物质（如油、石蜡和树脂等）填充烧结体孔隙的方法。常用的浸渍方法有浸油、浸塑料、浸熔融金属等。浸油即在烧结体内浸入润滑油，改善其自润滑性能并防锈，常用于铁、铜基含油轴承。浸塑料是采用聚四氟乙烯分散液，经固化后，实现无油润滑，常用于金属塑料减摩零件。浸熔融金属可提高强度及耐磨性，铁基材料常采用浸铜或铅。
3.热处理
对烧结体加热到一定温度，再通过控制冷却方法等处理，以改善制品性能的方法。常用的热处理方法有淬火、化学热处理、热机械处理等，工艺方法一般与致密材料相似。对于不受冲击而要求耐磨的铁基制件可采用整体淬火，由于孔隙的存在能减少内应力，一般可以不回火。而要求外硬内韧的铁基制件可采用淬火或渗碳淬火。热锻是获得致密制件常用的方法，热锻造的制品晶粒细小，且强度和韧性高。
4.表面处理
常用的表面处理方法有蒸汽处理、电镀、浸锌等。蒸汽处理是工件在500～560℃的热蒸汽中加热并保持一定时间，使其表面及孔隙形成一层致密氧化膜的表面工艺，用于要求防锈、耐磨或防高压渗透的铁基制件。电镀应用电化学原理在制品表面沉积出牢固覆层，其工艺方法同致密材料。电镀用于要求防锈、耐磨及装饰的制件。
此外，还可通过锻压、焊接、切削加工、特种加工等方法进一步改变烧结体的形状或提高精度，以满足零件的最终要求。电火花加工、电子束加工、激光加工等特种加工方法以及离子氮化、离子注入、气相沉积、热喷涂等表面工程技术已用于粉末冶金制品的后处理，进一步提高了生产效率和制品质量。
3 粉末冶金零件结构的工艺性
粉末冶金材料常用的成形方法是在刚性封闭模具中将金属粉末压缩成形，模具成本较高；由于粉末流动性较差，且又受到摩擦力的影响，压坯密度一般较低且分布不均匀，强度不高，薄壁、细长形和沿压制方向呈变截面的制品还难以成形。因此，采用压制成形的零件结构的设计应注意下列问题。
⑴ 尽量采用简单、对称的形状，避免截面变化过大以及窄槽、球面等，以利于制模和压实，如图7.3.1所示。
⑵ 避免局部薄壁，以便装粉压实和防止出现裂纹,如图7.3.2所示。
⑶ 避免侧壁上的沟槽和凹孔，以利于压实或减少余块。
⑷ 避免沿压制方向截面积渐增，以利于压实。各壁的交接处应采用圆角或倒角过渡，避免出现尖角，以利于压实及防止模具或压坯产生应力集中。
4:粉末冶金材料
粉末冶金是一项很有发展的新技术、新工艺，已广泛应用在农机、汽车、机床、冶金、化工、轻工、地质勘探、交通运输等各方面。粉末冶金材料有工具材料及机械零件和结构材料。工具材料大致有粉末高速钢、硬质合金、超硬材料、陶瓷工具材料及复合材料等。机械零件和结构材料有粉末减摩材料，包括多孔减摩材料和致密减摩材料；粉末冶金铁基零件及粉末冶金非铁金属零件等。
1.硬质合金
硬质合金由硬质基体（质量分数为70%～97% ）和粘结金属两部分组成。硬质基体是难熔金属的碳化物，如碳化钨及碳化钛等；粘结金属为铁族金属及合金，以钴为主。
⑴ 硬质合金的种类和牌号
硬质合金为一种优良的工具材料，主要用作切削刀具、金属成形工具、矿山工具、表面耐磨材料及高刚性结构部件。类型有含钨硬质合金，钢结硬质合金，涂层硬质合金，细晶粒硬质合金等。钢结硬质合金是一种新型的工模具材料，性能介于高速工具钢和硬质合金之间，是以一种或几种碳化物（如WC、TiC）为硬化相，以碳钢或合金钢（如高速工具钢、铬钼钢等）粉末为粘结剂，经配料、压制、烧结而制成的粉末冶金材料。退火处理后，可进行切削加工；淬火、回火处理后，有相当于硬质合金的高硬度和耐磨性，一定的耐热、耐蚀和抗氧化性。适于制造麻花钻、铣刀等形状复杂的刀具、模具和耐磨件。
含钨硬质合金按其成分和性能特点分为钨钴类（WC -Co系）、钨钛钴类（WC-TiC-Co系）、钨钛钽（铌）类[WC-TiC-TaC(NbC)-Co系、WC –TaC(NbC)-Co系]。钨钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨（WC）及钴。牌号为“YG+数字”（YG为“硬钴”汉语拼音字首），数字表示钴平均质量分数。如YG6表示钴平均质量分数为6%，余量为碳化钨的钨钴类硬质合金。该类合金的抗弯强度高，能承受较大的冲击，磨削加工性较好，但热硬性较低（800～900℃），耐磨性较差，主要用于加工铸铁和非铁金属的刃具。
钨钛钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴。牌号为“YT+数字”（YT为“硬钛”汉语拼音字首），数字表示碳化钛平均质量分数。如 YT15表示TiC为15%，其余为WC和Co的硬质合金。该类硬质合金的热硬性高（900～1100℃），耐磨性好，但抗弯强度较低，不能承受较大的冲击，磨削加工性较差，主要用于加工钢材。
钨钛钽（铌）类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。它是由碳化钨、碳化钛、碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）和钴组成。牌号为“YW+顺序号” （YW表示“硬万”汉语拼音字首），如YW1表示万能硬质合金。该类硬质合金是在上述硬质合金中添加TaC或NbC，它的热硬性高（> 1000℃），其它性能介于钨钴类与钨钛钴类之间，它既能加工钢材，又能加工非铁金属。
⑵ 硬质合金的性能及应用
1) 性能
硬质合金的硬度高，室温下达到86～93HRA，耐磨性好，切削速度比高速工具钢高4～7倍，刀具寿命高5～80倍，可切削50HRC左右的硬质材料；抗弯强度高，达6000MPa，但抗弯强度较低，约为高速工具钢的1/3～1/2，韧性差，约为淬火钢的30%～50%；耐蚀性和抗氧化性良好；线膨胀系数小，但导热性差。
2) 应用
硬质合金主要用于制造高速切削或加工高硬度材料的切削刀具，如车刀、铣刀等；也用作模具材料（如冷拉模、冷冲模、冷挤模等）及量具和耐磨材料。根据 GB2075—87规定，切削加工用硬质合金按切削排出形式和加工对象范围不同，分为P、M、K三个类别，同时又依据加工材质和加工条件不同，按用途进行分组，在类别后面加一组数字组成代号。如P01、P10、P20……，每一类别中，数字越大，韧性越好，耐磨性越低。
2.粉末高速钢
高速钢的合金元素含量高，采用熔铸工艺时会产生严重的偏析使力学性能降低。金属的损耗也大，高达钢锭重量的30%～50%。粉末高速钢可减少或消除偏析，获得均匀分布的细小碳化物，具有较大的抗弯强度和冲击强度；韧性提高50%，磨削性也大大提高；热处理时畸变量约为熔炼高速钢的十分之一，工具寿命提高 1～2倍。
采用粉末冶金方法还可进一步提高合金元素的含量以生产某些特殊成分的钢。如成份为9W-6Mo-7Cr-8V-8Co-2.6C的A32高速钢，切削性能是熔炼高速钢的1～4倍。
常用高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2，含有0.7%～0.9%C，及>10%的钨、铬、钼、钒等合金元素。其中碳保证高速钢具有高硬度和高耐磨性，钨和钼提高钢的热硬性，铬提高钢的淬透性，而钒则提高钢的耐磨性。
3.铁和铁合金的粉末冶金
在粉末冶金生产中，铁粉的用量比其金属粉末大得多。铁粉的60%～70%用于制造粉末冶金零件。主要类型有铁基材料、铁镍合金、铁铜合金及铁合金和钢。粉末冶金铁基结构零件具有精度较高，表面粗糙值小，不需或只需少量切削加工，节省材料，生产率高，制品多孔，可浸润滑油，减摩、减振、消声等特点。广泛用于制造机械零件，如机床上的调整垫圈、调整环、端盖、滑块、底座、偏心轮，汽车中的油泵齿轮、活塞环，拖拉机上的传动齿轮、活塞环，以及接头、隔套、油泵转子、挡套、滚子等。
粉末冶金铁基结构材料的牌号用“粉”、“铁”、“构”三字的汉语拼音字首“FTG”，加化合碳含量的万分数、主加合金元素的符号及其含量的百分数、辅加合金元素的符号及其含量的百分数和抗拉强度组成。如FTG60-20，表示化合碳量0.4%～0.7%,抗拉强度200MPa的粉末冶金铁基结构材料； FTG60Cu3Mo-40，表示化合碳量0.4%～0.7%，合金元素含量Cu2%～4%、Mo0.5%～1.0%，抗拉强度400MPa的粉末冶金铁基结构材料；FTG60Cu3Mo-40（55R），表示该烧结铜钼钢热处理后的抗拉强度为550MPa。
4.摩擦材料和减摩材料
粉末冶金摩擦材料是一种复合材料,它由高摩擦系数组元、高耐磨组元和高机械强度的组元所组成，用作离合器和制动器材料；粉末冶金减摩材料能够控制材料的孔隙，而这些孔隙中可以浸渗油，也能以固体润滑剂分布在金属里的复合材料的形式来制造，其中自润滑轴承在粉末冶金制品中占有重要的地位。摩擦材料和减摩材料是粉末冶金的特殊制品。
粉末冶金摩擦材料根据基体金属不同分为铁基材料和铜基材料，其辅助组元为润滑组元和摩擦组元。润滑组元有石墨和铅，占摩擦材料的5%～25%，改善材料的抗粘、抗卡性，提高耐磨性；摩擦组元有SiO2、SiC、Al2O3等，提高材料的摩擦系数，改善耐磨性，防止焊合。据工作条件不同，分为干式和湿式材料，湿式材料宜在油中工作。其牌号由“粉摩”两字的汉语拼音字首“FM”，加基体金属骨架组元序号（铜基为1，铁基为2）、顺序号和工作条件汉语拼音字首 “S”或“G”组成。如FM101S，表示顺序号为01的铜基、湿式粉末冶金摩擦材料；FG203G，表示顺序号为03的铁基、干式粉末冶金摩擦材料。
粉末冶金减摩材料分为铁基材料和铜基材料，具有多孔性，主要用来制造滑动轴承。这种轴承材料压制成轴承后，放在润滑油中因毛细现象可吸附润滑油（一般含油率12%～30%），故称含油轴承。轴承在工作时，由于发热膨胀使孔隙变小；轴旋转时带动轴承间隙中的空气层，降低了摩擦表面的静压力，在粉末空隙内外形成压力差，使润滑油被抽到工作表面。停止工作时，润滑油又渗入孔隙中，故含油轴承可自动润滑。
粉末冶金减摩材料的牌号由粉末冶金滑动轴承的“粉”、“轴”两字汉语拼音字首“FZ”，加上基体主加组元序号（铁基为1，铜基为2）、辅加组元序号和含油密度组成。如FZ1360，表示辅加组元为碳、铜，含油密度为5.7～6.2g/cm3的铁基粉末滑动轴承用减摩材料。
5.粉末冶金非铁金属机械零件
烧结金属非铁金属材料应用较多的是铜及其合金，另外还有铝烧结制品、烧结钛及钛合金。
⑴ 烧结铜及铜合金
烧结纯铜应用较少，只用于要求高导电性和无磁性零件。常用的烧结铜基合金有青铜（铜-锡）和黄铜（铜-锌），还有铜-镍-锌、铜-镍、铜-铝等合金系。铜基材料具有耐腐蚀的特点，有一定的强度和韧性，较容易进行加工，采用一般的压制烧结工艺即可生产。
烧结铜基合金多用于制造含油轴承、摩擦材料、电器接点材料及发汗材料的渗透金属，作为高密度机械零件常用于制作小型齿轮、凸轮、垫圈、螺母等，也可用粉末轧制的方法生产带材。
⑵ 铝烧结制品
铝基材料与铁基、铜基材料的性能相近，但质量轻，节约能源。铝烧结制品与其压铸件相比尺寸精度高、组织均匀，粉末锻造铝基材料的抗拉强度和屈服强度均高于普通铝锻件。铝烧结材料可用做精密机械零件、多孔含油轴承材料和过滤材料，在交通运输、仪器仪表、家庭用具、宇宙飞行等方面均有应用。
烧结铝制件几乎可以用所有的粉末冶金工艺生产。成形工艺有模压、等静压、轧制、挤压等。烧结在低露点（-40℃）的惰性或还原性气氛中进行，也可在真空中进行烧结。通过复压、冷锻或热锻进一步提高烧结件的密度和强度。为获得美观的表面可进行机械抛光、化学处理和电化处理。铝与铜合金性能的比较分别如表 7.4.9。
⑶ 烧结钛及钛合金
钛的密度小、强度高、耐蚀性好、使用温度范围广（540℃～-253℃）。钛基航空结构材料多用热锻、热等静压、热压、热挤压、粉末热轧等热成形工艺，以增加制品的密度，改善制品的性能。典型的钛基合金为Ti-6Al-4V，用于制做飞机机架配件。
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問題01． 金属を加工する場合には、金属が持つ性質、「可融性」「塑性」「被削性」を利用して行う。
［解答］ 正
［解説］ 金属には、「可融性」「塑性」「被削性」の３つの特性があります。
1. 可融性・・・金属をある温度以上に加熱、溶融して液体とし、鋳造や溶接等の加工を可能とする性質の事をいいます。
2. 塑性・・・金属に打撃や圧縮等の外力を加え、延ばしたり、曲げたりして、色々な形に成形出来る性質の事をいいます。
3. 被削性・・・バイトや砥石等の刃物を用いて切削出来る性質の事をいいます。
問題02． 切り屑を出さない加工方法には、「切削」「研削」「研磨」「手仕上げ」等がある。
［解答］ 誤
［解説］ 切り屑を出さない加工方法には、「鋳造」「塑性」「溶接」等があります。
1. 鋳造・・・砂型鋳造、金型鋳造、シェル型鋳造等。
2. 塑性・・・鍛造、圧延、引抜き、押し出し、板金プレス、製缶、転造等。
3. 溶接・・・ガス溶接、ア－ク溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等。
問題03． 切り屑を出す加工方法には、「鋳造」「塑性」「溶接」等がある。
［解答］ 誤
［解説］ 切り屑を出す加工方法には、「切削」「研削」「研磨」「手仕上げ」等があります。
1. 切削・・・旋削、穴明け、中ぐり、フライス削り、形削り、平削り、ブロ－チ削、歯切り、切断等。
2. 研削・・・円筒研削、内面研削、平面研削、工具研削等。
3. 研磨・・・ラップ、バレル研磨、電解研磨、超仕上げ、バフ仕上げ等。
4. 手仕上げ・・・やすり仕上げ、はつり仕上げ、きさげ等。
問題04． 汎用機とは、最も一般的に用いられている機械の事をいい、加工物の大きさや材質等の広範囲な条件に対応した加工が出来る。
［解答］ 正
［解説］ 加工物の大きさや材質等を広範囲に加工出来る工作機械の事を汎用機といいます。
問題05． 単能機とは、量産を目的とした機械の事をいい、１工程のみの加工を行う様にした機械である。
［解答］ 正
［解説］ 部品加工の１工程だけを行う様にし、量産を目的とした工作機機を単能機といいます。従って、単能機の欠点は、１工程のみの加工しか出来ない事です。問題06． 専用機とは、１つの部品を加工ステ－ションに於いて、数～数10 個所の加工を行う様にした機械である。
［解答］ 正
［解説］ ボルトやナット、自動車部品のシリンダケ－ス等の様に、数～数10箇所の加工を行う部品を加工可能にした工作機械を、専用機といいます。又，数箇所の加工ステ－ションを設け、素材を搬入して、各ステ－ションへ次から次へと移送しながら、加工を施し、搬出すると部品として完成する機械や加工だけでなく、計測も自動で行いながら、加工して行く、トランスファ－マシン等も専用機といわれています。
問題07． 工具（ドリル等）を取り付けた主軸を回転させ、ハンドルによって、加工部品を載せたテ－ブルを上下させ、切込み運動を与えて、加工する機械をボ－ル盤という。
［解答］ 誤
［解説］ ボ－ル盤は、工具（ドリル等）を取り付けた主軸を回転させ、ハンドルによって、主軸を上下させ、切り込み運動を与え加工する工作機械で、一般に、直径13ｍｍ 以下のドリルを用い、主軸の送りは、目分量を手動で行い、主軸の回転数は、2～3 段階の段車のベルトを掛け替えて変える事が出来るものを「卓上ボ－ル盤」といいます。又、コラム、主軸、ベ－ス、及び、テ－ブルの主要部分からなり、ワ－クをテ－ブルに固定し、主軸の送りは、自動送り装置によって行い、主軸の回転数は無段階に変える事が出来るものを「直立ボ－ル盤」、ア－ム（腕）が昇降、旋回し、ア－ムの上を主軸が水平に移動する様になっており、大形のワ－クを加工する様にしているものを「ラジアルボ－ル盤」といいます。ラジアルボ－ル盤は、作業範囲が広く、大きなワ－クを固定したまま、主軸頭を移動させたり、多数のワ－クを並べて置いて、順次加工を進めて行く事が出来ます。
問題08． 旋盤は、被削材を回転させて加工する工作機械である。
［解答］ 正
［解説］ 旋盤は、最も多く用いられている工作機械で、被削材（工作物）を主軸と共に回転させ、工具（バイト）を接触させて、切削する機械です。主に外周を円筒形に削るのを目的にした機械ですが、丸棒の切断、突っ切り、中ぐり、正面削り、曲面削り、きりもみ、おねじ切り、めねじ切り、研削等の作業も出来ます。又、旋盤は、構造や用途によって使い分けられており、卓上旋盤、タレット旋盤、自動旋盤、車軸旋盤、ねじ切り旋盤、特殊旋盤等があります。
問題09． 二番取り旋盤とは、ねじ、タップやフライス等の二番（逃げ）取りに用いられる、特殊旋盤の事をいう。
［解答］ 正
［解説］ 切削作業、或いは、穴明け作業を行う場合に用いる工具には、切削した面をこすらない様に、工具先端に逃げ面が付けてあります。この逃げの角度を先端逃げ、又は、２番といいます。２番は、被削材によって対応させ、一般に、硬い被削材には小さく、軟らかい材料には大きくしてあります。２番は、大きい方が切れ味が良いのですが、切れ刃が弱くなるのが欠点です。
工具（ドリル、タップ、バイト、フライス等）のこの様な２番取りに用いられる特殊旋盤の事を２番取り旋盤といいます。
問題10． フライス盤は、工具（フライス）を回転させて、被削材を加工する工作機械である。
［解答］ 正
［解説］ 主軸に取り付けた工具（フライス）を回転させ、被削材を載せたテ－ブルを前後、左右、上下に移動させ加工する工作機械で、横型フライス盤と立形フライス盤があります。又、工具を回転させて加工する機械には、ボ－ル盤、中ぐり盤、研削盤、歯切り盤等があります。
フライス盤作業の種類問題11． 形削盤は、工具（バイト）を取り付けた刃物台が、クロスレ－ル上を左右上下に移動し、切込み運動を与え、被削材を載せたテ－ブルを前後に移動させて、加工する工作機械である。
［解答］ 誤
［解説］ 形削り盤とは、前後に直線移動するラムに、工具（バイト）を取り付ける刃物台が保持されており、この刃物台を下降させる事によって、工具に切り込み運動を与え被削材を載せたテ－ブルを左右に移動させ、平面や側面を加工する工作機械の事をいいます。又、工具（バイト）を取り付けた刃物台が、クロスレ－ル上を左右上下に移動し、切込み運動を与え、被削材を載せたテ－ブルを前後に移動させて、加工する工作機械は平削盤といいます。
問題12． 円筒研削盤は、被削材を載せたテ－ブルを移動し、工具（砥石）を取り付けた砥石軸を回転させ、切込み運動を与えて、加工する工作機械である。
［解答］ 誤
［解説］ 研削盤は、砥石を回転させて加工物の表面を削り取り、その面を平滑にし精密仕上げを行う工作機械で、旋削、フライス削り、平面削り、焼入れ、焼き戻しを施した加工物、切削加工の難しい、或いは、切削加工の出来ない材質（石、コンクリ－ト、ガラス、その他の非金属類等）の加工物を砥石を使用して精密な寸法、或いは、平滑な面に仕上げるのに用います。
円筒研削盤は、工具（砥石）を取り付けた砥石軸を回転させ、研削運動と切り込み運動を与え、主軸と心押し台に支えられた円筒形の被削材を回転させながら移動させ、研削を行う工作機械で、並形と万能形があり、並形は、円筒研削のみしか研削出来ませんが、砥石台、及び、主軸台が回転する万能形では、テ－パ軸や内面研削も出来ます。又、円筒研削盤には、比較的小さい部品の加工に用いるテ－ブル移動式のもの、圧延ロ－ル等の大形部品を加工する砥石車が切り込み、軸方向送りを行う砥石台移動式のもの、比較的短い段付け部品を総型砥石等で、切り込み送りにより研削するフランジカット形があります。
被削材を載せたテ－ブルを移動し、工具（砥石）を取り付けた砥石軸を回転させ、切込み運動を与えて、加工する工作機械は、平面研削盤です。平面研削盤には、横軸角テ－ブル形式のものと、立軸丸テ－ブル形式のものがあり、横軸角テ－ブル形式のものは、ワ－クの平面を研削する機械で、テ－ブルが左右に往復運動し、テ－ブル、又は、砥石が前後に移動して研削します。フライス盤等の加工に比べ、切り込み量は少ないのですが、表面粗さや寸法精度の良い仕上げ面が得られ、角形マグネットチャックを用いる事によって、ワ－クの取り付け、取り外しが効率よく行えます。機種によっては、大形部品の研削が出来る旋盤のベットの様な門形タイプのもあります。立軸丸テ－ブル形式のものは、垂直な砥石軸に取り付けられたカップ状の砥石の底面で、円形テ－ブル上に取り付けた被削物（ワ－ク）を、円形テ－ブルを回転しながら研削します。連続運転のため横軸角テ－ブル形式のものに比べ、高能率であるので、粗研削に適しています。研削盤にはこの他に、内面研削盤、心なし研削盤、工具研削盤、ドリル研削盤、ねじ研削盤、歯車研削盤、専用的な機種の、クランクシャフト研削盤、ロ－ル研削盤、カム研削盤、両頭研削盤等があります。
問題13． 穴のキ－溝等を、ラムの上下運動によって、加工する機械を立削り盤という。
［解答］ 正
［解説］ 立削り盤は、スロッティングマシンともいわれ、形削り盤を立て形にした機械で、機能、構造共に良く似ています。加工方法は、刃物台を取り付けているラムの上下運動によって、工具（バイト）が穴のキ－溝等を上から下へ削ります。
問題14． 旋盤では、テ－パ削り、曲面削り、めねじ切り、穴明け加工は出来ない。
［解答］ 誤
［解説］ 旋盤作業の種類には、次に示す様なものがあります。
これで判る様にテ－パ削り、曲面削り、めねじ切り、穴明け加工等ができます。
問題15． ボ－ル盤では、ねじ立て加工やリ－マ加工等の作業が出来ない。
［解答］ 誤
［解説］ ドリル、タップ、リ－マ等の工具をボ－ル盤の主軸に取り付けて、穴明け、ねじ立て、リ－マ加工等を行います。問題21． 切削加工を行う場合に、切削剤を使用する主たる目的は、被削材と工具に潤滑効果を与えることである。
［解答］ 正
［解説］ 切削剤は、被削材と工具に潤滑効果を与え、切削を助けるために用いるばかりでなく、被削材や工具の冷却効果を与える目的もあります。
問題22． 研削加工に用いられる砥石の結合剤は、砥石を成形させる役目と気孔の大小を決める役目がある。
［解答］ 誤
［解説］ 結合剤には、砥粒を適当な強さに結合し、成形する役目と、砥石の切れ味を保持する役目があります。又、気孔は、研削屑を取除き、研削で発生する熱を少なくする役割があり、気孔の大きさは、砥石の全容積中に占める砥粒の割合によって決まります。密度の大きいものは、砥粒が多く気孔が小さく、密度の小さいものは、砥粒が少なく気孔が大きくなります。
問題23． 研削加工に用いられる砥石の結合度とは、砥粒を固めている結合剤の強弱の度合（軟らかい、硬い）によって決まる、砥石の強さの事をいう。
［解答］ 正
［解説］ 一般に、硬い砥石とか、軟らかい砥石とか、いわれているのは、結合度の事で、極軟質（Ａ～Ｇ）、軟質（Ｈ～Ｋ）、中質（Ｌ～Ｏ）、硬質（Ｒ～Ｓ），極硬質（Ｔ～Ｚ）に分けられ、アルファベット記号で分類されています。強い（硬い）砥石は、目詰まりが発生して切れ味が鈍くなり、弱い（軟らかい）砥石は、目こぼれや損耗が早く経済性が劣ります。
問題24． ＮＣ機械は、高能率で省力効果もあり、機構が簡単なため、維持コストが安価である。
［解答］ 誤
［解説］ ＮＣ機械の長所には
（１）高能率
① 一人で複数台の使用が可能
② けがき作業が不要
③ 治具や取付け具の簡略化が可能
④ 常時、最適条件で作業が可能
⑤ 工程管理が容易で工数の削減が図れる
⑥ 品質の安定が図れる
（２）省力効果
① 熟練度不要
② 操作ミスや疲労による能率低下がない
③ 品質が安定しているので検査工数の削減、又は、省略が可能となる
（３）その他
① 従来の汎用機では困難な複雑な加工もできる
② テープを交換すれば容易にワークの切換えができる
等があり、欠点には、
① プログラムが必要
② 機械が高価
③ 機構が複雑なため維持コストがかさむ
等があります。
問題25． 電気加工法とは、切削工具を用いる加工方法に代って、工具に電極を用い、被削材との間に電流を通じ、発生する電気エネルギ－にて、被削材を所要の形状に成形する加工方法をいう。
［解答］ 正
［解説］ 電気加工法には、放電現象を利用して、電極形状に倣って、ワ－ク（被削材）の表面を微量づつ取去り、所要の形状に成形する放電加工、めっきとは反対に、電気分解によって、ワ－クの表面を除去する電解加工、ワ－クを正極とし、電極（一般には鉛）を負極として、電解液中につるし、表面を電解して、光沢を持つ平滑な面を得る電解研磨、電解研磨で発生するワ－ク表面を機械的な研削作用と併用して、除去する複合加工法等があります。問題01． 工作機械を工具と被削材の運動方式で、分類する方法があるが、誤っているものはどれか。
イ． 切削運動
ロ． 送り運動
ハ． 切込み運動
ニ． 回転運動
［解答］ ニ
［解説］ 工作機械は、被削材と切削工具（バイト、ドリル等）との間に、次に示す様な運動をさせ加工します。
1. 切削運動
加工するための工具の刃先が、移動する運動をいい、工具、又は、被削材が回転するタイプと直線運動するタイプがあります。
2. 送り運動
これから切削しようとする被削材の位置に工具の刃先を、次々に移動させる運動で、連続運動と間欠運動があり、機械により両方の運動をするタイプがあります。
3. 切込み運動
被削材を必要寸法にするため、機械に付属する目盛りを用いて、工具の刃先、又は、機械を動かす運動です。
従って、ニ．の回転運動は、切削運動の被削材や切削工具の動きの事をいっていますので、工作機械を分類する工具と被削材の運動方式には、当てはまりません。これら三つの方法（工具と被削材の運動方式）よって、工作機械を分類すると、次表の様になります。
問題02． 次に示す、各種旋盤の特徴について、誤っているものはどれか。
イ． 普通旋盤は、ワークの内外面の切削、ねじ切り、端面削り等の加工を主にバイトを用いて行い、一般に、中、小物部品の製作に用いられている。
ロ． 正面旋盤は、普通旋盤のベット滑り面を短くし、往復台を頑丈にして、重切削加工を可能にした工作機械で、主に直径に比べ、長さが短いワ－クの正面削りに用いられている。
ハ． タレット旋盤は、普通旋盤に自動工具交換装置を設け、数種類の加工工程を自動運転にて加工する工作機械で、大物部品の多量生産に用いられている。
ニ． 立旋盤は、普通旋盤を立てた形状をしており、段取りが容易になる様にした工作機械で、大径で、長さの短いワ－クの加工に用いられている。
［解答］ ハ
［解説］ タレット旋盤は、タレット形の刃物台に、加工順に刃物を取付けて、加工する機械で、一般に、小物同一部品の多量生産に用いられています。
問題03． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
加工をするために、工具の刃先が移動する運動を（ ① ）運動といい、工具が（ ② ）運動するタイプの工作機械には、（ ③ ）がある。
① ② ③
イ． 切削 回転 歯切り盤
ロ． 突込み 直線 旋盤
ハ． 送り 間欠 平面研削盤
ニ． 切削 連続 形削り盤
［解答］ イ
［解説］ 加工をするために、工具の刃先が移動する運動を切削運動といいます。切削運動には、回転運動、直線運動があり、被削材、或いは、工具を回転運動させて加工するる機械と被削材、或いは、工具を直線運動させて、加工する機械があります。工具が回転運動して加工するタイプの工作機械には、歯切り盤の他に、フライス盤、中ぐり盤、ボ－ル盤、研削盤等があります。又、被削材を回転させて加工するタイプの工作機械には、旋盤等があります。
問題04． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
これから切削しようとする被削材の位置に工具の刃先を次々に移動させる運動を（ ① ）運動といい、被削材を（ ② ）運動させて加工するタイプの工作機械の１つに、（ ③ ）がある。
① ② ③
イ． 送り 連続 旋盤
ロ． 切削 間欠 フライス盤
ハ． 突込み 連続 平削り盤
ニ． 送り 間欠 形削リ盤
［解答］ ニ
［解説］ これから切削しようとする被削材の位置に、工具の刃先を次々に移動させる運動を送り運動といい、送り運動には、連続運動と間欠運動、これら二つを組合わせた連続間欠運動があります。被削材を連続送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、フライス盤、中ぐり盤、円筒研削盤、歯切り盤等があり、工具を連続送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、旋盤、ボ－ル盤、中ぐり盤、内面研削盤、金切り帯鋸盤等があります。被削材を間欠送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、研削盤、立削り盤、歯車形削り盤等があり、工具を間欠送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、平削り盤等があります。被削材を連続・間欠送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、フライス盤、中ぐり盤等があります。
問題05． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
被削材を必要寸法にするため、機械に設けてある目盛りを用いて、工具の刃先、或いは、被削材を動かす運動を（ ① ）運動といい、（ ② ）に切込み運動を与えて、加工するタイプの工作機械に、（ ③ ）がある。
① ② ③
イ． 送り 工具 中ぐり盤
ロ． 切込み 被削材 フライス盤
ハ． 送り 被削材 旋盤
ニ． 切込み 工具 フライス盤
［解答］ ロ
［解説］ 被削材を必要寸法にするため、機械に設けてある目盛りを用い、工具の刃先、或いは、被削材を動かす運動を切り込み運動といいます。被削材に切り込み運動を与えて、加工するタイプの工作機械には、フライス盤、中ぐり盤等があり、工具に切り込み運動を与えて、加工するタイプの工作機械には、中ぐり盤、形削り盤、平削り盤、研削盤等があます。問題06． 次に示す、ボ－ル盤の用途、及び、特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 直立ボ－ル盤や卓上ボ－ル盤は、最も一般的な機械で、中、小物部品の穴明け、ねじ立て、リ－マ加工に用いられる。
ロ． 多軸ボ－ル盤は、駆動機構に、遊星歯車や自在継手を用い、数本～数10本のスピンドルを同時に回転させ、多数の穴を能率良く加工する事が出来る機械です。
ハ． タレットボ－ル盤は、中、小物部品の量産用に、直立ボ－ル盤を数台並べ、テ－ブルを共用とした機械で、工程毎の工具交換の必要がなく、能率的な加工が出来る。
ニ． ラジアルボ－ル盤は、コラムに支えられたア－ムが上下、左右に、運動し、主軸頭はア－ム上を水平に移動する機械で、大形部品の穴明け、ねじ切り、中ぐり等の加工に用いられる。
［解答］ ハ
［解説］ タレットボ－ル盤は、主軸に5～8 個の工具が交換可能に、搭載されたタレットが設けてあり、工程順にタレットに準備されたドリルやタップ等で、主に、中小部品の加工に用いられている工作機械です。又、中、小物部品の量産用に、直立ボ－ル盤を数台並べ、テ－ブルを共用とした機械で、工程毎の工具交換の必要がなく、能率的な加工が出来る工作機械は、多頭ボ－ル盤といいます。
問題07． 次に示す、フライス盤の用途、及び、特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 汎用フライス盤には、ひざ形フライス盤と生産形フライス盤がある。
ロ． 横形フライス盤は、工具を取り付ける主軸がコラムに水平に設けてあり、小形部品の角、及び、側面削り、切断加工等に用いられている。
ハ． 固定したタイプと上下に移動するタイプがあり、平削りや溝削り等に用いられている。
ニ． 万能形フライス盤は、テ－ブルが上下せず、剛性が大きく、横形には、単頭型と復頭型があり、同一部品の大量生産に用いられている。
［解答］ ニ
［解説］ 万能形フライス盤は、横形フライス盤と似た構造で、テ－ブルが旋回する等の機構が付加されているため、広範囲な加工が出来、作業範囲が広くドリルのねじれ溝等の加工も出来ます。同一部品の大量生産を目的とし、テ－ブルが上下に移動しない様にして、剛性を大きくしたフライス盤を、ベット形フライス盤（生産フライス盤）といいます。又、ベット形横形フライス盤には、単頭型と復頭型にしたフライス盤があります。
問題08． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
旋盤の（ ① ）は、「主軸台」「往復台」及び「心押し台」を支えているもので、（ ② ）の中央部には、旋盤の最も重要な部分である主軸を支持し、主軸と対向して、ベットに移動可能にした（ ③ ）を設け、そのセンタを工作物のセンタに入れ、主軸台と共に工作物を支持して、回転運動を与える様にしている。また、主軸台と心押し台との間には、ベット上を左右に移動する（ ④ ）を設け、その上面には、ベットに直角の方向に移動可能にした、刃物台が設けてある。
① ② ③ ④
イ． ベット 主軸台 心押し台 往復台
ロ． 主軸台 心押し台 往復台 ベット
ハ． 心押し台 往復台 ベット 主軸台
ニ． 往復台 ベット 主軸台 心押し台
［解答］ イ
［解説］ 旋盤の（ ① ベット ）は、「主軸台」「往復台」及び「心押し台」を支えているもので、（ ② 主軸台）の中央部には、旋盤の最も重要な部分である主軸を支持し、主軸と対向して、ベットに移動可能にした（ ③ 心押し台）を設け、そのセンタを工作物のセンタに入れ、主軸台と共に工作物を支持して、回転運動を与える様にしている。又、主軸台と心押し台との間には、ベット上を左右に移動する（ ④ 往復）を設け、その上面には、ベットに直角の方向に移動可能にした、刃物台が設けてあります。
問題09． 次に示す、中ぐり盤の特徴に関する記述の内、正しいものはどれか。
イ． 横中ぐり盤は、中ぐり軸が垂直に設けてある。
ロ． 立中ぐり盤は、中ぐり軸が水平に設けてある。
ハ． 治具中ぐり盤は、治具等の高精度な穴明け加工を行う機械で、高精度の送りねじと1～10 ミクロンを読み取れる光学読み取り装置が設けてある。
ニ． シリンダ－中ぐり盤は、シリンダ－の外面を加工する機械である。
［解答］ ハ
［解説］ イ，の横中ぐり盤は、中ぐり軸が水平な中ぐり盤で、ワ－クに既に明けられている穴をくり広げたり、精密穴ぐり加工や、端面削り加工等を行う機械で、テ－ブル形、床上形（フロアタイプ）、プレナ－形があり、フライス加工と中ぐり加工がある、大中部品に適しています。
ロ．の立中ぐり盤は、中ぐり軸が垂直に設けてある中ぐり盤で、複数軸を持った機械もあります。又、ＮＣ、及び、ＡＴＣ（自動工具交換装置）を備えた機械をマシニングセンタと呼んでいます。
ニ．のシリンダ－中ぐり盤は、シリンダ－の内面を中ぐり加工する機械です。
問題10． 次に示す、切削速度の正しいものはどれか。
直径60ｍｍ の軟鋼丸棒を高速度鋼のバイトで、荒削りする時の回転数はいくらか。但し、切削速度を60ｍ／min とする。
イ． 19.1ｒｐｍ
ロ． 318ｒｐｍ
ハ． 1000ｒｐｍ
ニ． 3180ｒｐｍ
［解答］ ロ
［解説］ 旋盤で加工する時のバイトが被削物を削る速度、即ち、切削速度は、被削物の表面速度で表すことが出来ます。従って、適切な切削速度を得るための主軸回転数は、次式によって、求める事が出来ます。
切削速度（Ｖ）には、種々の条件から求められた標準切削速度が設定されています。
次表に旋盤の標準切削速度を示します。
切削条件は、表より、軟鋼の丸棒を高速度鋼のバイトで、荒削りする時の旋盤の標準切削速度を求めると、20～60ｍ／min となり、軟鋼丸棒の直径は、60ｍｍ、従って、軟鋼丸棒の回転数 ｎ は、
即ち、軟鋼の丸棒を高速度鋼のバイトで、荒削りする場合には、毎分 955 ～ 318回転で切削する様にします。切削して行くと、丸棒の外形は小さくなりますので、表面速度は遅くなります。従って、切削して行くに従って、回転数を上げる様にしなければなりません。問題11． 次に示す、研削盤の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 平面研削盤には、横軸・角テ－ブル形式のものと、立軸・丸テ－ブル形式のものがある。
ロ． 円筒研削盤とは、円筒状のワ－クを精度良く研削する機械である。
ハ． 内面研削盤には、ワ－クと砥石軸が回転する方式と、砥石のみが回転するプラネタリ－方式があり、ワ－クの穴内面の研削を行う。
ニ． 心なし研削盤は、砥石台、及び、主軸台が回転するので、テ－パ研削や内面研削等も出来る。
［解答］ ニ
［解説］ 心なし研削盤は、センタレス研削盤ともいい、主に、小径のセンタの無いワ－ク（工作物）を砥石車との間に入れて、研削する円筒研削盤の一種です。高能率の加工が出来るので，同じ径のものを大量に研削するのに適しています。
問題12． 次に示す、平削り盤の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 機械本体等の大形部品の加工に用いる。
ロ． 機構は、テ－ブルが往復運動し、クロステ－ブル上の刃物台に取り付けられた刃物（バイト）で、ワ－クの平面や側面を加工する。
ハ． 平削り盤のコラム形状は、門形だけである。
ニ． 平削り盤の大きさは、テ－ブルの最大行程?加工し得る幅?加工し得る高さで表す。
［解答］ ハ
［解説］ 平削り盤は、プレナ－とも呼ばれ、工作物を取付けた長大なテ－ブルに往復運動を与え、バイト（刃物）をこれと直角な方向に送って、切削する工作機械です。平削盤の大きさは、テ－ブルの最大工程（テ－ブルの長さ）×加工し得る工作物の最大幅×加工し得る工作物の最大高さで表し、比較的大きい品物を平らに削るのに用います。又、コラムの形状には、門形と片持ち形があり、それぞれ、門形平削り盤、形持ち平削り盤と呼んでいます。
問題13． 広い平面を削る時に用いるフライス（切削工具）は、どれか。
イ． 側フライス（サイドカッタ－）
ロ． 正面フライス（フルバックカッタ－）
ハ． エンドミル
ニ． 角フライス（アンギュラ－カッタ－）
［解答］ ロ
［解説］ イ．の側フライス（サイドカッタ－）は、段削りやみぞ削り等に用います。
ハ．のエンドミルは、溝削りや穴加工等に用います。
ニ．角フライス（アンギュラ－カッタ）は、角度のある面加工等に用います。
問題14． 円筒の外周面を荒仕上げ加工する時に用いるバイトは、どれか。
イ． 剣バイト
ロ． 片刃バイト
ハ． 平バイト
ニ． 突切りバイト
［解答］ イ
［解説］ ロ．の片刃バイトは、刃がバイトの側面にあるので、工作物の端面を削るのに用います。又、片刃バイトには、右勝手のものと左勝手のものがあります。
ハ．の平バイトは、刃の接触部が広く平らなので、円筒外周の仕上げ用に、用いられます。
ニ．の突切りバイトは、刃先幅が狭く、バックテ－パが付けてあり、材料の切断に用います。又、溝バイトもこの仲間です。
問題15． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。
一般に、平削り盤に用いる荒削り用のバイトには、（ ① ）等が用いられ、中仕上げ、上仕上げには、（ ② ）が用いられている。 又、剛性の小さい振動の多い機械の場合には、（ ③ ）が仕上げ用として用いられている。
① ② ③
イ． 腰折れバイト ヘ－ルバイト 剣バイト
ロ． ヘ－ルバイト 剣バイト 腰折れバイト
ハ． 剣バイト 腰折れバイト ヘ－ルバイト
ニ． ヘ－ルバイト Ｔ溝バイト 剣バイト
［解答］ ハ
［解説］ 平削り盤用のバイトは、荒削り用、中仕上げ用、上仕上げ用、総形バイトに分けられ、一般に、荒削りには、剣バイト等が用いられ、中仕上げや上仕上げには、腰折れバイト等が用いられています。腰折れバイトは、旋盤形バイトに比べ、刃先が柄の下面よりも後方に設けてありますので、切削抵抗を受けても被作物に食い込む事はありません。又、剛性の小さい振動の多い機械の場合には、バイトの柄と刃の間にスプリングアクションを設けた、ヘ－ルバイトが仕上げ用として用いられます。又、バイトには、それぞれの作業に適した形状があり、選択を誤ると加工効率が低下するばかかりでなく、製品形状にならない場合があります。
問題16． 次に示す、ドリルの特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． センタドリルは、軽金属の深穴せん孔用のドリルで、ねじれ角の大きなドリルである。
ロ． ツイストドリルは、２枚のねじれ刃があり、13ｍｍ 以下のストレ－トシャンク（柄）のものと、2～75ｍｍ のテ－パシャンクのものがあって、ＪＩＳによって規定されている。
ハ． 平ギリ（フラットドリル）は、丸棒の一端を平らにして、切れ刃を付けたドリルで、一般に、軟質材の孔明けやザグリ加工に用いられている。
ニ． 直溝ドリル（縦溝ドリル）は、銅やアルミニウム等の軟質材の穴明けに用いるドリルで、溝がドリル軸と平行に切られている。
［解答］ イ
［解説］ センタドリルは、正確な位置決めを行うために、ドリルを食い込みやすくする小さな穴、或いは、旋盤のセンタ作業（ワ－クを支えるセンタ穴）を行う場合のセンタ穴を明けるのに用います。
一般に、ドリルというと、ロ．のツイストドリルの事をいい、各部の名称は図示の様に呼ばれています。
ハ．の平ギリには、平ねじれキリや極細平キリ等があり、極細平キリは、0.1～0.3ｍｍ の範囲で精密機械作業に多く用いられています。
ニ．の直溝ドリル（縦溝ドリル）は、銅やアルミニウム等の軟質材の穴明けに用いるドリルで、溝がドリル軸と平行に切られているドリルです。
ドリルには、この他に、油穴付きドリル、ねじれ角の大きな、軽金属の深穴穿孔用のドリルやガンドリル等があります。
ガンドリルは、20ｍｍ 以上の深穴を明けるのに用いられ、１枚の刃を持ち、形から別名半月キリ、或いは、１枚刃ドリル等ととばれています。１枚にしてあるのは、切り屑の逃げる余地を持たせるためで、先端に給油が十分出来る様にしてあります。主として、銃身や砲身の様な深穴を明ける目的としていますが、長い軸や主軸等の穴明けにも用いられています。
問題17． 次に示す、タップの特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． ハンドタップには、荒仕上げ、中仕上げ、仕上げの ３本の外径が同寸法の「等径タップ」と、荒、中、仕上げの順に径が大きくなる「増径タップ」がある。
ロ． マシンタップ（機械タップ）は、１本で仕上げまで行うタップで、タレット旋盤等でナットのねじ立て等に用いられる。
ハ． 管用タップ（パイプタップ）は、ガスタップともいわれ、テ－パタップとストレ－トタップがある。
ニ． 転造タップは、タップを素材に押し付けて、めねじの形を写し出し、ねじ山を形成する工具で、タップの下穴は、ハンドタップの下穴と同径で良い。
［解答］ ニ
［解説］ 転造タップのねじ立ては、素材（タップの下穴）に転造タップを押し付けながら、めねじの山を形成させますので、切削タップの下穴よりも大きな穴径にしなければなりません。又、切り屑を出さないため、金属組織が切断されず、表面は加工硬化を受けるので、製品の強度が増します。
イ．のハンドタップは、普通、荒仕上げ（荒タップ、１番タップ）、中仕上げ（中タップ、２番タップ）、仕上げ（上タップ、３番タップ）の ３本一組になっており、図に示す様に外径は同寸法ですが、食付き部が異なっています。この様なタップを「等径タップ」といいます。又、荒タップ、中タップ、上タップそれぞれの外径、有効径、谷径が順に径が大きくなる「増径タップ」があります。従って、増径タップは、等径タップのねじ立て作業と異なり、貫通した穴でも各タップを順次用いてねじ立て作業を行わなければなりません。
ロ．のマシンタップ（機械タップ）は、ボ－ル盤でねじ立て作業を行う場合に用いられるタップで、シャンクの部分が長く、食付き部の傾斜がゆるく、一刃当たりの切削量が小さいので、精密ねじ立て加工に用いられます。
ハ．の管用タップには、図に示す様にテ－パタップとストレ－トタップがあります。
タップには、この他に多くの種類があります。
プ－リタップは、ハンドタップの一種で、プ－リのボス部に設けてある注油穴のねじ立てやプ－リ等の押しねじのねじ立てに、用いられていますので、この様に呼ばれています。柄の長さが非常に長くなっており、その径はねじの谷径と同じです。
タッパタップは、ナットを多量生産する場合に、用いられるタップで、柄はハンドタップよりもはるかに長く、その径は谷径よりも細くしてあります。これはねじ立てが終ったナットを、幾つか柄に貯めておくためで、タッパタップの柄の末端は、機械に適合させるために、色々な形状のものがあります。
ベンドタップは、タッピングマシンでナットを多量生産する場合に、用いられるタップで、ねじ加工されたナットが次々と曲がった柄の部分に送られ、自動的に抜けるようになっているタップです。
フル－トレスタップは、切り屑の逃げ溝がなく、転造の原理で被削材に押し付けて完全なねじを形成するもので、切り屑がまったく出ないので、止まり穴でも容易にねじ加工する事ができます。
ドリルタップは、穴明けとねじ立てを一度に行う事のできるタップで、主に、ガス管、薄板等のねじたてに、用いられます。
エキスパンジョンタップは、刃溝に長い切り割り溝を設け、ねじの付いたテ－パピン、或いは、球を中空部にねじ込むと、刃部がふくらんでタップの直径が調整出来る様にしてあるタップです。従って、切削量の多い強力な切削には不向きです。
問題18． 次に示す、リ－マの特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． ハンドリ－マは、4～14枚の偶数刃で構成されており、ストレ－ト刃と、ねじれ刃があり、手仕上げ加工時に用いられる。
ロ． アジャスタブルリ－マは、偶数刃で、機械用と手仕上げ用があり、テ－パピン穴の加工に用いられる。
ハ． マシンリ－マは、6～12枚の偶数刃で、ストレ－ト刃とねじれ刃があり、刃部が短く、機械加工用として用いられる。
ニ． テ－パシャンクブリッジリ－マは、刃数が5～7枚の奇数刃で、ストレ－ト刃とねじれ刃があり、食い違った穴の修正等に用いられる。
［解答］ ロ
［解説］ アジャスタブルリ－マは、ストレ－ト刃で、外径の調整が可能で、切り刃の交換が出来る様にしてあるリ－マです。又、テ－パピン穴の加工に用いられるリ－マは、偶数刃で、テ－パ 1／80 のテ－パピン穴の加工に用いられています。
リ－マには、この他に、ハンドリ－マ、マシンリ－マ、テ－パ－シャンクブリッジリ－マ等があります。
ハンドリ－マは、4～14枚の偶数刃で構成されており、ストレ－ト刃とねじれ刃があります。
マシンリ－マは、6～12枚の偶数刃で構成されており、刃部が短く、機械加工用として用いられ、ストレ－ト刃とねじれ刃があります。
テ－パシャンクリ－マは、5～7枚の奇数刃で構成されており、食い違った穴の修正等に用いられ、ストレ－ト刃とねじれ刃があります。
問題19． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。
研削作業用の砥石は、切り刃となる材質と、粒度（粒の大きさ）から成る（ ① ）、砥粒を適当な強さに結合保持し成形する（ ② ）、研削くずを取り除き、研削で発生する熱を少なくする役割の（ ③ ）の３要素で構成されている。
① ② ③
イ． 砥粒 気孔 結合剤
ロ． 粒度 結合度 気孔
ハ． 砥粒 結合剤 気孔
ニ． 粒度 結合度 組織
［解答］ ハ
［解説］ 砥石は、「砥粒」「結合剤」「気孔」の３要素で構成されており、「砥粒」は、切り刃となる材質と粒度（砥粒の大きさ）から成り、「結合剤」は、砥粒を適当な強さに結合保持して成形する役割を持ち、「気孔」は、切削屑を取除き研削で発生する熱を少なくする役割を果たしています。
一般の切削工具では、刃が磨耗すると、作業を一時中断し磨耗した刃を、とぎ直ししてから再び切削を続けなければなりませんが、研削作業用の砥石には、高速回転しながら、砥石自体が自動的に、とぎ直し作業を行い、次々に新しい刃を作る自主作用があります。砥石の自主作用とは、研削が進むに伴い次第に切れなくなると、砥粒に加わる研削抵抗が増すため、砥石の表面にある砥粒が、研削抵抗に耐えられなくなり欠けてしまい、新しく鋭い切れ刃（砥粒）が生じる事や、ある程度、砥石が磨耗すると、結合材の結合度が研削抵抗に負け、砥粒全体が、砥石から脱落する現象が起きる事をいいます。又、砥石に切削能力がなくなる事を、「目つぶれ」とか「目づまり」といいますが、目つぶれとは、砥粒の結合度がその仕事に対して高すぎると、鈍くなった砥粒が脱落しないため、砥石は研削を行う事が出来ず、工作物の表面を高速で摩擦して傷つけたり、表面を変質させたりする事をいい、目づまりとは、結合度の高い砥石で、銅の様な軟らかい金属を研削する場合、砥石の表面の気孔に、切り屑がつまり、研削が出来なくなる事をいいます。
問題20． 次に示す、砥粒の粒度に関する記述の内、誤っているものはどれか
イ． 砥粒の粒度は、粒度番号のＮｏ．が大きい方が粒度は大きい。
ロ． 軟質でねばい材料の研削や粗研削には、粒度番号Ｎｏ．10～Ｎｏ．20の粗目やＮｏ．30～Ｎｏ．60の中目が用いられる。
ハ． 硬質で脆い材質の研削や仕上げ研削には、粒度番号Ｎｏ．70～Ｎｏ．220の細目が用いられる。
ニ． ラッピング等の精密仕上げには、粒度番号Ｎｏ．240～Ｎｏ．1200の極細目が用いられる。
［解答］ イ
［解説］ 砥石の粒度は、粒度番号の No．が大きい方が粒度は小さいのです。問題21． 次に示す、ＮＣの制御方式に関する記述の内、正しいものはどれか。
イ． オ－プンル－プシステムとは、指令値と目標値（実際にワ－クが動いた値）との間に、フィ－ドバック系を持った制御システムの事をいう。
ロ． セミクロ－ズドシステムとは、フィ－ドバック系がない制御システムの事をいう。
ハ． セミオ－プンル－プシステムとは、指令値とボ－ルネジの回転角度との間に、フィ－ドバック系を持った制御システムの事をいう。
ニ． クロ－ズドル－プシステムとは、指令値と目標値を比較して、両者を一致させる様な訂正動作（偏差を零にする）を行う制御システムの事をいう。
［解答］ ニ
［解説］ ニ．のクロ－ズド・ル－プ・システム（C1osed Ｌoop Ｓystem：閉ル－プ制御）とは、指令値(制御量の値)と目標値を比較して、両者を致させるような訂正動作(偏差を零にする)を行う、制御システムのことをいいます。言い換えれば、指令値と実際にワークが動いた値との間に、フィードバック系を持った制御システムのことです。 NCTでいえば、キャレッジの移動量を直接検出し、NC装置の出力である指令信号と比較して、これらの偏差を零にするように、キャレッジを位置決めする方式です。
イ．のオーブン・ループ・システム(Ｏpen Loop System：開ループ制御) とは、制御の目的のために入力と出力とを比較する手段を持っていない、制御システムのことをいいます。言い換えれば、フィードバック系がない制御システムの事です。NCTでいえば、入力である移動指令値(NCテープからの信号)とNCの出力であるキャレッジの位置決め(移動量)とを比較する事なく位置決め(制御)しているシステムです。
ロ．のセミ・クローズド・ループ・システム(Semi C1osed Loop System) とは、制御量の値を目標値と比較して、両者を致させる様な訂正動作を行う、制御システムのことをいいます。言い換えれば、フィードバック系を持った制御システムの事です。しかしながら、セミ・クローズド・ルーフ・システムは、モータ内のフィードバック系、或いは、モータとボールネジとのフィードバック系を持ったものをいいます。 NCTでいえば、キャレッジの移動量を直接検出せずに、間接的にサーボモータの回転をレゾルバ（検出器の1種類）検出し、NC装置の出力である指令信号と比較して、これらの偏差を零にするように、キャレッジを移動しています。これで判るように、サーボモータ自身の位置を検出しているわけですから、サーボモータとボールネジとの間の誤差(バックラッシュ等)、或いは、ボールネジとキャレッジの移動量との間の誤差（ボ－ルネジ自身の精度、バックラッシュ等）があるわけで、指令値とキャレッジの実際の移動量との間には、これらが総合された誤差として現れます。従って、これらの誤差をフィードバック系で補正し、キャレッジの位置決め精度を上げるようにしているのです。この方式は、自動制御方式の主流です。
問題22． 次に示す、電気加工法に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 放電加工は、加工液中でワ－クと電極の間に連続放電を発生させ、高熱と放電圧力により電極形状に倣ってワ－ク表面を微量ずつ取り去り、所定の形状に仕上げる加工方法である。
ロ． 電解加工は、ワ－クを陽極、電極を陰極とし、この間に高圧の電解液を流しながら電気を流すと、電気分解によりワ－クの表面は電極形状に倣って、微量ずつ所定の形状に加工される方法である。
ハ． 電解研磨は、ＷＥＤＭとも呼ばれ、工作物と金属線（φ0.02～0.2ｍｍの真ちゅう）との間に、パルス的放電を発生させ、ワ－クを溶解し、連続して吹き飛ばし、目的の形状に仕上げる非接触加工法である。
ニ． 電解研削は、ワ－クを陽極、工具（ダイヤモンド砥石等）を陰極として、電解を行わせる時、陽極の表面に電解の進行を妨げる障害物が生成されるが、これを機械的に砥石で除去する加工方法である。
［解答］ ハ
［解説］ 電解研磨は、電解槽中に電解液をいれ、その中にワ－クを陽極とし、陰極に不溶性の金属を用いて吊るし、通電して加工する方法です。電気を通じると、ワ－クの表面が溶解して、陰極の金属に析出されます。この作用によってワ－クの表面は次第に滑らかになり、ついに光沢のある研磨面が得られます。又、金属表面の加工方法で、ワ－クを陰極とし、その表面に電解によって、他の金属（金、銀、銅、クロム、ニッケル等）をかぶせる方法を電気めっきといいます。
ＷＥＤＭ（Wire Electric Discharge Mashine ： ワイヤ－カット）とは、ワ－クと φ0.02～φ0.3ｍｍ の金属線（主に真ちゅう線）との間に1000万分の1 秒～100万分の1秒のパルス的放電を発生させ、ワ－ク（金属）を溶解し、連続して吹き飛ばし、目的の形状に仕上げる非接触加工法の事をいいます。
問題23． 次に示す、放電加工法の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 被削性が悪く、削加工が不可能な超硬合金等の材料の複雑形状の加工が出来る。
ロ． 焼入れ部品等の後加工や微細加工が容易に出来るが、仕上げ面の粗さは非常に粗い。
ハ． 無人運転により、複雑な形状で精度が必要な部品加工も、自動的に仕上げる事が出来る。
ニ． 電極をワ－クに接触させないため、（0.02～0.2ｍｍの間隙）ワ－クに加工変形が起きない。
［解答］ ロ
［解説］ 放電加工では、焼入れ部品の後加工が精度良く行う事が出来ます。又、微細な加工が容易で、仕上げ面粗さも良好です。
問題24． 次に示す、電解加工法の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 高熱が発生しないため、熱による悪影響がない。
ロ． 加工速度は、放電加工よりも、はるかに早い。
ハ． 電極が消耗しない。
ニ． 放電加工よりも、加工精度が良い。
［解答］ ニ
［解説］ 電解加工は、放電加工と同様に難削材の曲面等、複雑な形状の加工が出来ますが、放電加工に比べ、精度が劣ります。又、加工液を均等に流す事が難しく、加工液に食塩水や硝酸ソ－ダ溶液を用いるので、金属を腐食させやすいのが欠点です。
問題25． 次に示す、電解研削法の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 軟質材や超硬合金等、熱に敏感な材料の加工には、適さない。
ロ． 軟質材を加工しても「まくれ」が発生しない。
ハ． 加工による変質が少なく、表面粗さが良好である。
ニ． 電解研磨に比べ、数10倍も能率が良い。
［解答］ イ
［解説］ 電解研削は、電解溶液中で、ワ－クを陽極、工具を陰極として、電解研磨によって発生するワ－ク表面を機械的研削作用と併用して、除去する複合加工法で、陰極に、鋳鉄、鋼、銅、黄銅、黒鉛等を用いて加工する摩擦法と砥石車を用いる方法があります。電解溶液には、人体に無害で変質しにくく、防食性のある亜硝酸ソ－ダが主に用いられています。ワ－ク（陽極）と工具（陰極）との間で、電解が行われる時、ワ－クの表面には、電解の進行を妨げる障害物が生成されますので、この障害物を電解液を流動させながら、砥石車（ダイヤモンド砥石等）によって、機械的に除去します。砥石車の砥粒には、ワ－クと砥石車の距離を一定に保つ役目と加工能率を維持する役目があり、時には、砥石車で機械的にワ－クを研削して、その加工能率を高めます。電解研削は、形状精度が良く、荒仕上げから精密仕上げまでの一貫加工が出来、熱ひずみも生じない特徴を持っていますので、プレス金型、プラスチック金型、切削工具、転造ダイス、超硬合金、耐熱材、熱に敏感な材料、その他軟質材等の加工に用いられています。
ロ．の「まくれ」とは、金属材料表面に出来る、薄い小部分がまくれ上がった様な形の傷の事をいいます。
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問題01． 金属を加工する場合には、金属が持つ性質、「可融性」「塑性」「被削性」を利用して行う。
［解答］ 正
［解説］ 金属には、「可融性」「塑性」「被削性」の３つの特性があります。
1. 可融性・・・金属をある温度以上に加熱、溶融して液体とし、鋳造や溶接等の加工を可能とする性質の事をいいます。
2. 塑性・・・金属に打撃や圧縮等の外力を加え、延ばしたり、曲げたりして、色々な形に成形出来る性質の事をいいます。
3. 被削性・・・バイトや砥石等の刃物を用いて切削出来る性質の事をいいます。
問題02． 切り屑を出さない加工方法には、「切削」「研削」「研磨」「手仕上げ」等がある。
［解答］ 誤
［解説］ 切り屑を出さない加工方法には、「鋳造」「塑性」「溶接」等があります。
1. 鋳造・・・砂型鋳造、金型鋳造、シェル型鋳造等。
2. 塑性・・・鍛造、圧延、引抜き、押し出し、板金プレス、製缶、転造等。
3. 溶接・・・ガス溶接、ア－ク溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等。
問題03． 切り屑を出す加工方法には、「鋳造」「塑性」「溶接」等がある。
［解答］ 誤
［解説］ 切り屑を出す加工方法には、「切削」「研削」「研磨」「手仕上げ」等があります。
1. 切削・・・旋削、穴明け、中ぐり、フライス削り、形削り、平削り、ブロ－チ削、歯切り、切断等。
2. 研削・・・円筒研削、内面研削、平面研削、工具研削等。
3. 研磨・・・ラップ、バレル研磨、電解研磨、超仕上げ、バフ仕上げ等。
4. 手仕上げ・・・やすり仕上げ、はつり仕上げ、きさげ等。
問題04． 汎用機とは、最も一般的に用いられている機械の事をいい、加工物の大きさや材質等の広範囲な条件に対応した加工が出来る。
［解答］ 正
［解説］ 加工物の大きさや材質等を広範囲に加工出来る工作機械の事を汎用機といいます。
問題05． 単能機とは、量産を目的とした機械の事をいい、１工程のみの加工を行う様にした機械である。
［解答］ 正
［解説］ 部品加工の１工程だけを行う様にし、量産を目的とした工作機機を単能機といいます。従って、単能機の欠点は、１工程のみの加工しか出来ない事です。問題06． 専用機とは、１つの部品を加工ステ－ションに於いて、数～数10 個所の加工を行う様にした機械である。
［解答］ 正
［解説］ ボルトやナット、自動車部品のシリンダケ－ス等の様に、数～数10箇所の加工を行う部品を加工可能にした工作機械を、専用機といいます。又，数箇所の加工ステ－ションを設け、素材を搬入して、各ステ－ションへ次から次へと移送しながら、加工を施し、搬出すると部品として完成する機械や加工だけでなく、計測も自動で行いながら、加工して行く、トランスファ－マシン等も専用機といわれています。
問題07． 工具（ドリル等）を取り付けた主軸を回転させ、ハンドルによって、加工部品を載せたテ－ブルを上下させ、切込み運動を与えて、加工する機械をボ－ル盤という。
［解答］ 誤
［解説］ ボ－ル盤は、工具（ドリル等）を取り付けた主軸を回転させ、ハンドルによって、主軸を上下させ、切り込み運動を与え加工する工作機械で、一般に、直径13ｍｍ 以下のドリルを用い、主軸の送りは、目分量を手動で行い、主軸の回転数は、2～3 段階の段車のベルトを掛け替えて変える事が出来るものを「卓上ボ－ル盤」といいます。又、コラム、主軸、ベ－ス、及び、テ－ブルの主要部分からなり、ワ－クをテ－ブルに固定し、主軸の送りは、自動送り装置によって行い、主軸の回転数は無段階に変える事が出来るものを「直立ボ－ル盤」、ア－ム（腕）が昇降、旋回し、ア－ムの上を主軸が水平に移動する様になっており、大形のワ－クを加工する様にしているものを「ラジアルボ－ル盤」といいます。ラジアルボ－ル盤は、作業範囲が広く、大きなワ－クを固定したまま、主軸頭を移動させたり、多数のワ－クを並べて置いて、順次加工を進めて行く事が出来ます。
問題08． 旋盤は、被削材を回転させて加工する工作機械である。
［解答］ 正
［解説］ 旋盤は、最も多く用いられている工作機械で、被削材（工作物）を主軸と共に回転させ、工具（バイト）を接触させて、切削する機械です。主に外周を円筒形に削るのを目的にした機械ですが、丸棒の切断、突っ切り、中ぐり、正面削り、曲面削り、きりもみ、おねじ切り、めねじ切り、研削等の作業も出来ます。又、旋盤は、構造や用途によって使い分けられており、卓上旋盤、タレット旋盤、自動旋盤、車軸旋盤、ねじ切り旋盤、特殊旋盤等があります。
問題09． 二番取り旋盤とは、ねじ、タップやフライス等の二番（逃げ）取りに用いられる、特殊旋盤の事をいう。
［解答］ 正
［解説］ 切削作業、或いは、穴明け作業を行う場合に用いる工具には、切削した面をこすらない様に、工具先端に逃げ面が付けてあります。この逃げの角度を先端逃げ、又は、２番といいます。２番は、被削材によって対応させ、一般に、硬い被削材には小さく、軟らかい材料には大きくしてあります。２番は、大きい方が切れ味が良いのですが、切れ刃が弱くなるのが欠点です。
工具（ドリル、タップ、バイト、フライス等）のこの様な２番取りに用いられる特殊旋盤の事を２番取り旋盤といいます。
問題10． フライス盤は、工具（フライス）を回転させて、被削材を加工する工作機械である。
［解答］ 正
［解説］ 主軸に取り付けた工具（フライス）を回転させ、被削材を載せたテ－ブルを前後、左右、上下に移動させ加工する工作機械で、横型フライス盤と立形フライス盤があります。又、工具を回転させて加工する機械には、ボ－ル盤、中ぐり盤、研削盤、歯切り盤等があります。
フライス盤作業の種類問題11． 形削盤は、工具（バイト）を取り付けた刃物台が、クロスレ－ル上を左右上下に移動し、切込み運動を与え、被削材を載せたテ－ブルを前後に移動させて、加工する工作機械である。
［解答］ 誤
［解説］ 形削り盤とは、前後に直線移動するラムに、工具（バイト）を取り付ける刃物台が保持されており、この刃物台を下降させる事によって、工具に切り込み運動を与え被削材を載せたテ－ブルを左右に移動させ、平面や側面を加工する工作機械の事をいいます。又、工具（バイト）を取り付けた刃物台が、クロスレ－ル上を左右上下に移動し、切込み運動を与え、被削材を載せたテ－ブルを前後に移動させて、加工する工作機械は平削盤といいます。
問題12． 円筒研削盤は、被削材を載せたテ－ブルを移動し、工具（砥石）を取り付けた砥石軸を回転させ、切込み運動を与えて、加工する工作機械である。
［解答］ 誤
［解説］ 研削盤は、砥石を回転させて加工物の表面を削り取り、その面を平滑にし精密仕上げを行う工作機械で、旋削、フライス削り、平面削り、焼入れ、焼き戻しを施した加工物、切削加工の難しい、或いは、切削加工の出来ない材質（石、コンクリ－ト、ガラス、その他の非金属類等）の加工物を砥石を使用して精密な寸法、或いは、平滑な面に仕上げるのに用います。
円筒研削盤は、工具（砥石）を取り付けた砥石軸を回転させ、研削運動と切り込み運動を与え、主軸と心押し台に支えられた円筒形の被削材を回転させながら移動させ、研削を行う工作機械で、並形と万能形があり、並形は、円筒研削のみしか研削出来ませんが、砥石台、及び、主軸台が回転する万能形では、テ－パ軸や内面研削も出来ます。又、円筒研削盤には、比較的小さい部品の加工に用いるテ－ブル移動式のもの、圧延ロ－ル等の大形部品を加工する砥石車が切り込み、軸方向送りを行う砥石台移動式のもの、比較的短い段付け部品を総型砥石等で、切り込み送りにより研削するフランジカット形があります。
被削材を載せたテ－ブルを移動し、工具（砥石）を取り付けた砥石軸を回転させ、切込み運動を与えて、加工する工作機械は、平面研削盤です。平面研削盤には、横軸角テ－ブル形式のものと、立軸丸テ－ブル形式のものがあり、横軸角テ－ブル形式のものは、ワ－クの平面を研削する機械で、テ－ブルが左右に往復運動し、テ－ブル、又は、砥石が前後に移動して研削します。フライス盤等の加工に比べ、切り込み量は少ないのですが、表面粗さや寸法精度の良い仕上げ面が得られ、角形マグネットチャックを用いる事によって、ワ－クの取り付け、取り外しが効率よく行えます。機種によっては、大形部品の研削が出来る旋盤のベットの様な門形タイプのもあります。立軸丸テ－ブル形式のものは、垂直な砥石軸に取り付けられたカップ状の砥石の底面で、円形テ－ブル上に取り付けた被削物（ワ－ク）を、円形テ－ブルを回転しながら研削します。連続運転のため横軸角テ－ブル形式のものに比べ、高能率であるので、粗研削に適しています。研削盤にはこの他に、内面研削盤、心なし研削盤、工具研削盤、ドリル研削盤、ねじ研削盤、歯車研削盤、専用的な機種の、クランクシャフト研削盤、ロ－ル研削盤、カム研削盤、両頭研削盤等があります。
問題13． 穴のキ－溝等を、ラムの上下運動によって、加工する機械を立削り盤という。
［解答］ 正
［解説］ 立削り盤は、スロッティングマシンともいわれ、形削り盤を立て形にした機械で、機能、構造共に良く似ています。加工方法は、刃物台を取り付けているラムの上下運動によって、工具（バイト）が穴のキ－溝等を上から下へ削ります。
問題14． 旋盤では、テ－パ削り、曲面削り、めねじ切り、穴明け加工は出来ない。
［解答］ 誤
［解説］ 旋盤作業の種類には、次に示す様なものがあります。
これで判る様にテ－パ削り、曲面削り、めねじ切り、穴明け加工等ができます。
問題15． ボ－ル盤では、ねじ立て加工やリ－マ加工等の作業が出来ない。
［解答］ 誤
［解説］ ドリル、タップ、リ－マ等の工具をボ－ル盤の主軸に取り付けて、穴明け、ねじ立て、リ－マ加工等を行います。問題21． 切削加工を行う場合に、切削剤を使用する主たる目的は、被削材と工具に潤滑効果を与えることである。
［解答］ 正
［解説］ 切削剤は、被削材と工具に潤滑効果を与え、切削を助けるために用いるばかりでなく、被削材や工具の冷却効果を与える目的もあります。
問題22． 研削加工に用いられる砥石の結合剤は、砥石を成形させる役目と気孔の大小を決める役目がある。
［解答］ 誤
［解説］ 結合剤には、砥粒を適当な強さに結合し、成形する役目と、砥石の切れ味を保持する役目があります。又、気孔は、研削屑を取除き、研削で発生する熱を少なくする役割があり、気孔の大きさは、砥石の全容積中に占める砥粒の割合によって決まります。密度の大きいものは、砥粒が多く気孔が小さく、密度の小さいものは、砥粒が少なく気孔が大きくなります。
問題23． 研削加工に用いられる砥石の結合度とは、砥粒を固めている結合剤の強弱の度合（軟らかい、硬い）によって決まる、砥石の強さの事をいう。
［解答］ 正
［解説］ 一般に、硬い砥石とか、軟らかい砥石とか、いわれているのは、結合度の事で、極軟質（Ａ～Ｇ）、軟質（Ｈ～Ｋ）、中質（Ｌ～Ｏ）、硬質（Ｒ～Ｓ），極硬質（Ｔ～Ｚ）に分けられ、アルファベット記号で分類されています。強い（硬い）砥石は、目詰まりが発生して切れ味が鈍くなり、弱い（軟らかい）砥石は、目こぼれや損耗が早く経済性が劣ります。
問題24． ＮＣ機械は、高能率で省力効果もあり、機構が簡単なため、維持コストが安価である。
［解答］ 誤
［解説］ ＮＣ機械の長所には
（１）高能率
① 一人で複数台の使用が可能
② けがき作業が不要
③ 治具や取付け具の簡略化が可能
④ 常時、最適条件で作業が可能
⑤ 工程管理が容易で工数の削減が図れる
⑥ 品質の安定が図れる
（２）省力効果
① 熟練度不要
② 操作ミスや疲労による能率低下がない
③ 品質が安定しているので検査工数の削減、又は、省略が可能となる
（３）その他
① 従来の汎用機では困難な複雑な加工もできる
② テープを交換すれば容易にワークの切換えができる
等があり、欠点には、
① プログラムが必要
② 機械が高価
③ 機構が複雑なため維持コストがかさむ
等があります。
問題25． 電気加工法とは、切削工具を用いる加工方法に代って、工具に電極を用い、被削材との間に電流を通じ、発生する電気エネルギ－にて、被削材を所要の形状に成形する加工方法をいう。
［解答］ 正
［解説］ 電気加工法には、放電現象を利用して、電極形状に倣って、ワ－ク（被削材）の表面を微量づつ取去り、所要の形状に成形する放電加工、めっきとは反対に、電気分解によって、ワ－クの表面を除去する電解加工、ワ－クを正極とし、電極（一般には鉛）を負極として、電解液中につるし、表面を電解して、光沢を持つ平滑な面を得る電解研磨、電解研磨で発生するワ－ク表面を機械的な研削作用と併用して、除去する複合加工法等があります。問題01． 工作機械を工具と被削材の運動方式で、分類する方法があるが、誤っているものはどれか。
イ． 切削運動
ロ． 送り運動
ハ． 切込み運動
ニ． 回転運動
［解答］ ニ
［解説］ 工作機械は、被削材と切削工具（バイト、ドリル等）との間に、次に示す様な運動をさせ加工します。
1. 切削運動
加工するための工具の刃先が、移動する運動をいい、工具、又は、被削材が回転するタイプと直線運動するタイプがあります。
2. 送り運動
これから切削しようとする被削材の位置に工具の刃先を、次々に移動させる運動で、連続運動と間欠運動があり、機械により両方の運動をするタイプがあります。
3. 切込み運動
被削材を必要寸法にするため、機械に付属する目盛りを用いて、工具の刃先、又は、機械を動かす運動です。
従って、ニ．の回転運動は、切削運動の被削材や切削工具の動きの事をいっていますので、工作機械を分類する工具と被削材の運動方式には、当てはまりません。これら三つの方法（工具と被削材の運動方式）よって、工作機械を分類すると、次表の様になります。
問題02． 次に示す、各種旋盤の特徴について、誤っているものはどれか。
イ． 普通旋盤は、ワークの内外面の切削、ねじ切り、端面削り等の加工を主にバイトを用いて行い、一般に、中、小物部品の製作に用いられている。
ロ． 正面旋盤は、普通旋盤のベット滑り面を短くし、往復台を頑丈にして、重切削加工を可能にした工作機械で、主に直径に比べ、長さが短いワ－クの正面削りに用いられている。
ハ． タレット旋盤は、普通旋盤に自動工具交換装置を設け、数種類の加工工程を自動運転にて加工する工作機械で、大物部品の多量生産に用いられている。
ニ． 立旋盤は、普通旋盤を立てた形状をしており、段取りが容易になる様にした工作機械で、大径で、長さの短いワ－クの加工に用いられている。
［解答］ ハ
［解説］ タレット旋盤は、タレット形の刃物台に、加工順に刃物を取付けて、加工する機械で、一般に、小物同一部品の多量生産に用いられています。
問題03． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
加工をするために、工具の刃先が移動する運動を（ ① ）運動といい、工具が（ ② ）運動するタイプの工作機械には、（ ③ ）がある。
① ② ③
イ． 切削 回転 歯切り盤
ロ． 突込み 直線 旋盤
ハ． 送り 間欠 平面研削盤
ニ． 切削 連続 形削り盤
［解答］ イ
［解説］ 加工をするために、工具の刃先が移動する運動を切削運動といいます。切削運動には、回転運動、直線運動があり、被削材、或いは、工具を回転運動させて加工するる機械と被削材、或いは、工具を直線運動させて、加工する機械があります。工具が回転運動して加工するタイプの工作機械には、歯切り盤の他に、フライス盤、中ぐり盤、ボ－ル盤、研削盤等があります。又、被削材を回転させて加工するタイプの工作機械には、旋盤等があります。
問題04． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
これから切削しようとする被削材の位置に工具の刃先を次々に移動させる運動を（ ① ）運動といい、被削材を（ ② ）運動させて加工するタイプの工作機械の１つに、（ ③ ）がある。
① ② ③
イ． 送り 連続 旋盤
ロ． 切削 間欠 フライス盤
ハ． 突込み 連続 平削り盤
ニ． 送り 間欠 形削リ盤
［解答］ ニ
［解説］ これから切削しようとする被削材の位置に、工具の刃先を次々に移動させる運動を送り運動といい、送り運動には、連続運動と間欠運動、これら二つを組合わせた連続間欠運動があります。被削材を連続送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、フライス盤、中ぐり盤、円筒研削盤、歯切り盤等があり、工具を連続送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、旋盤、ボ－ル盤、中ぐり盤、内面研削盤、金切り帯鋸盤等があります。被削材を間欠送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、研削盤、立削り盤、歯車形削り盤等があり、工具を間欠送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、平削り盤等があります。被削材を連続・間欠送り運動させて、加工するタイプの工作機械には、フライス盤、中ぐり盤等があります。
問題05． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
被削材を必要寸法にするため、機械に設けてある目盛りを用いて、工具の刃先、或いは、被削材を動かす運動を（ ① ）運動といい、（ ② ）に切込み運動を与えて、加工するタイプの工作機械に、（ ③ ）がある。
① ② ③
イ． 送り 工具 中ぐり盤
ロ． 切込み 被削材 フライス盤
ハ． 送り 被削材 旋盤
ニ． 切込み 工具 フライス盤
［解答］ ロ
［解説］ 被削材を必要寸法にするため、機械に設けてある目盛りを用い、工具の刃先、或いは、被削材を動かす運動を切り込み運動といいます。被削材に切り込み運動を与えて、加工するタイプの工作機械には、フライス盤、中ぐり盤等があり、工具に切り込み運動を与えて、加工するタイプの工作機械には、中ぐり盤、形削り盤、平削り盤、研削盤等があます。問題06． 次に示す、ボ－ル盤の用途、及び、特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 直立ボ－ル盤や卓上ボ－ル盤は、最も一般的な機械で、中、小物部品の穴明け、ねじ立て、リ－マ加工に用いられる。
ロ． 多軸ボ－ル盤は、駆動機構に、遊星歯車や自在継手を用い、数本～数10本のスピンドルを同時に回転させ、多数の穴を能率良く加工する事が出来る機械です。
ハ． タレットボ－ル盤は、中、小物部品の量産用に、直立ボ－ル盤を数台並べ、テ－ブルを共用とした機械で、工程毎の工具交換の必要がなく、能率的な加工が出来る。
ニ． ラジアルボ－ル盤は、コラムに支えられたア－ムが上下、左右に、運動し、主軸頭はア－ム上を水平に移動する機械で、大形部品の穴明け、ねじ切り、中ぐり等の加工に用いられる。
［解答］ ハ
［解説］ タレットボ－ル盤は、主軸に5～8 個の工具が交換可能に、搭載されたタレットが設けてあり、工程順にタレットに準備されたドリルやタップ等で、主に、中小部品の加工に用いられている工作機械です。又、中、小物部品の量産用に、直立ボ－ル盤を数台並べ、テ－ブルを共用とした機械で、工程毎の工具交換の必要がなく、能率的な加工が出来る工作機械は、多頭ボ－ル盤といいます。
問題07． 次に示す、フライス盤の用途、及び、特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 汎用フライス盤には、ひざ形フライス盤と生産形フライス盤がある。
ロ． 横形フライス盤は、工具を取り付ける主軸がコラムに水平に設けてあり、小形部品の角、及び、側面削り、切断加工等に用いられている。
ハ． 固定したタイプと上下に移動するタイプがあり、平削りや溝削り等に用いられている。
ニ． 万能形フライス盤は、テ－ブルが上下せず、剛性が大きく、横形には、単頭型と復頭型があり、同一部品の大量生産に用いられている。
［解答］ ニ
［解説］ 万能形フライス盤は、横形フライス盤と似た構造で、テ－ブルが旋回する等の機構が付加されているため、広範囲な加工が出来、作業範囲が広くドリルのねじれ溝等の加工も出来ます。同一部品の大量生産を目的とし、テ－ブルが上下に移動しない様にして、剛性を大きくしたフライス盤を、ベット形フライス盤（生産フライス盤）といいます。又、ベット形横形フライス盤には、単頭型と復頭型にしたフライス盤があります。
問題08． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、適切なものはどれか。
旋盤の（ ① ）は、「主軸台」「往復台」及び「心押し台」を支えているもので、（ ② ）の中央部には、旋盤の最も重要な部分である主軸を支持し、主軸と対向して、ベットに移動可能にした（ ③ ）を設け、そのセンタを工作物のセンタに入れ、主軸台と共に工作物を支持して、回転運動を与える様にしている。また、主軸台と心押し台との間には、ベット上を左右に移動する（ ④ ）を設け、その上面には、ベットに直角の方向に移動可能にした、刃物台が設けてある。
① ② ③ ④
イ． ベット 主軸台 心押し台 往復台
ロ． 主軸台 心押し台 往復台 ベット
ハ． 心押し台 往復台 ベット 主軸台
ニ． 往復台 ベット 主軸台 心押し台
［解答］ イ
［解説］ 旋盤の（ ① ベット ）は、「主軸台」「往復台」及び「心押し台」を支えているもので、（ ② 主軸台）の中央部には、旋盤の最も重要な部分である主軸を支持し、主軸と対向して、ベットに移動可能にした（ ③ 心押し台）を設け、そのセンタを工作物のセンタに入れ、主軸台と共に工作物を支持して、回転運動を与える様にしている。又、主軸台と心押し台との間には、ベット上を左右に移動する（ ④ 往復）を設け、その上面には、ベットに直角の方向に移動可能にした、刃物台が設けてあります。
問題09． 次に示す、中ぐり盤の特徴に関する記述の内、正しいものはどれか。
イ． 横中ぐり盤は、中ぐり軸が垂直に設けてある。
ロ． 立中ぐり盤は、中ぐり軸が水平に設けてある。
ハ． 治具中ぐり盤は、治具等の高精度な穴明け加工を行う機械で、高精度の送りねじと1～10 ミクロンを読み取れる光学読み取り装置が設けてある。
ニ． シリンダ－中ぐり盤は、シリンダ－の外面を加工する機械である。
［解答］ ハ
［解説］ イ，の横中ぐり盤は、中ぐり軸が水平な中ぐり盤で、ワ－クに既に明けられている穴をくり広げたり、精密穴ぐり加工や、端面削り加工等を行う機械で、テ－ブル形、床上形（フロアタイプ）、プレナ－形があり、フライス加工と中ぐり加工がある、大中部品に適しています。
ロ．の立中ぐり盤は、中ぐり軸が垂直に設けてある中ぐり盤で、複数軸を持った機械もあります。又、ＮＣ、及び、ＡＴＣ（自動工具交換装置）を備えた機械をマシニングセンタと呼んでいます。
ニ．のシリンダ－中ぐり盤は、シリンダ－の内面を中ぐり加工する機械です。
問題10． 次に示す、切削速度の正しいものはどれか。
直径60ｍｍ の軟鋼丸棒を高速度鋼のバイトで、荒削りする時の回転数はいくらか。但し、切削速度を60ｍ／min とする。
イ． 19.1ｒｐｍ
ロ． 318ｒｐｍ
ハ． 1000ｒｐｍ
ニ． 3180ｒｐｍ
［解答］ ロ
［解説］ 旋盤で加工する時のバイトが被削物を削る速度、即ち、切削速度は、被削物の表面速度で表すことが出来ます。従って、適切な切削速度を得るための主軸回転数は、次式によって、求める事が出来ます。
切削速度（Ｖ）には、種々の条件から求められた標準切削速度が設定されています。
次表に旋盤の標準切削速度を示します。
切削条件は、表より、軟鋼の丸棒を高速度鋼のバイトで、荒削りする時の旋盤の標準切削速度を求めると、20～60ｍ／min となり、軟鋼丸棒の直径は、60ｍｍ、従って、軟鋼丸棒の回転数 ｎ は、
即ち、軟鋼の丸棒を高速度鋼のバイトで、荒削りする場合には、毎分 955 ～ 318回転で切削する様にします。切削して行くと、丸棒の外形は小さくなりますので、表面速度は遅くなります。従って、切削して行くに従って、回転数を上げる様にしなければなりません。問題11． 次に示す、研削盤の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 平面研削盤には、横軸・角テ－ブル形式のものと、立軸・丸テ－ブル形式のものがある。
ロ． 円筒研削盤とは、円筒状のワ－クを精度良く研削する機械である。
ハ． 内面研削盤には、ワ－クと砥石軸が回転する方式と、砥石のみが回転するプラネタリ－方式があり、ワ－クの穴内面の研削を行う。
ニ． 心なし研削盤は、砥石台、及び、主軸台が回転するので、テ－パ研削や内面研削等も出来る。
［解答］ ニ
［解説］ 心なし研削盤は、センタレス研削盤ともいい、主に、小径のセンタの無いワ－ク（工作物）を砥石車との間に入れて、研削する円筒研削盤の一種です。高能率の加工が出来るので，同じ径のものを大量に研削するのに適しています。
問題12． 次に示す、平削り盤の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 機械本体等の大形部品の加工に用いる。
ロ． 機構は、テ－ブルが往復運動し、クロステ－ブル上の刃物台に取り付けられた刃物（バイト）で、ワ－クの平面や側面を加工する。
ハ． 平削り盤のコラム形状は、門形だけである。
ニ． 平削り盤の大きさは、テ－ブルの最大行程?加工し得る幅?加工し得る高さで表す。
［解答］ ハ
［解説］ 平削り盤は、プレナ－とも呼ばれ、工作物を取付けた長大なテ－ブルに往復運動を与え、バイト（刃物）をこれと直角な方向に送って、切削する工作機械です。平削盤の大きさは、テ－ブルの最大工程（テ－ブルの長さ）×加工し得る工作物の最大幅×加工し得る工作物の最大高さで表し、比較的大きい品物を平らに削るのに用います。又、コラムの形状には、門形と片持ち形があり、それぞれ、門形平削り盤、形持ち平削り盤と呼んでいます。
問題13． 広い平面を削る時に用いるフライス（切削工具）は、どれか。
イ． 側フライス（サイドカッタ－）
ロ． 正面フライス（フルバックカッタ－）
ハ． エンドミル
ニ． 角フライス（アンギュラ－カッタ－）
［解答］ ロ
［解説］ イ．の側フライス（サイドカッタ－）は、段削りやみぞ削り等に用います。
ハ．のエンドミルは、溝削りや穴加工等に用います。
ニ．角フライス（アンギュラ－カッタ）は、角度のある面加工等に用います。
問題14． 円筒の外周面を荒仕上げ加工する時に用いるバイトは、どれか。
イ． 剣バイト
ロ． 片刃バイト
ハ． 平バイト
ニ． 突切りバイト
［解答］ イ
［解説］ ロ．の片刃バイトは、刃がバイトの側面にあるので、工作物の端面を削るのに用います。又、片刃バイトには、右勝手のものと左勝手のものがあります。
ハ．の平バイトは、刃の接触部が広く平らなので、円筒外周の仕上げ用に、用いられます。
ニ．の突切りバイトは、刃先幅が狭く、バックテ－パが付けてあり、材料の切断に用います。又、溝バイトもこの仲間です。
問題15． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。
一般に、平削り盤に用いる荒削り用のバイトには、（ ① ）等が用いられ、中仕上げ、上仕上げには、（ ② ）が用いられている。 又、剛性の小さい振動の多い機械の場合には、（ ③ ）が仕上げ用として用いられている。
① ② ③
イ． 腰折れバイト ヘ－ルバイト 剣バイト
ロ． ヘ－ルバイト 剣バイト 腰折れバイト
ハ． 剣バイト 腰折れバイト ヘ－ルバイト
ニ． ヘ－ルバイト Ｔ溝バイト 剣バイト
［解答］ ハ
［解説］ 平削り盤用のバイトは、荒削り用、中仕上げ用、上仕上げ用、総形バイトに分けられ、一般に、荒削りには、剣バイト等が用いられ、中仕上げや上仕上げには、腰折れバイト等が用いられています。腰折れバイトは、旋盤形バイトに比べ、刃先が柄の下面よりも後方に設けてありますので、切削抵抗を受けても被作物に食い込む事はありません。又、剛性の小さい振動の多い機械の場合には、バイトの柄と刃の間にスプリングアクションを設けた、ヘ－ルバイトが仕上げ用として用いられます。又、バイトには、それぞれの作業に適した形状があり、選択を誤ると加工効率が低下するばかかりでなく、製品形状にならない場合があります。
問題16． 次に示す、ドリルの特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． センタドリルは、軽金属の深穴せん孔用のドリルで、ねじれ角の大きなドリルである。
ロ． ツイストドリルは、２枚のねじれ刃があり、13ｍｍ 以下のストレ－トシャンク（柄）のものと、2～75ｍｍ のテ－パシャンクのものがあって、ＪＩＳによって規定されている。
ハ． 平ギリ（フラットドリル）は、丸棒の一端を平らにして、切れ刃を付けたドリルで、一般に、軟質材の孔明けやザグリ加工に用いられている。
ニ． 直溝ドリル（縦溝ドリル）は、銅やアルミニウム等の軟質材の穴明けに用いるドリルで、溝がドリル軸と平行に切られている。
［解答］ イ
［解説］ センタドリルは、正確な位置決めを行うために、ドリルを食い込みやすくする小さな穴、或いは、旋盤のセンタ作業（ワ－クを支えるセンタ穴）を行う場合のセンタ穴を明けるのに用います。
一般に、ドリルというと、ロ．のツイストドリルの事をいい、各部の名称は図示の様に呼ばれています。
ハ．の平ギリには、平ねじれキリや極細平キリ等があり、極細平キリは、0.1～0.3ｍｍ の範囲で精密機械作業に多く用いられています。
ニ．の直溝ドリル（縦溝ドリル）は、銅やアルミニウム等の軟質材の穴明けに用いるドリルで、溝がドリル軸と平行に切られているドリルです。
ドリルには、この他に、油穴付きドリル、ねじれ角の大きな、軽金属の深穴穿孔用のドリルやガンドリル等があります。
ガンドリルは、20ｍｍ 以上の深穴を明けるのに用いられ、１枚の刃を持ち、形から別名半月キリ、或いは、１枚刃ドリル等ととばれています。１枚にしてあるのは、切り屑の逃げる余地を持たせるためで、先端に給油が十分出来る様にしてあります。主として、銃身や砲身の様な深穴を明ける目的としていますが、長い軸や主軸等の穴明けにも用いられています。
問題17． 次に示す、タップの特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． ハンドタップには、荒仕上げ、中仕上げ、仕上げの ３本の外径が同寸法の「等径タップ」と、荒、中、仕上げの順に径が大きくなる「増径タップ」がある。
ロ． マシンタップ（機械タップ）は、１本で仕上げまで行うタップで、タレット旋盤等でナットのねじ立て等に用いられる。
ハ． 管用タップ（パイプタップ）は、ガスタップともいわれ、テ－パタップとストレ－トタップがある。
ニ． 転造タップは、タップを素材に押し付けて、めねじの形を写し出し、ねじ山を形成する工具で、タップの下穴は、ハンドタップの下穴と同径で良い。
［解答］ ニ
［解説］ 転造タップのねじ立ては、素材（タップの下穴）に転造タップを押し付けながら、めねじの山を形成させますので、切削タップの下穴よりも大きな穴径にしなければなりません。又、切り屑を出さないため、金属組織が切断されず、表面は加工硬化を受けるので、製品の強度が増します。
イ．のハンドタップは、普通、荒仕上げ（荒タップ、１番タップ）、中仕上げ（中タップ、２番タップ）、仕上げ（上タップ、３番タップ）の ３本一組になっており、図に示す様に外径は同寸法ですが、食付き部が異なっています。この様なタップを「等径タップ」といいます。又、荒タップ、中タップ、上タップそれぞれの外径、有効径、谷径が順に径が大きくなる「増径タップ」があります。従って、増径タップは、等径タップのねじ立て作業と異なり、貫通した穴でも各タップを順次用いてねじ立て作業を行わなければなりません。
ロ．のマシンタップ（機械タップ）は、ボ－ル盤でねじ立て作業を行う場合に用いられるタップで、シャンクの部分が長く、食付き部の傾斜がゆるく、一刃当たりの切削量が小さいので、精密ねじ立て加工に用いられます。
ハ．の管用タップには、図に示す様にテ－パタップとストレ－トタップがあります。
タップには、この他に多くの種類があります。
プ－リタップは、ハンドタップの一種で、プ－リのボス部に設けてある注油穴のねじ立てやプ－リ等の押しねじのねじ立てに、用いられていますので、この様に呼ばれています。柄の長さが非常に長くなっており、その径はねじの谷径と同じです。
タッパタップは、ナットを多量生産する場合に、用いられるタップで、柄はハンドタップよりもはるかに長く、その径は谷径よりも細くしてあります。これはねじ立てが終ったナットを、幾つか柄に貯めておくためで、タッパタップの柄の末端は、機械に適合させるために、色々な形状のものがあります。
ベンドタップは、タッピングマシンでナットを多量生産する場合に、用いられるタップで、ねじ加工されたナットが次々と曲がった柄の部分に送られ、自動的に抜けるようになっているタップです。
フル－トレスタップは、切り屑の逃げ溝がなく、転造の原理で被削材に押し付けて完全なねじを形成するもので、切り屑がまったく出ないので、止まり穴でも容易にねじ加工する事ができます。
ドリルタップは、穴明けとねじ立てを一度に行う事のできるタップで、主に、ガス管、薄板等のねじたてに、用いられます。
エキスパンジョンタップは、刃溝に長い切り割り溝を設け、ねじの付いたテ－パピン、或いは、球を中空部にねじ込むと、刃部がふくらんでタップの直径が調整出来る様にしてあるタップです。従って、切削量の多い強力な切削には不向きです。
問題18． 次に示す、リ－マの特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． ハンドリ－マは、4～14枚の偶数刃で構成されており、ストレ－ト刃と、ねじれ刃があり、手仕上げ加工時に用いられる。
ロ． アジャスタブルリ－マは、偶数刃で、機械用と手仕上げ用があり、テ－パピン穴の加工に用いられる。
ハ． マシンリ－マは、6～12枚の偶数刃で、ストレ－ト刃とねじれ刃があり、刃部が短く、機械加工用として用いられる。
ニ． テ－パシャンクブリッジリ－マは、刃数が5～7枚の奇数刃で、ストレ－ト刃とねじれ刃があり、食い違った穴の修正等に用いられる。
［解答］ ロ
［解説］ アジャスタブルリ－マは、ストレ－ト刃で、外径の調整が可能で、切り刃の交換が出来る様にしてあるリ－マです。又、テ－パピン穴の加工に用いられるリ－マは、偶数刃で、テ－パ 1／80 のテ－パピン穴の加工に用いられています。
リ－マには、この他に、ハンドリ－マ、マシンリ－マ、テ－パ－シャンクブリッジリ－マ等があります。
ハンドリ－マは、4～14枚の偶数刃で構成されており、ストレ－ト刃とねじれ刃があります。
マシンリ－マは、6～12枚の偶数刃で構成されており、刃部が短く、機械加工用として用いられ、ストレ－ト刃とねじれ刃があります。
テ－パシャンクリ－マは、5～7枚の奇数刃で構成されており、食い違った穴の修正等に用いられ、ストレ－ト刃とねじれ刃があります。
問題19． 次の記述中の（ ）内に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。
研削作業用の砥石は、切り刃となる材質と、粒度（粒の大きさ）から成る（ ① ）、砥粒を適当な強さに結合保持し成形する（ ② ）、研削くずを取り除き、研削で発生する熱を少なくする役割の（ ③ ）の３要素で構成されている。
① ② ③
イ． 砥粒 気孔 結合剤
ロ． 粒度 結合度 気孔
ハ． 砥粒 結合剤 気孔
ニ． 粒度 結合度 組織
［解答］ ハ
［解説］ 砥石は、「砥粒」「結合剤」「気孔」の３要素で構成されており、「砥粒」は、切り刃となる材質と粒度（砥粒の大きさ）から成り、「結合剤」は、砥粒を適当な強さに結合保持して成形する役割を持ち、「気孔」は、切削屑を取除き研削で発生する熱を少なくする役割を果たしています。
一般の切削工具では、刃が磨耗すると、作業を一時中断し磨耗した刃を、とぎ直ししてから再び切削を続けなければなりませんが、研削作業用の砥石には、高速回転しながら、砥石自体が自動的に、とぎ直し作業を行い、次々に新しい刃を作る自主作用があります。砥石の自主作用とは、研削が進むに伴い次第に切れなくなると、砥粒に加わる研削抵抗が増すため、砥石の表面にある砥粒が、研削抵抗に耐えられなくなり欠けてしまい、新しく鋭い切れ刃（砥粒）が生じる事や、ある程度、砥石が磨耗すると、結合材の結合度が研削抵抗に負け、砥粒全体が、砥石から脱落する現象が起きる事をいいます。又、砥石に切削能力がなくなる事を、「目つぶれ」とか「目づまり」といいますが、目つぶれとは、砥粒の結合度がその仕事に対して高すぎると、鈍くなった砥粒が脱落しないため、砥石は研削を行う事が出来ず、工作物の表面を高速で摩擦して傷つけたり、表面を変質させたりする事をいい、目づまりとは、結合度の高い砥石で、銅の様な軟らかい金属を研削する場合、砥石の表面の気孔に、切り屑がつまり、研削が出来なくなる事をいいます。
問題20． 次に示す、砥粒の粒度に関する記述の内、誤っているものはどれか
イ． 砥粒の粒度は、粒度番号のＮｏ．が大きい方が粒度は大きい。
ロ． 軟質でねばい材料の研削や粗研削には、粒度番号Ｎｏ．10～Ｎｏ．20の粗目やＮｏ．30～Ｎｏ．60の中目が用いられる。
ハ． 硬質で脆い材質の研削や仕上げ研削には、粒度番号Ｎｏ．70～Ｎｏ．220の細目が用いられる。
ニ． ラッピング等の精密仕上げには、粒度番号Ｎｏ．240～Ｎｏ．1200の極細目が用いられる。
［解答］ イ
［解説］ 砥石の粒度は、粒度番号の No．が大きい方が粒度は小さいのです。問題21． 次に示す、ＮＣの制御方式に関する記述の内、正しいものはどれか。
イ． オ－プンル－プシステムとは、指令値と目標値（実際にワ－クが動いた値）との間に、フィ－ドバック系を持った制御システムの事をいう。
ロ． セミクロ－ズドシステムとは、フィ－ドバック系がない制御システムの事をいう。
ハ． セミオ－プンル－プシステムとは、指令値とボ－ルネジの回転角度との間に、フィ－ドバック系を持った制御システムの事をいう。
ニ． クロ－ズドル－プシステムとは、指令値と目標値を比較して、両者を一致させる様な訂正動作（偏差を零にする）を行う制御システムの事をいう。
［解答］ ニ
［解説］ ニ．のクロ－ズド・ル－プ・システム（C1osed Ｌoop Ｓystem：閉ル－プ制御）とは、指令値(制御量の値)と目標値を比較して、両者を致させるような訂正動作(偏差を零にする)を行う、制御システムのことをいいます。言い換えれば、指令値と実際にワークが動いた値との間に、フィードバック系を持った制御システムのことです。 NCTでいえば、キャレッジの移動量を直接検出し、NC装置の出力である指令信号と比較して、これらの偏差を零にするように、キャレッジを位置決めする方式です。
イ．のオーブン・ループ・システム(Ｏpen Loop System：開ループ制御) とは、制御の目的のために入力と出力とを比較する手段を持っていない、制御システムのことをいいます。言い換えれば、フィードバック系がない制御システムの事です。NCTでいえば、入力である移動指令値(NCテープからの信号)とNCの出力であるキャレッジの位置決め(移動量)とを比較する事なく位置決め(制御)しているシステムです。
ロ．のセミ・クローズド・ループ・システム(Semi C1osed Loop System) とは、制御量の値を目標値と比較して、両者を致させる様な訂正動作を行う、制御システムのことをいいます。言い換えれば、フィードバック系を持った制御システムの事です。しかしながら、セミ・クローズド・ルーフ・システムは、モータ内のフィードバック系、或いは、モータとボールネジとのフィードバック系を持ったものをいいます。 NCTでいえば、キャレッジの移動量を直接検出せずに、間接的にサーボモータの回転をレゾルバ（検出器の1種類）検出し、NC装置の出力である指令信号と比較して、これらの偏差を零にするように、キャレッジを移動しています。これで判るように、サーボモータ自身の位置を検出しているわけですから、サーボモータとボールネジとの間の誤差(バックラッシュ等)、或いは、ボールネジとキャレッジの移動量との間の誤差（ボ－ルネジ自身の精度、バックラッシュ等）があるわけで、指令値とキャレッジの実際の移動量との間には、これらが総合された誤差として現れます。従って、これらの誤差をフィードバック系で補正し、キャレッジの位置決め精度を上げるようにしているのです。この方式は、自動制御方式の主流です。
問題22． 次に示す、電気加工法に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 放電加工は、加工液中でワ－クと電極の間に連続放電を発生させ、高熱と放電圧力により電極形状に倣ってワ－ク表面を微量ずつ取り去り、所定の形状に仕上げる加工方法である。
ロ． 電解加工は、ワ－クを陽極、電極を陰極とし、この間に高圧の電解液を流しながら電気を流すと、電気分解によりワ－クの表面は電極形状に倣って、微量ずつ所定の形状に加工される方法である。
ハ． 電解研磨は、ＷＥＤＭとも呼ばれ、工作物と金属線（φ0.02～0.2ｍｍの真ちゅう）との間に、パルス的放電を発生させ、ワ－クを溶解し、連続して吹き飛ばし、目的の形状に仕上げる非接触加工法である。
ニ． 電解研削は、ワ－クを陽極、工具（ダイヤモンド砥石等）を陰極として、電解を行わせる時、陽極の表面に電解の進行を妨げる障害物が生成されるが、これを機械的に砥石で除去する加工方法である。
［解答］ ハ
［解説］ 電解研磨は、電解槽中に電解液をいれ、その中にワ－クを陽極とし、陰極に不溶性の金属を用いて吊るし、通電して加工する方法です。電気を通じると、ワ－クの表面が溶解して、陰極の金属に析出されます。この作用によってワ－クの表面は次第に滑らかになり、ついに光沢のある研磨面が得られます。又、金属表面の加工方法で、ワ－クを陰極とし、その表面に電解によって、他の金属（金、銀、銅、クロム、ニッケル等）をかぶせる方法を電気めっきといいます。
ＷＥＤＭ（Wire Electric Discharge Mashine ： ワイヤ－カット）とは、ワ－クと φ0.02～φ0.3ｍｍ の金属線（主に真ちゅう線）との間に1000万分の1 秒～100万分の1秒のパルス的放電を発生させ、ワ－ク（金属）を溶解し、連続して吹き飛ばし、目的の形状に仕上げる非接触加工法の事をいいます。
問題23． 次に示す、放電加工法の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 被削性が悪く、削加工が不可能な超硬合金等の材料の複雑形状の加工が出来る。
ロ． 焼入れ部品等の後加工や微細加工が容易に出来るが、仕上げ面の粗さは非常に粗い。
ハ． 無人運転により、複雑な形状で精度が必要な部品加工も、自動的に仕上げる事が出来る。
ニ． 電極をワ－クに接触させないため、（0.02～0.2ｍｍの間隙）ワ－クに加工変形が起きない。
［解答］ ロ
［解説］ 放電加工では、焼入れ部品の後加工が精度良く行う事が出来ます。又、微細な加工が容易で、仕上げ面粗さも良好です。
問題24． 次に示す、電解加工法の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 高熱が発生しないため、熱による悪影響がない。
ロ． 加工速度は、放電加工よりも、はるかに早い。
ハ． 電極が消耗しない。
ニ． 放電加工よりも、加工精度が良い。
［解答］ ニ
［解説］ 電解加工は、放電加工と同様に難削材の曲面等、複雑な形状の加工が出来ますが、放電加工に比べ、精度が劣ります。又、加工液を均等に流す事が難しく、加工液に食塩水や硝酸ソ－ダ溶液を用いるので、金属を腐食させやすいのが欠点です。
問題25． 次に示す、電解研削法の特徴に関する記述の内、誤っているものはどれか。
イ． 軟質材や超硬合金等、熱に敏感な材料の加工には、適さない。
ロ． 軟質材を加工しても「まくれ」が発生しない。
ハ． 加工による変質が少なく、表面粗さが良好である。
ニ． 電解研磨に比べ、数10倍も能率が良い。
［解答］ イ
［解説］ 電解研削は、電解溶液中で、ワ－クを陽極、工具を陰極として、電解研磨によって発生するワ－ク表面を機械的研削作用と併用して、除去する複合加工法で、陰極に、鋳鉄、鋼、銅、黄銅、黒鉛等を用いて加工する摩擦法と砥石車を用いる方法があります。電解溶液には、人体に無害で変質しにくく、防食性のある亜硝酸ソ－ダが主に用いられています。ワ－ク（陽極）と工具（陰極）との間で、電解が行われる時、ワ－クの表面には、電解の進行を妨げる障害物が生成されますので、この障害物を電解液を流動させながら、砥石車（ダイヤモンド砥石等）によって、機械的に除去します。砥石車の砥粒には、ワ－クと砥石車の距離を一定に保つ役目と加工能率を維持する役目があり、時には、砥石車で機械的にワ－クを研削して、その加工能率を高めます。電解研削は、形状精度が良く、荒仕上げから精密仕上げまでの一貫加工が出来、熱ひずみも生じない特徴を持っていますので、プレス金型、プラスチック金型、切削工具、転造ダイス、超硬合金、耐熱材、熱に敏感な材料、その他軟質材等の加工に用いられています。
ロ．の「まくれ」とは、金属材料表面に出来る、薄い小部分がまくれ上がった様な形の傷の事をいいます。
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