机械制造基础第3章-金属切削加工方法与装备课件.ppt

第三章第3章金属切削加工方法与装备3.1车削加工3.2铣削加工3.3刨削、插削及拉削加工3.4钻、扩、铰削及镗削加工3.5齿形加工3.1车削加工3.1.1车削加工的工艺特点及其应用1.易于保证零件各加工表面的相互位置精度2.生产率高3.生产成本低4.适合于有色金属零件的精加工5.应用范围广3.1车削加工图3-1车削加工的主要工艺类型3.1车削加工3.1.2车床1.车床的主要类型与组成(1)车床的类型车床类型很多，根据结构布局、用途和加工对象的不同1)卧式车床：卧式车床是通用车床中应用最普遍、工艺范围最广泛的一种类型，在卧式车床上可以完成各种类型的内外回转体圆柱面、圆锥面、成形面、螺纹、端面等的加工，还可进行钻、扩、铰、滚花等加工3.1车削加工图3-2CA6140型卧式车床外形图1主轴箱2拖板3尾座4床身5、9床腿6光杠7丝杠8溜板箱10进给箱11交换齿轮箱3.1车削加工图3-3立式车床1底座2工作台3立柱4垂直刀架5横梁6垂直刀架进给箱7侧刀架8侧刀架进给箱9顶梁2)立式车床：当工件直径较大而长度较短时，可采用立式车床加工3.1车削加工3)转塔车床：转塔车床没有尾座和丝杠，在尾座的位置装有一个多工位的转塔刀架，该刀架可以安装多把刀具，通过转塔转位可以使不同的刀具依次处于工作位置，对工件进行不同内容的加工，减少了反复装夹刀具的时间，因此，在成批加工形状复杂的工件时具有较高的生产率。

图3-4转塔车床上加工的典型零件3.1车削加工图3-5转塔车床外形图1床身2溜板箱3进给箱4主轴箱5前刀架6转塔刀架3.1车削加工4)自动和半自动车床：自动、半自动车床是高效率的加工机床，它是适应成批或大量生产的需要而发展起来的图3-6单轴六角自动车床1底座2床身3主轴箱4分配轴5前刀架6上刀架7后刀架8六角回转刀架3.1车削加工但其基本组成大致相同1)床身：床身是卧式车床的基础部件，它是车床其他部件的安装基准，保证其他部件之间的正确位置和正确的相对运动轨迹2)主轴箱：安装在床身的左上端，内装主传动系统和主轴部件3)进给箱：安装在床身的左下方前侧，进给箱内有进给运动传动系统，用以控制光杠及丝杠，实现进给运动变换和不同进给量的变换4)溜板箱：安装在床身前侧拖板的下方，与拖板相连5)刀架和拖板：拖板安装在床身的导轨上，在溜板箱的带动下沿导轨做纵向运动；刀架安装在拖板上，可与拖板一起做纵向运动，也可以经过溜板箱的传动，在拖板上做横向运动；刀架上安装刀具2)普通车床的组成尽管车床类型很多，结构布局各不相同，3.1车削加工6)尾座：安装在床身的右端尾座导轨上，可沿导轨纵向移动调整位置，用于安装顶尖支承长工件和安装钻头等刀具进行孔加工。

2.普通车床的传动3.1车削加工图3-7CA6140型卧式车床传动系统图3.1车削加工3.数控车床(1)AD25型数控车床性能简介AD25型数控车床是由河南安达机床有限公司引进日本技术生产的全功能精密数控车床图3-8AD25型数控车床外形图3.1车削加工图3-9AD25型数控车床传动系统简图3.1.3车刀(2)AD25型数控车床传动系统如图3-9所示为AD25型数控车床的传动系统简图3.1车削加工(1)整体式高速钢车刀选用一定形状的整体高速钢刀条，图3-10常用车刀的种类及用途145端面车刀290外圆车刀3外螺纹车刀470外圆车刀5成形车刀690左切外圆刀7切断车刀8内孔车槽车刀9内螺纹车刀1090内孔车刀1175内孔车刀3.1车削加工在其一端刃磨出所需要的切削刃部分形状就形成了整体式高速钢车刀，如图3-11a所示2)焊接式硬质合金车刀这种车刀是把一定形状的硬质合金刀片钎焊在刀杆的刀槽内制成的，如图3-11b所示3)机械夹固式硬质合金车刀为了克服焊接硬质合金车刀所存在的缺点，人们创造和推广使用了机械夹固式结构，将刀片通过机械夹固的方式安装在车刀的刀杆上1)机夹可重磨车刀：如图3-11c所示，此类车刀虽然可以避免由焊接所带来的缺陷，但车刀在用钝后仍需重磨，刃磨缺陷依然存在。

2)机夹可转位车刀：如图3-11d所示，可转位车刀是采用机械夹固方式把具有一定形状的可转位刀片夹固在刀杆上而成3.1车削加工图3-11车刀的结构形式a)整体式b)焊接式c)机夹可重磨式d)可转位式3.1车削加工图3-12可转位车刀的构成1刀杆2刀垫3刀片4夹固元件3.1.4工件在车床上的安装1.用自定心卡盘安装3.1车削加工图3-13自定心卡盘3.1车削加工图3-14用自定心卡盘安装工件2.用顶尖安装3.1车削加工3.用单动卡盘安装图3-15用顶尖安装工件3.1车削加工图3-16固定顶尖与回转顶尖3.1车削加工图3-17单动卡盘图3-18单动卡盘安装零件示例3.1车削加工图3-19用单动卡盘安装工件时的找正a)用划线盘找正b)用百分表找正4.用花盘(花盘弯板)安装3.1车削加工图3-20用花盘安装工件3.1车削加工图3-21用花盘弯板安装工件5.用心轴安装1)锥度心轴：如图3-22a所示，其锥度为11000120003.1车削加工图3-22心轴的种类2)圆柱心轴：如图3-22b所示，心轴是做成带螺母压紧形式的，3.1车削加工心轴与工件内孔是间隙量很小的间隙配合，工件套在心轴上后，靠螺母及垫圈压紧。

3)可胀心轴：如图3-22c所示，工件装在可胀锥套上，拧紧右边螺母，使锥套沿心轴锥体向左移功而引起直径增大，即可胀紧工件6.应用中心架和跟刀架附加支承(1)中心架主要用以车削有台阶或需要调头车削的细长轴图3-23中心架的应用a)用中心架车外圆b)用中心架车端面3.1车削加工(2)跟刀架主要用来车削细长光轴，安装在车床刀架的床鞍上，图3-24跟刀架的应用3.1车削加工与整个刀架一起移动(如图3-24所示)3.1.5车削加工方法1.车外圆、端面及台阶面(1)车外圆刀具的运动方向与工件轴线平行时，将工件车削成圆柱形表面的加工称为车外圆，如图3-25所示3.1车削加工(2)车端面轴类、盘套类工件的端面经常用来作为轴向定位和测量的基准图3-25常见的外圆车削a)用直头车刀b)用弯头车刀c)用90偏刀3.1车削加工图3-26端面车削a)用弯头车刀b)用偏刀(由外圆向中心进给)c)用偏刀(由中心向外圆进给)(3)车台阶阶梯轴上不同直径的相邻两轴段组成台阶，车削台阶处外圆和端面的加工方法称为车台阶3.1车削加工图3-27车台阶面a)车低台阶b)车高台阶2.切槽与切断3.1车削加工图3-28切槽刀3.1车削加工图3-29切槽方法a)切窄槽b)切宽槽3.1车削加工1)切断刀的刀尖应严格与主轴中心等高，否则切断时将剩余一个凸起部分，并且容易使刀头折断，如图3-30所示。

2)为了增加系统刚性，工件安装时应距卡盘近些，以免切削时工件振动3)切削时采用手动进给，并降低切削速度，加切削液，以改善切削条件3.孔加工(1)钻孔在车床上钻孔时，钻孔所用的刀具为麻花钻图3-30切断3.1车削加工图3-31在车床上钻孔3.1车削加工4.车圆锥(1)一般圆锥锥角较大，直接用角度表示，如30、45、60等2)标准圆锥不同锥度有不同的使用场合图3-32镗孔a)镗通孔b)镗不通孔c)镗环形槽(2)镗孔在车床上镗孔时，工件旋转为主运动，镗刀在刀架带动下做进给运动3.1车削加工(3)米制圆锥米制圆锥有40、60、80、100、120、140、160和200号8种，每种号数都表示圆锥大端直径(mm)4)莫氏圆锥莫氏圆锥有06共7个号码1)宽刀法宽刀法就是利用主切削刃横向直接车出圆锥面，如图3-33所示2)转动小滑板法根据图样标注或计算出的工件圆锥锥角，将小滑板转过/2后固定图3-33宽刀法3.1车削加工图3-34转动小滑板法(3)偏移尾座法如图3-35所示，工件装夹在两顶尖之间，将尾座上部沿横向偏移一定距离s，使工件的回转轴线与车床主轴轴线的夹角等于工件的半锥角/2，车刀纵向自动进给即可车出所需锥面。

3.1车削加工图3-35偏移尾座法3.1车削加工(4)靠模法如图3-36所示，靠模装置的底座固定在车床床身上，图3-36靠模法3.1车削加工装在底座上的靠模板可绕中心轴旋转到与工件轴线成所需的半锥角/2，靠模板内的滑块可自由地沿靠模板滑动，滑块与中滑板用螺钉压板固定在一起，为使中滑板能横向自由滑动，需将中滑板横向进给丝杠与螺母脱开，同时将小滑板转过90用于吃刀5.车螺纹3.1车削加工6.车成形面图3-37螺纹车刀的安装3.1车削加工(1)用普通车刀车成形面采用双手操作，同时作纵横向进给，车刀做合成运动，车削出所要求的成形面，如图3-38所示2)用成形车刀车成形面切削刃形状和工件成形面素线形状相同的车刀(f=0时)称为成形车刀图3-38用普通车刀车成形面3.1车削加工图3-39用成形车刀车成形面(3)用靠模法车成形面这种方法与靠模法加工锥面的方法一样，如图3-40所示，只需把锥度靠模板换成曲线靠模板即可3.1车削加工图3-40用靠模法车成形面3.2铣削加工3.2.1概述1.铣削加工工艺特点及其应用(1)铣削加工生产率高由于多个刀齿参与切削，切削刃的作用总长度长，每个刀齿的切削载荷相同时，总的金属切除率就会明显高于单刃刀具切削的效率。

图3-41常见的铣削加工工艺类型3.2铣削加工(2)断续切削铣削时，每个刀齿依次切入和切出工件，形成断续切削，切入和切出时会产生冲击和振动3)容屑和排屑由于铣刀是多刃刀具，相邻两刀齿之间的空间有限，每个刀齿切下的切屑必须有足够的空间容纳并能够顺利排出，否则会破坏刀具4)加工方式灵活采用不同的铣削方式、不同的刀具，可以适应不同工件材料和切削条件的要求，以提高切削效率和刀具寿命2.铣削用量四要素图3-42铣削用量要素a)圆周铣削b)端面铣削3.2铣削加工(1)背吃刀量ap是在通过切削刃基点并垂直于工作平面方向上测量的吃刀量，即平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm2)侧吃刀量ae在平行于工作平面并与切削刃基点的进给运动垂直的方向上测量的吃刀量，即垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm3)铣削速度vc铣削速度为铣刀主运动的线速度，单位为m/min4)进给量进给量是铣刀与工件在进给方向上的相对位移量1)每齿进给量fz：是铣刀每转一个刀齿时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/z2)每转进给量f：是铣刀每转一转时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/r3.2铣削加工3)进给速度vf：是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。

3.2.2铣床1.普通铣床(1)升降台铣床升降台铣床是普通铣床中应用最广泛的一种类型3.2铣削加工(2)龙门铣床龙门铣床是一种大型高效通用机床，图3-43卧式升降台铣床1床身2悬梁3铣刀轴4工作台5滑座6悬梁支架7升降台8底座3.2铣削加工结构上呈框架式结构布局，具有较高的刚度及抗震性3)万能工具铣床万能工具铣床的横向进给运动由主轴座的移动来实现，纵向及垂直方向进给运动由工作台及升降台的移动来实现，如图3-45所示图3-44龙门铣床1床身2、8侧铣头3、6立铣头4立柱5横梁7操纵箱9工作台3.2铣削加工2.加工中心图3-45万能工具铣床3.2铣削加工图3-46XH715A型立式加工中心1床身2滑座3工作台4立柱5主轴箱6操作面板7刀库8换刀机械手3.2铣削加工3.2.3铣刀1.铣刀的类型1)按用途不同，铣刀可分为圆柱铣刀、面铣刀、盘形铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、角度铣刀、成形铣刀等2)按结构不同，铣刀分为整体式、焊接式、装配式、可转位式3)按齿背形式，铣刀可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀2.铣刀的应用1)圆柱铣刀：如图3-41a所示，圆柱铣刀仅在圆柱表面上有直线或螺旋线切削刃(螺旋角=3045)，没有副切削刃。

2)面铣刀：如图3-41b所示，面铣刀主切削刃分布在圆柱或圆锥表面上，端部切削刃为副切削刃3.2铣削加工3)立铣刀：如图3-41c、d、e、h所示，立铣刀一般由34个刀齿组成，圆柱面上的切削刃是。