机械制造基础第十一章金属切削加工方法.ppt

机械制造基础 第十一章 金属切削加工的方法,主讲：仝勖峰 西安电子科技大学,本章内容,各种常用机床的主要结构； 利用各种常用机床切削加工各种型面的方法和特点； 螺纹、齿轮加工方法； 切削加工中零件的装夹； 零件结构工艺性； 常用特种加工方法的特点一、常见的机床,1、机床的类型 机床的种类很多，可以有不同的分类方法； 1）按加工方式、对象和主要用途可分: 为车（C）床、钻（Z）床、镗（T）床、磨（M）床、铣（X）床、刨（B）插床、拉（L）床、螺纹（S）加工机床、齿轮（Y）加工机床、锯（G）床、其他（Q）机床及特种加工机床1、机床的类型,2）按加工工件和机床质量分为： 仪表机床、中小机床、大型机床（10～30t）、重型机床（30～100t）和超重型机床（＞100t） 3）按适用范围分： 通用机床、专门机床和专用机床 4）按加工精度分： 普通精度级、精密和高精度机床,2、机床的编号,GB/T15375-1994规定了机床型号的编制方法如:普通车床型号举例如下： C G 6 140-A－表示第一次重大改进 主参数加工工件回转直径400mm 系代号：卧式车床 组代号：落地及卧式车床组 通用特性代号：高精度 类代号：车床,,,,,,,,,,,2、机床的编号,企业中正在使用的车床型号,如C616，CA6140等是按1959年“GB”或1985年以前机械工业部“部标”规定编制的； 在新GB中还规定允许使用“厂标”表示，如： CX5112A/WF，为瓦房店机床厂生产的最大车削直径为1250mm，经第一次重大改进的数显单柱立式车床。

3、机床的主要部件,主传动部件:如主轴箱,变速箱,磨床磨头等 进给传动部件:进给机构,磨床液压传动机构 工件安装装置:如车床的卡盘,尾座,工作台 刀具安装装置:如刀架，刀轴，砂轮轴等 支承件和动力源:如电动机3、机床的主要部件,3、机床的主要部件,,3、机床的主要部件,,3、机床的主要部件,,3、机床的主要部件,,3、机床的主要部件,,4、机床的传动,1）机床的机械传动 （1）带传动 （2）齿轮传动 （3）蜗杆传动 （4）齿轮齿条传动 （5）螺杆传动 （6）传动示意简图,1）机床的机械传动,1）机床的机械传动,1）机床的机械传动,1）机床的机械传动,1）机床的机械传动,1）机床的机械传动,1）机床的机械传动,1）机床的机械传动,2）机床常用的变速机构,机床在对工件进行切削加工时，需求各种不同的切削速度，最好是无级变速机床，但在实际中，一般机床多通过变速机构，来选取接近要求的转速 机床变速基本形式是应用齿轮箱中的两种变速机构： 1）滑动齿轮变速机构 2）离合器式齿轮变速机构,2）机床常用的变速机构,2）机床常用的变速机构,2）机床常用的变速机构,3）机床机械传动的组成,（1）定比传动机构 （2）变速机构 （3）换向机构 （4）操纵机构 （5）箱体及其他装置,4）机床液压传动,①动力元件－泵； ②执行机构－缸、马达； ③控制元件－阀； ④辅助装置－箱、管、表； ⑤工作介质。

TNA400车铣中心,CHD6126车铣中心,CHD6163车铣中心,TNA300车铣中心,二、常用的加工方法,1、车削的工艺特点及其应用 在零件的组成表面中，回转体用的最多，因此，车削方法应用最多，车床种类也很多1、车削的工艺特点及其应用,1）车削的工艺特点 （1）位置精度易于保证 ； （2）连续切削平稳高效； （3）有色金属精车为好； （4）刀具简单成本较低； （5）适应广泛批量不限 在车床上，利用卡盘、花盘可以加工不规则的各类工件；如弯管、曲轴、偏心轮等 2）车削的应用 多种形面都可车，车床稍改应用广，粗短重件用立车，复杂小件用转塔，大批小件自动车1、车削的工艺特点及其应用,,1、车削的工艺特点及其应用,,1、车削的工艺特点及其应用,,1、车削的工艺特点及其应用,,1、车削的工艺特点及其应用,1、车削的工艺特点及其应用,2、钻、镗削的工艺特点及其应用,孔是零件的基本表面之一,孔加工方式很多,钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、拉孔、磨孔等等1）钻削的工艺特点,钻孔最基本；钻孔定义： 用钻头在实体材料上加工孔 常用钻床有:台床、立式钻床和摇臂钻床1）钻削的工艺特点 （a）容易引偏：含轴线歪斜和孔径扩大、孔径不圆。

引偏原因： 因麻花钻本身：细又长；钻心细；接触差；负前角 轴向力大，易弯曲； 刃磨不对称1）钻削的工艺特点,1）钻削的工艺特点,1）钻削的工艺特点,1）钻削的工艺特点,1）钻削的工艺特点,1）钻削的工艺特点,防“引偏”的措施： 预钻定心坑； 钻套导向好； 努力对称磨1）钻削的工艺特点,（b）排屑困难 塞屑、划伤孔壁、卡钻头、扭断钻头 改进措施:钻深孔时，反复退刀排屑；修磨分屑槽 （c）切削热不易散,群钻 群钻是倪志福同志在长期的生产实践和科学实验中，不断总结经验，改变钻头切削刃的几何形状和性能，而创造出来的一种新型钻头 群钻头的特点是： 主切削刃分为三段（外刃、内刃、圆弧刃）；横刃变短、变尖；在一边外刃上磨出分屑槽群钻的扭转力和轴向力较小，散热性好，能自行断屑，排屑容易，并且切削变形小，能提高切削用量，改善了切削条件 因此，大大提高了生产效率和孔的加工质量，同时也大大提高了钻头的使用寿命 由于群钻刃磨麻烦，但标准麻花钻又效率低，因此生产中，常常对标准麻花钻进行简单修磨，如图所示2）钻削的应用,钻孔为孔的粗加工、预加工，效率低，但应用广 为保质又保量，批量生产可以应用钻模、多轴钻或组合机床。

2）钻削的应用,3）扩孔和铰孔,（1）扩孔 用扩孔工具扩大工件孔径的加工 扩孔的特点，可由扩孔钻结构特点看到： 没有横刃麻烦少； 容屑槽浅刚度好； 齿多棱多切削稳； 大孔二钻效率高； 先钻后扩更是好3）扩孔和铰孔,（2）铰孔 相对扩孔铰孔有优点：校准孔径，修光壁；低速力小质量高 典型工艺—钻－扩－铰 （3）锪孔和锪凸台,4）镗孔的工艺特点,镗孔可在车床、镗床等多种机床上进行；本节主要介绍镗床镗孔4）镗孔的工艺特点,（1）单刃镗刀镗孔 适应广泛又灵活，粗精孔径无限制 纠正轴歪与位偏，扩孔铰孔只等闲； 单刀独镗力有限，保了精度效率低3、刨、拉削的工艺特点及其应用,1）刨削的工艺特点 刨削适合加工：平面、沟槽、成形面等； 常见刨床有：牛头刨床、龙门刨床、插床等1）刨削的工艺特点,,1）刨削的工艺特点,（1）刨削的工艺特点 设备工具通用好； 生产效率比较低； 原因：直线往复速度低；刃长有限刨削慢；返程悠闲更急人 窄长表面、多刨刀加工比铣削效率高 （2）刨削的应用 刨削多用于：单件、小批生产或维修与模具加工中 （3）插削简介 插床，又称立式牛头刨床；主要用于加工工件的内表面，如长孔、方孔、多边形孔和孔内键槽、花键槽等，还可加工各种外表面。

1）刨削的工艺特点,2）拉削的工艺特点,多刀齐刨是拉削 拉削特点： 一刀能完活；效率真是高；加工质量好；平稳光洁又准确；拉床、操作都简单；拉刀成本确实高；活多能摊平；加工范围广；盲、深、台孔拒2）拉削的工艺特点,4、铣削的工艺特点和应用,铣削是平面加工的基本方法,常用铣床有：升降台卧式铣床、立式铣床、双端面铣床等4、铣削的工艺特点和应用,,4、铣削的工艺特点和应用,,双端面铣床,4、铣削的工艺特点和应用,,龙门铣床,4、铣削的工艺特点和应用,1）铣削的工艺特点 生产率较高—多齿高速铣； 易产生振动—铣削力变化； 刀齿散热好—冲击损害重 2）铣削的应用 铣削的主要工作如图所示,有平面、台阶、沟槽、成形面、齿面加工及切断,还可以加工孔4、铣削的工艺特点和应用,3）铣削方式 加工平面，可以用周铣法；也可用端铣法 （1）周铣法 用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面，周铣可进一步分为：顺铣和逆铣 在切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反时，为逆铣；相同时，为顺铣 逆铣特点：切屑厚度由薄到厚；切初挤滑刀损加剧；铣削力消除台窜动 顺铣特点：铣屑开始厚，铣刀能耐用；铣力压工件，稳定少振动；机台有窜动，适合精加工。

4、铣削的工艺特点和应用,顺铣 逆铣,4、铣削的工艺特点和应用,（2）端铣 用端铣刀的端面刀齿加工平面 端铣法铣平面，由于端铣刀刀杆伸出较短，刚性好，同时参与切削的刀齿较多，切削力波动小，铣削中振动小因而可用较大的切削量铣平面，提高了生产效率5、磨削的工艺特点和应用,磨削涵义：用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法磨床种类很多，有：外圆磨, 内圆磨, 平面磨床等5、磨削的工艺特点和应用,,5、磨削的工艺特点和应用,,5、磨削的工艺特点和应用,1）磨削工具 是由磨粒组成的,其种类很多,有：砂轮、油石、砂瓦、砂布、砂纸、砂带和研磨膏等 砂轮最具代表,砂轮的性能由磨料、磨粒的种类和大小、结合剂的种类、硬度及组织等参数决定 常用的磨料有氧化物系（刚玉）、碳化物系（碳化硅）、高硬磨料系（金刚石、立方氮化硼 ）三大类5、磨削的工艺特点和应用,粒度表示磨料颗粒的大小，粒度用筛选法分级，以每英寸筛网长度上筛孔的数目表示 结合剂是将磨粒固结在一起，使之具有一定的形状和强度，便于有效的进行磨削工作决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性 硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。

硬度高，不易脱落 砂轮的组织指磨粒和结合剂的疏密程度,反映了磨粒、结合剂、气体三者之间的比例关系磨粒越多，孔隙越小，组织越紧密，易于精加工1）磨削工具,2）磨削过程,磨削实质：滑擦-刻划-切削,三作用综合之 自锐性＝脱落露新＋破碎生新 但：失去微刃等高性；损坏形状准确性3）磨削工艺特点,（1）精度高粗糙度小； 因：①刀刃锋利，切层薄细； ②磨床：精度高、刚度好、可微调；保证精细加工 （2）砂轮有自锐作用;可强力连续磨削 （3）背向力Fp较大； 因：砂轮接触宽；磨粒负前角 要注意，背向力过大会造成；加工细长轴生“腰鼓形”，增加走刀次数降低效率3）磨削工艺特点,（4）磨削温度比较高 会： ①烧伤工件； ②软化磨屑，堵塞砂轮 ③足量冷却液冲洗 （5）冷硬程度大，能量消耗大,4）磨削的应用,4）磨削的应用,4）磨削的应用,三、螺纹、齿轮加工,在机械制造工业中，带有螺纹的零件以及齿轮的应用非常广泛这些零件有特定的加工方法1、螺纹加工,1）攻丝与套扣 攻丝指加工内螺纹；套扣是加工外螺纹 一般指螺纹直径小于16mm的情况，可用手工操作，或机床1、螺纹加工,2）车螺纹 在车床上加工螺纹主要是指用车刀车削各种螺纹，（对于直径较小螺纹，也可在车床上先车出大径或中径，再用板牙或丝锥套攻螺纹）。

在车床上加工螺纹特点是设备通用、刀具简单，适应性广但效率低下，主要适宜单件小批，没有淬硬件 作为成形加工，在车床上也可以使用成形刀具，如螺纹梳刀1、螺纹加工,3）铣螺纹 又分:盘形铣刀铣螺纹与梳形铣刀铣螺纹1、螺纹加工,4）磨螺纹 又分:单线砂轮磨螺纹与多线砂轮磨螺纹,2、齿轮加工,齿轮加工可分为轮坯加工和齿面加工，齿轮轮坯属盘类零件，多由车削完成齿面加工按加工原理分为成形法和展成法两种 1）成形法 成形法主要指铣齿，铣齿是用与被切齿轮轮齿槽形状相当接近的铣刀加工齿轮或齿条等的齿面过程 成形法铣齿特点： ⑴ 不需专用设备，刀具成本低； ⑵ 每铣一齿分一次度，效率低，误差大； ⑶ 适用修配或单件生产中低速和精度要求不高的齿轮1）成形法,2）展成（范成）法,利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动而切出齿轮齿面的加工称展成法 滚齿和插齿都属于此法 ⑴滚齿 用齿轮滚刀按展成法加工齿轮、蜗轮等齿面为滚齿 滚刀的形状与蜗杆相似，但要在垂直于螺旋线的方向上开出若干个槽，形成刀齿磨出切削刃,这一排排的刀齿如齿条的齿形，因此滚齿可被看作是强制齿轮坯与齿条保持啮合运动的关系2）展成（范成）法,滚齿机加工齿。