机械加工工艺基础(完整版)课件.ppt

中南大学中南大学中南大学中南大学Central South Central South Central South Central South UniversityUniversityUniversityUniversity机械制造工程训练机械制造工程训练 中南大学中南大学工程训练中心工程训练中心多媒体教学课件2024/9/21 制造技术是将原材料转变为产品的应用技术，它既是科学技术走向实际应用的接口和桥梁，又是推动科学技术向前发展的基础先进的制造技术对于创造物质财富和发展科学技术，具有十分重要的意义 世界各工业发达国家都无不拥有先进的制造技术和庞大的制造业，制造业已成为各工业发达国家的基本支柱产业所创造的物质财富达到国民经济总值的一半以上所以，要使国家繁荣富强，必须大力创新制造技术，大力发展现代制造业 《机械制造工程训练机械制造工程训练》是一门以工艺理论教学与制造工程实践相结合的学科基础课程，本课程包括“材料成形工艺基础”、“机械加工工艺基础”两大部分 2024/9/22材料成形工艺基础：材料成形工艺基础： 主要介绍机械零件毛坯成形方法的工艺特点、工艺参数的选择、各类零件毛坯的结构工艺性、零件的材料选择与成形方法选择的基本原则。

机械加工工艺基础：机械加工工艺基础： 主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性2024/9/23机械加工工艺基础机械加工工艺基础 中南大学 工业训练中心 中南大学中南大学中南大学中南大学Central South Central South Central South Central South UniversityUniversityUniversityUniversity2024/9/24第一章第一章. .切削加工的基础知识切削加工的基础知识第二章第二章. .金属切削机床金属切削机床第三章第三章. .机械加工工艺过程机械加工工艺过程第四章第四章. .零件表面的加工方案零件表面的加工方案第五章第五章. .零件的结构工艺性零件的结构工艺性第六章第六章. .数控加工技术数控加工技术第七章第七章. .加工中心自动编程与操作加工中心自动编程与操作第八章第八章. .装配装配第九章第九章. .快速快速第九章第九章成形制造技术成形制造技术第十章第十章. .先进先进制造技术制造技术索引索引2024/9/25 第一章第一章 切削加工的基础知识切削加工的基础知识返回索引2024/9/26•切削加工是利用刀具和工件的相对运动，刀具从毛坯或型材上切除多余的材料，以便获得精度和表面粗糙度均符合要求的零件的加工过程。

•切削加工分为机械加工和钳工1.1.切削加工的概念切削加工的概念2024/9/271.1 1.1 钳工与机械加工钳工与机械加工•钳工钳工：：通过工人手持工具进行切削加工通过工人手持工具进行切削加工•机械加工机械加工：：采用不同的机床（如车床、铣采用不同的机床（如车床、铣 床、刨床、磨床、钻床床、刨床、磨床、钻床等）对工等）对工 件进行切削加工件进行切削加工2024/9/282.2.零件表面质量的概念零件表面质量的概念 零件几何参数：零件几何参数： 宏观几何参数：宏观几何参数： 包括：包括：尺寸、形状、位置尺寸、形状、位置等要素 微观几何参数：微观几何参数： 指：指：微观表面粗糙程度微观表面粗糙程度2024/9/292.1 2.1 加加 工工 精精 度度•加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a. a. 尺寸精度：尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。

零件尺寸参数的准确程度b.b.形状精度：形状精度：零件形状与理想形状接近程度零件形状与理想形状接近程度c.c.位置精度：位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度于基准之间位置的准确度2024/9/2102.1 2.1 加加 工工 精精 度度•国家标准规定：常用的精度等级分为国家标准规定：常用的精度等级分为2020级，级，分别用分别用IT01IT01、、IT0IT0、、IT1IT1、、IT2IT2……IT18IT18表示数字越大，精度越低其中数字越大，精度越低其中IT5-IT13IT5-IT13常用•高高 精精 度：度：IT5IT5、、IT6 IT6 通常由磨削加工获得通常由磨削加工获得•中等精度：中等精度：IT7-IT10 IT7-IT10 通常由精车、铣、刨获得通常由精车、铣、刨获得•低低 精精 度：度：IT11-IT13 IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。

等加工方法获得2024/9/2112.1.1 2.1.1 尺尺 寸寸 精精 度度Φ250-0.04 零件尺寸要素的误差大小零件尺寸要素的误差大小 问：问：精度的高低与哪两个因精度的高低与哪两个因 素有关？素有关？ 基本尺寸和公差大小基本尺寸和公差大小2024/9/2122.1.2 2.1.2 形形 状状 精精 度度 ΦΦ25 25 轴加工后可能产生的形轴加工后可能产生的形状误差状误差 0 0－－0.0130.0132024/9/2132.1.2 2.1.2 形形 状状 精精 度度•指零件上实际要素的形状与理想形状相符指零件上实际要素的形状与理想形状相符合的程度；合的程度；•国家标准规定了六类形状公差（见下表）国家标准规定了六类形状公差（见下表）•形状精度的标注：框格分为形状精度的标注：框格分为2 2格，格，箭头指向待表达的表面，数字表示箭头指向待表达的表面，数字表示允许误差的大小，单位为毫米允许误差的大小，单位为毫米2024/9/2142.1.3 2.1.3 位位 置置 精精 度度•指零件的实际要素（点、线、面）相对指零件的实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。

于基准之间位置的准确度圆圈中的英文字母表示基准，框格分圆圈中的英文字母表示基准，框格分3 3格，箭头指向待格，箭头指向待表达的表面表达的表面2024/9/215精度等精度等级尺寸精度范尺寸精度范围Ra值范范围（（μμm））相相应的加工方法的加工方法低精度低精度IT13～～IT 1125～～12.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等中等中等精度精度IT10～～IT 96.3～～3.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等扩孔等IT8～～IT 71.6～～0.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗铰等铰等高精度高精度IT7～～IT 60.8～～0.2精磨、精铰等精磨、精铰等特特别精密精密精度精度IT5～～IT2Ra＜＜0.2研磨、珩磨、超精加工、抛光等研磨、珩磨、超精加工、抛光等零件精度等级及其相应的加工方法零件精度等级及其相应的加工方法2024/9/2162.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度•表面粗糙度：表面粗糙度：零件微观表面高低不平的零件微观表面高低不平的 程度。

程度 产生的原因产生的原因： 1 1）切削时刀具与工件相）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦； 2 2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4 4）加工时零件表面发生塑性变形加工时零件表面发生塑性变形 2024/9/2172.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响： 零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：响较大，主要有以下几个方面： 1 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 2) 表面粗糙度影响配合性质。

对于间隙配合，表面粗糙易磨表面粗糙度影响配合性质对于间隙配合，表面粗糙易磨损，损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造造 成表面腐蚀；成表面腐蚀； 4 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而而 造成零件断裂造成零件断裂2024/9/2182.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差RaRa2024/9/2192.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度Rah1 h2 h3…hn2024/9/2202.2 表 面 粗 糙 度•国家标准规定：表面粗糙度分为国家标准规定：表面粗糙度分为1414个等级，个等级，分别用分别用 表示，表示，数字越大，表面越粗糙。

数字越大，表面越粗糙•表面粗糙度符号上的数值表面粗糙度符号上的数值Ra,Ra,单位是微米单位是微米（（μmμm）2024/9/2212.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度表面粗糙度符号的意义及应用表面粗糙度符号的意义及应用 符号符号 符号说明符号说明 意义及应用意义及应用基本符号基本符号单独使用无意义单独使用无意义基本符号上加一短基本符号上加一短划线划线表示表面粗糙度是用去表示表面粗糙度是用去除法获得除法获得基本符号内加一小基本符号内加一小圆圆表示表面粗糙度是用不表示表面粗糙度是用不去除材料的方法获得去除材料的方法获得 符号上加符号上加Ra值值用去除材料方法获得的用去除材料方法获得的表面，表面，Ra的最大允许值的最大允许值为为3.2µm2024/9/2222.3 2.3 常见加工方法的常见加工方法的RaRa表面特征表面特征加工加工方法方法Ra(Ra(微米微米) )表面特征表面特征粗车粗车粗镗粗镗5050 可见明显刀痕可见明显刀痕粗铣粗铣粗刨粗刨2525 可见刀痕可见刀痕钻孔钻孔12.512.5 微见刀痕微见刀痕精铣精铣精刨精刨半精车半精车6.36.3 可见加工痕迹可见加工痕迹3.23.2 微见加工痕迹微见加工痕迹精车精车1.61.6 看不清加工痕迹看不清加工痕迹粗磨粗磨0.80.8 可辨加工痕迹方向可辨加工痕迹方向精磨精磨0.40.4 微辨加工痕迹方向微辨加工痕迹方向精密加工精密加工0.1-0.0120.1-0.012 只能按表面光泽辩识只能按表面光泽辩识2024/9/2232.42.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系零件的加工精度与表面粗糙度的关系•精度精度：宏观几何参数的误差：宏观几何参数的误差•表面粗糙度表面粗糙度：微观几何参数的误差：微观几何参数的误差•加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法。

的加工方法•实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高零件的加工精度与表面零件的加工精度与表面粗糙度的关系如何？粗糙度的关系如何？提问2024/9/224 机器零件的基本表面包括：外圆、机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面内圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法基本表面主要由如下的加工方法获得获得3.切削运动与切削用量2024/9/225 要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：切削运动：刀具和工件的相对运动刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：主运动：提供切削可能性的运动主运动只有提供切削可能性的运动主运动只有 一个一个进给运动：进给运动：提供连续切削可能性的运动进给提供连续切削可能性的运动进给 运动可以有多个运动可以有多个3.1 切削运动2024/9/2263.1 切削运动机床名称机床名称主运动主运动进给运动进给运动卧式车床卧式车床工件旋转运动工件旋转运动车刀纵向、横向、斜向直线移动车刀纵向、横向、斜向直线移动钻钻 床床钻头旋转运动钻头旋转运动钻头轴向移动钻头轴向移动卧铣、立铣卧铣、立铣铣刀旋转运动铣刀旋转运动工件纵向、横向、斜向直线移动工件纵向、横向、斜向直线移动牛头刨床牛头刨床刨刀往复运动刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向间歇移动间歇移动龙门刨床龙门刨床工件往复运动工件往复运动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动外圆磨床外圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动内圆磨床内圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动平面磨床平面磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件往复移动，砂轮横向、垂向移动工件往复移动，砂轮横向、垂向移动机床的切削运动机床的切削运动2024/9/2273.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度切削速度：：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度时速度, ,用用V V表示，单位为表示，单位为m/sm/s 进进 给给 量量：：刀具在进给运动方向上相对于工件的位刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用移量，用f f表示，车、钻和铣削时单位表示，车、钻和铣削时单位 为为mm/rmm/r背吃刀量背吃刀量: : 已加工表面和待加工表面之间的垂直距已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用离，用a ap p表示，单位为表示，单位为mmmm，如下图：，如下图：2024/9/2283.2.1车削切削速度、背吃刀量的计算V:V:切削速度切削速度d:d:工件直径工件直径n:n:工件转速工件转速背吃刀量：背吃刀量：切削速度：切削速度：dmax:dmax:待加工待加工表面直径表面直径dmin:dmin:已加工已加工表面直径表面直径ap:ap:背吃刀量背吃刀量2024/9/2293.3 切削用量的合理选择问题(1)(1)粗加工按粗加工按a ap p－－f f－－v v的顺序选择的顺序选择 a a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多多 余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛据毛 坯尺寸首先选择坯尺寸首先选择a ap p b b、粗加工不必考虑表面粗糙度，在、粗加工不必考虑表面粗糙度，在a ap p确定后，选取确定后，选取大大 的的f f，减少走刀时间，减少走刀时间 c c、、a ap p和和f f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提提 下选择下选择v v(2)(2)精加工按精加工按v v －－f f－－ a ap p的顺序选择的顺序选择 精加工的主要目的是保证产品质量和降低零精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表面粗糙度。

因此首先应选择尽可能高的件的表面粗糙度因此首先应选择尽可能高的v v，然后，然后选择达到表面粗糙度要求的选择达到表面粗糙度要求的f f，最后再根据精加工余量，最后再根据精加工余量决定决定a ap p2024/9/230 4.4.切切 削削 刀刀 具具 刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能主要取决于两个因素：即刀具性能主要取决于两个因素：即刀具材料刀具材料和和刀具的几何角度刀具的几何角度4.1 4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性刀具材料应具备如下五个基本特性：1.高硬度：高硬度：HRC>60 HRC>60 以上以上; ;2.2.高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破坏；坏；3.3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，热硬性用热硬温度表示；热硬性用热硬温度表示；4.4.良好的耐磨性；良好的耐磨性；5.5.良好的工艺性和经济性；良好的工艺性和经济性；2024/9/231•碳素工具钢碳素工具钢：如：如T7T7、、T8T8、、T9T9……T13T13等。

适合于制造等适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；简单的手工工具，如锉刀、锯条等；•合金工具钢合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr9SiCr等，适合于等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；制造低速成型刀具，如丝锥；•高速钢高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：的有：W18Cr4VW18Cr4V、、W6Mo5Cr4VW6Mo5Cr4V等适合于制造中速等适合于制造中速精加工刀具；精加工刀具；•硬质合金硬质合金：成分由：成分由WCWC、、TiCTiC和和CoCo组成，采用烧结方组成，采用烧结方法获得法获得4.1.1 4.1.1 常用的刀具材料常用的刀具材料2024/9/2324.1.1 4.1.1 常用的刀具材料常用的刀具材料 常用的硬质合金有：常用的硬质合金有： 钨钴钛类（牌号钨钴钛类（牌号YTYT）硬质合金）硬质合金：适合于加工：适合于加工钢等塑性材料，其代号有钢等塑性材料，其代号有YT5YT5、、YT15YT15、、YT30YT30等，等，粗加工用粗加工用YT5, YT5, 精加工用精加工用YT30;YT30; 钨钴类（牌号钨钴类（牌号YGYG）硬质合金：）硬质合金：适合于加工铸适合于加工铸铁、青铜等脆性材料，其代号有铁、青铜等脆性材料，其代号有YG3YG3、、YG6YG6、、YG8YG8等，粗加工用等，粗加工用YG8YG8，精加工用，精加工用YG3YG3。

2024/9/2334.1.24.1.2其它刀具材料其它刀具材料 陶瓷：陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种：常用的刀具陶瓷有两种： AlAl2 2O O3 3基陶瓷基陶瓷和和SiSi3 3N N4 4基陶瓷陶瓷刀具的最大特点是具有很基陶瓷陶瓷刀具的最大特点是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较大的冲击载荷大的冲击载荷 金刚石：金刚石：它分三种它分三种 天然单晶金刚石刀具天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片金刚石复合刀片 立方氧化硼：立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下由软的立方氧化硼在高温高压下加入催化剂转变而成加入催化剂转变而成2024/9/234种种 类类硬度硬度HRCHRC抗弯强抗弯强度度GPaGPa热硬性热硬性℃℃工艺性能工艺性能用用 途途碳素工具钢碳素工具钢60-6560-652.162.16200-250200-250热成型热成型手工刀具手工刀具合金工具钢合金工具钢60-6560-652.352.35300-400300-400同上同上低速刀具低速刀具高速钢高速钢63-7063-701.9-4.41.9-4.4600-700600-700同上同上中速刀具中速刀具硬质合金硬质合金89-9389-931.0-2.21.0-2.2800-1000800-1000烧结成型烧结成型高速刀具高速刀具陶瓷材料陶瓷材料91-9591-950.4-0.90.4-0.91100-1100-12001200同上同上连续精加连续精加工刀具工刀具常用的刀具材料常用的刀具材料2024/9/235 各种多齿刀具或各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把车刀。

而言，都相当于一把车刀 车刀分为切削部车刀分为切削部分和夹持部分，切削部分分和夹持部分，切削部分由三个刀面组成：前刀面、由三个刀面组成：前刀面、主后刀面、副后刀面主后刀面、副后刀面前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐 为了研究刀具的几何为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助平面：角度，建立三个辅助平面：基面基面：通过主切削刃上的某：通过主切削刃上的某一点，与该点切削速度方向一点，与该点切削速度方向垂直的平面垂直的平面切削平面切削平面：通过主切削刃上：通过主切削刃上的某一点，与该点加工表面的某一点，与该点加工表面相切的平面相切的平面正交平面正交平面：通过主切削刃上：通过主切削刃上的某一点，与主切削刃在基的某一点，与主切削刃在基面上的投影垂直的平面面上的投影垂直的平面4.2 4.2 刀具的几何角度刀具的几何角度 ( (车刀的基本车刀的基本形状形状) )2024/9/236•前角前角γγ。

：在正交：在正交平面中，前刀面与平面中，前刀面与基面之间的夹角；基面之间的夹角；•后角后角αα在正交：在正交平面中，主后刀面平面中，主后刀面与切削平面之间的与切削平面之间的夹角；夹角；•主偏角主偏角KrKr ：： 在基在基面上，主切削刃的面上，主切削刃的投影与进给方向的投影与进给方向的夹角•副偏角副偏角KrKr’’ ：在基：在基面上，副切削刃的面上，副切削刃的投影与进给反方向投影与进给反方向的夹角•刃倾角刃倾角λsλs4.2.1 4.2.1 车刀的几何角度车刀的几何角度2024/9/2374.2.2 4.2.2 前角的正与负前角的正与负 一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，应取较小的前角；前角的取值范围常在料，应取较小的前角；前角的取值范围常在 -5-5°°~ +25~ +25°°之间2024/9/2384.2.3 4.2.3 刃倾角刃倾角λλs s刃倾角刃倾角λsλs：：在切削平面中，主切削刃与基面在切削平面中，主切削刃与基面 之间的夹角。

之间的夹角 它主要影响刀头的强度和它主要影响刀头的强度和 排屑排屑方向一般取方向一般取λλs = s = －－1010°° ~ +10 ~ +10 °°, , 粗粗加工时常取负值，增加刀头强度；精加工加工时常取负值，增加刀头强度；精加工时常取正值，避免切屑擦伤已加工表面时常取正值，避免切屑擦伤已加工表面 2024/9/2394.2.4 4.2.4 刃倾角刃倾角λλs s的正与负的正与负 当刀尖在主切削刃上最高点时，当刀尖在主切削刃上最高点时，λλs s为正值，反之为负值为正值，反之为负值 2024/9/2404.3 4.3 刀具角度的合理选择问题刀具角度的合理选择问题•原原 则：则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力粗加工时，为了提高切削效率，切削力会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，为了保证零件质量因此刀具较锋利为了保证零件质量因此刀具较锋利。

•粗加工：前角、后角均小，强度高粗加工：前角、后角均小，强度高•精加工：前角、后角均大，刀具锋利精加工：前角、后角均大，刀具锋利•主偏角：车台阶轴：取主偏角：车台阶轴：取9090度度 既车外圆又车端面，取既车外圆又车端面，取4545度度•副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为： 5-155-15度度 刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值2024/9/241 麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分又包括导向部分和切削部分工作部分又包括导向部分和切削部分4.4 麻花钻的基本形状2024/9/242螺旋角螺旋角ββ：：刃带切线与钻头轴线的刃带切线与钻头轴线的夹角夹角, ,一般一般β=18-30β=18-30度；度；前角：前角：γγ后角：后角：ααf f 顶角顶角2Φ2Φ：： 两个主切削刃在垂直钻两个主切削刃在垂直钻头轴线平面上投影的夹角，通常头轴线平面上投影的夹角，通常2Φ =116-1202Φ =116-120度之间；度之间；横刃斜角横刃斜角ψ ψ ：： 它是横刃与主切它是横刃与主切削刃在钻头垂直轴线平面上投影的削刃在钻头垂直轴线平面上投影的夹角。

通常为夹角通常为47-5547-55度；度；4.4.1 4.4.1 麻花钻的主要几何角度麻花钻的主要几何角度2024/9/243•砂轮：砂轮：是磨削加工的刀具，它是由磨料和结合是磨削加工的刀具，它是由磨料和结合剂烧结而成的剂烧结而成的•磨料：磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，担负切削磨料是砂轮的主要组成因素，担负切削作用，所以磨料有很高的硬度作用，所以磨料有很高的硬度•粒度：粒度：是指磨料颗粒的大小是指磨料颗粒的大小•结合剂结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用结合剂起粘结磨粒的作用•硬度：硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度指砂轮上的磨粒脱落的难以程度4.5 4.5 砂轮的材料及形状砂轮的材料及形状2024/9/244系系 别别名名 称称代代 号号特特 性性适合于磨削适合于磨削 刚刚玉玉棕刚玉棕刚玉A 硬度高，韧性硬度高，韧性好，价廉好，价廉碳钢、可锻铸铁、碳钢、可锻铸铁、青铜青铜白刚玉白刚玉WA硬度稍低，锋利硬度稍低，锋利 淬火钢、高速钢淬火钢、高速钢碳碳化化硅硅黑碳化硅黑碳化硅C锋利，导热性好锋利，导热性好铸铁、黄铜铸铁、黄铜绿碳化硅绿碳化硅GC硬度高，导热好硬度高，导热好 硬质合金、宝石硬质合金、宝石超超硬硬材材料料金刚石金刚石D硬度最高，韧性硬度最高，韧性差差硬质合金、宝石、硬质合金、宝石、陶瓷等陶瓷等立方氮化硼立方氮化硼CBN硬度仅次于金刚硬度仅次于金刚石，韧性略好。

石，韧性略好不锈钢、高矾高不锈钢、高矾高速钢速钢4.5.1 4.5.1 常用的磨料的特性及用途常用的磨料的特性及用途2024/9/245砂轮名称砂轮名称代号代号断面简图断面简图基本用途基本用途平行砂轮平行砂轮P用途广泛、各种磨床用途广泛、各种磨床双斜边双斜边PSX1用于精磨齿轮、螺纹用于精磨齿轮、螺纹双面凹双面凹PSA外圆磨、刀具磨外圆磨、刀具磨薄片砂轮薄片砂轮PB切断和开槽切断和开槽筒形砂轮筒形砂轮N立式平面磨削立式平面磨削杯形砂轮杯形砂轮B端面刀具磨端面刀具磨碗形砂轮碗形砂轮BW刀具磨、导轨磨刀具磨、导轨磨4.5.2 4.5.2 砂轮的形状、代号及用途砂轮的形状、代号及用途2024/9/2465.5.刀具磨损和刀具耐用度刀具磨损和刀具耐用度•刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦和切削热的作用，使刀具变钝，切削温和切削热的作用，使刀具变钝，切削温度上升，影响加工精度和表面质量，因度上升，影响加工精度和表面质量，因此必须及时刃磨此必须及时刃磨•刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨损限度为止的切削时间例：硬质合金损限度为止的切削时间。

例：硬质合金焊接刀具的耐用度规定为焊接刀具的耐用度规定为6060分钟2024/9/247刀具使用刀具使用磨钝磨钝刃磨刀具刃磨刀具包括：三种磨损形式与三个磨损阶段5.1 5.1 刀具的使用过程刀具的使用过程2024/9/248 金属切削过程是指从工件表面切除金属切削过程是指从工件表面切除一层多余的金属，从而形成切屑的过程：一层多余的金属，从而形成切屑的过程： 1.1.金属在刀具前刀面的作用下，受到挤压产生弹性金属在刀具前刀面的作用下，受到挤压产生弹性变形 2.2.应力逐渐变大，产生塑性变形应力逐渐变大，产生塑性变形——滑移 3.3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑 4.4.切离1弹性变形 2 塑性变形 3 挤裂切屑6. 6. 金属的切削过程金属的切削过程2024/9/249常见的切屑有如下三种：常见的切屑有如下三种：a.a.带状切屑：带状切屑：用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性材料时出现材料时出现。

形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但切形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面b.b.节状切屑：节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时出现形成出现形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂和这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件表面粗切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件表面粗糙c.c.崩碎切屑：崩碎切屑：加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切形成这种切屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损6. 1 6. 1 金属的切屑类型金属的切屑类型2024/9/250 6.2 6.2 积积 屑屑 瘤瘤积屑瘤积屑瘤：：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形成了积屑瘤。

成了积屑瘤积屑瘤的影响：积屑瘤的影响：1 1、保护切削刃，粗加工时，、保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤希望产生积屑瘤2 2、本身不断形成和脱落，、本身不断形成和脱落，会引起振动，影响工件表会引起振动，影响工件表面粗糙度，精加工不希望面粗糙度，精加工不希望产生积屑瘤产生积屑瘤2024/9/2516.3 6.3 切削力切削力1 1、、切向力（切削力）切向力（切削力）Fz Fz ：：总切削力在主运动方向上总切削力在主运动方向上的正投影，其大小约占总切削力的的正投影，其大小约占总切削力的95~99%,95~99%,是三个分力中是三个分力中最大的消耗功率最多的分力，它是机床动力、重要零最大的消耗功率最多的分力，它是机床动力、重要零件的强度和刚度设计和校核的主要依据；件的强度和刚度设计和校核的主要依据；2 2、、轴向力（进给力）轴向力（进给力）Fx :Fx : 总切削力在进给方向上的总切削力在进给方向上的正投影，其大小约占总切削力的正投影，其大小约占总切削力的1~5%, 1~5%, 它是设计和验算它是设计和验算机床进给机构必须的参数；机床进给机构必须的参数；3 3、、径向力（背向力）径向力（背向力）Fy:Fy: 总切削力在垂直工作平面上总切削力在垂直工作平面上的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变形，同时引起振动，影响加工精度。

所以加工刚性较差形，同时引起振动，影响加工精度所以加工刚性较差的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力2024/9/2526.3 6.3 切削力切削力Fy切削力切削力FrFr的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：1.1.切向力切向力Fz Fz 2.2.轴向力轴向力FxFx3.3.径向力径向力FyFy2024/9/2536.3 6.3 切削力切削力主偏角影响径向力的分配：主偏角影响径向力的分配：2024/9/254 6.4 6.4 切削热切削热切削热产生原因：切削热产生原因： 1.1.切屑变形；切屑变形； 2.2.工件与刀具的摩擦；工件与刀具的摩擦； 切削热传出途径：切削热传出途径： a.a.由切屑带走，带走越多越有利；由切屑带走，带走越多越有利； b.b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越多由周围空气和冷却介质带走，同样带走越多越有利；越有利； c.c.传入工件，使工件温度升高传入工件，使工件温度升高 ，引起工件变，引起工件变形，产生误差；形，产生误差； d. d. 传入刀具，使刀具温度升高。

刀具硬度降传入刀具，使刀具温度升高刀具硬度降低，磨损加快低，磨损加快2024/9/2556.5 6.5 降低切削温度的措降低切削温度的措施施1.1.减少切削热的产生：减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度包括选择合理的刀具几何角度和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变形，选用大的背吃刀量和小的进给量形，选用大的背吃刀量和小的进给量2.2.改善散热条件：改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；包括使用冷却液等各种冷却措施； 冷却液一般有：冷却液一般有： 水溶液：水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏打水，苏打用于防锈用于粗磨如苏打水，苏打用于防锈用于粗磨 切削油：切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用如矿物油；比热小，但有润滑作用 乳化液：乳化液：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油具有良好的流动性和导热性，它由乳化油加水稀释而成，应用最广泛加水稀释而成，应用最广泛2024/9/256 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 复习思复习思考题考题1 1、试说明下列加工方法的主运动和进给运动：、试说明下列加工方法的主运动和进给运动： （（1 1）车端面；）车端面； （（2 2）在车床上钻孔；）在车床上钻孔； （（3 3）在钻床上钻孔；）在钻床上钻孔； （（4 4）在铣床上铣平面；）在铣床上铣平面； （（5 5）在平面磨床上磨平面；）在平面磨床上磨平面； （（6 6）在外圆磨床上磨孔。

在外圆磨床上磨孔2 2、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、代号和、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、代号和单位），简述切削用量选择的原则单位），简述切削用量选择的原则2024/9/2573 3、对刀具材料的性能有那些要求？、对刀具材料的性能有那些要求？4 4、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是 什么？各适合做什么刀具？什么？各适合做什么刀具？5 5、积屑瘤是如何形成的？它对切削加工有何、积屑瘤是如何形成的？它对切削加工有何 影响？影响？6 6、试分析车外圆时各切削分力的作用和影、试分析车外圆时各切削分力的作用和影 响7 7、切削热对切削加工有什么影响？、切削热对切削加工有什么影响？8 8、简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和、简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和 刃倾角的作用及选择原则刃倾角的作用及选择原则2024/9/258 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案9 9、切削液的主要作用是什么？常根据哪些主要因、切削液的主要作用是什么？常根据哪些主要因素选用切削液？素选用切削液？1010、已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部、已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部分的示意图：分的示意图： （（1 1）外圆车刀：）外圆车刀：γγo o=10 α=10 αo o=8=8°° κ κγγ=60=60°° κ κγγ́=10=10°° λs λs =4=4°° (2) (2) 切断刀：切断刀：γγo o=10=10°° α αo o=6=6°° κκγγ=90=90°° κ κγγ́=2=2°° λs λs =0=0°°1111、车削外圆时，工件转速、车削外圆时，工件转速n n＝＝360 r/min 360 r/min ，切削，切削速速 度度v =150 m/min , v =150 m/min , 试求工件直径试求工件直径d d 。

1212、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、钻花等复、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、钻花等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具？而较少采用硬质合金？？而较少采用硬质合金？2024/9/2592024/9/260 第二章第二章 金属切削机床金属切削机床返回索引2024/9/261 1 1、机床的类型、机床的类型 金属切削机床是用来对工件进行加工金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为的机器，故称为““工作母机工作母机””，习惯上称机，习惯上称机床 •按加工性质和所用刀具分类：按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等床、磨床、齿轮加工机床等1212大类；大类；•按精度分类：按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；分为普通精度、精密和高精度三种；•按重量分类：按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。

分为一般机床、大型机床和重型机床•机床的型号：如：机床的型号：如：C6136C6136表示表示……2024/9/2622 2、机床的基本结构、机床的基本结构1.1.主传动部件：主传动部件： 用来实现机床主运动；用来实现机床主运动；2 .2 .进给传动部件：进给传动部件：主要用来实现机床进给运动；主要用来实现机床进给运动； 3 .3 .工件安装装置：工件安装装置：用来安装工件；用来安装工件； 4 .4 .刀具安装装置刀具安装装置 ：：用来安装刀具；用来安装刀具； 5 .5 .支承件：支承件：用来支承和连接机床各零部件，是用来支承和连接机床各零部件，是机机 床的基础构件；床的基础构件；6 .6 .机床动力部件：机床动力部件：为机床提供动力为机床提供动力2024/9/2633 3、机床的传动、机床的传动 机床的传动有机械、液压、气机床的传动有机械、液压、气动、电气等多种形势，最常见的是机械传动、电气等多种形势，最常见的是机械传动和液压传动动和液压传动 机械传动包括皮带传动、齿轮机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动杆螺母传动2024/9/2643.1 3.1 皮带传动皮带传动 皮带传动皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨是靠胶带与带轮之间的磨擦作用，将主动皮带轮的转动传递到另一个被动擦作用，将主动皮带轮的转动传递到另一个被动皮带轮上去的。

皮带轮上去的 皮带传动的优点是传动平稳、轴间皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大，结构简单、制造维修方便，过载时皮带距较大，结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精打滑不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精确的传动比，且磨擦损失大，传动效率较低确的传动比，且磨擦损失大，传动效率较低2024/9/2653.1 3.1 皮带传动皮带传动 如果考虑皮带与皮带轮之间的滑动，其传动比为：如果考虑皮带与皮带轮之间的滑动，其传动比为： i = ( di = ( d1 1 / d/ d2 2) ) εε= (n= (n2 2 / n/ n1 1) ) εε 式中：式中： d d1 1—— 主动皮带轮的直径主动皮带轮的直径 d d2 2—— 被动皮带轮的被动皮带轮的直径直径 n n1 1—— 主动皮带轮的转速主动皮带轮的转速 n n2 2—— 被动被动皮带轮的转速皮带轮的转速 εε—— 滑动系数，约为滑动系数，约为0.980.982024/9/2663.2 3.2 齿轮传动齿轮传动 齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，这种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧式，这种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿轮传动等，最常见的是直齿圆柱齿轮。

齿轮传动等，最常见的是直齿圆柱齿轮 设设 ：：z z1 1和和n n1 1分别为主动轮的齿数和转速分别为主动轮的齿数和转速 z z2 2和和n n2 2分别为被动轮的齿数和转速分别为被动轮的齿数和转速 传动比传动比 i = ( zi = ( z1 1 / z/ z2 2) = (n) = (n2 2 / n/ n1 1) ) 2024/9/2673.3 3.3 涡轮、蜗杆传动涡轮、蜗杆传动 采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传动，其传动的优点是：可获得较大的降速轮传动，其传动的优点是：可获得较大的降速比，传动平稳、噪音小，结构紧凑其缺点是比，传动平稳、噪音小，结构紧凑其缺点是传动效率低，并需要良好的润滑条件传动效率低，并需要良好的润滑条件 2024/9/2683.4 3.4 齿轮、齿条传动齿轮、齿条传动 齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直线运动（当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变线运动（当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变为旋转运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，为旋转运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，以前者居多。

以前者居多 齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时，传动的平稳性和准确性较差高时，传动的平稳性和准确性较差 2024/9/2693.5 3.5 丝杆、螺母传动丝杆、螺母传动 丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，例如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺动，例如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后，刀架便作纵向运动母后，刀架便作纵向运动 其传动的优点是工作平稳，无噪音，其缺其传动的优点是工作平稳，无噪音，其缺点是传动效率较低点是传动效率较低 2024/9/2704 4、机床的变速机构、机床的变速机构 在一般的通用机床上通过变速机在一般的通用机床上通过变速机构实现接近理想值的切削速度构实现接近理想值的切削速度 变换机床转速的主要装置是机床变换机床转速的主要装置是机床的齿轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，的齿轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，最常见的为滑动齿轮变速机构和离合器式最常见的为滑动齿轮变速机构和离合器式齿轮变速机构齿轮变速机构2024/9/2714.1 4.1 滑动齿轮变速机构滑动齿轮变速机构 带长键的从动轴带长键的从动轴ⅡⅡ上装有滑动齿轮上装有滑动齿轮z z2 2, , z z4 4, z, z6 6 , , 通过手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主通过手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主动轴动轴ⅠⅠ上的齿轮上的齿轮z z1 1, z, z3 3, z, z5 5 相啮合，其传动比相啮合，其传动比 i i 1 1= z= z1 1 / z/ z2 2 i i 2 2= z= z3 3 / z/ z4 4 i i 3 3= z= z5 5 / z/ z6 6 轴轴ⅡⅡ的转速分别为：的转速分别为：n n2 2= i = i 1 1n n1 1 或或n n2 2= i = i 2 2n n1 1或或 n n2 2= = i i 3 3n n1 1 （式中（式中n n1 1为轴为轴ⅠⅠ的转速的转速, n, n2 2为轴为轴ⅡⅡ的转速）的转速） 2024/9/2724.2 4.2 离合器式齿轮变速机构离合器式齿轮变速机构 从动轴从动轴ⅡⅡ两端空套有齿轮两端空套有齿轮z z2 2和和z z4 4，它们分别，它们分别与固定在主动轴与固定在主动轴ⅠⅠ上的齿轮上的齿轮z z1 1和和z z3 3啮合。

轴啮合轴ⅡⅡ中部带有中部带有键键3 3，并装有压嵌式离合器，并装有压嵌式离合器4 4当手柄左移或右移离合当手柄左移或右移离合器时，离合器的爪器时，离合器的爪1 1与齿轮与齿轮z z2 2啮合或爪啮合或爪2 2与齿轮与齿轮z z4 4啮合，啮合，这样轴这样轴ⅡⅡ可得到两种不同的转速，其传动比是：可得到两种不同的转速，其传动比是： i i1 1= = z z1 1 / z/ z2 2 i i 2 2= z= z3 3 / z/ z4 42024/9/273 5、 车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘中心架溜板箱尾架丝杆光杆2024/9/274 5.1车床的主传动2024/9/2755.1.1 5.1.1 车床的传动框图车床的传动框图2024/9/276车削的进给量车削的进给量如果工件的转速加快，进给量是否会变化？如果工件的转速加快，进给量是否会变化？答：所谓进给量，是指主轴转一圈（一个工作循答：所谓进给量，是指主轴转一圈（一个工作循环）、刀架沿进给方向移动的距离，只要进给箱环）、刀架沿进给方向移动的距离，只要进给箱的挂轮手柄没有调整，主轴到进给箱的传动比没的挂轮手柄没有调整，主轴到进给箱的传动比没有变化，进给量就不会发生变化。

有变化，进给量就不会发生变化2024/9/277 5.25.2车削的加工车削的加工范围范围 车削是以加工回转体为主要加工目的在车床上车削是以加工回转体为主要加工目的在车床上可以加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、可以加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等2024/9/278 5.3 5.3 车削的工艺特车削的工艺特点点1.1.粗加工：经济精度可达到粗加工：经济精度可达到IT10IT10，表面粗糙度在，表面粗糙度在25-25-12.512.5之间之间; ; 精加工：经济精度可达精加工：经济精度可达IT7IT7左右，表面粗糙度左右，表面粗糙度Ra6.3-Ra6.3-1.61.6之间2. 2. 易于保证相互位置精度要求一次装夹可加工几个不易于保证相互位置精度要求一次装夹可加工几个不同的表面，避免安装误差同的表面，避免安装误差3. 3. 刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的几何形状和角度，有利于提高生产率。

几何形状和角度，有利于提高生产率4. 4. 应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体表面及端面，均可以用车削方法达到要求表面及端面，均可以用车削方法达到要求5. 5. 可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）2024/9/2796 6 铣削加铣削加工工主轴箱主轴箱主轴主轴横溜板横溜板工作台工作台升降台升降台底座底座6.16.1立式铣床的基本结立式铣床的基本结构构2024/9/2806.2 铣削的主要加工范围2024/9/2816.3 6.3 铣床的分度加工功能铣床的分度加工功能分度头手柄工件铣刀卡盘尾架扇形夹1.1.分度头手柄与卡盘中心轴之间的传动比为分度头手柄与卡盘中心轴之间的传动比为4040：：1 1，即手柄转，即手柄转 4040圈，卡盘或工件转圈，卡盘或工件转1 1圈2.2.孔圈和扇形夹的张开角度用于非整数圈的定位孔圈和扇形夹的张开角度用于非整数圈的定位孔圈2024/9/282问题：问题：今欲在铣床上加工一个今欲在铣床上加工一个1212等分的零件，分度手柄等分的零件，分度手柄应转多少圈，用分度盘的哪个孔圈，扇形夹应张开多少应转多少圈，用分度盘的哪个孔圈，扇形夹应张开多少个孔距？（已知：分度盘孔圈孔数有：个孔距？（已知：分度盘孔圈孔数有：2424、、2525、、2828、、3030、、3737））解：解：因为主轴上固定有齿数为因为主轴上固定有齿数为4040的蜗轮，它与单头蜗杆相啮的蜗轮，它与单头蜗杆相啮合。

当分度手柄转一圈的同时，主轴合当分度手柄转一圈的同时，主轴( (工件工件) )转动了转动了1/40 1/40 转转 即即 设工件等分数为设工件等分数为Z Z，则每次分度时，工件应转过，则每次分度时，工件应转过1/Z1/Z，因此手柄转数，因此手柄转数 根据题中已知条件，可选孔圈数根据题中已知条件，可选孔圈数2424、扇形夹张开孔、扇形夹张开孔距为距为8 8孔，可选孔圈数孔，可选孔圈数3030，扇形夹张开孔距为，扇形夹张开孔距为1010孔孔6.3 铣床的分度加工功能2024/9/2836.4 6.4 逆铣和顺铣逆铣和顺铣逆铣：逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反顺铣：顺铣：铣刀旋向与进给方向一致铣刀旋向与进给方向一致FFVV2024/9/284齿轮的种类和用途2024/9/2856.5 6.5 铣削的工艺特铣削的工艺特点点1.铣削加工的精度可达铣削加工的精度可达IT10-IT7IT10-IT7，表面粗糙度可，表面粗糙度可达达6.3-1.66.3-1.6左右左右2.2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所以铣削的生产效率比刨削高。

以铣削的生产效率比刨削高3.3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大4.4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切削时间内，刀具可以得到一定的冷却削时间内，刀具可以得到一定的冷却5.5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产2024/9/2867. 7. 刨（插）削加工刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床牛头刨床: :刨刀的直线往复刨刀的直线往复运动是主运动，工件在刨刀运动是主运动，工件在刨刀返回行程将结束时作横向进返回行程将结束时作横向进给运动牛头刨床主要用于给运动牛头刨床主要用于加工中小型零件加工中小型零件龙门刨床龙门刨床: :工作台往复运动，横梁工作台往复运动，横梁上的刀架可以水平或垂直运动上的刀架可以水平或垂直运动龙门刨床主要用于加工大型零件龙门刨床主要用于加工大型零件2024/9/2877. 17. 1 牛头刨床的摆杆机构牛头刨床的摆杆机构牛头刨床的摆杆机构牛头刨床的摆杆机构摆杆齿轮带动摇杆左右摆动，摇杆带动摆杆齿轮带动摇杆左右摆动，摇杆带动滑枕做往复运动。

滑枕做往复运动摆杆机构的特点：返回行程比工作行程摆杆机构的特点：返回行程比工作行程时间快 2024/9/2887.2 7.2 刨削加工的范围刨削加工的范围2024/9/2893. 1 插削加工插床插床又称立式刨床，其运动原理又称立式刨床，其运动原理与牛头刨床相似，主要用于孔内与牛头刨床相似，主要用于孔内表面加工，如方孔、多边形孔、表面加工，如方孔、多边形孔、键槽等的加工键槽等的加工工件在工作台上可做纵工件在工作台上可做纵向、横向和回转的运动，向、横向和回转的运动，滑枕做上下往复运动滑枕做上下往复运动2024/9/2907.3 7.3 插削主要加工范围插削主要加工范围2024/9/2917.4 7.4 刨削加工的工艺特刨削加工的工艺特点点1.加工精度通常为：精刨：加工精度通常为：精刨：IT7-IT10IT7-IT10，粗糙度，粗糙度RaRa为为6.3-1.66.3-1.6之间2.2.通用性好，刨床简单、价格低、调整和操作简通用性好，刨床简单、价格低、调整和操作简便，刨刀形状简单，制造、刃磨方便便，刨刀形状简单，制造、刃磨方便3.3.生产率一般比较低，主运动为往复直线运动，生产率一般比较低，主运动为往复直线运动，返回行程不参加切削。

返回行程不参加切削4.4.适用于单件小批生产适用于单件小批生产2024/9/2928.8.钻削加工钻削加工 钻床包括台式钻床、立钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床如图：式钻床和摇臂钻床如图： 工件直径工件直径≤≤12mm12mm的孔一般使的孔一般使用台式钻床加工，孔径用台式钻床加工，孔径<50mm<50mm的的中小型零件在立式钻床上加工，中小型零件在立式钻床上加工，大型工件上的孔在摇臂钻床上大型工件上的孔在摇臂钻床上加工 钻夹头是钻孔的钻夹头是钻孔的常用夹具，一般用于孔常用夹具，一般用于孔径较小径较小(≤(≤ 12mm)12mm)的工件，的工件，大直径的零件用锥度套大直径的零件用锥度套筒装入钻轴筒装入钻轴 对精度要求高，粗对精度要求高，粗糙度低的零件钻孔后还糙度低的零件钻孔后还必须进行精加工必须进行精加工2024/9/293钻削加工的范围钻削加工的范围2024/9/294 8.18.1扩孔扩孔 用用扩扩孔孔钻钻对对已已经经钻钻出出或或铸铸出出、、锻锻出出的的孔孔进进行行扩扩大大和和提提高高精精度度的的加加工工，，称称为为扩扩孔孔。

扩扩孔孔钻钻如如下下图图所所示示其其结结构构与与麻麻花花钻钻相相似似，，但但切切削削刃刃有有3 3 4 4个个，，前前端端是是平平的的，，无无横横刃刃，，螺螺旋旋槽槽较较浅浅，，钻钻头头刚刚度度好好扩扩孔孔余余量量小小，，切切削削比比较较平平稳稳，，所所以以扩扩孔孔精精度度比比钻钻孔孔高高其其尺尺寸寸公公差差等等级级可可达达IT10IT10 IT9IT9，，表表面面粗粗糙糙度度RaRa值值可可达达6.36.3 3.23.2 m m扩扩孔孔可可作作为为终终加加工工，，也也可作为铰孔前的预加工可作为铰孔前的预加工 2024/9/2958.2 8.2 铰铰 孔孔 铰铰刀刀有有手手用用铰铰刀刀和和机机用用铰铰刀刀两两种种( (图图a)a)手手用用铰铰刀刀为为直直柄柄，，工工作作部部分分较较长长机机用用铰铰刀刀多多为为锥锥柄柄，，可可装装在在钻钻床床、、车车床床或或镗镗床床上上铰铰孔孔铰铰刀刀的的工工作作部部分分由由切切削削部部分分和和修修光光部部分分组组成成切切削削部部分分呈呈锥锥形形，，担担负负切切削削工工作作修修光光部部分分起起导导向向和和修修光光作作用用。

铰铰刀刀有有6 6 1212个个切切削削刃刃，，制制造造精精度度高高，，心心部部直直径径较较大大，，刚刚度度和和导导向向性性好好铰铰孔孔余余量量小小，，切切削削平平稳稳铰铰孔孔尺尺寸寸公公差差等等级级可可达达IT8IT8 IT6IT6，，表表面面粗粗糙糙度度RaRa值达值达1.61.6 0.40.4 m m 手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给( (图图b)b)铰刀不能倒转，铰刀不能倒转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂 铰孔适用于加铰孔适用于加工精度高、直径不大孔工精度高、直径不大孔的终加工手铰时，切的终加工手铰时，切削速度低，切削力小，削速度低，切削力小，不受机床振动等影响，不受机床振动等影响，加工质量比机铰好，但加工质量比机铰好，但生产率低生产率低2024/9/296 镗镗削削一一般般是是指指在在镗镗床床上上进进行行的的切切削削加加工工图图为为常常用用的的卧卧式式镗镗床床由由床床身身、、立立柱柱、、主主轴轴箱箱、、尾尾架架和和工工作作台台等等部部分分组组成成。

镗镗床床的的主主轴轴能能作作旋旋转转主主运运动动和和轴轴向向进进给给运运动动安安装装工工件件的的工工作作台台可可以以实实现现纵纵向向、、横横向向进进给给运运动动，，并并可可回回转转一一定定的的角角度度主主轴轴箱箱可可沿沿立立柱柱导导轨轨作作上上下下运运动动尾尾架架可可沿沿床床身身导导轨轨水水平平移移动动，，其其上上的镗杆支承也可与主轴箱同时上下运动的镗杆支承也可与主轴箱同时上下运动8.3 8.3 镗削加工镗削加工2024/9/2978.4 8.4 镗孔加工的工艺特点镗孔加工的工艺特点1.镗镗床床主主要要用用于于加加工工大大型型工工件件或或形形状状复复杂杂工工件件上上的的孔孔和和孔孔系系例如变速箱、发动机缸体等例如变速箱、发动机缸体等2.2.镗孔尺寸公差等级可达镗孔尺寸公差等级可达IT8IT8 IT7IT7，表面粗糙度值一般为，表面粗糙度值一般为1.61.6～～0.80.8 m m 3.3.镗孔可以校正孔原有的轴线偏差或位置偏差镗孔可以校正孔原有的轴线偏差或位置偏差镗刀的形状2024/9/2988.5 8.5 钻削的工艺特钻削的工艺特点点1.钻削属于低精度（钻削属于低精度（IT11-IT13IT11-IT13）和高表面粗糙度的）和高表面粗糙度的(Ra50-12.5)(Ra50-12.5)加工方法加工方法2.2.容易产生容易产生““引偏引偏””，是加工过程中由于钻头弯曲，是加工过程中由于钻头弯曲产生孔径扩大、孔不圆等缺陷。

原因是刀具呈细长产生孔径扩大、孔不圆等缺陷原因是刀具呈细长状，刚性较差状，刚性较差3.3.排屑困难，钻孔在半封闭的状态下进行，切下来排屑困难，钻孔在半封闭的状态下进行，切下来的切屑沿刀具两侧的螺旋槽上升，容易与已经加工的切屑沿刀具两侧的螺旋槽上升，容易与已经加工出的表面发生摩擦和挤压，刮伤已加工表面，降低出的表面发生摩擦和挤压，刮伤已加工表面，降低表面质量表面质量4.4.切削热不容易传散，切削液难以传切削热不容易传散，切削液难以传 到切削区限制切削速度的提高到切削区限制切削速度的提高2024/9/2999. 磨削加工磨削加工的机床是磨削加工的机床是磨床，刀具是砂轮磨床，刀具是砂轮磨削加工可以磨削磨削加工可以磨削外圆、孔和平面，外圆、孔和平面，磨削加工的夹具通磨削加工的夹具通常有电磁吸盘、三常有电磁吸盘、三爪卡盘、顶尖等爪卡盘、顶尖等右图是磨床的液压右图是磨床的液压传动原理图传动原理图2024/9/2100 磨磨床床包包括括外外圆圆磨磨、、内内圆圆磨磨、、无无心心磨磨等等几几种种，，下下图图是是万能外圆磨床的图形万能外圆磨床的图形 M1432AM1432A万万能能外外圆圆磨磨床床(M(M——磨磨床床；；1414——万万能能外外圆圆磨磨床床；；3232——最最大大磨磨削削直直径径的的1/101/10，，即即最最大大磨磨削削直直径径为为320mm320mm；；A A——性能和结构上经过一次重大改进性能和结构上经过一次重大改进) )。

9.1 9.1 磨床类型磨床类型2024/9/21019.29.2磨削的工艺特点磨削的工艺特点1.1.磨削的精度高，磨削的精度高，IT6-IT5IT6-IT5，粗糙度低，，粗糙度低，Ra0.8-0.2Ra0.8-0.2，，砂轮表面有极多的切削刃同时参加切削砂轮表面有极多的切削刃同时参加切削2.2.可以加工一些难以加工的材料如淬火钢、高速钢可以加工一些难以加工的材料如淬火钢、高速钢以及毛坯的清理以及毛坯的清理3.3.切削速度高（切削速度高（30m/s30m/s以上）切削温度高（以上）切削温度高（1000℃1000℃以上）以上）使用冷却液使用冷却液4.4.砂轮有自锐作用，这是其它刀具所不具备的即磨砂轮有自锐作用，这是其它刀具所不具备的即磨粒不断脱落，新的磨粒又是锋利的粒不断脱落，新的磨粒又是锋利的5.5.磨削力的径向分力较大，因此，在达到尺寸以后，磨削力的径向分力较大，因此，在达到尺寸以后，还要进行多次无进给磨削还要进行多次无进给磨削2024/9/210210. 齿轮加工概述 齿轮应用广泛常见的有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等其中以渐开线圆柱齿轮应用最广 圆柱齿轮中，齿向平行于轴线的称直齿轮；齿向呈螺旋线形状的称斜齿轮。

其齿廓曲线通常采用渐开线 为了保证齿轮的传动质量，对齿轮加工提出下列要求： (1)传动运动的准确性 为保证齿轮传动速比的准确性，应要求齿轮一转内转角误差不超过允许值为此，在齿轮加工中，分齿应均匀 (2)传动的平稳性 所谓传动平稳，是指振动和噪音小，冲击要小因此，应限制局部齿形的制造误差，以限制瞬时速比的变动量 (3) 载荷分布的均匀性 为避免造成齿面应力集中，局部磨损，影响使用寿命2024/9/2103 (4)(4)齿齿侧侧间间隙隙 指指齿齿轮轮副副在在工工作作状状态态下下，，非非工工作作齿齿面面间间应应有有一一定定的的间间隙隙，，以以补补偿偿齿齿轮轮的的加加工工和和安安装装误误差差，，补补偿偿热热变变形形，，保保证证齿齿轮轮能能自自由由回回转转和和贮贮存存润润滑滑油油齿齿侧侧间间隙隙是是由由工工作条件确定的制造时，通过控制齿轮齿厚来获得作条件确定的制造时，通过控制齿轮齿厚来获得 为为了了适适应应机机械械产产品品不不同同的的需需要要，，我我国国将将渐渐开开线线圆圆柱柱齿齿轮轮分分为为1212个个精精度度等等级级(GBl0095(GBl0095一一88)88)，，精精度度由由高高至至低低依依次次为为1 1 1212级。

在一般机械中，以级在一般机械中，以7 7、、8 8级的齿轮应用最广级的齿轮应用最广 齿齿轮轮加加工工分分齿齿坯坯加加工工和和齿齿面面加加工工两两个个阶阶段段，，而而齿齿面面加加工工是是整整个个齿齿轮轮加加工工的的关关键键下下面面着着重重介介绍绍渐渐开开线线齿齿面面的的切切削削加工 齿齿面面加加工工按按其其加加工工原原理理分分为为成成形形法法和和展展成成法法两两类类若若刀刀刃刃形形状状与与被被切切齿齿轮轮齿齿槽槽的的形形状状相相符符，，齿齿面面由由成成形形刀刀具具直直接接切切出出时时，，称称成成形形法法，，例例如如铣铣齿齿等等若若齿齿面面是是根根据据齿齿轮轮的的啮啮合原理来形成的，称展成法，例如滚齿、插齿等合原理来形成的，称展成法，例如滚齿、插齿等2024/9/210410.110.1齿轮加工之齿轮加工之 铣齿轮铣齿轮 铣齿通常是利用成型刀具（如齿轮铣刀）以及分度盘来进行加工 通过铣削加工的齿轮通常精度不高，这是由于分度盘的精度不高导致的铣齿适用于加工单件小批量低精度的齿轮 通常铣齿成本较低，生产率较低 图图为为在在卧卧式式万万能能铣铣床床上上铣铣直直齿齿轮轮的的示示意意图图。

齿齿坯坯安安装装在在铣铣床床的的分分度度头头上上，，铣铣刀刀旋旋转转作作主主运运动动，，工工作作台台带带动动齿齿坯坯作作直直线线进进给给运运动动每每铣铣完完一一个个齿齿槽槽后后，，工工件件退退回回，，进进行行分分度度，，再再铣铣下下一一个个齿齿槽槽重重复复进进行行上述过程，直至铣出全部齿面为止上述过程，直至铣出全部齿面为止2024/9/210510.210.2齿轮加工之插齿原理和插齿齿轮加工之插齿原理和插齿 插齿加工是用插齿刀在插齿机上加工齿轮的，它插齿加工是用插齿刀在插齿机上加工齿轮的，它是按一对圆柱齿轮的啮合原理进行的如图：一个是工件，是按一对圆柱齿轮的啮合原理进行的如图：一个是工件，另一个是刀具（插齿刀采用高速钢制造），在刀具上磨出另一个是刀具（插齿刀采用高速钢制造），在刀具上磨出前角和后角度，工件和刀具之间按传动比做纯滚动旋转，前角和后角度，工件和刀具之间按传动比做纯滚动旋转，插齿刀同时再做上下往复运动，可在工件上插出齿轮来插齿刀同时再做上下往复运动，可在工件上插出齿轮来插齿过程中：插插齿过程中：插齿刀与工件之间齿刀与工件之间必须维持严格的必须维持严格的啮合关系，这种啮合关系，这种运动称为分齿运运动称为分齿运动动2024/9/2106齿轮加工之插齿原理和插齿齿轮加工之插齿原理和插齿 插齿运动的主运动是刀具的上下往复运动，进插齿运动的主运动是刀具的上下往复运动，进给运动包括分齿运动（展成运动）、径向进给运动，让给运动包括分齿运动（展成运动）、径向进给运动，让刀运动。

刀运动让刀运动的作用是：避免刀具在返回时，刀齿的后刀面让刀运动的作用是：避免刀具在返回时，刀齿的后刀面与工件发生摩擦与工件发生摩擦2024/9/210710.310.3齿轮加工之滚齿原理和滚齿齿轮加工之滚齿原理和滚齿 滚滚刀刀形形状状类类似似蜗蜗杆杆，，其其加加工工过过程程与与蜗蜗杆杆蜗蜗轮轮的的啮啮合合过过程程相相似似为为了了形形成成切切削削刃刃和和容容屑屑槽槽，，滚滚刀刀在在垂垂直直螺螺旋旋线线方方向向等等分分地地开开出出若若干干刀刀槽槽，，并并经经过过铲铲背背、、淬淬火火和和前前、、后后刀刀面面的的刃刃磨磨，，其其刃刃形形又又近近似似于于齿齿条条齿齿形形滚滚齿齿时时，，每每个个齿齿形形都都是是由由滚滚刀刀在在旋旋转转中中依依次次对对齿齿坯坯切切削削的的若若干干条条切切削削刃刃包包络络而而成成的的( (图图) )当当滚滚刀刀与与齿齿坯坯进进行行强强制制啮啮合合运运动动时时，，就就在在齿齿坯坯上切出了渐开线齿形上切出了渐开线齿形 2024/9/2108齿轮加工之滚齿原理和滚齿齿轮加工之滚齿原理和滚齿 主运动主运动 即滚刀的旋转运动，即滚刀的旋转运动， 展展成成运运动动 即即滚滚刀刀与与齿齿坯坯之之间间的的啮啮合合运运动动，，两两者者应应准准确确地地保保持持齿齿轮轮啮啮合合传传动动比比关关系系。

设设滚滚刃刃的的头头数数为为K(K(通通常常K=1)K=1)，，被被加加工工齿齿轮轮的的齿齿数数为为Z Z，，则则滚滚刀刀每每转转一一转转，，齿齿坯坯应应沿沿啮啮合合运动方向转运动方向转K K个齿，即转个齿，即转K K／／Z Z转 垂垂直直进进给给运运动动 为为了了切切出出整整个个齿齿宽宽上上的的齿齿形形，，滚滚刀刀须须沿沿齿坯轴线方向作连续进给运动齿坯轴线方向作连续进给运动2024/9/2109 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案复习思考题复习思考题1.1.车床适合加工何种表面？为什么？车床适合加工何种表面？为什么？2.2.用标准麻花钻钻孔，为什么精度低且表面粗糙？用标准麻花钻钻孔，为什么精度低且表面粗糙？3.3.扩孔和铰孔为什么能达到较高的精度和较小的表面粗扩孔和铰孔为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度？糙度？4.4.镗孔和钻孔、扩孔和铰孔比较，有何特点？镗孔和钻孔、扩孔和铰孔比较，有何特点？5.5.镗床镗孔与车床镗孔有何不同，各适用于什么场合？镗床镗孔与车床镗孔有何不同，各适用于什么场合？6.6.一般情况下，刨削的生产率为什么比铣削低？一般情况下，刨削的生产率为什么比铣削低？7.7.按加工原理的不同，齿轮齿形加工可以分为哪两大类按加工原理的不同，齿轮齿形加工可以分为哪两大类？？2024/9/2110 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案8.8.为什么在铣床上铣齿的精度和生产率皆较低？铣齿为什么在铣床上铣齿的精度和生产率皆较低？铣齿适合于什么场合？适合于什么场合？9.9.轴上铣键槽可选用什么机床和刀具？而孔内键槽选轴上铣键槽可选用什么机床和刀具？而孔内键槽选用什么机床和刀具？用什么机床和刀具？10.10.插齿和滚齿各适合于加工何种齿轮？插齿和滚齿各适合于加工何种齿轮？11.11.磨削为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度磨削为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度？？12.12.加工要求精度高、表面粗糙度低的紫铜或铝合金轴加工要求精度高、表面粗糙度低的紫铜或铝合金轴件外圆时，应选用哪种加工方法？为什么？件外圆时，应选用哪种加工方法？为什么？2024/9/21112024/9/2112 第三章第三章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程返回索引2024/9/21131.下料2. 粗车3.焊接4.精车5.磨削6.钻孔•生产过程中，直接改变毛坯形状、尺寸和性能，使之变为合格零件的过程，称为工艺过程。

•工艺过程由很多工序组成•工序是指在一个工作地点对一个或一组工件所连续完成的部分工艺过程例：2024/9/21141.1.生产类型生产类型 •按产量划分：按产量划分： 2024/9/21151.1.生产类型生产类型1.1.单件小批生产：很少重复，重型机器和单件小批生产：很少重复，重型机器和试制零件时通常是这种生产形式试制零件时通常是这种生产形式2.2.成批生产：成批的制造某种零件，每隔成批生产：成批的制造某种零件，每隔一段时间又重复生产如一般的机床制一段时间又重复生产如一般的机床制造厂的生产造厂的生产 3.3.大量生产：在大多数工作地点，经常重大量生产：在大多数工作地点，经常重复进行同一种零件的某一工序生产，如复进行同一种零件的某一工序生产，如汽车制造厂、轴承厂等的生产汽车制造厂、轴承厂等的生产制定生产工艺通常要根据生产类型来进行制定生产工艺通常要根据生产类型来进行2024/9/2116单件小批单件小批批量生产批量生产大量生产大量生产机床设备机床设备通用机床通用机床通用机床和部通用机床和部分专用机床分专用机床广泛使用高效率的专广泛使用高效率的专用机床用机床夹具夹具通用夹具通用夹具广泛使用专用广泛使用专用夹具夹具广泛采用高效率的专广泛采用高效率的专用夹具用夹具刀具量具刀具量具通用刀具通用刀具部分采用专用部分采用专用刀具和量具刀具和量具高效率的专用刀具和高效率的专用刀具和量具量具毛坯毛坯木模铸造木模铸造和自由锻和自由锻部分采用金属部分采用金属模铸造和模锻模铸造和模锻机器造型、压力铸造、机器造型、压力铸造、模锻等模锻等对工人的对工人的技术要求技术要求需要技术需要技术熟练工人熟练工人需要比较熟练需要比较熟练的技术工人的技术工人调整工要熟练，操作调整工要熟练，操作工技术要求不高工技术要求不高 1.1各种生产类型的要求和特各种生产类型的要求和特征征2024/9/21172.2.工件的安装工件的安装•直接安装法：直接安装法：工件直接安装在工作台或工件直接安装在工作台或采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件），顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件），有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。

有时要对工件进行划线找正，再行夹紧•专用夹具安装专用夹具安装：：工件安装在为其加工而工件安装在为其加工而专门设计的夹具中，无须找正，迅速保专门设计的夹具中，无须找正，迅速保证工件对刀具和机床的准确定位节约证工件对刀具和机床的准确定位节约时间，生产效率高，但夹具的设计和制时间，生产效率高，但夹具的设计和制造需要一定的成本造需要一定的成本2024/9/21183.3.夹具简介夹具简介 夹具是用来将待加工工件固定夹具是用来将待加工工件固定的装置 夹具一般可分为通用夹具和夹具一般可分为通用夹具和专用夹具两种，此外还发展了通用可专用夹具两种，此外还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型调夹具、成组夹具和组合夹具等类型的夹具 2024/9/21193.1 3.1 夹具的分类夹具的分类1.1.通用夹具通用夹具：：指一般已经标准化，不需特殊调指一般已经标准化，不需特殊调整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛，磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛，但生产效率不如专用夹具。

故一般仅适用于单但生产效率不如专用夹具故一般仅适用于单件小批量生产件小批量生产2.2.专用夹具专用夹具：：是指为某一零件的加工而专门设是指为某一零件的加工而专门设计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提高生产效率，但夹具需要一定的投资所以主高生产效率，但夹具需要一定的投资所以主要用于成批及大量生产中要用于成批及大量生产中2024/9/21203.1 3.1 夹具的分类夹具的分类3 3、通用可调夹具和成组夹具：、通用可调夹具和成组夹具：通过调整或通过调整或 更换个别元件后，可以加工形状相更换个别元件后，可以加工形状相似、似、 尺寸相近、加工工艺相似的多种工尺寸相近、加工工艺相似的多种工件 在当前多品种小批量生产的条件下，在当前多品种小批量生产的条件下，更更 显示出这两类夹具的优势；显示出这两类夹具的优势；4 4、组合夹具：、组合夹具：用事先准备好的通用标准元用事先准备好的通用标准元 件和部件组合而成的夹具用完之件和部件组合而成的夹具用完之后可后可 以将这类夹具拆卸下来，更换元、以将这类夹具拆卸下来，更换元、部件部件 组装成新夹具，供再次使用。

组装成新夹具，供再次使用2024/9/21213.2 3.2 夹具的组成夹具的组成夹具一般由以下部分组成：夹具一般由以下部分组成： 1 1、定位装置：、定位装置：用来确定工件正确位置的装置，它用来确定工件正确位置的装置，它 包括定位元件或定位元件的组合；包括定位元件或定位元件的组合；2 2、夹紧装置：、夹紧装置：工件定位后，用夹紧的力来承受切工件定位后，用夹紧的力来承受切 削力的机构它包括夹紧元件或其组合；削力的机构它包括夹紧元件或其组合；3 3、导向元件：、导向元件：用来确定刀具位置，并引导刀具进用来确定刀具位置，并引导刀具进 行加工的元件行加工的元件4 4、夹具体：、夹具体：用来联系并固定上述各种装置和元件，用来联系并固定上述各种装置和元件， 使之成为一个整体的零件使之成为一个整体的零件2024/9/21223.2 3.2 夹具的组成夹具的组成下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具1 1、挡铁、挡铁 ；；2 2、、V V形铁；形铁；3 3、夹紧机构；、夹紧机构；4 4、工件；、工件；5 5、钻套；、钻套；6 6、夹具体、夹具体2024/9/21233.3 3.3 夹具的应用夹具的应用 下图为移动式钻模示意图，这种夹具主要下图为移动式钻模示意图，这种夹具主要用于加工小孔，它使用专门设计的导轨和定程机构来用于加工小孔，它使用专门设计的导轨和定程机构来控制移动的距离（即工件上两孔的距离）。

控制移动的距离（即工件上两孔的距离） 1 1、导轨；、导轨；2 2、定、定程板程板2024/9/21244.4.工艺规程的拟定工艺规程的拟定A.A.工艺分析工艺分析检查图纸检查图纸做出修改做出修改审查材料审查材料审查零件审查零件的结构工的结构工艺性艺性下一步下一步…B.B.毛坯的选择及加工余量的确定毛坯的选择及加工余量的确定2024/9/2125 4.1 4.1 毛坯选择及加工余量的确定毛坯选择及加工余量的确定•加工余量加工余量：：为了加工出合格零件，必须从毛坯上切为了加工出合格零件，必须从毛坯上切去一层金属，称加工余量加工余量分为工序余量去一层金属，称加工余量加工余量分为工序余量和总余量某道工序切除的余量称为和总余量某道工序切除的余量称为工序余量工序余量，各，各工序余量的和称工序余量的和称总余量总余量。

•工序余量的确定工序余量的确定：：决定工序余量的大小，是在保证决定工序余量的大小，是在保证加工质量的前提下，使余量尽可能的小过大影响加工质量的前提下，使余量尽可能的小过大影响生产效率，过小不能切去工件表面的缺陷层加工生产效率，过小不能切去工件表面的缺陷层加工余量的确定可采用如下方法：余量的确定可采用如下方法： 1.1.根据生产经验估计根据生产经验估计 2.2.查表：根据工艺手册查表查表：根据工艺手册查表 3.3.计算法：可查阅计算法：可查阅““机制工艺学机制工艺学””有关内容有关内容2024/9/21264.2 4.2 定位基准的选择定位基准的选择•在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都必须使工件在机床或夹具上正确地定位必须使工件在机床或夹具上正确地定位•六点定位六点定位：：任何一个未被约束的物体，在空任何一个未被约束的物体，在空间有六个自由度而要使物体在空间有确定间有六个自由度而要使物体在空间有确定的位置，必须约束这六个自由度的位置，必须约束这六个自由度2024/9/2127完全定位和不完全定位实际生产过程中六点有时并不完全定位加工沟槽，六点完全定位2024/9/21284.34.3工件的基准工件的基准工件的基准：工件的基准：在零件的设计和制造过程中，在零件的设计和制造过程中，要确定一些点、线或面的位置，必须以一些要确定一些点、线或面的位置，必须以一些指定的点、线或面作为依据，这些作为依据指定的点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面，称为基准。

的点、线或面，称为基准 按照作用的不同，常把基准分为按照作用的不同，常把基准分为设设计基准计基准和和工艺基准工艺基准两类2024/9/21294.3 4.3 工件的基准工件的基准设计基准：设计基准：即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准下图右：表面度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准下图右：表面2 2和和3 3及孔及孔4 4的轴线的设计基准是表面的轴线的设计基准是表面1 1的孔5 5的轴线的设计基准是孔的轴线的设计基准是孔4 4的轴线工艺基准：工艺基准：在制造零件时所使用的基准，它又分为在制造零件时所使用的基准，它又分为工序基准工序基准、、定位基定位基准、测量基准、装配基准准、测量基准、装配基准下图左在加工时、轴线并不实际存在，所下图左在加工时、轴线并不实际存在，所以内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准以内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准2024/9/21304.3.1 4.3.1 工艺基准工艺基准 工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。

准、装配基准1 1、工序基准：、工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面在工艺文件上用以标定加工表面 位置的基位置的基 准2 2、定位基准：、定位基准：在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中 占有正确位置的点、线或面占有正确位置的点、线或面它是工艺基准它是工艺基准 中最主要的基准中最主要的基准 定位基准选择是否合理，对保证工件加工后定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要任务之一的主要任务之一 定位基准可分为定位基准可分为粗基准粗基准和和精基准精基准两种两种 2024/9/21314.3.1 4.3.1 工艺基准工艺基准3 3、测量基准：、测量基准：用以测量已加工表面尺寸及用以测量已加工表面尺寸及 位置的基准。

位置的基准4 4、装配基准：、装配基准：用来确定零件或部件在机器用来确定零件或部件在机器 中的位置的中的位置的基准2024/9/21324.3.2 4.3.2 定位基准的选择定位基准的选择•粗基准粗基准：：毛坯表面的定位基准毛坯表面的定位基准 1. 1. 选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大具有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面加工出来部分加工表面加工出来 选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的择定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的2024/9/2133粗基准的选择原则粗基准的选择原则2. 2. 选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。

2024/9/2134粗基准的选择原则粗基准的选择原则3. 3. 对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品2024/9/2135粗基准的选择原则粗基准的选择原则4.4.选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；5.5.粗基准不应重复使用一般情况下，粗基准只允许使粗基准不应重复使用一般情况下，粗基准只允许使用一次2024/9/2136精基准的选择原则精基准的选择原则 对于形位公差精度要求较高的零件，对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工过的表面作为定位基准这种定位应采用已加工过的表面作为定位基准这种定位基准面叫做精基准基准面叫做精基准 精基准的选择原则：精基准的选择原则： 1. 1. 基准重合原则：基准重合原则：选用定位基准与设计基准重选用定位基准与设计基准重合合 的原则的原则 2024/9/21372024/9/2138精基准的选择原则精基准的选择原则 2. 2. 基准统一原则：基准统一原则：位置精度要求较高的各加工表位置精度要求较高的各加工表面，尽可能在多数工序中统一用同一基准。

面，尽可能在多数工序中统一用同一基准2024/9/2139精基准的选择原则精基准的选择原则 3 3、互为基准原则：、互为基准原则：在需要加工的各表面中，加工在需要加工的各表面中，加工时互相以对方为定位基准时互相以对方为定位基准2024/9/2140精基准的选择原则精基准的选择原则4 4、自为基准原则：、自为基准原则：以加工表面自身作为定位基准以加工表面自身作为定位基准 总之，无论是粗基准还是精基准的选择，总之，无论是粗基准还是精基准的选择，都必须首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑都必须首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑夹具设计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则夹具设计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则2024/9/21414.4 4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：1 1、拟定加工工艺路线、拟定加工工艺路线 分析研究零件图的各项内容及分析研究零件图的各项内容及技术要求拟定零件加工的加工方法、加工技术要求拟定零件加工的加工方法、加工方案及工艺路线。

方案及工艺路线2 2、安排好加工工序、安排好加工工序 （（1 1）选择毛坯）选择毛坯 2024/9/21424.4 4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定 （（2 2）安排好切削加工工序）安排好切削加工工序 ① ① 合理选择加工方案合理选择加工方案 ② ② 合理确定基准面合理确定基准面 常见几类典型零件的加工，其基常见几类典型零件的加工，其基准选择的常用方法有：准选择的常用方法有： A.A.台阶轴类零件：台阶轴类零件：一般选择两端中心一般选择两端中心孔作为定位基准面孔作为定位基准面 ；对于批量很小、；对于批量很小、 长度很长度很短的轴类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中短的轴类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各表面的精加工完成各表面的精加工2024/9/2143A.A.台阶轴类零件：台阶轴类零件：2024/9/21444.4 4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定 B. B. 套类零件：套类零件：一般选择其轴线（内孔）作为一般选择其轴线（内孔）作为定位基准面。

定位基准面2024/9/21454.4 4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定 C. C. 箱体类零件：箱体类零件：该类零件形状复杂，该类零件形状复杂，除有尺寸精度要求外，一般孔的轴线相除有尺寸精度要求外，一般孔的轴线相对于底面（安装基准面）有位置度要求，对于底面（安装基准面）有位置度要求，因此箱体类零件多采用主要的装配基准因此箱体类零件多采用主要的装配基准面（一般为最大的底平面）作为定位精面（一般为最大的底平面）作为定位精基准2024/9/21464.4 4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定 （（3 3）安排好热处理工序）安排好热处理工序 ① ① 改善金属材料切削性能的热处理工序，如各改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种种 退火、正火等，一般安排在粗加工之前退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；进行； ② ②消除内应力的热处理工序，如中间退火、回消除内应力的热处理工序，如中间退火、回 火、时效处理等，一般安排在粗加工与精火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工加工 之间进行；之间进行； ③ ③ 提高机械性能的热处理工序，如淬火、调提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、质、 渗碳等各种表面处理，一般安排在最终渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之加工之 前进行。

前进行 2024/9/21474.4 4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定 所有的热处理工序都是在零件最终加所有的热处理工序都是在零件最终加工之前进行，这是因为零件经过热处理工序后必工之前进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，最终加工时可以纠正变形带来的误差有变形，最终加工时可以纠正变形带来的误差 （（4 4）安排好检验工序）安排好检验工序 在成批生产的工厂执行在成批生产的工厂执行““自检、互检、自检、互检、专检专检””，， 产品经检验合格，方可出厂产品经检验合格，方可出厂 量具应定期交有关部门检验，不合格量具应定期交有关部门检验，不合格的量具不允许上岗使用的量具不允许上岗使用2024/9/21484.44.4工艺路线的制定工艺路线的制定 3 3、拟订加工工艺过程、拟订加工工艺过程 制定工艺规程的目的是确保产品质量、提制定工艺规程的目的是确保产品质量、提高经济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设高经济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设备、定生产厂房面积和投资额的原始材料。

备、定生产厂房面积和投资额的原始材料 安排加工顺序的原则：安排加工顺序的原则：““基面先行、粗基面先行、粗精分开、先粗后精、先面后孔精分开、先粗后精、先面后孔”” 2024/9/21494.4 4.4 工艺路线的制定工艺路线的制定•(1)(1)基基面面先先行行原原则则 , ,零零件件加加工工时时，，必必须须选选择择合合适适的的表表面面作作为为定定位位基基面面，，以以便便正正确确安安装装工工件件在在第第一一道道工工序序中中，，只只能能用用毛毛坯坯面面( (未未加加工工面面) )作作为为定定位位基基面面，，在在后后续续工工序序中中，，为为了了提提高高加加工工质质量量，，应应尽尽量量采采用用加加工工过过的的表表面面为为定定位位基基面面，，显显然然，，安安排排加加工工工工序序时时，，精精基基面面应应先先加加工工例例如如，，轴轴类类零零件件的的加加工工多多采采用用中中心心孔孔为为精精基基准准因因此此，，安安排排其其加加工工工工艺艺时时，，首首先先应应安安排排车车端端面面、、钻钻中中心心孔孔工工序。

序 •(2)(2)粗粗精精分分开开，，先先粗粗后后精精的的原原则则 零零件件加加工工质质量量要要求求高高时时，，对对精精度度要要求求高高的的表表面面，，应应划划分分加加工工阶阶段段一一般般可可分分为为粗粗加加工工、、半半精精加加工工和和精精加加工工三三个个阶阶段段，，精精加加工工应应放放在在最最后后进进行行这这样样，，有有利利于于保保证证加加工工质质量量，，有有利利于于某些热处理工序的安排某些热处理工序的安排2024/9/21504.44.4工艺路线的制定工艺路线的制定 (3)先先面面后后孔孔的的原原则则 对对于于箱箱体体、、支支架架类类等等零零件件应应先先加加工工平平面面后后加加工工孔孔这这是是因因为为平平面面的的轮轮廓廓平平整整，，安安放放和和定定位位稳稳定定可可靠靠先先加加工工好好平平面面，，就就能能以以平平面面定定位位加加工工孔孔，，保保证证平平面面和和孔的位置孔的位置 综综上上所所述述，，一一般般机机械械加加工工的的顺顺序序是是：：先先加加工工精精基基准准粗粗加加工工主主要要面面( (精精度度要要求求高高的的表表面面) )精精加加工工主主要要面面。

次次要要表表面面的加工适当穿插在各阶段之间进行的加工适当穿插在各阶段之间进行 2024/9/21515. 编制工艺文件 工艺文件包括：工艺文件包括： 1.1.机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片 2.2.机械加工工序卡片机械加工工序卡片 3.3.机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片2024/9/2152 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡片片 用于单件小批生产它的主要作用是慨略地说明用于单件小批生产它的主要作用是慨略地说明机械加工的工艺路线机械加工的工艺路线2024/9/2153 机械加工工序卡片机械加工工序卡片 用于大批大量生产要求工艺文件更加完整和详用于大批大量生产要求工艺文件更加完整和详细，每个零件的各加工工序都要有工序卡片细，每个零件的各加工工序都要有工序卡片2024/9/2154 机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片 用于成批生产。

它比工艺过程卡片详细，比工用于成批生产它比工艺过程卡片详细，比工序卡片简单且较灵活，介于两者之间序卡片简单且较灵活，介于两者之间 2024/9/2155 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案复习思考题复习思考题1.1.生产类型有哪几种？不同生产类型对零件的工艺生产类型有哪几种？不同生产类型对零件的工艺过程有哪些影响？过程有哪些影响？2.2.机械加工中，工件的安装方法有哪几类？各适用机械加工中，工件的安装方法有哪几类？各适用于什么场合？于什么场合？3.3.按其用途的不同，夹具分为哪几类？各适用于什按其用途的不同，夹具分为哪几类？各适用于什么场合？么场合？4.4.何谓工序余量、总余量？它们之间是什么关系何谓工序余量、总余量？它们之间是什么关系? ?5.5.确定加工余量的原则是什么？目前确定加工余量确定加工余量的原则是什么？目前确定加工余量的方法有哪几种？的方法有哪几种？6.6.何谓基准？根据作用的不同，基准分为哪几种何谓基准？根据作用的不同，基准分为哪几种? ?7.7.切削加工工序安排的原则是什么？切削加工工序安排的原则是什么？8.8.常用的工艺文件有哪几种？各适用于什么场合？常用的工艺文件有哪几种？各适用于什么场合？2024/9/21569 9、下图所示加工小轴、下图所示加工小轴3030件，毛坯为件，毛坯为ΦΦ3232××104104的圆钢料，若用两种的圆钢料，若用两种 方案加工，那种方案较好？为什么？方案加工，那种方案较好？为什么？ a. a. 在一台车床上逐件进行加工，即每个工件车好在一台车床上逐件进行加工，即每个工件车好 ΦΦ2828的的一端一端 后，立即调头车后，立即调头车ΦΦ1616的一端；的一端； b. b. 先整批车出先整批车出ΦΦ2828一端的端面和外圆，随后仍在这台车床一端的端面和外圆，随后仍在这台车床上车上车 出出ΦΦ1616一端的端面和外圆。

一端的端面和外圆2024/9/2157 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案1010、、加工轴类零件时，常以什么作为统一的精基准？加工轴类零件时，常以什么作为统一的精基准？ 为什么？为什么？1111、如何保证套类零件外圆面、内孔及端面的位置精、如何保证套类零件外圆面、内孔及端面的位置精 度？度？1212、试分别拟定下图所示零件，在单件小批生产中的、试分别拟定下图所示零件，在单件小批生产中的 工艺过程工艺过程2024/9/2158 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案2024/9/2159 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案2024/9/2160 第四章第四章 零件表面的加工方案零件表面的加工方案返回索引2024/9/2161 零件是由多个表面组成的，零件是由多个表面组成的，每一个表面又可以用多种加工方法获得。

每一个表面又可以用多种加工方法获得因此，应该对零件的结构特点、形状大因此，应该对零件的结构特点、形状大小、技术要求、材料性能、生产批量、小、技术要求、材料性能、生产批量、设备现状以及经济性等多方面进行分析，设备现状以及经济性等多方面进行分析，选择合适的加工方法将多种加工方法选择合适的加工方法将多种加工方法按照一定的加工顺序链接起来，依次对按照一定的加工顺序链接起来，依次对各个表面进行加工，多种加工方法的有各个表面进行加工，多种加工方法的有机组合成为加工方案加工方案是拟订机组合成为加工方案加工方案是拟订工艺过程的基础工艺过程的基础2024/9/21621. 1. 外圆表面的加工方案外圆表面的加工方案公差等级公差等级表面粗糙度表面粗糙度Ra( m)加工方案加工方案适用范围适用范围IT13 IT11 50 12.5粗车粗车适用于淬火适用于淬火钢外的各种钢外的各种金属金属IT10 IT86.3 3.2粗车粗车—半精车半精车IT8 IT71.6 0.8粗车粗车—半精车半精车—精精车车IT6 IT50.8 0.2粗车粗车—半精车半精车—精精车车—精细车精细车主要用于要主要用于要求高的有色求高的有色金属金属IT8 IT70.8 0.4粗车粗车—半精车半精车—磨磨削削 适用于除有适用于除有色金属外的色金属外的各种金属，各种金属，特别是淬火特别是淬火钢钢IT7 IT60.4 0.1粗车粗车—半精车半精车—粗粗磨磨—精磨精磨IT5 IT30.1 0.025粗车粗车—半精车半精车—粗粗磨磨—精磨精磨—超精磨超精磨2024/9/21632.2.平面的加工方案平面的加工方案公差等级公差等级表面粗糙度表面粗糙度加工方案加工方案适用范围适用范围IT12 IT1025 12.5粗车粗车轴、套、轴、套、盘类等零盘类等零件未淬火件未淬火的端面的端面IT9 IT76.3 0.8粗车粗车—半精车半精车—精车精车IT10 IT86.3 1.6粗刨（铣）粗刨（铣）—精精刨（铣）刨（铣）用于不淬用于不淬硬的平面硬的平面IT7 IT60.8 0.1粗刨（铣）粗刨（铣）—精精刨（铣）刨（铣）—刮研刮研IT7 IT60.4 0.05粗刨（铣）粗刨（铣）—精精刨（铣）刨（铣）—粗磨粗磨—精磨精磨用于高精用于高精度低粗糙度低粗糙度的平面度的平面2024/9/21643. 3. 孔的加工方案孔的加工方案公差等级公差等级表面粗糙度表面粗糙度加工方案加工方案适用范围适用范围IT13 IT1150 12.5钻钻 加加工工除除淬淬火火钢钢外外各各种种金金属属实实心心毛毛坯坯上上较较小小的孔的孔IT10 IT96.3 3.2钻钻—扩扩IT8 IT76.3 3.2钻钻—扩扩IT7 IT60.4 0.2钻钻 —扩扩 —机机 铰铰 —手铰手铰IT13 IT1012.5 6.3粗镗粗镗 除除淬淬火火钢钢外外各各种种金金属属，，毛毛坯坯有有铸铸出出孔孔或或锻锻出孔出孔IT9 IT83.2 1.6粗镗粗镗—精镗精镗IT8 IT71.6 0.8粗粗镗镗—半半精精镗镗—精镗精镗IT7 IT60.8 0.4粗粗镗镗—半半精精镗镗—精镗精镗—精细镗精细镗IT7 IT60.2 0.1粗镗粗镗—半精镗半精镗—粗磨粗磨—精磨精磨主主要要用用于于淬淬火火钢钢，，但但不不宜宜用用于有色金属于有色金属2024/9/21654.4.齿轮的加工方案齿轮的加工方案2024/9/21665.5.螺纹的加工方法螺纹的加工方法 螺纹的结构简单、形式多样、螺纹的结构简单、形式多样、传动稳定、连接可靠、调整迅速准确、传动稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆方便、成本低廉，在机械行业中应装拆方便、成本低廉，在机械行业中应用广泛。

用广泛2024/9/21675.1 5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹1 1、、联接螺纹：主要起联接和调整的作用联接螺纹：主要起联接和调整的作用 （（1 1）普通螺纹：牙形角为）普通螺纹：牙形角为6060º º，又分为粗牙螺，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种，代号为纹和细牙螺纹两种，代号为M M （（2 2）管螺纹：牙形角为）管螺纹：牙形角为5555º º，常用于水管、气，常用于水管、气管、油管等防泄露要求的场合管、油管等防泄露要求的场合2024/9/21685.1 5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途2 2、、传动螺纹：主要用于传递运动和动力传动螺纹：主要用于传递运动和动力 (1) (1) 梯形螺纹：牙形角为梯形螺纹：牙形角为3030º º，牙形为等腰，牙形为等腰梯形，代号为梯形，代号为TrTr，它是传动螺纹的主要形式，如，它是传动螺纹的主要形式，如机床丝杠等机床丝杠等2024/9/21695.1 5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途（（2 2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特点是传动效率较其它螺纹高，但强度较点是传动效率较其它螺纹高，但强度较低、对中准确性较差，特别是磨损后轴低、对中准确性较差，特别是磨损后轴向和径向的间隙较大，因此应用受到了向和径向的间隙较大，因此应用受到了一定的限制。

一定的限制2024/9/21705.1 5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途 (3) (3) 锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为为B B 它只用于承受单向压力，由于它的传动效它只用于承受单向压力，由于它的传动效率率 及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及及 水压机等单向受力机构水压机等单向受力机构2024/9/21715.1 5.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途（（4 4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形角为角为4040º º，它具有传动比大、结构紧凑、传动平，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置 2024/9/21725.2 5.2 螺纹的加工螺纹的加工1 1、车螺纹：、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，其特点是通过车床机构的调整，能方便地车出不同螺距、不同直径、不同能方便地车出不同螺距、不同直径、不同线数和不同牙形的螺纹，适合于单件线数和不同牙形的螺纹，适合于单件 小批量生产。

小批量生产2024/9/21735.2 5.2 螺纹的加工螺纹的加工2 2、攻螺纹和套螺纹、攻螺纹和套螺纹: : 攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹的方法，如下图左螺纹的方法，如下图左 套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的方法，如下图右纹的方法，如下图右2024/9/21745.2 5.2 螺纹的加工螺纹的加工 攻螺纹和套螺纹的特点是特别攻螺纹和套螺纹的特点是特别适宜于小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺适宜于小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代纹，攻螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的 攻螺纹和套螺纹的另一特点是攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十分灵活，特别适宜于成批大量箱体类操作十分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上小螺纹的加工零件上小螺纹的加工2024/9/21755.2 5.2 螺纹的加工螺纹的加工3 3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹 （（1 1）铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，）铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，也可在万能卧式铣床上进行。

铣螺纹比车螺纹的也可在万能卧式铣床上进行铣螺纹比车螺纹的加工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生加工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半产率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精加工 （（2 2）磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，）磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，主要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）主要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过的螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的车螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的2024/9/21765.2 5.2 螺纹的加工螺纹的加工 （（3 3）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑性变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两性变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两种：种： A. A. 搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来的螺纹精度高，可达压出来的螺纹精度高，可达5 5级，表面粗糙度为级，表面粗糙度为Ra Ra 1.6~0.8 1.6~0.8 ，目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件，目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓丝机生产出来的。

大都是由搓丝机生产出来的 B. B. 滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚压出来的螺纹精度可达被滚压出来的螺纹精度可达3 3级，表面粗糙度为级，表面粗糙度为Ra 0.8 Ra 0.8 ~0.2~0.2，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专度和疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹用设备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹2024/9/21776.6.典型零件的工艺过程典型零件的工艺过程 我们对轴类、盘类以及箱我们对轴类、盘类以及箱体类零件进行工艺过程分析体类零件进行工艺过程分析2024/9/21786.1 6.1 轴类零件轴类零件 轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、梯轴、空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、轴肩和端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、螺纹等其它表面。

外圆面主要用于安装退刀槽、螺纹等其它表面外圆面主要用于安装轴承和轮系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作轴承和轮系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上述零件在轴上轴向定位轴类零件通过用是使上述零件在轴上轴向定位轴类零件通过轴上安装的零件起支承、传递运动和扭矩的作用轴上安装的零件起支承、传递运动和扭矩的作用2024/9/2179 6.1 6.1 轴类零件轴类零件2024/9/21806.1 6.1 轴类零件轴类零件 1 1）技术要求）技术要求 本零件的轴颈本零件的轴颈ΦΦ2424和和ΦΦ1616分别装在箱分别装在箱体的两个孔中，轴通过螺纹体的两个孔中，轴通过螺纹M10M10和孔和孔ΦΦ1010紧固在紧固在箱体上，轴上箱体上，轴上ΦΦ20h620h6处是用来安装滚动轴承的，处是用来安装滚动轴承的，轴承上装有齿轮，轴中间对称地加工出相距轴承上装有齿轮，轴中间对称地加工出相距2222的的两个平行平面，是为了卡扳手而设计的两个平行平面，是为了卡扳手而设计的 2 2）工艺分析）工艺分析 ①①毛坯选择：毛坯选择：由于轴受力不大，主由于轴受力不大，主要是支承齿轮，所以可直接选用不经锻造的要是支承齿轮，所以可直接选用不经锻造的4545钢。

钢 2024/9/21816.1 6.1 轴类零件轴类零件 ② ② 定位基准的选择定位基准的选择 A. A. 以圆钢外圆面为粗基准，粗车端以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻中心孔；面并钻中心孔； B. B. 为保证外圆面的位置精度，以轴为保证外圆面的位置精度，以轴两端的中心孔为定位精基准，这样满足了基准重两端的中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和基准统一的原则；合和基准统一的原则； C. C. 调质处理后，以外圆面定位，精调质处理后，以外圆面定位，精车两端面并修整中心孔；车两端面并修整中心孔； D. D. 以修整的两中心孔作为半精车和以修整的两中心孔作为半精车和磨削的定位精基准，满足了互为基准的原则磨削的定位精基准，满足了互为基准的原则 ③ ③ 制订机械加工工艺过程制订机械加工工艺过程2024/9/2182 单件小批量生产机床某轴的工艺过程单件小批量生产机床某轴的工艺过程2024/9/2183 2024/9/21842024/9/21852024/9/21866.2 6.2 盘类零件盘类零件 盘类零件主要由外圆面和内圆面组成，盘类零件主要由外圆面和内圆面组成，其特征是径向尺寸大于轴向尺寸，如联轴节、法其特征是径向尺寸大于轴向尺寸，如联轴节、法兰盘等。

兰盘等2024/9/21876.2 6.2 盘类零件盘类零件 1 1）技术要求）技术要求 本零件的底板为本零件的底板为8080××8080的正方形，它的周边的正方形，它的周边不需要加工，精度直接由铸造保证，底板上有四个不需要加工，精度直接由铸造保证，底板上有四个均匀分布的通孔均匀分布的通孔ΦΦ9 9，其作用是将法兰盘与其它零，其作用是将法兰盘与其它零件相连接，外圆面件相连接，外圆面ΦΦ6060是与其它零件相配合的基孔是与其它零件相配合的基孔制的轴，内圆面制的轴，内圆面ΦΦ4747是与其它零件相配合的基轴制是与其它零件相配合的基轴制的孔，它们的的孔，它们的RaRa值均为值均为3.23.2，本零件的精度要求较，本零件的精度要求较低，可采用一般的加工工艺完成低，可采用一般的加工工艺完成 2024/9/21886.2 6.2 盘类零件盘类零件 2 2）工艺分析）工艺分析 ① ① 毛坯选择：毛坯选择：零件材料为零件材料为HT100HT100；； ② ② 工艺过程分析工艺过程分析 ：：由于本零件精度要求较低，只由于本零件精度要求较低，只要选择好定位基准，则只须采用铸造要选择好定位基准，则只须采用铸造→→车削车削→→画线钻孔画线钻孔→→检验工艺路线；检验工艺路线； ③ ③ 定位基准的选择定位基准的选择 A.A. 以以ΦΦ6060的外圆面为粗基准，加工底板的的的外圆面为粗基准，加工底板的的底平面；底平面； B. B. 以加工好的底平面和不需加工的侧面为精以加工好的底平面和不需加工的侧面为精基准（实际上是基准（实际上是ΦΦ6060的轴线为精基准），以四爪卡盘和的轴线为精基准），以四爪卡盘和底平面定位并夹紧，在一次安装中加工出所有车削的表底平面定位并夹紧，在一次安装中加工出所有车削的表面，这样符合基准统一的原则；面，这样符合基准统一的原则； C. C. 以以ΦΦ6060的外圆面的轴线为基准划线，找出的外圆面的轴线为基准划线，找出孔孔4 4－－ΦΦ9 9、、2 2－－ΦΦ2 2的中心位置，即可钻出上述小孔。

的中心位置，即可钻出上述小孔 2024/9/21893 3）制定单件小批生产法兰端盖的工艺过程）制定单件小批生产法兰端盖的工艺过程2024/9/21902024/9/21912024/9/21922024/9/21936.3 6.3 典型的箱体零件典型的箱体零件 床头箱箱体零件的结构特点是薄壁、床头箱箱体零件的结构特点是薄壁、中空、形状复杂，在它里面装入由齿轮、轴、轴中空、形状复杂，在它里面装入由齿轮、轴、轴承和拨叉等零件，装配后，要保持各零件间正确承和拨叉等零件，装配后，要保持各零件间正确的相互位置，保证部件正常运转因此，箱体零的相互位置，保证部件正常运转因此，箱体零件主要是承受压应力，工作时要求减振、耐磨，件主要是承受压应力，工作时要求减振、耐磨，因而多选用灰口铸铁制造因而多选用灰口铸铁制造 箱体的加工面较多，主要加工面是箱体的加工面较多，主要加工面是平面和孔平面和孔2024/9/21946.3 6.3 典型的箱体零件典型的箱体零件 机器构件中的轴承箱、轴承座或支机器构件中的轴承箱、轴承座或支架等属于箱体类零件的典型代表，此外，机器构架等属于箱体类零件的典型代表，此外，机器构件中的床身、底座、立柱、工作台、泵体等部分件中的床身、底座、立柱、工作台、泵体等部分也主要承受压应力、磨擦与振动，其材质与加工也主要承受压应力、磨擦与振动，其材质与加工方法与箱体类零件相同或相似，可似为箱体类零方法与箱体类零件相同或相似，可似为箱体类零件。

件2024/9/2195 6.3 6.3 床头箱箱体零件床头箱箱体零件 1 1）技术要求）技术要求 底面是装配基准面，底面与导向面之间、底面是装配基准面，底面与导向面之间、底面与顶面之间有高的位置精度，顶面与侧面之底面与顶面之间有高的位置精度，顶面与侧面之间也有一定的位置精度要求，底面与导向面要求间也有一定的位置精度要求，底面与导向面要求有低的表面粗糙度有低的表面粗糙度 主轴轴承孔要求有高的尺寸精度和低主轴轴承孔要求有高的尺寸精度和低的表面粗糙度，非配合孔的精度要求较低，孔与的表面粗糙度，非配合孔的精度要求较低，孔与孔、孔与基准面有较高的位置精度要求孔、孔与基准面有较高的位置精度要求2024/9/21966.3 6.3 床头箱箱体零件床头箱箱体零件2 2）工艺分析）工艺分析 工艺路线为：砂型铸造－退火－划线－工艺路线为：砂型铸造－退火－划线－粗刨、粗镗－（时效）－精刨、精镗－钻孔－粗刨、粗镗－（时效）－精刨、精镗－钻孔－攻丝－检验攻丝－检验 粗基准的选择：以主轴轴承孔和与之相粗基准的选择：以主轴轴承孔和与之相距最远的一个孔为粗基准，并照顾底面与顶面距最远的一个孔为粗基准，并照顾底面与顶面的余量。

的余量 精基准的选择：以底面和导向面为统一精基准的选择：以底面和导向面为统一的精基准，加工各纵向孔、侧面和端面，符合的精基准，加工各纵向孔、侧面和端面，符合基准同一和基准重合的原则基准同一和基准重合的原则2024/9/21973 3）单件小批量箱体加工工艺过程）单件小批量箱体加工工艺过程2024/9/2198•箱体零件2024/9/2199•箱体零件2024/9/2200•箱体零件2024/9/2201•箱体零件工序：工序：1313 名称：钳名称：钳设备：设备： 钻床钻床工序内容：工序内容：1. 1. 加工螺钉底孔、紧固孔及油孔等尺寸加工螺钉底孔、紧固孔及油孔等尺寸2. 2. 攻丝、去毛刺攻丝、去毛刺工序：工序：1414名称：检名称：检设备：设备： 工序内容：工序内容：按图纸要求按图纸要求2024/9/2202 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案复习思考题复习思考题1.1.在零件加工过程中，为什么常把粗加工和精加工分在零件加工过程中，为什么常把粗加工和精加工分开进行？开进行？2.2.按加工原理不同，哪种齿轮加工方法属于成形法，按加工原理不同，哪种齿轮加工方法属于成形法，哪种属于展成法？哪种属于展成法？3.3.为什么在铣床上铣齿的精度和生产率皆较低？铣齿为什么在铣床上铣齿的精度和生产率皆较低？铣齿适用于什么场合？适用于什么场合？4.4.插齿和滚齿各适用于加工何种齿轮？插齿和滚齿各适用于加工何种齿轮？5.5.加工相同材料、尺寸、精度和表面粗糙度的外圆面加工相同材料、尺寸、精度和表面粗糙度的外圆面和孔，那一个更困难一些？为什么？和孔，那一个更困难一些？为什么？6.6.试决定下列零件外圆面的加工方案：试决定下列零件外圆面的加工方案：1)1)紫铜小轴，紫铜小轴，Φ20 h7Φ20 h7，，Ra0.8Ra0.8µ µm m ；； 2 2））4545钢轴，钢轴，Φ50 h6Φ50 h6，，Ra0.2Ra0.2µ µm m ，表面淬火，表面淬火HRC40HRC40～～5050。

2024/9/2203 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案7.7.下列零件的孔，用何种方案加工比较合理？下列零件的孔，用何种方案加工比较合理？a)a)单件小批生产中，铸铁齿轮上的孔，单件小批生产中，铸铁齿轮上的孔，Φ20H7Φ20H7，，Ra1.6Ra1.6µ µm m ；；b)b)大批大量生产中，铸铁齿轮上的孔，大批大量生产中，铸铁齿轮上的孔，Φ50H7Φ50H7，，Ra0.8Ra0.8µ µm m ；； c)c)高速钢三面刃铣刀上的孔，高速钢三面刃铣刀上的孔，Φ27H6Φ27H6，，Ra0.2Ra0.2µ µm m ；；d)d)变速箱箱体（材料为铸铁）上传动轴的轴承孔，变速箱箱体（材料为铸铁）上传动轴的轴承孔，Φ62J7Φ62J7，，Ra0.8Ra0.8µ µm ;m ;8.8.试决定下列零件上平面的加工方案：试决定下列零件上平面的加工方案：a)a)单件小批生产中，机座（铸铁）的底面，单件小批生产中，机座（铸铁）的底面，L L××B B＝＝500mm500mm××300mm300mm，，Ra3.2Ra3.2µ µm ;m ;b)b)成批生产中，铣床工作台（铸铁）台面，成批生产中，铣床工作台（铸铁）台面，L L××B B＝＝1250mm1250mm××300mm300mm，，Ra1.6Ra1.6µ µm;m;c)c)大批大量生产中，发动机连杆（大批大量生产中，发动机连杆（4545钢调质，钢调质，220220～～250HB250HB）侧面，）侧面，L L××B B＝＝25mm25mm××10mm10mm，，Ra3.2Ra3.2µ µm;m;2024/9/2204 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案9.9.下列零件上的螺纹，应采用哪种方法加工？为什下列零件上的螺纹，应采用哪种方法加工？为什么？么？a)a)1000010000个标准六角螺母，个标准六角螺母，M10M10－－7H7H；；b)b)100000100000个十字槽沉头螺钉个十字槽沉头螺钉M8M8××30-8h, 30-8h, 材料为材料为A3;A3;c)c)3030件，传动轴轴端的紧固螺纹件，传动轴轴端的紧固螺纹M20M20××1-6h1-6h；；d)d)500500根，车床丝杠螺纹的粗加工，螺纹为根，车床丝杠螺纹的粗加工，螺纹为T32T32××6 6。

10. 7 10. 7 级精度的斜齿圆柱齿轮、涡轮、多联齿轮和级精度的斜齿圆柱齿轮、涡轮、多联齿轮和内齿轮，各采用什么方法加工比较合适？内齿轮，各采用什么方法加工比较合适？ 2024/9/2205 第五章第五章 零件的结构工艺性零件的结构工艺性返回索引2024/9/2206•零件结构的工艺性是指这种结构的零件零件结构的工艺性是指这种结构的零件加工的难易程度加工的难易程度•零件具有使用性和工艺性两种性质零件具有使用性和工艺性两种性质•评价零件设计好坏不应偏重使用性评价零件设计好坏不应偏重使用性•工艺性的好坏是相对的随着科学技术工艺性的好坏是相对的随着科学技术的进步，原来认为工艺性差的零件可能的进步，原来认为工艺性差的零件可能不再难于加工例：不再难于加工例：2024/9/22071. 1. 机械零件的切削加工结构工艺机械零件的切削加工结构工艺性性 切削加工是零件获得所需结构形状、尺寸精度切削加工是零件获得所需结构形状、尺寸精度和表面质量的主要途径。

通常切削加工所耗费的工和表面质量的主要途径通常切削加工所耗费的工时和费用是最高的因此零件的切削加工结构工艺时和费用是最高的因此零件的切削加工结构工艺性设计就显得尤为重要性设计就显得尤为重要 为了使零件有较好的切削加工结构工艺性，在为了使零件有较好的切削加工结构工艺性，在结构设计时应考虑以下几点原则：结构设计时应考虑以下几点原则： 1.1.应尽量采用标准化参数；应尽量采用标准化参数； 2.2.零件的结构要素应尽量统一零件的结构要素应尽量统一; ; 3. 3.应考虑到零件的方便装夹应考虑到零件的方便装夹; ; 4. 4.通孔比不通孔好、外表面比内表面好加工、通孔比不通孔好、外表面比内表面好加工、2024/9/22081. 1. 机械零件的切削加工结构工艺机械零件的切削加工结构工艺性性 平面比台阶面好、直孔比斜孔好加工、刚性好的好平面比台阶面好、直孔比斜孔好加工、刚性好的好 加工；加工； 5.5.尽可能使需精密加工的面少尽可能使需精密加工的面少, ,使要加工的表面积使要加工的表面积 少少; ; 6. 6.为了方便零件的加工为了方便零件的加工, ,可以考虑零件的合理拆分可以考虑零件的合理拆分 和组合和组合; ; 7. 7.在满足使用要求的基础上在满足使用要求的基础上, ,尽量降低零件的加工尽量降低零件的加工 精度和表面质量要求精度和表面质量要求; ; 8. 8.零件的结构应与先进加工方法相适应零件的结构应与先进加工方法相适应. .2024/9/22092. 结构工艺性的一般原则 1) 1)便于安装、加工与测量，即便于定位和可靠的夹便于安装、加工与测量，即便于定位和可靠的夹 紧。

紧 左图中的设计方案中，上表面需要加工，加工时左图中的设计方案中，上表面需要加工，加工时必须安装在工作台上，由于底部是斜面而装夹不稳必须安装在工作台上，由于底部是斜面而装夹不稳2024/9/2210 1) 1)便于安装、加工与测量，即便于定位和可靠的便于安装、加工与测量，即便于定位和可靠的 夹紧2024/9/2211 •斜面钻孔易引起钻头偏斜或折断斜面钻孔易引起钻头偏斜或折断2024/9/2212斜面钻孔2024/9/2213 T形槽设计要考虑刀具的 进入和退出2024/9/2214 便于加工和测量2024/9/2215钻孔空间 考虑钻孔时的加工考虑钻孔时的加工状况例如：凸缘上状况例如：凸缘上的孔要留出足够的加的孔要留出足够的加工空间，避免钻夹头工空间，避免钻夹头与工件发生碰撞与工件发生碰撞2024/9/2216弯曲的孔避免弯曲的孔2024/9/2217退刀槽 避免刀具或砂轮与工件的某个避免刀具或砂轮与工件的某个部分相撞，方便刀具退出部分相撞，方便刀具退出2024/9/22182 2）） 尺寸要素的统一尺寸要素的统一•尽量做到刀具规格统一，减少换刀，提尽量做到刀具规格统一，减少换刀，提高效率高效率2024/9/22192 2）尺寸要素的统一）尺寸要素的统一 尽快减少走刀次数尽快减少走刀次数2024/9/2220 3） 有利于保证相互位置精有利于保证相互位置精度度•图图a a必须两次加工，图必须两次加工，图b b则可以一次加工出则可以一次加工出来，有利于保证位置精度要求来，有利于保证位置精度要求2024/9/22214 4）提高效率，减少加工量）提高效率，减少加工量•图左的结构加工面较大，改为图右的结构则可以减少加工量，使加工时间缩短，降低成本、提高效率2024/9/2222简化零件结构简化零件结构•图a形状复杂，加工费时，图b形状简单，有利于减少成本。

2024/9/22235 5）） 有利于保证加工质量有利于保证加工质量 要有足够的刚性以便减少工件在夹要有足够的刚性以便减少工件在夹紧力或切削力作用下的变形，保证加工精度；紧力或切削力作用下的变形，保证加工精度；而且较大的刚性，允许采用较大的切削用量，而且较大的刚性，允许采用较大的切削用量，利于提高生产率、利于提高生产率、2024/9/22245 5 ）有利于保证加工质量）有利于保证加工质量2024/9/22256 6）） 尽量使用标准刀具加工尽量使用标准刀具加工 零件上的结构要素如孔径及孔底形状、中心孔、零件上的结构要素如孔径及孔底形状、中心孔、沟槽宽度或角度、圆角半径、锥度、螺纹的直径和螺距、沟槽宽度或角度、圆角半径、锥度、螺纹的直径和螺距、齿轮的模数等，其参数值尽量与标准刀具相符，以便能使齿轮的模数等，其参数值尽量与标准刀具相符，以便能使用标准刀具加工，这样可以避免设计和制造专用刀具，降用标准刀具加工，这样可以避免设计和制造专用刀具，降低加工成本低加工成本2024/9/2226攻丝不能直到孔底•盲孔形状2024/9/2227指出下图中结构工艺性问题•并请加以改正2024/9/2228 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案复习思考题复习思考题1.1.设计零件时，考虑零件结构工艺性的一般原则有哪设计零件时，考虑零件结构工艺性的一般原则有哪几项？几项？2.2.为什么要尽量减少加工时的安装次数？为什么要尽量减少加工时的安装次数？3.3.为什么孔的轴线应尽量与其端面垂直？为什么孔的轴线应尽量与其端面垂直？4.4.为什么零件上同类结构要素要尽量统一？为什么零件上同类结构要素要尽量统一？5.5.既然一台机器的零件数量越少越好，为什么还要采既然一台机器的零件数量越少越好，为什么还要采用组合件？用组合件？6.6.从切削加工的结构工艺性考虑，试改进下图所示零从切削加工的结构工艺性考虑，试改进下图所示零件的结构。

件的结构2024/9/2229 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案2024/9/2230 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案2024/9/22312024/9/2232 第六章第六章 数控加工技术数控加工技术返回索引2024/9/2233１.数控技术概述• 1.1 1.1 数控技术的基本概念数控技术的基本概念–数字控制（数字控制（Numerical Control TechnologyNumerical Control Technology，， NCNC））是一种借助数字化信息（数字、字符）对某一工作过程（如加工、测量、装配等）发出指令并实现自动控制的技术。

–数控系统（数控系统（Numerical Control SystemNumerical Control System））采用数字控制技术的自动控制系统–数控机床（数控机床（Numerical Control Machine ToolsNumerical Control Machine Tools）） 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床是数控技术典型应用的例子2024/9/2234１.２　 数控机床的产生与发展 2.2.制造业的发展需求制造业的发展需求 产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和高自动化要求高自动化要求一一. .产生背景产生背景1 1．传统机床的不足．传统机床的不足•人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率•人为误差，难以保证质量人为误差，难以保证质量•难以加工复杂形状的零件难以加工复杂形状的零件•不利于生产管理现代化不利于生产管理现代化2024/9/22351 1．国外．国外 19301930年，数控专利年，数控专利 19481948年，数控机床生产的萌芽年，数控机床生产的萌芽 1952195219521952年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床 1958195819581958年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心 19681968年，柔性制造系统年，柔性制造系统 19741974年，采用微处理器年，采用微处理器 19901990年，采用基于工业年，采用基于工业PCPC的计算机数控系统的计算机数控系统2 2．国内．国内 1958195819581958年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床 1975197519751975年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心 2020世纪世纪9090年代末，华中数控自主开发出基于年代末，华中数控自主开发出基于PC-NCPC-NC的的HNCHNC数控系统数控系统二．产生与发展历程二．产生与发展历程１.２　 数控机床的产生与发展2024/9/22361.2 数控机床的产生与发展第五代：微处理器数控(1974年)第四代：小型机数控(1967年)第三代：集成电路式(1965年)第二代：晶体管分立元件式(1959年)第一代：电子管、继电器式(1952年） 硬、软件数控软件数控ïïïþïïïýüþýü硬件数控ïþïýü3 3．数控系统的产生和发展．数控系统的产生和发展４４. .知名数控系统知名数控系统 日本FANUC德国西门子SIEMENS 日本三菱MITSUBISHI 日本山崎马扎克(MAZAK) 西班牙发格(FAGOR) 华中数控系统 广州数控系统 国内知名： 2024/9/22371.2 数控机床的产生与发展1.1.数控系统的发展趋势数控系统的发展趋势•1) 高速高精度高速高精度•2) 智能化智能化•（1） 应用自适应控制技术•（2） 自动编程技术•（3） 具有故障自动诊断功能•（4） 应用模式识别技术•3) 开放式数控系统开放式数控系统三三. . 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势2024/9/22381.2 数控机床的产生与发展4)基于网络的数控系统基于网络的数控系统　(1)数控系统内部的CNC装置与数字伺服间的通信，主要通过SERCOS链式网络传送数字伺服控制信息； (2)数控系统与上级主计算机间的通信； (3)与车间现场设备及I/O装置的通信，主要通过现场总线，如PROFIBUS等进行通讯； (4)通过因特网与服务中心的通信，传递维修数据； (5)通过因特网与另一个工厂交换制造数据。

2024/9/22391.2 数控机床的产生与发展2. 2. 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势l l运行高速化l l加工高精化l l功能复合化l l控制智能化l l体系开放化l l交互网络化2024/9/22401.2 数控机床的产生与发展۞运行高速化　　　使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率2024/9/22411.2 数控机床的产生与发展۞加工高精化　　提高机械设备的制造和装配精度；　　提高数控系统的控制精度；　　采用误差补偿技术2024/9/22421.2 数控机床的产生与发展۞功能复合化　　复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法Ø镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）；Ø车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）；Ø铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车刀架）；Ø铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）；Ø可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心； 2024/9/22431.2 数控机床的产生与发展۞控制智能化 随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：Ø加工过程自适应控制技术Ø加工参数的智能优化与选择Ø智能故障诊断与自修复技术Ø智能化交流伺服驱动装置2024/9/22441.2 数控机床的产生与发展۞体系开放化定义（定义（IEEEIEEE）：）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。

•开放式数控系统特点：开放式数控系统特点：Ø系统构件（软件和硬件）具有标准化、多样化和互换性的特征Ø允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成构造应该是可移植的和透明的；开放体系结构CNC的优点Ø向未来技术开放：向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期；Ø标准化的人机界面：标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直接有关的劳动消耗；Ø向用户特殊要求开放：向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产品；Ø可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力和竞争能力2024/9/22451.2 数控机床的产生与发展۞交互网络化　支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。

Ø网络资源共享Ø数控机床的远程（网络）监视、控制Ø数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）Ø数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）2024/9/22461.3 数控机床的工作过程 数控机床仍采用刀具和磨具对材料进行切削加工，这点在本质上和普通机床并无区别但在如何控制切削运动等方面则与传统切削加工存在本质上的差别，如下图零件图编制工艺卡工人操作机床编制程序零件图键盘输入加工运动数控装置伺服装置加工运动检测(a)普通机床加工(b)数控机床加工信息反馈2024/9/2247数控车床的结构控制面板控制面板显示器显示器滚珠丝杆滚珠丝杆刀刀 架架主主 轴轴2024/9/22481.4 数控加工技术的特点 (1)生产效率高，由于加工过程是自动进行的，且机床能自动换刀、自动不停车变速和快速空行程等功能，使加工时间大大减少 (2)能稳定地获得高精度，数控加工时人工干预减少，可以避免人为误差，且机床重复精度高 (3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度，改善了劳动条件 (4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件2024/9/22491.5 数控系统的组成•现代数控机床一般由数控装置(NC unit)、伺服系统(servo system)、位置测量与反馈系统(feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结构简图：2024/9/2250 数控装置是数控机床的核心，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种功能； 伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件，它包括主轴驱动单元（主要是速度控制）、进给驱动单元（主要有速度控制和位置控制）、主轴电机和进给电机等。

位置测量与反馈系统由检测元件和相应电路组成，其作用是检测速度与位移，并将信息反馈给数控装置，形成闭环控制；但不一定每种数控机床都装备位置测量与反馈系统（图中虚线部分表示该模块不是基本配置），没有测量与反馈系统的数控装置称开环控制系统（如运动简单的中低档数控车床），常用的测量元件有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅尺等 辅助控制单元用以控制机床的各种辅助动作，包括：冷却泵的启停等各种辅助操作 机床主机包括床身、主轴、进给机构等机械部件2024/9/2251 滚珠丝杠螺母机构，在丝杠1和螺母4上各加工有圆弧，当螺母4旋转时，丝杠1的旋转面经滚珠2推动螺母4轴向移动，同时滚珠2沿螺旋形滚道滚动，使丝杠1和螺母4之间的滑动摩擦转为滚珠与丝杠1、螺母4之间的滚动摩擦螺母螺旋槽的两端用回珠管3连接起来，使滚珠2能够从一端重新回到另一端，构成一个闭合的循环回路 各类中小型数控机床普遍采用滚珠丝杠 1.6 数控机床主机中的传动机构 为了适应数控机床加工范围广，工艺适应性强和自动化程度高的特点，要求主传动装置具有很宽的变速范围，并能无级变速，随着全数字化交流调速技术的日趋完善，齿轮分级变速传动在逐渐减少，大多数数控机床采用电动机直接驱动主轴的结构。

数控机床的进给传动装置，灵敏度和稳定性，将直接影响到工件的加工质量，因此常采用不同于普通机床的进给机构，例如采用线性导轨、塑料导轨或静压导轨代替普通滑动导轨，用滚珠丝杠螺母机构代替普通的滑动丝杠螺母机构，以及采用可以消除间隙的齿轮传动副和可以消除间隙的键连接等 2024/9/2252 数控加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给冷却液等）和步骤以及与工件之间的相对位移等都用数字化的代码表示，并按工艺先后顺序组织成“NC程序”， 数控机床之所以能够加工一些几何形状复杂的零件，就是因为数控机床的坐标轴能够联动，编程人员在编写NC程序时，使用规定的NC代码体系，只给出联动轴的起终点坐标及插补速度等的代码，而完成联动轴在起终点间的运动过程参数要由NC自动求出2. 数控加工原理2024/9/2253•插补原理： 插补是在已知曲线的起终点之间，确定一些中间点坐标的一种计算方法，机械零件大部分由直线和圆弧组成，因此NC都具有直线和圆弧的插补功能•零件程序中提供了直线的起点和终点坐标，圆弧的起点坐标以及圆弧走向（顺时针或逆时针）或圆心相对于起点的偏移量或圆弧半径。

插补的任务，是根据偏程进给速度的要求，完成从轮廓起点到终点的中间点坐标值的计算2024/9/2254•如图所示，刀具由O至A，直线OA是其理论轨迹如何确定控制轴X、Z的走向呢？•用逐点比较法：每走一步与理论轨迹比较一下，从而确定下一步的走向•起点坐标（0，0），终点坐标（Xe,Ze）•于是直线OA的方程为：X/Z=Xe/Ze; •即：ZXe-XZe=0;•①  若 点 （ X,Z） 在 直 线 上 方 ， 则 ： ZXe-XZe>0;•②  若 点 （ X,Z） 在 直 线 下 方 ， 则 ： ZXe-XZe<0;•于是：取F=ZXe-XZe,•在插补运算过程中，控制轴每移动一步之前，先由NC判断F的符号2.6 数控加工原理（续）•当F>0时，NC发出移动微指令，使控制轴向+X方向移动一个步长；•当F<0时，NC发出移动微指令，使控制轴向+Z方向移动一个步长；•当F=0时，可以规定NC使控制轴向+X或+Z方向移动一个步长 这样可以不断地趋向终点，图中，带箭头的折线轨迹是机床实际运动的插补轨迹，直线OA是理论轨迹，由于插补运算所取的步长很小，所以可以近似地认为插补轨迹就是直线OA的理论轨迹。

2024/9/2255•刀具补偿原理：是指NC对编程时零件轮廓轨迹与刀具实际运行轨迹差值进行补偿的功能•如右图所示：用一个半径为R的刀具加工图中的实线表示的工件，刀具运行的实际中心轨迹应为图中的虚线所示，于是刀具离开工件的这一个距离就是偏置（二者之间相差一个刀具半径R），偏置量(offset value )是一个二维的矢量，可正可负 2024/9/2256•同理：在刀具长度方向上，每种刀具长度不一致，也是采用同样的方法进行补偿，称刀具长度补偿•刀 具 补 偿 又 可 以 分 为 形 状 补 偿(geometry offset)和磨损补偿(wear offset)，运行程序前的刀具标称半径或长度是形状补偿量，在加工过程中，刀具由于磨损的作用发生细微的尺寸变化，这时，将磨损量输入到磨损补偿号中，可以不必改动形状补偿号方便操作2024/9/22573. 数控加工编程基础 ３３.1 .1 机机 床床 坐坐 标标 系系 ３３.1.1 .1.1 机床坐标系和主运动方机床坐标系和主运动方向向 1 1．标准坐标系的规定．标准坐标系的规定 对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个坐标轴。

2024/9/2258　　标准中规定直线进给运动用右手直角笛卡儿坐标系X、Y、Z表示，常称基本坐标系X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定如图３-1所示，图中大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示根据右手螺旋法则，可以方便地确定A、B、C三个旋转坐标轴以大拇指指向＋X、＋Y、＋Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动＋A、＋B、＋C方向图3-1 右手直角笛卡儿坐标系 2024/9/2259　　如果数控机床的运动多于X、Y、Z三个坐标，则可用附加坐标轴U、V、W分别表示平行于X、Y、Z三个坐标轴的第二组直线运动；如果在回转运动A、B、C外还有第二组回转运动，可分别指定为D、E、F然而，大部分数控机床加工的动作只需三个直线坐标轴及一个旋转轴便可完成大部分零件的数控加工2024/9/22602 2．运动方向的确定．运动方向的确定　　数控机床的进给运动，有的是由刀具向工件运动来实现的，有的是由工作台带着工件向刀具来实现的为了在不知道刀具、工件之间如何作相对运动的情况下，便于确定机床的进给操作和编程，统一规定标准坐标系X、Y、Z作为刀具(相对于工件)运动的坐标系，增大刀具与工件距离的方向为坐标正方向，即坐标系的正方向都是假定工件静止、刀具相对于工件运动来确定的。

考虑到刀具与工件是一对相对运动，即刀具向某一方向运动等同于工件向其相反方向运动的特点，图3-1中虚线所示的＋X'、＋Y'、＋Z'必然是工件(相对于刀具)正向运动的坐标系2024/9/22613 3．坐标轴的确定．坐标轴的确定　　(1)  Z轴的确定统一规定与机床主轴重合或平行的坐标为Z轴，远离工件的方向为正方向机床主轴是传递切削动转矩的轴如数控车床、数控外圆磨床是主轴带动工件旋转，数控铣床、数控钻床等是主轴带动刀具旋转　　对于没有主轴的机床，规定垂直于工件装夹表面的方向为Z坐标轴的方向，正向是使刀具离开工件的方向2024/9/2262　　(2)  X轴的确定X轴为水平的、平行于工件装夹面的轴　　对于加工过程中主轴带动工件旋转的机床，如数控车床、数控磨床等，X轴沿工件的径向并平行于横向拖板，刀具或砂轮离开工件旋转中心的方向为X轴的正向　　对于如铣床、钻床、镗床等刀具旋转的机床，若Z轴水平(主轴是卧式的)，当从主轴(刀具)向工件看时，X轴的正向指向右边，如数控卧式镗床、铣床；若Z轴垂直(主轴是立式的)，对于单立柱机床，当从主轴向立柱看时，X轴的正向指向右边，对于双立柱机床，当从主轴向左侧立柱看时，X轴的正向指向右边。

2024/9/2263　　(3)  Y轴的确定根据X、Z轴及其方向，可按右手直角笛卡儿坐标系，利用右手螺旋法则确定轴　　根据X、Y、Z轴及其方向，利用右手螺旋法则即可确定A、B、C的方向一些数控机床的坐标系如图3-2所示2024/9/22643.1.2 3.1.2 机床原点和机床参考点机床原点和机床参考点1 1．机床原点．机床原点　　机床原点是机床基本坐标系的原点，是工件坐标系、机床参考点的基准点，又称机械原点、机床零点，它是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变，如图3-3所示数控车床的机床原点一般在卡盘前端面或后端面的中心；数控铣床的机床原点，各生产厂不一致，有的在机床工作台的中心，有的在进给行程的终点2024/9/2265图3-3 数控机床的机床原点与参考点 2024/9/22662．机床参考点　　机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的点，是机床各运动部件在各自的正向自动退至极限的一个点(由限位开关精密定位)，如图3-3所示机床参考点已由机床制造厂测定后输入数控系统，并记录在机床说明书中，用户不得更改　　实际上，机床参考点是机床上最具体的一个机械固定点，既是运动部件返回时的一个固定点，又是各轴启动时的一个固定点，而机床零点(机床原点)只是系统内运算的基准点，处于机床何处无关紧要。

机床参考点对机床原点的坐标是一个已知定值，可以根据该点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置2024/9/2267　　在机床接通电源后，通常要做回零操作，使刀具或工作台运动到机床参考点注意，通常我们所说的回零操作，其实是指机床返回参考点的操作，并非返回机床零点当返回参考点的工作完成后，显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表明机床坐标系已经自动建立机床在回参考点时所显示的数值表示参考点与机床零点间的工作范围，该数值被记忆在CNC系统中，并在系统中建立了机床零点作为系统内运算的基准点也有机床在返回参考点时，显示为零(X0，Y0，Z0)，这表示该机床零点被建立在参考点上2024/9/22683.1.3 3.1.3 工件坐标系和工件原点工件坐标系和工件原点　　工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定为保证编程与机床加工的一致性，工件坐标系也应该是右手笛卡儿坐标系，而且工件装夹到机床上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致　　工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点工件原点在工件上的位置可以任意选择，为了有利于编程，工件原点最好选在工件图样的基准上或工件的对称中心上，例如回转体零件的端面中心、非回转体零件的角边、对称图形的中心等。

2024/9/2269　　在数控车床上加工零件时，工件原点一般设在主轴中心线与工件右端面或左端面的交点处如图3-4(a)所示；在数控铣床上加工零件时，工件原点一般设在工件的某个角上或对称中心上，如图3-4(b)所示图3-4 工件原点设置(a) 数控车床；(b) 数控铣床 2024/9/22703.1.4 3.1.4 工工件件坐坐标标系系和和机机床床坐坐标标系系的的关关系系　　编程时，尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定，不必考虑工件在机床上的安装位置和安装精度，但在加工时需要确定机床坐标系、工件坐标系、刀具起点三者的位置才能加工工件装夹在机床上后，可通过对刀确定工件在机床上的位置　　所谓对刀，就是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系在加工时，工件随夹具在机床上安装后，测量工件原点与机床原点之间的距离，这个距离称为工件原点偏置，如图3-5所示在用绝对坐标编程时，该偏置值可以预存到数控装置中，在加工时工件原点偏置值可以自动加到机床坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值图3-5 机床坐标系与工件坐标系 2024/9/2271　　对刀过程一般从各坐标方向分别进行，可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点(即对刀点)来实现。

对刀点可以设在工件、夹具或机床上，但必须与工件的定位基准(相当于工件坐标系)有已知的准确关系，这样才能确定工件坐标系与机床坐标系的关系选择对刀点的原则是：便于确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置，容易找正，加工过程中便于检查，引起的加工误差小当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上2024/9/2272　　对刀时直接或间接地使对刀点与刀位点重合所谓刀位点，是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点对于平头立铣刀、面铣刀类刀具，刀位点一般取为刀具轴线与刀具底端面的交点；对球头铣刀，刀位点为球心；对于车刀、镗刀类刀具，刀位点为刀尖；钻头取为钻尖等，如图3-6(a)～(d)所示刀具起始运动的刀位点称为起刀点图3-6 刀位点(a) 平头铣刀；(b) 钻头；(c) 球头铣刀；(d) 车刀、镗刀 2024/9/2273　　数控系统从对刀点开始控制刀位点运动，并由刀具切削部分加工出要求的零件轮廓，如用球头刀加工三坐标立体型面的零件时，数控系统控制球头刀球心轨迹，而由外圆切削刃加工出零件轮廓　　对数控车床、加工中心等数控机床，如加工过程中要换刀，在编程时应考虑选择合适的换刀位置，为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点必须设在零件的外部。

2024/9/22743.1.5 相对坐标与绝对坐标表示法 •其中A点（10，10）用绝对坐标指令表示为X10 Z10; B点（25，30）用绝对坐标指令表示为X25 Z30; B点用相对坐标指令表示为U15 W20相对坐标与绝对坐标表示法 2024/9/22753.1.6 直径指定与半径指定•数控车床系统的X轴方向的指令值，X轴方向是零件的半径或直径方向，在工程图纸中，通常标注的是轴类零件的直径，如果按照数控车的工件原点，X轴的指令值应是工件的半径，这样在编程时会造成很多直径值转化为半径值的计算，给编程造成很多不必要的麻烦，因此，数控车的NC系统在设计时通常采用直径指定，所谓直径指定即数控车的X轴的指令值按坐标点在X轴截距的2倍，即表示的是工件的直径，如X20,那么在数控车系统中表示的是X方向刀具与工件原点的距离是10mm而不是20mm2024/9/22763.2 3.2 数控加工程序格式数控加工程序格式 3.2.1 3.2.1 程序基本格式程序基本格式1 1．数控加工程序的结构．数控加工程序的结构　　一个完整的数控加工程序可分为程序号、程序段、程序结束指令等几个部分。

　　程序号又名程序名，置于程序开头，用作一个具体加工程序存储、调用的标记目前的计算机数控(CNC)机床，能将程序存储在内存中，为了区别不同程序，在程序的最前端加上程序号码以区分，以便进行程序检索程序号码以地址O、P、%以及1～9999范围内的任意数字组成，通常FANUC系统用“O”，SINUMERIC系统用“%”作为程序号的地址码编程时要根据说明书的规定作指令，否则系统是不会执行的 2024/9/2277　　工件加工程序由若干个程序段组成，程序段是控制机床的一种语句，表示一个完整的运动或操作程序结束指令用M02或M30代码，放在最后一个程序段作为整个程序的结束举例如下，如图3-7所示图3-7 编程示例 O2001； (程序号)N10 G50 X200 Z150 T0100；(建立工件坐标系，选择T01号刀)N20 G96 S150 M03； (恒线速设定，主轴正转)N25 G50 S2000； 　(设定主轴转速)N30 G00 X20 Z6 T0101； (①建立刀具补偿)N40 G01 Z-30 F0.25； (②20圆柱加工)N50 X50； (③50轴肩加工)N60 X60 Z-70； (④50圆锥加工)N70 X90； (⑤60轴肩加工)N80 G00 X200 Z150 T00 M05；(⑥刀具回位)N90 M02； (程序结束)2024/9/2278　　上例为一个完整的零件加工程序，程序号为O2001。

以上程序中每一行即称为一个程序段，共由10个程序段组成，每个程序段以序号“N”开头M02作为整个程序的结束 2024/9/22792 2．程序段的组成．程序段的组成　　一个程序段表示一个完整的加工工步或动作程序段由程序段号、若干程序字和程序段结束符号组成　　程序段号N又称程序段名，由地址N和数字组成数字大小的顺序不表示加工或控制顺序，只是程序段的识别标记在编程时，数字大小可以不连续，也可以颠倒，也可以部分或全部省略但一般习惯按顺序并以5或10的倍数编程，以备插入新的程序段2024/9/2280　　程序字由一组排列有序的字符组成，如G00、G01、X120、M02等，表示一种功能指令每个“字”是控制系统的具体指令，由一个地址文字(地址符)和数字组成，字母、数字、符号统称为字符例如X250为一个字，表示X向尺寸为250 mm；F200为一个字，表示进给速度为200 mm/min(具体值由规定的代码方法决定)每个程序段由按照一定顺序和规定排列的“字”组成　　程序段末尾的“；”为程序段结束符号，有时也用“LF”表示程序段结束2024/9/22813 3．程序段的格式．程序段的格式　　程序段格式指程序中的字、字符、数据的安排规则。

不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统便不能接受，则程序将不被执行而出现报警提示，故必须依据该数控装置的指令格式书写指令 　　程序段的格式可分为固定顺序程序段格式、分隔符程序格式和可变程序段格式数控机床发展初期采用的固定顺序程序段格式以及后来的分隔符程序格式，现已不用或很少使用，最常用的是地址可变程序段格式，简称字地址程序格式其形式如下： 2024/9/2282　　N_G_X_Y_Z_…F_S_T_M_；　　例如：　　N10 G01 X40 Z0 F0.2；　　其中：N为程序段地址码，用于指令程序段号；G为指令动作方式的准备功能地址，G01为直线插补指令；X为坐标轴地址，后面的数字表示刀具移动的目标点坐标；F为进给量指令地址，后面的数字表示进给量2024/9/2283　　在程序段中除程序段号与程序段结束字符外，其余各字的顺序并不严格，可先可后，但为便于编写，习惯上可按N，G，X，Y，Z，…，F，S，T，M的顺序编程　　字地址程序格式具有程序简单、可读性强、易于检查的特点程序段的长短，随字数和字长(位数)都是可变的，一个程序段中字的数目与字的位数(字长)可按需给定，不需要的代码字以及与上段相同的续效字可以不写，使程序简化、缩短。

现代数控机床中广泛采用这种格式2024/9/22843.2.2 3.2.2 程序指令分类程序指令分类 　　　　1 1．．G G功能功能　　G指令是使数控机床建立起某种加工指令方式，如规定刀具和工件的相对运动轨迹(即规定插补功能)、刀具补偿、固定循环、机床坐标系、坐标平面等多种加工功能G指令由地址符G和后面的两位数字组成，从G00到G99共100种G代码是程序的主要内容，JB/T3208—1999标准规定如表2-1所示2024/9/2285表表3-1 G3-1 G代码代码(JB/T3208(JB/T3208——1999) 1999) 2024/9/2286表表3-1 G3-1 G代码代码(JB/T3208(JB/T3208——1999) 1999) 2024/9/2287表表3-1 G3-1 G代码代码(JB/T3208(JB/T3208——1999) 1999) 2024/9/2288表表3-1 G3-1 G代码代码(JB/T3208(JB/T3208——1999) 1999) 2024/9/2289　　　2 2．辅助功能．辅助功能(M(M指令指令) )　　辅助功能指令用于指定主轴的启停、正反转、冷却液的开关、工件或刀具的夹紧与松开、刀具的更换等。

辅助功能由指令地址符M和后面的两位数字组成，也有M00～M99共100种M指令也有续效指令与非续效指令JB/T3208—1999标准规定如表3-2所示 2024/9/2290表表3-2 3-2 辅助功能辅助功能M M代码代码(JB/T3208(JB/T3208——1999) 1999) 2024/9/2291表表3-2 3-2 辅助功能辅助功能M M代码代码(JB/T3208(JB/T3208——1999) 1999) 2024/9/2292表表3-2 3-2 辅助功能辅助功能M M代码代码(JB/T3208(JB/T3208——1999) 1999) 2024/9/2293续表 2024/9/2294　　常用M指令如下：　　(1)  M00——程序停止指令M00使程序停止在本段状态，不执行下段执行完含有M00的程序段后，机床的主轴、进给、冷却都自动停止，但全部现存的模态信息保持不变，重按控制面板上的循环启动键，便可继续执行后续程序该指令可用于自动加工过程中停车进行测量工件尺寸、工件调头、手动变速等操作　　(2)  M01——计划停止指令该指令与M00相似，不同的是必须预先在控制面板上按下“任选停止”键，当执行到M01时程序才停止；否则，机床仍不停地继续执行后续的程序段。

该指令常用于工件尺寸的停机抽样检查等，当检查完成后，可按启动键继续执行以后的程序　2024/9/2295　　(3)  M02——程序结束指令用此指令使主轴、进给、冷却全部停止，并使机床复位M02必须出现在程序的最后一个程序段中，表示加工程序全部结束　　(4)  M03、M04、M05——主轴正/反转、停止指令M03表示主轴正转，M04表示主轴反转，M05表示主轴停止　　(5)  M06——换刀指令该指令用于具有自动换刀装置的机床2024/9/2296　　　　3 3．进给功能．进给功能(F(F功能功能) )　　F指令为进给速度指令，用来指定坐标轴移动进给的速度F代码为续效代码，一经设定后如未被重新指定，则先前所设定的进给速度继续有效该指令一般有以下两种表示方法：　　(1) 代码法代码法后面的数字不直接表示进给速度的大小，而是机床进给速度数列的序号　　(2) 直接指定法F后跟的数字就是进给速度的大小，如F150，表示进给速度为150 mm/min这种方法比较直观，目前大多数数控机床都采用直接指定法　　2024/9/2297　　　　4 4．．S S功能功能　　S指令用来指定主轴转速，用字母及后面的1～4位数字表示，有恒转速(单位为r/min)和恒线速(单位为m/min)两种指令方式。

S指令只是设定主轴转速的大小，并不会使主轴回转，必须有M03(主轴正转)或M04(主轴反转)指令时，主轴才开始旋转S指令是续效代码2024/9/2298　　　　3.T3.T功能功能　　T指令用于选择所需的刀具，同时还可用来指定刀具补偿号一般加工中心程序中的T代码后的数字直接表示所选择的刀具号码，如T12，表示12号刀；数控车床程序中的T代码后的数字既包含所选择的刀具号，也包含刀具补偿号，如T0102，表示选择01号刀，调用02号刀补参数　　需要说明的是：尽管数控代码是国际通用的，但是各个数控系统制造厂家往往自定了一些编程规则，不同的系统有不同的指令方法和含义，具体应用时要参阅该数控机床的编程说明书，遵守编程手册的规定，这样编制的程序才能为具体的数控系统所接受2024/9/22993.2.3 3.2.3 程序编制步骤程序编制步骤　　数控机床是一种按照输入的数字信息进行自动加工的机床，因此，在数控机床上加工零件有一个零件程序的编制问题程序编制就是根据加工零件的图样和加工工艺，将零件加工的工艺过程及加工过程中需要的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正/反转等，按照加工顺序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编成加工程序单，再将程序单中的全部内容输入到数控机床的数控装置的过程。

2024/9/2300　　程序编制的一般过程如下：　　1) 分析零件图样　　首先要根据零件的材料、形状、尺寸、精度、毛坯形状和热处理要求等确定加工方案，选择合适的机床2024/9/2301　　2) 工艺处理 　　工艺处理涉及的问题较多，主要考虑以下几点：　　(1) 确定加工方案此时应按照充分发挥数控机床功能的原则，使用合适的数控机床，确定合理的加工方法　　(2) 刀具、夹具的选择数控加工用刀具由加工方法、切削用量及其他与加工有关的因素来确定数控加工一般不需要专用的、复杂的夹具，在选择夹具时应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间，所选夹具还应便于安装，便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系2024/9/2302　　(3) 选择对刀点对刀点是程序执行的起点，也称“程序原点”，程序编制时正确地选择对刀点是很重要的对刀点的选择原则是：所选的对刀点应使程序编制简单；对刀点应选在容易找正、加工过程中便于检查的位置；为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准上　　(4) 确定加工路线确定加工路线时要尽量缩短加工路线，减少进刀和换刀次数，保证加工安全可靠2024/9/2303　　(5) 确定切削用量。

即确定切削深度、主轴转速、进给速度等，具体数值应根据数控机床使用说明书的规定、被加工工件的材料、加工工序以及其他要求并结合实际经验来确定同时，对毛坯的基准面和加工余量要有一定的要求，以便毛坯的装夹，使加工能顺利进行2024/9/2304　　3) 刀具运动轨迹计算(数学处理) 　　工艺处理完成后，根据零件的几何尺寸、加工路线计算数控机床所需的输入数据一般的数控系统都具有直线插补和圆弧插补的功能，所以对于由直线和圆弧组成的较简单的平面零件，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点(称为基点)的坐标值；对于较复杂的零件或零件的几何形状与数控系统的插补功能不一致时，就需要进行较为复杂的数值计算例如非圆曲线，需要用直线段或圆弧段来逼近，计算出相邻逼近直线或圆弧的交点或切点(称为节点)的坐标值，编制程序时要输入这些数据2024/9/2305　　4) 编写加工程序单 　　完成工艺处理与运动轨迹运算后，根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、加工路线、切削参数和辅助动作，以及所使用的数控系统的指令、程序段格式，按数控机床规定使用的功能代码及程序格式，编写加工程序单2024/9/2306　　5) 程序输入 　　编好的程序可以通过几种方式输入数控装置：可以按规定的代码存入穿孔纸带、磁盘等程序介质中，变成数控装置能读取的信息，送入数控装置；可以用手动方式，通过操作面板的按键将程序输入数控装置；如果是专用计算机编程或用通用微机进行的计算机辅助编程，可以通过通信接口，直接传入数控装置。

2024/9/2307　　6) 程序校验 　　编好的程序在正式加工之前，需要经过检测一般采用空走刀检测，在不装夹工件的情况下启动数控机床，进行空运行，观察运动轨迹是否正确也可采用空运转画图检测，在具有CRT屏幕图形显示功能的数控机床上，进行工件图形的模拟加工，检查工件图形的正确性2024/9/2308　　7) 首件试切 　　以上这些方法(即步骤1)～6))只能检查运动是否正确，不能检查出由于刀具调整不当或编程计算不准而造成的误差，因此，必须用首件试切的方法进行实际切削检查，进一步考察程序的正确性，并检查加工精度是否满足要求若实际切削不符合要求，可修改程序或采取补偿措施试切一般采用铝件、塑料、石蜡等易切材料进行2024/9/23094. 数控车床加工程序的编制本节主要介绍数控车床编程的基本方法及本节主要介绍数控车床编程的基本方法及典型零件的工艺分析程序编制典型零件的工艺分析程序编制2024/9/2310 注意事项一注意事项一: : 数控车床的直径编程数控车床的直径编程例如，例如，A A点坐标点坐标为（为（110110，，6060）） B B点坐标点坐标为为 （（5050，，0 0））在程序中输入直径值在程序中输入直径值2024/9/2311注意事项二注意事项二: : 数控车床的数控车床的绝对、增量、混合编程绝对、增量、混合编程2024/9/2312数控车床机床的数控车床机床的坐标系及机床原点坐标系及机床原点机床原点的机床原点的 寻找寻找及其位置及其位置４４.1.1数控车床机床的坐标系及机床原点数控车床机床的坐标系及机床原点2024/9/2313编程坐标系编程坐标系（工件坐标系）（工件坐标系） 原点的合理位置原点的合理位置编程编程原点，选在机床原点时原点，选在机床原点时，，2024/9/2314编程编程原点原点 选在工件右端面回转中心原点时，选在工件右端面回转中心原点时， 结果是：结果是：工件原点，工件原点， 在右端面比在右端面比 在机床原点在机床原点尺寸数字更简，尺寸数字更简， 一目了然一目了然。

2024/9/2315 第一种第一种是：通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系这种方法操作简单，可靠性好，它通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置 第二种第二种是：用G50设定坐标系，对刀后将刀移动到G50设定的位置才能加工对刀时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的 第三种第三种方法是MDI参数，运用G54～G59可以设定六个坐标系，这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工 4.2 FANUC系统确定工件坐标系的三种方法:如何寻找和保证？工件原点在所选位置如何寻找和保证？工件原点在所选位置2024/9/2316一、直接用刀具试切对刀 1.用外园车刀先试车一外园，记住当前X坐标，测量外园直径后，用X坐标减外园直径，所的值输入offset界面的几何形状X值里2.用外园车刀先试车一外园端面，记住当前Z坐标，输入offset界面的几何形状Z值里二、用G50设置工件零点 1.用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后，把刀沿Z轴正方向退点，切端面到中心（X轴坐标减去直径值）。

2.选择MDI方式，输入G50 X0 Z0，启动START键，把当前点设为零点3.选择MDI方式，输入G0 X150 Z150 ，使刀具离开工件进刀加工4.这时程序开头：G50 X150 Z150 …….5.注意：用G50 X150 Z150，你起点和终点必须一致即X150 Z150，这样才能保证重复加工不乱刀6.如用第二参考点G30，即能保证重复加工不乱刀，这时程序开头 G30 U0 W0 G50 X150 Z150三、 用工件移设置工件零点 1.在FANUC0-TD系统的Offset里，有一工件移界面，可输入零点偏移值2.用外园车刀先试切工件端面，这时Z坐标的位置如：Z200，直接输入到偏移值里3.选择“Ref”回参考点方式，按X、Z轴回参考点，这时工件零点坐标系即建立4.注意：这个零点一直保持，只有从新设置偏移值Z0，才清除四、用G54-G59设置工件零点 1.用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后，把刀沿Z轴正方向退点，切端面到中心2.把当前的X和Z轴坐标直接输入到G54----G59里,程序直接调用如:G54X50Z50……3.注意:可用G53指令清除G54-----G59工件坐标系。

Fanuc系统数控车床设置工件零点常用方法2024/9/2317要求：要求：加工结束后，加工结束后，刀具回到起刀点刀具回到起刀点用用G50G50确定工件原点确定工件原点坐标系的确定方法坐标系的确定方法2024/9/23182024/9/2319用用G50G50可以确定任意点可以确定任意点作为工件原点作为工件原点但，但，确定在右端面确定在右端面O O3 3为更方便为更方便例如，例如，O O1 1点，点，G50 X70 G50 X70 Z70Z70；；O O2 2点，点，G50 X70 G50 X70 Z60Z60；；…………O O3 3点，点，G50 X70 G50 X70 Z20Z20；；202024/9/2320用用G54~59G54~59偏置零点的方法偏置零点的方法零点零点零点零点偏置后偏置后偏置后偏置后2024/9/23212024/9/2322零点零点用刀具补偿指令用刀具补偿指令TxxxxTxxxx 设定工件原点设定工件原点用刀具刀尖对准右端面用刀具刀尖对准右端面O OP P处，处，当刀具位于右端面位置，输入当刀具位于右端面位置，输入Z0Z0，，并按测量时，机械坐标所显示数值并按测量时，机械坐标所显示数值为：为： O OP P点到机床原点点到机床原点( (零点零点) )的距离；的距离；切外圆后，测量其直径，该直径是切外圆后，测量其直径，该直径是外圆到回转中心的距离，将该直径外圆到回转中心的距离，将该直径值写入，并按测量时所显示的机械值写入，并按测量时所显示的机械坐标坐标X X数值为：回转中心到机床原数值为：回转中心到机床原点的距离。

所以，等于是将机床零点的距离所以，等于是将机床零点偏移了所显示的数值后，零点偏点偏移了所显示的数值后，零点偏到了右端面中心到了右端面中心2024/9/2323 用刀具补偿指令对刀时用刀具补偿指令对刀时对起刀点，没有什么特殊要对起刀点，没有什么特殊要求，刀具只要在工件外即可求，刀具只要在工件外即可2024/9/2324快速点定位 G00:4.3 4.3 基本移动指令Ｇ代码基本移动指令Ｇ代码2024/9/2325快速点定位 G00:直线插补 G01:G00 X/U__ Z/W__F S __B T __M __; 其中:X/U__ Z/W为快速定位的目标点; ;常用格式G00 X/U__ Z/W__;实际速度受面板倍率OVERRIDE控制尾座移动__ __附加辅助__ __G01X/U__Z/W__A C/R F__ E__S__B __T__M__;其中:X/U__ Z/W为直线插补的目标点; ; A E常用格式G01 X/U__ Z/W__ F__;角度值__ _倒棱数据/倒圆数据__ __ __ __2024/9/2326G00,G01快速移动定位（快速移动定位（G00G00）指令）指令格式：格式：G00 X(U)- Z(W)-G00 X(U)- Z(W)-；；功能：功能：G00G00指令是使刀具以系统预先指令是使刀具以系统预先设定的快速进给速度移动定位至程序设定的快速进给速度移动定位至程序段所指定的位置，段所指定的位置，G00G00指令又称为点指令又称为点定位指令。

其中定位指令其中, ,X X、、Z Z表示目标点绝表示目标点绝对值坐标对值坐标，即采用绝对坐标编程时，即采用绝对坐标编程时, , X X、、Z Z表示快速移动的终点位置在工件表示快速移动的终点位置在工件坐标系中的坐标；坐标系中的坐标；U U、、W W表示目标点表示目标点相对前一点的增量坐标相对前一点的增量坐标，即采用增量，即采用增量坐标编程时坐标编程时, U, U、、W W表示快速移动的终表示快速移动的终点位置相对于起点位置（前一点）的点位置相对于起点位置（前一点）的坐标增量（即位移量坐标增量（即位移量+ +移动方向）移动方向）如图如图3-173-17（（a a）和（）和（b b）所示）所示, ,刀具快速移动刀具快速移动到指定位置时，用到指定位置时，用G00G00编程如下编程如下: :（（a a）绝对值编程：）绝对值编程：G00 X50.0 Z6.0G00 X50.0 Z6.0；； 增量值编程：增量值编程：G00 U-70.0 W-84.0G00 U-70.0 W-84.0；；（（b b）绝对值编程：）绝对值编程：G00 X38.0 Z2.0G00 X38.0 Z2.0；； （（A→B→CA→B→C）） 增量值编程：增量值编程：G00 U-22.0 W-23.0G00 U-22.0 W-23.0；； 2024/9/2327直线插补直线插补(G01)(G01)指令指令格式：格式：G0l X(U)- Z(W)- F-G0l X(U)- Z(W)- F-；；功能：功能：G01G01指令是使刀具以程序中设定的指令即进给速度，从所在点出发指令是使刀具以程序中设定的指令即进给速度，从所在点出发沿直线移动到目标点即直线插补至指定点。

沿直线移动到目标点即直线插补至指定点G0lG0l是模态代码是模态代码, , 可由可由G00G00、、G02G02、、G03G03或或G32G32指令注销指令注销其中其中, , X X、、Z Z表示目标点绝对值坐标，即采用绝对坐标编程时表示目标点绝对值坐标，即采用绝对坐标编程时, X, X、、Z Z表示程序段表示程序段指定点在工件坐标系中的坐标位置；指定点在工件坐标系中的坐标位置； U U、、W W表示目标点相对前一点的增量坐标，即采用增量坐标编程时表示目标点相对前一点的增量坐标，即采用增量坐标编程时, , U U、、W W表示程序段指定点相对当前点的移动距离与方向；表示程序段指定点相对当前点的移动距离与方向； F F表示进给量表示进给量, ,若在前面已经指定若在前面已经指定, ,可以省略，即可以省略，即F F表示合成进给速度表示合成进给速度, , 在新的在新的 F F指令替代前一直有效指令替代前一直有效, , 是模态指令是模态指令 绝对值编程：绝对值编程：G99 G0l X40.0 Z20.1 F0.1G99 G0l X40.0 Z20.1 F0.1；； （（S→ES→E）） 增量值编程：增量值编程：G99 G01 U20.0 W-25.9 F0.1G99 G01 U20.0 W-25.9 F0.1；； 2024/9/2328 绝对值编程：绝对值编程： 无省略格式形式无省略格式形式 一般（省略）形式一般（省略）形式 注释说明注释说明N10 G50 X200.0 Z100.0N10 G50 X200.0 Z100.0；； G50 X200.0 Z100.0G50 X200.0 Z100.0；； 设设O OP P为工件原点为工件原点N20 S800 M04N20 S800 M04；； S800 M04S800 M04；； 主轴反转，转速主轴反转，转速800r/min800r/minN30 G00 X50.0 Z2.0N30 G00 X50.0 Z2.0；； G00 X50.0 Z2.0G00 X50.0 Z2.0；； P P0 0→P→P1 1点用点用G00G00快速定位快速定位N40 G01 X50.0 Z-40.0 F0.1N40 G01 X50.0 Z-40.0 F0.1；； G01 Z-40.0 F0.1G01 Z-40.0 F0.1；； 刀尖从刀尖从P P1 1→P→P2 2点，点，F0.1mm/rF0.1mm/rN50 G01 X80.0 Z-60.0 F0.1N50 G01 X80.0 Z-60.0 F0.1；； X80.0 Z-60.0X80.0 Z-60.0；； 刀尖从刀尖从P P2 2→P→P3 3点，点，F0.1mm/rF0.1mm/rN60 G00 X200.0 Z100.0N60 G00 X200.0 Z100.0；； G00 X200.0 Z100.0G00 X200.0 Z100.0；； 从从P P3 3快速返回到起刀点快速返回到起刀点P P0 0点点 增量值编程：增量值编程：N10 G50 X200.0 Z100.0N10 G50 X200.0 Z100.0；； G50 X200.0 Z100.0G50 X200.0 Z100.0；； N20 S800 M04N20 S800 M04；； S800 M04S800 M04；； N30 G00 U-150 W-98.0 F0.1N30 G00 U-150 W-98.0 F0.1；； G00 U-150 W-98.0G00 U-150 W-98.0；；N40 G01 U0.0 W-42.0 F0.1N40 G01 U0.0 W-42.0 F0.1；； G01 Z-42.0 F0.1G01 Z-42.0 F0.1；；N50 G01 U30.0 W-20.0 F0.1N50 G01 U30.0 W-20.0 F0.1；； U30.0 W-20.0U30.0 W-20.0；； N60 G00 U120.0 W160.0N60 G00 U120.0 W160.0；； G00 X200.0 Z100.0G00 X200.0 Z100.0；； 2024/9/2329指令格式：指令格式： G02(G03) X(U) Z(W) I K (R) FG02(G03) X(U) Z(W) I K (R) F；；功能：圆弧插补功能：圆弧插补指令说明：圆弧插补指令是切削圆弧时使用的指令指令说明：圆弧插补指令是切削圆弧时使用的指令, , 即即G02G02、、G03G03指令表指令表 示示刀刀具具在在给给定定平平面面内内以以F F进进给给速速度度从从圆圆弧弧起起点点向向圆圆弧终点进行弧终点进行 圆弧插补，圆弧插补， 属于属于模态指令模态指令。

G02G02————为为顺顺时时针针圆圆弧弧插插补补指指令令, , 即即凹凹圆圆弧弧的的加加工；工； G03G03————为为逆逆时时针针圆圆弧弧插插补补指指令令, , 即即凸凸圆圆弧弧的的加工加工 X,ZX,Z————圆弧终点绝对值坐标，即采用绝对坐标编程时圆弧终点绝对值坐标，即采用绝对坐标编程时, X, X、、Z Z为圆弧终点坐标值；为圆弧终点坐标值；U,WU,W————圆弧终点相对圆弧起点增量坐标，即用增量坐标编程时圆弧终点相对圆弧起点增量坐标，即用增量坐标编程时, , U U、、W W为圆弧终点相对圆弧起点的坐标增量；为圆弧终点相对圆弧起点的坐标增量；I, KI, K————圆心相对圆弧起点增量坐标圆心相对圆弧起点增量坐标(I(I、、K K编程编程) )，即，即I I、、K K为圆心在为圆心在X X、、Z Z轴方向上轴方向上 相对圆弧起点的坐标增量相对圆弧起点的坐标增量( (用半径值表示用半径值表示), I), I、、K K为零时可以省略；为零时可以省略；F F————圆弧插补的进给量圆弧插补的进给量 圆弧插补圆弧插补(G02(G02、、G03)G03)指令指令2024/9/2330数控车床所用圆弧插补指令2024/9/2331 R R————圆弧半径圆弧半径(R(R编程编程) )，， 当圆弧所对圆心角为当圆弧所对圆心角为0 0º º~180~180°°时时, R, R取正值；取正值； 圆心角为圆心角为180180°°~360~360°°时时, R, R取负值取负值；； I, KI, K————圆心相对圆弧起点增量坐标圆心相对圆弧起点增量坐标(I(I、、K K编程编程) )，即，即I I、、K K为圆心在为圆心在X X、、Z Z轴方向上相对圆弧起点的坐标增量轴方向上相对圆弧起点的坐标增量( (用半径值表示用半径值表示), ), I I、、K K为零时可以省略；为零时可以省略；2024/9/2332用R编程方法G01 X20.0; ; A→→BG03 X44.0 Z23.0 K-12.0; ; B→CG01 Z10.0; C→D或(用R编程)G01 X20.0; A→→BG03 X44.0 Z23.0 R12.0; B→C G01 Z10.0; C→D圆心角α≤180º 圆心角α＞180º编程方法编程方法绝对值编程绝对值编程相对值编程相对值编程I I、、K K编程编程G02 X50.0 Z30.0 I25.0 G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F30;F30;G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F30;G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F30;R R编程编程G02 X50.0 G02 X50.0 Z Z30.0 R25.0 30.0 R25.0 F30;F30;G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F30;G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F30;圆弧插补I、K编程与R编程方法的区别2024/9/2333绝对值编程：绝对值编程： ① ①I I、、K K编程编程: G02 X46.0 Z-15.078 I22.204 K6.0 F0.1: G02 X46.0 Z-15.078 I22.204 K6.0 F0.1；； ② ②R R编程：编程： G02 X46.0 Z-15.078 R23.0 F0.lG02 X46.0 Z-15.078 R23.0 F0.l；； 增量值编程：增量值编程： ① ①I I、、K K编程：编程：G02 U26.0 W-15.078 I22.204 K6.0 F0.1G02 U26.0 W-15.078 I22.204 K6.0 F0.1；；②②      ② ② R R编程：编程： G02 U26.0 W-15.078 R23.0 F0.1G02 U26.0 W-15.078 R23.0 F0.1；；从从A A点到点到B B点的圆弧插补，点的圆弧插补，编程编程( (用用G02G02编程编程) )如下：如下： 2024/9/2334走刀路线为走刀路线为A→B→C→D→E→F, A→B→C→D→E→F, 其绝对坐标方式和增量坐标方式其绝对坐标方式和增量坐标方式 编程如下：编程如下：绝对坐标编程绝对坐标编程: : G01 X26.0 Z0 F0.5 G01 X26.0 Z0 F0.5；； → →A A G03 X34.0 Z-4.0 I0 K-4.0 G03 X34.0 Z-4.0 I0 K-4.0 ( (或或R4.0) F0.5R4.0) F0.5；； A→B A→B G01 Z-20.0 G01 Z-20.0；； B→C B→C G02 Z-40.0 R20.0 G02 Z-40.0 R20.0；； C→D C→D G0l Z-58.0 G0l Z-58.0；； D→E D→E G02 X50.0 Z-66.0 I8.0 K0 G02 X50.0 Z-66.0 I8.0 K0 ( (或或R8.0)R8.0)；； E→F E→F 增量坐标编程增量坐标编程: : G03 U8.0 W-4.0 I0 K-4.0G03 U8.0 W-4.0 I0 K-4.0 ( (或或R4.0) F0.5R4.0) F0.5；； A→B A→B G01 W-16.0G01 W-16.0；； B→C B→C G02 W-20.0 R20.0G02 W-20.0 R20.0；； C→D C→D G0l W-18.0G0l W-18.0；； D→E D→E G02 U16.0 W-8.0 I8.0 K0 G02 U16.0 W-8.0 I8.0 K0 ( (或或R8.0)R8.0)；； E→FE→F 2024/9/2335螺纹切削指令螺纹切削指令(G32)(G32)指令格式：指令格式：G32 X(U) Z(W) F G32 X(U) Z(W) F ；；指令功能：用于切削圆柱螺纹指令功能：用于切削圆柱螺纹, ,圆锥螺纹及端面圆锥螺纹及端面/ /平面螺纹；平面螺纹； 是单行程螺纹车削。

是单行程螺纹车削 其中其中 X, ZX, Z——————车削到达之终点坐标，即螺纹切削终点的坐标值车削到达之终点坐标，即螺纹切削终点的坐标值; ; U,W U,W————切削终点相对起点的增量坐标切削终点相对起点的增量坐标; ; F F————螺纹导程，单位为螺纹导程，单位为mm/rmm/r指令说明：指令说明：①①F F表示长轴方向的导程表示长轴方向的导程, , 如果如果X X轴方向为长轴轴方向为长轴, F, F为半径值为半径值 对于圆锥螺纹，其斜角对于圆锥螺纹，其斜角αα在在4545º º以下时以下时, Z, Z轴方向为长轴轴方向为长轴; ; 斜角斜角αα在在4545º º~90~90º º时时, X, X轴方向为长轴轴方向为长轴; ; ②②圆柱螺纹切削加工时圆柱螺纹切削加工时, X, X、、U U值可以省略值可以省略, , 格式为格式为G32 Z(W) FG32 Z(W) F ；；③③端面端面/ /平面螺纹切削加工时平面螺纹切削加工时, Z, Z、、W W值可以省略值可以省略, , 格式为格式为G32 X(U) FG32 X(U) F ；；2024/9/2336常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量（单位：mm） 2024/9/2337  切削圆柱螺纹切削圆柱螺纹 切削圆锥螺纹切削圆锥螺纹圆柱螺纹程序圆柱螺纹程序 ………… G32 U0 W-75.0 F4.0G32 U0 W-75.0 F4.0；； G00 U60.0G00 U60.0；； W75.0W75.0；； U-62.0U-62.0；（第二次再切入；（第二次再切入1mm1mm）） G32 U0 W-75.0G32 U0 W-75.0；； G00 U62.0G00 U62.0；； W75.0W75.0；； ………… 圆锥螺纹程序圆锥螺纹程序G00 X12.0G00 X12.0；（第一次切入；（第一次切入1mm1mm））G32 X41.0 W-45.0 F4.0G32 X41.0 W-45.0 F4.0；；G00 X50.0G00 X50.0；； W45.0W45.0；； X10.0X10.0；（第二次再切入；（第二次再切入1mm1mm））G32 X39.0 W-45.0G32 X39.0 W-45.0；；G00 X50.0G00 X50.0；； W45.0W45.0；；…………螺纹导程为螺纹导程为4mm,4mm, L L1 1=3mm=3mm，，L L2 2=2mm, =2mm, 每次背吃刀量为每次背吃刀量为1mm, 1mm, 切削深度为切削深度为2mm2mm。

用用G32G32编制加工程序如下：编制加工程序如下：2024/9/23384.4 4.4 数控车床进给速度数控车床进给速度F F功能：功能：1 1、、进给量进给量，单位：，单位：mm/rmm/r，用，用G99G99设定；设定；2 2、、进给速度进给速度，单位：，单位：mm/minmm/min，用，用G98G98设定2024/9/23394.5 4.5 数控车床刀具数控车床刀具T T功能：功能：指令代码：指令代码：T T；；表达方式：表达方式：TxxxxTxxxx举例：举例：数控车床的模态与非模态含义：数控车床的模态与非模态含义：模态指令，书写可以省略模态指令，书写可以省略因为不被注销，便一直有效因为不被注销，便一直有效2024/9/2340O0030;N010 G50 X270.0 Z260.0; N020 G97 S300 M03;N030 T1010;N040 G00 Z10.0 G04 U0.5;N050 Z-9.0;N060 G01 Z-20.0;N070 G00 Z10.0 G04 U0.5;N080 Z-19.0;N100 G01 Z-30.0;N110 G00 Z10.0 G04 U0.5;N120 Z-29.0;N130 G01 Z-40.0 G04 U0.5;N140 G00 Z10.0 M05 M09;N150 G30 U0 W0;N160 M304.6 程序延时指令格式: 　　　　G04 X_ ; 　　　　G04 U _ ; 　　　　G04 P_ ;X X、、U U用小数；用小数；P P不用小数不用小数2024/9/2341数控车床暂停指令数控车床暂停指令G04G04的意义：的意义：G04G04的书写：可以有三种，的书写：可以有三种，X X、、U U用小数；用小数；P P不用小数。

不用小数举例如下：举例如下：2024/9/23424.7 数控车削加工编程举例•N10 M3 M41 *•N20 G04 X1*•N30 G00 X30 Z100*•N40 T1*•N50 G00 X22 Z2*•N60 G01 Z0 F50 *•N70 G01 X24 Z-40 *•N80 G00 X30 Z100 *•N90 M2 *40Φ24Φ22Φ252024/9/2343轮廓起点为:X0/Z0①G1 X20 倒角开始(24-2*2) N1 G1 X20②G1 X24 Z-2 N2 G1 X24 Z-2③G1 Z-28 弧线开始(30-2) N3 G1 Z-28④弧线 N4 G2 X25 Z-30 I2 K0⑤G1 X36 弧线开始(40-2*2) N5 G1 X36 ⑥弧线 N6 G3 X40 Z-32 I0 K-2⑦G1 Z-40 N7 G1 Z-40⑧弧线 N8 G2 X40 Z-60 I17.32 K-10 G1 Z-70 绝对(“ABS”) (勾股定理计算I值)⑨或 N9 G1 Z-70 G91G1 Z-10 G91表示增量(“INC”)⑩(G90)G1 X60 Z-75.774 用正切功能确定U值 N10 G1 X60 Z-75.774 G1 Z-100 因为规定不允许有角 N11 G1 Z-100 根据标准,所有直线均用G1(G01缩写)来编程,弧线用G2(G3) 。

X和Z端点通常用绝对座标来确定: 2024/9/2344习题与思考题习题与思考题 4.1 什么是机床坐标系，标准坐标系是如何规定的？4.2 试述机床原点和机床参考点的区别与联系4.3 什么是工件坐标系？如何确定工件坐标系？4.4 试述机床坐标和工件坐标的区别与联系4.5 举例说明程序的基本格式4.6 简述程序指令的分类4.7 编制数控程序应按照哪些步骤进行？2024/9/2345 第七章第七章 加工中心自动编程与操作加工中心自动编程与操作返回索引2024/9/23461 1 加工中心简加工中心简介介加工中心加工中心简介介加工中心的特点加工中心的特点加工中心的特点加工中心的特点1.11.1加工中心刀具及加工范围加工中心刀具及加工范围加工中心刀具及加工范围加工中心刀具及加工范围1.21.2加工中心的组成加工中心的组成加工中心的组成加工中心的组成1.31.32024/9/23471.1 加工中心的特点加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，集铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹和切螺纹于一身，综合加工能力较强。

–全封闭防护–工序集中，加工连续进行–使用多把刀具，自动进行刀具交换–多个工作台，自动进行工作台交换–功能强大，趋向复合加工–高自动化、高精度、高效率–高投入，在适当的条件下才能发挥最佳效益2024/9/2348主要加工对象：1）既有平面又有孔系的零件 ① 箱体类零件 ② 盘、套、板类零件 2) 复杂曲面类零件 ① 凸轮类 ② 整体叶轮类 ③ 模具类 3）外型不规则零件 4）加工精度要求高的中小批量零件 5）新产品试制中的零件2024/9/23491.2 加工中心刀具及加工范围铣削铣削 加工中心可铣削平面、台阶面、各种沟槽以及复杂的曲面2024/9/2350钻削钻削 加工中心可钻削各种规格的孔，包括螺纹孔2024/9/2351镗削加工镗削加工2024/9/23521.3 加工中心的组成 基础部件：基础部件： 基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成； （一般为铸铁）2024/9/2353主轴部件：主轴部件： 主轴部件由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零部件组成，主轴是加工中心切削加工的功率输入部件，它的起动、停止、变速、换向等都由数控系统控制。

主轴的旋转精度和定位精度是影响加工精度的重要因素 2024/9/2354数控系统：数控系统： 数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动系统等组成2024/9/2355自动换刀系统：自动换刀系统： 自动换刀系统由刀库和换刀装置组成工件在一次装夹后，可连续完成对工件表面自动进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工步的加工 2024/9/2356辅助装置：辅助装置： 润滑、冷却、排屑、液压、气动等 2024/9/23572 2 自动编程概自动编程概述述自自动编程程手工编程与自动编程手工编程与自动编程手工编程与自动编程手工编程与自动编程2.12.1自动编程方式的分类自动编程方式的分类自动编程方式的分类自动编程方式的分类2.22.2数控加工应注意的策略数控加工应注意的策略数控加工应注意的策略数控加工应注意的策略2.42.4自动编程的流程自动编程的流程自动编程的流程自动编程的流程2.32.32024/9/23582.1 手工编程与自动编程手工编程手工编程–概念：概念：手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作–特点：特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。

据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为30：1；而数控机床不能开动的原因中有20%~30%是由于加工程序编制困难，编程时间较长–应用：应用：一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适2024/9/2359自动编程自动编程–概念：概念：也称为计算机辅助零件编程，即数控机床的程序编制的工作的大部分或一部分是由计算机来完成的–特点：特点：自动编程具有编程速度快、周期短、质量高、使用方便等优点–应用：应用：能完成用手工编程无法编制的复杂零件的数控加工程序，而且零件越是复杂，其经济效益越好自动编程是数控加工发展的必然趋势！自动编程是数控加工发展的必然趋势！2024/9/2360APT语言自言自动编程程图形交互自形交互自动编程程自自动编程方式程方式2.2 自动编程方式的分类2024/9/2361APIAPI语言自动编程语言自动编程–APT（Automatically Programmed Tool）语言是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时用的一种接近于英语的符号语言，把用此语言编写的零件程序输入计算机，进行APT处理程序经过编译和运算，输出刀具加工轨迹，然后再经过后置处理，转化为数控机床所需的指令格式。

–特点：采用数控语言编程具有程序简练、走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向元素——点、线、面的高级语言级–缺点：•1）零件的设计与加工之间用图纸传递数据，阻碍了设计与制造的一体化•2）图纸的解释、工艺过程规划要工艺人员完成，对用户的技术水平要求较高•3）系统本身缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段2024/9/2362图形交互自动编程图形交互自动编程–以图形要素为输入方式从零件及刀具几何形状的输入、显示和修改，刀具运动的定义，刀具轨迹的生成，加工过程的动态仿真显示，直至数控加工程序的产生都是在图形交互方式下得到的 –特点：具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优点目前以成为国内外先进的目前以成为国内外先进的CAD/CAMCAD/CAM软件普遍软件普遍采用的数控编程方法采用的数控编程方法–国外：CIMATRON、MASTERCAM、SIMENS NX(UG NX)、CATIA、PRO/E –国内：CAXA 2024/9/23632.3 自动编程流程原有零件图形图形转换CAD 造型CAM    刀路程序后置处理数控加工程序加工中心零件图纸2024/9/23642.4 数控加工应注意的策略应留有足够的自动换刀空间，以避免与工件或夹具碰撞。

应设置合理的安全平面最终轮廓一次走刀完成–为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来2024/9/2365选择切入切出方向–考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕图1 外轮廓加工刀具的 切入和切出图2 无交点内轮廓加工刀具的切入和切出2024/9/2366刀路轨迹的生成运动轨迹仿真后置处理CAM几何造型CAD加 工自自动加工加工3 Cimatron3 Cimatron自动编程实例自动编程实例零件模型加工程序2024/9/23673.1 几何造型 几何造型就是利用图形交互自动编程软件的图形绘制、编辑修改、曲线曲面造型等有关指令，将零件被加工部位的几何图形准确地绘制在计算机屏幕上同时，计算机自动生成零件的图形数据文件，这些图形数据是下一步刀路轨迹计算的依据自动编程过程中，软件将根据加工要求自动提取这些数据，进行分析判断和必要的数学处理，以形成加工的刀路轨迹数据。

2024/9/23683.2 刀路轨迹的生成 刀路轨迹的生成是人机交互进行的首先在刀路轨迹生成菜单中选择所需的菜单项，然后根据屏幕提示，用光标选择相应的图形目标，指定相应的坐标点，输入所需的各种参数软件将自动从图形文件中提取编程所需的信息进行分析判断，计算出节点数据，并将其转换成刀路数据，存入指定的刀路文件中或直接进行后置处理生成数控加工程序，同时在屏幕上显示出刀路轨迹图形2024/9/23693.3 运动轨迹仿真 主要用来检验数控程序编制的正确性，刀具与工件被加工轮廓的干涉等可以采用动画显示的方法2024/9/23703.3 后置处理 后置处理的目的是形成数控加工指令文件后置处理程序是根据数控机床的要求设计出的程序，它可以把刀路数据、有关的工艺参数和辅助信息等转换成数控系统所能接受的NC代码指令和程序格式2024/9/2371 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 第八章第八章 装装 配配返回索引2024/9/2372 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 任何一台机器设备都是有许多零任何一台机器设备都是有许多零件所组成，将若干合格的零件按规定件所组成，将若干合格的零件按规定的技术要求组合成部件，或将若干个的技术要求组合成部件，或将若干个零件和部件组合成机器设备，并经过零件和部件组合成机器设备，并经过调整、检验等成为合格产品的工艺过调整、检验等成为合格产品的工艺过程称为装配。

程称为装配 1 1、装配、装配的概念的概念2024/9/2373 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案2024/9/2374 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 2. 2. 装配的工艺过程装配的工艺过程 装配是机器制造中的最后一道工装配是机器制造中的最后一道工序，因此它是保证机器达到各项技术要求序，因此它是保证机器达到各项技术要求的关键装配工作的好坏，对产品的质量的关键。

装配工作的好坏，对产品的质量起着重要的作用起着重要的作用 2024/9/23752.1 2.1 装配前的准备工作装配前的准备工作 （（1 1）研究和熟悉装配图的技术条件，了）研究和熟悉装配图的技术条件，了 解产品的结构和零件作用，以解产品的结构和零件作用，以及相及相 连接关系连接关系 （（2 2）确定装配的方法、程序和所需的工）确定装配的方法、程序和所需的工 具 （（3 3）领取和清洗零件领取和清洗零件2024/9/2376 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案2.2 2.2 装配装配 装配又有组件装配、装配又有组件装配、部件装配和总装配之分，部件装配和总装配之分，整个装配过程要按次序进整个装配过程要按次序进行。

行1 1）组件装配）组件装配     将若将若干零件安装在一个基础零干零件安装在一个基础零件上而构成组件如减速件上而构成组件如减速器中一根传动轴，就由轴、器中一根传动轴，就由轴、齿轮、键等零件装配而成齿轮、键等零件装配而成的组件2024/9/2377 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 2.2 2.2 装配装配 2 2）部件装配）部件装配   将若干个零件、组件安装将若干个零件、组件安装在另在另 一个基础零件上而构成部件（独一个基础零件上而构成部件（独立机立机 构）如车床的床头箱、进给箱、构）如车床的床头箱、进给箱、尾架尾架 等 3 3）总装配）总装配   将若干个零件、组件、部将若干个零件、组件、部件组件组 合成整台机器的操作过程称为总装合成整台机器的操作过程称为总装配。

配 例如车床就是把几个箱体等部件、例如车床就是把几个箱体等部件、组组 件、零件组合而成件、零件组合而成2024/9/2378 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 2.3 2.3 装配工作的技术要求装配工作的技术要求（（1 1）装配时，应检查零件与装配有关的形状和尺）装配时，应检查零件与装配有关的形状和尺寸精度是否合格，检查有无变形、损坏等，并应注寸精度是否合格，检查有无变形、损坏等，并应注意零件上各种标记，防止错装意零件上各种标记，防止错装2 2）固定连接的零部件，不允许有间隙活动的）固定连接的零部件，不允许有间隙活动的零件能在正常的间隙下，灵活均匀地按规定方向运零件能在正常的间隙下，灵活均匀地按规定方向运动，不应有跳动动，不应有跳动3 3）各运动部件（或零件）的接触表面，必须保）各运动部件（或零件）的接触表面，必须保证有足够的润滑，若有油路，必须畅通。

证有足够的润滑，若有油路，必须畅通4 4）各种管道和密封部位，装配后不得有渗漏现）各种管道和密封部位，装配后不得有渗漏现象5 5）试车前，应检查个部件连接的可靠性和运动）试车前，应检查个部件连接的可靠性和运动的灵活性，各操纵手柄是否灵活和手柄位置是否在的灵活性，各操纵手柄是否灵活和手柄位置是否在合适的位置；试车前，从低速到高速逐步进行合适的位置；试车前，从低速到高速逐步进行2024/9/2379 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案2024/9/2380 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 3 3、典型零件装配方、典型零件装配方法法3.1 3.1 螺钉、螺母的装配螺钉、螺母的装配 螺钉、螺母的装配是用螺纹的连接装配，它在螺钉、螺母的装配是用螺纹的连接装配，它在机器制造中广泛使用。

装拆、更换方便，易于多次装拆机器制造中广泛使用装拆、更换方便，易于多次装拆等优点螺钉、螺母装配中的注意事项：等优点螺钉、螺母装配中的注意事项：（（1 1）螺纹配合应做到用手能自由旋入，过紧会咬坏螺）螺纹配合应做到用手能自由旋入，过紧会咬坏螺纹，过松则受力后螺纹会断裂纹，过松则受力后螺纹会断裂2024/9/23813.1 3.1 螺钉、螺母的装配螺钉、螺母的装配 ( 2) ( 2) 螺母端面应与螺纹轴线垂直，以受力螺母端面应与螺纹轴线垂直，以受力均匀 （（3 3）装配成组螺钉、螺母时，为保证零件贴合）装配成组螺钉、螺母时，为保证零件贴合 面受力均匀，应按一定要求旋紧，面受力均匀，应按一定要求旋紧，并且不并且不 要一次完全旋紧，应按次序分两次要一次完全旋紧，应按次序分两次或三次或三次 旋紧 2024/9/23823.1 3.1 螺钉、螺母的装配螺钉、螺母的装配（（4 4）对于在变载荷和振动载荷下工作的螺）对于在变载荷和振动载荷下工作的螺纹连接，必须采用防松保险装置。

纹连接，必须采用防松保险装置2024/9/2383 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案3.2 3.2 滚动轴承的装配滚动轴承的装配 滚动轴承的装配多数为较小的过盈配合，装配滚动轴承的装配多数为较小的过盈配合，装配时常用手锤或压力机压装轴承装配到轴上时，应通过时常用手锤或压力机压装轴承装配到轴上时，应通过垫套施力于内圈端面上；轴承装配到机体孔内时，则应垫套施力于内圈端面上；轴承装配到机体孔内时，则应施力于外圈端面上；若同时压到轴上和机体孔中时，则施力于外圈端面上；若同时压到轴上和机体孔中时，则内外圈端面应同时加压内外圈端面应同时加压 2024/9/23843.2 3.2 滚动轴承的装配滚动轴承的装配 如果没有专用垫套时，也可用手锤、如果没有专用垫套时，也可用手锤、铜棒沿着轴承端面四周对称均匀地敲入，用力铜棒沿着轴承端面四周对称均匀地敲入，用力不能太大。

不能太大 如果轴承与轴是较大过盈配合时，如果轴承与轴是较大过盈配合时，可将轴承吊放到可将轴承吊放到8080～～90℃90℃的热油中加热，然后的热油中加热，然后趁热装配趁热装配2024/9/2385 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 3.3 3.3 齿轮的装配齿轮的装配 齿轮装配的主要技术要求是保证齿轮传递运齿轮装配的主要技术要求是保证齿轮传递运动的准确性、平稳性、轮齿表面接触斑点和齿侧间动的准确性、平稳性、轮齿表面接触斑点和齿侧间隙合乎要求等隙合乎要求等 轮齿表面接触斑点可用涂色法检验，先在轮齿表面接触斑点可用涂色法检验，先在主动轮的工作齿面上涂上红丹，使相啮合的齿轮在主动轮的工作齿面上涂上红丹，使相啮合的齿轮在轻微的制动下运转，然后看从动轮啮合齿面上接触轻微的制动下运转，然后看从动轮啮合齿面上接触斑点的位置和大小。

斑点的位置和大小 2024/9/2386 第八章第八章 零零装配课件装配课件8\11[1].37.tif8\11[1].37.tif件表面的加件表面的加工方案工方案3.3 3.3 齿轮的装配齿轮的装配2024/9/23873.3 3.3 齿轮的装配齿轮的装配 齿侧间隙一般可用后簿规插入齿侧间隙一般可用后簿规插入齿侧间隙中检查后簿规是由一套后簿齿侧间隙中检查后簿规是由一套后簿不同的钢片组成，每片的厚度值都标注不同的钢片组成，每片的厚度值都标注在它的表面上在它的表面上2024/9/2388 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案 4 4、拆卸工作的要求、拆卸工作的要求1)1)机器拆卸工作，应按其结构的不同，预先考虑操作顺机器拆卸工作，应按其结构的不同，预先考虑操作顺 序，以免先后倒置，或贪图省事猛拆猛敲，造成零序，以免先后倒置，或贪图省事猛拆猛敲，造成零件的损伤或变形。

件的损伤或变形2) 2) 拆卸的顺序，应与装配的顺序相反拆卸的顺序，应与装配的顺序相反3) 3) 拆卸时，使用的工具必须保证对合格零件不会发生损拆卸时，使用的工具必须保证对合格零件不会发生损伤，严禁用手锤直接在零件的工作表面上敲击伤，严禁用手锤直接在零件的工作表面上敲击4) 4) 拆卸时，零件的旋松方向必须辨别清楚拆卸时，零件的旋松方向必须辨别清楚5) 5) 拆下的零部件必须有次序、有规则地放好，并按原来拆下的零部件必须有次序、有规则地放好，并按原来结构套在一起，配合件上做记号，以免搞乱对丝杠、结构套在一起，配合件上做记号，以免搞乱对丝杠、长轴类零件必须将其吊起，防止变形长轴类零件必须将其吊起，防止变形2024/9/2389 第八章第八章 零件表面的加工方零件表面的加工方案案复习思考题复习思考题1.1.加热法装配的理论依据是什么？加热法装配的理论依据是什么？2. 2. 拆卸工作何装配工作的步骤有何不同？拆卸工作何装配工作的步骤有何不同？2024/9/2390第九章第九章快速成形制造技术快速成形制造技术2024/9/2391引言引言 在在制制造造业业日日趋趋国国际际化化的的2121世世纪纪，，缩缩短短产产品品开开发发周周期期和和减减少少开开发发新新产产品品投投资资风风险险成成为为企企业业赖赖以以生生存存的的关关键键之之一一，，因因此此相相继继涌涌现现出出大大量量的的先先进进制制造造理理念念及及制制造造技技术术，，其其中中典典型型的的是是2020世世纪纪8080年年代代末末、、9090年年代代初初发发展展起起来来的的快快速速成成形形（（rapid rapid prototyping prototyping & & manufacturingmanufacturing简简称称RPRP））技技术术。

它它能能自自动动、、直直接接、、快快速速、、精精确确地地将将设设计计思思想想转转化化为为具具有有一一定定功功能能的的原原形形或或直直接接制造零件制造零件/ /模具2024/9/2392一、快速成形的基本原理一、快速成形的基本原理 快快速速成成形形是是一一种种基基于于离离散散/ /堆堆积积成成形形思思想想的的新新型型成成形形技技术术，，是是将将计计算算机机设设计计产产生生的的实实体体模模型型，，由由层层层层堆堆积积的的方方式式，，以以快快速速、、自自动化的流程制作出来动化的流程制作出来 所所有有PRPR制制造造的的本本质质：：模模型型离离散散与与层层片片叠加过程的统一叠加过程的统一2024/9/23931 1、通过三维、通过三维CADCAD软件建立物理实体的三维软件建立物理实体的三维CADCAD数字数字模型；模型；2 2、按照一定的准则将该模型离散为一系列有序的、按照一定的准则将该模型离散为一系列有序的单元，通常在单元，通常在Z Z向将其按一定的厚度向将其按一定的厚度进行离散，使原来的三维实体模型进行离散，使原来的三维实体模型离散为一系列的层片模型；离散为一系列的层片模型；3 3、根据每个层片的轮廓信息，加入、根据每个层片的轮廓信息，加入加工参数，生成加工参数，生成NCNC代码；代码；4 4、由快速成形机制造出一系列层片、由快速成形机制造出一系列层片并将它们连接起来，得到一个三维并将它们连接起来，得到一个三维物体。

物体 (一一) )、快速成形的制作步骤、快速成形的制作步骤 2024/9/2394( (二二) )、快速成形与传统加工的区别、快速成形与传统加工的区别传统加工传统加工 快速成形快速成形 2024/9/2395( (三三) )、、快速成形技术（快速成形技术（RPTRPT）的特点）的特点1 1、快速成形技术采用离散、快速成形技术采用离散/ /堆积成形的原理，自动完成从堆积成形的原理，自动完成从 电子模型（电子模型（CADCAD）到物理模型（原型和零件）的转换到物理模型（原型和零件）的转换2 2、快速成形技术具有高度的柔性快速成形技术具有高度的柔性3 3、快速成形技术实现了机械工程学科多年来追求的两大、快速成形技术实现了机械工程学科多年来追求的两大 先进目标，即材料提取（气、液、固相）过程与制造先进目标，即材料提取（气、液、固相）过程与制造 过程一体化和设计过程一体化和设计(CAD)(CAD)与制造与制造(CAM)(CAM)一体化。

一体化4 4、通过对一个、通过对一个CADCAD模型的修改或重组就可获得一个新零件模型的修改或重组就可获得一个新零件 的设计和加工信息从几小时到几十小时制造一个零的设计和加工信息从几小时到几十小时制造一个零 件，具有突出快速制造的优点件，具有突出快速制造的优点5 5、与反求工程（、与反求工程（(Reverse Engineering)(Reverse Engineering)相结合，成为快相结合，成为快 速开发新产品的有力工具速开发新产品的有力工具2024/9/2396 (四)、快速成形技术的应用1 1、、新产品开发过程中的设计验证与功能验证新产品开发过程中的设计验证与功能验证 PRPR技术可快速地将产品设计模型转换成实物或技术可快速地将产品设计模型转换成实物或零件，这样可方便地验证设计人员的设计思想和产品结构零件，这样可方便地验证设计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性，发现设计问题可及时修改的合理性、可装配性、美观性，发现设计问题可及时修改2 2、可制造性、可装配性检验和供货询价、市场宣传、可制造性、可装配性检验和供货询价、市场宣传 对有限空间的复杂系统，如汽车、卫星、导弹的可制对有限空间的复杂系统，如汽车、卫星、导弹的可制造性和可装配性用造性和可装配性用PRPR方法进行检验和设计，将大大降低此方法进行检验和设计，将大大降低此类系统的设计制造难度，对于难以确定的复杂零件，可以类系统的设计制造难度，对于难以确定的复杂零件，可以用用PRPR技术进行试生产以确定最佳的合理的工艺。

此外，技术进行试生产以确定最佳的合理的工艺此外，PRPR原型还是产品从设计到商品化各个环节中进行交流的有效原型还是产品从设计到商品化各个环节中进行交流的有效手段比如为客户提供产品样件，进行市场宣传等比如为客户提供产品样件，进行市场宣传等2024/9/23973 3、单件、小批量和特殊复杂零件的直接生产、单件、小批量和特殊复杂零件的直接生产 对于高分子材料的零部件，可用高强度的工程对于高分子材料的零部件，可用高强度的工程塑料直接快速成形，满足使用要求塑料直接快速成形，满足使用要求; ; 对于复杂金属零件，对于复杂金属零件，可通过快速铸造或直接金属件成型获得该项应用对于可通过快速铸造或直接金属件成型获得该项应用对于航空、航天及国防工业有特殊意义航空、航天及国防工业有特殊意义 4 4、快速模具制造、快速模具制造 通过各种转换技术将通过各种转换技术将RPRP原型转换成各种快速模具，原型转换成各种快速模具，如低熔点合金模、硅胶模、金属冷喷模、陶瓷模等，进如低熔点合金模、硅胶模、金属冷喷模、陶瓷模等，进行中小批量零件的生产，满足产品更新换代快、批量越行中小批量零件的生产，满足产品更新换代快、批量越来越小的发展趋势。

来越小的发展趋势2024/9/2398快速成型技术在各行业的应用快速成型技术在各行业的应用•汽车、摩托车汽车、摩托车: :外形及外形及内饰件的设计、改型、内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽装配试验，发动机、汽缸头试制缸头试制• •家电家电: :各种家电产品的各种家电产品的外形与结构设计，装配外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场试验与功能验证，市场宣传，模具制造宣传，模具制造 方菱外罩2024/9/2399•航空、航天航空、航天: :特殊零件特殊零件的直接制造，叶轮、涡的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动轮、叶片的试制，发动机的试制、装配试验机的试制、装配试验 •通讯产品通讯产品: :产品外形与产品外形与结构设计，装配试验结构设计，装配试验, ,功能验证，模具制造功能验证，模具制造叶轮叶轮2024/9/2400•工业工业: :各种产品的设各种产品的设计、验证、装配，计、验证、装配，市场宣传，玩具、市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制鞋类模具的快速制造增压泵叶轮玩具轿车砂型铸造模子2024/9/2401•医疗医疗: :医疗器械的医疗器械的设计、试产、试用，设计、试产、试用，CTCT扫描信息的实物扫描信息的实物化，手术模拟，人化，手术模拟，人体骨关节的配制。

体骨关节的配制 •国防国防: :各种武器零各种武器零部件的设计、装配、部件的设计、装配、试制，特殊零件的试制，特殊零件的直接制作，遥感信直接制作，遥感信息的模型制作息的模型制作 颅 骨下 颌 骨2024/9/2402 快速成型技术不仅在制造原理上与快速成型技术不仅在制造原理上与传统方法迥然不同，更重要的是在目前产业传统方法迥然不同，更重要的是在目前产业策略以市场响应速度为第一的状况下，快速策略以市场响应速度为第一的状况下，快速成型技术可以缩短产品开发周期，降低开发成型技术可以缩短产品开发周期，降低开发成本成本, ,提高企业的竞争力提高企业的竞争力2024/9/2403( (五五) )、快速成形技术的分类、快速成形技术的分类 目前世界上已经出现了几十种快速目前世界上已经出现了几十种快速成形工艺，而且新的成形工艺还在不断涌现，成形工艺，而且新的成形工艺还在不断涌现，根据根据RPRP的成形方式将其分为激光成形和微滴的成形方式将其分为激光成形和微滴成形两大部分成形两大部分2024/9/24041 1、典型的激光成形工艺、典型的激光成形工艺 （（1 1）立体印刷）立体印刷SLASLA(Stereo lithergraphy (Stereo lithergraphy Apparatus) Apparatus) 通过紫外激光使光敏树脂固化堆通过紫外激光使光敏树脂固化堆积成形。

积成形 通过激光技术将成形材料分离、熔化、通过激光技术将成形材料分离、熔化、固化和粘结的固化和粘结的RPRP成形工艺成形工艺2024/9/2405成形过程成形过程: : 液槽中盛满液态光敏液槽中盛满液态光敏树脂，一定波长的激光光束树脂，一定波长的激光光束按计算机的控制指令在液面按计算机的控制指令在液面上有选择地逐点扫描固化，上有选择地逐点扫描固化，每层扫描固化后的树脂便形每层扫描固化后的树脂便形成一个二维图形；一层扫描成一个二维图形；一层扫描结束后，升降台下降一层厚结束后，升降台下降一层厚度，然后进行第二层扫描，度，然后进行第二层扫描，同时新固化的一层牢固地粘同时新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直至在前一层上，如此重复直至整个成形过程结束整个成形过程结束立体印刷的工艺原理立体印刷的工艺原理2024/9/2406（（2 2）叠层实体制造）叠层实体制造LOMLOM(Laminated Object (Laminated Object Manufacturing) Manufacturing) 通过通过CO2 CO2 激光切割很薄的纸、激光切割很薄的纸、塑料薄膜、金属薄带等逐层叠加堆积成形。

塑料薄膜、金属薄带等逐层叠加堆积成形2024/9/2407叠层实体制造的工艺原理叠层实体制造的工艺原理成形过程成形过程：根据：根据CADCAD模型模型各层切片的平面几何信息各层切片的平面几何信息驱动激光头，对涂覆有热驱动激光头，对涂覆有热敏胶的纤维纸（厚度敏胶的纤维纸（厚度0.1mm0.1mm或或0.2mm0.2mm）进行分层）进行分层实体切割；随后工作台下实体切割；随后工作台下降一定高度，送进机构又降一定高度，送进机构又将新的一层材料铺上并用将新的一层材料铺上并用热压滚筒压，使其紧粘在热压滚筒压，使其紧粘在已经成形的基体上，激光已经成形的基体上，激光头再次进行切割运动切除头再次进行切割运动切除第二层平面轮廓；如此重第二层平面轮廓；如此重复直至整个三维零件制作复直至整个三维零件制作完成2024/9/2408（（3 3）选择性激光烧结）选择性激光烧结SLSSLS(Selective Laser (Selective Laser Sintering) Sintering) 通过通过CO2 CO2 激光选择性烧结粉末材料激光选择性烧结粉末材料逐层叠加堆积成形逐层叠加堆积成形2024/9/2409成形过程：成形过程：用塑料、陶瓷、用塑料、陶瓷、石蜡、金属的石蜡、金属的粉末，在激光粉末，在激光的照射下烧结，的照射下烧结，由计算机控制，由计算机控制，分层堆积烧结分层堆积烧结成形。

成形n激光器n扫描镜n激光束n平整滚筒n粉末选择性激光烧结成形的工艺原理选择性激光烧结成形的工艺原理2024/9/2410 通过微滴技术将成形材料微滴化堆通过微滴技术将成形材料微滴化堆积成积成 形或将粘结剂微滴化粘结成形材料堆积成形或将粘结剂微滴化粘结成形材料堆积成形形 的的RPRP成形工艺成形工艺2 2、典型的微滴成形工艺、典型的微滴成形工艺 （（1 1）熔融沉积制造）熔融沉积制造FDMFDM(Fused Deposition (Fused Deposition Manufacturing) Manufacturing) 将将ABSABS、蜡、尼龙等材料在喷、蜡、尼龙等材料在喷头内加热后从细微的喷管中喷出，以连续的微头内加热后从细微的喷管中喷出，以连续的微滴形成丝材堆积成形滴形成丝材堆积成形2024/9/2411成形过程：成形过程： 直接由计算机控制的喷头挤出热塑材料直接由计算机控制的喷头挤出热塑材料堆积成原型的每一薄层；整个模型从基座开始，堆积成原型的每一薄层；整个模型从基座开始，由下而上逐层生成由下而上逐层生成。

熔融沉积成形的工作原理熔融沉积成形的工作原理2024/9/2412（（2 2）三维印刷）三维印刷3DP3DP(Three Dimensional (Three Dimensional Printing) Printing) 将粘结剂从喷头喷出，粘结粉末将粘结剂从喷头喷出，粘结粉末材料堆积成形它与材料堆积成形它与SLSSLS工艺类似，采用粉工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末、金属粉末所不末材料成形，如陶瓷粉末、金属粉末所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用黏结剂（如硅胶）将零件的而是通过喷头用黏结剂（如硅胶）将零件的截面截面““印刷印刷””在材料粉末上面在材料粉末上面 （（3 3）三维焊接）三维焊接3DW3DW(3D Welding) (3D Welding) 采用堆焊原采用堆焊原理将金属丝线堆积成形的直接金属型成形工理将金属丝线堆积成形的直接金属型成形工艺2024/9/2413（六）快速成形技术的典型工艺（六）快速成形技术的典型工艺MEMMEM工艺原理：工艺原理：熔融挤压成形熔融挤压成形（类似于（类似于FDMFDM工艺）工艺）成形过程：成形过程：将丝状热熔型材将丝状热熔型材料（如料（如ABSABS）通过液化器熔化，）通过液化器熔化，而后挤压喷出并堆积一个层而后挤压喷出并堆积一个层片，然后将第二个层片用同片，然后将第二个层片用同样的方法加工，并与前一个样的方法加工，并与前一个层面熔结在一起，如此层层层面熔结在一起，如此层层堆积而获得一个三维实体。

堆积而获得一个三维实体MEMMEM工艺原理工艺原理2024/9/2414 MEMMEM工艺有以下优点：工艺有以下优点：•工业工业: :各种产品的设计、验证、装配，市场各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造宣传，玩具、鞋类模具的快速制造•后处理：原型后处理简单、方便后处理：原型后处理简单、方便•工艺适用范围：工艺适用范围：MEMMEM工艺适用于薄壳体零件工艺适用于薄壳体零件及微小零件，如电器外壳、外壳、玩及微小零件，如电器外壳、外壳、玩具等，可以作为概念型直接验证设计具等，可以作为概念型直接验证设计2024/9/2415二、二、MEM350MEM350快速成形系统简介快速成形系统简介MEM-350MEM-350快速成形系统的主要参数如下：快速成形系统的主要参数如下：系统配置主机操作系统Windows98、2K、XP工艺MEM---熔融挤压成形材料ABS扫描速度0-80mm/s成形空间350mm(长)×350mm(宽) ×350mm(高)精度±0.2mm/100mm电源4KW,200-240VAC,50/60Hz主机尺寸900mm(长)×1200mm(宽) ×1800mm(高)重量约500公斤MEM-350MEM-350外观外观2024/9/2416(一)、机械结构 图图1 1及图及图2 2为为MEMMEM－－350350的机械结构示意图。

的机械结构示意图整个系统由整个系统由系统主框架、系统主框架、XYZXYZ扫描运动系统、喷头扫描运动系统、喷头及送丝机构、加热及温控系统、数控系统等及送丝机构、加热及温控系统、数控系统等几个几个主要部分组成主要部分组成图1 MEM-350 Z向结构 图2 MEM－350 XY扫描系统 2024/9/2417( (二二) )、、控制原理控制原理 MEMMEM－－350350控制系统由两部分组成：控制系统由两部分组成：运动运动控制系统控制系统和和温度控制系统温度控制系统在系统中，计算机通在系统中，计算机通过数控卡控制过数控卡控制XYZXYZ扫描运动系统，喷头及送丝机扫描运动系统，喷头及送丝机构也通过数控卡进行控制构也通过数控卡进行控制MEM-350控制系统原理图 2024/9/2418第十章先进制造技术 2024/9/241910.1非传统加工技术10.1.110.1.1激光加工激光加工10.1.210.1.2高压水射流加工高压水射流加工10.1.310.1.3高速加工高速加工F 2024/9/242010.1.110.1.1激光加工激光加工•定义：定义：–激光加工技术是涉及光、机、电、计算机和材料等多个学科的综合性高新技术。

激光加工是利用能量密度很高的激光束使工件材料熔化、汽化和蒸发而予以去除的高能束加工•原理原理–激光束照射材料–材料吸收光能–光能转变为热能使材料加热–经由熔融和气化使材料去除或破坏 •激光加工的特点激光加工的特点 （1）可以加工任何材料2）可用于精密微细加工3）激光加工是属于非接触性加工4）激光加工装置比较简单5）是一种热加工，影响因素很多                                         激光加工原理2024/9/2421•激光加工的应用激光加工的应用–激光切割•可切割任意的自由形状，不需要更换工具，效率高–激光打孔•原理：先在工件表面瞬间发生熔融、蒸发、去除表层材料；其次，表层下的材料迅速达到蒸发温度以上，发生爆炸，附近的熔融区域和松散状态的部分飞散而形成孔•特点：1 .激光打孔速度快,效率高,经济效益好2 .激光打孔可获得大的深径比3.激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上进行4.激光打孔无工具损耗5.激光打孔适合于数量多、高密度的群孔加工6.用激光可在难加工材料倾斜面上加工小孔 2024/9/2422•激光加工的应用激光加工的应用( (续续) )–激光焊接•热导焊：激光功率密度较低，工件吸收激光后，仅达到表面融化，然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。

这种焊接模式熔深浅，深宽比较小 •深熔焊：激光功率密度高，工件吸收激光后迅速熔化乃至汽化，熔化后的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止小孔随着激光束沿焊接方向移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝这种焊接模式熔深大，深宽比也大2024/9/2423•激光加工的应用激光加工的应用( (续续) )–激光焊接•深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体等离子体对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量并影响光束的聚焦效果、对焊接不利通常可辅加侧吹气驱除或削弱等离子体 •由于经聚焦后的激光束光斑小，功率密度高，比电弧焊高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：加热范围小，焊缝和热影响区窄，接头性能优良；残余应力和焊接变形小，可以实现高精度焊接；可对高熔点、高热导率，热敏感材料及非金属进行焊接；焊接速度快，生产率高；具有高度柔性，易于实现自动化 2024/9/242410.1.210.1.2高压水射流加工高压水射流加工n高压水射流加工是以水为介质，通过高压发生设备，其压力可达70~400Mpa，再经过贮液能器使高压流体平稳，最后由喷嘴形成 300－900m/s 的高速流体束流，喷射到工件表面，从而达到去除材料的加工目的n在普通射流中加入磨料磨粒则形成磨料水射流，此时，水射流作为载体使磨料粒子加速，由于磨料质量大，硬度高，所以，磨料射流较之水射流动能更大，切割效果更强。

n高压水射流加工装置基本上由液压系统（供水系统、增压系统、高压水路系统、磨料供给系统）、切割系统（WJ/AWJ 喷嘴切割装置）、数控运动控制系统和外围设备（CAD/CAM 系统和全封闭防护罩等）组成n喷嘴的材料应具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和承受高压的性能常用的材料有硬质合金、蓝宝石、红宝石和金刚石2024/9/242510.1.310.1.3高速加工高速加工•定义：定义：–通常采用的切削速度和进给速度比常规加工高通常采用的切削速度和进给速度比常规加工高 5 5～～10 10 倍的加工方式就是高速加工，但它并非普通意义倍的加工方式就是高速加工，但它并非普通意义上的采用大的切削用量来提高加工效率的一种加工上的采用大的切削用量来提高加工效率的一种加工方式，而是采用高转速、快进给、小切深和小步距方式，而是采用高转速、快进给、小切深和小步距来去除余量，完成零件加工的过程来去除余量，完成零件加工的过程•优势：优势：–①①单位时间内的材料切除率可增加单位时间内的材料切除率可增加 3 3～～6 6 倍，缩短倍，缩短零件的切削加工工时，提高生产效率；零件的切削加工工时，提高生产效率；–②②切削力至少降低切削力至少降低 3030％，径向切削力小，有利于加％，径向切削力小，有利于加工薄壁、细长等刚性差的零件；工薄壁、细长等刚性差的零件；–③③9595％以上的切削热被切屑带走，工件保持冷态，％以上的切削热被切屑带走，工件保持冷态，适合于加工易热变形工件；适合于加工易热变形工件；–④④激振频率高，工作平稳振动小，可加工非常紧密、激振频率高，工作平稳振动小，可加工非常紧密、光洁的零件，表面残余应力小，可省去铣削后的精光洁的零件，表面残余应力小，可省去铣削后的精加工工序。

加工工序 2024/9/242610.2超精加工技术和纳米加工技术 10.2.110.2.1超精密加工方法和设备超精密加工方法和设备10.2.2 LIGA10.2.2 LIGA技术技术10.2.310.2.3虚拟轴机床虚拟轴机床F 2024/9/242710.2.110.2.1超精密加工方法和设备超精密加工方法和设备•超精密加工技术是一门集机械、光学、电子、计算机、测量和材料科学等先进技术于一体的综合性技术•超精密加工技术通常是指被加工零件的尺寸精度低于 0.1µm，表面粗糙度Ra小于0.025µm的加工技术目前超精密加工的零件精度已达到亚微米级，正在向纳米级工艺发展•按照加工方式的不同，超精密加工可分为超精密切削、超精密磨料（固结磨料和游离磨料）加工、超精密特种加工及复合加工 图 1 LLNL 的 LODTM 大直径光学超精密车床2024/9/2428•镜面铣技术镜面铣技术 –镜面铣在超精密机床中属于最简单的一类其关键部件为高精度主轴和低摩擦高平稳定性的滑台 –滑台的驱动系统是达到高精度表面的关键，最初采用气液缸驱动，后发展为平稳的钢带驱动，最近又出现了高精度、高平稳性的滚珠丝杠驱动和直线电机驱动系统。

–滚珠丝杠驱动具有高刚性的特点，其平稳必除电机外取决于丝杠螺母副的精度 –与钢带驱动系统相比，滚珠丝杠驱动对电机的要求较低，因为电机转一周，滑台只前进一个螺距，而在钢带驱合系统中，滑台要前进带轮的一个周长受钢带的材质和厚度的影响，带轮的直径通常在40mm以上，为了尽可能减少电机平稳性的影响，多数钢带驱动系统采用蜗轮蜗杆减速器，其性能的优劣决定了滑台运动的平稳性 –应用范围较广，如镜面镜削飞机玻璃的时间约是抛光的一半左右2024/9/2429•金刚石车削技术金刚石车削技术 –金刚石车床与镜面铣床相比，其机械结构更为复杂，技术要求更为严格除了必须满足很高的运动平稳性外，还必须具有很高的定位精度和重复精度镜面铣削平面时，对主轴只需很高的轴向运动精度，而对径向运动精度要求较低金刚石车床则须兼备很高的轴向和径向运动精度，才能减少对工件的形状精度和表面粗糙度的影响 –超精密金刚石切削的机理：切削深度小，一般在微米级切削表面一般由工具的挤光作用形成–超精密金刚石切削用金刚石刀具：1.刀具刃口的锋利性(刃口半径越小，被切削表面的弹性恢复量就越小，加工变质层也越小刃口圆弧半径小到10nm左右）2.切削刃的粗糙度（决定切削表面的粗糙度，Ry0.1-0.27）3.刀具与被切削材料的亲和性（会加快刀具的微观磨损）4.刀具的切削刃强度高、耐磨性–应用范围：有机玻璃、塑料、高强度镍钢、工具钢、陶瓷2024/9/2430•精密和超精密磨削精密和超精密磨削 –精密和超精密磨削是利用细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、脆性材料等进行加工，得到较高的加工精度和较低的表面粗糙度–加工方式：固结磨料加工 游离磨料加工–加工精度1～0.1um，表面粗糙度Ra0.2-0.025um–磨削机理：靠砂轮的精细修整使磨料具有微刃性和等高性，微刃的微切削作用、等高切削作用和微刃的滑挤、摩擦、抛光作用，加上无火花磨削阶段的作用–磨料的种类•金刚石（非铁系材料）•立方氮化硼（铁系材料）2024/9/243110.2.2 LIGA10.2.2 LIGA技术技术•LIGA(光刻电铸)是德语Lithographie Galvano formung und Abforming 的缩写。

LIGA 技术是20 世纪80 年代处在德国卡尔斯鲁耳原子能研究中心为提出铀-235 研制微型喷嘴结构的过程中产生的LIGA 工艺是基于X 射线光刻技术的三维微结构加工技术，在原理上LIGA 技术与全息记录的大规模复制（例如，激光唱片生产）有点相仿：1）把从同步加速器发射出的具有短波长和很高平行性的X射线作为曝光光源，可在最大厚度达0.5mm的光致抗蚀剂上生成曝光图形的三维实物；2）用曝光蚀刻的图形实物作为电铸的模具，生成铸型；3）以生成的铸型作为注射成型的模具，加工所需的微型零件•与其他立体微加工技术相比，LIGA 技术具有平面内几何图形的任意性、高深宽比、高精度、小粗糙度、原料的多元性等突出优点 2024/9/243210.2.310.2.3虚拟轴机床虚拟轴机床•该机床的主轴单元由六根可变长度驱动杆支撑于工作台上方六根驱动杆的另一端通过铰链固定于基础框架上调节六驱动杆的长度，可使主轴和刀具实现六个自由度的空间运动（包括沿3 个线性虚拟轴X、Y、Z 的平移运动和沿3 个转动虚拟轴A、B、C 的旋转运动），使刀具在工件上加工出复杂的三维曲面•虚拟轴机床没有传统机床那样的笨重床身、立柱和导轨、滑座，只由杆件组成的框架式结构和长度可控的伸缩杆，结构简单，刚性好，用材少，质量轻，运动速度和运动精度高，结构紧凑，动态响应速度快，易于实现高速度、高加速度和高柔性，制造方便，制造成本低，是对传统机床结构具有重大意义的革命性创新。

•三杆五轴虚拟轴机床2024/9/243310.3绿色环保制造10.3.1 10.3.1 绿色制造的研究内容绿色制造的研究内容10.3.210.3.2绿色制造系统绿色制造系统F 2024/9/24347.3.1 7.3.1 绿色制造的研究内容绿色制造的研究内容（（1 1）绿色制造的理论体系）绿色制造的理论体系 包括绿色制造的资源属性、建模理论、运行特性、可持续发展战略，包括绿色制造的资源属性、建模理论、运行特性、可持续发展战略，以及绿色制造的系统特性和集成特性等以及绿色制造的系统特性和集成特性等2 2）绿色制造的体系结构和多生命周期工程）绿色制造的体系结构和多生命周期工程 包括绿色制造的目标体系、功能体系、过程体系、信息结构、运行包括绿色制造的目标体系、功能体系、过程体系、信息结构、运行模式等绿色制造涉及产品整个生命周期中的绿色性问题，其中大量资模式等绿色制造涉及产品整个生命周期中的绿色性问题，其中大量资源如何循环使用或再生，又涉及产品多生命周期工程这一新概念源如何循环使用或再生，又涉及产品多生命周期工程这一新概念3 3）绿色制造的系统运行模式）绿色制造的系统运行模式 绿色制造系统将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源、绿色制造系统将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源、生态环境，以及信息流、物料流、能量流和资金流有机集成，并实现企生态环境，以及信息流、物料流、能量流和资金流有机集成，并实现企业和生态环境的整体优化，达到产品上市快、质量高、成本低、服务好，业和生态环境的整体优化，达到产品上市快、质量高、成本低、服务好，有利于环境，并赢得了竞争的目的。

有利于环境，并赢得了竞争的目的4 4）绿色制造的物能资源系统）绿色制造的物能资源系统 鉴于资源消耗问题在绿色制造中的特殊地位，且涉及绿色制造全过程，鉴于资源消耗问题在绿色制造中的特殊地位，且涉及绿色制造全过程，因此，要建立绿色制造的物能资源系统，并研究制造系统的物能资源消因此，要建立绿色制造的物能资源系统，并研究制造系统的物能资源消耗规律、面向环境的产品材料选择、物能资源的优化利用技术、面向产耗规律、面向环境的产品材料选择、物能资源的优化利用技术、面向产品生命周期和多生命周期的物能流和能源的管理与控制等问题品生命周期和多生命周期的物能流和能源的管理与控制等问题2024/9/2435图1 绿色制造系统模型图2 工业企业实施绿色制造的过程图 2024/9/2436结束语：结束语：20202020年先进制造年先进制造技术展望技术展望2024/9/2437。