第1章 機械加工方法及切削機床

1、第第1 1章章 機械加工方法與切削機床機械加工方法與切削機床1-1 傳統(tǒng)切削加工方法與切削機床傳統(tǒng)切削加工方法與切削機床l車削l加工范圍：內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、螺紋、溝槽、端面、成形面、偏心軸、單頭或多頭蝸桿等。l精度指標：普通車削 IT8IT7 Ra6.3-1.6 ( 4-6)精密車削 IT6IT5 Ra0.4-0.1 ( 8-10)超精密車削 Ra0.04 ( 11以上) 車床加工典型工序車床加工典型工序外圓柱面外圓柱面外圓錐面外圓錐面螺紋螺紋端面端面溝槽溝槽內(nèi)圓錐面內(nèi)圓錐面內(nèi)圓柱面內(nèi)圓柱面旋轉(zhuǎn)曲面旋轉(zhuǎn)曲面中心孔中心孔打孔打孔滾花滾花l 工藝特點： 易于保證工件各加工面的垂直度和同軸度切

2、削過程比較平穩(wěn)（切削力穩(wěn)定、慣性小、沖擊?。┑毒咝问奖容^簡單，刀具制作比較容易加工成本較低l 科研熱點與難點 難加工材料的加工（鈦合金、不銹鋼、高溫合金等） 普通材料的精密與超精密加工l銑削（主運動為刀具的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動為工作臺帶動）l加工范圍：平面（水平、垂直面、斜面）、溝槽、復(fù)雜曲面（成形或球頭銑刀的成形運動）等。l精度指標：普通銑削 IT8IT7 Ra6.3-1.6 ( 4-6)l 工藝特點： 刀具比較復(fù)雜，一般為多刃刀具，需專門廠家制作 切削過程中易產(chǎn)生振動，影響表面質(zhì)量的提高 可極大提高生產(chǎn)率 銑削的散熱條件較好l 科研熱點與難點 高速銑削領(lǐng)域 復(fù)雜銑刀的研制l銑削方式立銑法（端

3、銑法）：由銑刀的端面刃工作。臥銑法（周銑法）：由銑刀的外圓柱刀刃工作。u逆銑：銑削的主運動速度方向與工件進給運動方向相反。 缺點：切削厚度從零逐漸開始增大，切削之初存在切削刃在加工表面的擠壓滑行過程，加劇刀具的磨損；逆銑將工件上抬，易引起振動。u順銑：銑削的主運動速度方向與工件進給運動方向相同。 缺點：切削力容易引起工件和工作臺一起向前竄動，使進給量突然增大，引起打滑；銑削有硬皮的鑄件和鍛件時，首先接觸工件外皮，加劇刀具的磨損。l刨削（刨刀作往復(fù)直線運動）l加工范圍：加工平面、加工直槽、加工工件的內(nèi)表面（鍵槽、花鍵槽、方孔、三角形孔、內(nèi)齒直齒輪等）l精度指標：普通刨削 IT8IT7 Ra6.3

4、-1.6 ( 4-6)精密刨削 平面度0.02/1000 Ra0.8-0.4l 工藝特點： 生產(chǎn)率低，有空行程。l 刨削方式 牛頭刨（中小型零件的單件生產(chǎn)） 龍門刨（加工大型工件） 插削（加工工件的內(nèi)表面如鍵槽、花鍵槽、多邊形孔等，還可加工漸 開線齒面）l鉆、擴、鉸、鏜（孔加工）l精度指標：鉆 IT10 Ra12.5-6.3 (3)擴 IT10IT9 Ra6.3-3.2 ( 4)鉸 IT9IT6 Ra1.6-0.4 ( 6- 8)鏜 IT9IT7 Ra1.6-0.8 ( 6- 7)l 加工方式： 單件小批生產(chǎn)u中小型零件D13,臺式鉆床u 中小型零件13D50,立式鉆床u大型零件 搖臂鉆床（沈

5、陽 中捷搖臂鉆）大批量生產(chǎn)中，廣泛采用鉆模、多軸鉆或組合機床 加工。（大連柴油機廠）l 擴孔、鉸孔與鏜孔的區(qū)別擴孔、鉸孔無法提高孔軸線的位置精度和直線度鏜孔后的軸線以鏜桿的回轉(zhuǎn)軸線決定，因此可校正原軸 孔的位置精度。5 5、磨削加工與磨床、磨削加工與磨床 (1) 磨削加工磨削加工 定義定義 運動：運動：砂輪的旋轉(zhuǎn)為主運動砂輪的旋轉(zhuǎn)為主運動 工藝特點工藝特點 加工精度高，表面粗糙度小加工精度高，表面粗糙度小 可加工高硬度材料可加工高硬度材料 徑向分力大徑向分力大 磨削溫度高磨削溫度高 砂輪的自銳性砂輪的自銳性 應(yīng)用越來越廣泛應(yīng)用越來越廣泛(2)、磨床的種類、磨床的種類 外圓磨床外圓磨床普通外圓磨

6、床普通外圓磨床無心磨床無心磨床M1432AM1432A型萬能外圓磨床型萬能外圓磨床 特點：特點：工件置于砂輪和導(dǎo)論之間并工件置于砂輪和導(dǎo)論之間并用托板支承定位，工件中心略高于兩用托板支承定位，工件中心略高于兩輪中心的連線，在導(dǎo)論的摩擦力作用輪中心的連線，在導(dǎo)論的摩擦力作用下旋轉(zhuǎn)下旋轉(zhuǎn) 分類：分類：縱磨法（貫穿磨法）和橫磨縱磨法（貫穿磨法）和橫磨法（切入磨法）法（切入磨法）無心磨削示意圖無心磨削示意圖無心磨削無心磨削 內(nèi)圓磨床內(nèi)圓磨床 平面磨床平面磨床臥軸矩臺平面磨床臥軸矩臺平面磨床立軸圓臺平面磨床立軸圓臺平面磨床1-2 曲面加工方法與加工機床曲面加工方法與加工機床一、齒面加工與加工機床一、齒面

7、加工與加工機床 1、齒輪齒形加工方法、齒輪齒形加工方法 成形法成形法普通銑床普通銑床 展成法展成法滾齒機、插齒機等滾齒機、插齒機等 （1）銑齒）銑齒成形法成形法成本低、加工精度低、生產(chǎn)率低、僅適用于單件小批生成本低、加工精度低、生產(chǎn)率低、僅適用于單件小批生產(chǎn)產(chǎn) 或加工精度不高的低速齒輪，也用于齒形的粗加工或加工精度不高的低速齒輪，也用于齒形的粗加工銑齒工藝特點銑齒工藝特點弧齒錐齒輪銑齒機弧齒錐齒輪銑齒機 （2 2） 滾齒滾齒展成法展成法 滾齒所需要的運動滾齒所需要的運動 主運動：主運動：滾刀的高速旋轉(zhuǎn)滾刀的高速旋轉(zhuǎn) 分齒運動（展成運動）：分齒運動（展成運動）：滾刀與被切齒輪之間的嚙合滾刀與被切

8、齒輪之間的嚙合關(guān)系運動關(guān)系運動 垂直進給運動：垂直進給運動：滾刀沿工件軸向的進給運動滾刀沿工件軸向的進給運動滾齒機上滾切斜齒圓柱齒輪滾齒機上滾切斜齒圓柱齒輪 運動：運動：展成運動展成運動漸開線齒形漸開線齒形 差動運動差動運動螺旋線齒長螺旋線齒長 四條傳動鏈：四條傳動鏈：速度傳動鏈速度傳動鏈 展成傳動鏈展成傳動鏈 軸向進給傳動鏈軸向進給傳動鏈 差動傳動鏈差動傳動鏈滾齒加工特點滾齒加工特點 齒形精度和機床分度精度較銑齒高齒形精度和機床分度精度較銑齒高 可滾削出同模數(shù)而不同齒數(shù)的齒輪，提高了精度，降可滾削出同模數(shù)而不同齒數(shù)的齒輪，提高了精度，降了成本了成本 加工范圍廣加工范圍廣 連續(xù)切削，精度和生產(chǎn)

9、效率高連續(xù)切削，精度和生產(chǎn)效率高 不能滾削內(nèi)齒輪和相距太近的多聯(lián)齒輪不能滾削內(nèi)齒輪和相距太近的多聯(lián)齒輪 適宜于單件小批或成批大量生產(chǎn)適宜于單件小批或成批大量生產(chǎn) Y3150E型滾齒機型滾齒機 （3）插齒）插齒展成法展成法 插齒所需要的運動插齒所需要的運動 主運動主運動：插齒刀的上下往復(fù)直線運動：插齒刀的上下往復(fù)直線運動 分齒運動分齒運動(展成運動展成運動)：插齒刀和工件之間的嚙合關(guān)系運動：插齒刀和工件之間的嚙合關(guān)系運動 圓周進給運動圓周進給運動 徑向進給運動徑向進給運動 讓刀運動讓刀運動插齒加工特點：插齒加工特點： 節(jié)省刀具，降低成本節(jié)省刀具，降低成本 與滾齒的加工精度基本相同與滾齒的加工精度

10、基本相同 加工出的工件的齒形精度比加工出的工件的齒形精度比滾齒高，分齒精度略低于滾齒滾齒高，分齒精度略低于滾齒 生產(chǎn)效率較滾齒低生產(chǎn)效率較滾齒低 加工范圍較廣泛加工范圍較廣泛 適宜于單件小批或成批大量適宜于單件小批或成批大量生產(chǎn)生產(chǎn)（4）剃齒）剃齒展成法展成法 剃剃齒加工特點：齒加工特點： 齒形精加工齒形精加工 精度可達精度可達7 76 6級級 主要用來提高齒形精度和齒主要用來提高齒形精度和齒向精度，減小表面粗糙度值向精度，減小表面粗糙度值 機床結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高機床結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高 用于加工插齒或滾齒后未經(jīng)用于加工插齒或滾齒后未經(jīng)淬火的直齒和螺旋齒圓柱齒輪淬火的直齒和螺旋齒圓柱齒輪 多

11、用于大批大量生產(chǎn)的齒形多用于大批大量生產(chǎn)的齒形精加工精加工（5）珩齒）珩齒展成法展成法 珩齒加工特點：珩齒加工特點： 一種齒形光整加工過方法，屬于展成法加工一種齒形光整加工過方法，屬于展成法加工 具有磨齒、剃齒、和拋光等精加工的綜合作用具有磨齒、剃齒、和拋光等精加工的綜合作用 對齒形精度改善不大對齒形精度改善不大 用于加工經(jīng)過淬火的齒輪用于加工經(jīng)過淬火的齒輪（6 6）磨齒）磨齒 成形法磨齒成形法磨齒 展成法磨齒展成法磨齒錐形砂輪磨齒錐形砂輪磨齒雙碟形砂輪磨齒雙碟形砂輪磨齒（7 7）研齒）研齒展成法展成法 2、齒形加工方法選擇、齒形加工方法選擇二、復(fù)雜曲面加工與加工中心二、復(fù)雜曲面加工與加工中心

12、1-3 特種加工方法與加工機床特種加工方法與加工機床（略）（略） 種類：種類：化學(xué)、電化學(xué)、電化學(xué)機械加工，電火花加工，化學(xué)、電化學(xué)、電化學(xué)機械加工，電火花加工，超聲波加工、激光束加工，離子束加工、電子束加工，磨超聲波加工、激光束加工，離子束加工、電子束加工，磨料流加工，磨料噴射加工，液體噴射加工及各類復(fù)合加工料流加工，磨料噴射加工，液體噴射加工及各類復(fù)合加工 特點特點 可加工超硬脆材料和精密微細零件可加工超硬脆材料和精密微細零件 靠電能、化學(xué)能、聲能、光能、熱能等去除多余材料靠電能、化學(xué)能、聲能、光能、熱能等去除多余材料 可獲得很低的表面粗糙度，殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱可獲得很低的表面粗糙度，

13、殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響度遠小于一般金屬切削加工影響度遠小于一般金屬切削加工 加工范圍廣、適應(yīng)性強加工范圍廣、適應(yīng)性強 各種加工方法易復(fù)合形成新工藝方法，便于推廣應(yīng)用各種加工方法易復(fù)合形成新工藝方法，便于推廣應(yīng)用特種加工特種加工 1、電火花加工、電火花加工 加工原理加工原理 工藝特點工藝特點 適應(yīng)性強，可加工任何導(dǎo)電的硬脆、軟韌及難切削適應(yīng)性強，可加工任何導(dǎo)電的硬脆、軟韌及難切削加工材料加工材料 “無切削力無切削力”，方便地加工難加工的小孔、窄槽、，方便地加工難加工的小孔、窄槽、薄壁件和各種特殊及復(fù)雜形狀截面的型孔、型腔等薄壁件和各種特殊及復(fù)雜形狀截面的型孔、型腔等 工件表面硬度高，表面潤滑

14、性和耐磨性較好，特別工件表面硬度高，表面潤滑性和耐磨性較好，特別適用于模具制造適用于模具制造 一般加工速度較慢一般加工速度較慢電火花加工原理示意圖電火花加工原理示意圖切割各宗高硬度的導(dǎo)電材料切割各宗高硬度的導(dǎo)電材料切割形狀很復(fù)雜的模具切割形狀很復(fù)雜的模具幾乎沒有切削力，切割極薄或易變形的工件幾乎沒有切削力，切割極薄或易變形的工件 金屬絲電極，故不需制造成型電極金屬絲電極，故不需制造成型電極電火花線切割加工電火花線切割加工 2、點解加工、點解加工 加工原理加工原理 工藝特點工藝特點 工作電壓小，電流大工作電壓小，電流大 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣 生產(chǎn)率較高生產(chǎn)率較高 工具電極可長期使用工具電極可長期

15、使用 適于加工易變形或薄壁件適于加工易變形或薄壁件 加工精度難以控制加工精度難以控制 附屬設(shè)備多，造價高附屬設(shè)備多，造價高 電解液腐蝕機床，污染環(huán)境電解液腐蝕機床，污染環(huán)境 3、激光加工、激光加工 加工原理加工原理 工藝特點工藝特點 無加工工具，不存在工具磨損、斷屑、排屑問題無加工工具，不存在工具磨損、斷屑、排屑問題 幾乎可加工任何難加工的金屬和非金屬，加工異形孔幾乎可加工任何難加工的金屬和非金屬，加工異形孔 非接觸加工，工件無受力變形非接觸加工，工件無受力變形 效率高，工件受力熱變形小，切割邊緣質(zhì)量好效率高，工件受力熱變形小，切割邊緣質(zhì)量好 激光束傳遞方便激光束傳遞方便 易于控制易于控制 4、超聲波加工、超聲波加工 加工原理加工原理 工藝特點工藝特點 各種脆硬材料，特別是電火花和點解加工難以加工的各種脆硬材料，特別是電火花和點解加工難以加工的不導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料，導(dǎo)電的硬質(zhì)合金、淬火鋼不