第八章 切削加工設備及應用

第八章切削加工設備及應用8.1車削加工 8.2銑削加工

8.3鉆削加工 8.4磨削、刨削、鏜削加工8.5數控加工、精密加工、特種加工一、車削工藝范圍

二、車床種類

三、CA6140車床主要結構8.1車削概述車床主要用于加工各種回轉表面，如內外圓柱表面、內外圓錐表面、成型回轉面和回轉體端面等，有些車床還能加工螺紋面。由于大多數機器零件都具有回轉表面，車床的通用性又較廣，因此，車床的應用極為廣泛，在金屬切削機床中所占的比重最大，約占機床總數的20%～35%。（車床概述.MPG）

在車床上使用的刀具，主要是各種車刀，有些車床還可以使用各種孔加工刀具（如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等）和螺紋刀具。圖1.1.1

是臥式車床所能加工的典型表面。

一、車削工藝范圍

圖1.1.臥式車床所能加工的典型零件車床的種類很多，按其結構和用途可分為以下幾類：①臥式車床

②

立式車床

③落地車床

④轉塔車床⑤回輪車床⑥液壓仿形車床

⑦多刀自動和半自動車床

⑧專用：曲軸車床、凸輪車床、鏟齒車床。

圖1.1.2是常見的幾種車床。二、車床種類臥式車床

CA6140型臥式車床主要由主軸箱、進給箱、溜板箱、掛輪、床身、刀架和尾架等部件組成。三、CA6140車床主要結構刀架：夾持車刀尾座：在尾座套筒內安裝頂尖，可支承工件床身：連接各主要部件并保證各部件之間有正確的相對位置床腿

光杠：實現縱向或橫向自動進給

絲杠：將進給運動傳給溜板箱，完成螺紋車削溜板箱：將光杠傳來的旋轉運動變?yōu)檐嚨兜目v向或橫向的直線移動進給箱：將運動傳至光杠或絲杠主軸箱：支承主軸部件

掛輪床腿

主軸組件

CA6140車床主軸是一個空心的階梯軸，其內孔可用來通過棒料、拆卸頂尖，安裝夾緊裝置的杠件。主軸前端的錐孔用以安裝頂尖或心軸，主軸后端的錐孔是加工主軸時的工藝基面。主軸尾端的外圓柱面可作為安裝各種輔具的基面。卡盤的連接（車床主軸軸端的結構形式）

主軸前端用來安裝卡盤或撥盤，短圓錐作定位基面。法蘭外圈的11個螺紋孔用來拉緊四爪卡盤或撥盤，另一個孔裝定位銷傳遞轉矩。內圈有8個螺紋孔用來安裝三爪卡盤。這種結構的優(yōu)點是裝卸方便、安全可靠、定心精度高、主軸前端懸伸短?？ūP一、銑削工藝范圍及特點

二、銑床及刀具三、銑削方式8.2銑床概述四、常用銑床附件銑削：一種常見的金屬冷加工方式，和車削不同之處在于銑削加工中刀具在主軸驅動下高速旋轉，而被加工工件處于相對靜止。

1、銑削的切削運動主運動：銑刀旋轉運動進給運動：工作臺在垂直銑刀軸線上的直線運動一、銑削工藝范圍及特點

2、銑削加工特點：1）生產率較高2）適應性較好（可加工內圓弧面、螺旋槽、齒輪等）3）加工質量中等4）銑削方法靈活1、銑床種類基本形式：升降臺式銑床龍門銑床2、X6132銑床（臥式萬能升降臺銑床）二、銑床及刀具臥式萬能升降臺銑床剛性強，進給變速范圍廣，能承受中負荷切削。主軸錐孔可直接或通過附件安裝各種圓柱銑刀、圓片銑刀、成型銑刀、端面銑刀等刀具，適于加工各種零件的平面、斜面、溝槽、孔等。龍門銑床剛性高，可同時加工多個工件或多個表面，生產效率高。適于加工大批量生產、大型零件。3、銑削刀具圓柱形銑刀用于臥式銑床上加工平面。刀齒分布在銑刀的圓周上，按齒數分粗齒和細齒兩種。螺旋齒粗齒銑刀齒數少，刀齒強度高，容屑空間大，適用于粗加工；細齒銑刀適用于精加工。面銑刀用于立式銑床、端面銑床或龍門銑床上加工平面，端面和圓周上均有刀齒。立銑刀用于加工溝槽和臺階面等。

相對于工件的進給方向和銑刀的旋轉方向有兩種方式：1、順銑，銑刀的旋轉方向和切削的進給方向是相同的，在開始切削時銑刀就咬住工件并切下最后的切屑。2、逆銑，銑刀的旋轉方向和切削的進給方向是相反的，銑刀在開始切削之前必須在工件上滑移一段，以切削厚度為零開始，到切削結束時切削厚度達到最大。在三面刃銑刀、某些立銑或面銑時，切削力有不同方向。面銑時，銑刀正好在工件的外側，切削力的方向更應特別注意。順銑時，切削力將工件壓向工作臺，逆銑時切削力使工件離開工作臺。三、銑削方式1、順銑特點：順銑時，銑刀刀刃的切削厚度由最大到零，不存在滑行現象，刀具磨損較小，工件冷硬程度較輕。垂直分力Fv向下，對工件有一個壓緊作用，有利于工件的裝夾。但是水平分力Fh方向與工件進給方向相同，不利于消除工件臺絲桿和螺母間的間隙，切削時振動大。但其表面光潔度較好，適合精加工。2、逆銑特點逆銑時，銑刀刀刃不能立刻切入工件，而是在工件已加工表面滑行一段距離。刀具磨損加劇，工件表面產生冷硬現象，垂直分力Fv對工件有一個上抬作用，不利于工件的裝夾。但是水平分力Fh方向與工件進給方向相反，有利于消除工件臺絲桿和螺母間的間隙，切削平穩(wěn)，振動小。表面粗糙度較差，適合粗加工。1、回轉工作臺

帶有可轉動的臺面、用以裝夾工件并實現回轉和分度定位的附件，簡稱轉臺或第四軸。轉臺可分為手動轉臺和機動轉臺兩類。用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工時轉動工作臺，則可加工圓弧面和圓弧槽等。四、常用銑床附件2、萬能銑頭

裝夾在臥式銑床上使用，銑刀軸可在水平和垂直兩個平面內回轉?？梢酝瓿筛鱾€表面的銑削加工。

萬能銑頭銑刀軸可在水平和垂直兩個平面內回轉。繞水平z軸旋轉的軸稱為c軸，繞垂直x軸旋轉的軸稱為a軸，各軸協作完成各個表面的銑削加工。一、鉆削工藝范圍

二、鉆床種類

三、鉆孔、擴孔、鉸孔8.3鉆床概述提問：1、下兩幅圖中是何種銑刀？2、左圖屬于順銑還是逆銑？特點是什么？

鉆削加工是用鉆頭在工件上加工孔的一種加工方法。在鉆床上加工時，工件固定不動，刀具作旋轉運動（主運動）的同時沿軸向移動（進給運動）。（一）鉆削的特點與應用

1．鉆削加工的工藝范圍

鉆削加工的工藝范圍較廣，在鉆床上采用不同的刀具，可以完成鉆中心孔、鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋、锪孔和锪平面等，如圖8-1所示。在鉆床上鉆孔精度低，但也可通過鉆孔----擴孔----鉸孔加工出精度要求很高的孔（IT6～IT8，表面粗糙度為1.6～0.4μm），還可以利用夾具加工有位置要求的孔系。

麻花鉆的結構麻花鉆是一種形狀較復雜的雙刀槽孔加工工具。2．鉆削加工的工藝特點（1）鉆頭在半封閉的狀態(tài)下進行切削的，切削量大，排屑困難。（2）摩擦嚴重，產生熱量多，散熱困難。（3）轉速高、切削溫度高，致使鉆頭磨損嚴重。（4）擠壓嚴重，所需切削力大，容易產生孔壁的冷作硬化。（5）鉆頭細而懸伸長，加工時容易產生彎曲和振動。（6）鉆孔精度低，尺寸精度為IT13～IT12，表面粗糙度Ra為12.5～6.3μm。二、鉆床種類鉆床的主要類型有臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床以及專門化鉆床等。1．立式鉆床立式鉆床又分為圓柱立式鉆床、方柱立式鉆床和可調多軸立式鉆床三個系列。如圖8-2為一方柱立式鉆床，其主軸是垂直布置的，在水平方向上的位置固定不動必須通過工件的移動，找正被加工孔的位置。立式鉆床生產率不高，大多用于單件小批量生產加工中小型工件2．搖臂鉆床在大型工件上鉆孔，希望工件不動，鉆床主軸能任意調整其位置。這就需用搖臂鉆床。如圖8-3是搖臂鉆床的外形圖。搖臂鉆床廣泛地用于大、中型工件的加工。三、鉆孔、擴孔及鉸孔鉆削加工使用的鉆頭是定尺寸刀具，按其結構特點和用途可分為扁鉆、麻花鉆、深孔鉆和中心鉆等，鉆孔直徑為0.1～100mm，鉆孔深度變化范圍也很大。中心鉆B型A型1．麻花鉆（1）麻花鉆的組成標準麻花鉆如圖所示，由柄部、頸部和工作部分組成。

（2）麻花鉆鉆孔的方法找正和引導方式：單件小批：按劃線位置鉆孔。批量生產：采用專用鉆床夾具利用鉆套引導。鉆深孔：當孔的深度超過孔徑三倍時，鉆孔時要經常退出鉆頭及時排屑和冷卻。在硬材料上鉆孔：鉆孔速度不能過高，手動進給量要均勻，特別是孔將要鉆透時，應注意適當降低速度和進給量。鉆削較大的孔：當鉆孔直徑較大（通常＞30mm）時，應分兩次鉆削。在斜面上鉆孔：易使鉆頭引偏，造成孔軸線歪斜?？上蕊脸銎矫婧笤龠M行鉆孔），或采用特殊鉆套來引導鉆頭。

1）按劃線鉆孔如圖所示，首先根據加工孔的材料和刀具，合理選擇主軸轉速。然后移動工件，使鉆頭對準劃線的圓心樣沖眼，即試鉆。如發(fā)現有偏心現象，需重新進行校準。但由于鉆頭在工件上已定心，即使移動工件再鉆，鉆頭還會落到原來位置上，所以，應在淺孔坑與劃線距離較大處鏨數條淺槽，使試鉆孔底變平不再起導向作用，落鉆再試，等對準后即可開始鉆孔。當鉆頭快要鉆通時應減慢進給量，鉆通后方可退刀。按劃線法鉆孔

2）按靠刀法鉆孔如圖所示，工件上的孔對基準的孔距尺寸精度要求較高時，如果還采用劃線法鉆孔就不容易控制了，這時應利用銑床縱、橫手輪有刻度的特點，采用靠刀法來對刀實現孔的鉆削加工。具體加工方法如下：（1）先將中心鉆夾在夾頭內，使中心鉆外圓與工件基準剛好靠到后，再向X軸負方向搖進，使中心鉆離開工件，再向Y軸正方向搖進s1距離。（2）在此位置上，靠近另一基準后，就可搖過s距離，即對好左起第一個孔的中心位置。用靠刀法移動距離確定孔的中心位置

3）按鉆模鉆孔鉆削夾具簡稱“鉆?！?。它是在鉆床上進行孔的鉆、擴、鉸、锪、攻螺紋加工時，用以確定工件和刀具的相對正確位置，并使工件得到夾緊的工藝裝置。如圖所示。鉆頭的種類（柄別）直柄錐柄圓筒狀的柄部錐柄部MT柄鉆夾頭彈性夾頭主軸固定槽鉆床，車床加工中心直柄鉆頭Φ4.1Φ4.1直柄刃徑與柄徑相同Φ4.1→4.1

Φ4.2→4.2

Φ4.3→4.3

Φ4.4→4.4刃徑柄刃徑柄Φ4.1Φ6.0刃徑與柄徑不同刃徑

Φ4.1～Φ6.0→柄

6.0

柄粗→剛性好鉆頭的種類（按結構分）嵌刃式鉆頭可轉位刀片鉆頭硬質合金鉆頭

高速鋼鉆頭鉆頭的種類（油孔）油孔（內）油孔（內冷）鉆頭※有利于冷卻効果和切屑的排出擴展：槍孔鉆

2．擴孔擴孔常用于已鑄出、鍛出或鉆出孔的擴大。擴孔可作為鉸孔、磨孔前的預加工，也可以作為精度要求不高的孔的最終加工。擴孔比鉆孔的質量好，生產效率高。擴孔對鑄孔、鉆孔等預加工孔的軸線的偏斜，有一定的校正作用。擴孔精度一般為IT10左右，表面粗糙度Ra值可達6.3～3.2μm。擴孔鉆a)高速鋼整體式b)硬質合金鑲齒套式3．鉸孔鉸孔是利用鉸刀從工件孔壁切除微量金屬層，以提高其尺寸精度和減小表面粗糙度值的方法。它適用于孔的半精加工及精加工，也可用于磨孔或研孔前的預加工。鉸孔精度一般為IT9～IT7，表面粗糙度Ra值為3.2～1.6μm，精細鉸尺寸公差等級最高可達IT6，表面粗糙度Ra值為1.6～0.4μm。

鉸刀的類型直柄機用鉸刀錐柄機用鉸刀硬質合金錐柄機用鉸刀手用鉸刀可調節(jié)手用鉸刀套式機用鉸刀直柄莫氏圓錐鉸刀錐度鉸刀手用1：50一、刨削工藝范圍及特點

二、鏜削工藝范圍及特點

三、磨削工藝范圍及特點

8.4刨床、鏜床、磨床概述1、刨削加工：

刨刀與工件作水平方向相對直線往復運動的切削加工方法。刨削是平面加工的主要方法之一。2、刨削加工范圍：平面、溝槽、直線成型面。一、刨削工藝范圍及特點

刨削可以加工平面、平行面、垂直面、臺階、溝漕、斜面、曲面等。

牛頭刨床的最大刨削長度一般不超過1000mm，因此只適于加工中、小型工件。其主參數為最大刨削長度。如：B6050

其中B表示刨插類床，60表示牛頭，50表示滑枕加工最長零件的十分之一

3、常見的刨床類機床有牛頭刨床、龍門刨床和插床等。龍門刨床主要用來加上大型工件，或同時加工多個中、小型工件，還可以多把刨刀同時加工零件

插床又稱立式牛頭刨床，主要用來加工工件的內表面，如鍵槽、花鍵槽等，也可用于加工多邊形孔，如四方孔、六方孔等。

4、刨削加工常用裝夾方式1）壓板裝夾使用壓板時，壓緊力的作用點最好靠近切削處，壓緊力的大小要適當。如果工件放置壓板處下面是空的，必須墊實方可用壓板壓緊。如壓緊內孔面，應使用插銷壓板。2）平口鉗裝夾在平口鉗上裝夾工件時，首先要保證平口鉗在工作臺上的正確位置，必要時使用百分表進行找正。工件不能伸出鉗口兩端或高出鉗口面太多，因此工件下面的墊塊厚度應適當。夾緊時應該使工件緊靠在墊塊上。5、刨削與銑削的異同

刨削和銑削是平面加工的兩種基本方法。由于刨、銑加工所使用的設備、工藝裝備和切削方式不同，所以它們的工藝特點也有較大的差異。

1）刨削與銑削加工的生產率在大多數情況下，銑削加工的生產率明顯高于刨削加工，只有加工窄長平面時，刨削加工的生產率才高于銑削加工。這是因為：

(1)刨削主運動是直線往復運動，刀具切入工件時有沖擊，回程進還要克服慣性力，因此刨削的切削速度較低。銑削的主運動是回轉運動，因此有利于采用高速切削。

(2)刨刀屬于單刃刀具,實際參加切削的刀刃長度有限,一個表面通常要經過多次行程才能加工出來，而且回程一般不切削，屬于空行程。銑刀屬于多刃刀具，同時參加切削的刀齒數較多，總的切削寬度大，也沒有回程時間損失。

(3)對窄長平面（如長槽、導軌等），刨削的生產率高于銑削是因為刨削工件窄可減少橫向走刀次數。2）刨削與銑削的應用場合

刨削的生產率比銑削低，但由于刀具結構簡單，刨床便宜，調整方便，所以，刨削加工在單件小批量生產中具有較好的經濟效益，應用廣泛。在大批量生產中，銑削加工使用得極為普遍。刨削和銑削雖然都是主要加工平面和溝槽，但是銑削加工的主運動是回轉運動，銑刀類型多，銑床上的附件也較多，從而使銑削加工適應性強，加工范圍廣泛。從加工考慮，許多表面，用刨銑均能完成，但有些只能用刨，或有些只能用銑。例如工件內孔中的鍵槽和多邊形孔，可用插床（立式刨床）加工，用銑削是無法完成的。在銑床回轉工作臺上銑圓弧形溝槽、利用分度頭銑離合器和齒輪、在萬能銑床上通過掛輪銑螺旋槽等，這些在刨床上很難加工，甚至無法加工。1、鏜削加工：利用鏜刀對已有孔進行的切削加工工藝。2、鏜削切削運動主運動：鏜刀的旋轉運動進給運動：工件或鏜刀的直線運動3、鏜床的分類：臥式鏜床、坐標鏜床、金剛鏜床、落地鏜床二、鏜削工藝

①臥式鏜床臥式鏜床既要完成粗加工（如粗鏜、粗銑、鉆孔等），又要進行精加工（如精鏜孔）。因此對鏜床的主軸部件的精度、剛度有較高的要求.臥式鏜床的主參數是鏜軸直徑。

②坐標鏜床一種高精度的機床。其主要特點是具有坐標位置的精密測量裝置；有良好的剛性和抗振性。它主要用來鏜削精密孔（IT5級或更高），例如鉆模、鏜模上的精密孔。工藝范圍：可以鏜孔、鉆孔、擴孔、鉸孔以及精銑平面和溝槽，還可以進行精密刻線和劃線以及進行孔距和直線尺寸的精密測量工作。。。圖臥式坐標鏜床1--下滑座；2—上滑座；3—工作臺；4—立柱；5—主軸箱；6—床身底座坐標鏜床的主要技術參數是工作臺的寬度。

③金剛鏜床一種高速精密鏜床。主要特點是主運動vc很高，ap和f很小，加工精度可達IT5—IT6，Ra達0.63--0.08μm。金剛鏜床的主軸短而粗，剛度較高，傳動平穩(wěn)，能加工出低表面粗糙度和高精度孔。

單面臥式金剛鏜床

4、鏜刀

5、鏜削特點：

1）鏜削加工適應性強。（一把鏜刀可以加工不同直徑的孔）

2）操作技術要求高，生產率低。

3）鏜刀結構簡單，成本低。

4）可修正孔軸線誤差。1、磨削加工：利用砂輪在磨床上對工件進行切削加工的工藝。磨削加工屬于精加工2、磨削加工特點：

1）切削刃不規(guī)則

2）背吃刀量小、加工質量高

3）磨削速度快、溫度高

4）磨削加工的適應性強

5）砂輪具有自銳性

一、磨削工藝范圍及特點

3、磨削加工范圍：

磨削加工的應用范圍非常廣泛，可以加工內外圓柱面、內外圓錐面、平面、成形面和組合面等工作臺—由上下兩層組成。上工作臺可繞下工作臺在水平面內回轉一個角度（±10°），用以磨削錐度不大的長圓錐面；上工作臺的上面裝有頭架和尾座，它們隨著工作臺一起，沿床身導軌作縱向往復運動。工作臺床身—磨床的基礎支承件，作用是支承各主要部件，使它們在工作時保持準確的位置。床身內部用作液壓油的油池。床身頭架—用于安裝及夾持工件并帶動工件旋轉。在水平面內可逆時針方向旋轉90°。頭架內圓磨具內圓磨具—用于支承磨內孔的砂輪主軸，內圓磨具主軸由單獨的電機驅動。砂輪架—裝在滑鞍上，用于支承并傳動高速旋轉的砂輪主軸。當需磨削短圓錐面時，砂輪架可在水平面內調整至一定角度位置（±30°）。砂輪架尾座尾座—和頭架的前頂尖一起支承工件?；凹皺M向進給機構橫向進給手輪滑鞍及橫向進給機構—轉動橫向進給手輪，可以使橫向進給機構帶動滑鞍及其上的砂輪架作橫向進給運動。退回砂輪縱向進給手輪換向擋塊內圓磨具支架

2、內圓磨削裝置主要由內圓磨具和支架兩部分組成,裝在砂輪架的前上方，使用時翻下，不用時翻向上方。使用時翻下不使用時翻上內圓磨具是磨內孔用的砂輪主軸部件，它做成獨立部件，裝在支架孔中，可以很方便地進行更換。因磨削內圓的砂輪直徑較小，要達到足夠的磨削線速度，就要求砂輪軸具有很高的轉速。為使砂輪軸在高轉速下運轉平穩(wěn)，砂輪軸軸承應有足夠的剛度和壽命，故砂輪軸前后各用兩個D級精度的角接觸球軸承支承，沿圓周方向均勻分布的彈簧通過套筒頂緊軸承的外圈產生預緊。這種結構能利用彈簧自動消除因砂輪軸熱脹伸長或軸承磨損后產生的影響使軸承保持穩(wěn)定的預緊力，以保持軸承的剛度和壽命。D級精度軸承