第一章機(jī)械加工方法

第一章機(jī)械加工方法

根據(jù)零件的功能不同，它便具有不同的形狀，研究如何形成這些形狀的方法，就是零件成形的方法。第一節(jié)零件表面成形

按照零件形成過程中質(zhì)量的變化，可將零件成形方法分為三類：一、零件成形的方法1、Δm〈0：材料去除加工

傳統(tǒng)的切削加工方法，在制造過程中通過材料切除而獲得需要的幾何形狀。包括車、銑、刨、鉆、鏜、磨削加工和特種加工。切削加工：利用切削刀具從工件上切除多余材料.特種加工：指利用化學(xué)、物理或電化學(xué)方法對工件材料進(jìn)行去除的一系列方法的總稱。2、Δm=0：材料成型加工

特點是材料成型前后，其質(zhì)量基本保持不變，主要通過模具成型。包括鑄造、鍛造、沖壓、注塑、粉末冶金等工藝。3.Δm〉0：材料累積加工

利用微體積材料逐漸疊加的方式和快速成形(RapidPrototyping)技術(shù)，通過材料累加來使零件成形。

二、零件表面的形成方法及所需運(yùn)動1．零件表面的形狀零件表面可以看作是一條線（稱為母線）沿另一條線（稱為導(dǎo)線）運(yùn)動的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線。常見的零件表面按其形狀可分為3類：

（1）旋轉(zhuǎn)表面：（3）特形表面：（2）縱向表面：2．零件表面的形成方法（1）軌跡法：刀具切削點按一定的規(guī)律作軌跡運(yùn)動，形成所需的發(fā)生線（刀具需要有一個獨立的成形運(yùn)動。（2）成形法：刀具刀刃就是切削線，它的形狀及尺寸與需要成形的發(fā)生線一致（刀具不需要專門的成形運(yùn)動）。

（3）相切法：刀具中心按一定規(guī)律作軌跡運(yùn)動，切削點運(yùn)動軌跡與工件相切就形成了發(fā)生線（刀具需要有兩個獨立的成形運(yùn)動，即刀具的旋轉(zhuǎn)和刀具中心按一定規(guī)律運(yùn)動）。（4）展成法：切削線與發(fā)生線逐點相切，發(fā)生線是切削線的包絡(luò)線（刀具和工件需要有一個獨立的復(fù)合成形運(yùn)動--展成運(yùn)動）。

圖

用來形成被加工表面形狀的運(yùn)動（刀具與工件間的相對運(yùn)動）稱為表面成形運(yùn)動，表面成形運(yùn)動由機(jī)床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動組成。

2．機(jī)床切削成形運(yùn)動

機(jī)床的切削成形運(yùn)動由表面成形運(yùn)動和輔助運(yùn)動組成。

用來形成被加工表面形狀的運(yùn)動稱為表面成形運(yùn)動，成形運(yùn)動由機(jī)床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動組成。

主運(yùn)動：

切下切屑所需最基本的運(yùn)動，一般說來，它是速度最高、消耗功率最大的運(yùn)動。主運(yùn)動只有一個。如：車削是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，平面刨削時刀具的往復(fù)運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動：

配合主運(yùn)動連續(xù)不斷的切除切屑，同時得到具有幾何特性所需的運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動可以是一個或多個，其消耗功率較主運(yùn)動小。如：車刀的縱向連續(xù)進(jìn)給、刨平面的間歇進(jìn)給運(yùn)動。第二節(jié)機(jī)械加工方法綜述

根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動不同，刀具不同，可分為不同的加工方法：如車削、銑削、磨削、刨削、鉆削等。2/6/2023一、車削1.運(yùn)動特點

主切削運(yùn)動是工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是刀具的直線運(yùn)動。2.典型加工表面圓柱面圓錐面成形表面端面螺紋3.表面質(zhì)量加工精度IT8-IT7表面粗糙度Ra6.3-1.64.車削工藝特點及應(yīng)用車削工藝特點

1、易于保證工件各加工面的位置精度

﹡例如易于保證同軸度要求利用卡盤安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是車床主軸回轉(zhuǎn)軸線利用前后頂尖安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是兩頂尖的中心連線﹡易于保證端面與軸線垂直度要求由橫溜板導(dǎo)軌，與工件回轉(zhuǎn)軸線的垂直度

2、切削過程較平穩(wěn)

避免了慣性力與沖擊力，允許采用較大的切削用量，高速切削，利于生產(chǎn)率提高。

3、適于有色金屬零件的精加工

有色金屬零件表面粗糙度大Ra值要求較小時，不宜采用磨削加工，需要用車削或銑削等。用金剛石車刀進(jìn)行精細(xì)車時，可達(dá)較高質(zhì)量。

4、刀具簡單

車刀制造、刃磨和安裝均較方便。二、銑削1.運(yùn)動特點主切削運(yùn)動是刀具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是工作臺帶動工件運(yùn)動。2.典型加工表面平面鍵槽螺旋槽（麻花鉆）成形面（齒輪）復(fù)雜曲面（數(shù)控銑床）3.表面質(zhì)量加工精度IT8-IT7

表面粗糙度Ra6.3-1.6um鍵槽銑刀銑削方式順銑4.順銑和逆銑端銑端銑逆銑周銑周銑

順銑和逆銑各有特點，應(yīng)根據(jù)加工的具體條件合理選擇。順銑.avi圖逆銑.avi圖定義1.按切削速度方向定義銑削時主運(yùn)動速度方向與進(jìn)給運(yùn)動方向相同的叫順銑；反之，叫逆銑。定義2.按切屑厚度變化定義銑削時切屑厚度由大變?。ㄗ畲罅悖┦琼樸?；銑削時切屑厚度由小變大（零最大）是逆銑。（1）從切屑截面形狀分析（2）從工件裝夾可靠性分析（3）從工作臺絲桿、螺母間隙分析逆銑順銑對比角度逆銑順銑

結(jié)論切屑截面形狀逆銑時，刀齒的切削厚度由零逐漸增加，刀齒切入工件時切削厚度為零，由于切削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在已加工表面上滑擦一段距離后才能真正切入工件，因而刀齒磨損快，加工表面質(zhì)量較差。順銑時則無此現(xiàn)象，但順銑不宜銑帶硬皮的工件

順銑時銑刀壽命比逆銑高2－3倍，加工表面也比較好

工件裝夾可靠性逆銑時，刀齒對工件的垂直作用力Fv向上，容易使工件的裝夾松動。順銑時，刀齒對工件的垂直作用力Fv向下，使工件壓緊在工作臺上，加工比較平穩(wěn)。順銑時工件加緊比逆銑可靠工作臺絲杠、螺母間隙逆銑時，工件承受的水平銑削力FH與進(jìn)給速度的方向相反，銑床工作臺絲杠始終與螺母接觸。

順銑時，工件承受的水平銑削力FH與進(jìn)給速度相同，由于絲杠螺母間有間隙，銑刀會帶動工件和工作臺竄動，使銑削進(jìn)給量不均勻，容易打刀。采用順銑法加工時必須采取措施消除絲杠與螺母之間的間隙。

順銑時工作臺有竄動，容易打刀。2/6/2023

由于銑刀是多刃刀具，刀齒能連續(xù)地依次進(jìn)行切削，沒有空程損失，且主運(yùn)動為回轉(zhuǎn)運(yùn)動，可實現(xiàn)高速切削，故銑平面的生產(chǎn)效率一般都比刨平面高。

由于銑平面的生產(chǎn)率高，在大批大量生產(chǎn)中銑平面已逐漸取代了刨平面。因為刨平面不能獲得足夠的切削速度，有色金屬材料的平面加工幾乎全部都用銑削。5.銑削工藝特點及其應(yīng)用

1)生產(chǎn)率較高多齒工作，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動利于高速銑削2)容易產(chǎn)生振動

由于多齒工作，每個齒切削厚度變化，切削力變化，切削過程不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動

3)刀齒散熱條件較好多齒工作，每個齒間歇工作，有冷卻時間，散熱條件好，但切入切出時沖擊可能引起刀片碎裂6.端銑和周銑1）周銑法﹡逆銑△切削層由0增大到最大值△切削開始刀刃不切入工件，而是擠壓滑行，刀刃磨損，工件表面質(zhì)量下降△切削力上抬工件，增加了工件振動可能△逆銑時，螺母中間隙處于有利位置，不至使工件竄動，不易損壞刀具△目前常用逆銑法﹡順銑由于螺母中間隙處于不利位置，工件可能會竄動，可能會損壞刀具，損壞工件﹡工件有黑皮時常用逆銑法2）端銑法

周銑法與端銑法的比較﹡參加工作齒數(shù)△周銑法，與ae有關(guān)(ae：銑削寬度，垂直于銑刀軸線)一般1~2齒(ap：銑削深度，同銑刀軸線)△端銑法，與ae有關(guān)(相當(dāng)于工件寬度)一般較多△端銑的切削過程比周銑時平穩(wěn)，有利于提高質(zhì)量﹡切削層厚度端銑：切削層厚度均勻，刀具磨損小，并減少表面粗糙度周銑：切削層厚度不均勻，刀具磨損稍大，表面粗糙度稍差兩者比較后，端銑可達(dá)較小的表面粗糙度。﹡端銑剛度較好，且多半采用硬質(zhì)合金刀片，而周銑多半用高速鋼，端銑可用高速銑削，生產(chǎn)率高，也提高工件表面質(zhì)量﹡目前銑削平面時多采用端銑法周銑法適應(yīng)性廣，除平面外，還有銑溝槽、齒形等，也常采用三、刨削1.運(yùn)動特點主切削運(yùn)動是刀具的往復(fù)直線運(yùn)動；進(jìn)給運(yùn)動是垂直于主運(yùn)動方向所做的間歇運(yùn)動。2.典型加工表面平面斜面溝槽成形表面3.表面質(zhì)量加工精度IT8-IT7表面粗糙度Ra6.3-1.6um四、鉆削（孔）和鏜削（孔）

鉆孔是在事先無孔的加工表面形成孔的加工方法。鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工方法，鏜孔工作既可以在鏜床上進(jìn)行，也可以在車床上進(jìn)行。a鉆削：1.運(yùn)動特點主切削運(yùn)動是鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是鉆頭相對于工件的軸向運(yùn)動。2.表面質(zhì)量加工精度IT13-IT11表面粗糙度Ra12.5-6.33工藝特點(1)容易產(chǎn)生“引偏”﹡引偏：1)由于鉆頭彎曲而引起孔徑擴(kuò)大，孔不圓。2)孔的軸線歪斜﹡引偏原因：

1)麻花鉆是最常用刀具，由于細(xì)長而剛性差2)麻花鉆上有兩條較深的螺旋槽，剛性差3)鉆頭僅有兩條很窄二棱邊與孔壁接觸，接觸剛度和導(dǎo)向作用也很差。4)鉆頭橫刃處前角有很大負(fù)值，切削條件極差，鉆孔時一半以上的軸向力由橫刃產(chǎn)生，稍有偏斜將產(chǎn)生較大附加力矩，使鉆頭彎曲此外，兩切削刃不對稱，工件材料不均勻，也易引偏。(2)排屑困難﹡切削較寬，排屑困難，與孔壁有較大的摩擦和擠壓，降低了孔壁的質(zhì)量，有時切削阻塞在容屑槽里，卡死鉆頭，甚至將鉆頭扭斷。﹡排屑是鉆孔重要問題之一可多次退出，或修磨出分屑槽。(3)切削熱不易傳散b鏜削：

用鏜刀對已有孔進(jìn)行再加工，稱為鏜孔。對較大孔，內(nèi)成形面，孔內(nèi)環(huán)槽等，鏜削是唯一合適的加工方法。1.運(yùn)動特點主切削運(yùn)動是鏜刀隨鏜桿轉(zhuǎn)動，進(jìn)給運(yùn)動是工件做直線進(jìn)給運(yùn)動。2.表面質(zhì)量加工精度一般鏜孔：IT9~IT7，Ra為0.8~1.6精細(xì)鏜：IT7~IT6，Ra為0.2~0.8

（1）工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動

鏜圓柱孔鏜錐孔3．三種不同的鏜孔方式（2）刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進(jìn)給運(yùn)動鏜床上鏜孔專用鏜模鏜孔鏜桿鏜刀工件工件臺主軸鏜模拖板鏜刀鏜桿工件（3）刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給運(yùn)動鏜桿鏜刀工件工作臺主軸4．鏜孔的工藝特點及應(yīng)用范圍

鏜孔和鉆一擴(kuò)一鉸工藝相比，孔徑尺寸不受刀具尺寸的限制，且鏜孔具有較強(qiáng)的誤差修正能力，可通過多次走刀來修正原孔軸線偏斜誤差，而且能使所鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。

幾種鏜刀鏜孔的特點

1、單刃鏜刀鏜孔(刀頭結(jié)構(gòu)與車刀類似)(1)適應(yīng)性較廣，靈活性較大可粗加，半精加，精加工一把鏜刀可加工直徑不同的孔(2)可以校正原有孔軸線歪斜或位置偏差(3)生產(chǎn)率較低，較適用于單件小批量生產(chǎn)

單刃鏜刀的剛度較低，為減少變形和振動，采用較小的切削用量，另外，僅有一個主切削刃工作，所以生產(chǎn)率較低。

2、多刃鏜刀鏜孔多刃鏜刀的鏜刀片是浮動的，兩個對稱的切削刃產(chǎn)生的切削力，自動平衡其位置。(1)加工質(zhì)量較高刀片浮動可抵償偏擺引起不良影響較寬的修光刃可減少孔壁粗糙度值(2)生產(chǎn)率較高，兩刀刃同時工作，故生產(chǎn)率較高(3)刀具成本較單刃鏜刀高浮動鏜刀主要用于批量生產(chǎn)，精加工箱體零件上直徑較大的孔。

齒輪的切削加工，按其形成齒型的原理，可分為兩類：即成形法和展成法。用成形法加工齒輪時采用的刀具是盤狀模數(shù)銑刀和指狀模數(shù)銑刀。

五、齒面加工2/6/2023

圓柱齒輪加工的方法主要有滾齒和插齒等；錐齒輪的加工方法有：直齒圓錐齒輪的刨齒、銑齒、拉齒和加工弧齒輪的銑齒。

精加工齒輪齒面方法有研齒、剃齒和磨齒。（一）插齒原理、插齒機(jī)床和插齒刀1、插齒機(jī)床及其插齒原理（1）插齒原理及所需要的運(yùn)動

齒輪滾刀是按展成法加工齒輪的刀具，在齒輪制造中應(yīng)用很廣泛，可以用來加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪。用齒輪滾刀加工齒輪的過程，相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合滾動的過程。（二）滾齒原理、滾刀和滾齒機(jī)床1、滾齒原理用齒輪滾刀加工齒輪的情況4、滾齒機(jī)床

滾齒機(jī)主要用于滾切直齒和斜齒圓柱齒輪和蝸輪。（1）滾切直齒圓柱齒輪

機(jī)床的運(yùn)動和傳動原理圖

（2）滾切斜齒圓柱齒輪機(jī)床的運(yùn)動和傳動原理圖（3）滾齒機(jī)結(jié)構(gòu)床身立柱刀架溜板刀桿后立柱心軸工作臺（三）剃齒原理和剃齒刀1、剃齒工作原理

盤形剃齒刀外型很像齒輪，加工時剃齒刀和齒輪軸交錯成一角度，作螺旋齒輪嚙合。2、剃齒刀的用途和種類

剃齒刀是一種精加工齒輪刀具，主要限制是不能加工淬硬的齒輪。剃齒刀按其結(jié)構(gòu)可以分為下列幾種：（1）齒條形剃齒刀（2）盤形剃齒刀（3）小模數(shù)剃齒刀（4）蝸輪剃齒刀盤形剃齒刀小模數(shù)剃齒刀蝸輪剃齒刀（四）磨齒機(jī)床

磨齒機(jī)多用于對淬硬的齒輪進(jìn)行齒廓的精加工。磨齒機(jī)有兩大類即用成形砂輪磨齒和用展成法磨齒。1、成形砂輪磨齒機(jī)的原理和運(yùn)動2、展成法磨齒機(jī)的原理和運(yùn)動1）連續(xù)磨齒

2）分度磨齒六、復(fù)雜曲面加工

如螺旋槳的表面，渦輪葉片表面，復(fù)雜模具型腔面等，其表面形狀比較復(fù)雜，不能用基本立體要素（例如棱柱、棱錐、球等）描述，通常稱之為復(fù)雜曲面。

復(fù)雜曲面的切削加工方法主要有仿形銑和數(shù)控銑兩種，使用的刀具一般是頭部為圓形的球頭銑刀。

七、磨削

磨削的主運(yùn)動是砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，砂輪上的每個磨粒都可看成是一個微小刀齒，砂輪的磨削過程，實際上是磨粒對工件表面的切削、刻削、和滑擦三種作用的綜合效應(yīng)。磨削可分為外圓磨、內(nèi)孔磨、平面磨等。1、外圓表面的磨削加工（1）加工方法1）工件有中心支承的外圓磨削

圖a.縱向進(jìn)給磨削圖

迎著進(jìn)給方向的前部分砂輪寬度上的磨粒擔(dān)負(fù)著切削任務(wù)，而后部分磨粒起著修光作用，因此Ra值小，但磨削效率低。工件沿軸向往復(fù)移動作縱向進(jìn)給運(yùn)動，在工件每一行程終了時，砂輪作一次橫向進(jìn)給，全部余量在多次行程中逐漸被磨去。b.橫向進(jìn)給磨削（切入磨削）工件無縱向進(jìn)給運(yùn)動，砂輪的寬度比需磨削表面稍寬，以緩慢的橫向進(jìn)給磨掉全部加工余量，磨削效率高。C.外圓和端面同時磨削2)工件無中心支承的外圓磨削無心磨削采用無心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo)輪驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)，主要用于磨削圓柱表面。適于細(xì)長軸及不帶中心孔的軸套、銷等零件。2.外圓磨削加工的工藝特點及應(yīng)用范圍（1）磨粒硬度高，它能加工一般金屬切削刀具所不能加工的淬硬工件表面。

（2）磨削加工能切除極薄極細(xì)的切屑，修正誤差的能力強(qiáng)，加工精度高（IT6－IT5），加工表面粗糙度小，往往作為最終加工工序.九.其它加工方法介紹

1、擴(kuò)孔用擴(kuò)孔鉆，擴(kuò)孔可作為孔的半精加工

和鉆孔比的特點(1)切削刃不到中心，避免了橫刃和橫刃引起的一些不良影響；(2)切屑窄，易排出，不易擦傷已加工表面。容屑可做的較小較淺，提高了剛度；(3)刀齒多(3~4個)，導(dǎo)向作用好，切削平穩(wěn)，