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(duì)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(diǎn)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(lái)使零件成形。

二、零件表面的形成方法及所需運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(diǎn)按一定的規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)，形成所需的發(fā)生線（刀具需要有一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)。（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(dòng)）。

（3）相切法：刀具中心按一定規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)，切削點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與工件相切就形成了發(fā)生線（刀具需要有兩個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，即刀具的旋轉(zhuǎn)和刀具中心按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)）。（4）展成法：切削線與發(fā)生線逐點(diǎn)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(gè)獨(dú)立的復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)--展成運(yùn)動(dòng)）。

圖

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

2．機(jī)床切削成形運(yùn)動(dòng)

機(jī)床的切削成形運(yùn)動(dòng)由表面成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)組成。

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

主運(yùn)動(dòng)：

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

配合主運(yùn)動(dòng)連續(xù)不斷的切除切屑，同時(shí)得到具有幾何特性所需的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)或多個(gè)，其消耗功率較主運(yùn)動(dòng)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(dòng)。第二節(jié)機(jī)械加工方法綜述

根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)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(dòng)特點(diǎn)

主切削運(yùn)動(dòng)是工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具的直線運(yùn)動(dòng)。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(diǎn)及應(yīng)用車削工藝特點(diǎn)

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(shí)，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(shí)，可達(dá)較高質(zhì)量。

4、刀具簡(jiǎn)單

車刀制造、刃磨和安裝均較方便。二、銑削1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)主切削運(yùn)動(dòng)是刀具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)帶動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)。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(diǎn)，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(shí)主運(yùn)動(dòng)速度方向與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(shí)切屑厚度由大變小（最大零）是順銑；銑削時(shí)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(tái)絲桿、螺母間隙分析逆銑順銑對(duì)比角度逆銑順銑

結(jié)論切屑截面形狀逆銑時(shí)，刀齒的切削厚度由零逐漸增加，刀齒切入工件時(shí)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(shí)則無(wú)此現(xiàn)象，但順銑不宜銑帶硬皮的工件

順銑時(shí)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(shí)，刀齒對(duì)工件的垂直作用力Fv向上，容易使工件的裝夾松動(dòng)。順銑時(shí)，刀齒對(duì)工件的垂直作用力Fv向下，使工件壓緊在工作臺(tái)上，加工比較平穩(wěn)。順銑時(shí)工件加緊比逆銑可靠工作臺(tái)絲杠、螺母間隙逆銑時(shí)，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(tái)絲杠始終與螺母接觸。

順銑時(shí)，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(huì)帶動(dòng)工件和工作臺(tái)竄動(dòng)，使銑削進(jìn)給量不均勻，容易打刀。采用順銑法加工時(shí)必須采取措施消除絲杠與螺母之間的間隙。

順銑時(shí)工作臺(tái)有竄動(dòng)，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(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)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?yàn)榕倨矫娌荒塬@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(diǎn)及其應(yīng)用

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

由于多齒工作，每個(gè)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(dòng)

3)刀齒散熱條件較好多齒工作，每個(gè)齒間歇工作，有冷卻時(shí)間，散熱條件好，但切入切出時(shí)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(dòng)可能△逆銑時(shí)，螺母中間隙處于有利位置，不至使工件竄動(dòng)，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(huì)竄動(dòng)，可能會(huì)損壞刀具，損壞工件﹡工件有黑皮時(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)特點(diǎn)主切削運(yùn)動(dòng)是刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是垂直于主運(yùn)動(dòng)方向所做的間歇運(yùn)動(dòng)。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(wú)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(dòng)特點(diǎn)主切削運(yùn)動(dòng)是鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是鉆頭相對(duì)于工件的軸向運(yùn)動(dòng)。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(diǎn)(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(zhǎng)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(shí)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(duì)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(shí)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(duì)已有孔進(jìn)行再加工，稱為鏜孔。對(duì)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(dòng)特點(diǎn)主切削運(yùn)動(dòng)是鏜刀隨鏜桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。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(dòng)

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(dòng)鏜床上鏜孔專用鏜模鏜孔鏜桿鏜刀工件工件臺(tái)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(dòng)鏜桿鏜刀工件工作臺(tái)主軸4．鏜孔的工藝特點(diǎn)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(lái)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(diǎn)

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(dòng)，采用較小的切削用量，另外，僅有一個(gè)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(dòng)的，兩個(gè)對(duì)稱的切削刃產(chǎn)生的切削力，自動(dòng)平衡其位置。(1)加工質(zhì)量較高刀片浮動(dòng)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(shí)工作，故生產(chǎn)率較高(3)刀具成本較單刃鏜刀高浮動(dòng)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(shí)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(dòng)

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(lái)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(duì)螺旋齒輪嚙合滾動(dòng)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(dòng)和傳動(dòng)原理圖

（2）滾切斜齒圓柱齒輪機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)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(tái)（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(shí)剃齒刀和齒輪軸交錯(cuò)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(duì)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(dòng)2、展成法磨齒機(jī)的原理和運(yùn)動(dòng)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(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪上的每個(gè)磨粒都可看成是一個(gè)微小刀齒，砂輪的磨削過程，實(shí)際上是磨粒對(duì)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(dòng)作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在工件每一行程終了時(shí)，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(wú)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(shí)磨削2)工件無(wú)中心支承的外圓磨削無(wú)心磨削采用無(wú)心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，主要用于磨削圓柱表面。適于細(xì)長(zhǎng)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(diǎn)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(diǎn)(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(gè))，導(dǎo)向作用好，切削平穩(wěn)，