金属加工工艺学 第五篇 切削加工.ppt

湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 第五篇第五篇 切削加工切削加工 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 第五篇第五篇 切削加工切削加工 切削加工切削加工使用切削工具，在工具和工件的相对运动中，使用切削工具，在工具和工件的相对运动中， 把工件上多余的材料层切除，使工件获得规定把工件上多余的材料层切除，使工件获得规定 的的几何参数几何参数和和表面质量表面质量的加工方法。的加工方法。 分为分为机械加工和钳工机械加工和钳工二部分二部分 1. 1. 机械加工机械加工通过工人操纵机床来完成切削加工通过工人操纵机床来完成切削加工。 主要方法主要方法: : 车、钻、刨、铣、磨等。车、钻、刨、铣、磨等。 2. 2. 钳工钳工 通过工人手持工具来进行加工。通过工人手持工具来进行加工。 常用方法常用方法: : 锉、锯、刮、研、錾等。锉、锯、刮、研、錾等。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 一、金属切削加工的基础知识 1） 加工精度 u尺寸精度：分为20级： T00、T01、T1、T2 - T18 T7T6 常用于机床、机器、车辆和仪表； T9T8 于中等精度，用于重型机械。 u形状精度：直线度、平面度、圆度、圆柱度等。 u位置精度：平行度、垂直度、同轴度、对称度等。 （一）加工质量要求 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2）表面加工质量以表面粗糙度标记 标记： 、 、 、 数字为Ra（m）。 Ra越小，表面愈光洁 。 6.3 0.8 1.63.2 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （二）切削运动与切削要素 .切削运动切削机床上刀具与工件的相对运动。 车 削铣 削 根据其作用不同而分为主运动和进给运动。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u 主运动 速度最高；消耗功率 最大；切下金属的主体 运动。如车削中工件的 旋转运动；铣削中刀具 的旋转等。 进给运动（个或多个） 维持新的金属层连续 投入切削，消耗功率小。 如车削中车刀的直线平移 （轴向或径向进给）和铣 削中工作台带着工件的直 线移动。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering .切削用量三要素 包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。 u切削速度主运动速度c 切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度（单位 时间内工件与刀具沿主运动方向相对移动的距离。）单位 为m/s 主运动为旋转,切削速度为最大线速度 式中 d工件或刀具直径 （mm）； n工件或刀具转速 （r/s或r/min）； 1000 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 主运动为往复直线运动（如刨削） 式中 nr主运动（直线） 每秒或每分钟的 往复次 数（st/s 或st/min）； L 往复行程长度 （mm）。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 进给量（f） 进给量（常以 f 表示）是主运动旋转一周或一个往复行程时 ，（刀具在进给方向上相对工件的位移量.）单位为mm/r或 mm/st。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u背吃刀量（p） 是工件已加工表面与待加工表 面的垂直距离，(如车削) 即 式中 dw工件待加工表面直径（mm）； dm 工件已加工表面直径（mm）。 dw-dm 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （三）刀具材料及刀具构造 了解刀具材料、刀头几何形状及典型刀具结构特点。 刀具的组成 夹持部分 切削部分 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 高硬度; 足够强度和冲击韧度； 高耐磨性； 高热硬性，即具有高温 （600700）硬度（红硬度）； 良好的工艺性能和低成本。 1刀具材料 1）刀具材料性能要求 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2）常用刀具材料 高速钢：W18Cr4V（600时48HRC） W6Mo5Cr4V3（630650时 60HRC）（高速切削）； 合金工具钢：9Mn2V、9SiCr、CrWMn（一般刀具）； 碳素工具钢：T8、T10A等（钳工刀具）； .硬质合金：用粉末冶金制取，用于切削难加工材料； YG（K）：WCCo 切脆性材料 YT（P）：WCTiCCo 加工钢件 其他类：涂层（TiC）刀具；陶瓷（Al2O3TiC） 和金刚石（刻划玻璃）刀具等（用于切削难加工材料）， 见P7表1-1 常用刀具材料的基本性能 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2.刀具角度 1）车刀切削部分的组成 “三面两刃一刀尖”(以车刀为例) 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u前刀面 切屑流出的表面（刀头上表面）； 副后刀面 与工件已加工表面相 对应的刀头平面，包容副切削刃； 主后刀面 与工件加工表面相 对应的刀头平面,包容主切刃； 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线； 承担主体切削工作; 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线。 刀尖（实为小圆弧状或线形） 两刀刃的交点。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2）车刀切削部分的主要角度 借助三个辅助面基面、切削平面、正交平面（静止参考系 ） 基面- 通过主切削刃上某一点而垂直 于该点(假定)主运动方向的平面,可视为水 平面。用Pr表示， 切削平面-通过主切削刃上某一点 与切削刃相切,且垂直基面的平面 用Ps表示。 正交平面（主剖面） 通过主切削刃上某一点且同时垂直于基面和 切削平面的平面。用Po表示。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering “前角、后角两偏角”还有一个刃倾角刀头标注角 度 用于刀头设计、制造、刃磨和测量。标示前刀面、后刀面（ 三面）的空间位向。 以外圆车刀为例： 车刀切削部分的五个主要角度 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u前角:在正交平面内测量。前刀面与基面的夹角，以 0 表示, 0增大，车刀锋利，减小与切屑的磨损。一般取值 1020,切灰铸铁取值515 主后角: 正交平面P0内测量的,主后刀面与切削平面的夹角。 以0表示，0增大，减小刀头与工件的磨损。 一般取612 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u两偏角(主偏角和副偏角) : 在基面Pr内测量的,表示两切 削刃偏离进给方向的空间位向。 u主偏角:主切削刃在基面Pr的投影与进给方向的夹角称为 主偏角，以Kr表示。一般取值3075。 Kr增大（90 ），用于切削的刃长减小，刀具耐用度增加， 径向力降低。车削细长轴时弯曲变形小。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 副偏角: 副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角， 用Kr表示，一般取值510。Kr减小，减小刀具磨损， 有利于降低表面粗糙度。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u还有一个“刃倾角” 在切削平面Ps测量的,主切削刃与基面的夹角，以s 表示。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u刃倾角的正负： 刃尖为最高点，主切削刃向下倾斜，s定为正。 刃尖处于最低点，主切削刃向上倾斜，s定为负。 s 取负值时，刀头强度加大，适于铸铁粗加工。 s 取正值时，切屑流向待加工表面。 精加工 s取负值，对于带状切屑，切屑流向已加工表面， 有可能刮伤加工表面。这一点，需要注意。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 车刀磨刃技巧 取s=+3，切屑流向待加工表面。不损伤已加工表面 主切削刃磨有0.150.2mm的倒棱，能提高刀刃强度。 大前角，令 0=1530，切削力小，前刀面上磨有平行于 主切削刃的圆形卷屑槽（46mm深）。排屑顺利，发热小。 主偏角Kr =90，切削刃长度最小，工件受力（径 向力） 变形最小。用于细长轴精加工。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 金属切削过程 定义：用金属切削刀具从工件表面切除多余的金属， 获得一定精度和表面质量的要求的零件的过程。 1）切屑的形成与切削变形 切屑的形成 刀具挤压切削层产生变形与工件分离 形成了切屑。 （四） 金属切削过程 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 切削过程三个变形区 第一变形区：从OA塑性变形开始OM剪切滑移基本完成。 第二变形区：靠近前刀面处的晶粒进一步变形，沿前刀面方向 纤维化 第三变形区：已加工表面上金属与后刀面摩擦，产生纤维化和 加工硬化 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 切削厚度压缩比: h=hch/hD lD 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2）影响切削变形的因素(选讲） a 工件材料 ： 塑性好，变形大 b 刀具的角度：前角大，变形小 c 切削用量：切削速度大，进给量大，切削 厚度大，变形小 d 刀具与工件的摩擦：摩擦大。变形大。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 3） 切屑的种类 a 带状切屑 塑性材料，切削厚度小，切削速度高，前角大 b 挤裂切屑 切削速度低，切削厚度大，前角较小 c 粒状切屑 （单元切屑）切削速度更低，切削厚度更厚，塑 性较低 c 崩碎切屑 脆性材料（铸铁和黄铜） 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 4）积屑瘤 切塑性金属（在一定的切削速度范围内），刀具前刀面 靠近切削刃的部位粘附一块很硬的金属。 形成条件： 切塑性金属，切削速度在一定的范围内 (550m/min), 切削区的温度高。 控制方法：提高强度、硬度，增大切削速度， 控制切削区的温度。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 作用在刀具上的力 5) 切削力和切削功率 1）切削力的来源： 切屑层金属和切屑 作用在前刀面上的 正压力和摩擦力； 已加工表面作用在 后刀面上的正压力 和摩擦力 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 外圆切削时的切削合力与分力 主切削力（Fc)（切向力） 总切削力在主运动方向上 的分力。 进给力（Ff）（轴向力） 总切削力在进给方向上的 分力 背向力（Fp）（径向力） 总切削力在背吃刀量方向 上的分力 F= Fc + Ff + Fp 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 6）切削功的计算 Pm=Fcvc10 -3 (KW) 3）影响切削力的因素 a 工件材料 b 切削用量 c 刀具几何角度 d 切削液和刀具材料 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 7)切削热和切削温度 切削热的产生 产生于三个变形区 切屑变形所产生的热 是主要来源（第一变 形区） 切屑与前刀面的摩擦 所产生的热（第二变 形区） 刀具的后刀面与工件 表面摩擦所产生的热 （第三变形区） 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 切削热的传出 通过 切屑、 工件、 刀具、 周围的介质传出 车削 5086% 39% 1040% 1% 钻削 28% 52. 5% 14. 5% 5% 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 影响切削温度的主要因素 a 切削用量 b 刀具角度 c 工件材料 d 其他因素 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering (五)、刀具的磨损 1）刀具磨损的形式 前刀面磨损 、后刀面磨损、前后刀面同时磨损 2）影响刀具磨损的因素 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2）影响刀具磨损的因素 a 切削用量 b 刀具角度 c 工件材料 d 刀具材料 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 3）刀具的磨损的过程 分三个阶段 a 初级磨损阶段 b 正常磨损阶段 c 急剧磨损阶段 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 4）磨钝标准 刀具的磨损量到达一定的程度就要换刀或刃磨，这个 磨损限度称为磨钝标准 刀具都存在后刀面的磨损，通常规定以后刀面的均匀磨 损区的宽度VB值作为衡量磨损量的大小。 VB 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 5）刀具的耐用度和刀具寿命 一把新刀或新刃磨过的刀具从开始切削到磨损量达 到磨钝标准(磨损限度）为止所经历的实际切削时间 刀具的耐用度（T） 硬质合金焊接车刀：60min 高速钢钻头：80-120min 硬质合金端铣刀：120-180min 齿轮刀具：200-300min 刀具开始切削到完全报废所经历的实际切削时间的 总和刀具寿命。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 6) 切削液 作用：改善润滑条件，减小摩擦热；冷却降温，改 善散热条件； 清洗工件等。 合理选择可以降低切削力和切削温度，提高刀具的 耐用度和加工质量 矿物油 同时起润滑和冷却作用，以润滑为主； 用于精加工。 水溶液（加一定量的防锈剂苏打）主要起冷 却降温作用；用于粗加工。 分类： 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u乳化液（乳化油加水稀释 ，70%98%的水），可用 于粗、精加工。 加工铸铁一般不用切削液。 组织内有石墨能起润滑作 用。用硬质合金刀具，也 不用切削液。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （六） 切削用量（Vc、f、p）的合理选择 2）方案 例如: 粗车： p与 f 较大， Vc较低； 精车： p与 f 较小， Vc较高； 对于表面较硬和难加工材料，Vc较低； 刀具材料好， Vc可适当提高。 1）原则 在充分利用刀具的耐用性能和维护机 床安全使用的前提下，以“质量、效率、成本” 三准则来合理选择。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 选择切削用量顺序：首先选取尽可能大的背吃刀量； 其次选进给量；最后选切削速度。 1）粗加工中切削用量的选择 主要考虑生产率，应尽量选取较大的背吃刀量。 根据切削力来选择进给量。 切削速度通过计算得出。 2）精加工中切削用量的选择 主要考虑加工质量和刀具耐用度 背吃刀量小，进给量选小，切削速度选大 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 复习题 分别指出车端面和铣（镗）平面的主运动和进给 运动，并同时用示意图表示。 说明切削用量三要素的物理意义。 绘制外圆车刀刀头工作示意图，分别说明“三面 两刃一刀尖”和“前角后角两偏角”。 对刀具材料有何要求？常用刀具材料有哪几种？ 举例说明其应用特点。 何谓刀具耐用度？ 说明切削热的产生原因和切削液的种类及其作用 。 简述切削用量的一般选择原则。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 二 常用切削加工方法综述 及零件典型表面工艺方案的制订 （一）外圆表面切削加工及工艺方案的制订(录像) 挂轮轴 1加工方法分类： 车削：粗车、半精车、 精车及精细车； 外圆磨削：粗磨、半精 磨、精磨、超精磨等。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering (1) 运动形式 主运动 工件（主轴）旋转运动 进给运动刀具的直线运动（横向、纵向等） 车 削 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering (2) 精度等级 按加工工艺分： 粗车加工精度为 IT13 IT10，表面粗糙度值为 Ra12.5 6.3 m。 去掉零件大部分加工余量，以达到较高的生产率，为后续 加工作准备。次要表面的最终加工。 半精车加工精度IT10IT9，表面粗糙度为Ra 6.3 3.2m。 为零件的精加工作准备。中等精度表面最终加工工序。 精车加工精度IT8IT7， 表面粗糙度为 Ra 6.3 1.6m 表面加工的最终工序或光整加工的预加工。 精细车加工精度IT6IT5 表面粗糙度： Ra0.40.1 m 是小型非铁金属零件代替磨削加工的主要加工方法。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 普通车床 适于各种中、小型轴、 盘、套类零件的单件、小批量生产 。 转塔式六角车床 适于加工零件尺 寸较小、形状较复杂的中、小型轴 、盘、套类零件的大批大量生产。 立式车床 适于直径较大、长度较 短的形状复杂的大型或重型零件。 （L/D=0.30.8） 数控车床 适于多品种、小批量 生产复杂形状的零件。 (3) 车削设备(选讲) 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering (4) 工件装夹的方法 卡盘装夹 适用于L/D 4的工件。 顶尖装夹 适用于L/D = 410的工件。 心轴装夹 适用于盘、套类零件的精加工。 其它附件 跟刀架、中心架、花盘等。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 易于保证工件各加工面的位置精度 切削过程比较平稳 刀具简单，装夹方便， 应用广泛，加工材料范围广。(适用 于有色金属零件的精加工) (5)车削的工艺特点 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering (6) 车削加工的应用 1.车外圆面 2.车内圆面（车床上镗孔） 3.车端面、车槽、切断 实体零件：钻孔 车（镗） 扩、铰 已铸出、锻出孔： 镗孔 4.车锥面 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 5.车成形面 6.车螺纹 7. 滚花 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 外圆磨削 在外圆磨床上进行。 用砂轮作为切削刀具 ，为外圆精加工的主 要方法，宜用于淬火 钢铁件。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 砂轮依靠砂轮磨粒对被加工表面起着“挤 压、滑擦和刻划”作用。 砂轮具有“自锐性”，即砂轮内新旧磨粒 在磨削时通过推陈出新而始终保持锐利的 性能。 磨削需要切削液（乳化液）进行冷却。 加工精度高，表面质量好。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 运动形式： 主运动砂轮的旋转 运动 进给运动工件、砂 轮的旋转、直线运动 精度等级：IT7IT6 表面粗糙度:Ra0.20.8m 工艺特点:精度高,表面粗糙 度小,砂轮有自锐作用,磨削 温度高。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 3加工方案制订 1）原则 粗精分开，先粗后精；先面后孔。 2）外圆面的技术要求 本身精度 位置精度 表面精度 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 粗车半精车精车（T8 T7 ；R0.81.6）。 用于：非铁金属件的最终加工； 粗车半精车（T9 T10； R3.26.3）。 用于不重要的配合表面或非配合表面。 粗车（T12 T11；R12.550）。 外圆表面的预加工，提高生产率为主要目的。 3）方案 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u粗车半精车磨削（T8 T7；R0.81.6） 。 用于淬火钢质且精 度要求高的轴、套 类零件。半精车后， 磨削前要插入表面淬火。 粗磨精磨研磨（或精细磨）（T6 T5； R0.0080.1）。 用于精度很高和表面粗糙度很小的表面淬硬 件。粗磨前进行车削和表面淬火。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （二）零件平面加工方法及加工方案的制订 柴油机油底壳件 双面铣削 1平面加工方法 几乎所有普通加工方法（钻削 除外）都可以应用，即车削、铣削、刨削、拉 削、磨削、刮研及抛光等。以铣削、刨削 为主。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 这里指在一次拉削汽车连杆大头三个侧平面 。 u用车、铣 、拉、刨削加工平面，加工质量一 般情况下可达到“六六、七七、八八”，即： 表面粗糙度R1.66.3：加工精度T7 T8 。当然，进一步精车、精铣、精刨，还可提高 加工精度。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 1）刨削 u机床：牛头刨床（中小件）、龙门刨床（ 中、大件） u运动形式：主运动和进给运动均为直线。 u精度等级：T7T8；R1.66.3， 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 工艺特点：生产率低，加工成本低 加工工艺范围：加工平面（水平面、垂直面 、斜面）沟槽等。 主要用于平面加工，小批量生产和维修。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2）铣削 u机床：卧式铣床、立式铣床和龙门铣床。 运动形式: 主运动：刀具旋转； 进给运动：工件直线运 动。 卧式铣床（X6125） 立式铣床（X5030） 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u分类： 依刀齿在铣刀上的分布分： 周铣刀齿分布于刀盘圆周上，一般为卧铣（绕水 平轴旋转）。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向 相同。 逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向 相反。 顺铣 逆铣 刀具寿命长； 工件表面质量高； 有利于工件的夹紧。 工件表面质量低。 刀具磨损严重； 不利于工件的夹紧。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 端铣刀齿分布于刀盘端面。一般为立铣（绕垂直 轴线旋转）。 端铣加工质量比周铣高，生产效率也比周铣高。目 前大都采用端铣。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u铣刀： 带 柄 铣 刀带 孔 铣 刀 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u铣削生产率比刨削高，属于多刀齿切削；加工质量适 中；工件便于安装，生产成本低。但加工时因切削不 连续，有冲击和振动，影响加工质量。 u精度等级：T7T8；R1.63.2 u工艺特点：生产效率高，加工工艺范围广。容易产生 震动；刀齿散热条件好 u应用范围。可加工大小平面、沟槽（直槽、T形、燕 尾形等） 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 3）拉削为多刀刨削，一次 加工成形，属于高效、高质 量的加工方法。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u刀具为拉刀，由多排刀具组成。各排刀齿切削 分量之和等于切削层厚。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 运动形式：只有主运动-直线运动， 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u拉削加工精度 T6T7；R0.40.8。 u应应用拉平面、拉圆圆孔、型孔等；大量生产产。 如汽车车缸体上、下底面、侧侧面的拉削，一共由 1754把刀组组成刀排，上、下底面经经往返两次拉 削成。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 拉削的特点： 生产率高； 加工范围广； 加工精度高，表面粗糙度低； 拉床结构简单； 拉刀寿命长。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u平面磨削通常用于平面精加工。 周磨：是利于砂轮的外圆面进行磨削的，多用于加 工质量要求较高的工件 端磨：是利于砂轮的端面进行磨削的，适用于加工 质量要求不很高的工件。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 3平面加工方案制订 技术要求：形状精度；位置精度；表面质量三方面的要求。 方案制订： 1）粗车精车（端面）T8 T7；R1.612.5。 2）粗铣铣（刨） T13 T11；R12.525。 3）粗铣铣精铣铣（粗刨精刨） T10 T7； R1.63.2。 4）粗铣铣拉削 T6 T7；R0.81.6。 5）粗铣铣（刨）精铣铣（刨）表面淬火（钢质钢质 ） 磨削 T5 T6；R0.20.8。 应用 ：非结合面，一般粗铣、粗刨或粗车即可。 结合面，先粗后精，粗精配合； 重要结合面，如机床床身导轨面，还要精磨。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （三）孔的加工及方案制订 1孔的加工方法 主要有钻孔、扩 孔、铰孔、镗削、拉 削、磨削等。 1）钻孔 多为粗加工，刀具为 麻花钻头， 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 钻孔所用的设备 u台式钻床：单件小批量生产中，中小型工件上的小孔。 （D13) u立式钻床：中小型工件上较大的孔（D50)。 u摇臂钻床：大中型工件上的孔。 u车床：回转体工件上的孔 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 运动形式： 主运动钻头的旋转运动 进给运动钻头的轴向进给运动 精度等级：IT1113 表面粗糙度：Ra12.525m 应用：孔加工（小于50mm） 钻孔的工艺特点：钻头的刚性差（引 偏） ，排屑困难，加工精度低（切 削热不易传出） 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 减少钻头引偏采取如下措施 u预钻锥形定心坑 u用钻套导向 u钻头的两个主切削刃应尽量刃磨对称。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2）扩孔（用扩孔钻）和铰孔（ 用铰刀）指对已钻出或铸出、 锻制的原孔进一步加工，以提 高孔的加工精度和表面质量。 扩孔可达T10T9， R3.2 6.3；铰铰孔可达T9T7； R0.41.6。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 3）镗镗孔 用镗镗刀对对已钻钻出、铸铸出或锻锻制的预预加工 孔 进进一步加工，可在车车床或镗镗床上进进行。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u加工T8T7（精镗），R 0.8 1.6。 精细镗细镗 精度可 达T7T6，R0.20.8。 u镗削生产率低。采用多刃镗刀可提高生产率。 u镗削适应广，灵活性大， 加工质量高。 u可矫正原孔轴线偏斜和位置偏差。 镗削是大孔（D80100）、孔内环槽合适 的加工方法， 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 4）磨削（内圆磨）孔的精加工方法。加工精度 达T8T7，R0.41.6。加工质质量不如外圆圆 磨和平面磨，砂轮轮直径受限。生产产率较较低。 一般用于不宜用其他方法加工的高精度孔及 淬硬孔，如冲压压模的淬硬凹模孔。 5）拉削用圆孔花键和内齿拉刀加工，用于大量生产。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2孔加工方案的制订 孔的技术要求与外圆表面相似 5）（钻）粗镗半精镗磨削（ T8 T7；R0.81.6） 用于淬火钢件的精加工。 4）粗镗半精镗精镗（ T8 T7；R0.81.6）。 中、小批生产，非淬火件的加工。 3）（钻）粗镗拉削（T8 T7；R0.40.8）。 成批、大量生产。 2）钻铰或钻扩铰（T8 T7；R1.63.2） 用于非淬火钢件、铸铁件和非铁金属件小孔、细 长孔加工（50）。 1）钻孔 用于任何批量、实体上的装配孔加工。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （四）齿轮齿形加工 u齿轮传动：是用来传递空间任意两轴之间的运动 ，传递准确可靠，结构紧凑，寿命长，效益高， 是应用最广泛的一种传动机构。 齿轮齿形一般为渐开线。 渐开线齿形齿轮因其加工简单， 安装较方便，强度高，传动平稳 等优点，应用最广。 齿轮齿形加工方法主要有 成形法和展成法。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u成形法（仿形法） 用成形刀具直接切出 ，如铣齿、磨齿等。铣 齿刀号见P112表5-3 铣齿刀 铣齿 磨齿 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering u展成法（范成法或包络法 ） 利用滚齿或插齿刀具与 被切齿轮坯的啮合运动切 出齿形。如插齿机上插齿 ，滚齿机上滚齿等。 滚齿刀滚齿 插齿 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 滚齿加工在滚齿机上进行 运动形式： 主运动滚刀的旋转运动 轴向进给运动滚刀沿工件的轴向进给 展成运动（分齿运动）滚刀与工件的 啮合运动 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 精度等级：IT7IT8 表面粗糙度： Ra1. 63.2m 加工工艺范围：直齿、斜齿、螺旋齿轮和蜗轮 工艺特点：加工范围大，生产效率高。齿形误差小。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 插齿加工在插齿机上进行 运动形式： 主运动插齿刀的上下往复运动 展成运动（分齿运动）插齿刀与工件的啮合运动 径向进给运动切全齿深，插齿刀的运动。 让刀运动为了减少刀具磨损和已加工表面摩擦，齿坯而 作的运动。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 精度等级：IT8IT7 加工工艺范围：直齿、内齿。带台肩的齿轮 工艺特点：齿形误差小，生产率较滚齿低， 加工范围大，表面粗糙度小。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 这是用剃齿刀和珩磨轮对齿轮进行精加工，也属于展成法。 剃剃 齿齿 刀刀 珩珩 磨磨 轮轮 剃剃 齿齿 珩珩 磨磨 刀刀 具具 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 圆柱齿轮的精加工 剃齿：是在剃齿机上用剃齿刀对齿 轮轮齿进行精加工的方法。 用途：齿面未淬硬（小于35HRC） 直齿和斜齿圆柱齿轮的精加工。 精度等级：IT5-IT6 表面粗糙度：Ra0.20.4m 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 珩齿：是在珩齿机上用珩磨轮对已淬火齿轮进行精 加工的一种方法。 用途：主要用于剃齿后需淬火齿轮的精加工。 精度等级：IT6 磨齿：是在磨齿机上使用砂轮对已淬火的齿轮进行 精加工的一种常用方法。 分类：成形法磨齿，展成法磨齿 精度等级：IT5-IT6 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （五）数控加工 在数控机床（数控车床、数控铣床、数控磨床 等）上用计算机数控程序实现自动加工。 数控车床 数控铣床 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 特点 1）加工精度高，质量稳定。 2）工件加工周期短，自动控制，生产效率提高。 3）不用换刀，由计算机自动调整，按程序运行加工。 改善了劳动条件，减轻了工人劳动强度。 4）有利于生产管理。通过CAD/CAE/CAM柔性系统， 实现从产品设计，加工工艺分析、制造到自动检测的零 件 生产全过程自动化. 5）应用广泛。对于小批量复杂的各种零件，数控 加工最为理想。但生产效率不如流水线高。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 加工方法的选用 总的原则： 1. 根据被加工面的形状尺寸精度要求确定加工顺 序。如：缸体、曲轴在自动线分工序由各自的专 用机床加工。 2. 依据工件的材质、热处理要求来合理安排加工 工序。 3. 按零件的结构形状、结构特点。 4.依据生产纲领、生产效率、生产条件等考虑。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 复习题 说明车削加工的应用范围及工艺特点。 说明磨削加工的工艺使用范围及工艺特点。 简述外圆表面的加工工艺方案并作比较。 试述平面加工方法及工艺方案的制订。 说明孔加工方法及工艺方案的对比分析。 刨削和铣削有何异同，分别说明其工艺特点。 齿轮齿形加工分哪两类，说明其工作原理。 试述数控加工的特点及其应用。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 三、工艺过程的基本知识 （一）基本概念 1生产过程和工艺过程 生产过程 指将原材料制成毛坯，再由毛 坯加工成零件，经过装配成为机器的全过程。 生产过程 成形装配 材 料 毛 坯 零 件 产 品 加工 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 工艺过程 直接改变毛坯尺寸、形状和材料性能 ， 使之变为成品的过程。 工艺过程连同原材料运输、保管、生产准备、装 配、产品检验、试车和包装等环节组成生产过程。 工艺过程又包括若干道工序 下面请看一段关于汽车总装过程的录像。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 2工序与工步 工序 指在同一工作地点，对一个或一组零件所 连续完成的部分工艺过程。工序组成工艺过程。 同一工序内还需若干次安装。 每一次安装又可分为若干工步。 下面以阶梯轴为例提出两种加工工序组合方案。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 3、生产类型 生产纲领:某工厂一年制造的合格产品的数量( 年产量),生产纲领是划分生产类型的依据. 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 1）单件生产：重复件少。重型机械制造和工厂修理车间对 单个零件的修理、配制属于单件生产。 2）成批生产：成批地生产相同零件。分小批生产、中批生 产、大批生产 3）大量生产：同一产品的制造数量很多，在大多数工作地 点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产。 如汽车制造，标准轴承加工。 生产类型不同，对设备、夹具、刀具、检具和毛坯要求 各不相同。单件小批量生产车间，通用机床和夹具用得 多。对大量生产，专用机床、专用夹具用的多。 根据零件的大小和生产纲领分： 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 单件、小批生产成批生产大批大量生产 机床设备通用（万能）的 设备 通用和部分专 用设备 广泛使用高效 专用设备 夹具通用夹具广泛使用专用 夹具 广泛使用高效 专用夹具 刀具和量具一般刀具和通用 量具 部分的采用专 用刀具和量具 广泛采用高效 率专用刀具和 量具 毛坯木模手工造型和 自由锻造 部分的采用机 器造型和模锻 机器造型、压 力铸造、模锻 、辊锻等 对工人的技 术要求 高一般 操作工 低 调整工 高 各种生产类型的特征和要求： 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering （二）工件安装和夹具 1工件定位的概念 无论是单个零件在机床上的安装与加工或 多个零件的同类加工工序，工件相对于刀具 都必须始终保持有一个准确的位置。这就称 为工件的定位。 从定位到夹紧的整个过程-安装 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 工件在夹具中定位的过程是实现工件上的定 位表面与夹具上相应的定位元件接触的过程。 2.工件的定位原理 工件定位不准或加工中位置错动，其尺寸、形 状和位置精度都不可能得到保证，导致零件报废， 这是不允许的。 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 任何一个工件在机床中未定位 之前，都可以看成在空间直角坐 标系中的自由的物体，即具有六 个自由度。 沿X、Y、Z坐标的三个移动： 用 工件的六个自由度 3. 工件的六个自由度 用 X、Y、Z 表示 即绕X、Y、Z坐标的三个转动： 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 在三个相互垂直的平面上,用合理（按照三、二、一 规律）分布的六个支承点(支承钉)去限制工件的六个自由 度，使工件在夹具中的位置被完全确定六点定位原 理(规则) 4.六点定位原理 工件在空间的六点定位 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 为保证尺寸Aa需限制工 件的 Z、X、Y 为保证尺寸Bb需限制工 件的 X、Z 为保证尺寸Cc需限制工 件的 Y。 按照三、二、一规律布置 的六个支承点、工件的六 个自由度则全部被加以限 制完全定位(六点定 位） 0 X Z Y 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 实现完全定位的六点定位原理 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 1)完全定位 对于工件的加工，比如在长方体上 加工出一定尺寸要求的不同槽，空间X、Y、Z三个方向都 不得有任何位置的移动或旋转，需要完全定位。 5.六点定位原理的应用 湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering 由于工件加工的要求不同， 比如铣削或刨削平面，在轴 上铣削平面等，工件在