第7章 金属切削加工

1、第7章 金属切削加工 7.1 金属切削机床的基本知识 7.1.1金属切削机床的分类 1. 基本分类法:目前我国机床分为十二类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹 加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、超声波及电加工机床，切断机床及其它机床。 2.其它分类法.机床的通用化程度可分为：通用机床、专门化按机床和专用机床。 按机床的加工精度可分为：普通精度机床、精密精度机床和高精度机床。 按机床的自动化程度可分为：手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床。按机床的质量 不同可分为：仪表机床、中型机床、大型机床和重型机床。 7.1.2金属切削机床型号的编制方法 1. 1. 通用机床型号通用机床型号

2、:(1) 机床的类别代号。机床的类别代号用汉语拼音大写字母表示。如“车 床”的汉语拼音是“Chechuang”，用“C”表示，读着“车”。 (2) 机床的特性代号。机床的特性代号用汉语拼音大写字母表示。 1）通用特性代号。 2）结构特性代号。 (3) 机床的组、型代号。机床的组、型代号用两位数字表示。 (4) 主参数的代号。主参数是代表机床规格大小的一种参数，在机床型号中用阿拉伯数字表 示，通常用主参数的折算值（1、1/10或1/100）来表示。 (5) 机床重大改进序号。 (6) 同一型号机床的变型代号。 （）（）（）()（/）（） 2. 2. 专用机床型号：专用机床型号：专用机床型号表示方

3、法通式如下：专用机床型号表示方法通式如下： 7.1.3金属切削机床的运动 1表面成形运动：机床在切削过程中，使工 件获得一定表面形状所必需的刀具和工件 间的相对运动称为表面成形运动。机床加 工时所需表面成形运动的形式、数目与被 加工表面形状、所采用的加工方法和刀具 结构有关。 机床在进行切削加工时，必定有、且通常只有 一个主运动，但进给运动可能有一个或几 个，也可能没有。 2.辅助运动辅助运动 :除表面成形运动外，机床在切削加工过程中所必需的其 它运动，都是辅助运动 7.1.4金属切削机床的技术性能 （1）工艺范围。 （2）技术参数。（3）加工质量。 （4）自动化程度。 （5）人机关系。 （6

4、）成本。 7.2 车削加工 7.2.1概述概述 车床类机床主要用于车削加工。在车床上使用的刀具主要是车刀，还可使用钻头、扩 孔钻、铰刀等孔加工刀具。 车床的主运动为主轴的回转运动，进给运动通常为刀具的直线运动。 7.2.2 CA6140型卧式车床 1机床的组成机床的组成 ,2机床的传动系统机床的传动系统 7.2.2 CA6140型卧式车床(续） (1) 主运动传动链 )( 30 34 34 50 )( )( 43 51 38 56 )( 230 130 )5 .7min,/1450( 1 1 反转 右 正转 左 电动机 VIIM M I mm mm kwr )( )( 58 26 50 51

5、80 20 50 50 80 20 )( 50 63 50 30 58 22 41 39 2 2 主轴 右 左 VI MVIV M III 7.2.2 CA6140型卧式车床(续） (2)车削螺纹传动链。 CA6140型卧式车床可以车削普通、英制、模数制和径节制4 种 标准螺纹、大导程螺纹、非标准的和较精密的螺纹，以及上述各种螺纹的左旋和 右旋螺纹。 1）车削普通螺纹。普通螺纹的导程S（mm）为S=KP。 K-头数，P-螺距。 刀架丝杠 左旋 右旋 主轴 XIXMXVIIIuXVIXV uXIVXIIIXIXVI XVIIIXVI XVXIV 5 25 36 36 25 36 25 75 10

6、0 100 63 33 25 25 33 33 33 58 58 )(12 25 36 36 25 36 25 75 100 100 63 33 33 58 58 1 )( mmuuS 倍基主轴 倍基 uuS7 7.2.2 CA6140型卧式车床(续） 适当地选择和的值，就可以得到各种S值。 在XIV轴和XV轴之间共有8种不同的传动比为U基。轴和轴之间有4种不同的传动 比为U倍。 7 9 28 36 , 7 8 28 32 , 7 7 28 28 , 7 5 . 6 28 26 4321 基基基基 uuuu 7 12 21 36 , 7 11 21 33 , 7 10 14 20 , 7 5

7、. 9 14 19 8765 基基基基 uuuu 1 28 35 35 28 , 2 1 28 35 45 18 4 1 48 15 35 28 , 8 1 48 15 45 18 43 21 倍倍 倍倍 uu uu 7.2.2 CA6140型卧式车床(续） mKKPS mm )(12 25 36 36 25 36 25 97 100 100 64 33 33 58 58 1 )( mmuumkSm 倍基主轴 倍基u u k m 4 7 车削英制螺纹。 英制螺纹以每英寸长度上螺纹扣（牙）数a（扣/英寸）表示。为 使传动计算方便，将英制导程换算成米制导程为： a K KPS aa 4 .25 倍

8、 基 u uk a 4 7 车削径节制螺纹。径节制螺纹用在英制蜗杆中，它是以径节DP（牙/英寸）来表 示的。径节表示齿轮或蜗杆折算到1英寸分度圆直径上的齿数，所以英制蜗杆的轴 向齿距（径节螺纹的螺距）PDP（mm）为 2）车削其它螺纹 车削模数制螺纹。模数制螺纹主要用于米制蜗杆，它用模数m表示，则螺纹的导程Sm(mm)为： )( 4 .25 )(mm DPDP PDP 英寸 倍 基 u u KDP7 7.2.2 CA6140型卧式车床(续） 车削非标准螺距螺纹和较精密螺纹。其运动平衡式为 )(12 33 33 58 58 1 )( mmuKPS 挂主轴非 1212 非 挂 KP S d c b

9、 a u (3)机动进给传动链 纵向进给刀架齿轮齿条 横向进给刀架丝杠 安全离合器超越离合器 光杠 英制螺纹传动路线 米制螺纹传动路线 主轴 XXVXXIV M M XXXXXVIII M M XXIIIXXIIMM XXXVIIIVI 80 28 48 30 30 40 48 40 18 59 48 48 48 30 30 40 48 40 29 4 56 32 32 36 56 28 8 8 9 9 76 7.2.3其它车床简介 1.1.立式车床立式车床 2.2.转塔车床转塔车床 7.2.4车刀 (1)按用途分可分为如图7-7所示几种 (2)按切削部分材料可分为：高速钢车刀、硬质合金 车刀

10、、陶瓷车刀。 (3)按结构形式可分为：整体式车刀、焊接式硬质合 金车刀、机夹重磨式车刀、机夹可转位车刀，如图 7-8。 7.3 铣削加工 7.3.1概述 铣削加工是用铣刀在铣床完成的，它是目前应用最广的切削加工方 法之一，适用于各种平面、台阶、沟槽、螺旋面等的加工。还可 利用分度头进行分度加工。加工工件的情况如图7-9所示。 铣床的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线移动。 在有些铣床上，进给运动也可以是工件的回转运动或曲线运动。 7.3.2 铣床 铣床的类型很多， 有立式或卧式 升降台式铣床， 工作台不升降 铣床，龙门铣 床，工具铣床、 仿形铣床及其 它专门化铣床。 1 1X6132

11、X6132卧式万卧式万 能升降台铣床：能升降台铣床： (1)主要组成 部件如图7-10。 （2）传动系 统如图7-11。 7.3.2铣床 （续） 2其它铣床其它铣床 (1)(1)立式升降台铣床。立式升降台铣床。 (2)工作台不升降铣床。 (3)龙门铣床 7.3.3铣刀 1.铣刀的类型与应用 2.铣削方式 顺铣和逆铣。对 称铣削与不对称 铣削 7.3.4万能分度头 (1) 分度头的用途。分度头是铣床上常用的一种附件，用来扩大机床的工艺范围。如： 完成等分或不等分的圆周分度工作、通过配换挂轮，与工作台的纵向进给运动相 配合，并由分度头使工件连续转动，以加工螺旋齿轮、螺旋槽和阿基米德螺旋线 凸轮等、

12、用卡盘夹持工件，使工件轴线相对于铣床工作台倾斜一所需角度，以加 工与工件轴线相交成一定角度的平面、沟槽等。 (2)分度方法：直接分 度法、简单分度法、 其它分度法。 第一块：16、24、30、36、41、 47、57、59； 第二块：23、25、28、33、39、 43、51、61； 第三块：22、27、29、31、37、 49、53、63。 7.4 磨削加工 7.4.1概述 7.4.2 M1432A型万能外圆磨床 1 1机床的组成机床的组成 2 2 机床的典型加工方法（四种如图机床的典型加工方法（四种如图7-207-20） 7.4.2 M1432A型万能外圆磨床（续） 3 3机床的机械传动系

13、统机床的机械传动系统 7.4.3其它磨床简介 1 1普通外圆磨床普通外圆磨床 2 2无心外圆磨床（图无心外圆磨床（图7-227-22） 无心外圆磨床 工作原理 3 3内圆磨床内圆磨床 普通内圆磨床磨削方法 4 4 平面磨床平面磨床 平面磨床加工方法 卧轴矩台平面磨床 立轴圆台平面磨床 7.4.4砂轮 砂轮是磨削加工中使用最广的旋转式磨具，它由磨料加 结合剂经压制与焙烧而制成，如图7-29所示。组成 砂轮的三要素有：磨粒、结合剂和气孔。 1 1磨料磨料: :砂轮主要采用人造磨料制造，普通磨料有刚玉系和 碳化硅系等，超硬磨料有人造金刚石、立方氮化硼等。 2 2磨料的粒度磨料的粒度: :磨料的粒度是

14、指磨料颗粒尺寸的大小。有两种 表示方法：(1)用筛选法分的较大磨粒，主要用来制造砂轮， 粒度号以筛网上每英寸长度的筛孔数来表示。如60#粒度的 磨料，是指每英寸长度上有60个筛孔。(2)用显微镜测量尺 寸区分的磨粒称微粉，主要用于研磨，以其最大尺寸前加F 表示。如F320，表示粒度的实际尺寸在4028m之间。 3 3结合剂结合剂: :结合剂的作用是将磨粒粘结在一起。砂轮的硬度、 抗冲击性、耐热性、抗腐蚀性及使用寿命等，主要取决于 结合剂的性能。常用的结合剂有陶瓷结合剂、树脂结合剂、 橡胶结合剂和金属结合剂等. 4 4硬度硬度: :砂轮的硬度是指在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。 5 5组织组织

15、 :砂轮的组织表示磨料、结合剂和气孔三者之间体积 的比例关系。磨料和结合剂在砂轮中占据的体积大，气孔 占据的体积就小，组织就紧密，反之，组织就疏松。砂轮 组织的表示方法有两种：一种是用砂轮中气孔数量的大小 即气孔率来表示；另一种是用磨粒在砂轮中所占的百分比 即磨料率来表示。 7.4.5磨削加工的特点及砂轮的修整 1磨削加工的特点磨削加工的特点: :磨削是用分布在砂轮表面的磨粒通过砂轮与被磨工件的相 对运动来进行切削的，本质上属于切削加工。 (1)磨削过程复杂:切削作用,刻划作用,抛光作用. (2)磨削速度高、切削厚度小、 产生热量大:磨削区的瞬时高温可达8001000,较高的加工精度（IT5

16、lT6）和较低的加工表面粗糙度值（Ra=0.80.2m）,使用大量的切削液， 以有效降低温度。(3)可以加工高硬材料。磨削可以加工一般的金属切削刀 具难加工甚至是无法加工的高硬度材料，如淬火钢、高强度合金、硬质合金 和陶瓷等。(4)砂轮的自锐性。砂轮的自锐性是指磨粒磨钝后，在切削力作 用下可自行脱落露出锋利的新磨粒来进行切削工作。(5)径向磨削力大。磨 削时由于磨粒以负前角切削等因素，径向磨削力较大，一般是切向磨削力的 23倍。 2 2砂轮的修整砂轮的修整: 1）用单颗金刚石或单排金刚石等修整。 2）用金刚石修整滚 轮修整。 3）用滚压轮修整。 7.5 齿轮的齿形加工 7.5.1概述 1 1齿

17、轮齿形加工方法齿轮齿形加工方法: :齿轮齿 形加工的方法很多，按齿形的成形 原理可分为成形法和展成法两大类。 (1)成形法。成形法加工齿轮，所用刀 具切削部分的廓形与被加工齿轮齿 槽的截面形状相同。图7-30,7-31. (2)展成法。展成法是利用齿轮与齿 轮或齿条与齿轮啮合的原理，将其 中一个作成刀具，用它对另一个进 行切削加工，在齿坯上留下刀具刃 形的包络面，生成齿轮的齿面。这 种加工方法所用刀具的截形，是齿 条或齿轮的齿廓形状，与被加工齿 轮工件的齿数无关. 2齿轮齿形加工机床的种类: 圆柱齿轮齿形加工机床,锥齿 轮齿形加工机床。 7.5.2 滚齿 1 1滚齿原理滚齿原理: :滚齿是用展

18、成法加工齿轮的一种方法。齿轮滚刀是一个齿数极少（单头滚 刀齿1）的螺旋齿轮，它的螺旋升角很小，轮齿很长，可绕轴线很多圈，呈蜗杆状。 2 2滚齿运动分析滚齿运动分析: :滚切直齿圆柱齿轮的齿形时-主运动,展成运动,垂直进给运动.滚切 斜齿圆柱齿轮的齿形时，除需滚切直齿圆柱齿轮齿形的三个运动外，还需给工件一 个附加运动，如图7-32,7-33所示。 7.5.2 滚齿(续) 3滚刀的安装滚刀的安装: :滚齿时，为了切出准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的“啮合” 位置，即滚刀在切削点的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽的方向一致。为此，需 要将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度，即为安装角。加工直齿圆柱齿

19、轮 齿形时，滚刀安装角等于滚刀的螺旋升角。加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀的安 装角不仅与滚刀的螺旋线方向及螺旋升角有关，还与齿轮工件的螺旋方向及 螺旋角有关。即=。 7.5.2 滚齿(续) 4Y3150E型滚齿机型滚齿机 机床的组成机床的组成, ,机床的传动系统。机床的传动系统。 7.5.2 滚齿(续) 1）滚切直齿圆柱齿轮齿形 主运动传动链 28 28 28 28 28 28 43 27 35 35 39 31 42 21 165 115 4VIVIV B A IIIIIIkw电机 滚刀主轴VIIIVII 80 20 min)/( 28 20 28 28 28 28 28 28 42 21 165

20、 115 min)/(1430rn B A ur IIIII刀 IIIII u n B A 583.124 刀 展成运动传动链 工件工作台 合成机构滚刀主轴 72 1 56 42 28 28 28 28 28 28 20 80 XIII d c b a XII F E X IXIVVVIVIIVIII )( 72 1 56 42 28 28 28 28 28 28 20 80 )( 1工件滚刀 合 z K d c b a F E u z k E F d c b a24 垂直进给运动传动链 )()(3 25 2 69 23 39 39 25 2 1 72 )( 1 1 1 刀架工件 垂直 fmm

21、u b a XVIIIXVII XVIIIXVIIXVIIIXVII u f u f b a 448. 14608. 0 1 1垂直垂直 7.5.2 滚齿(续) 2）滚切斜齿圆柱齿轮齿形:主运动传动链。主运动传动链的调整计算与加工直齿圆 柱齿轮时相同。展成运动传动链。加工斜齿圆柱齿轮时，合成机构换上离合器 2，u合1=-1，挂轮计算公式为: z k E F d c b a24 垂直进给传动链。垂直进给传动链的调整计算与加工直齿圆柱齿轮时相同。 附加运动传动链 工件工作台合成机构 刀架垂直进给丝杠 72 1 72 36 25 2 2 25 2 2 2 2 2 3 XIII d c b a XII F E XM XXI d c b a XXXVIIIMXIX )( 1 72 1 72 36 25 2 2 25 3 1 )( 2 2 2 2 2 工件刀架 合 d c b a F E u d c b a T sin zm T n 2 24 2 合 u z K d c b a F E Kmd c b a n sin 9 2 2 2 2 7.5.3其它齿轮齿形加工机床 1 1插齿插齿 2 2剃齿与剃齿与.珩齿珩齿 3 3磨齿磨齿 (1)(1)成形法磨齿。成形