第十四讲+工业产品加工方法—金属切削加工

1、工业产品开发概论2021-11-211工业产品开发概论工业产品开发概论主讲主讲 蒋亚南蒋亚南 副教授副教授第八讲第八讲 金属材料概述金属材料概述2013年9月工业产品开发概论工业产品开发概论主讲主讲 蒋亚南蒋亚南 副教授副教授第十四讲第十四讲 工业产品加工方法工业产品加工方法金属切削加工金属切削加工2015年8月宁波市数字图书馆第二批高校宁波市数字图书馆第二批高校网络（网络（MOOC）课程）课程工业产品开发概论2021-11-21讲次讲次内容内容内容体系内容体系第一讲第一讲 了解工业产品介绍及其开发流程了解工业产品介绍及其开发流程第一篇工业产品开发第一篇工业产品开发第二讲第二讲 结合实例介绍硬

2、件产品开发步骤和方法结合实例介绍硬件产品开发步骤和方法第三讲第三讲 结合实例介绍服务产品的开发步骤和结合实例介绍服务产品的开发步骤和方法方法第四讲第四讲 工业产品工程设计工业产品工程设计第二篇产品设计方法基础第二篇产品设计方法基础第五讲第五讲 工业产品造型设计工业产品造型设计第六讲第六讲 工业产品选材工业产品选材金属材料金属材料第七讲第七讲 工业产品选材工业产品选材非金属材料非金属材料第八讲第八讲 产品表达图示技术基础产品表达图示技术基础第三篇产品工程表达基础第三篇产品工程表达基础第九讲第九讲 产品图样表达方法产品图样表达方法基本视图基本视图第十讲第十讲 产品图样表达方法产品图样表达方法剖视断

3、面剖视断面第十一讲第十一讲 产品图纸表达产品图纸表达零件图零件图第十二讲第十二讲 产品图纸表达产品图纸表达装配图装配图第十三讲第十三讲 工业产品加工方法工业产品加工方法热加工热加工第四篇工业产品生产加工第四篇工业产品生产加工第十四讲第十四讲 工业产品加工方法工业产品加工方法金属切削加工金属切削加工第十五讲第十五讲工业产品加工方法工业产品加工方法非金属加工非金属加工第十六讲第十六讲 先进制造技术介绍先进制造技术介绍工业产品开发概论2021-11-21 机械零件的制造包括机械零件的制造包括毛坯成形和切削加工毛坯成形和切削加工两个阶段，两个阶段，大多数零件都是通过铸造、锻造、焊接或冲压等方法制大多数

4、零件都是通过铸造、锻造、焊接或冲压等方法制成毛坯，再经过切削加工制成。成毛坯，再经过切削加工制成。因此，正确选择零件毛因此，正确选择零件毛坯和合理选择机械加工方法是机械零件生产过程控制的坯和合理选择机械加工方法是机械零件生产过程控制的关键，选择正确与否，不仅影响每个机械零件乃至整个关键，选择正确与否，不仅影响每个机械零件乃至整个机械制造的质量和使用性能，而且对于生产周期和成本机械制造的质量和使用性能，而且对于生产周期和成本也有重大的影响。也有重大的影响。 工业产品开发概论2021-11-21毛坯可以分为铸件、锻件（包括挤压、轧制的零件毛坯）、毛坯可以分为铸件、锻件（包括挤压、轧制的零件毛坯）、

5、冲压件、焊接件、型材（板材、管材、棒材、线材和各种冲压件、焊接件、型材（板材、管材、棒材、线材和各种截面的原材料）等五大类。截面的原材料）等五大类。1. 保证使用要求（适用性原则）保证使用要求（适用性原则） 就是满足零件的使用要求。体现在对其形状、尺寸、就是满足零件的使用要求。体现在对其形状、尺寸、精度、表面质量等外部质量，对其化学成分、金属组织、精度、表面质量等外部质量，对其化学成分、金属组织、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。 正确选择零件毛坯具有重大的技术经济意义，选择时正确选择零件毛坯具有重大的技术经济意义，选择时必须考虑以

6、下原则。必须考虑以下原则。 工业产品开发概论2021-11-212.2.满足经济性满足经济性 一个零件的制造成本包括其本身的材料费以及所消耗一个零件的制造成本包括其本身的材料费以及所消耗的燃料、动力费用，工资和工资附加费，各项折旧费及其的燃料、动力费用，工资和工资附加费，各项折旧费及其它辅助性费用等分摊到该零件上的份额。要把满足使用要它辅助性费用等分摊到该零件上的份额。要把满足使用要求和降低制造成本统一起来。同时考虑经济性应从降低整求和降低制造成本统一起来。同时考虑经济性应从降低整体的生产成本考虑。体的生产成本考虑。3.3.考虑实际生产条件考虑实际生产条件 制定生产方案必须与有关企业部门的具体

7、生产条件相制定生产方案必须与有关企业部门的具体生产条件相结合，才是合理和切实可行的。在一般的情况下，应充分结合，才是合理和切实可行的。在一般的情况下，应充分利用本企业的现有条件完成生产任务。当生产条件不能满利用本企业的现有条件完成生产任务。当生产条件不能满足产品生产的要求时。足产品生产的要求时。工业产品开发概论2021-11-2114.1金属切削加工的基本知识 14.2金属切削加工方法及其设备 工业产品开发概论2021-11-2114.1金属切削加工的基本知识金属切削加工的基本知识在现代机械制造中，除少量零件采用精密铸造、精密锻造、在现代机械制造中，除少量零件采用精密铸造、精密锻造、粉末冶金等

8、到方法直接获得零件外，大部分零件都要经过粉末冶金等到方法直接获得零件外，大部分零件都要经过切削加工才能获得所需要的切削加工才能获得所需要的加工精度和表面粗糙度加工精度和表面粗糙度。切削加工是在材料的常温状态下进行的，它包括机械加工和钳工加工两种，其主要形式有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、齿形加工、及锉削、锯割等。习惯上常说的切削加工是指机械加工。通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动，从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加运动，从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。工过程。工业产品开发概论2021-11-2

9、114.1.1切削运动切削运动 指切削过程中加工刀具与工件间的相对运动。包括主运指切削过程中加工刀具与工件间的相对运动。包括主运动和进给运动两个基本运动。主运动只有一个，可以是动和进给运动两个基本运动。主运动只有一个，可以是旋转或者移动。进给运动可以有一个或者几个，运动形旋转或者移动。进给运动可以有一个或者几个，运动形式有平移的、旋转的，连续的、间歇的。式有平移的、旋转的，连续的、间歇的。 工业产品开发概论2021-11-21零件表面的形成和切削运动零件表面的形成和切削运动 一、零件表面的形成一、零件表面的形成 1、待加工表面：、待加工表面： 2、已加工表面：、已加工表面： 3、加工表面、加工

10、表面 工件上即将被切除的表面。工件上即将被切除的表面。 工件上经刀具切工件上经刀具切削后产生的新表面。削后产生的新表面。 工件上正在被工件上正在被切除的表面。切除的表面。 工业产品开发概论2021-11-2114.1.2刀具刀具 金属切削刀具是完成切削的重要工具金属切削刀具是完成切削的重要工具, ,其作用是从工件上切除多于金其作用是从工件上切除多于金属。它是影响生产率、加工质量和成本的主要因素。刀具的性能决定机属。它是影响生产率、加工质量和成本的主要因素。刀具的性能决定机床性能的发挥。床性能的发挥。一、刀具的类型一、刀具的类型（1 1）切刀类）切刀类根据用途和加工方法不同，刀具有以下几类：根据

11、用途和加工方法不同，刀具有以下几类：（2 2）孔加工刀具）孔加工刀具（3 3）拉刀类）拉刀类（4 4）铣刀类）铣刀类（5 5）螺纹刀具）螺纹刀具（6 6）齿轮刀类）齿轮刀类（7 7）磨具类）磨具类（8 8）组合刀具）组合刀具（9 9）数控机床刀具）数控机床刀具（1010）特种加工刀具）特种加工刀具工业产品开发概论2021-11-21高速钢刀具碳素钢刀具工业产品开发概论2021-11-21硬质合金刀块工业产品开发概论2021-11-21 切削部分由切削部分由刀面、切削刃组刀面、切削刃组成，采用各种成，采用各种专专用刀具材料，用刀具材料，根根据需要制造成不据需要制造成不同形状。其组成同形状。其组成

12、要素包括：要素包括：（1）前刀面）前刀面、（2）主后刀面）主后刀面、（3）副后刀面）副后刀面、（4）主切削刃、）主切削刃、（5）副切削刃、）副切削刃、（6）刀尖。）刀尖。1 1、刀柄：、刀柄：是刀具上的夹持部分；一般由采用是刀具上的夹持部分；一般由采用碳钢。碳钢。2 2、切削部分、切削部分：是刀具上直接参加切削工作的部分，也称刀头。：是刀具上直接参加切削工作的部分，也称刀头。二、刀具的结构二、刀具的结构刀柄刀柄+ +切削部分切削部分工业产品开发概论2021-11-21四、刀具材料四、刀具材料1 1、刀具材料应具备的性能、刀具材料应具备的性能（1 1）高的硬度）高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工

13、件材料的硬度。刀具材料的常温硬刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度，一般要求在度，一般要求在HRC60HRC60以上。以上。（2 2）高的耐磨性）高的耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好耐磨性越好。（3 3）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性以便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断以便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断（4 4）高的耐热性（热稳定性）高的耐热性（热稳定性） 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度和韧性的能力耐热性是指刀具材料在高温下保持硬

14、度，耐磨性，强度和韧性的能力。（5 5）良好的工艺性能）良好的工艺性能 即刀具材料应具有良好的锻造性能，热处理性能，焊接性能，磨削即刀具材料应具有良好的锻造性能，热处理性能，焊接性能，磨削加工性能等加工性能等。工业产品开发概论2021-11-2114.2金属切削加工方法及其设备金属切削加工方法及其设备13.2.1机床概述机床概述用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装备。用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装备。一、金属切削机床一、金属切削机床二、机床的分类二、机床的分类1 1、按加工性质和所用刀具的不同可分、按加工性质和所用刀具的不同可分1212大类：大类： 车床车床 插床

15、插床 其它机床其它机床 螺纹加工机床螺纹加工机床 钻床钻床 铣床铣床 磨床磨床 镗床镗床 拉床拉床 锯床锯床 刨床刨床 齿轮加工机床齿轮加工机床工业产品开发概论2021-11-212.2.按机床的通用程度分类：按机床的通用程度分类：2)2)专用机床专用机床1)1)通用机床（万能机床）通用机床（万能机床）3)3)专门化机床（专能机床）专门化机床（专能机床）3.3.按机床的精度分类：按机床的精度分类：普通精度级、精密级和超精密级机床。普通精度级、精密级和超精密级机床。 4.4.按机床重量不同分类：按机床重量不同分类：1)1)轻型机床（轻型机床（1010吨以下）；吨以下）；2)2)中型机床（中型机床

16、（1010吨吨-100-100吨）；吨）；3)3)重型机床（重型机床（100100吨以上）；吨以上）；工业产品开发概论2021-11-21 机床型号是为了方便地管理和使用机床，按一定规律赋予机床的代号。用机床型号是为了方便地管理和使用机床，按一定规律赋予机床的代号。用于表示机床的类型、通用性和结构特性、主要技术参数等。于表示机床的类型、通用性和结构特性、主要技术参数等。通用机床型号表示通用机床型号表示方法方法如下如下：工业产品开发概论2021-11-211 1、机床类别的划分及其代号、机床类别的划分及其代号 机床的类别用汉语拼音大写字母表示，类别代号及其读音如表所示：机床的类别用汉语拼音大写字

17、母表示，类别代号及其读音如表所示： 类类别别车车床床钻钻床床镗镗床床磨床磨床齿齿轮轮加加工工机机床床螺螺纹纹加加工工机机床床铣铣床床刨刨插插床床拉拉床床特特种种加加工工机机床床锯锯床床其其他他机机床床代代号号C CZ ZT TM M2M2M3M3MY YS SX XB BL LD DG GQ Q读读音音车车钻钻镗镗磨磨2 2磨磨3 3磨磨牙牙丝丝铣铣刨刨拉拉电电割割其其用数字表示，只有磨床才有用数字表示，只有磨床才有。工业产品开发概论2021-11-2114.2.2金属切削加工方法及其设备金属切削加工方法及其设备1车床及其车削加工车床及其车削加工车床是切削加工中应用最广泛车床是切削加工中应用最

18、广泛的一种机床设备。在一般机械的一种机床设备。在一般机械制造厂中，车床约占金属切削制造厂中，车床约占金属切削机床总台数的机床总台数的20%35%，主要用车刀对旋转工件表面进主要用车刀对旋转工件表面进行车削加工。通常，以工件旋行车削加工。通常，以工件旋转为主运动，车刀的移动为进转为主运动，车刀的移动为进给运动。给运动。按用途和结构的不同，车床的按用途和结构的不同，车床的主要类型有卧式车床、立式车主要类型有卧式车床、立式车床、回轮车床、转塔车床（六床、回轮车床、转塔车床（六角车床）、单轴自动车床等角车床）、单轴自动车床等 CA6140卧式车床工业产品开发概论2021-11-21金属切削加工中，车削

19、加工是最基本和应用最广的切削加工方法卧式车床典型加工范围 工业产品开发概论2021-11-212铣床及其加工铣床及其加工铣削的切削速度高，而且是多刃连续切削，主产率高。铣削加工在机械零件切削和工具生产中占相当大比重，仅次干车削。铣削加工是在铣床上以铣刀的高速旋转运动作主运动，与工件或铣刀的进给运动相配合，实现平面或成形面的加工。工业产品开发概论2021-11-21铣床的类型很多，主要以布局形式和适用范围加以区分。它的主要类型有铣床的类型很多，主要以布局形式和适用范围加以区分。它的主要类型有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床和专升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、

20、仪表铣床、工具铣床和专门化铣床等。门化铣床等。图13-7卧式升降台铣床的外形图 图13-8 立式升降台铣床的外形图 工业产品开发概论2021-11-213钻床及其钻削原理钻床及其钻削原理加工孔的刀具种类很多，有麻花钻、扁钻、深孔钻及中心钻等，这些都是能从实体村料上加工出孔的刀具。此外，还有扩孔钻、孔钻、铰刀和镗刀等，这些都是从已有孔上再加工用的刀具。其中麻花钻是孔加工时用得最广的刀具。钻床一般用于钻削孔径下大、精度要求不高的孔。加工时，工件固定不动，刀具作旋转主运动，同时还作轴向进给运动。在钻床上一般可对工件进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、忽孔等加工。如图13-10所示。工业产品开发概论2021-

21、11-21钻床主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、中心孔钻床、铣钻床、卧式钻床等。图13-11 立式钻床外形图 图13-12 摇臂钻床外形图工业产品开发概论2021-11-214刨床及其加工刨床及其加工刨削加工是在刨床上用刨刀（工件）对工件（刨刀）做水平相对直线往复运动来实现平面或槽的加工 工业产品开发概论2021-11-21图13-16 牛头刨床 图13-17 龙门刨床牛头刨床上适于加工小型零件，龙门刨床上适于加工大型或重型零件 工业产品开发概论2021-11-215磨床及其加工磨床及其加工磨削加工是在磨床上采用砂轮作为切削工具，以砂轮的高速旋转运动为主运动，与工件的低速旋转运动或直线运动（或磨头移动作进给运动相配合）切除工件上多余材料层的一种加工方法。主要加工形式有 工业产品开发概论2021-11-21图13-19 M1432A型万能外圆磨床工业产品开发概论2021-11-216镗床及镗削加工镗床及镗削加工镗削加工是镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动的切削加工方法。其中镗孔是主要的加工工艺之。镗孔是把工件上的预制孔扩大到一定尺寸，使之达到要求的精度、表面粗糙度。 特别适用于精密长孔和大孔的孔系加工（a）用装在镗轴上的悬伸刀杆镗孔 （b）用平旋盘上的悬伸刀杆镗孔（c）用平旋盘上的单刀铣端面 （d）