零件表面的成形与机械加工运动

1、LOGO机制教研室机制教研室机械制造技术机械制造技术第二章第二章 金属切削的基本知识金属切削的基本知识LOGO第一节第一节 零件表面的成形与机械加工运动零件表面的成形与机械加工运动第二章第二章 金属切削的基本知识金属切削的基本知识 一一二二二二一一本本节节教教学学内内容容第一节第一节 零件表面的成形与机械加工运动零件表面的成形与机械加工运动四四三三五五（1 1）掌握零件表面的成形方法（形成发生线）掌握零件表面的成形方法（形成发生线的四种方法）的四种方法）（2 2）熟知零件机械加工中的运动和切削用量）熟知零件机械加工中的运动和切削用量的基本知识。的基本知识。（3 3）掌握切削时间、金属切除率的计

2、算。）掌握切削时间、金属切除率的计算。 本本节节教教学学要要求求第一节第一节 零件表面的成形与机械加工运动零件表面的成形与机械加工运动 本本节节教教学学重重点点难难点点零件表面的成形方法零件表面的成形方法第一节第一节 零件表面的成形与机械加工运动零件表面的成形与机械加工运动（1 1）零件表面的成形方法）零件表面的成形方法（2 2）零件机械加工中的运动和切削用量的基）零件机械加工中的运动和切削用量的基本知识。本知识。（3 3）切削时间、金属切除率的计算。）切削时间、金属切除率的计算。第一节第一节 零件表面的成形与机械加工运动零件表面的成形与机械加工运动零零件件表表面面的的成成形形1.1.零件表面

3、的构成零件表面的构成成形表面成形表面零件上的零件上的常见表面常见表面平面平面圆柱面圆柱面特殊表面特殊表面圆锥面圆锥面零零件件表表面面的的成成形形 零件表面可以看成是由一条线（零件表面可以看成是由一条线（母线母线）沿着）沿着另一条线（另一条线（导线导线）运动（移动或旋转）而形成的）运动（移动或旋转）而形成的。母线和导线，统称发生线。母线和导线，统称发生线。 母线和导线相对位置不同，所形成的表面也母线和导线相对位置不同，所形成的表面也不同。不同。 直母线、圆导线相对位置不同就分别形成了直母线、圆导线相对位置不同就分别形成了圆柱面、圆锥面和回转双曲面。圆柱面、圆锥面和回转双曲面。 可逆表面：可逆表面

4、：母线、导线可以互换，如平面、母线、导线可以互换，如平面、圆柱面。圆柱面。 非可逆表面：非可逆表面：母线、导线不可互换，如圆锥母线、导线不可互换，如圆锥面、螺旋面。面、螺旋面。2.2.零件表面的成形零件表面的成形零零件件表表面面的的成成形形1-母线母线2-导线导线零零件件表表面面的的成成形形零零件件表表面面的的成成形形1-母线母线2-导线导线3.3.零件表面成形的方法零件表面成形的方法零零件件表表面面的的成成形形零件表面成零件表面成形的方法形的方法（1）轨迹法轨迹法（2）成形法）成形法（3）相切法）相切法（4）展成法）展成法零零件件表表面面的的成成形形1-1-切削点切削点/ /线线 2-2-发

5、生线发生线 3-3-轨迹运动轨迹运动（1 1）轨迹法（仿形法）轨迹法（仿形法） 利用刀具做一定规律的轨迹运动，来形成所需工件表面形利用刀具做一定规律的轨迹运动，来形成所需工件表面形状的方法。刀具切削刃与工件表面之间为近似点接触，发生线状的方法。刀具切削刃与工件表面之间为近似点接触，发生线是通过刀具与工件之间的相对运动，由刀尖的运动轨迹来实现是通过刀具与工件之间的相对运动，由刀尖的运动轨迹来实现的的。母线和导线都是由刀具的运动轨迹形成的。母线和导线都是由刀具的运动轨迹形成的。（1 1）轨迹法（仿形法）轨迹法（仿形法）零零件件表表面面的的成成形形（2 2）成形法）成形法零零件件表表面面的的成成形形

6、1-1-切削点切削点/ /线线 2-2-发生线发生线 利用成形刀具形成表面发生线，来形成所需工件表面形状利用成形刀具形成表面发生线，来形成所需工件表面形状的方法。刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状的方法。刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状与形成工件表面的一条发生线完全相同，另一条发生线由刀具与形成工件表面的一条发生线完全相同，另一条发生线由刀具和工件的相对运动来实现。和工件的相对运动来实现。母线母线刀具的切削刃；导线刀具的切削刃；导线刀具相对于工件的运动轨迹。刀具相对于工件的运动轨迹。（2 2）成形法）成形法零零件件表表面面的的成成形形（3 3）相切法）相切法零零件件表

7、表面面的的成成形形1-1-切削点切削点/ /线线 2-2-发生线发生线 3-3-轨迹运动轨迹运动 利用边利用边旋转刀具旋转刀具旋转边做轨迹运动来形成所需工件表面旋转边做轨迹运动来形成所需工件表面形状的方法。采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工工件时，刀具一形状的方法。采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工工件时，刀具一边旋转一边沿一定轨迹运动，刀具的各个切削刃的运动轨迹共边旋转一边沿一定轨迹运动，刀具的各个切削刃的运动轨迹共同形成了曲面的发生线。切削出的工件表面是刀具各点的切平同形成了曲面的发生线。切削出的工件表面是刀具各点的切平面。面。 母线母线刀具切削刃；导线刀具切削刃；导线刀具运动轨迹。刀具运动轨迹。（4

8、 4）展成法）展成法（滚切法、包络法）（滚切法、包络法）零零件件表表面面的的成成形形1-1-切削点切削点/ /线线 2-2-发生线发生线 3-3-轨迹运动轨迹运动 利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。对各齿形表面进行加工时，刀具和工件间做展成运动即啮合运对各齿形表面进行加工时，刀具和工件间做展成运动即啮合运动。动。母线母线切削刃瞬时位置的包络线；导线切削刃瞬时位置的包络线；导线刀具沿齿长刀具沿齿长方向的运动形成。方向的运动形成。 （4 4）展成法）展成法零零件件表表面面的的成成形形4.4.零件的成形方法零件的成形方法1.1.材料成

9、形工艺材料成形工艺 在加工过程中材料的形状、尺寸、性能等发生变在加工过程中材料的形状、尺寸、性能等发生变化，而重量近似等于加工前的重量。如化，而重量近似等于加工前的重量。如等，这些方法多用于等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。毛坯制造，但也可直接成形零件。2.2.材料去除工艺材料去除工艺 以一定的方式从工件上去除多余的材料，得到所以一定的方式从工件上去除多余的材料，得到所需形状、尺寸的零件。如需形状、尺寸的零件。如等。等。3.3.材料累加工艺材料累加工艺 利用一定的方式是零件的重量不断增加的工艺方利用一定的方式是零件的重量不断增加的工艺方法。法。 传统的累加方法有传统的累加方法有焊

10、接、粘接、铆接、过盈配焊接、粘接、铆接、过盈配合、电铸、电镀和快速原型制造合、电铸、电镀和快速原型制造（RPM）等。等。零零件件表表面面的的成成形形二、机械加工运动二、机械加工运动1.1.表面成形运动（切削运动）表面成形运动（切削运动）机机械械加加工工运运动动常见典型表面成形运动常见典型表面成形运动 保证得到工件表面形状的运动，即形成发生线的保证得到工件表面形状的运动，即形成发生线的运动。运动。 根据运动之间相互关系的不同可分为：根据运动之间相互关系的不同可分为：机机械械加加工工运运动动（1 1）简单成形运动）简单成形运动 是是独立的成形运动、独立的成形运动、最基本的运动。如车最基本的运动。如

11、车外圆、刨平面的两个运动各自独立。外圆、刨平面的两个运动各自独立。（2 2）复合成形运动）复合成形运动 由两个或两个以上简单运动按照一定的运由两个或两个以上简单运动按照一定的运动关系合成的成形运动。如车螺纹，工件转一动关系合成的成形运动。如车螺纹，工件转一转，刀走一个螺纹导程。转，刀走一个螺纹导程。 1.1.表面成形运动（切削运动）表面成形运动（切削运动）机机械械加加工工运运动动（1 1）主运动）主运动 使工件与刀具之间产生相对运动以进行切削的最基使工件与刀具之间产生相对运动以进行切削的最基本的本的、最主要的运动。最主要的运动。 速度最高，消耗功率最多速度最高，消耗功率最多，通常只有一个，可以

12、是，通常只有一个，可以是直线直线或或回转的。回转的。（2 2）进给运动）进给运动 不断把切削层投入切削的运动。保证切削连续进行不断把切削层投入切削的运动。保证切削连续进行的运动。的运动。 速度较低，消耗功率少，可能有一个，也可以有多速度较低，消耗功率少，可能有一个，也可以有多个，可以是直线的或回转的；可以是连续的或间歇的。个，可以是直线的或回转的；可以是连续的或间歇的。根据成形运动在切削过程中所起作用的不同可分为根据成形运动在切削过程中所起作用的不同可分为1.1.表面成形运动（切削运动）表面成形运动（切削运动）2.2.辅助运动辅助运动（1 1）空行程运动空行程运动 刀架、工作台的刀架、工作台的

13、快进、快退快进、快退等等（2 2）切入运动切入运动 刀具相对于工件表面的深入运动刀具相对于工件表面的深入运动（3 3）分度运动分度运动 使工件或刀具回转到所需角度使工件或刀具回转到所需角度（4 4）操纵及控制运动操纵及控制运动 变速、换向、起停等变速、换向、起停等 机机械械加加工工运运动动下面切削加工中哪些是主运动，哪些是进给运动。下面切削加工中哪些是主运动，哪些是进给运动。机机械械加加工工运运动动三、切削过程中的工件表面三、切削过程中的工件表面切切削削过过程程中中的的工工件件表表面面切削运动与切削加工中的工件表面切削运动与切削加工中的工件表面三、切削过程中的工件表面三、切削过程中的工件表面切

14、切削削过过程程中中的的工工件件表表面面切削运动与切削加工中的工件表面切削运动与切削加工中的工件表面 三、切削过程中的工件表面三、切削过程中的工件表面切切削削过过程程中中的的工工件件表表面面切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率（一）切削用量（一）切削用量 四、切削用量、切削时间与金属切除率四、切削用量、切削时间与金属切除率切削用量是切削用量是用来表示主用来表示主运动和进给运动和进给运动参数的运动参数的数量的，以数量的，以便于调整机便于调整机床。床。 1000dnvc式中式中 d做主运动做主运动回转体上选定点的回回转体上选定点的回转直径，转直径，mm； n主运动的主运动的转速

15、，转速，r/min。切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率1.1.切削速度切削速度vc 切削速度切削速度vc ：主运动的线速度。主运动的线速度。（1 1）主运动为回转运动时，）主运动为回转运动时，切削速度的计算公式为：切削速度的计算公式为： m/min21000cltv 式中式中 l工作台行工作台行程（程（mm） t工作台往工作台往复运动频率复运动频率( (r/s或或r/min) )切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率1.1.切削速度切削速度vc 2 2）主运动为直线运动时）主运动为直线运动时, ,切削速度的计算公式为：切削速度的计算公式为：m/min

16、切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率2.2.进给速度进给速度vf 、进给量、进给量f 和每齿进给量和每齿进给量fz （1）每转进给量）每转进给量f在主运动在主运动每一转每一转或每一行程内刀或每一行程内刀具相对于工件在具相对于工件在进给运动方向上进给运动方向上的相对位移量，的相对位移量，单位是单位是mm/r或或mm/行程。行程。切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率2.2.进给速度进给速度vf 、进给量、进给量f 和每齿进给量和每齿进给量fz （1）每转进给量）每转进给量f在主运动每一转在主运动每一转或或每一行程每一行程内刀内刀具相对于工件在具相对于工件

17、在进给运动方向上进给运动方向上的相对位移量，的相对位移量，单位是单位是mm/r或或mm/行程行程。切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率2.2.进给速度进给速度vf 、进给量、进给量f 和每齿进给量和每齿进给量fz （2）每齿进给量）每齿进给量fz多齿刀具每转多齿刀具每转过一个齿过一个齿,刀具刀具相对于工件在相对于工件在进给运动方向进给运动方向上的相对位移上的相对位移量，单位是量，单位是mm/z。fzvnfnf z切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率2.2.进给速度进给速度vf 、进给量、进给量f 和每齿进给量和每齿进给量fz 单位时间内刀具相对于工件

18、在进给运动方向上的单位时间内刀具相对于工件在进给运动方向上的相对位移量，单位是相对位移量，单位是mm/min或或mm/s。 进给速度进给速度vf 、进给量、进给量f 和每齿进给量和每齿进给量fz 和刀具齿数和刀具齿数Z之间的关系如下：之间的关系如下：（3）进给速度）进给速度vf 背吃刀量背吃刀量ap：在主运动和进给运动方向相垂直的方向上测量的在主运动和进给运动方向相垂直的方向上测量的工件上待加工表面和已加工表面之间的垂直距离。工件上待加工表面和已加工表面之间的垂直距离。 2mwpddadw工件待加工表面工件待加工表面直径，直径，mm；dm工件已加工表面工件已加工表面直径，直径，mm； 3.3.

19、背吃刀量背吃刀量ap （1 1）主运动为回转运动时，）主运动为回转运动时， 外圆车削外圆车削 切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率dm工件孔直径，工件孔直径，mm。 mpda213.3.背吃刀量背吃刀量ap 钻孔钻孔（1 1）主运动为回转运动时）主运动为回转运动时切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率式中式中 Hw工件工件待加工表面厚度，待加工表面厚度，mm； Hm工件已工件已加工表面厚度，加工表面厚度，mm。（2 2）主运动为直线运动时，）主运动为直线运动时，刨削平面刨削平面mwpHHa切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率（3

20、3）背吃刀量）背吃刀量ap 式中式中 Hw工件工件待加工表面厚度，待加工表面厚度，mm； Hm工件已工件已加工表面厚度，加工表面厚度，mm。（2 2）主运动为直线运动时，）主运动为直线运动时，铣削平面铣削平面mwpHHa切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率（3 3）背吃刀量）背吃刀量ap 切削时间是切削时直接改变工件尺寸、形状等工切削时间是切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间。艺过程所需的时间。 它是反映切削效率高低的一种指标。它是反映切削效率高低的一种指标。20车外圆时的切削时间车外圆时的切削时间（二）切削时间（二）切削时间切切削削用用量量、切切削削时时间间与与金金属属切切除除率率车外圆时切削时间车外圆时切削时间tm可由下式计算：可由下式计算： 式中式中 tm切削时间，