第01章 机械加工方法

1、第一节第一节 零件的成形方法零件的成形方法第二节第二节 机械加工方法机械加工方法第一章第一章 机械加工方法机械加工方法第一节第一节 零件的成形方法零件的成形方法 一、产品的制造过程一、产品的制造过程 产品的制造过程实际上包括了零件、部件、整机的制造。部件和整机的制造一般是一个装配的过程。 企业组织产品的生产可以有多种模式。 1) 生产全部零部件、组装机器。 2) 生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。 3) 完全不生产零部件，自己只负责设计及销售。 二、零件的制造方法二、零件的制造方法 零件的制造实际上是获取具有一定几何特性和物理、化学、力学性能的零件的过程，使零件具有一定几何形状的工

2、艺方法。 按照由原材料或毛坯制造成为零件过程中，其质量m的变化可分为： ( (一一)m0)m0的制造的制造 m0主要指切削加工，在制造过程中材料逐渐被切除而获得几何形状。 切削加工是通过工件和刀具之间的相对运动及相互力的作用下实现的。 切削过程中，有力、热、变形、振动、磨损等现象发生。这些现象的综合决定了零件最终获得的几何形状及加工质量。 正确选择机床、刀具、夹具、加工方法及切削用量是关键。 另外还有一些特种加工技术也属于m0)m0的制造的制造 快速成型(Rapid Prototyping)技术，又称为材料累加法制造(Material 1ncress Manufacturing，MIM)，就是

3、m0的情况。 快速制造出来的原型可供设计评估、投标或样件展示。成为加速新产品开发及实现并行工程的有效技术 1.光固化法SL法(Stereo1ithography) 2.叠层制造法LOM法(Laminated Object Manufacturing) 3.激光选区烧结法SLS法(Selective Laser Sinering) 4. 熔积法FDM法(Fused Deposition Modeling) 第一章 机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削一、车削 在车床上进行，工件旋转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法称为车削加工。 一般普通车床

4、，刀具的进给运动为直线运动。 仿形车床或数控车床上，可以控制刀具沿着一条曲线进给，则形成一特定的旋转曲面。第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 采用成型车刀横向进给，也可加工出旋转曲面来。 车削的应用 主要是加工各种回转表面 车削的工艺特点 1)易于保证工件各加工面的位置精度 2)切削过程比较平稳、生产率高 3)车刀结构简单、应用范围广 4)车削加工的工件材料种类多 第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削 二、铣削二、铣削 二、铣削二、铣削 在铣床上进行，铣刀旋转作主运动，工件作进给运动的切削加工方法称为铣削加工。 1

5、. 铣削方式铣削方式 (1)周铣周铣 用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面称为周铣。 周铣有逆铣和顺铣两种方式。 1)1)逆铣逆铣 在切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反。铣削时每齿ac从零渐增到最大后切出。 2)2)顺铣顺铣 在切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相同。铣削时每齿ac从最大逐渐减小到零。 逆铣时： 刀刃开始切削时在已加工表面上挤压滑行，加速了刀具的磨损，加工表面质量下降 铣削力将工件上抬，易引起振动。 顺铣时： 避免了刀齿滑动，减小了磨损，铣刀耐用度大大提高，工件表面粗糙度也有所降低。 切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，容易引起振动和打刀。 在铣削铸件

6、或锻件等工件时，顺铣加剧了铣刀的磨损。 实际铣削时常采用逆铣逆铣，只有在具有消除丝杠螺母间隙装置的铣床以及加工表面没有硬皮时才使用顺铣顺铣。 (2)(2)端铣端铣 用铣刀的端面刀齿加工平面。 2. 铣削的工艺特点铣削的工艺特点 1) 生产率高 2) 切削过程不平稳 3) 刀齿冷却条件较好 4) 加工成本较高 3. 铣削的应用铣削的应用 普通铣削一般只能加工平面，用成形铣刀也可以加工出特定的曲面。 数控铣床可以铣出复杂曲面 如加上附件“分度头”、“圆形工作台”、“镗杆”等，铣削还可以加工齿轮、凸轮、镗孔等。 第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方

7、法机械加工方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削三、刨削、插削 三、刨削、插削三、刨削、插削 用刨刀对工件作水平水平相对直线直线往复运动的切削加工方法称为刨削加工。 1. 刨削的工艺特点刨削的工艺特点 1) 刨床、刨刀简单 2) 生产率一般较低，刨削比铣削平稳。 3) 加工精度中等。 2. 刨削的应用刨削的应用 刨削主要用于加工各种平面、沟槽、斜面。 多适用于单件小批量生产；在狭长平面狭长平面加工时有其特殊的优点。 用插刀对工件作垂直垂直相对直线直线往复运动的切削加工方法称为插削加工插削加工。 主要用来加工键槽等内表面。插齿机的插刀与转动的工件形成范成运动用于加工齿轮的渐开线齿面。 第一章第

8、一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削 四、磨削四、磨削 四、磨削四、磨削 用砂轮或其它磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削加工。 1. 1. 磨削过程的实质磨削过程的实质 磨削也是一种切削加工。其主运动是砂轮的旋转。砂轮上的每个磨粒都可以看成一个微小刀齿，磨削过程的实质是切切削、刻划和摩擦抛光削、刻划和摩擦抛光的综合作用过程。 2. 2. 磨削的工艺特点磨削的工艺特点 磨削是以很大的负前角切削 (1)加工精度高及表面粗糙度值小 (2)径向磨削分力(背向力Fp)较大 光磨：工件磨到接近最后

9、尺寸时不再吃刀的磨削。 (3) 磨削温度高，表面变形强化和残余应力严重 (4) 砂轮有自锐作用 磨钝的磨粒脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自锐性”。 第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 一、产品的制造过程 二、零件的制造方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削 四、磨削四、磨削 3. 3. 磨削的应用磨削的应用 磨削加工一般常用于半精加工和精加工。 利用不同类型的磨床可分别磨削外圆、内孔、平面、沟槽、成形面。 磨削可以加工的工件材料范围很广，特别是淬硬淬硬的金属材料。但不宜加工塑性较大的有色合金工件。 第一章第一章 机械

10、加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削 四、磨削 五、钻削与镗削五、钻削与镗削 五、钻削与镗削五、钻削与镗削 ( (一一) )钻孔钻孔 用钻头在实体材料上加工孔的方法。是在实体材料上打孔的唯一机械加工方法。 1. 1. 钻孔的工艺特点钻孔的工艺特点 1) 钻头容易引偏 2) 易出现孔径扩大现象 3) 排屑困难 4) 切削热不易传散 2. 钻孔的应用钻孔的应用 钻孔是最常用的孔加工方法之一， 一般加工直径D50， 属于粗加工。 (二二)扩孔扩孔 扩孔是用扩孔钻对工件上的已有孔的直径进行扩大的一种加工方法。 1. 扩

11、孔的工艺特点扩孔的工艺特点 1) 容易排屑，切屑不易刮伤已加工表面。 2) 切削比较稳定，可校正原孔的轴线歪斜及圆度误差。 3) 可以采用较大的进给量 2. 扩孔的应用扩孔的应用 扩孔为孔的一种半精加工方法。 ( (三三) )铰孔铰孔 用铰刀在未淬硬工件孔壁上切除微量金属层，以提高工件尺寸精度和降低表面粗糙度的方法称为铰孔。 1.1.铰孔的工艺特点铰孔的工艺特点 1) 加工质量较高 2) 一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔。 3) 铰孔只能保证孔本身的精度，而不能校正原孔轴线的偏斜及孔与其他相关表面的位置误差。 4) 生产率高，尺寸一致性好。 2.2.铰孔的应用铰孔的应用 孔的一

12、种精加工方法 铰孔的适应性差。 铰削适用于加工钢、铸铁和有色金属材料，但不能加工硬度很高的材料。 ( (四四) )锪孔锪孔 用锪钻(或代用工具)加工平底和锥面沉孔的方法称为锪孔。一般在钻床上进行。 ( (五五) )镗削加工镗削加工 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称为镗削加工。 2. 镗孔的特点镗孔的特点 1) 适应性广，灵活性大。 2) 能校正原有孔的轴线歪斜与位置误差。 3) 对操作者技术要求较高。 4) 生产率较低，且不易保证稳定的加工精度 3镗孔的应用镗孔的应用 镗孔特别适合于单件小批生产中对复杂的大型工件上的孔系进行加工。 对于直径较大的孔(直径大于80mm)、内

13、成形表面、孔内环槽等，镗孔是唯一合适的加工方法。 不适宜细长孔的加工。 第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削 四、磨削 五、钻削与镗削 六、齿面加工六、齿面加工 机床一般为普通铣床，刀具为成形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋转运动B1和直线移动A2。 用成形法加工齿形的方法有：用齿轮铣刀铣齿；用成形砂轮磨齿；用齿轮拉刀拉齿等。 六、齿面加工六、齿面加工 齿轮齿面加工方法可分为两大类： ( (一一) )成形法成形法 成形法的特点：成形法的特点：所用刀具的切削刃形状与被切齿轮齿槽的形状相同。

14、(1) 铣齿的加工精度较低。 (2) 铣齿的生产率低 (3)铣齿加工不会出现根切现象 (4) 设备简便、费用低，刀具成本低。 成形法的应用：成形法的应用： 可加工直、斜齿轮、锥齿轮、齿条。适用于加工齿数少于14的齿轮。 适于单件、小批生产和修配工作中，没有专用设备的小厂。 ( (二二) ) 展成法展成法 应用齿轮啮合的原理，其加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。 展成法加工齿形的方法有：插齿、滚齿、剃齿、磨齿、珩齿等。 用展成法加工齿面时，必须有展成运动，由滚刀的旋转运动B11和工件的旋转运动B12组成的。 滚齿的特点：滚齿的特点：主运动是滚刀的旋转 1) 加工精度高 2) 刀具通

15、用性好 3) 生产率高 滚齿的应用：滚齿的应用： 使用范围广泛。能滚切直齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮、蜗轮等。一般不能加工内齿轮、人字齿轮和相距太近的多联齿轮。 插齿的特点插齿的特点：插齿的主运动是刀具的直线往复 1)插齿的齿面粗糙度值较小。 2)插齿所达到的齿形精度高于滚齿，运动精度不如滚齿。 3)刀具通用性好 4) 插齿的生产率低于滚齿。 插齿的应用插齿的应用 插齿能加工用滚刀难以加工的内齿轮、多联齿轮、扇形齿轮和齿条，但加工斜齿圆柱齿轮不如滚齿方便。 第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削 四

16、、磨削 五、钻削与镗削 六、齿面加工 七、复杂曲面加工七、复杂曲面加工 七、复杂曲面加工七、复杂曲面加工 三维曲面的切削加工，主要采用仿形铣仿形铣和数数控铣控铣的方法或特种加工特种加工方法。 仿形铣必须有原型作为靠模。加工中球头仿形头始终以一定压力接触原型曲面。 原型一般可采用工件样件、手工制作或快速成型(RP)技术制造。 加工的误差取决于原型精度、靠模压力、切削用量及曲面本身的复杂程度。 在数控铣床或加工中心上加工时，数控系统控制球头铣刀逐点按曲面坐标值加工而成。 关键是曲面加工数控程序的编制 第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工

17、方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削 四、磨削 五、钻削与镗削 六、齿面加工 七、复杂曲面加工 八、特种加工八、特种加工 八、特种加工八、特种加工 特种加工方法是为完成传统的切削加工方法和加工系统难以胜任的制造任务。 特种加工方法是指区别于传统切削加工方法，而利用化学、物理(电、声、光、热、磁)或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称。 ( (一一) )电火花加工电火花加工 电火花(电脉冲)加工是利用阳板与阴板之间瞬时火花放电所产生的高温熔蚀工件表面材料来实现加工的。 电火花加工在专用的电火花加工机床上进行。脉冲电源自动进给机构工作液的循环过滤系统 电火花加工必须具备下述条件：

18、 (1)要把电极和工件放入绝缘液体中； (2)使电极与工件之间距离充分变小； (3)使两者间发生短时间的脉冲放电； (4)多次重复这种火花放电。 电火花加工机床分成两种类型： 一种是用特殊形状的电极工具加工相应工件的电火花成形加工成形加工机床； 另一种是用线(一般为钼丝、钨丝或铜丝)电极加工二维轮廓形状工件的电火花线切割线切割机床。 第一章第一章 机械加工方法机械加工方法 第一节 零件的成形方法 第二节第二节 机械加工方法机械加工方法 一、车削 二、铣削 三、刨削、插削 四、磨削 五、钻削与镗削 六、齿面加工 七、复杂曲面加工 八、特种加工八、特种加工 ( (一一) )电火花加工电火花加工 电

19、火花加工的主要特点是： (1)电火花加工的应用范围很广 (2)加工时无显著的切削力 (3)可以在同一台机床上连续进行粗、半精、精加工 (4)工具电极本身的耗损是不可避免的，因而势必引起加工形状的逐渐变化。 可对硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料、半导体及非导电材料进行加工。 可以对复杂形状的内轮廓表面进行加工； 适于精密微细加工 在模具制造中有特殊的作用。 ( (二二) )电解加工电解加工 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。 电解加工具有以下特点： 1)工作电压低(624V)，工作电流大(50020000A)； 2)能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔(如锻模、叶片等)； 3)可加工难加工材料； 4)生产率较高，约为电火花加工的510倍； 5)加工中无机械切削力或切削热； 6)加工表面质量好 7)加工尺寸精度不太高； 8)工具电极损耗小，可长期使用。 9)附属设备多，占地面积大，造价高； 10)电解液既腐蚀机床，又容易污染环境。 电解加工主要用于加工型孔、型腔、复杂型面、以及进行去毛刺、刻印等。 适合于生产批量较大。 单件、小批生产中使用不经济 只