第三章机械加工基础

1、12022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16 n切削表面2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-161000/dnv2ddamwpdw_待加工表面直径dm_已加工表面直径2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16刀具制造成一定的几何角度，使其具有切削能力刀具制造成一定的几何角度，使其具有切削能力前角 后角 主偏角 副偏角 刃倾角 2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16

2、2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16类别代号（磨床）通用特性和结构特性代号（高精度）组别代号（外圆磨床组）系别代号（万能外圆磨床系）主参数（最大磨削直径320mm)重大改进顺序号（第一次重大改进）2022-3-16() () (.) ()/ ( ) - ( )C M 6 1 402 M B 1 4 32 A / S22022-3-16CA6140CA6140C车床（类代号）A 结构特性代号6 组代号（落地及卧式车床）1 系代号（普通落地及卧式车床）主参数（最大加工件回转直径400mm）C

3、2150C21506 6C车床（类代号）21多轴棒料自动车床（组系代号）50最大棒料直径50mm（主参数）6 轴数为6（第二主参数）机床型号举例机床型号举例: : 2022-3-16MGB1432MGB1432M磨床（类代号）G高精度（通用特性代号）B半自动（通用特性代号）14万能外圆磨床（组系代号）32最大磨削外径320mm（主参数）XKA5032AXKA5032AX铣床（类代号）K 数控（通用特性代号）A（结构特性代号）50立式升降台铣床（组系代号）32工作台面宽度320mm（主参数）A 第一次重大改进（重大改进序号）2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16

4、2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16 2022-3-16立式车床2022-3-162022-3-16（一）齿轮加工方法（一）齿轮加工方法 按轮齿成形原理分两大类：按轮齿成形原理分两大类： 1.1.成形法成形法 加工精度和生产率较低，适于单件小批生产。加工精度和生产率较低，适于单件小批生产。 2.2.展成法展成法 加工精度和生产率较高，一把刀可加工相同模加工精度和生产率较高，一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。数、相同压力角的任何齿数的齿轮。 剃齿刀 （二）齿轮加工机床（二）齿轮加工机床 圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；圆柱齿轮：滚

5、齿机、插齿机等； 直齿锥齿轮：刨齿机、铣齿机、拉齿机直齿锥齿轮：刨齿机、铣齿机、拉齿机 ； 弧齿锥齿轮：铣齿机。弧齿锥齿轮：铣齿机。 精加工齿轮：剃齿机、珩齿机、磨齿机精加工齿轮：剃齿机、珩齿机、磨齿机铣齿滚齿插齿磨齿2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16 铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件( (和和) )铣刀的移动为进给运动。铣刀的移动为进给运动。 铣床铣床可以加工平面、

6、沟槽、轮齿、螺纹和花可以加工平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，键轴，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。在机械制造和修理部门得到广泛应用。 2022-3-162022-3-162022-3-16龙门刨床龙门刨床 刨床是用刨刀对加工工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的机床。 用刨床刨削窄长表面时具有较高的效率，它适用于中小批量生产和维修车间。 刨床主要有牛头刨床、龙门刨床和单臂刨床。 2022-3-162022-3-16用拉刀加工工件各种内、外成形表面的机床，拉削时拉刀使被加工表面在一次走刀中成形，所以拉床的运动比较简单，它

7、只有主运动，没有进给运动。 切削时，拉刀作低速平稳的直线运动，同时拉刀承受的切削力也很大，所以拉床的主运动通常是由液压驱动的。拉刀或固定拉刀的滑座往往是由油缸的活塞杆带动的。拉床主参数指额定拉力。 按加工表面不同，拉床可分为内拉床和外拉床。 2022-3-16 采用液压传动，工作平稳，薄的切削层，高精度的拉刀，可获得较高的精度（IT6IT8）和较小的粗糙度（0.11.6m）。 拉削时，每一刀齿只工作一次，拉刀的耐用度和使用寿命很高。拉刀所有刀齿通过后，即完成全部粗、精加工；所以生产率高。 2022-3-16用于加工通孔、平面及成形表面 2022-3-16 磨床是用砂轮作切削工具，对工件表面进磨

8、床是用砂轮作切削工具，对工件表面进行切削加工的精密加工的机床，其应用广泛行切削加工的精密加工的机床，其应用广泛 。 磨床磨床精加工精度精加工精度IT7IT7IT5IT5级，级，Ra0.8Ra0.80.040.04umum，也可粗加工，高速磨、强力磨；可磨也可粗加工，高速磨、强力磨；可磨普通材料，又可磨高硬度难加工材料；适应各普通材料，又可磨高硬度难加工材料；适应各种工件形状、表面及生产批量。种工件形状、表面及生产批量。 磨床种类：磨床种类：（1 1）外圆磨床：普通、万能、无心外圆磨床等）外圆磨床：普通、万能、无心外圆磨床等（2 2）内圆磨床：普通、无心、行星式内圆磨床等）内圆磨床：普通、无心、

9、行星式内圆磨床等（3 3）平面磨床：卧轴）平面磨床：卧轴( (立轴立轴) )矩台矩台( (圆台圆台) )平面磨床等平面磨床等（4 4）工具磨床：工具曲线磨床）工具磨床：工具曲线磨床 、钻头沟槽磨床等、钻头沟槽磨床等（5 5）刀具刃磨床：万能工具磨床、拉刀、滚刀磨床等）刀具刃磨床：万能工具磨床、拉刀、滚刀磨床等（6 6）专门化磨床：曲轴、花键轴）专门化磨床：曲轴、花键轴 、齿轮、螺纹磨床等、齿轮、螺纹磨床等（7 7）其它磨床：研磨机、珩磨机、抛光机等）其它磨床：研磨机、珩磨机、抛光机等2022-3-16 磨削时，以砂轮的高速旋转做主运动，工件低速旋转作圆周进给，同时作轴向进给，每次行程完后，砂轮

10、作横向切深移动。 2022-3-162022-3-16周磨端磨2022-3-162022-3-162022-3-16 钻床指主要用钻头在钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。工件上加工孔的机床。 根据用途和结构主要根据用途和结构主要分为以下几类：分为以下几类：(1)(1)立式钻床立式钻床 (2)(2)台式钻床台式钻床(3)(3)摇臂钻床摇臂钻床(4)(4)深孔钻床深孔钻床 (5)(5)中心孔钻床中心孔钻床 (6)(6)铣钻床铣钻床(7)(7)卧式钻床卧式钻床2022-3-16 钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动，钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动，并沿主轴方向进给，操作可以是手动，

11、也可以是机并沿主轴方向进给，操作可以是手动，也可以是机动。动。 钻床加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更钻床加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、铰孔、换特殊刀具，可扩、铰孔、锪平面锪平面或进行攻丝等。或进行攻丝等。2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16镗床可分为：(1)卧式镗床(2)坐标镗床(3)精镗床(4)深孔镗床(5)落地镗床(6)铣镗床 镗床系指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔镗床系指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。的机床。 通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。为进给运动。

12、 它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。他加工面的加工。 2022-3-162022-3-16 插床实际是一种立式刨床，在结构原理上与牛头刨床同属一类。插刀随滑枕在垂直方向上的直线往复运动是主运动，工件沿纵向横向及圆周三个方向分别所作的间歇运动是进给运动。 插床的生产效率较低，加工表面粗糙度Ra为6.3-1.6微米，加工面的垂直度为0.025/300毫米。插床的主参数是最大插削长度。 插床主要用途是：用于单件或小批量生产中加工内孔键槽或花键孔，也可以

13、加工平面、方孔或多边形孔等，在批量生产中常被铣床或拉床代替。 2022-3-16零件的加工质量指标表面质量加工精度2022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-162022-3-16对刀误差设计基准夹紧误差定位基准定位误差导轨误差P图7.1活塞销孔精镗工序中的原始误差机床热变形822022-3-16原原始始误误差差 加工前加工前的误差的误差 加工中加工中的误差的误差 加工后加工后的误差的误差 工艺系统静误差工艺系统静误差 加工原理误差加工原理误差 调整误差调整误差 工件装夹误差工件装夹误差 机床误差机床误差 夹具误差夹具误差 刀具制造误差刀具制造误差 工

14、艺系统受力变形工艺系统受力变形 工艺系统热变形工艺系统热变形 刀具磨损刀具磨损 内应力引起的变形内应力引起的变形 测量误差测量误差 工艺系统动误差工艺系统动误差 2022-3-162022-3-16RRORRO(a)(b)图 7.2原 始 误 差 与 加 工 误 差 的 关 系ZYRZR22YR2022-3-16 2022-3-162022-3-162022-3-16 2022-3-16直 线 度直 线 度Y（ c ) 导 轨 扭 曲 所形 成 的 加 工 误 差aaZ（ a ） 导 轨 在 垂 直 面内 的 直 线 度 误 差( b ) 导 轨 在 水 平 面内 的 直 线 度 误 差图 7

15、 . 9 导 轨 的 直 线 度RRORRO(a)(b)图 7.2原 始 误 差 与 加 工 误 差 的 关 系ZY2022-3-16直线度直线度Y（c)导轨扭曲所形成的加工误差aaZ（a）导轨在垂直面内的直线度误差(b)导轨在水平面内的直线度误差图7.9 导轨的直线度RRORRO( a )( b )图 7 . 2 原 始 误 差 与 加 工 误 差 的 关 系ZY2022-3-16BHYR车床车床H/B=2/3H/B=2/3外圆磨床外圆磨床H/B=1H/B=1 这项误差对加工精度的影响很大这项误差对加工精度的影响很大2022-3-162022-3-16v v v 图 7 . 3 机 床 主

16、轴 回 转 轴 线 的 误 差 形 式I - 理 想 回 转 轴 线 I I - 实 际 回 转 轴 线IIIIIIIII( a ) 纯 径 向 跳 动( b ) 纯 轴 向 窜 动( c ) 纯 角 度 摆 动2022-3-16xa(t)yzB(t)z(t)x(t)y(t)ooRR0(a)(b)xr主 轴 理 想 回 转 轴 线主 轴 几 何 轴 线 极 限 位 置几 何 中 心主 轴 轴 心 和 几 何 轴 线 的 位 置 变 动2022-3-16车削时纯径向跳动对加工精度的影响车削时纯径向跳动对加工精度的影响2022-3-16AAROm11，AcosO234ORsin(A+R）cos镗孔

17、时纯径向跳动对加工精度的影响镗孔时纯径向跳动对加工精度的影响2022-3-16主轴轴向窜动对端面加工精度的影响主轴轴向窜动对端面加工精度的影响2022-3-16主轴纯角度摆动对镗孔精度的影响主轴纯角度摆动对镗孔精度的影响2022-3-162022-3-16提高主轴回转精度的措施提高主轴回转精度的措施2022-3-162022-3-16。 2022-3-16减少传动链误差的措施减少传动链误差的措施2022-3-162022-3-162022-3-16a)a)溜板中的楔铁溜板中的楔铁 b)b)轴承套轴承套机床部件刚度的薄弱环节机床部件刚度的薄弱环节 21(a) 细长工件的变形(b) 粗短工件的变形

18、方向的尺寸已放大(工件形状)加工示意图力学模型F21F21(a) 细 长 工 件 的 变 形(b) 粗 短 工 件 的 变 形方 向 的 尺 寸 已 放 大(工 件 形 状)加 工 示 意 图力 学 模 型F21Fy镗杠(a)内 圆 磨 床 加 工(c)(b)卧 式 镗 床 加 工(工 件 进 给)图 7.19 工 艺 系 统 受 力 位 置 变 化 时 的 变 形工件悬杠臂夹紧后镗孔后放松后(c) 薄壁零件镗孔1072022-3-16F1234(溜 板 相 对 于 床 身 的 位 移 )(大 刀 架 相 对 于 溜 板 的 位 移 )(小 刀 架 相 对 于 大 刀 架 的 位 移 )(刀

19、台 相 对 于 小 刀 架 的 位 移 )(刀 台 相 对 于 床 身 的 位 移 )床 身图 7.14 部 件 受 力 变 形 和 各 组 成 零 件 受 力 变 形 间 的 关 系YYYYY2022-3-16YFjyg2022-3-16yzx2022-3-162022-3-161YF2YFgyjFY 2022-3-162022-3-161142022-3-16(b)万能铣床的热变形平面磨床的热变形()(a)车床的热变形(e)立式车床工作台的热变形双端面磨床的热变形)(由主轴箱和电动机来的热流由前后轴承来的热流由头架来的热流由砂轮架来的热流由冷却液来的热流来的热流由砂轮架由导轨面摩擦而产生的

20、热流(b)万能铣床的热变形平面磨床的热变形()(a)车床的热变形(e)立式车床工作台的热变形双端面磨床的热变形)(由主轴箱和电动机来的热流由前后轴承来的热流由头架来的热流由砂轮架来的热流由冷却液来的热流来的热流由砂轮架由导轨面摩擦而产生的热流(b)万能铣床的热变形平面磨床的热变形()(a)车床的热变形(e)立式车床工作台的热变形双端面磨床的热变形)(由主轴箱和电动机来的热流由前后轴承来的热流由头架来的热流由砂轮架来的热流由冷却液来的热流来的热流由砂轮架由导轨面摩擦而产生的热流(b)万能铣床的热变形平面磨床的热变形()(a)车床的热变形(e)立式车床工作台的热变形双端面磨床的热变形)(由主轴箱和电动机来的热流由前后轴承来的热流由头架来的热流由砂轮架来的热流由冷却液来的热流来的热流由砂轮架由导轨面摩擦而产生的热流(b