机械制造基础第十一章金属切削加工的方法

1、 （1）定比传动机构）定比传动机构 （2）变速机构）变速机构 （3）换向机构）换向机构 （4）操纵机构）操纵机构 （5）箱体及其他装置）箱体及其他装置 动力元件动力元件泵；泵； 执行机构执行机构缸、马达；缸、马达； 控制元件控制元件阀；阀； 辅助装置辅助装置箱、管、表；箱、管、表； 工作介质。工作介质。TNA400车铣中心车铣中心CHD6126车铣中心车铣中心CHD6163车铣中心车铣中心TNA300车铣中心车铣中心 孔是零件的基本表面之一孔是零件的基本表面之一, ,孔加工方式很孔加工方式很多多, ,钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、拉孔、磨孔等钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、拉孔、磨孔等等。等。 钻孔最基本；

2、钻孔定义：钻孔最基本；钻孔定义： 常用钻床有常用钻床有: :台床、立式钻床和摇臂钻床。台床、立式钻床和摇臂钻床。（1 1） （a a）容易引偏：含轴线歪斜和孔径扩大、孔径）容易引偏：含轴线歪斜和孔径扩大、孔径不圆。不圆。 引偏原因：引偏原因：因麻花钻本身：细又长；钻心细；接触差；负前角。因麻花钻本身：细又长；钻心细；接触差；负前角。轴向力大，易弯曲；轴向力大，易弯曲；刃磨不对称。刃磨不对称。防防“引偏引偏”的措施：的措施：预钻定心坑；预钻定心坑；钻套导向好；钻套导向好；努力对称磨。努力对称磨。（b b）排屑困难）排屑困难 塞屑、划伤孔壁、卡钻头、扭断钻头塞屑、划伤孔壁、卡钻头、扭断钻头 改进措

3、施改进措施: :钻深孔时，反复退刀排屑；修磨分屑钻深孔时，反复退刀排屑；修磨分屑槽。槽。（c c）切削热不易散）切削热不易散 钻孔为孔的粗加工、预加工，效率低，但应用广。钻孔为孔的粗加工、预加工，效率低，但应用广。 为保质又保量，批量生产可以应用钻模、多轴钻为保质又保量，批量生产可以应用钻模、多轴钻或组合机床。或组合机床。 （1 1）扩孔）扩孔 用扩孔工具扩大工件孔径的加工。用扩孔工具扩大工件孔径的加工。 扩孔的特点，可由扩孔钻结构特点看到扩孔的特点，可由扩孔钻结构特点看到： 没有横刃麻烦少；没有横刃麻烦少； 容屑槽浅刚度好；容屑槽浅刚度好； 齿多棱多切削稳；齿多棱多切削稳； 大孔二钻效率高；

4、大孔二钻效率高； 先钻后扩更是好。先钻后扩更是好。（2 2）铰孔）铰孔 相对扩孔铰孔有优点：校准孔径，修光相对扩孔铰孔有优点：校准孔径，修光壁；低速力小质量高。壁；低速力小质量高。 典型工艺典型工艺。（3 3）锪孔和锪凸台）锪孔和锪凸台 镗孔可在车床、镗床等多种机床上进行；本节主镗孔可在车床、镗床等多种机床上进行；本节主要介绍镗床镗孔要介绍镗床镗孔。 （1 1）单刃镗刀镗孔）单刃镗刀镗孔 适应广泛又灵活，粗精孔径无限制适应广泛又灵活，粗精孔径无限制 纠正轴歪与位偏，扩孔铰孔只等闲；纠正轴歪与位偏，扩孔铰孔只等闲； 单刀独镗力有限，保了精度效率低。单刀独镗力有限，保了精度效率低。1 1）刨削的工

5、艺特点）刨削的工艺特点 刨削适合加工：平面、沟槽、成形面等；刨削适合加工：平面、沟槽、成形面等； 常见刨床有：牛头刨床、龙门刨床、插床等。常见刨床有：牛头刨床、龙门刨床、插床等。 （1 1）刨削的工艺特点）刨削的工艺特点 设备工具通用好；设备工具通用好； 生产效率比较低；生产效率比较低； 原因：直线往复速度低；刃长有限刨削慢；返原因：直线往复速度低；刃长有限刨削慢；返程悠闲更急人。程悠闲更急人。 窄长表面、多刨刀加工比铣削效率高。窄长表面、多刨刀加工比铣削效率高。 （2 2）刨削的应用）刨削的应用 刨削多用于：单件、小批生产或维修与模具加刨削多用于：单件、小批生产或维修与模具加工中。工中。（3

6、 3）插削简介）插削简介 插床，又称立式牛头刨床；主要用于加工工件插床，又称立式牛头刨床；主要用于加工工件的内表面，如长孔、方孔、多边形孔和孔内键槽、花的内表面，如长孔、方孔、多边形孔和孔内键槽、花键槽等，还可加工各种外表面。键槽等，还可加工各种外表面。 多刀齐刨是拉削。多刀齐刨是拉削。拉削特点：拉削特点： 一刀能完活；效率真是高；加工质量好；平稳光一刀能完活；效率真是高；加工质量好；平稳光洁又准确；拉床、操作都简单；拉刀成本确实高；活洁又准确；拉床、操作都简单；拉刀成本确实高；活多能摊平；加工范围广；盲、深、台孔拒。多能摊平；加工范围广；盲、深、台孔拒。 铣削是平面加工的基本方法铣削是平面加

7、工的基本方法, ,常用铣床有：升降常用铣床有：升降台卧式铣床、立式铣床、双端面铣床等。台卧式铣床、立式铣床、双端面铣床等。 双端面铣床 龙门铣床1 1）铣削的工艺特点）铣削的工艺特点 生产率较高生产率较高多齿多齿高速铣；高速铣； 易产生振动易产生振动铣削铣削力变化；力变化； 刀齿散热好刀齿散热好冲击冲击损害重。损害重。2 2）铣削的应用）铣削的应用 铣削的主要工作如铣削的主要工作如图所示图所示, ,有平面、台阶、有平面、台阶、沟槽、成形面、齿面加沟槽、成形面、齿面加工及切断工及切断, ,还可以加工还可以加工孔。孔。3 3）铣削方式）铣削方式 加工平面，可以用周铣法；也可用端铣法。加工平面，可以

8、用周铣法；也可用端铣法。 （1 1）周铣法）周铣法 用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面，周铣可进一步用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面，周铣可进一步分为：顺铣和逆铣。分为：顺铣和逆铣。 在切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相在切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反时，为逆铣；相同时，为顺铣。反时，为逆铣；相同时，为顺铣。 逆铣特点：切屑厚度由薄到厚；切初挤滑刀损加逆铣特点：切屑厚度由薄到厚；切初挤滑刀损加剧；铣削力消除台窜动。剧；铣削力消除台窜动。 顺铣特点：铣屑开始厚，铣刀能耐用；铣力压工顺铣特点：铣屑开始厚，铣刀能耐用；铣力压工件，稳定少振动；机台有窜动，适合精加工。件，稳定少振动；机台有窜动

9、，适合精加工。 顺铣顺铣 逆铣逆铣（2 2）端铣）端铣 用端铣刀的端面刀齿加工平面用端铣刀的端面刀齿加工平面 。 端铣法铣平面，由于端铣刀刀杆伸出较短，刚端铣法铣平面，由于端铣刀刀杆伸出较短，刚性好，同时参与切削的刀齿较多，切削力波动小，铣性好，同时参与切削的刀齿较多，切削力波动小，铣削中振动小。因而可用较大的切削量铣平面，提高了削中振动小。因而可用较大的切削量铣平面，提高了生产效率。生产效率。 磨削涵义：用磨具以较高的线速度对工件表面进磨削涵义：用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。磨床种类很多，有：外圆磨行加工的方法。磨床种类很多，有：外圆磨, , 内圆磨内圆磨, , 平面磨床等。

10、平面磨床等。 1 1）磨削工具）磨削工具 是由磨粒组成的是由磨粒组成的, ,其种类很多其种类很多, ,有：砂轮、油石、砂有：砂轮、油石、砂瓦、砂布、砂纸、砂带和研磨膏等。瓦、砂布、砂纸、砂带和研磨膏等。 砂轮最具代表砂轮最具代表, ,砂轮的性能由磨料、磨粒的种类和砂轮的性能由磨料、磨粒的种类和大小、结合剂的种类、硬度及组织等参数决定。大小、结合剂的种类、硬度及组织等参数决定。 常用的磨料有氧化物系（刚玉）、碳化物系（碳化常用的磨料有氧化物系（刚玉）、碳化物系（碳化硅）、高硬磨料系（金刚石、立方氮化硼硅）、高硬磨料系（金刚石、立方氮化硼 ）三大类。）三大类。 粒度表示磨料颗粒的大小，粒度用筛选法

11、分级，粒度表示磨料颗粒的大小，粒度用筛选法分级，以每英寸筛网长度上筛孔的数目表示。以每英寸筛网长度上筛孔的数目表示。 结合剂是将磨粒固结在一起，使之具有一定的形结合剂是将磨粒固结在一起，使之具有一定的形状和强度，便于有效的进行磨削工作。决定了砂轮的状和强度，便于有效的进行磨削工作。决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。 硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力的作用下脱硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。硬度高，不易脱落。落的难易程度。硬度高，不易脱落。 砂轮的组织指磨粒和结合剂的疏密程度砂轮的组织指磨粒和结合剂的疏密程度, ,反映了反映了

12、磨粒、结合剂、气体三者之间的比例关系。磨粒越多，磨粒、结合剂、气体三者之间的比例关系。磨粒越多，孔隙越小，组织越紧密，易于精加工。孔隙越小，组织越紧密，易于精加工。自锐性脱落露新破碎生新自锐性脱落露新破碎生新但：失去微刃等高性；损坏形状准确性。但：失去微刃等高性；损坏形状准确性。（4 4）磨削温度比较高）磨削温度比较高 会：会： 烧伤工件；烧伤工件； 软化磨屑，堵塞砂轮软化磨屑，堵塞砂轮 足量冷却液冲洗。足量冷却液冲洗。（5 5）冷硬程度大，能量消耗大）冷硬程度大，能量消耗大 在机械制造工业中，带有螺纹的零件在机械制造工业中，带有螺纹的零件以及齿轮的应用非常广泛。这些零件有以及齿轮的应用非常广

13、泛。这些零件有特定的加工方法。特定的加工方法。 1 1）攻丝与套扣）攻丝与套扣 攻丝指加工内螺纹；套扣是加工外螺纹。攻丝指加工内螺纹；套扣是加工外螺纹。 一般指螺纹直径小于一般指螺纹直径小于16mm16mm的情况，可用手工操作，的情况，可用手工操作，或机床。或机床。2 2）车螺纹）车螺纹 在车床上加工螺纹主要是指用车刀车削各种螺纹，在车床上加工螺纹主要是指用车刀车削各种螺纹，（对于直径较小螺纹，也可在车床上先车出大径或中（对于直径较小螺纹，也可在车床上先车出大径或中径，再用板牙或丝锥套攻螺纹）。径，再用板牙或丝锥套攻螺纹）。 在车床上加工螺纹特点是设备通用、刀具简单，适在车床上加工螺纹特点是设

14、备通用、刀具简单，适应性广但效率低下，主要适宜单件小批，没有淬硬件。应性广但效率低下，主要适宜单件小批，没有淬硬件。 作为成形加工，在车床上也可以使用成形刀具，如作为成形加工，在车床上也可以使用成形刀具，如螺纹梳刀。螺纹梳刀。 3 3）铣螺纹）铣螺纹 又分又分: :盘形铣刀铣螺纹与梳形铣刀铣螺纹。盘形铣刀铣螺纹与梳形铣刀铣螺纹。4 4）磨螺纹）磨螺纹 又分又分: :单线砂轮磨螺纹与多线砂轮磨螺纹单线砂轮磨螺纹与多线砂轮磨螺纹 齿轮加工可分为轮坯加工和齿面加工，齿轮轮坯齿轮加工可分为轮坯加工和齿面加工，齿轮轮坯属盘类零件，多由车削完成。齿面加工按加工原理分属盘类零件，多由车削完成。齿面加工按加工

15、原理分为成形法和展成法两种。为成形法和展成法两种。 1 1）成形法）成形法 成形法主要指铣齿，铣齿是用与被切齿轮轮齿槽成形法主要指铣齿，铣齿是用与被切齿轮轮齿槽形状相当接近的铣刀加工齿轮或齿条等的齿面过程。形状相当接近的铣刀加工齿轮或齿条等的齿面过程。 成形法铣齿特点：成形法铣齿特点： 不需专用设备，刀具成本低；不需专用设备，刀具成本低； 每铣一齿分一次度，效率低，误差大；每铣一齿分一次度，效率低，误差大； 适用修配或单件生产中低速和精度要求不高的适用修配或单件生产中低速和精度要求不高的齿轮。齿轮。 利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动而切出齿轮利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动而切出齿轮齿面的加工

16、称展成法。齿面的加工称展成法。 滚齿和插齿都属于此法。滚齿和插齿都属于此法。 滚齿滚齿 用齿轮滚刀按展成法加工齿轮、蜗轮等齿面为滚用齿轮滚刀按展成法加工齿轮、蜗轮等齿面为滚齿。齿。 滚刀的形状与蜗杆相似，但要在垂直于螺旋线的滚刀的形状与蜗杆相似，但要在垂直于螺旋线的方向上开出若干个槽，形成刀齿磨出切削刃方向上开出若干个槽，形成刀齿磨出切削刃, ,这一排排这一排排的刀齿如齿条的齿形，因此滚齿可被看作是强制齿轮的刀齿如齿条的齿形，因此滚齿可被看作是强制齿轮坯与齿条保持啮合运动的关系。坯与齿条保持啮合运动的关系。滚齿机加工齿面有三种运动滚齿机加工齿面有三种运动 主运动主运动 滚刀的旋转；滚刀的旋转；

17、 分齿运动分齿运动 滚刀与被切齿轮保持着滚刀与被切齿轮保持着齿条齿轮的啮合关系。齿条齿轮的啮合关系。 垂直进给运动垂直进给运动 滚刀沿轮坯轴线进给滚刀沿轮坯轴线进给, ,以逐渐切出整个齿宽。以逐渐切出整个齿宽。 除用于加工直齿圆柱齿轮外，还可以加工斜齿除用于加工直齿圆柱齿轮外，还可以加工斜齿 轮、蜗轮和链轮。轮、蜗轮和链轮。 滚齿加工的齿面精度可达滚齿加工的齿面精度可达IT8IT7级，表面粗糙度级，表面粗糙度Ra值可达值可达3.21.6m。（2 2）插齿）插齿 插齿是指用插齿刀按展成法或成形法加工内、外插齿是指用插齿刀按展成法或成形法加工内、外齿轮或齿条的齿面。齿轮或齿条的齿面。 插齿刀形状类

18、似圆柱齿轮，只是将轮齿都磨制成插齿刀形状类似圆柱齿轮，只是将轮齿都磨制成有前角、后角的切削刃。这特制的有前角、后角的切削刃。这特制的“齿轮齿轮”就是插齿就是插齿刀。刀。 当插齿刀与相啮合的齿轮坯之间保持一定相对转当插齿刀与相啮合的齿轮坯之间保持一定相对转动关系的同时，插齿刀作上下往复运动。动关系的同时，插齿刀作上下往复运动。插齿加工的运动形式有插齿加工的运动形式有 主运动主运动 插齿刀的上下往复直线运动；插齿刀的上下往复直线运动； 分齿运动分齿运动 插齿刀和齿轮坯之间保持一对齿轮的啮合关系。插齿刀和齿轮坯之间保持一对齿轮的啮合关系。 圆周进给运动圆周进给运动 插齿刀每往复一次在自身分度圆上所转

19、过的弧长。插齿刀每往复一次在自身分度圆上所转过的弧长。 径向进给运动径向进给运动 插齿刀向工件径向进给以切出全齿深的运动。插齿刀向工件径向进给以切出全齿深的运动。 让刀运动让刀运动 为了防止插齿刀在返回行程时和已切齿面的摩擦，为了防止插齿刀在返回行程时和已切齿面的摩擦，工作台带着工件所作的退让和复位的进径向往复移动。工作台带着工件所作的退让和复位的进径向往复移动。 插齿加工精度、表面粗糙度与滚齿相近。插齿加工插齿加工精度、表面粗糙度与滚齿相近。插齿加工中小模数的齿轮，特别是加工宽度小的齿轮时，效率高。中小模数的齿轮，特别是加工宽度小的齿轮时，效率高。 而且，插齿加工可以加工滚齿无法加工的内齿轮

20、及而且，插齿加工可以加工滚齿无法加工的内齿轮及双联齿轮或多联齿轮。双联齿轮或多联齿轮。 相对于铣齿加工，滚、插齿加工相对于铣齿加工，滚、插齿加工“一个模数一把一个模数一把刀刀”；其加工精度和生产效率都比铣齿高，属中等精度；其加工精度和生产效率都比铣齿高，属中等精度的齿面加工，应用广泛。的齿面加工，应用广泛。 对于高精度的齿轮，经滚齿或插齿后，还可以进行对于高精度的齿轮，经滚齿或插齿后，还可以进行精整加工以进一步提高齿轮的精度，常用的精加工方法精整加工以进一步提高齿轮的精度，常用的精加工方法有：剃齿、珩齿、磨齿和研齿等。有：剃齿、珩齿、磨齿和研齿等。1 1、工件的安装、工件的安装 安装正确与否直

21、接影响加工精度；安装正确与否直接影响加工精度； 安装是否方便，快捷又直接影响生产效率安装是否方便，快捷又直接影响生产效率 1 1）直接安装法）直接安装法 应用通用夹具应用通用夹具,(,(如三爪、四爪卡盘等如三爪、四爪卡盘等) )效率低效率低, ,精度差精度差, ,适宜单件小批生产。适宜单件小批生产。 2 2）专用夹具安装法）专用夹具安装法 为某个工件专门设计和制作的夹具，无需进行找正，为某个工件专门设计和制作的夹具，无需进行找正，便可正确快捷的安装到位并夹紧。由于专制、专用便可正确快捷的安装到位并夹紧。由于专制、专用, ,适宜适宜批量生产，如图示的镗模。批量生产，如图示的镗模。1 1）夹具的种

22、类）夹具的种类 按用途分类有：通用夹具；专用夹具。按用途分类有：通用夹具；专用夹具。2 2）夹具的主要组成部分（钻模为例）夹具的主要组成部分（钻模为例） 定位元件定位元件 夹具上用来确定工件正确位置的零件。夹具上用来确定工件正确位置的零件。 V V形块、挡铁、支承钉、支承板及心轴和定位销等。形块、挡铁、支承钉、支承板及心轴和定位销等。 夹紧机构夹紧机构 夹紧工件以承受切削力作用的机构。夹紧工件以承受切削力作用的机构。 有：压板、偏心机构、液压及电磁机构。有：压板、偏心机构、液压及电磁机构。 导向元件导向元件 用来对刀和引导刀具进入正确位置的零件用来对刀和引导刀具进入正确位置的零件 有：导向套、

23、对刀块等。有：导向套、对刀块等。 夹具体和其他部分：夹具体。夹具体和其他部分：夹具体。 零件结构设计首先要满足使用要求，而零件结构的零件结构设计首先要满足使用要求，而零件结构的工艺性直接影响产品的经济性。工艺性直接影响产品的经济性。 要使零件具有良好的结构工艺性，应考虑的问题有：要使零件具有良好的结构工艺性，应考虑的问题有： 1.1.必须满足使用要求，是目的、是前提。必须满足使用要求，是目的、是前提。 2.2.铸锻焊切综合考虑，分主次，讲全面。铸锻焊切综合考虑，分主次，讲全面。 3.3.结合生产条件，根据经验，讲工艺性。结合生产条件，根据经验，讲工艺性。 4.4.科技发展，工艺进步，结构工艺也

24、变。科技发展，工艺进步，结构工艺也变。一般原则：一般原则：便于装夹；便于装夹；便于加工；便于加工；便于测量。便于测量。 近年来随着科技的进步和生产的发展，出现的许多近年来随着科技的进步和生产的发展，出现的许多由坚硬而又难加工材料制成的，具有精密公差尺寸和低由坚硬而又难加工材料制成的，具有精密公差尺寸和低表面粗糙度的复杂零件的加工，许多新的加工方法应运表面粗糙度的复杂零件的加工，许多新的加工方法应运而生。这些方法本章指精密加工和而生。这些方法本章指精密加工和“现代加工方法现代加工方法”或或“特种加工工艺特种加工工艺”。 精整加工是生产中常用的精密加工，它是指在精加精整加工是生产中常用的精密加工，

25、它是指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层工之后从工件上切除很薄的材料层, ,以提高工件精度和减以提高工件精度和减少表面粗糙度值为目的的加工方法少表面粗糙度值为目的的加工方法, ,如研磨、珩磨等。如研磨、珩磨等。 光整加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，光整加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以降低表面粗糙度为目的的加工方法，如超精加工、抛以降低表面粗糙度为目的的加工方法，如超精加工、抛光等。光等。 研磨是用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极研磨是用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层的精加工方法。采用不同的研磨工具薄表面层的精加工方法。采用不同的研磨工具( (如研磨心如研磨

26、心棒、研磨套、研磨平板等棒、研磨套、研磨平板等) )可对内圆、外圆和平面等进行可对内圆、外圆和平面等进行研磨。研磨。 研磨时先在工具表面涂上一层均匀的研磨剂研磨时先在工具表面涂上一层均匀的研磨剂, ,将该工将该工具套在工件上具套在工件上, ,并调节好配合的松紧程度并调节好配合的松紧程度, ,然后让工件旋然后让工件旋转，手持研磨工具在轴向来回移动，直至达到研磨的要转，手持研磨工具在轴向来回移动，直至达到研磨的要求为止求为止 。 研磨剂是很细的磨料研磨剂是很细的磨料( (粒度为粒度为W14W14W15)W15)、研磨液和、研磨液和辅助材料的混合剂。辅助材料的混合剂。 常用的有液态研磨剂、研磨膏和固

27、体研磨剂（研磨常用的有液态研磨剂、研磨膏和固体研磨剂（研磨皂）三种。主要起研磨、吸附、冷却和润滑等作用。皂）三种。主要起研磨、吸附、冷却和润滑等作用。 研磨外圆的工具研磨外圆的工具 1-1-夹套；夹套；2-2-研磨套；研磨套；3-3-调节螺钉；调节螺钉；4-4-手柄手柄。 研磨的特点与应用：研磨的特点与应用： （1 1）精度高质量好）精度高质量好 经研磨后的工件表面经研磨后的工件表面, ,尺寸精度可达尺寸精度可达IT4IT4IT1IT1级；级； 表面粗糙度值可减小到表面粗糙度值可减小到0.10.006m0.10.006m。形状精度亦可相。形状精度亦可相应提高。应提高。 （2 2）生产效率低，加

28、工余量小。）生产效率低，加工余量小。 （3 3）研磨剂易飞溅，污染环境。）研磨剂易飞溅，污染环境。 在现代制造业中研磨应用很广，许多精密量块、量在现代制造业中研磨应用很广，许多精密量块、量规、齿轮、钢球、喷油嘴、石英晶体、陶瓷元件、光学规、齿轮、钢球、喷油嘴、石英晶体、陶瓷元件、光学镜头及棱镜等零件均需研磨。镜头及棱镜等零件均需研磨。 利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩磨工具利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩磨工具同时作往复振动、相对旋转和直线往复运动，切除工件同时作往复振动、相对旋转和直线往复运动，切除工件上极小余量的工件精加工方法。上极小余量的工件精加工方法。 特点与应用：特点与应

29、用： 一般珩磨后可将工件的形状和尺寸精度提高一级，一般珩磨后可将工件的形状和尺寸精度提高一级，表面粗糙度表面粗糙度RaRa值可达值可达0.20.20.025m0.025m。珩磨加工的工件表。珩磨加工的工件表面质量特性好、加工精度和加工效率高，加工应用范围面质量特性好、加工精度和加工效率高，加工应用范围广、经济性好。广、经济性好。 珩磨头及珩磨油石的切削轨迹珩磨头及珩磨油石的切削轨迹 1-1-工件；工件；2-2-磨条；磨条；3-3-磨条座；磨条座；4-4-联轴器联轴器。 用细粒度的磨具对工件施加一定压力，并作往复振用细粒度的磨具对工件施加一定压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的

30、一种光整加动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法。工方法。 超精加工能加工钢、铸铁、铜合金、铝合金、陶瓷超精加工能加工钢、铸铁、铜合金、铝合金、陶瓷 、玻璃、硅和锗等各种金属与非金属玻璃、硅和锗等各种金属与非金属, ,可以加工外圆、平面、可以加工外圆、平面、内孔和各种曲面。内孔和各种曲面。 尤其适用加工内燃机曲轴、凸轮轴、活塞、活塞销尤其适用加工内燃机曲轴、凸轮轴、活塞、活塞销等的光整加工。超精加工可在普通车床、外圆磨床上进等的光整加工。超精加工可在普通车床、外圆磨床上进行，对于批量较大的生产则宜在专用机床上进行。工作行，对于批量较大的生产则宜在专用机床上进行。工作时应充分地加

31、润滑油，以便形成油膜和清洗极细地磨屑。时应充分地加润滑油，以便形成油膜和清洗极细地磨屑。 超精加工后地工件表面粗糙度超精加工后地工件表面粗糙度RaRa值约在值约在0.10.10.006m0.006m之间。之间。 抛光是利用机械、化学或电化学地作用，使工件获抛光是利用机械、化学或电化学地作用，使工件获的光亮、平整表面的加工方法抛光的主要工具用品有软的光亮、平整表面的加工方法抛光的主要工具用品有软轮和磨膏等。轮和磨膏等。 软轮用皮革、毛毡、帆布等材料叠制而成，具有一软轮用皮革、毛毡、帆布等材料叠制而成，具有一定的弹性，以便抛光时能按工件形状而变形，增加抛光定的弹性，以便抛光时能按工件形状而变形，增

32、加抛光面积或加工曲面。面积或加工曲面。 磨膏由磨料和油脂磨膏由磨料和油脂( (包括硬脂酸、煤油、石蜡等）配包括硬脂酸、煤油、石蜡等）配置而成。置而成。 抛光是安排在工件精加工之后进行，抛光之后的工抛光是安排在工件精加工之后进行，抛光之后的工件，粗糙度件，粗糙度RaRa值可达值可达0.10.10.012m,0.012m,并能明显增加光亮并能明显增加光亮度，但不能甚至不能保持原有的精度。度，但不能甚至不能保持原有的精度。 抛光可在抛光机或砂带磨床上进行。抛光可在抛光机或砂带磨床上进行。 特种加工方法是不仅用机械能而且更多的应用电能、特种加工方法是不仅用机械能而且更多的应用电能、化学能、声能、光能、

33、磁能等进行加工。这些加工方法化学能、声能、光能、磁能等进行加工。这些加工方法, ,在某种意义上说在某种意义上说, ,即不使用普通刀具来切削工件材料即不使用普通刀具来切削工件材料, ,而而是直接利用能量进行加工是直接利用能量进行加工, ,与传统的切屑加工相比较与传统的切屑加工相比较, ,具具有以下特点：有以下特点： 切除材料的能量不主要靠机械能，主要为其他形切除材料的能量不主要靠机械能，主要为其他形式的能量；式的能量； “以柔克刚以柔克刚” ” 工具材料的硬度可低于工件材料的工具材料的硬度可低于工件材料的硬度，或者有传统意义的刀具。硬度，或者有传统意义的刀具。 在加工过程中在加工过程中, ,工具

34、与工件之间不存在显著的机工具与工件之间不存在显著的机械切削力。相应的切削物理现象不明显。械切削力。相应的切削物理现象不明显。 加工能量易于控制、转换，可复合成新的工艺技加工能量易于控制、转换，可复合成新的工艺技术，适应加工范围广。术，适应加工范围广。 电火花加工是基于脉冲放电蚀除原理产生的电火花加工是基于脉冲放电蚀除原理产生的, ,故又称故又称放电加工或电蚀加工。放电加工或电蚀加工。 电火花加工原理图电火花加工原理图, ,由脉冲电源、自动进给调节装置、由脉冲电源、自动进给调节装置、工作液循环系统、工具电极等组成。工作液循环系统、工具电极等组成。 加工时，脉冲电源的一极接工具电极加工时，脉冲电源

35、的一极接工具电极, ,另一极接工件电极。两极另一极接工件电极。两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油）中。工具均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油）中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（持一很小的放电间隙（0.010.050.010.05）。）。 当脉冲电压当脉冲电压(100v(100v左右左右) )加到两极之间，由于工具电极和工件之加到两极之间，由于工具电极和工件之间的表面不是完全平滑的，而是存在着凹凸不平处，便将当时条件间的表面不是完全平滑的，而是存在着凹凸不

36、平处，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。 由于通道的截面积很小由于通道的截面积很小, ,放电时间极短放电时间极短, ,致使能量高度集中致使能量高度集中(106107w/(106107w/2),2),放电区域产生瞬间高温放电区域产生瞬间高温(5000)(5000)足以使材料熔化甚足以使材料熔化甚至汽化，以致形成一个小凹坑。至汽化，以致形成一个小凹坑。 第一次脉冲放电结束之后，间隔极短时间，第二个脉冲又在另第一次脉冲放电结束之后，间隔极短时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。一极间最近点击穿放电。 如此周而复始高频率地循环下去，工

37、具电极不断地向工件进给，如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。当然工具它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。当然工具也有损耗。也有损耗。 可加工任何硬、脆、软、韧和高熔点的导电材料，可加工任何硬、脆、软、韧和高熔点的导电材料，如硬质合金、导电陶瓷、不锈钢、钛合金、工业纯铁、如硬质合金、导电陶瓷、不锈钢、钛合金、工业纯铁、人造聚晶金刚石等，还可加工半导体和非导体材料。人造聚晶金刚石等，还可加工半导体和非导体材料。 加工时，工具与工件不接触，加工时，工具与工件不接触，“切削力切削力”极小。极小。故适合于低刚度工件和微细

38、结构的加工。特别适合加工故适合于低刚度工件和微细结构的加工。特别适合加工复杂截面的形孔和形腔。复杂截面的形孔和形腔。 由于脉冲放电持续时间极短，加工表面的影响极由于脉冲放电持续时间极短，加工表面的影响极小。故可加工热敏感性很强的材料；小。故可加工热敏感性很强的材料； 加工的表面，由许多小的弧坑组成，有助于油膜加工的表面，由许多小的弧坑组成，有助于油膜形成，改善润滑。形成，改善润滑。 调整脉冲参数，可以在同一台机床上依次进行粗、调整脉冲参数，可以在同一台机床上依次进行粗、精加工；精加工； 易于实现自动控制。易于实现自动控制。 (a)(a)加工通孔加工通孔 (b)(b)加工模具形腔加工模具形腔 (

39、c) (c) 加工环形内腔加工环形内腔 (d) (d) 加工弯孔加工弯孔 (e)(e)切割板料切割板料 (f) (f) 磨拉丝模内表面磨拉丝模内表面 电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理理, ,将零件加工成形的一种方法将零件加工成形的一种方法 。 加工时加工时, ,工件接直流电源的正极工件接直流电源的正极( (阳极阳极) )，按形状要求，按形状要求制成的工具接负极制成的工具接负极( (阴极阴极) ) 两极间保持两极间保持0.11mm0.11mm的间隙，的间隙，具有一定压力（具有一定压力（0.52.5Mpa0.52.5Mpa）的电解液从两极间

40、隙中高）的电解液从两极间隙中高速速(560m/s)(560m/s)流过。流过。 接通直流电源后，工具阴极的凸出部分与工件阳极接通直流电源后，工具阴极的凸出部分与工件阳极的电极间隙最小，此处的电流密度最大，单位时间内消的电极间隙最小，此处的电流密度最大，单位时间内消耗的电量最多。耗的电量最多。 根据法拉第定律，金属阳极的溶解量与通过的电量根据法拉第定律，金属阳极的溶解量与通过的电量成正比。成正比。 因此工件上与工具阴极凸起部位的对应部位比其他因此工件上与工具阴极凸起部位的对应部位比其他地方溶解迅速地方溶解迅速, ,并随即被高速的电解液冲走。并随即被高速的电解液冲走。 同时工具阴极以一定速度同时工

41、具阴极以一定速度(0.53mm/min)(0.53mm/min)向工件进给向工件进给, ,达到预定的加工深度时达到预定的加工深度时, ,就获需形状。就获需形状。 加工范围广，不受材料本身硬度、强度的限制，加工范围广，不受材料本身硬度、强度的限制，高硬、高强度及韧性的导电材料。可加工各种复杂形面。高硬、高强度及韧性的导电材料。可加工各种复杂形面。 无机械切削力和切削热作用无机械切削力和切削热作用 工件不会产生残余应力、变形及加工变质层，也没工件不会产生残余应力、变形及加工变质层，也没有飞边毛剌。有飞边毛剌。 加工精度高加工精度高 可达可达0.1mm0.1mm至至0.01mm0.01mm；表面粗糙

42、度；表面粗糙度RaRa值一般可达值一般可达0.8m0.8m，最小，最小RaRa值可达值可达0.1m0.1m。 工具无损耗寿命常工具无损耗寿命常 在加工中，工具只发生氢气和沉淀而无溶解作用，在加工中，工具只发生氢气和沉淀而无溶解作用，理论上无损耗，使用寿命长。理论上无损耗，使用寿命长。 生产率较高生产率较高 为电火花加工的为电火花加工的510510倍，有时甚至高于机械切削。倍，有时甚至高于机械切削。 缺点也不少缺点也不少 电解加工的附属设备多，造价高，占地面积大，加电解加工的附属设备多，造价高，占地面积大，加工稳定性不高。电解液有腐蚀性，电解产物有污染，也工稳定性不高。电解液有腐蚀性，电解产物有

43、污染，也应引起重视。应引起重视。 电解整体叶轮：叶身形面形状复杂，精度要求高，电解整体叶轮：叶身形面形状复杂，精度要求高，加工量大，用电解加工，比机械加工工期短、效率高，加工量大，用电解加工，比机械加工工期短、效率高，质量好。质量好。 它是利用超声振动为工具进行加工的。它是利用超声振动为工具进行加工的。 加工时，在工件和工具之间加入液体（水或煤油）加工时，在工件和工具之间加入液体（水或煤油）和磨料混合的悬浮液，并使工具以很小的力和磨料混合的悬浮液，并使工具以很小的力F F轻轻压在工轻轻压在工件上。超声波发生的超声频振荡，通过换能器转换成件上。超声波发生的超声频振荡，通过换能器转换成16000H

44、z16000Hz以上的超声频纵向振动，并借助于变幅杆把振幅以上的超声频纵向振动，并借助于变幅杆把振幅放大到放大到0.050.1mm0.050.1mm左右。左右。 变幅杆驱动工具作超声振动，并以工具端面迫使工变幅杆驱动工具作超声振动，并以工具端面迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度不断撞击和研磨工件表作液中悬浮的磨粒以很大的速度不断撞击和研磨工件表面，把工件加工区域内的材料破碎成很细的微粒并打击面，把工件加工区域内的材料破碎成很细的微粒并打击下来。下来。 既然是基于局部的撞击作用，可见，越是硬脆的材既然是基于局部的撞击作用，可见，越是硬脆的材料，受到的破坏越大，也就越好加工。反之，脆性和硬料，受到

45、的破坏越大，也就越好加工。反之，脆性和硬度不大的塑性材，由于有缓冲作用而难加工。度不大的塑性材，由于有缓冲作用而难加工。 工具可用相对较软的材料工具可用相对较软的材料 如如4545号钢，做成较复杂的形状，故工具和工件间无号钢，做成较复杂的形状，故工具和工件间无须复杂的相对运动，因此超声波机床的结构简单，操作、须复杂的相对运动，因此超声波机床的结构简单，操作、维修也方便。维修也方便。 适合加工薄壁、窄缝、低刚度工件适合加工薄壁、窄缝、低刚度工件加工过程中工具对工件材料的宏观作用力小，热影响小，加工过程中工具对工件材料的宏观作用力小，热影响小，不致引起变形及烧伤，表面粗糙度也较低，不致引起变形及烧

46、伤，表面粗糙度也较低，RaRa值可达值可达10.1m10.1m，加工精度可达，加工精度可达0.020.01 mm 0.020.01 mm 。 磨粒硬度一般应比被加工材料高，虽加工精度高，磨粒硬度一般应比被加工材料高，虽加工精度高，但工具磨损大，生产效率低。但工具磨损大，生产效率低。 超声加工虽生产率低，但其加工精度、表面粗糙度超声加工虽生产率低，但其加工精度、表面粗糙度都较理想，能加工半导体，非导体的硬脆材料，如石英、都较理想，能加工半导体，非导体的硬脆材料，如石英、宝石、钨及钨合金、玛瑙等。另外，如宝石轴承、拉丝宝石、钨及钨合金、玛瑙等。另外，如宝石轴承、拉丝模、喷丝头，还可以用于超声抛光、

47、光整加工、复合加模、喷丝头，还可以用于超声抛光、光整加工、复合加工等许多方面。工等许多方面。 高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能量密高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，去除工件上多余材料的加工方法。度射束，去除工件上多余材料的加工方法。（1 1）激光加工的基本原理、特点及应用）激光加工的基本原理、特点及应用 （a a）功率密度高）功率密度高 可加工以往认为难加工的任何材料。可加工以往认为难加工的任何材料。 （b b）接触式加工）接触式加工, ,不污染材料不污染材料 加工速度快、热影响区小，变形也小，易于实现自加工速度快、热影响区小，变形也小，易于实现自动控制。动控制。 （

48、c c）能通过透明体进行加工）能通过透明体进行加工 如对真空管内部进行焊接等。如对真空管内部进行焊接等。 （d d）可精细加工）可精细加工 因为输出功率可调，所以可用于精密微细加工，加因为输出功率可调，所以可用于精密微细加工，加工速度极高，打一个孔只需工速度极高，打一个孔只需0.001s;0.001s;加工精度可达加工精度可达0.001mm; 0.001mm; 表面粗糙度表面粗糙度RaRa值值0.40.1m0.40.1m。 （e e）工具不损不换）工具不损不换 作为非接触性加工作为非接触性加工, ,不需要工具不需要工具, ,所以不存在工具损所以不存在工具损耗和更换等到问题。耗和更换等到问题。

49、（f f）装置简单）装置简单, ,工作可靠工作可靠 与电子束加工机相比，不需要真空，也不需要与电子束加工机相比，不需要真空，也不需要X X射线射线进行防护。因此装置简单，工作可靠。进行防护。因此装置简单，工作可靠。 激光加工的应用激光加工的应用 如打孔、金刚石模具、钟表轴承、陶瓷、橡胶、塑如打孔、金刚石模具、钟表轴承、陶瓷、橡胶、塑料等非金属以及硬质合金、不锈钢等金属材料，如硬质料等非金属以及硬质合金、不锈钢等金属材料，如硬质合金的喷丝头，一般要在合金的喷丝头，一般要在100mm 100mm 的部位打出的部位打出1200012000多个多个直径为直径为60m60m的小孔。的小孔。 切割金属、木

50、材、纸、布料、皮革、陶瓷、塑料等。切割金属、木材、纸、布料、皮革、陶瓷、塑料等。 激光还在焊接、热处理、划线、调动平衡、微调等。激光还在焊接、热处理、划线、调动平衡、微调等。多方面有广泛的用途。多方面有广泛的用途。（2 2）电子束加工的基本原理、特点及应用）电子束加工的基本原理、特点及应用 电子束加工的特点：电子束加工的特点： （a a）加工材料范围广）加工材料范围广, ,且与材料强度无关。且与材料强度无关。 （b b）加工速度快，效率非常高。）加工速度快，效率非常高。 每分钟可在每分钟可在0.1mm0.1mm厚的钢板上加工出厚的钢板上加工出30003000个直径为个直径为0.2mm0.2mm

51、的孔。的孔。 （c c）属精密微细加工方法）属精密微细加工方法 电子束可实现极其微细的聚焦电子束可实现极其微细的聚焦( (可达可达0.1m).0.1m).能加工能加工微孔、窄缝、半导体集成电路等。微孔、窄缝、半导体集成电路等。 （d d）加工工件不变形）加工工件不变形 非接触加工，不存在工具磨耗问题，无机械切削力非接触加工，不存在工具磨耗问题，无机械切削力作用，工件不易产生宏观应力和变形。作用，工件不易产生宏观应力和变形。 （e e）适宜加工纯洁高的要求）适宜加工纯洁高的要求 污染少污染少, ,不易氧化不易氧化, ,特适用加工易氧化的金属及合金特适用加工易氧化的金属及合金材料材料, ,及纯度要求极高的半导体材料。及纯度要求极高的半导体材料。 （f f）可控制性能好）可控制性能好 亦可采用计算机进行控制。亦可采用计算机进行控制。 原理：真空条件下，由电子枪原理：真空条件下，由电子枪旁热阴极发射的电子，在高电旁热阴极发射的电子，在高电压（压（80200kV80200kV）作用下被加速）作用下被加速到很高的速度（到很