第一章机械加工方法

1、第一章 机械加工方法 根据零件的功能不同，它便具有根据零件的功能不同，它便具有不同的形状，研究如何形成这些形状不同的形状，研究如何形成这些形状的方法，就是零件成形的方法。的方法，就是零件成形的方法。第一节第一节 零件表面成形零件表面成形 按照零件形成过程中质量的变化，按照零件形成过程中质量的变化，可将零件成形方法分为三类：可将零件成形方法分为三类：一、一、 零件成形的方法零件成形的方法1、m0：材料去除加工材料去除加工 传统的切削加工方法，在制造过程中通传统的切削加工方法，在制造过程中通过材料切除而获得需要的几何形状。包括车、过材料切除而获得需要的几何形状。包括车、铣、刨、钻、镗、磨削加工和特

2、种加工。铣、刨、钻、镗、磨削加工和特种加工。切削加工：切削加工：利用切削刀具从工件上切除多利用切削刀具从工件上切除多余材料余材料.特种加工：特种加工：指利用化学、物理或电化学方指利用化学、物理或电化学方法对工件材料进行去除的一系列方法的总法对工件材料进行去除的一系列方法的总称。称。2、m=0：材料成型加工材料成型加工 特点是材料成型前后，其质量基本保持特点是材料成型前后，其质量基本保持不变，主要通过模具成型。包括铸造、锻造、不变，主要通过模具成型。包括铸造、锻造、冲压、注塑、冲压、注塑、粉末冶金粉末冶金等工艺。等工艺。 3. m0：材料累积加工材料累积加工 利用微体积材料逐渐叠加的方式利用微体

3、积材料逐渐叠加的方式和和快速成形快速成形(Rapid Prototyping)技技术，通过材料累加来术，通过材料累加来使零件成形使零件成形。二、零件表面的形成方法及所需运动二、零件表面的形成方法及所需运动1零件表面的形状零件表面的形状零件表面可以看作是一条线（称为母线）零件表面可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。母沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。常见线和导线统称为形成表面的发生线。常见的零件表面按其形状可分为的零件表面按其形状可分为3类：类： （1）旋转表面：）旋转表面：（3）特形表面：）特形表面：（2）纵向表面：）纵向表面：2零件

4、表面的形成方法零件表面的形成方法（1 1） 轨迹法：轨迹法：刀具刀具切削点按一定的规律切削点按一定的规律作轨迹运动，形成所作轨迹运动，形成所需的发生线（刀具需需的发生线（刀具需要有一个独立的成形要有一个独立的成形运动运动 。（2 2）成形法：）成形法：刀具刀具刀刃就是切削线，它刀刃就是切削线，它的形状及尺寸与需要的形状及尺寸与需要成形的发生线一致成形的发生线一致（刀具不需要专门的（刀具不需要专门的成形运动）。成形运动）。 （3）相切法：）相切法：刀具中刀具中心按一定规律作轨迹运心按一定规律作轨迹运动，切削点运动轨迹与动，切削点运动轨迹与工件相切就形成了发生工件相切就形成了发生线（刀具需要有两个

5、独线（刀具需要有两个独立的成形运动，即刀具立的成形运动，即刀具的旋转和刀具中心按一的旋转和刀具中心按一定规律运动）。定规律运动）。 （4）展成法：）展成法：切削线与发切削线与发生线逐点相切，发生线是切生线逐点相切，发生线是切削线的包络线（刀具和工件削线的包络线（刀具和工件需要有一个独立的复合成形需要有一个独立的复合成形运动运动-展成运动）。展成运动）。 图 用来形成被加工表面形状的运动（刀用来形成被加工表面形状的运动（刀具与工件间的相对运动）称为表面成形运具与工件间的相对运动）称为表面成形运动，表面成形运动由机床的主运动和进给动，表面成形运动由机床的主运动和进给运动组成。运动组成。 2机床切削

6、成形运动机床切削成形运动 机床的切削成形运动由表面成形运动机床的切削成形运动由表面成形运动和辅助运动组成。和辅助运动组成。 用来形成被加工表面形状的运动称为表面成形用来形成被加工表面形状的运动称为表面成形运动，成形运动由机床的主运动和进给运动组成运动，成形运动由机床的主运动和进给运动组成。 根据机床的运动不同，刀具不同，可分根据机床的运动不同，刀具不同，可分为不同的加工方法：如车削、铣削、磨削、为不同的加工方法：如车削、铣削、磨削、刨削、钻削等。刨削、钻削等。键槽键槽铣刀铣刀铣削铣削方式方式顺铣顺铣4.顺铣和逆铣顺铣和逆铣端铣端铣端铣端铣逆铣逆铣周铣周铣周铣周铣 顺铣顺铣 和逆铣和逆铣 各有特

7、点，应各有特点，应根据加工的具体条件合理选择。根据加工的具体条件合理选择。顺铣.avi图 逆铣.avi图 定义1.按切削速度方向定义铣削时主运动速度方向与进给运动方向相同的叫顺铣；反之，叫逆铣。定义2.按切屑厚度变化定义铣削时切屑厚度由大变小（最大 零）是顺铣；铣削时切屑厚度由小变大（零 最大）是逆铣。（1）从切屑截面形状分析）从切屑截面形状分析（2）从工件装夹可靠性分析）从工件装夹可靠性分析（3）从工作台丝杆、螺母间隙分析）从工作台丝杆、螺母间隙分析逆铣逆铣顺铣顺铣 由于铣刀是多刃刀具，刀齿能连续地依由于铣刀是多刃刀具，刀齿能连续地依次进行切削，没有空程损失，且主运动为回次进行切削，没有空程

8、损失，且主运动为回转运动，可实现高速切削，故铣平面的生产转运动，可实现高速切削，故铣平面的生产效率一般都比刨平面高。效率一般都比刨平面高。 由于铣平面的生产率高，在大批大量生由于铣平面的生产率高，在大批大量生产中铣平面已逐渐取代了刨平面。因为刨平产中铣平面已逐渐取代了刨平面。因为刨平面不能获得足够的切削速度，有色金属材料面不能获得足够的切削速度，有色金属材料的平面加工几乎全部都用铣削。的平面加工几乎全部都用铣削。四、钻削（孔）和镗削（孔）四、钻削（孔）和镗削（孔） 钻孔是在事先无孔的加工表面形成钻孔是在事先无孔的加工表面形成孔的加工方法。镗孔是在预制孔上用切孔的加工方法。镗孔是在预制孔上用切削

9、刀具使之扩大的一种加工方法，镗孔削刀具使之扩大的一种加工方法，镗孔工作既可以在镗床上进行，也可以在车工作既可以在镗床上进行，也可以在车床上进行。床上进行。 （1）工件旋转，刀具作进给运动）工件旋转，刀具作进给运动 镗圆柱孔镗圆柱孔镗锥孔镗锥孔3三种不同的镗孔方式三种不同的镗孔方式 （2）刀具旋转，工件作进给运动）刀具旋转，工件作进给运动镗床上镗孔镗床上镗孔专用镗模镗孔专用镗模镗孔镗杆镗杆镗刀镗刀工件工件工件台工件台主轴主轴镗模镗模拖板拖板镗刀镗刀镗杆镗杆工件工件（3）刀具旋转并作进给运动）刀具旋转并作进给运动 镗杆镗杆 镗刀镗刀 工件工件工作台工作台主主轴轴4镗孔的工艺特点及应用范围镗孔的工艺

10、特点及应用范围 镗孔和钻一扩一铰工艺相比，孔径镗孔和钻一扩一铰工艺相比，孔径尺寸不受刀具尺寸的限制，且镗孔具有较尺寸不受刀具尺寸的限制，且镗孔具有较强的误差修正能力，可通过多次走刀来修强的误差修正能力，可通过多次走刀来修正原孔轴线偏斜误差，而且能使所镗孔与正原孔轴线偏斜误差，而且能使所镗孔与定位表面保持较高的位置精度。定位表面保持较高的位置精度。 齿轮的切削加工，按其形成齿型的原理，齿轮的切削加工，按其形成齿型的原理，可分为两类：即可分为两类：即成形法成形法和和展成法展成法。用成形法。用成形法加工齿轮时采用的刀具是盘状模数铣刀和指加工齿轮时采用的刀具是盘状模数铣刀和指状模数铣刀。状模数铣刀。

11、五、齿面加工五、齿面加工 圆柱齿轮圆柱齿轮加工的方法主要有加工的方法主要有滚齿滚齿和和插插齿齿等；等；锥齿轮锥齿轮的加工方法有：的加工方法有：直齿圆锥齿直齿圆锥齿轮轮的的刨齿刨齿、铣齿铣齿、拉齿拉齿和和加工弧齿轮加工弧齿轮的的铣铣齿齿。 精加工齿轮齿面精加工齿轮齿面方法有方法有研齿研齿、剃齿剃齿和和磨齿磨齿。（一）（一）插齿原理、插齿机床和插齿刀插齿原理、插齿机床和插齿刀1、插齿机床及其插齿原理、插齿机床及其插齿原理（1）插齿原理及所需要的运动）插齿原理及所需要的运动 齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具，在齿轮制齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具，在齿轮制造中应用很广泛，可以用来加工外啮合的直齿轮

12、、斜造中应用很广泛，可以用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、标准齿轮和变位齿轮。用齿轮滚刀加工齿轮的齿轮、标准齿轮和变位齿轮。用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程。过程，相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程。（二）（二）滚齿原理、滚刀和滚齿机床滚齿原理、滚刀和滚齿机床1、滚齿原理、滚齿原理用齿轮滚刀加工齿轮的情况用齿轮滚刀加工齿轮的情况4、滚齿机床、滚齿机床 滚齿机主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮滚齿机主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮和蜗轮。和蜗轮。（1）滚切直齿圆柱齿轮）滚切直齿圆柱齿轮 机床的运动和传动原理图机床的运动和传动原理图 （2）滚切斜齿圆柱齿轮）滚切斜齿圆柱齿轮机床的运

13、动和传动原理图机床的运动和传动原理图（3）滚齿机结构）滚齿机结构床身床身立柱立柱刀架溜板刀架溜板刀杆刀杆后立柱后立柱心轴心轴工作台工作台（三）（三）剃齿原理和剃齿刀剃齿原理和剃齿刀1、剃齿工作原理、剃齿工作原理 盘形剃盘形剃齿刀外型很齿刀外型很像齿轮，加像齿轮，加工时剃齿刀工时剃齿刀和齿轮轴交和齿轮轴交错成一角度，错成一角度，作螺旋齿轮作螺旋齿轮啮合。啮合。2、剃齿刀的用途和种类、剃齿刀的用途和种类 剃齿刀是一种精加工齿轮刀具，主要限剃齿刀是一种精加工齿轮刀具，主要限制是不能加工淬硬的齿轮。制是不能加工淬硬的齿轮。剃齿刀按其结构可以分为下列几种：剃齿刀按其结构可以分为下列几种：（1）齿条形剃齿

14、刀）齿条形剃齿刀（2）盘形剃齿刀）盘形剃齿刀（3）小模数剃齿刀）小模数剃齿刀（4）蜗轮剃齿刀）蜗轮剃齿刀盘形剃齿刀盘形剃齿刀小模数剃齿刀小模数剃齿刀蜗轮剃齿刀蜗轮剃齿刀（四）（四）磨齿机床磨齿机床 磨齿机多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精加工。磨齿机多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精加工。 磨齿机有两大类即用磨齿机有两大类即用成形砂轮磨齿成形砂轮磨齿和用和用展成法磨展成法磨齿齿。 1、成形砂轮磨齿机的原理和运动、成形砂轮磨齿机的原理和运动2、展成法磨齿机的原理和运动、展成法磨齿机的原理和运动1）连续磨齿连续磨齿 2）分度磨齿分度磨齿六、复杂曲面加工六、复杂曲面加工 如螺旋桨的表面，涡轮叶片表面，复杂如

15、螺旋桨的表面，涡轮叶片表面，复杂模具型腔面等，其表面形状比较复杂，不模具型腔面等，其表面形状比较复杂，不能用基本立体要素（例如棱柱、棱锥、球能用基本立体要素（例如棱柱、棱锥、球等）描述，通常称之为等）描述，通常称之为复杂曲面复杂曲面。 复杂曲面的切削加工方法主要有复杂曲面的切削加工方法主要有仿形铣仿形铣和和数控铣数控铣两种，使用的刀具一般是头部为圆两种，使用的刀具一般是头部为圆形的形的球头铣刀球头铣刀。 七、磨削七、磨削 磨削的主运动是砂轮的旋转运动，砂轮磨削的主运动是砂轮的旋转运动，砂轮上的每个磨粒都可看成是一个微小刀齿，砂上的每个磨粒都可看成是一个微小刀齿，砂轮的磨削过程，实际上是磨粒对工

16、件表面的轮的磨削过程，实际上是磨粒对工件表面的切削切削、刻削刻削、和、和滑擦滑擦三种作用的综合效应。三种作用的综合效应。磨削可分为磨削可分为外圆磨外圆磨、内孔磨内孔磨、平面磨平面磨等。等。1、外圆表面的磨削加工、外圆表面的磨削加工 （1）加工方法）加工方法1）工件有中心支承的外圆磨削）工件有中心支承的外圆磨削 图 a.纵向进给磨削纵向进给磨削图 迎着进给方向的前部分砂轮宽度上的磨粒担负着切削任务，而后部分磨粒起着修光作用，因此Ra值小，但磨削效率低。工件沿轴向往复移动作纵向进给运动，在工件每一行程终了时，砂轮作一次横向进给，全部余量在多次行程中逐渐被磨去。b.横向进给磨削（切入磨削）横向进给磨削（切入磨削）工件无纵向进给运动，砂轮的宽度比需磨削表面稍宽，以缓慢的横向进给磨掉全部加工余量，磨削效率高。 C.外圆和端面同时磨削外圆和端面同时磨削2)工件无中心支承的外圆磨削工件无中心支承的外圆磨削无心磨削采用无心夹持，一般支承在导轮和托