材料与金属工艺学第五篇切削加工3、4

1、第三章 常用加工方法综述第一节 车削的工艺特点及其运用车工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的挪动来改动毛坯外形和尺寸，将其加工成所需零件的一种切削加工方法。其中工件的旋转为主运动，刀具的挪动为进给运动：.一、车削的工艺特点1、易于保证工件各加工面的位置精度。车削时，工件绕某一固定轴线回转，各外表具有同一的回转轴线，故易于保证加工面间同轴度的要求。用三爪自定心卡盘安装工件 。用一夹一顶安装工件 ：对普通较长的工件，尤其是较重要的工件，不能直接用三爪自定心卡盘装夹，而要用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。 用一夹一顶安装工件视频.四爪卡盘的外形如下图。它的四个爪经过4个螺杆独立挪动。它的特

2、点是能装夹外形比较复杂的非回转体如方形、长方形等，而且夹紧力大。由于其装夹后不能自动定心，所以装夹效率较低，装夹时必需用划线盘或百分表找正，使工件回转中心与车床主轴中心对齐，如图为用百分表找正外圆的表示图。普通在车削细长轴时，用中心架来添加工件的刚性。在工件装上中心架之前，必需在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，其外表粗糙及圆柱误差要小，并在支承爪与工件接触处经常加光滑油。.用花盘、穹板及压板、螺栓安装工件：外形不规那么的工件，无法运用三爪或四爪卡盘装夹的工件，可用花盘装夹。花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘，盘面上的许多长槽用以穿放螺栓，工件可用螺栓直接安装在花盘上，如以下图左所示。也

3、可以把辅助支承角铁弯板用螺钉结实夹持在花盘上，工件那么安装在弯板上。以下图右所示为加工一轴承座端面和内孔时，在花盘上装夹的情况。为了防止转动时因重心偏向一边而产生振动，在工件的另一边要加平衡铁。工件在花盘上的位置需经仔细找正。 在花盘上安装零件 在花盘上用弯板安装零件 .2、切削过程比较平稳：除了车削断续外表之外，普通情况下车削过程是延续进展的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中刀齿有多次切入和切出，产生冲击。3、适用于有色金属零件的精加工：某些有色金属零件，因资料本身的硬度较低，塑性较大，假设用砂轮磨削，软的磨屑易堵塞砂轮，难得到很光洁的外表。用金刚石刀具，在车床上以很小的背吃刀量和进给量以及

4、很高的切削速度进展精细车削，到达很高精度。4、刀具简单：车刀是刀具中最简单的一种。.二、车削的运用车床主要用于加工各种回转体外表，加工的尺寸公差等级为IT11IT6，外表粗糙度Ra值为12508m。车床的种类很多，其中运用最广泛的是卧式车床。看车床用途视频.切槽：在工件外表上车沟槽的方法叫切槽，槽的外形有外槽、内槽和端面槽。切断：切断要用切断刀。切断刀的外形与切槽刀类似，但因刀头窄而长，很容易折断。常用的切断方法有直进法和左右借刀法两种，如下图。直进法常用于切断铸铁等脆性资料；左右借刀法常用于切断钢等塑性资料。.车成型面：外表轴向剖面呈现曲线形特征的这些零件叫成型面。3种方法车圆弧的样板刀 用

5、双手控制纵、横向进给车成形面 .滚花：在车床上用滚花刀滚花看滚花刀滚花视频车圆锥面：将工件车削成圆锥外表的方法称为车圆锥。常用车削锥面的方法有宽刀法、转动小刀架法、靠模法、尾座偏移法等几种。这里引见宽刀法、转动小刀架法和尾座偏移法。.转动小刀架法看转动小刀架法视频尾座偏移法请看看尾座偏移法视频钻孔和镗孔 .第二节 钻、镗削的工艺特点及其运用钻孔是用钻头在实体资料上加工孔。钻孔属粗加工，可到达的尺寸公差等级为IT13-IT11，外表粗糙度Ra值为25-12.5um。 麻花钻：两个主切削刃、两上副切削刃、一个横刃一、钻孔的工艺特点钻孔时，钻头任务部分大都处在已加工外表的包围中，受空间限制：1、容易

6、产生“引偏，产生的缘由： 1麻花钻细长、刚性较差。 2钻头仅有两条很窄的棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用很差。 3钻头横刃处的前角具有很大的负值，切削条件极差，实践上是挤刮金属，由钻头横刃产生的轴向力很大，稍有偏斜，将产生较大的附加力矩，使钻头弯曲。 .减小“引偏产生采取的措施：1预钻锥形定心坑。2用钻套为钻头导向。3刃磨时，尽量把钻头的 两个主切削刃刃磨得对称一致。 2、排屑困难。排屑过程中，切屑与孔壁发生较大的摩擦，挤压、拉毛和刮伤已加工外表，降低外表质量；切屑能够阻塞在钻头的容屑槽里，卡死钻头，甚至将钻头扭断。改善排屑条件：钻钢料工件时，在钻头上修磨出分屑槽，将宽的切屑分成窄条，以利于

7、排屑。当钻深孔(L/D5-10)时，应采用适宜的深孔钻进展加工。 .3、切削热不易传散。钻削是一种半封锁式的切削，钻削时所产生的热量，热量传散时工件吸收的热量约占52.5%，钻头约占14.5%，切屑约占28%，而介质仅占5%左右。二、钻削的运用单件、小批量消费中，中小型工件上的小孔普通D小于13mm常用台式钻床加工；直径较大的孔常用立式钻床加工；大中型工件采用摇臂钻床。成批或大量消费用多轴钻、组合机床。 .三、扩孔和铰孔1、扩孔扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进展扩展加工，提高孔的精度和减小外表粗糙度Ra值。扩孔的公差等级为IT10-IT9，外表粗糙度Ra值为6.33.2um属于半精加工。 扩孔

8、钻与麻花钻在构造上相比有以下特点：1刚性较好：扩孔的吃刀量小，扩孔钻钻芯比较粗大，添加了任务部分的刚性。2导向性较好：由于容屑槽浅而窄，可在刀体上做出34个刀齿，提高消费率，加强了扩孔时刀具的导向及修光作用，切削平稳。3切削条件较好：扩孔钻的切削刃不用自外缘延续到中心，防止了横刃和由横刃引起的不良影响。且在一定程度上可校正原孔轴线的偏斜。 .2、铰孔铰孔是在扩孔或半精镗的根底上进展的，是孔的精加工方法：公差等级为ITBIT6，外表粗糙度Ra值为1.60.4um。 铰刀铰孔的特点： (1)铰刀为定径的精加工刀具，容易保证工件的尺寸精度和外形精度。但一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不能

9、铰削非规范孔、台阶孔和盲孔。2机铰刀在机床上常用浮动衔接，防止铰刀轴线与机床主轴线偏斜，呵斥孔的加工误差。铰孔不能校正原孔轴线的偏斜。3铰削速度较低、可防止产生积屑瘤和引起振动。4钻一扩一铰是消费中典型的孔加工方案。 .四、镗孔镗孔是位置精度要求严厉的箱体上的孔系加工，可在车床、镗床或铣床上进展。镗孔可分粗镗、半精镗和精镗。在车床上对工件进展镗孔看镗孔加工视频 在镗床上镗孔。 多刃镗刀镗孔 .第三节 刨、拉的工艺特点及其运用一、刨削的工艺特点刨削加工的尺寸公差等级普通为IT13IT7，Ra值为251.6um用宽刀进展精刨，外表粗糙度Ra值为1.60.8um。刨削的工艺特点(1)加工精度低。 (

10、2)消费率低(3)加工本钱低。4通用性好二、刨削的运用由于刨削的特点，刨削主要用在单件、小批量消费中，在维修车间和模具车间运用较多。1、刨削平面： 看刨程度视频. 2、刨削垂直面3、刨沟槽 刨T形槽 刨燕尾槽 4、刨斜面.插床及其运用 插床好像竖立的牛头刨床， 但任务台上多一圆任务台。 插孔中键槽或异形孔较慢，单件小批消费用。现时多用数控线切割替代。 .三、拉削拉削可以以为是刨削的进一步开展。用拉刀加工工件内、外外表的方法称为拉削加工。拉削中只需一个运动,即拉刀的直线运动, 送进运动由拉刀中递升的刀齿实现. 故拉床构造简单，多为液压驱动。拉刀为复杂刀具，精度和热处置要求均高，故价昂，只适用于大

11、批消费。拉削原理:每相邻两刀齿间有齿升量。 .第四节 铣削的工艺特点铣削是平面的主要加工方法之一。铣削中小型零件上的平面通常在卧式铣床或立式铣床上进展，大型零件上的平面可在龙门铣床上加工。铣削加工公差等级可达IT13IT7，外表粗糙度Ra值可达251.6um。 一、铣削的工艺特点1、消费率较高。2、容易产生振动。3、刀齿散热条件较好。二、铣削方式按铣刀旋转轴线是程度的或垂直的可分为周铣和端铣两种。 周铣左和端铣右 .从提高刀具耐用度和工件外表质量，普通以采用顺铣法为宜。但是任务台进给丝杠与固定螺母之间普通存在间隙，间隙在进给方向的前方。容易引起打刀，而逆铣没这种景象。所以普通在消费中选用逆铣法

12、。 三、铣削的运用铣削的加工范围很广，可加工平面、台阶、斜面、沟槽、成形面、齿轮以及切断等，图所示为铣削加工运用的例如。在铣床上还能钻孔和镗孔。.利用分度头可以加工多面体看分度头的运用视频、齿轮、螺旋槽看铣螺旋槽视频等分度头原理： 万能分度头构造图 1分度手柄 2分度盘 3顶尖 4主轴 5转动体 6底座 7扇形夹万能分度头的传动表示图1螺旋齿轮传动 2主轴 3刻度盘 4蜗轮传动 51齿轮传动 6挂轮轴7分度盘 8定位销.在卧式铣床上，将齿坯套在心轴上安装于分度头和尾架顶尖中，对刀并调好铣削深度后开场铣第一个齿槽，铣完一齿退出进展分度，依次逐个完成全部齿数的铣削。铣削麻花钻和螺旋铣刀上的螺旋沟是

13、在卧式万能铣床上进展。.第五节 磨削的工艺特点及其运用磨削加工是用砂轮以较高的线速度对工件外表进加工的方法，其本质是用砂轮上的磨料自工件外表层切除细微切屑的过程。根据工件被加工外表的性质，磨削分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨削等几种。一、磨削原理砂轮由无数高硬的粒状磨料与黏结剂粘合而成。砂轮旋转时，每一外露的磨粒犹如铣刀上的一个刀齿，由于磨粒陈列无规那么，故刀齿的外形和角度都极不一致。有的能够真正起到切削作用，能切下切屑，这在砂轮灰中可用磁铁吸出极细的铁屑可以证明。有的能够太钝了，不能切削，但仍可起到压光作用，故磨削可以得到非常高的精度和很光滑的外表。砂轮的磨削过程，实践上就是切削、刻划和滑擦三

14、种作用的综合.二、磨削的工艺特点1、精度高、外表粗糙度小。2、砂轮有自锐作用。3、背向磨削力FP较大。4、磨削温度高。砂轮用钝后要进展修整，否那么磨削效率降低，而且会在工件外表产生烧伤。修整普通用装载修整架上的金刚石笔进展，与外圆车削类似。 砂轮的修整 .三、磨削的运用和开展1、外圆磨削1在外圆磨床上磨外圆。看磨外圆视频2在无心外圆磨床上磨外圆。 .2、孔的磨削孔的磨削可以在内圆磨床上进展，也可以在万能磨床上进展。 3、平面磨削看横向磨削视频.第四章 精细加工和特种加工第一节 精整和光整加工精整加工是消费中常用的精细加工，它是指在精加工之后从工件上切除很薄的资料层，以提高工件精度和减小外表粗糙

15、度为目的加工方法。一、研磨IT5IT3, Ra值0.10.008 m1.研磨原理：研磨是用游离的磨粒经过研具对工件进展微量切削的过程。在加工过程中，工件外表会发生复杂的牧师和化学变化，工件外表上一层极微薄的资料将被切除。2.研磨方法：手工研磨：人手持研具或工件进展研磨。机械研磨：在研磨机上进展。 上、下研磨盘：可同向或反向旋转。 .研磨外圆研磨平面 研磨内圆机械研磨 分隔盘：由分隔盘带动与下研磨盘反向旋转。研磨时下研磨盘子旋转，偏心轴带动分隔盘旋转，使工件得到既转动又滑动的复杂而又不反复的运动轨迹。 .对于外形复杂的内孔，难以制造适宜的研具时，还可采用挤压研磨，方法是将工件放在专门的夹具内，待

16、研磨的异形孔两端与上下挤压缸相通，挤压缸内充溢研磨剂，整套安装放在油压机任务台上，两活塞上下往复运动，推进研磨剂流过异形孔，实现研磨的功能。 挤压研磨 3研磨的特点及运用1高的尺寸精度、小的Ra值，可提高外形精度，但不能提高位置精度。2提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和运用寿命。3本钱低，消费率低。 .二、 珩磨珩磨是利用珩磨头对工件外表施加一定压力，珩磨头同时作相对旋转和实现往复运动，切除极小余量的精细加工方法，多用于珩磨铸铁套和钢套的内孔。 珩磨头的构造 珩磨头上下运动的轨迹并不重合，而是调理到交叉成网状，这样可以使粗糙度Ra值下降。珩磨余量普通只留0.020.15mm, 尺寸公差等级可

17、达IT6IT4, 外表粗糙度Ra值为0.80.05m,适宜加工的孔径范围为15500mm。 .三、超级光磨1加工原理超精加工是利用装在振动头上的细磨粒油石在一定压力下对工件进展微量切削的一种光整加工方法。振动头：在工件轴向进给的同时作轴向低频、小振幅振动，从而对工件进展加工。切削液：构成油膜；去除切屑和冷却光滑；控制加工进程。2、工艺特点及运用自动化程度高，本钱低；加工余量极小2-10um；外表质量好，有利于储存光滑油,耐磨性好;消费率高；不能提高尺寸、外形、位置精度；运用较广。.四、 机械抛光抛光是对零件外表进展修饰的一种方法。抛光普通只能得到光滑的外表或镜面光泽，不能提高甚至不能保管原有的

18、加工精度。抛光后的外表粗糙度Ra值可达1.60.008mm。机械抛光有轮式抛光、滚筒抛光和振动抛光几种。 三种轮式抛光表示图 滚筒抛光左和振动抛光右 .五、 电镀电镀是用电化学的方法，在金属、非金属基体外表上堆积所需的另一种金属或合金的过程。将具有导电外表的制件和镀层金属资料浸沉于含有某种金属离子的电解质溶液中，制件为阴极，镀层金属为阳极，在外电流作用下，金属离子向阴极挪动，即可在制件外表上构成与基体结实结合的镀层。阳极悬挂的镀层金属板用来不断向电镀液补充金属离子，坚持电镀液的浓度。工业上常用的镀层资料有锌、铜、镍、锡、铬、金、银、铂等多种。 以镀镍为例见图，其电镀液的一种配方是：硫酸镍 15

19、0g/L250 g/L， 氯化钠8 g/L12 g/L，硼酸 30 g/L35 g/L， 十二烷基硫酸钠 0.05 g/L0.1 g/L。 .在阴极上的反响为：Ni2+ + 2e Ni 构成镀层2H+ + 2e H2在阳极上的反响为：Ni 2e Ni2+ 阳极溶解4OH 4 eNi+Ni 不但金属可以电镀，目前已开展到塑料、鲜花等非金属资料也可以电镀。关键是要使这些原来不导电的资料外表活化，可以导电。 .六、 喷涂热喷涂将金属或非金属资料溶化, 靠紧缩气体延续吹喷到制件外表上, 构成与基体结实结合的涂层的方法称为热喷涂。经过热喷涂可使工件外表获得耐磨、耐热、减震、消音、绝缘、导电等物理化学性能

20、。喷涂热源可用燃气火焰、电弧、等离子弧或激光束等。喷涂资料可为金属、合金、金属氧化物和碳化物、陶瓷和塑料等，资料形状可为线材、棒材或粉末。对金属、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木材、布、纸等几乎一切的固体基体都可以进展热喷涂，基体可坚持较低的温度，因此可不变形。 粉末-火焰喷涂(左)等离子喷涂(中)和电弧喷涂(右)表示图 .静电喷涂静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带上正电荷，与接地的工件间构成高压静电场，静电引力使漆膜均匀堆积在工件外表，构成均匀的漆膜。此法比普通喷漆有更高的效率和更好的成膜质量，常用于汽车、自行车、家用设备等大批大量消费的自动线上。图示出了汽车车身的静电喷涂情况。 汽车车身的静电喷

21、涂 .第二节 特种加工一、 电火花加工EDM电火花加工的原理电火花加工是利用脉冲放电对导电资料的腐蚀作用去除资料，以获得一定外形和尺寸的一种加工方法。脉冲电源 脉冲电压 工具电极和工件电极上 任务液被电离 介质被击穿 放电通道 电场力作用下 电子奔向阳极 正离子奔向阴极 火花放电 电子离子高速运动 轰击阳极和阴极 动能转化为热能10000电极外表金属迅速熔化甚至汽化 工件外表构成一个极小的圆坑 不断进给 工件不断被蚀除。.电火花加工的特点及运用可以用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极去加工任何硬、脆、韧、软和高熔点的导电资料；加工特殊及复杂外形的工件；没有机械加工时那样的切削力，因此适于加工薄壁、

22、窄槽及微细精细的零件。脉冲电源的参数可以恣意调理，能在同一台机床上进展粗加工、半精加工或精加工。精加工时Ra值可达0.04-10um。尺寸精度可达0.003-0.03mm。 加工型腔的各种工具电极 反拷法加工异形小孔 .二、 电火花线切割加工电火花线切割原理 电火花线切割加工最显著的特点是，工具电极为一金属丝常用钼丝，所切割出的工件外形，是由数控系统微机控制器控制X、Y坐标任务台作相应的挪动而获得的。为了保证很细的电极丝在火花放电时不致烧断，电极丝以8-10m/s的速度不断地作反复运动；为了充分地冷却电极丝，需求往加工区喷注任务液；线切割机床加工原理图 .三、 电解加工电解加工的原理电解加工是

23、利用金属在电解液中阳极溶解来对工件进展成形加工的一种方法。图所示为电解加工原理图。工件接直流稳压电源正极，工具接负极，两极间坚持0.11mm间隙,具有一定压力的电解液从两极间高速流过。加工开场时，工具阴极最接近工件阳极处的电流密度最大，单位时间内耗费的电量最多，阳极溶解也最快。随着工具阴极不断缓慢地向工件进给，工件就不断地按工具阴极端部的型面溶解，电解产物不断被高速流过的电解液带走，最后工具的外形就被复制到工件上 。 电解加工原理图 消费率高于电火花加工，但消费附属设备多，占地广，造价高，加工不够稳定，电解液机床有腐蚀作用.会污染环境，故运用不如电火花加工广。 .四、超声加工超声加工是一种变相

24、的机械加工，工具作超声频振动，工具冲击磨粒，而使被加工工件的资料遭到破坏。工具的超声振动：从超声换能器获得的。超声换能器的铁芯由磁致伸缩资料制成的镍、铁镍合金、铁铝合金、铁氧体等超声加工的能源：振动频率为16-30hz的超声波发生器，产生共振。共振变幅杆振幅扩展传到工具上击碎工件 。 超声波加工原理图 .五、 激光加工 激光加工的原理与特点激光加工是利用激光发生器产生的高能激光束经光学系统聚焦成直径几十微米到几微米的极小光斑，到达极高的能量密度，温度达10000度以上，可使任何工件资料熔化甚至汽化，资料凹坑内的金属蒸汽迅速膨胀，压力忽然增大，熔融物被爆射到外面，从而实现加工的过程。运用1、打孔 如火箭发动机和柴油机上喷油嘴、化学纤维的喷丝板、钟表上的宝石轴承、聚晶金刚石拉丝模上的微细孔等2、激光切割 可以切割任何资料，可以透过真空管外壁在其内部聚焦而进展切割。3、水晶内部雕刻 使激光穿透水晶实体的外表，使之成为别具一格的工艺品。 .六、 水射流切割技术原理水射流切割技术是利用高速高压的水流冲击工件，因水流的压强大于工件资料的破坏强度而实现切割的方法。水流速度高达每秒数百米，水压到达1001000Mpa。切割软且要求无污染的资料时用纯水，切割硬资料时往往向水中参与些硬度不是太高的磨料粉，有时还参与一些泡沫生成剂。可以切割从软到硬的各