机械工艺制造基础市公开课一等奖省赛课获奖课件

轨迹法

成形法

相切法

展成法a）轨迹法b）成形法c）相切法d）展成法零件表面成形方法第五章经典表面加工机械工艺制造基础第1页取得尺寸精度方法有以下几个：试切法：试切、测量、调整、试切。主要适合用于单件小批生产。调整法：加工前调整好刀具和工件位置，加工中保持不变。适于成批大量生产。定尺寸刀具法：自动控制法：零件相互位置精度主要由机床精度、夹具精度和零件装夹精度确保。机械工艺制造基础第2页5.1外圆表面加工车削、磨削及光整加工是外圆表面主要加工方法。5.1.1外圆表面车削

外圆车削工艺范围粗车：加工精度可到达IT10~ITl3，表面粗糙度为Ra12.5~6.3μm。半精车：精度可达IT9~IT10，表面粗糙度为Ra3.2~6.3μm。精车：精度可达IT7~IT8，表面粗糙度为Ra3.2~6.3μm。精细车：精度可达IT6~IT7，表面粗糙度为Ra0.2~0.8μm。对于小型有色金属零件，高速精细车是主要加工方法(Ra0.4~0.1μm)。机械工艺制造基础第3页

车削工艺特点切削过程平稳，生产率较高：当刀具几何形状,ap.f一定时,ac,aw是不变,Ac不变,切削力不变.主运动为回转运动,防止了惯性力和冲击.切削用量可大,可进行高速切削和强力切削,生产率.适合用于有色金属精加工：ap<0.15f<0.1mm/r

V=300m/min精度达IT6--IT5Ra达0.1--0.4m,而磨削易堵砂轮.刀具简单：制造,刃磨,安装均方便.适应性广。应用广泛：机械工艺制造基础第4页

细长轴外圆车削加工常将长径比（L/D≥5~10）轴称为细长轴，其刚度很差，车削时轻易弯曲和振动，产生腰鼓形或竹节形误差而不能确保加工质量。所以，必须采取有效办法来处理车削时变形、振动等问题。

改进工件中装夹

机械工艺制造基础第5页选择合理切削方法合理选择刀具：粗车刀惯用较大主偏角(75°)以增大轴向力而降低径向力，选取较大前角(15°~20°)和较小后角(3°)，经过磨出卷屑槽和选取十5°刃倾角，以控制切屑顺利排出。

机械工艺制造基础第6页5.1.2外圆表面磨削磨削加工是是外圆精加工主要方法。既能加工淬火黑色金属零件，也能加工不淬火黑色金属零件和有色金属。砂轮：用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成多孔疏松物体。砂轮特征主要由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸等原因所决定。1）磨料：磨料应含有高硬度、高耐热性和一定韧性，在磨削过程中受力破碎后还要能形成尖锐几何形状。惯用磨料有氧化物系(刚玉类)、碳化物系和超硬磨料系3类。

机械工艺制造基础第7页砂轮磨料种类及性能系列名称代号性能适用范围刚玉棕刚玉白刚玉铬刚玉AWAPA棕褐色,硬度低,韧性很好白色,较A硬度高,磨粒尖锐,韧性差玫瑰红色，韧性比WA好磨削碳素钢、合金钢、可锻铸铁与青铜磨削淬硬高碳刚、合金钢、高速钢，磨削薄壁零件、成形零件。磨削高速钢、不锈钢，成形磨削，刀具刃磨，高表面质量磨削碳化物黑碳化硅绿碳化硅CGC黑色带光泽，比刚玉类硬度高，导热性好，但韧性差绿色带光泽，较C硬度高，导热性好，韧性较差磨削铸铁，黄铜、耐火材料及非金属材料磨削硬质合金、宝石、光学玻璃超硬磨粒人造金刚石立方氮化硼DCBN白色、淡绿、黑色，硬度最高，耐热性较差棕褐色，硬度仅次于D，韧性较D好磨削硬质合金、宝石、光学玻璃陶瓷等高硬度材料磨削高性能高速钢、不锈钢，耐热钢几其它难加工材料机械工艺制造基础第8页2）粒度

粒度是指磨料颗粒大小，通常分为磨粒(颗粒尺寸＞40μm)和微粉(颗粒尺寸≤40μm)两类。磨粒用筛选法确定粒度号。微粉按其颗粒实际尺寸分组。粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。普通来说，粗磨用粗粒度，精磨用细粒度。当工件材料硬度低、塑性大和磨削面积较大时，为了防止砂轮堵塞，也可采取粗粒度砂轮。3）硬度砂轮硬度是指砂轮工作表面磨粒在磨削力作用下脱落难易程度。它反应磨粒与结合剂粘固强度。磨粒不易脱落，称砂轮硬度高；反之，称砂轮硬度低。机械工艺制造基础第9页工件材料较硬时应选取较软砂轮；对于精磨或成形磨削，为了保持砂轮廓形精度，应选取较硬砂轮；粗磨时应选取较软砂轮，以提升磨削效率。

4）结合剂

结合剂是将磨料粘结在一起，使砂轮含有必要形状和强度材料。5）组织砂轮组织是指砂轮中磨科、结合剂和气孔三者间体积百分比关系。按磨料在砂轮中所占体积不一样，砂轮组织分为紧密、中等和疏松三大类。

机械工艺制造基础第10页

磨屑形成过程★弹性变形：磨粒在工件表面滑擦而过，不能切入工件★塑性变形：磨粒切入工件，材料向两边隆起，工件表面出现刻痕（犁沟），但无磨屑产生★切削：磨削深度、磨削点温度和应力到达一定数值，形成磨屑，沿磨粒前刀面流出详细到每个磨粒，不一定三个阶段都有磨屑形成过程a）平面示意图b）截面示意图机械工艺制造基础第11页磨削工艺特点★精度高、表面粗糙度小：多刃，刃口圆弧半径r小，切削层很薄，切削厚度小到微米，磨床精度高，刚性好，微量进给。★砂轮有自锐作用：生产率高。★磨削径向磨削力Fy大：

★磨削温度高：切削速度高，且多为负前角切削，挤压和摩擦大，加上砂轮导热性很差，在磨削区产生很高瞬时高温，所以磨削时应采取大量切削液已降低温度。

机械工艺制造基础第12页外圆表面磨削方法1）中心磨削法：在外圆磨床上以工件两顶尖孔定位进行外圆磨削。★纵向进给磨削法机械工艺制造基础第13页★横向进给磨削法★综合磨削法机械工艺制造基础第14页2）无心磨削法：机械工艺制造基础第15页5.2孔加工孔加工方法较多，惯用有钻、扩、铰、镗、拉、磨、珩磨等。孔加工比外圆表面加工要困难得多。5.2.1钻孔钻孔是孔加工一个基本方法。钻孔经常在钻床和车床上进行，也能够在镗床或铣床上进行。惯用钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。麻花钻

机械工艺制造基础第16页麻花钻结构：机械工艺制造基础第17页主后刀面前刀面副切削刃横刃副后刀面主切削刃2Kr’麻花钻切削角度：顶角2φ：两主刀刃之间夹角。加工不一样材料，其顶角应取不一样数值。惯用加工普通钢和铸铁钻头，通常取2φ

=118°。前角r0：在垂直于主刀刃平面内测量，是前面切线与垂直切削平面垂线所夹角度。主刀刃上各点前角不一样。30~-30°。机械工艺制造基础第18页主后刀面前刀面副切削刃横刃副后刀面主切削刃2Kr’后角a0：在平行于钻头轴线平面内测量，是后面切线与切削平面所夹角度。横刃斜角：是横刃和主刀刃在垂直于钻头轴线平面内所夹角度。=50~55°。螺旋角w：是刃带切线与钻头中心线夹角。机械工艺制造基础第19页钻削工艺特点钻头工作部分被已加工表面包围.刚度,强度,容屑,排屑,导向,冷却等.“引偏”--钻头弯曲而引发孔径扩大,不圆,轴线歪斜等.★麻花钻--呈细长状.刚性较差.刃,容屑两条较深螺旋槽.使钻心变细,刚性.减小摩擦,钻头仅有两条很窄棱边与孔壁接触,接触刚度和作用差.★前角0负值大.切削条件差,--挤刮金属.横刃受力大.稍有偏斜将产生较大附加力矩,使钻头弯曲.两个主切削刃也难磨得对称,径向力不能为零.降低引偏:机械工艺制造基础第20页

★预钻锥形定心坑

★用钻套为钻头导向

★刃磨时,两刃对称.,径向力为零.排屑难:切屑宽,容屑槽尺寸受限.孔壁与屑摩擦,挤压,和刮伤已加工表面.Ra.卡死钻头(扭断).重复屡次退出,修磨分屑槽.切削热不易传散:半封闭式,工件吸热52.5%.钻头14.5%.屑29%.介质5%.钻削用量和生产率低.机械工艺制造基础第21页钻削应用IT10以上,Ra12.5m以上,生产率低.粗加工.螺钉孔,油孔等.内螺纹,预加工孔等.单件,小批量生产中小型工件上孔(D<13mm)台式.中小型工件上直径大孔(D<50mm).立式.大中型工件上孔.--摇臂.回转体上孔--车床上.成批和大量生产中.钻模,多轴钻或组合机床进行孔加工.精度\生产率\成本.精度高,Ra小中心孔(D<50mm),钻孔,扩孔和铰孔.机械工艺制造基础第22页5.2.2扩孔和铰孔

扩孔:扩孔钻ap=(dm-dw)/2

切削刃无须自外圆到中心,防止了横刃.ap小,切屑窄,易排出,不擦伤表面,刚度高.容屑槽较窄,较多刀齿,3--4齿,生产率.导向好,平稳.IT10--IT9.Ra3.2--6.3.先小钻头钻孔,再扩孔--生产率高.半精加工.后刀面钻芯主切削刃前刀面副切削刃副后刀面机械工艺制造基础第23页

铰孔:IT9--IT7,Ra0,4--1.6m.有修光部分,校准孔径,修光孔壁.余量小,(0.15--0.35粗,0.05--0.15精).切削力小,切削速低,热少.受热,力变形小,不产生积屑瘤(速度低).钻扩铰能够确保孔本身精度，但不易确保孔与孔间尺寸精度及位置精度。需借助钻模或采取镗孔。=0°a=8°切削部分后角=0°a=0°修光部分后角机械工艺制造基础第24页5.2.3镗孔镗削工艺特点适应性广,灵活性大,简单,方便,粗,半精加工或精加工,人控.校正轴线歪斜或位置偏差,主要取决于机床精度和工人技术水平.生产率较低.较小切削用量.加工过程不便观察。对于直径较大孔（D＞80～100mm）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一适当加工方法。普通镗孔精度达IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.8～1.6μm；精细镗时，精度可达IT7～IT6，表面粗糙度Ra值为0.2～0.8μm。机械工艺制造基础第25页

镗孔方式及应用在车床类机床上加工盘类零件属于这种方式。其特点是加工后孔轴线和工件回转轴线一致，孔轴线直线度好，能确保在一次安装中加工外圆和内孔有较高同轴度，并与端面垂直。这种加工方式是在镗床类机床上进行。这种方式也能基本确保镗孔轴线和机床主轴轴线一致，但伴随镗杆伸出长度增加，镗杆变形加大会使孔径逐步减小。另外，镗杆及主轴自重引发下垂变形，也会造成孔轴线弯曲。故这种方式适于加工孔深不大而孔径较大壳体孔。适于镗削箱体两壁相距较远同轴孔系，易于确保孔与孔、孔与平面间位置精度。镗杆与机床主轴间多用浮动联接、以降低主轴误差对加工精度影响。机械工艺制造基础第26页

多刃镗刀镗孔.加工质量较高.生产率高.刀具成本较高.批量生产。不能校正孔轴线歪斜及位置偏差。浮动镗刀片镗孔主要用于批量生产、精加工箱体类零件上直径较大孔。机械工艺制造基础第27页机械工艺制造基础第28页5.2.4磨孔磨孔是孔精加工方法之一，精度可达IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。

磨孔方式与外圆磨削类似,能够采取纵磨法和横磨法,因为砂轮轴刚性较差,普通采取纵磨法.机械工艺制造基础第29页

磨孔特点及应用与铰孔拉孔比较：★能够加工淬硬工件；★可确保孔位置精度；★加工适应性好；★生产率低。与磨外圆比较：★表面粗糙度较大；★生产率较低。磨孔普通用于淬硬工件精加工，在单件小批生产中应用较多。机械工艺制造基础第30页5.2.5拉削是刨削一个变形方式,刀具为多齿拉刀.每一齿在切削中切下一很薄金属层.

圆孔拉刀结构：机械工艺制造基础第31页

拉削加工特点拉削时，拉刀与夹头是浮动连接，拉刀以工件预加工孔引导，自动定心。所以不能纠正原孔位置误差。拉削只有一个主运动，即拉刀直线运动。进给运动是靠拉刀后一个刀齿高出前一个刀齿来实现。机械工艺制造基础第32页生产率较高.多齿.宽.一次行程完成粗-精加工.加工范围较广.平面,通孔(推削)。加工精度较高.

Ra小。校准,修光,精切齿ap小,f小.v<18m/min.平稳,无积屑瘤产生,孔IT8--IT7.Ra0.4-0.8.拉床简单.一个主运动,直线运动,进给靠后一刀齿来实现af齿升量.机械工艺制造基础第33页机械工艺制造基础第34页拉刀寿命长.

vf低,磨损慢，重磨次数多，磨一次使用时间长.拉刀结构复杂,制造困难,成本高--批量大生产。对盲孔、深孔、阶梯孔,有障碍外表面不能用拉削加工.推削加工,L/D<12-15.加工余量小,修整热处理后变形量.机械工艺制造基础第35页5.2.7孔分类及加工方法选择

孔分类(1)紧固孔(如螺钉孔等)和其它非配合油孔等。(2)回转体零件上孔，如套简、法兰盘及齿轮上孔等。(3)箱体类零件上孔，常组成“孔系”。(4)深孔，即L/D＞5~10孔，如车床主轴上轴向通孔等。(5)圆锥孔，如车床主轴前端锥孔以及装配用定位销孔等。机械工艺制造基础第36页孔加工方法选择孔加工能够在车床、钻床、镗床、拉床或磨床上进行，大孔和孔系则常在镗床上加工。若在实体材料上加工孔(多属中、小尺寸孔)，必须先采取钻孔。若是对已经铸出或锻出孔(多为中、大型孔)进行加工，则可直接采取扩孔或镗孔。至于孔精加工，铰孔和拉孔适于加工未淬硬中、小直径孔；中等直径以上孔，能够采取精镗或精磨；淬硬孔只能采取磨削。机械工艺制造基础第37页机械工艺制造基础第38页5.3平面加工5.3.1刨平面

刨削工艺特点通用性好:刨床结构简单,成本低,调整和操作简单.刀具同车刀.生产率低:主运动--往复直线运动,反向时惯性力大,刀具切入切出有冲击.--慢.返回时不切削,t辅长,刃长度有限,一个平面要屡次行程才能加工出来.tm长.但多刀,多件;狭长件比铣高。可达一定加工精度：

IT8--IT7.Ra1.6--6.3.宽刀精刨时：0.02/1000.Ra0.4--0.8.机械工艺制造基础第39页5.3.2铣平面

铣削方式端铣法.周铣法,顺铣.逆铣周铣法:圆柱铣刀圆周刀齿加工平面.

周铣法又可分为逆铣和顺铣。在切削部位刀齿旋转方向和工件进给方向相反时为逆铣，相同时为顺铣。机械工艺制造基础第40页顺铣与逆铣比较：A.切削厚度改变规律比较：逆铣时:ac从0---acmax,切入时开始在表面上挤压滑行.，w,Ra；顺铣时:ac从acmax---0,无上述缺点。fnnfF逆铣顺铣F机械工艺制造基础第41页B.受力分析：垂直分力影响：逆铣时，FV上抬工件，不利于工件夹紧，易引发振动。顺铣时，FV下压工件，铣削平稳，尤其是铣削薄而长工件时更为有利。水平分力影响：机械工艺制造基础第42页逆铣时，有利于丝杆与螺母贴紧，工作台运动平稳，不会引发