机械加工课件

机械加工基础课程

机械加工课件机械加工工艺基础机械加工工艺基础：

主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。机械加工工艺基础机械加工工艺基础：目录第一章.切削加工的基础知识第二章.金属切削机床第三章.机械加工工艺过程第四章.零件表面的加工方案第六章.数控加工技术目录第一章.切削加工的基础知识第一章

切削加工的基础知识第一章1.机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。1.机械加工2.零件表面质量的概念

零件几何参数：宏观几何参数：包括：尺寸、形状、位置等要素。

微观几何参数：指：微观表面粗糙程度。2.零件表面质量的概念零件几何参数：2.1加工精度加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。2.1加工精度加工精度：指零件经切削加2.2表面粗糙度表面粗糙度：零件微观表面高低不平的程度。

产生的原因：

1）切削时刀具与工件相对运动产生的磨擦；

2）机床、刀具和工件在加工时的振动；

3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；

4）加工时零件表面发生塑性变形。2.2表面粗糙度表面粗糙度：零件微观表面高低不2.2表面粗糙度表面粗糙度对零件质量的影响：

零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：

1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；

2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；

3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造成表面腐蚀；

4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而造成零件断裂。2.2表面粗糙度表面粗糙度对零件质量的影响：3.切削运动与切削用量

机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面基本表面主要由如下的加工方法获得3.切削运动与切削用量机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（3.1切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给运动可以有多个3.1切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形3.1机床的切削运动机床名称主运动进给运动卧式车床工件旋转运动车刀纵向、横向、斜向直线移动钻床钻头旋转运动钻头轴向移动卧铣、立铣铣刀旋转运动工件纵向、横向、斜向直线移动牛头刨床刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向间歇移动龙门刨床工件往复运动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动外圆磨床砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动内圆磨床砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动平面磨床砂轮高速旋转工件往复移动，砂轮横向、垂向移动3.1机床的切削运动机床名称主运动进给运动卧式车床工件旋转运3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度,用V表示，单位为m/s

进给量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用f表示，车、钻和铣削时单位为mm/r背吃刀量:

已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，用ap表示，单位为mm，如下图：3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量

4.切削刀具

常用的刀具材料

碳素工具钢：如T7、T8、T9…T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速精加工刀具；硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得4.切削刀具

常用的刀具材料

碳素工具钢：如T7、T种类硬度HRC抗弯强度GPa热硬性℃工艺性能用途碳素工具钢60-652.16200-250热成型手工刀具合金工具钢60-652.35300-400同上低速刀具高速钢63-701.9-4.4600-700同上中速刀具硬质合金89-931.0-2.2800-1000烧结成型高速刀具陶瓷材料91-950.4-0.91100-1200同上连续精加工刀具种类硬度HRC抗弯强度GPa热硬性工艺性能用途碳素4.2刀具的几何角度(车刀的基本形状)

为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助平面：基面：通过主切削刃上的某一点，与该点切削速度方向垂直的平面。切削平面：通过主切削刃上的某一点，与该点加工表面相切的平面。正交平面：通过主切削刃上的某一点，与主切削刃在基面上的投影垂直的平面4.2刀具的几何角度(车刀的基本形状)

为了研究刀具的4.3麻花钻的基本形状

麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分又包括导向部分和切削部分4.3麻花钻的基本形状麻花钻由工作部分、颈部和第二章

金属切削机床第二章1、机床的类型金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。

按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类；按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。机床的型号：如：C6136表示…1、机床的类型金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为2、机床的基本结构1.主传动部件：用来实现机床主运动；2.进给传动部件：主要用来实现机床进给运动；3.工件安装装置：用来安装工件；4.刀具安装装置：用来安装刀具；5.支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机床的基础构件；6.机床动力部件：为机床提供动力。2、机床的基本结构1.主传动部件：用来实现机床主运动；3、机床的传动

机床的传动有机械、液压、气动、电气等多种形势，最常见的是机械传动和液压传动。机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动3、机床的传动机床的传动有机械、液压、4、车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘中心架溜板箱尾架丝杆光杆4、车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘5铣削加工主轴箱主轴横溜板工作台升降台底座5.1立式铣床的基本结构5铣削加工主轴箱主轴横溜板工作台升降台底座5.1立式铣床的5.2铣削的主要加工范围5.2铣削的主要加工范围5.5铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度可达6.3-1.6左右2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所以铣削的生产效率比刨削高。3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。5.5铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达IT10-IT6.刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床:刨刀的直线往复运动是主运动，工件在刨刀返回行程将结束时作横向进给运动。牛头刨床主要用于加工中小型零件龙门刨床:工作台往复运动，横梁上的刀架可以水平或垂直运动龙门刨床主要用于加工大型零件6.刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床7.钻削加工

钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。如图：工件直径≤12mm的孔一般使用台式钻床加工，孔径<50mm的中小型零件在立式钻床上加工，大型工件上的孔在摇臂钻床上加工。

钻夹头是钻孔的常用夹具，一般用于孔径较小(≤

12mm)的工件，大直径的零件用锥度套筒装入钻轴。对精度要求高，粗糙度低的零件钻孔后还必须进行精加工。7.钻削加工钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床

8.1扩孔

用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的孔进行扩大和提高精度的加工，称为扩孔。扩孔钻如下图所示。其结构与麻花钻相似，但切削刃有34个，前端是平的，无横刃，螺旋槽较浅，钻头刚度好。扩孔余量小，切削比较平稳，所以扩孔精度比钻孔高。其尺寸公差等级可达IT10IT9，表面粗糙度Ra值可达6.33.2m。扩孔可作为终加工，也可作为铰孔前的预加工。

8.1扩孔用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的8.2铰孔

铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种(图a)。手用铰刀为直柄，工作部分较长。机用铰刀多为锥柄，可装在钻床、车床或镗床上铰孔。铰刀的工作部分由切削部分和修光部分组成。切削部分呈锥形，担负切削工作。修光部分起导向和修光作用。铰刀有612个切削刃，制造精度高，心部直径较大，刚度和导向性好。铰孔余量小，切削平稳。铰孔尺寸公差等级可达IT8IT6，表面粗糙度Ra值达1.60.4m。手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给(图b)。铰刀不能倒转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂

铰孔适用于加工精度高、直径不大孔的终加工。手铰时，切削速度低，切削力小，不受机床振动等影响，加工质量比机铰好，但生产率低。8.2铰孔铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种(

第三章

机械加工工艺过程第三章1.工件的安装直接安装法：工件直接安装在工作台或采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件），有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。专用夹具安装：工件安装在为其加工而专门设计的夹具中，无须找正，迅速保证工件对刀具和机床的准确定位。节约时间，生产效率高，但夹具的设计和制造需要一定的成本。1.工件的安装直接安装法：工件直接安装在工作台或采用通用夹具2.夹具简介

夹具是用来将待加工工件固定的装置。

夹具一般可分为通用夹具和专用夹具两种，此外还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型的夹具。

2.夹具简介夹具是用来将待加工工件固定的装置3.1夹具的分类1.通用夹具：指一般已经标准化，不需特殊调整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛，但生产效率不如专用夹具。故一般仅适用于单件小批量生产。2.专用夹具：是指为某一零件的加工而专门设计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提高生产效率，但夹具需要一定的投资。所以主要用于成批及大量生产中。3.1夹具的分类1.通用夹具：指一般已经标准化，不需特殊调3.2夹具的组成下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具1、挡铁；2、V形铁；3、夹紧机构；4、工件；5、钻套；6、夹具体3.2夹具的组成下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具4.1机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：1、拟定加工工艺路线分析研究零件图的各项内容及技术要求拟定零件加工的加工方法、加工方案及工艺路线。2、安排好加工工序（1）选择毛坯

4.1机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个4.2机械加工工艺过程的制定

（2）安排好切削加工工序

①合理选择加工方案②合理确定基准面常见几类典型零件的加工，其基准选择的常用方法有：

A.台阶轴类零件：一般选择两端中心孔作为定位基准面；对于批量很小、长度很短的轴类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各表面的精加工。4.2机械加工工艺过程的制定（2）安排好切削加工工序4.3机械加工工艺过程的制定

（3）安排好热处理工序

①改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；②消除内应力的热处理工序，如中间退火、回火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工之间进行；③提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之前进行。

4.3机械加工工艺过程的制定（3）安排好热处理工序4.4机械加工工艺过程的制定

所有的热处理工序都是在零件最终加工之前进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，最终加工时可以纠正变形带来的误差。（4）安排好检验工序在成批生产的工厂执行“自检、互检、专检”，产品经检验合格，方可出厂。量具应定期交有关部门检验，不合格的量具不允许上岗使用。4.4机械加工工艺过程的制定所有

第四章

零件表面的加工方案第四章

零件是由多个表面组成的，每一个表面又可以用多种加工方法获得。因此，应该对零件的结构特点、形状大小、技术要求、材料性能、生产批量、设备现状以及经济性等多方面进行分析，选择合适的加工方法。将多种加工方法按照一定的加工顺序链接起来，依次对各个表面进行加工，多种加工方法的有机组合成为加工方案。加工方案是拟订工艺过程的基础。零件是由多个表面组成的，每一个表1.外圆表面的加工方案公差等级表面粗糙度Ra(m)加工方案适用范围IT13IT115012.5粗车适用于淬火钢外的各种金属IT10IT86.33.2粗车—半精车IT8IT71.60.8粗车—半精车—精车IT6IT50.80.2粗车—半精车—精车—精细车主要用于要求高的有色金属IT8IT70.80.4粗车—半精车—磨削

适用于除有色金属外的各种金属，特别是淬火钢IT7IT60.40.1粗车—半精车—粗磨—精磨IT5IT30.10.025粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨1.外圆表面的加工方案公差等级表面粗糙度Ra(m)加工方2.平面的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT12IT102512.5粗车轴、套、盘类等零件未淬火的端面IT9IT76.30.8粗车—半精车—精车IT10IT86.31.6粗刨（铣）—精刨（铣）用于不淬硬的平面IT7IT60.80.1粗刨（铣）—精刨（铣）—刮研IT7IT60.40.05粗刨（铣）—精刨（铣）—粗磨—精磨用于高精度低粗糙度的平面2.平面的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT123.孔的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT13IT115012.5钻

加工除淬火钢外各种金属实心毛坯上较小的孔IT10IT96.33.2钻—扩IT8IT76.33.2钻—扩IT7IT60.40.2钻—扩—机铰—手铰IT13IT1012.56.3粗镗

除淬火钢外各种金属，毛坯有铸出孔或锻出孔IT9IT83.21.6粗镗—精镗IT8IT71.60.8粗镗—半精镗—精镗IT7IT60.80.4粗镗—半精镗—精镗—精细镗IT7IT60.20.1粗镗—半精镗—粗磨—精磨主要用于淬火钢，但不宜用于有色金属3.孔的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT14.齿轮的加工方案4.齿轮的加工方案5.螺纹的加工方法

螺纹的结构简单、形式多样、传动稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆方便、成本低廉，在机械行业中应用广泛。5.螺纹的加工方法螺纹的结构简单、形式5.1螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹1、联接螺纹：主要起联接和调整的作用（1）普通螺纹：牙形角为60º，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种，代号为M。（2）管螺纹：牙形角为55º，常用于水管、气管、油管等防泄露要求的场合。5.1螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹5.1螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力。

(1)梯形螺纹：牙形角为30º，牙形为等腰梯形，代号为Tr，它是传动螺纹的主要形式，如机床丝杠等。5.1螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力5.1螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特点是传动效率较其它螺纹高，但强度较低、对中准确性较差，特别是磨损后轴向和径向的间隙较大，因此应用受到了一定的限制。5.1螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其5.1螺纹的种类和用途(3)锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为B。它只用于承受单向压力，由于它的传动效率及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及水压机等单向受力机构。5.1螺纹的种类和用途(3)锯齿形螺纹：其牙形为锯齿5.1螺纹的种类和用途（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形角为40º，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置。

5.1螺纹的种类和用途（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙5.2螺纹的加工1、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，能方便地车出不同螺距、不同直径、不同线数和不同牙形的螺纹，适合于单件小批量生产。5.2螺纹的加工1、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，5.2螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹:

攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹的方法，如下图左。套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的方法，如下图右。5.2螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹:5.2螺纹的加工

攻螺纹和套螺纹的特点是特别适宜于小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的。攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上小螺纹的加工。5.2螺纹的加工攻螺纹和套螺纹的5.2螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹

（1）铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，也可在万能卧式铣床上进行。铣螺纹比车螺纹的加工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精加工。（2）磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，主要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的。5.2螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹5.2螺纹的加工

（3）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑性变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两种：

A.搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来的螺纹精度高，可达5级，表面粗糙度为Ra1.6~0.8，目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓丝机生产出来的。

B.滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚压出来的螺纹精度可达3级，表面粗糙度为Ra0.8~0.2，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹。5.2螺纹的加工（3）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压6.典型零件的工艺过程

我们对轴类、盘类以及箱体类零件进行工艺过程分析6.典型零件的工艺过程我们对轴类、盘6.1轴类零件

轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、螺纹等其它表面。外圆面主要用于安装轴承和轮系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上述零件在轴上轴向定位。轴类零件通过轴上安装的零件起支承、传递运动和扭矩的作用。6.1轴类零件轴类零件按其结构特点6.1轴类零件6.1轴类零件6.1轴类零件1）技术要求本零件的轴颈Φ24和Φ16分别装在箱体的两个孔中，轴通过螺纹M10和孔Φ10紧固在箱体上，轴上Φ20h6处是用来安装滚动轴承的，轴承上装有齿轮，轴中间对称地加工出相距22的两个平行平面，是为了卡扳手而设计的。

2）工艺分析

①毛坯选择：由于轴受力不大，主要是支承齿轮，所以可直接选用不经锻造的45钢。

6.1轴类零件1）技术要求6.1轴类零件

②定位基准的选择

A.以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻中心孔；

B.为保证外圆面的位置精度，以轴两端的中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和基准统一的原则；

C.调质处理后，以外圆面定位，精车两端面并修整中心孔；

D.以修整的两中心孔作为半精车和磨削的定位精基准，满足了互为基准的原则。

③制订机械加工工艺过程6.1轴类零件②定位基准的选择

第五章

数控加工技术第五章１.数控技术概述

1.1数控技术的基本概念数字控制（NumericalControlTechnology，NC）是一种借助数字化信息（数字、字符）对某一工作过程（如加工、测量、装配等）发出指令并实现自动控制的技术。数控系统（NumericalControlSystem）采用数字控制技术的自动控制系统。数控机床（NumericalControlMachineTools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床。是数控技术典型应用的例子。１.数控技术概述1.1数控技术的基本概念１.２数控机床的产生与发展

2.制造业的发展需求产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和高自动化要求一.产生背景1．传统机床的不足人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率人为误差，难以保证质量难以加工复杂形状的零件不利于生产管理现代化１.２数控机床的产生与发展2.制造业的发展需求一.产生1．国外

1930年，数控专利

1948年，数控机床生产的萌芽

1952年，第一台数控铣床

1958年，第一台加工中心

1968年，柔性制造系统

1974年，采用微处理器

1990年，采用基于工业PC的计算机数控系统2．国内

1958年，第一台数控铣床

1975年，第一台加工中心

20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统二．产生与发展历程１.２数控机床的产生与发展二．产生与发展历程１.２数控机床的产生与发展1.2数控机床的产生与发展第五代：微处理器数控(1974年)第四代：小型机数控(1967年)第三代：集成电路式(1965年)第二代：晶体管分立元件式(1959年)第一代：电子管、继电器式(1952年）

硬、软件数控软件数控ïïïþïïïýüþýü硬件数控ïþïýü3．数控系统的产生和发展４.知名数控系统

日本FANUC德国西门子SIEMENS日本三菱MITSUBISHI日本山崎马扎克(MAZAK)西班牙发格(FAGOR)华中数控系统广州数控系统国内知名：

1.2数控机床的产生与发展第五代：微处理器数控(1974年1.2数控机床的产生与发展1.数控系统的发展趋势

1)高速高精度2)智能化（1）应用自适应控制技术（2）自动编程技术（3）具有故障自动诊断功能（4）应用模式识别技术3)开放式数控系统三.数控机床的发展趋势1.2数控机床的产生与发展1.数控系统的发展趋势

三.数1.2数控机床的产生与发展2.数控机床的发展趋势运行高速化加工高精化功能复合化控制智能化体系开放化交互网络化1.2数控机床的产生与发展2.数控机床的发展趋势运行高速1.2数控机床的产生与发展加工高精化

提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。1.2数控机床的产生与发展加工高精化1.2数控机床的产生与发展功能复合化

复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）；车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）；铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车刀架）；铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）；可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；

1.2数控机床的产生与发展功能复合化1.2数控机床的产生与发展控制智能化

随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：加工过程自适应控制技术加工参数的智能优化与选择智能故障诊断与自修复技术智能化交流伺服驱动装置1.2数控机床的产生与发展控制智能化1.2数控机床的产生与发展交互网络化支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。网络资源共享。数控机床的远程（网络）监视、控制。数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）。1.2数控机床的产生与发展交互网络化1.3数控机床的工作过程

数控机床仍采用刀具和磨具对材料进行切削加工，这点在本质上和普通机床并无区别。但在如何控制切削运动等方面则与传统切削加工存在本质上的差别，如下图。零件图编制工艺卡工人操作机床编制程序零件图键盘输入加工运动数控装置伺服装置加工运动检测(a)普通机床加工(b)数控机床加工信息反馈1.3数控机床的工作过程数控机床仍采用刀具和磨具数控车床的结构控制面板显示器滚珠丝杆刀架主轴数控车床的结构控制面板显示器滚珠丝杆刀架主1.4数控加工技术的特点

(1)生产效率高，由于加工过程是自动进行的，且机床能自动换刀、自动不停车变速和快速空行程等功能，使加工时间大大减少

(2)能稳定地获得高精度，数控加工时人工干预减少，可以避免人为误差，且机床重复精度高

(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度，改善了劳动条件

(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件1.4数控加工技术的特点(1)生产效率高，由于加工过1.5数控系统的组成现代数控机床一般由数控装置(NCunit)、伺服系统(servosystem)、位置测量与反馈系统(feedbacksystem)、辅助控制单元(accessorycontrolunit)和机床主机(mainengine)组成，下图是各组成部分的逻辑结构简图：1.5数控系统的组成现代数控机床一般由数控装置(NCun

数控装置是数控机床的核心，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种功能；伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件，它包括主轴驱动单元（主要是速度控制）、进给驱动单元（主要有速度控制和位置控制）、主轴电机和进给电机等。位置测量与反馈系统由检测元件和相应电路组成，其作用是检测速度与位移，并将信息反馈给数控装置，形成闭环控制；但不一定每种数控机床都装备位置测量与反馈系统（图中虚线部分表示该模块不是基本配置），没有测量与反馈系统的数控装置称开环控制系统（如运动简单的中低档数控车床），常用的测量元件有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅尺等。辅助控制单元用以控制机床的各种辅助动作，包括：冷却泵的启停等各种辅助操作。机床主机包括床身、主轴、进给机构等机械部件。数控装置是数控机床的核心，能完成信息的输入、存储、变

数控加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给冷却液等）和步骤以及与工件之间的相对位移等都用数字化的代码表示，并按工艺先后顺序组织成“NC程序”，数控机床之所以能够加工一些几何形状复杂的零件，就是因为数控机床的坐标轴能够联动，编程人员在编写NC程序时，使用规定的NC代码体系，只给出联动轴的起终点坐标及插补速度等的代码，而完成联动轴在起终点间的运动过程参数要由NC自动求出。2.数控加工原理数控加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、插补原理：

插补是在已知曲线的起终点之间，确定一些中间点坐标的一种计算方法，机械零件大部分由直线和圆弧组成，因此NC都具有直线和圆弧的插补功能。零件程序中提供了直线的起点和终点坐标，圆弧的起点坐标以及圆弧走向（顺时针或逆时针）或圆心相对于起点的偏移量或圆弧半径。插补的任务，是根据偏程进给速度的要求，完成从轮廓起点到终点的中间点坐标值的计算。插补原理：刀具补偿原理：是指NC对编程时零件轮廓轨迹与刀具实际运行轨迹差值进行补偿的功能。如右图所示：用一个半径为R的刀具加工图中的实线表示的工件，刀具运行的实际中心轨迹应为图中的虚线所示，于是刀具离开工件的这一个距离就是偏置（二者之间相差一个刀具半径R），偏置量(offsetvalue)是一个二维的矢量，可正可负

刀具补偿原理：是指NC对编程时零件轮廓轨迹与刀具实际运行轨迹同理：在刀具长度方向上，每种刀具长度不一致，也是采用同样的方法进行补偿，称刀具长度补偿。刀具补偿又可以分为形状补偿(geometryoffset)和磨损补偿(wearoffset)，运行程序前的刀具标称半径或长度是形状补偿量，在加工过程中，刀具由于磨损的作用发生细微的尺寸变化，这时，将磨损量输入到磨损补偿号中，可以不必改动形状补偿号。方便操作。同理：在刀具长度方向上，每种刀具长度不一致，也是采用同样的方3.数控加工编程基础

３.1机

床

坐

标

系

1．标准坐标系的规定对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个坐标轴。

3.数控加工编程基础３.1机 床 坐 标 系1．标准中规定直线进给运动用右手直角笛卡儿坐标系X、Y、Z表示，常称基本坐标系。X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定。如图３-1所示，图中大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示。根据右手螺旋法则，可以方便地确定A、B、C三个旋转坐标轴。以大拇指指向＋X、＋Y、＋Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动＋A、＋B、＋C方向。图3-1右手直角笛卡儿坐标系

标准中规定直线进给运动用右手直角笛卡儿坐标系X、Y、Z表3.2程序编制步骤数控机床是一种按照输入的数字信息进行自动加工的机床，因此，在数控机床上加工零件有一个零件程序的编制问题。程序编制就是根据加工零件的图样和加工工艺，将零件加工的工艺过程及加工过程中需要的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正/反转等，按照加工顺序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编成加工程序单，再将程序单中的全部内容输入到数控机床的数控装置的过程。3.2程序编制步骤程序编制的一般过程如下：

1)分析零件图样首先要根据零件的材料、形状、尺寸、精度、毛坯形状和热处理要求等确定加工方案，选择合适的机床。程序编制的一般过程如下：

2)工艺处理

工艺处理涉及的问题较多，主要考虑以下几点：

(1)确定加工方案。此时应按照充分发挥数控机床功能的原则，使用合适的数控机床，确定合理的加工方法。

(2)刀具、夹具的选择。数控加工用刀具由加工方法、切削用量及其他与加工有关的因素来确定。数控加工一般不需要专用的、复杂的夹具，在选择夹具时应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间，所选夹具还应便于安装，便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系。2)工艺处理

(3)选择对刀点。对刀点是程序执行的起点，也称“程序原点”，程序编制时正确地选择对刀点是很重要的。对刀点的选择原则是：所选的对刀点应使程序编制简单；对刀点应选在容易找正、加工过程中便于检查的位置；为提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。

(4)确定加工路线。确定加工路线时要尽量缩短加工路线，减少进刀和换刀次数，保证加工安全可靠。(3)选择对刀点。对刀点是程序执行的起点，也称“程序原

(5)确定切削用量。即确定切削深度、主轴转速、进给速度等，具体数值应根据数控机床使用说明书的规定、被加工工件的材料、加工工序以及其他要求并结合实际经验来确定。同时，对毛坯的基准面和加工余量要有一定的要求，以便毛坯的装夹，使加工能顺利进行。(5)确定切削用量。即确定切削深度、主轴转速、进给速度

3)刀具运动轨迹计算(数学处理)工艺处理完成后，根据零件的几何尺寸、加工路线计算数控机床所需的输入数据。一般的数控系统都具有直线插补和圆弧插补的功能，所以对于由直线和圆弧组成的较简单的平面零件，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点(称为基点)的坐标值；对于较复杂的零件或零件的几何形状与数控系统的插补功能不一致时，就需要进行较为复杂的数值计算。例如非圆曲线，需要用直线段或圆弧段来逼近，计算出相邻逼近直线或圆弧的交点或切点(称为节点)的坐标值，编制程序时要输入这些数据。3)刀具运动轨迹计算(数学处理)

4)编写加工程序单

完成工艺处理与运动轨迹运算后，根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、加工路线、切削参数和辅助动作，以及所使用的数控系统的指令、程序段格式，按数控机床规定使用的功能代码及程序格式，编写加工程序单。4)编写加工程序单

5)程序输入

编好的程序可以通过几种方式输入数控装置：可以按规定的代码存入穿孔纸带、磁盘等程序介质中，变成数控装置能读取的信息，送入数控装置；可以用手动方式，通过操作面板的按键将程序输入数控装置；如果是专用计算机编程或用通用微机进行的计算机辅助编程，可以通过通信接口，直接传入数控装置。5)程序输入

6)程序校验

编好的程序在正式加工之前，需要经过检测。一般采用空走刀检测，在不装夹工件的情况下启动数控机床，进行空运行，观察运动轨迹是否正确。也可采用空运转画图检测，在具有CRT屏幕图形显示功能的数控机床上，进行工件图形的模拟加工，检查工件图形的正确性。6)程序校验

7)首件试切

以上这些方法(即步骤1)～6))只能检查运动是否正确，不能检查出由于刀具调整不当或编程计算不准而造成的误差，因此，必须用首件试切的方法进行实际切削检查，进一步考察程序的正确性，并检查加工精度是否满足要求。若实际切削不符合要求，可修改程序或采取补偿措施。试切一般采用铝件、塑料、石蜡等易切材料进行。7)首件试切机械加工基础课程

机械加工课件机械加工工艺基础机械加工工艺基础：

主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。机械加工工艺基础机械加工工艺基础：目录第一章.切削加工的基础知识第二章.金属切削机床第三章.机械加工工艺过程第四章.零件表面的加工方案第六章.数控加工技术目录第一章.切削加工的基础知识第一章

切削加工的基础知识第一章1.机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。1.机械加工2.零件表面质量的概念

零件几何参数：宏观几何参数：包括：尺寸、形状、位置等要素。

微观几何参数：指：微观表面粗糙程度。2.零件表面质量的概念零件几何参数：2.1加工精度加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。2.1加工精度加工精度：指零件经切削加2.2表面粗糙度表面粗糙度：零件微观表面高低不平的程度。

产生的原因：

1）切削时刀具与工件相对运动产生的磨擦；

2）机床、刀具和工件在加工时的振动；

3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；

4）加工时零件表面发生塑性变形。2.2表面粗糙度表面粗糙度：零件微观表面高低不2.2表面粗糙度表面粗糙度对零件质量的影响：

零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：

1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；

2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；

3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造成表面腐蚀；

4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而造成零件断裂。2.2表面粗糙度表面粗糙度对零件质量的影响：3.切削运动与切削用量

机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面基本表面主要由如下的加工方法获得3.切削运动与切削用量机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（3.1切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给运动可以有多个3.1切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形3.1机床的切削运动机床名称主运动进给运动卧式车床工件旋转运动车刀纵向、横向、斜向直线移动钻床钻头旋转运动钻头轴向移动卧铣、立铣铣刀旋转运动工件纵向、横向、斜向直线移动牛头刨床刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向间歇移动龙门刨床工件往复运动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动外圆磨床砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动内圆磨床砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动平面磨床砂轮高速旋转工件往复移动，砂轮横向、垂向移动3.1机床的切削运动机床名称主运动进给运动卧式车床工件旋转运3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度,用V表示，单位为m/s

进给量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用f表示，车、钻和铣削时单位为mm/r背吃刀量:

已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，用ap表示，单位为mm，如下图：3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量

4.切削刀具

常用的刀具材料

碳素工具钢：如T7、T8、T9…T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速精加工刀具；硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得4.切削刀具

常用的刀具材料

碳素工具钢：如T7、T种类硬度HRC抗弯强度GPa热硬性℃工艺性能用途碳素工具钢60-652.16200-250热成型手工刀具合金工具钢60-652.35300-400同上低速刀具高速钢63-701.9-4.4600-700同上中速刀具硬质合金89-931.0-2.2800-1000烧结成型高速刀具陶瓷材料91-950.4-0.91100-1200同上连续精加工刀具种类硬度HRC抗弯强度GPa热硬性工艺性能用途碳素4.2刀具的几何角度(车刀的基本形状)

为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助平面：基面：通过主切削刃上的某一点，与该点切削速度方向垂直的平面。切削平面：通过主切削刃上的某一点，与该点加工表面相切的平面。正交平面：通过主切削刃上的某一点，与主切削刃在基面上的投影垂直的平面4.2刀具的几何角度(车刀的基本形状)

为了研究刀具的4.3麻花钻的基本形状

麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分又包括导向部分和切削部分4.3麻花钻的基本形状麻花钻由工作部分、颈部和第二章

金属切削机床第二章1、机床的类型金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。

按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类；按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。机床的型号：如：C6136表示…1、机床的类型金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为2、机床的基本结构1.主传动部件：用来实现机床主运动；2.进给传动部件：主要用来实现机床进给运动；3.工件安装装置：用来安装工件；4.刀具安装装置：用来安装刀具；5.支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机床的基础构件；6.机床动力部件：为机床提供动力。2、机床的基本结构1.主传动部件：用来实现机床主运动；3、机床的传动

机床的传动有机械、液压、气动、电气等多种形势，最常见的是机械传动和液压传动。机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动3、机床的传动机床的传动有机械、液压、4、车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘中心架溜板箱尾架丝杆光杆4、车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘5铣削加工主轴箱主轴横溜板工作台升降台底座5.1立式铣床的基本结构5铣削加工主轴箱主轴横溜板工作台升降台底座5.1立式铣床的5.2铣削的主要加工范围5.2铣削的主要加工范围5.5铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度可达6.3-1.6左右2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所以铣削的生产效率比刨削高。3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。5.5铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达IT10-IT6.刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床:刨刀的直线往复运动是主运动，工件在刨刀返回行程将结束时作横向进给运动。牛头刨床主要用于加工中小型零件龙门刨床:工作台往复运动，横梁上的刀架可以水平或垂直运动龙门刨床主要用于加工大型零件6.刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床7.钻削加工

钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。如图：工件直径≤12mm的孔一般使用台式钻床加工，孔径<50mm的中小型零件在立式钻床上加工，大型工件上的孔在摇臂钻床上加工。

钻夹头是钻孔的常用夹具，一般用于孔径较小(≤

12mm)的工件，大直径的零件用锥度套筒装入钻轴。对精度要求高，粗糙度低的零件钻孔后还必须进行精加工。7.钻削加工钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床

8.1扩孔

用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的孔进行扩大和提高精度的加工，称为扩孔。扩孔钻如下图所示。其结构与麻花钻相似，但切削刃有34个，前端是平的，无横刃，螺旋槽较浅，钻头刚度好。扩孔余量小，切削比较平稳，所以扩孔精度比钻孔高。其尺寸公差等级可达IT10IT9，表面粗糙度Ra值可达6.33.2m。扩孔可作为终加工，也可作为铰孔前的预加工。

8.1扩孔用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的8.2铰孔

铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种(图a)。手用铰刀为直柄，工作部分较长。机用铰刀多为锥柄，可装在钻床、车床或镗床上铰孔。铰刀的工作部分由切削部分和修光部分组成。切削部分呈锥形，担负切削工作。修光部分起导向和修光作用。铰刀有612个切削刃，制造精度高，心部直径较大，刚度和导向性好。铰孔余量小，切削平稳。铰孔尺寸公差等级可达IT8IT6，表面粗糙度Ra值达1.60.4m。手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给(图b)。铰刀不能倒转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂

铰孔适用于加工精度高、直径不大孔的终加工。手铰时，切削速度低，切削力小，不受机床振动等影响，加工质量比机铰好，但生产率低。8.2铰孔铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种(

第三章

机械加工工艺过程第三章1.工件的安装直接安装法：工件直接安装在工作台或采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件），有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。专用夹具安装：工件安装在为其加工而专门设计的夹具中，无须找正，迅速保证工件对刀具和机床的准确定位。节约时间，生产效率高，但夹具的设计和制造需要一定的成本。1.工件的安装直接安装法：工件直接安装在工作台或采用通用夹具2.夹具简介

夹具是用来将待加工工件固定的装置。

夹具一般可分为通用夹具和专用夹具两种，此外还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型的夹具。

2.夹具简介夹具是用来将待加工工件固定的装置3.1夹具的分类1.通用夹具：指一般已经标准化，不需特殊调整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛，但生产效率不如专用夹具。故一般仅适用于单件小批量生产。2.专用夹具：是指为某一零件的加工而专门设计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提高生产效率，但夹具需要一定的投资。所以主要用于成批及大量生产中。3.1夹具的分类1.通用夹具：指一般已经标准化，不需特殊调3.2夹具的组成下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具1、挡铁；2、V形铁；3、夹紧机构；4、工件；5、钻套；6、夹具体3.2夹具的组成下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具4.1机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：1、拟定加工工艺路线分析研究零件图的各项内容及技术要求拟定零件加工的加工方法、加工方案及工艺路线。2、安排好加工工序（1）选择毛坯

4.1机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个4.2机械加工工艺过程的制定

（2）安排好切削加工工序

①合理选择加工方案②合理确定基准面常见几类典型零件的加工，其基准选择的常用方法有：

A.台阶轴类零件：一般选择两端中心孔作为定位基准面；对于批量很小、长度很短的轴类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各表面的精加工。4.2机械加工工艺过程的制定（2）安排好切削加工工序4.3机械加工工艺过程的制定

（3）安排好热处理工序

①改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；②消除内应力的热处理工序，如中间退火、回火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工之间进行；③提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之前进行。

4.3机械加工工艺过程的制定（3）安排好热处理工序4.4机械加工工艺过程的制定

所有的热处理工序都是在零件最终加工之前进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，最终加工时可以纠正变形带来的误差。（4）安排好检验工序在成批生产的工厂执行“自检、互检、专检”，产品经检验合格，方可出厂。量具应定期交有关部门检验，不合格的量具不允许上岗使用。4.4机械加工工艺过程的制定所有

第四章

零件表面的加工方案第四章

零件是由多个表面组成的，每一个表面又可以用多种加工方法获得。因此，应该对零件的结构特点、形状大小、技术要求、材料性能、生产批量、设备现状以及经济性等多方面进行分析，选择合适的加工方法。将多种加工方法按照一定的加工顺序链接起来，依次对各个表面进行加工，多种加工方法的有机组合成为加工方案。加工方案是拟订工艺过程的基础。零件是由多个表面组成的，每一个表1.外圆表面的加工方案公差等级表面粗糙度Ra(m)加工方案适用范围IT13IT115012.5粗车适用于淬火钢外的各种金属IT10IT86.33.2粗车—半精车IT8IT71.60.8粗车—半精车—精车IT6IT50.80.2粗车—半精车—精车—精细车主要用于要求高的有色金属IT8IT70.80.4粗车—半精车—磨削

适用于除有色金属外的各种金属，特别是淬火钢IT7IT60.40.1粗车—半精车—粗磨—精磨IT5IT30.10.025粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨1.外圆表面的加工方案公差等级表面粗糙度Ra(m)加工方2.平面的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT12IT102512.5粗车轴、套、盘类等零件未淬火的端面IT9IT76.30.8粗车—半精车—精车IT10IT86.31.6粗刨（铣）—精刨（铣）用于不淬硬的平面IT7IT60.80.1粗刨（铣）—精刨（铣）—刮研IT7IT60.40.05粗刨（铣）—精刨（铣）—粗磨—精磨用于高精度低粗糙度的平面2.平面的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT123.孔的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT13IT115012.5钻

加工除淬火钢外各种金属实心毛坯上较小的孔IT10IT96.33.2钻—扩IT8IT76.33.2钻—扩IT7IT60.40.2钻—扩—机铰—手铰IT13IT1012.56.3粗镗

除淬火钢外各种金属，毛坯有铸出孔或锻出孔IT9IT83.21.6粗镗—精镗IT8IT71.60.8粗镗—半精镗—精镗IT7IT60.80.4粗镗—半精镗—精镗—精细镗IT7IT60.20.1粗镗—半精镗—粗磨—精磨主要用于淬火钢，但不宜用于有色金属3.孔的加工方案公差等级表面粗糙度加工方案适用范围IT14.齿轮的加工方案4.齿轮的加工方案5.螺纹的加工方法

螺纹的结构简单、形式多样、传动稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆方便、成本低廉，在机械行业中应用广泛。5.螺纹的加工方法螺纹的结构简单、形式5.1螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹1、联接螺纹：主要起联接和调整的作用（1）普通螺纹：牙形角为60º，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种，代号为M。（2）管螺纹：牙形角为55º，常用于水管、气管、油管等防泄露要求的场合。5.1螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹5.1螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力。

(1)梯形螺纹：牙形角为30º，牙形为等腰梯形，代号为Tr，它是传动螺纹的主要形式，如机床丝杠等。5.1螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力5.1螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特点是传动效率较其它螺纹高，但强度较低、对中准确性较差，特别是磨损后轴向和径向的间隙较大，因此应用受到了一定的限制。5.1螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其5.1螺纹的种类和用途(3)锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为B。它只用于承受单向压力，由于它的传动效率及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及水压机等单向受力机构。5.1螺纹的种类和用途(3)锯齿形螺纹：其牙形为锯齿5.1螺纹的种类和用途（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形角为40º，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置。

5.1螺纹的种类和用途（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙5.2螺纹的加工1、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，能方便地车出不同螺距、不同直径、不同线数和不同牙形的螺纹，适合于单件小批量生产。5.2螺纹的加工1、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，5.2螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹:

攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹的方法，如下图左。套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的方法，如下图右。5.2螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹:5.2螺纹的加工

攻螺纹和套螺纹的特点是特别适宜于小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的。攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上小螺纹的加工。5.2螺纹的加工攻螺纹和套螺纹的5.2螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹

（1）铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，也可在万能卧式铣床上进行。铣螺纹比车螺纹的加工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精加工。（2）磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，主要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的。5.2螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹5.2螺纹的加工

（3）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑性变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两种：

A.搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来的螺纹精度高，可达5级，表面粗糙度为Ra1.6~0.8，目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓丝机生产出来的。

B.滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚压出来的螺纹精度可达3级，表面粗糙度为Ra0.8~0.2，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹。5.2螺纹的加