机械制造基础第三版学习情境二轴类箱体类零件冷加工方式

机械制造基础第三版学习情境二轴类箱体类零件冷加工方式

学习情境二

轴类、箱体类零件的冷加工方法

任务1刀具的认识与切削现象分析【学习目标】1.了解切削运动与切削用量。2.掌握车刀结构、组成。3.常用刀具材料与加工适用范围。4.能够进行刀具选用与刃磨。5.掌握切削加工中各种物理现象对加工的影响。【情境导入】

同学们，大家了解图2-1所示中这些车削常用刀具吗？它们是又哪些部分组成？在加工中如何在相同条件下刀具使用寿命会最大？这些内容是我们每一名学习车削加工知识的同学都必须要面临的问题。机械产品由毛坯到成品的加工过程用什么样的刀具、机床、怎样操作才能加工出合格产品，这些问题同学们思考过吗？加工过程中伴随刀具与机床会出现哪些加工现象？这些问题让我们通过下面的学习来一起解决吧。

图2-1常用车刀【任务描述】

独立完成外圆车刀角度绘制，已知刀具主偏角κr=450；副偏角κ′r=100；前角γo=150；后角αo=50；刃倾角λs=100，刀体厚度与宽度自定义。同时阐述车削加工过程中伴随有哪些物理现象发生，对刀具寿命有何影响？对零件进行简单工艺分析，学会车刀角度的刃磨，并能独立加工出合格产品，从而达到本任务的学习目标。

【任务分析】此次任务是以外圆车刀为例，全面介绍车刀组成、角度、切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损等详细内容，以刀具角度绘制任务为载体引入相关知识点，重点掌握刀具几何角度等难点问题，为后续内容奠定基础。【相关知识】切削加工基本知识

1.切削运动

为切除工件上多余的金属层，加工过程中刀具与工件之间必须要有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。

（1）主运动由机床或人力提供运动，使工件与刀具之间产生的主要相对运动。它是进行切削的最基本的运动。主运动的特征是速度最高，消耗功率最多。

（2）进给运动

进给运动是为了使切削活动能够连续或间断地进行下去所必须的运动。（3）合成切削运动

当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对于工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度向量ve表示。图2-2主运动与进给运动图2-3合成切削运动2.加工表面与切削用量（1）工件的加工表面

在切削加工过程中，工件上始终有三个不断变化着的表面，如图2-4所示。①待加工表面即将被切去金属层的表面。②过渡表面（也称为加工表面）切削刃正在切削着的表面。③已加工表面工件上经刀具切削后产生的表面。图2-4工件上的表面（2）切削用量

①切削速度切削速度vc是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动瞬时线速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离，单位是m/s或m/min。vc=πdn/1000②进给量f

进给量是刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量，其单位是mm/r或mm/str。③背吃刀量ap背吃刀量一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。车外圆时:ap=（dw-dm）/2

图2-5切削用量3.切削层参数刀具切削刃在一个进给量的进给中，从工件待加工表面上切下来的金属层称为切削层。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸，它决定了刀具所承受负荷的大小及切屑的尺寸大小，还影响切削力和刀具磨损、表面质量和生产率。如图2-6所示，切削层尺寸可用以下三个参数表示:（1）切削层公称厚度（hD）是切削刃两瞬时位置过渡表面间的距离。（2）切削层公称宽度（bD）是沿过渡表面测量的切削层尺寸。（3）切削层公称横截面面积（AD）是切削层横截面的面积。图2-6车外圆时切削层参数2.1.2刀具几何角度1.车刀的组成以外圆车刀为例，车刀由刀柄和刀头组成，如图2-7所示。图2-7车刀的组成2.刀具静止参考系（1）正交平面静止参考系

正交平面静止参考系由相互垂直的Pr、Ps、Po三个坐标平面组成，如图2-8所示。（2）正交平面静止参考系中刀具角度的定义与标注（如图2-9所示）3.刀具工作角度（1）纵向进给运动对刀具工作角度的影响（2）横向进给运动对刀具工作角度的影响（3）刀具安装高、低的影响（4）刀杆轴线不垂直于进给运动方向的影响图2-8正交平面静止参考系图2-9正交平面静止参考系中刀具角度的定义与标注图2-12纵向进给运动对刀具工作角度的影响图2-13横向进给运动对刀具工作角度的影响图2-14刀具安装高、低对刀具工作角度的影响图2-15刀杆轴线不垂直于进给运动方向的工作角度2.1.3金属切削变形1.切削变形与变形系数（1）切削变形切削层金属形成切屑的过程就是在刀具的作用下发生变形的过程，切削过程中切削层金属的变形大致可划分为三个区域，如图2-16所示。①第一变形区

从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。从OA线到OM线区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。OA称作始滑移线，OM称作终滑移线。在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。②第二变形区

切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化，基本上和前刀面平行。这一区域（图中Ⅱ区）称为第二变形区。③第三变形区

已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。这一区域（图中Ⅲ区）称为第三变形区。（2）变形系数切削层金属经过切削加工形成的切屑，其长度较切削层长度缩短，厚度较切削层厚度增加，说明切削层金属发生了变形，总体呈现收缩趋势。如图2-17所示。其变形程度的大小，可近似地用变形系数ξ来衡量。变形系数等于切削层金属的长度与切屑的长度之比，也等于切屑的厚度与切削层金属的厚度之比，即ξ=l/lc=hch/hD≥1图2-16切削变形区图2-17切削层金属的变形2.切屑类型与积屑瘤（1）切屑类型切削金属时，由于工件材料、刀具几何角度、切削用量等差异，会出现四种不同形态的切屑，如图2-18所示。观察不同形态的切屑，便于分析切削过程，主动地控制切削条件，使切屑形态向着有利于生产的方向转化。①带状切屑切屑连续成较长的带状，底面光滑，背面无明显裂纹，呈微小锯齿形，如图2-18（a）所示。一般加工塑性金属，如加工低碳钢、铜、铝等材料时形成此类切屑，必要时需采取断屑措施。②节状切屑切屑背面有较深的裂纹，呈较大的锯齿形，如图2-18（b）所示。这是由于剪切面上的局部剪切应力达到材料强度极限的结果。③粒状切屑（单元切屑）切削塑性材料时，若整个剪切面上的剪切应力超过了材料断裂强度，所产生的裂纹贯穿切屑断面时，挤裂呈粒状切屑，如图2-18（c）所示。④崩碎切屑

切削铸铁、青铜等脆性材料时，切削层通常在弹性变形后未经塑性变形，突然崩碎而成为碎粒状切屑，如图2-18（d）所示。

图2-18切屑的基本形态（2）积屑瘤积屑瘤是在一定切削速度范围内，加工钢材、有色金属等塑性材料时，在切削刃附近的前刀面上会出现一块高硬度的楔状金属，它包围着切削刃，且覆盖着部分前刀面，可代替切削刃对工件进行切削加工，这块硬度很高（硬度约为工件材料的2～3倍）的金属称为积屑瘤。①积屑瘤的产生与成长在一定的切削速度范围内，切屑底层与前刀面发生剧烈摩擦，使切屑底层流动缓慢，称为滞留层。滞留层与前刀面发生粘结，随着切削的进行，滞留层不断堆积，粘结越来越大，逐渐成长为积屑瘤，如图2-19所示。产生积屑瘤的决定因素是切削温度，加工硬化与粘结是形成积屑瘤的必要条件。图2-19积屑瘤的产生与成长②积屑瘤的脱落与消失随着切削速度的提高，切削温度达到或超过500-600℃时，由于温度高，加工硬化消失，金属软化，前刀面上的硬块被切屑带走，这样积屑瘤便脱落或消失。

③积屑瘤对切削过程的影响●增大刀具前角●影响刀具的寿命●增大切削厚度●降低工件表面质量④控制积屑瘤的措施

●降低工件材料的塑性减小刀具与切屑间的摩擦系数，减少黏结，抑制积屑瘤的生长。●控制切削速度当切削速度控制为vc<10m/min的低切削速度和vc>100m/min的高切削速度时，前刀面不会产生积屑瘤。

2.1.4切削力

1.切削力的来源及分解

切削力主要来源于两个方面：一是克服切屑形成过程中金属产生弹、塑性变形的变形抗力所需要的力；二是克服切屑与刀具前刀面、工件表面与后刀面之间的摩擦阻力所需要的力。总切削力可以分解为:

（1）主切削力Fc总切削力F在主运动方向上的分力，也称切向力，与基面垂直。

是计算刀具强度、设计机床零件、确定机床功率的主要依据，消耗切削总功率的95%左右。（2）进给力Ff总切削力F在进给方向上的分力，也称进给抗力、走刀抗力或轴向力。它作用在工件与机床刚性最差的方向上，使工件在水平面内变形，影响加工精度，并易引起振动。它是校验机床刚度的主要依据。（3）背向力Fp总切削力F在垂直进给方向上的分力，也称径向力或吃刀抗力。用来计算工艺系统刚度等。图2-21总切削力及分力切削热与切削温度1.切削热的产生和传导

图

2-22切削热的产生和传导2.切削温度图2-23切削温度的分布2.1.6刀具磨损与刀具耐用度1.刀具磨损的形式（1）前刀面磨损前刀面磨损是指在刀具前刀面上距切削刃一定距离处出现月牙洼的磨损现象，如图2-24所示。（2）后刀面磨损指磨损的部位主要发生在后刀面。（3）前、后刀面同时磨损

当切削塑性金属时，如果切削厚度适中，则经常会发生前刀面与后刀面同时磨损的磨损形式。图2-24刀具磨损2.刀具磨损过程正常磨损情况下，刀具的磨损量随切削时间的增加而逐渐扩大。以后刀面磨损为例，其典型磨损过程大致分为三个阶段，如图2-25所示。（1）初期磨损阶段（图示OA阶段）在刀具开始切削的短时间内磨损较快。这是因为刀具在刃磨后，刀面的表面粗糙度值大，表层组织不耐磨所致。（2）正常磨损阶段（图示AB阶段）随着切削时间的增加，磨损量以较均匀的速度加大。这是由于刀具表面高低不平及不耐磨的表层已被磨去，形成一个稳定区域，因而磨损速度较以前缓慢。但磨损量随切削时间而逐渐增加。这一阶段也是刀具工作的有效阶段。（3）急剧磨损阶段（图示BC阶段）当刀具磨损量达到某一数值后，磨损急剧加速，继而刀具损坏。这是由于切削时间过长，刀具磨损严重，切削温度剧升，刀具强度、硬度降低所致。生产中为合理使用刀具并保证加工质量，应在这一阶段到来之前就及时重磨刀具或更换新刀。图2-25刀具磨损过程3.刀具磨损限度刀具磨损限度是对刀具规定一个允许磨损量的最大值，或称刀具磨钝标准。刀具磨损限度一般规定在刀具后刀面上，以磨损量的平均值VB表示。这是因为刀具后刀面磨损便于测量，且对加工质量影响大。

4.刀具的耐用度刃磨好的刀具从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止总的切削时间称为刀具耐用度，用T表示。也可用达到磨钝标准前的切削路程长度或加工出的零件数来表示刀具的耐用度。刀具耐用度是确定换刀时间的重要依据，也是衡量工件材料切削加工性和刀具切削性能优劣以及刀具几何参数和切削用量选择是否合理的重要指标。刀具耐用度与刀具寿命的概念不同。所谓刀具寿命，是指一把新刀从投入使用到报废为止总的切削时间，它等于刀具耐用度乘以刃磨次数。切削液的合理选择

1.切削液的作用（1）润滑作用（2）冷却作用（3）清洗与防锈作用

2.切削液的种类（1）水溶液水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削液。由于水的热导率、比热和汽化热较大，因此，水溶液主要起冷却作用，同时由于其润滑性能较差，所以主要用于粗加工和普通磨削加工中。

（2）切削油切削油是以矿物油为主要成分并加入一定的添加剂而构成的切削液。切削油主要起润滑作用。

（3）乳化液乳化液是乳化油加95%～98%水稀释成的一种切削液。乳化油由矿物油、乳化剂配制而成。乳化剂可使矿物油与水乳化形成稳定的切削液。【任务实施】已知刀具主偏角κr=450；副偏角κ′r=100；前角γo=150；后角αo=50；刃倾角λs=100，刀体厚度与宽度自定义。以二维图表示刀具各几何角度，如图2-30所示。图2-30车刀几何角度任务2阶梯轴的车削加工【学习目标】1.了解我国机床的分类与型号编制。2.车削加工范围、CA6140车床组成与结构。3.掌握常用车刀结构分类。4.能够进行刀具选用与刃磨。5.掌握阶梯轴车削加工方法。【情境导入】

在我们的日常生活中回转类阶梯轴随处可见，如图2-31所示。如变速箱中支撑齿轮的传动轴、机床的各种主轴等，这些零件事如何加工车来的呢？加工过程中，除了我们学习过的刀具相关知识外，加工用车床也是我们接下来要学习的重要部分，只有这样，才能通过刀具与机床加工出合格的产品。

图2-31阶梯轴【任务描述】独立完成如图2-32所示阶梯轴加工操作。企业加工中要分析毛坯材料，了解加工中所涉及的加工表面，对零件进行简单工艺分析。学会车刀角度的刃磨，并能独立加工出合格产品，从而达到本任务的学习目标。【任务分析】此次任务是以CA6140外圆车床为例，全面介绍车床型号、组成、种类、车刀类型、刀具刃磨等相关知识，以阶梯轴加工任务为载体引入相关知识点，重点掌握机床结构等难点问题，为后续内容奠定基础。通过分析零件图，完成以下具体任务：1．认识车刀，了解车刀的组成2．能正确选用车刀材料与刃磨车刀。3．阶梯轴加工方法分析图2-32加工用阶梯轴2.2.1机床的分类和型号编制

1.机床的分类我国机床的传统分类方法主要是按加工性质和所用刀具进行分类，即将机床分为11大类:车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床、其他机床（含特种加工机床）。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构等分为若干组，每一组又细分为若干系列。2.机床的型号编制方法图2-33通用机床型号的表示方法2.2.2车削加工范围与特点1.车削加工范围主要用来加工各种回转体表面以及回转体的端面，还可进行切断、切槽、车螺纹、钻孔、绞孔、扩孔等工作。对车床进行适当改装或使用其他附件和夹具，可加工形状更为复杂的零件，还可实现镗削、磨削、研磨、抛光、滚花、绕弹簧等加工。车削加工可以对钢、铸铁、有色金属及许多非金属材料进行加工。2.车削加工特点（1）率高、工艺范围广（2）生产成本低（3）高速细车是加工小型有色金属零件的主要方法（4）精度范围大2.2.3普通车床1.车床的种类

车床主要可分为卧式车床、立式车床、转塔车床、马鞍车床、多刀半自动车床、仿形车床及仿形半自动车床、单轴自动车床、多轴自动车床及多轴半自动车床等。此外，还有各种专门化车床，如凸轮轴车床、铲齿车床、曲轴车床、高精度丝杠车床等。其中以普通卧式车床应用最为广泛。

2.CA6140普通型卧式车床图2-34所示为CA6140普通型卧式车床外观图。图2-34CA6140普通型卧式车床外观图2.2.4车刀车刀是用于数控车床、普通车床、转塔车床和自动车床的刀具。它是生产中应用最为广泛的一种刀具。1.车刀按用途分类车刀按用途可分为外圆车刀、成形车刀、螺纹车刀等，如图2-38所示。图2-38车刀按用途分类2.车刀按结构分类车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成形车刀等，如图2-39所示。

图2-39车刀按结构分类序号质检内容配分评分标准1外圆公差六处5×6超0.01扣2分，超0.02不得分2外圆Ra3.2六处3×6降一级扣2分3长度公差六处3×6超差不得分4倒角二处2×2不合格不得分5清角去锐边十处10不合格不得分6平端面二处2×2不合格不得分7工件外观6不完整扣分8安全文明操作10违章扣分【任务实施】完成图示2-32所示阶梯轴加工。综合考虑材料与毛坯余量因素，制定工序安排如表2-3所示。表2-3阶梯轴加工评分标准任务3变速箱壳体的铣削加工【学习目标】1.学习铣削加工范围。2.掌握常用铣床XA6132卧式万能铣床和XA5032立式铣床操作。3.能够合理确定切削用量对表面进行加工。4.了解铣削加工方式。5.能够正确进行铣刀安装与调整，排除机床常见故障，安排零件铣削加工工艺。6.能分析加工表面质量。【情境导入】

图2-41所示为铣削加工中一些典型零件，这些腔体类零件、凸台、轴上的各种键槽是如何铣削出来的呢？用什么样的刀具、机床、怎样操作才能加工出合格产品，这些问题同学们思考过吗？加工过程中伴随刀具与机床会出现哪些加工现象？这些问题让我们通过下面的学习来一起解决吧。

图2-41铣削典型零件【任务分析】如图2-42所示零件，以台阶面铣削为任务载体，熟知常用铣床的操作，掌握铣削加工方式的分类与各自特点，能自主根据加工工件选择相应铣刀，能独立进行铣刀的安装与调整。以台阶面铣削为载体引入相关知识点，通过分析零件图，完成以下具体任务为后续内容奠定基础。1．零件图加工表面分析。2．认识铣刀，了解铣削加工方式3．能正确安装铣刀。4．台阶面加工图2-42铣削台阶面零件【相关知识】2.3.1铣削加工特点与应用

1.铣削加工特点（1）生产率较高铣刀是多刃刀具，铣削时有多个刀刃同时进行切削，总的切削宽度较大。铣削的主运动是铣刀的旋转，便于采用高速铣削，所以铣削的生产率较高。

（2）铣削过程不平稳铣刀的刀刃切入和切出会产生切削力冲击，并引起同时工作刀刃数的变化;每个刀刃的切削厚度是变化的，这将使切削力发生波动。因此，铣削过程不平稳，易产生振动。为保证铣削加工质量，要求铣床在结构上有较高的刚度和抗振性。（3）散热条件较好铣刀刀刃间歇切削，可以得到一定的冷却，因而散热条件较好。但是，切入和切出时温度的变化、切削力的冲击，将加速刀具的磨损，甚至可能引起硬质合金刀片的碎裂。此外，铣床结构比较复杂，铣刀的制造和刃磨比较困难。

2.铣削加工应用铣削主要对平面、台阶面、沟槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面进行切削加工，如图2-43所示。图2-43铣削加工应用2.3.2铣削加工用量1.铣削运动由图2-43可知，不论哪一种铣削加工，为完成铣削过程必须有以下运动:（1）主运动（vc）铣刀的旋转;（2）进给运动（vf）工件随工作台缓慢的直线移动。2.铣削用量铣削时的铣削用量由铣削速度vc、进给量f、背吃刀量（又称铣削深度）ap和侧吃刀量（又称铣削宽度）ae四要素组成。（1）铣削速度vc

铣削速度即铣刀最大直径处的线速度，可由下式计算:vc=πdn/1000（m/min）

（2）进给量f铣削时，工件在进给运动方向上相对于刀具的移动量即为铣削时的进给量。由于铣刀为多刃刀具，计算时按单位时间不同，有以下三种度量方法:①每齿进给量fz，其单位为毫米每齿（mm/z）。②每转进给量f，其单位为毫米每转（mm/r）。③每分钟进给量vf，又称进给速度，其单位为毫米每分钟（mm/min）。上述三者的关系为vf=fn=fz

zn（mm/min）（3）背吃刀量（铣削深度）ap如图2-44所示，背吃刀量为平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，单位为毫米。因周铣与端铣时相对于工件的方位不同，故ap在图中的标示也有所不同。

图2-44铣削运动和铣削用量2.3.3铣削加工方式

1.圆柱铣刀铣削

圆柱铣刀铣削有逆铣和顺铣两种方式。如图2-45所示，铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。图2-45逆铣与顺铣2.端铣刀铣削用端铣刀铣削平面时，可分为三种不同的铣削方式，如图2-46所示。图2-46端铣的铣削方式【任务实施】完成图示2-42所示台阶面铣削加工。准备立式铣床，φ16立铣刀5把,φ10钻头5把(配相应刀柄),百分表5个,磁性表座5个,25-50外径千分尺5把;，游标卡尺5把。当台阶面深度不大时，在刀具及机床功率允许的前提下，可以一次完成台阶面铣削，刀具进给路线如图2-58所示。如台阶底面及侧面加工精度要求高时，可在粗铣后留0.3~1mm余量进行精铣。图2-58一次铣削台阶面的进刀路线（a）刀具到达台阶侧面；（b）刀具到达台阶底面。当深度较大时，不能一次完成台阶面铣削时，可采取如图2-59所示进刀路线，在宽度方向分层铣削台阶面。但这种铣削方式存在“让刀”现象，将影响台阶侧面相对于底面的垂直度。图2-59在宽度方向分层铣削台阶面的进刀路线任务4零件的磨削加工【学习目标】1.能够根据零件选用砂轮2.能够完成圆柱面、锥面、及台阶面的磨削3.能够独立操作、排除机床常见故障，分析加工中的各种物理现象。【情境导入】如图2-60所示为日常生活中常见的齿轮，同学们知道吗？为保证齿轮传动过程中传动平稳、噪音小，每个齿轮的牙齿面都是要经过磨削才能用于生产生活的，磨削用的砂轮怎么选用？选什么样的磨床？如何装夹找正工件？采用何种操作方法才能加工出合格产品呢？磨削过程是否使用磨削液？这些问题大家思考过吗？让我们通过下面的学习一起来解决吧。图2-60磨削用齿轮【任务分析】磨削图2-60所示齿轮，按齿形的形成方法，磨齿可分为成形法和展成法两种。大多数磨齿均以展成法原理来加工。磨齿加工主要用于对高精度齿轮或淬硬的齿轮进行齿形的精加工，齿轮的精度可达6级以上。【相关知识】磨削加工特点及应用

1.磨削加工特点（1）加工精度高

（2）加工范围广，可以加工高硬度材料（3）砂轮的自锐性

（4）磨削速度高，切削厚度小，径向切削力大。（5）磨削温度高

2.磨削加工的应用

磨削加工的工艺范围很广，不仅能加工内外圆柱面、锥面和平面，还能加工螺纹、花键轴、曲轴等特殊的成形面

磨床种类磨床的种类很多，主要有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床，还有专门用来磨削特定表面和工件的专门化磨床，如花键轴磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床等。大多数磨床以砂轮作切削工具，也有以柔性砂带为切削工具的砂带磨床，以油石和研磨剂为切削工具的精磨磨床等。图2-61M1432A型万能外圆磨床的外形图图2-62无心外圆磨床工作原理图图2-63普通内圆磨床图2-64普通内圆磨床的磨削方法图2-65无心内圆磨削图2-66行星内圆磨削图2-67平面磨床图2-68工具磨床2.4.3砂轮

1.砂轮的特性

（1）磨料

磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表2-4所示。类别

名称

代号

特性

用途

氧化物系

棕刚玉

A(GZ)含

91~96%氧化铝。棕色，硬度高，韧性好，价格便宜磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等

白刚玉

WA(GB)含

97~99%的氧化铝。白色，比棕刚玉硬度高、韧性低，自锐性好，磨削时发热少

精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件

碳化物系

黑色碳化硅

C(TH)含

95%以上的碳化硅。呈黑色或深蓝色，有光泽。硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性和导电性良好

磨削铸铁。黄铜、铝、耐火材料及非金属材料

绿色碳化硅

GC(TL)含

97%以上的碳化硅。呈绿色，硬度和脆性比

TH更高，导热性和导电性好

磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷、珩磨发动机气缸套等

高硬磨

料系人造金刚石

D(JR)无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色。硬度高，比天然金刚石性脆。价格比其它磨料贵好多倍

磨削硬质合金、宝石等高硬度材料

立方氮化硼

CBN(JLD)立方型晶体结构，硬度略低于金刚石，强度较高，导热性能好

磨削、研磨、珩磨各种既硬又韧的淬火钢和高钼、高矾、高钴钢、不锈钢

（2）粒度粒度指磨料颗料的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。磨粒

磨粒

微粉

粒度号

颗粒尺寸（

mm）

粒度号

颗粒尺寸（

mm）

粒度号

颗粒尺寸（

mm）

14#1600~125070#250~200W4040~2816#1250~100080#200~160W2828~2020#1000~800100#160~125W2020~1424#800~630120#125~100W1414~1030#630~500150#100~80W1010~736#500~400180#80~63W77~546#400~315240#63~50W55~3.560#315~250280#50~40W3.53.5~2.5（3）结合剂砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。名称

代号

性能

用途

陶瓷结合剂

V(A)耐水、耐油、耐酸、耐碱的腐蚀，能保持正确的几何形状。气孔率大，磨削率高，强度较大，韧性、弹性、抗振性差，不能承受侧向力

V轮＜

/s的磨削，这种结合剂应用最广，能制成各种磨具，适用于成形磨削和磨螺纹、齿轮、曲轴等

树脂结合剂

B(S)强度大并富有弹性，不怕冲击，能在高速下工作。有摩擦抛光作用，但坚固性和耐热性比陶瓷结合剂差，不耐酸、碱，气孔率小，易堵塞

V轮＞

/s的高速磨削，能制成薄片砂轮磨槽，刃磨刀具前刀面。高精度磨削。湿磨时切削液中含碱量应＜

1.5%橡胶结合剂

R(X)弹性比树脂结合剂更大差，强度也大。气孔率小，磨粒容易脱落，耐热性差，不耐油，不耐酸，而且还有臭味

制造磨削轴承沟道的砂轮和无心磨削砂轮、导轮以及各种开槽和切割用的薄片砂轮，制成柔软抛光砂轮等

金属结合剂

(青铜、电镀镍

)J韧性、成型性好，强度大，自锐性能差

制造各种金刚石磨具，使用寿命长

（4）组织

砂轮的组织是指磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系，用来表示结构紧密或疏松的程度。（5）硬度

砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落，砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。（6）形状和尺寸根据机床结构与磨削加工的需要，砂轮制成各种形状与尺寸。

2.砂轮选用

（1）按工件材料及其热处理方法选择磨料

（2）按工件表面粗糙度和加工精度选择粒度（3）砂轮硬度的选择

（4）结合剂的选择

①在绝大多数磨削工序中，一般采用陶瓷结合剂砂轮。

②在荒磨和粗磨等冲击较大的工序中，为避免工件发生烧伤和变形，常用树脂结合剂。

③切断与开槽工序中常用树脂结合剂或橡胶结合剂。【任务实施】完成图2-60所示齿轮牙的磨削加工，采用如下方法。1.连续分度展成法磨齿原理图2-69砂轮磨齿工作原理

2.单齿分度展成法磨齿原理单齿分度展成法磨齿根据砂轮形状不同有锥形砂轮磨齿和双片碟形砂轮磨齿两种方法，都是利用齿条和齿轮的啮合原理来磨削齿轮的。磨齿时被加工齿轮每往复滚动一次，完成一个或两个齿面的磨削，因此，须经多次分度及加工才能完成全部轮齿齿面的加工。图2-70单齿分度展成法磨齿原理任务5刨、钻、镗及拉削加工【学习目标】了解刨削、钻削、镗削及拉削加工的工艺范围；熟悉刨、钻、镗及拉削钻床的结构、种类、主要组成部件；机床的结构、种类、主要组成部件；了解钻床和镗床的操作要点。【情境导入】变速箱壳体加工，要经过毛坯件刨削、组合机床群钻削加工；对于方孔等不规则零件内孔要经过拉削等加工，让我们一起学习刨削、钻削、镗削及拉削加工吧。【任务分析】如图2-71所示变速箱壳体，如何由毛坯到成品的加工，安排加工工艺。重点掌握加工过程中涉及到的刨削、钻等加工方法的应用，全面了解常规机械加工设备使用与操作，熟悉这些设备加工范围，为全面掌握机械加工方法奠定基础。图2-71变速箱壳体零件【相关知识】刨床1.牛头刨床牛头刨床是指刨刀安装在滑枕的刀架上，作纵向往复运动的刨床。牛头刨床的组成如图2-72所示。图2-72牛头刨床1-工作台；2-刀架；3-滑枕；4-行程位置调节手柄；5-床身；6-摆杆机构；7-变速手柄；8-行程长度调； 整方榫；9-进给机构；10-横梁2.龙门刨床龙门刨床用于加工大型或重型零件上的各种平面、沟槽和各种导轨面（如棱形、V形导轨面），也可在工作台上一次装夹数个中小型零件进行多件加工。龙门刨床是具有双立柱和横梁，工作台沿床身导轨作纵向往复运动，立柱和横梁上分别装有可移动的侧立架和垂直刀架的刨床，如图2-73所示。图2-73龙门刨床3.刨削方法1．刨平面2．刨垂直面3．刨斜面4．刨T形槽5．刨燕尾槽

2.5.2钻床钻床是孔加工用机床，主要用来加工外形比较复杂、没有对称回转轴线的工件上的孔，如杠杆、盖板、箱体和机架等零件上的各种孔。在钻床上加工时，工件固定不动，刀具旋转作主运动，同时沿轴向移动作进给运动。钻床可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪沉头孔和锪端面等工作。钻床的加工方法及所需的运动如图2-79所示。a)b)c)d)e)f)图2-79钻削加工的范围a)钻孔；b)扩孔；c)铰孔；d)攻螺纹；e)锪沉头孔；f)锪端面

1.台钻台式钻床简称台钻，是一种体积小巧，操作简便，通常安装在专用工作台上使用的小型孔加工机床。台式钻床钻孔直径一般在13毫米以下，最大不超过16毫米。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现，主轴进给靠手动操作。台式钻床可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床，如图2-80所示。

2.立式钻床主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。常用