第3章 金属切削机床及刀具

第三章金属切削机床与刀具本章提要本章着重介绍了金属切削机床型号的编制方法；CA6140型普通车床的的传动系统和主要机构，以及常用的车刀；M1432A型万能外圆磨床的的传动系统，无心外圆磨床和平面磨床的工作原理，以及砂轮的特性与选择；齿轮加工的的方法和Y3150E型滚齿机的传动系统，以及常用的齿轮加工刀具。同时，对孔加工机床与刀具、刨床与插齿、铣床与铣刀也作了简单介绍。

车床

下面首先通过几张图片使大家对金属切削机床与刀具有一个感性的认识。铣床磨床钻床铣削过程插齿过程滚齿过程拉齿过程3.1金属切削机床的分类、型号与主要技术参数3.2工件表面成型方法与机床运动分析3.3车床与车刀3.4孔加工机床与刀具3.6铣床与铣刀3.8齿轮加工机床与齿轮刀具内容提纲3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数3.1.1机床的分类机床的品种和规格繁多，为便于区别、使用和管理，须对机床加以分类和编制型号。

1.机床的传统分类方法，主要是按加工性质和所用的刀具进行分类。

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、锯床及其它机床。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(系列)。

2.同类型机床按应用范围(通用性程度)又可分为：普通机床、专门化机床、专用机床3.按工作精度又可分为：普通精度机床、精密机床和高精度机床。4.按自动化程度分为：手动、机动、半自动和自动机床。5.机床还可按重量与尺寸分为：

仪表机床、中型机床(一般机床)、大型机床(10t)、重型机床(大于30t)和超重型机床(大于100t)。6.按机床主要工作部件的数目可以分为，单轴的、多轴的或单刀的、多刀的机床等。3.1.1机床的分类3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数

机床的型号用以简明地表示机床的类型、通用特性和结构特性，以及主要技术参数等。GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成。普通机床型号用下列方式表示：其中：①有“()”的代号或数字无内容时不表示,有内容则不带括号；②有“○”符号者，为大写的汉语拼音字母；③有“△”符号者，为阿拉伯数字；④有“◎”符号者，为大写汉语拼音字母、或阿拉伯数字、或两者兼有之。

（△）○

（○）△

△

△

（×△）（○）/（◎）（-◎）

企业代号其它特性代号

重大改进顺序号主轴数或第二主参数主参数或设计顺序号系别代号组别代号通用特性、结构特性代号

类别代号分类代号3.1.2机床的型号编制机床的类别代号用该类机床名称汉语拼音的第一个字母（大写）表示。需要时，类以下还可有若干分类，分类代号用阿拉伯数字表示，放在类代号之前。例如，磨床类分为M、2M、3M三个分类。类别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代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其他机床的类别代号3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数

通用特性当某类型机床除有普通型外，还具有各种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。例如，CM6132型精密普通车床型号中的“M”

表示“精密”

。“XK

”

表示数控铣床。如果同时具有两种通用特性，则可用两个代号同时表示，如“MBG”

表示半自动高精度磨床。各类机床的通用特性代号的意义是统一的。机床的特性代号3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数结构特性结构特性代号用于区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中也用汉语拼音字母表示。这些字母是根据各类机床的情况分别规定的，在不同的型号中意义可以不一样。按规定凡是通用特性代号已用的字母和“I”、“O”均不能用作结构特性代号。机床的特性代号

例如，CA6140型普通车床型号中的“A”，可理解为：CA6140型普通车床在结构上区别于C6140普通车床。当机床有通用特性代号时，结构特性代号应排在通用特性代号之后。3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数机床的组别、系别代号

机床组别代号和系别代号分别用一个数字表示。每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组，用数字0～9表示。每一组又分为若干个系列。凡主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的和相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局形式也相同的机床，即为同一系列。3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数机床主参数、设计顺序号和第二主参数①机床主参数：代表机床规格的大小，通用机床的主参数已由机床的系列型谱规定。在机床型号中，用数字给出主参数的折算数值(1/10或1/150)。②设计顺序号：当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。③第二主参数：一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等。第二主参数也用折算值表示。3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数其它特性代号主要用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可用来反映不同的数控系统；对于一般机床可用以反映同一型号机床的变形等。其它特性代号用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数重大改进顺序号当机床的性能和结构布局有重大改进时，改进的机床是新产品，需要重新设计、试制和鉴定的，则在原机床尾部按A、B、C……字母顺序作为重大改进的顺序号，以区别原型号。但是不能使用“I”、“O”两个字母。3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数

例如CA6140型卧式车床的代号意义为：

CA6140主参数（最大车削直径400mm)系别代号（卧式车床系）组别代号（落地及卧式车床组）结构特性代号（结构不同）类别代号3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数3.1.3机床的主要技术参数主参数基本参数尺寸参数运动参数动力参数主要技术参数3.1.3.1尺寸参数

机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸。多数机床的主参数也是尺寸参数，但尺寸参数除了主参数还包括一些其他尺寸。3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数3.1.3.2运动参数(1)主运动参数①主轴参数对作回转运动的机床，其主运动参数是主轴转速，计算公式为式中n——转速(r/min)；

ν——切削速度(m/min)；

d

——工件或刀具直径运动是直线运动的机床，如插床或刨床，主运动参数是机床工作台或滑枕的每分钟往返次数。(3.1)3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数②主轴最低(nmin)和最高(nmax)转速的确定(3.2)变速范围为nmax

和nmin的比值，即3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数③有级变速时主轴转速序列主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列。各级之间满足等比数列关系，即(3.4)④标准公比为了便于机床设计，规定了标准公比1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2是基本公比

3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数(2)进给运动参数

大部分机床(如车床、钻床等)的进给量用工件或刀具的位移(mm/r)表示。直线往复运动的机床，如刨床、插床，以每一往复的位移量表示。由于铣床和磨床使用的是多刃刀具，进给量常以每分钟的位移量(mm/min)表示。在其他条件不变的情况下，进给量的损失也反映了生产率的损失。3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数3.1.3.3动力参数

动力参数指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机功率。机床的驱动功率原则上应根据切削用量和传动系统的效率来确定。主要介绍主传动功率机床的主传动功率由三部分组成：式中Fz——主切削力

ν——切削速度(m/min)3.1金属切削机床的分类与机床的主要技术参数3.2工件表面成形方法与机床运动分析

工件表面可以看成由一根母线沿着导线运动形成，母线和导线统称为发生线。其形成方法有：

（1）轨迹法——利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工，如图3.2a

（2）成形法——刀具的切削刃与所需要的形成的发生线完全重合，如图3.2b

（3）相切法——利用刀具边缘旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法，如图3.2c

（4）范成法——利用工件和刀具作范成切削运动进行加工的方法，如图3.2d3.2.1工件表面形状与成形方法图3.2零件的表面成形3.2b3.2a3.2c3.2d1－母线；2－导线3.2工件表面成形方法与机床运动分析3.2.2机床运动分析简单成形运动由单独的旋转运动或直线运动构成复合成形运动由两个或两个以上旋转运动或（和）直线运动，按照某些确定的运动关系组合而成3.2.2.1机床的运动3.2工件表面成形方法与机床运动分析

为了实现运动，机床必须具备以下三个基本部分：执行件、动力源和传动装置，由这些构成的传动关系称为传动链，分为外联系传动链和内联系传动链。

a.外联系传动链联系动力源和执行件;b.内联系传动链联系复合运动之内的各个分解部分

为方便研究传动关系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示，称为传动原理图。3.2.2.2机床的运动联系3.2工件表面成形方法与机床运动分析传动原理图

为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。

1234567主轴变速及换向的换置机构不同的螺纹导程

卧式车床的传动原理图3.2工件表面成形方法与机床运动分析

车床有两条传动链：一条是外联系传动链，即从电动机—1—2—Uv—3—4—主轴，称为主运动传动链。另一条是内联系传动链。由主轴—4—5—Us—6—7—丝杠—刀具，得到刀具和工件间的复合成形运动—螺旋运动。3.3车床与车刀3.1.1车床车床的作用是加工各种回转表面(内外圆柱面、圆锥面及成型回转表面)和回转体的端面，有些车床还能加工螺纹面。车床的主运动通常由工件的旋转运动实现，进给运动由刀具的直线移动来完成。

分类：车床种类繁多，按其用途和结构的不同，主要分为：卧式车床及落地车床，立式车床，转塔车床，仪表车床，单轴自动和半自动车床，多轴自动和半自动车床，彷形车床及多刀车床，专门化车床。

CA6140卧式车床是最典型的普通车床，下面以它为例介绍车床。3.3车床与车刀图3.7卧式车床3.3车床与车刀恻盖主轴箱尾座床身卡盘齿条小刀架拖板方刀架溜板箱床鞍接盘左床腿操作手柄进给箱光杆丝杆右床腿操纵杆操作手柄CA6140机床的主要技术性能3.3车床与车刀床身上最大工件回转直径-------400mm最大工件长度-----------------750；1000；1500；2000mm刀架上最大工件回转直径-------210mm主轴转速：正转24级-------10～1400r/min反转12级-------14～1580r/min进给量：纵向64级-------0.028～6.33mm/r

横向64级-------0.014～3.16mm/r车削加工分为粗车、半精车、精车和精细车。通常，车削能达到的公差等级为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～6.3m。

（1）概述：工艺范围广、万能性较大，结构复杂而且自动化程度低，效率也低，主要是采用卧式布局。（2）传动系统①主运动传动链两末端件是主电动机与主轴，带动工件旋转实现主运动，并满足主轴变速和换向的要求。主传动路线如下：3.3车床与车刀

运动经v带轮传动副传至轴I，压紧轴I上的多片摩擦离合器M1左部经齿轮副运动传至轴II，如图3.8(a)

压紧右部经中间轮可获得相反方向的运动,如图3.8(b)

运动从轴II传往主轴有2条路线：

a.高速路线主轴上的滑移齿轮50向左移，使之与轴III上右端的齿轮63啮合，运动传至主轴得高转速。

b.主轴上的滑移齿轮50向右移，使之与齿式离合器M2啮合，轴III的运动经齿轮副传至轴IV，又经齿轮副传至轴V，再经齿轮副和齿式离合器传至主轴获得低转速,如图3.8(c)3.3车床与车刀图3.8aCA6140型卧式车床传动系统图3.3车床与车刀图3.8bCA6140型卧式车床传动系统图3.3车床与车刀图3.8cCA6140型卧式车床传动系统图3.3车床与车刀(3)CA6140型卧式车床的主要结构①主轴箱功能是支承主轴，并实现其开、停、换向、制动和变速，把进给运动从主轴传向进给系统。其包括的主要机构和零件包括有：卸荷带轮、双向多片摩擦离合器及其操纵机构、主轴组件、变速操纵机构。②溜板箱功用是将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向和正、反向机动走刀或快速移动。其包括的主要机构有：开合螺母机构、纵向、横向机动进给及快速移动的操纵机构、互锁机构、安全离合器。3.3车床及车刀图3.11双向多片摩擦离合器及其操纵机构3.3车床及车刀离合器和制动器操纵机构

图3-12所示为集中式操纵机构，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下：当手把18向上扳动时，拉杆20外移，齿扇17顺时针方向转动，带动齿条轴22右移，通过拨叉23使滑套12右移，压下羊角形摆块6的右角，使推拉杆7向左移，于是左离合器接合，主轴正转；同理，当手把18向下扳动，推拉杆7右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆7处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴22上的凸起部分正压在制动器杠杆14的下端，制动带15被拉紧，使主铀制动。3.3车床及车刀变速操纵机构

图3-13为Ⅱ轴上双联滑移齿轮和Ⅲ轴上三联滑移齿轮的操纵机构。转动手柄，通过链传动带动轴4上的曲柄2和盘形凸轮3转动，链传动的传动比为1：1，即手柄轴和轴4同步转动。曲柄2上的拔销伸入拨叉1的长槽中，当曲柄转动时，通过拨叉1使三联齿轮沿轴Ⅲ左右移换位置。凸轮转动时，通过伸入曲线槽的圆销、杠杆5和拨叉6，使双联齿轮沿轴Ⅱ移换位置。3.3车床及车刀纵、横向机动进给操纵机构

图3-15所示为纵、横向机动进给操纵机构的结构原理图。当需要纵向进给时，扳动手柄1向左或向右，使手柄1绕销轴2左、右摆动，手柄座3下端的开口槽拨动轴5上的球头销4左、右移动，轴5左端的开口槽推、拉杠杆11，使连杆12左右移动，连杆12左端通过销子推、拉凸轮13转动，凸轮13上的曲线槽通过销子14使拨叉16向里或向外移动，从而带动离合器M8，使之与轴XXⅡ上的两个空套齿轮中的一个的端面齿啮合，实现向左或向右的纵向机动进给。

当向里或向外扳动手柄1时，带动轴23连同其左端的凸轮22转动，凸轮22上的曲线槽通过圆销19使摆杆20摆动，摆杆另一端的圆销19推动拨叉17向里或向外移动，使离合器M9与轴XXV上两个空套齿轮中的一个端面齿啮合，实现向里或向外的横向机动进给。

当手柄1处于中间位置时，离合器M8和M9也处于中间位置，此时设有纵、横向机动进给。当手柄1扳至左、右、里、外任一位置，并同时按下手柄1顶端的按钮S时，刀架即在相应方向作快速移动。3.3车床及车刀图3.17安全离合器3.3车床及车刀3.3.2车刀图3.20车刀主要类型1-端面车刀；2-仿形车刀；3-车槽刀；4-外圆车刀；5-螺纹车刀用以加工外圆、内孔、端面、螺纹以及车槽和车齿等，其主要类型如下图：3.3车床及车刀(b)按车刀的用途分类可分为普通车刀和成形车刀。一.普通车刀1.普通车刀的用途(1)外圆车刀(a)(c)(d)3.3车床及车刀(2)端面车刀

(3)切断刀、切槽刀

3.3车床及车刀2.普通车刀的结构型式（1）整体车刀（2）焊接式车刀（3）机夹式硬质合金车刀（4）机夹可转位车刀与焊接式车刀相比可转位车刀有以下优点：

a.刀片不经焊接、刃磨，刀具耐用度高，减少了换刀时间，生产率大大提高；

b.可采用涂层刀片，提高刀具耐用度；

c.刀杆可重复使用，可以标准化，便于管理；

d.在烧结刀片前可在刀片上压制各种形状的断屑槽，以实现可靠断屑。3.3车床及车刀二.成形车刀用于车床上加工内外成形回转表面的车刀称为成形车刀。1.成形车刀的特点：

a.加工精度稳定：成形车刀后刀面法剖面廓形根据工件轴向廓形设计，所以工件廓形精度完全取决于刀具的设计、制造和安装精度.

b.生产率高：同时工作刀刃长度长，一次行程就可切出工件。

c.刀具寿命长：成形车刀用钝后重磨前刀面，重磨次数多，刀具寿命长。

d.刃磨方便：成形车刀的前刀面为平面，刃磨方便。

3.3车床及车刀2.成形车刀的类型(a)平体成形车刀(b)棱体成形车刀(c)圆体成形车刀(d)切向进给成形车刀3.3车床及车刀车刀

焊接车刀优点是：结构简单、紧凑；刀具刚度好、抗振性性能强；制造方便，使用方便。缺点是：切削性能较低、刀杆不能重复使用、辅助时间长。可转位车刀优点：刀具使用寿命长、生产效率高、有利于推广新技术、新工艺，有利于降低刀具成本。车刀

3.3车床及车刀转塔、回轮车床车刀

3.3车床及车刀车刀

3.3车床及车刀立式车床

3.3车床及车刀3.4孔加工机床与刀具

钻床和镗床都是孔加工机床。主要用于加工外形复杂，没有对称回转轴线工件上的孔。一、钻床钻床通常用于加工尺寸较小，精度要求不高的孔。钻床的主要类型有台式、立式、摇臂、深孔钻床等。右图是典型的台式钻床麻花钻钻孔的工艺特点：1）麻花钻的直径受孔的限制2）麻花钻的前刀面、主后面都是曲面3）钻头主切削刃全刃参加切削钻床的加工方法及所需的运动如图所示a)钻孔b)扩孔c)铰孔d)攻螺纹e)锪沉头孔f)锪平面3.4孔加工机床与刀具钻床

3.4孔加工机床与刀具钻床

立式钻床摇臂钻床3.4孔加工机床与刀具钻床

镗床通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。镗床的主要类型有卧式镗床、坐标镗床和金刚镗床等。3.4孔加工机床与刀具镗床

卧式镗床的主要加工方法3.4孔加工机床与刀具3.4孔加工机床与刀具镗床

卧式镗床孔加工刀具按其用途可分为两大类。一类式从实体材料中加工出孔的刀具，如麻花钻、扁钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上的已有的孔进行再加工，如扩孔钻、锪钻、铰刀及镗刀等。（1）麻花钻3.4孔加工机床与刀具

生产中，为了提高钻孔的精度和效率，常将标准麻花钻按特定的方式刃磨成“群钻”

标准型群钻3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

（2）中心钻

中心钻用来加工各种轴类工件的中心孔。下图是两种中心钻的外形图。3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

（3）深孔钻3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

（4）扩孔钻3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

（5）锪钻3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

（6）铰刀3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

不同种类的铰刀（7）镗刀3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

（8）拉刀可拉削加工的各种内外表面3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

圆孔拉刀的结构及拉削过程3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

3.4孔加工机床与刀具孔加工刀具

其他孔加工刀具3.5刨床与插床刨床

刨床主要用于刨削各种平面和沟槽。其主要类型有牛头刨床和龙门刨床。龙门刨床工件的往复运动为主运动，而进给运动是刨刀作横向或垂直间隙移动。主要用于加工大型零件或同时加工多个零件。垂直刀架横梁工作台床身侧刀架主传动部件进给箱立柱顶梁3.5刨床与插床刨床

牛头刨床3.5刨床与插床刨床

龙门刨床刨削的主要应用3.5刨床与插床刨床

插床插床可以理解为立式刨床，其主运动是滑枕带动插刀沿垂直方向所作的直线往复运动。插床主要用于加工工件的内表面，如内孔中键槽及多边形孔等，有时也用于加工成形内外表面。3.5刨床与插床铣床可以加工平面（水平面、垂直面等）、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上的齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性，因为一方面由于铣削是多刃连续切削，生产率较高；另一方面，每个刀刃的切削过程又是断续的，切削力周期性变化，容易引起机床振动。铣床的主要类型有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床。3.6铣床与铣刀铣床

卧式升降台铣床XD6132A型万能升降台铣床3.6铣床与铣刀铣床

立式升降台铣床龙门铣床3.6铣床与铣刀铣床

铣刀是一种应用很广泛的多齿旋转刀具。与刨削相比铣削有下述特点：铣刀刀齿轮流间隙的参加工作，同时工作的刀刃长度大，且无空行程；使用的切削速度较高，生产率高，加工表面粗糙度小；铣刀种类很多，按用途分类可分为以下三类：

1．加工平面的铣刀

2．加工沟槽的铣刀

3．成型铣刀3.6铣床与铣刀铣刀

a)圆柱铣刀b)端铣刀3.6铣床与铣刀铣刀

平面铣刀加工沟槽的铣刀3.6铣床与铣刀

成形铣刀3.6铣床与铣刀铣刀

铣削的工艺特点（1）多刃切削，生产率较高（2）铣削质量较好（3）断续切削，容易产生冲击振动，限制了铣削质量和生产率的进一步提高。铣刀、铣削用量（1）切削速度（2）进给量——进给速度、每转进给量f、每齿进给量（3）铣削深度——是指平行于铣刀轴线方向的切削层尺寸（4）铣削宽度——是指垂直于铣刀轴线方向的切削层尺寸铣削的工艺特点

3.6铣床与铣刀a)对称铣b)不对称逆铣c)不对称顺铣端铣的三种铣削方式端铣铣削方式3.6铣床与铣刀铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，引起打刀。在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。铣削方式3.6铣床与铣刀顺铣可以避免顺铣时发生的窜动现象。逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。逆铣a)逆铣b)顺铣3.6铣床与铣刀3.6铣床与铣刀1．顺铣时刀具的寿命较长逆铣时每个刀齿的切削厚度从零增至最大，所以在刀齿接触工件的初期，不能切入工件，而是在工件表面上挤压、滑行，使刀齿与工件之间的摩擦加大，从而加剧了刀具的磨损。顺铣时，每个刀齿的切削厚度都是从最大减小至零，刀齿不会在工件表面挤压、滑行，刀具的磨损小，故寿命较长；2．顺铣时表面质量较好逆铣时由于刀齿在工件表面上的滑动摩擦，切削表面将产生加工硬化，而且由于刀齿与工件表面的滑动摩擦，还会使工件表面粗糙，而顺铣时没有这些缺点，故表面质量较好；逆铣和顺铣的比较

3.6铣床与铣刀3．顺铣时夹紧力比逆铣小逆铣时，铣削垂直分力指向上方，对工件起上抬作用，容易引起工件松动，需要加大夹紧力；而顺铣时，铣削垂直分力向下，有压紧工件的作用，故顺铣时夹紧力比逆铣时小；4．顺铣时容易造成工件窜动铣床工作台的移动多采用丝杠螺母机构，而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都存在间隙。顺铣时水平分力FH与工件的进给方向是相同的，间隙产生在进给运动的前方，由于忽大忽小的FH的作用，造成进给量忽然增大减小，使工件连同工作台和丝杠一起向前窜动，甚至引起打刀。而逆铣时，水平分力FH与进给方向相反，铣削过程中工作台丝杠始终压向螺母，因此，不会因为间隙的存在而引起工件的窜动。逆铣和顺铣的比较

1．端铣的加工质量比周铣高

端铣同时参加切削的刀齿多，切削面积和切削力变化较小，铣削过程比较平稳，振动小；端铣时，端铣刀的主切削刃担任主要切削工作，副切削刃起修光作用，铣削后可获得较低的表面粗糙度值，故端铣的加工质量较高；2．端铣的生产率比周铣高

端铣时刀具系统的刚性较好，端铣刀又可采用镶硬质合金刀片的结构，而且同时参加铣削的刀齿较多，因此，可进行高速切削和强力切削，故生产率较高；3．周铣的适应性比端铣广

端铣通常只用于加工平面，而周铣除加工平面外，还可加工台阶面、沟槽、成型面等，故适应性较广。

3.6铣床与铣刀端铣和周铣比较

XK5040是立式升降台数控铣床，在数控系统的控制下实现X、Y、Z三坐标联动。因此主要用于复杂形状表面的加工，如轮、样板、模具和弧形槽等平面曲线和空间曲面。也可以作坐标铣削和孔加工。

3.6铣床与铣刀数控铣床

用磨料或磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料）作为切削工具进行切削加工的机床统称为磨床。磨床广泛应用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件、高硬度特殊材料及非金属材料（如陶瓷）的精加工。随着科学技术的发展，特别是精密铸造与精密锻造工艺的进步，使得磨床有可能直接将毛坯直接磨成成品。此外，高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削效率，因此，磨床的使用范围日益扩大。磨床的种类很多，主要类型有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具和刃具磨床及各种专门化磨床以及珩磨机、研磨机和超精加工机床等。3.7磨床与砂轮外圆磨床可以磨削IT6～IT7级精度的内、外圆柱和圆锥表面，表面粗糙度在Ra1.25～0.08m之间。外圆磨床的主要类型有普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、宽砂轮外圆磨床外圆磨床

3.7磨床与砂轮和端面外圆磨床等，其主参数是最大磨削直径。图是万能型外圆磨床典型加工示意。3.7磨床与砂轮万能外圆磨床由于磨削时工件不用顶尖定心和支承，而由工件的被磨削外圆面定位，托板支撑进行磨削，所以称为无心外圆磨床。

无心磨床与外圆磨床相比，有下列优点：生产率高，因工件省去了打中心孔的工序且装夹省时，导轮和托板沿全长支承工件，因此能磨削刚度较差的细长工件，并可用较大的切削用量；磨削表面的尺寸精度、几何形状精度较高，表面粗糙度值小；容易实现自动化生产。无心外圆磨床

3.7磨床与砂轮无心外圆磨床

3.7磨床与砂轮内圆磨床主要用于磨削圆柱孔和圆锥孔，其主参数是最大磨削内孔直径。它的主要类型有普通内圆磨、无心内圆磨床、行星内圆磨床及专用内圆磨床。内圆磨床

3.7磨床与砂轮平面磨床主要有以下四种类型：卧轴矩台式平面磨床、立轴矩台式平面磨床、立轴圆台式平面磨床和卧轴圆台式平面磨床。卧轴矩台式平面磨床工件由矩形电磁工作台吸住。平面磨床

3.7磨床与砂轮卧轴矩台式平面磨床3.7磨床与砂轮磨削使用的切削工具是砂轮，它是由磨料和结合剂构成、并经烧结后得到的多孔物体。其特性取决于砂轮的磨料、粒度、结合剂、硬度和组织等参数。砂轮的三要素：磨粒、结合剂和空隙。1．磨料磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着磨削时的主要切削工作，一般情况下，磨削硬的材料时，应选用硬度高的磨料，反之，选用硬度低的磨料。砂轮

3.7磨床与砂轮2．粒度粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。磨粒——筛分法分类，它的粒度号是以能通过的筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示，粒度号越大，则磨粒越细。磨粉——显微测量法分类，它的粒度号以磨粒的实际尺寸来表示，并在粒度号前冠以“W”，粒度号越小，则微粉的颗粒越细。粗磨时，磨削余量较大，要求的表面粗糙度值也较大，以提高生产率为主要目标，应选用粒度号小的较粗磨粒进行磨削，以提高磨削生产率。砂轮

3.7磨床与砂轮而精磨时，余量小，要求的表面粗糙度值也较低，应以表面粗糙度值小为主要目标，一般来说，应选用粒度号较大的细磨粒来进行磨削，以保证工件磨削后获得较低的表面粗糙度值。工件材料塑性大或磨削接触面积大时，为避免磨削温度过高，使工件表面烧伤，宜选用小粒度号的细粒。工件材料较软时，为避免砂轮气孔堵塞，也应选用小粒度号；反之选用大粒度号。成型磨削时，为保持砂轮轮廓精度，宜选用大粒度号的细粒度。砂轮

3.7磨床与砂轮3．结合剂砂轮中用以粘结磨料的物质称为结合剂。结合剂的作用是将磨料粘合成具有一定强度和各种形状及其尺寸的砂轮。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力，主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂有：陶瓷、树脂、橡胶、青铜。砂轮

3.7磨床与砂轮4．硬度砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在外力作用下从砂轮上脱落的能力。或者是指磨粒受力后从砂轮表层脱落的难易程度。磨粒容易脱落的砂轮软；磨粒不容易脱落的砂轮硬。砂轮的硬度与磨料的硬度不同，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮的制造工艺，而与磨料的硬度无关。

磨削硬金属时，为了能使磨钝的磨粒及时脱落，从而露出具有尖锐棱角的新磨粒，以保持砂轮的磨削性能，应选用软砂轮；磨削软金属时，为了使磨粒不过早脱落，以延长砂轮使用寿命，应选用硬砂轮。精磨和成形磨削时，为了保证精度和表面粗糙度以及砂轮的形状应选用稍硬的砂轮。而工件材料的导热性差，易产生烧伤和裂纹时，选用的砂轮应软一些砂轮

3.7磨床与砂轮5．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，用来表示砂轮结构紧密或疏松的程度。6．砂轮形状砂轮

3.7磨床与砂轮砂轮

3.7磨床与砂轮磨削工艺特点1．磨削精度高，表面粗糙度值小2．磨削是加工淬火钢等特硬材料的基本方法3．砂轮有“自锐”作用4．磨削温度高磨削的应用加工精度可达IT7~IT5，表面粗糙度Ra值可达0.2～0.8m.。可以加工外圆面、内孔、平面、成型面、螺纹和齿轮齿形等各种各样的表面，还常用于各种刀具的刃磨。磨削加工基本方法

3.7磨床与砂轮外圆磨削的加工类型纵磨法

横磨法

综合磨法外圆磨削方法磨削加工基本方法

3.7磨床与砂轮平面磨削磨削加工基本方法

3.7磨床与砂轮周磨端磨3.8齿轮加工机床与齿轮刀具齿轮加工机床——在金属切削机床中，用来加工齿轮轮齿的机床称为齿轮加工机床。齿轮加工机床圆柱齿轮加工机床圆锥齿轮加工机床精加工齿轮齿面的机床滚齿机插齿机直齿锥齿齿轮弧齿锥齿齿轮——铣齿机刨齿机铣齿机拉齿机研齿机剃齿机磨齿机珩齿机3.8齿轮加工机床与齿轮刀具

1．齿轮加工方法根据齿形形成的原理，齿可分为成形法和展成法两类。

（1）成形法：成形法是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿。

①盘状齿轮铣刀：为铲齿成形铣刀，其加工精度，生产率都较低，但结构简单，成本低。刀具是旋转运动；铣刀眼齿轮坯的轴向移动。

②指状齿轮铣刀：加工模数较大齿轮（m=10～100mm），如：直齿、斜圆柱齿、人字齿。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具渐开线齿轮的齿形与基圆的大小有关，基圆小渐开线就弯一些，基圆大渐开线就直一些，当基圆趋于无穷大时，渐开线就变成直线（齿条的齿形）。齿轮加工

成形法加工齿轮盘形齿轮铣刀铣齿轮指状齿轮铣刀铣齿轮

渐开线齿形与模数和齿数有关，为了铣出准确的齿形，每个模数，每种齿数的齿轮就必须有一把齿轮铣刀，这样不经济也不可能，实际生产中，同一模数的齿轮，按其齿数划分为8组或15组，每一组采用同一把铣刀加工，该铣刀齿形按所加工齿数组内的最少齿槽轮廓做成，以保证加工出的齿轮在啮合时不会卡住。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具齿轮加工

（2）展成法（范成法或包络法）

是利用齿轮的啮合原理进行切削的，其刀具的切削刃相当于齿条或齿轮的齿廓，与被加工齿轮的齿数无关，只需一把刀具就能加工出模数相同而齿数不同的齿轮，其加工精度和生产率比成形法高，因而应用也最广泛。采用展成原理加工齿轮的机床有滚齿机、插齿机、磨齿机、剃齿机和珩齿机等。齿轮粗加工方法：铣齿、滚齿、插齿。齿轮精加工方法：剃齿、珩齿、磨齿、研齿。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具齿轮加工

滚齿机广泛用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，又是唯一能加工蜗轮的齿轮加工机床。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

滚齿过程3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

（1）滚齿原理3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

滚齿加工是根据展成法原理加工齿轮的。滚齿的过程相当于一对交错螺旋齿轮副啮合滚动的过程。将这对啮合传动副中的一个螺旋齿轮齿数减少到1～4个齿，其螺旋角很大而螺旋升角很小，就转化成蜗杆。再将蜗杆在轴向开槽形成切削刃和前刀面，各切削刃铲背形成后刀面和后角，再经淬硬、刃磨，制成滚刀。滚齿时，工件装在机床工作台上，滚刀装在刀架的主轴上，使它们的相对位置如同一对螺旋齿轮相啮合。用一条传动链将滚刀主轴与工作台联系起来，对单头滚刀，刀具旋转一转，强制工件转过一个齿，则滚刀连续旋转时就在工件表面加工出共轭的齿面，若滚刀再沿与工件轴线平行的方向作轴向进给运动，就可加工出全齿长。螺旋齿轮啮合蜗杆蜗轮传动齿轮滚刀3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

滚切直齿圆柱齿轮时所需的运动（1）滚刀的旋转运动（2）展成运动（3）轴向进给运动轴向进给是齿坯转一转时，滚刀沿齿坯轴向进给的距离。对于工件是直立安装的机床来说，采用刀架自上向下还是自下向上的进给运动方向，应根据齿轮加工工艺采用逆铣还是顺铣来确定，这是通过进给挂轮架中用或不用惰轮来实现。滚齿时径向切深可在一次垂直进给后，由手摇移动工作台控制，小模数齿轮通常可以一次进给至全深，大、中模数齿轮，可分几次进给至全深。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

滚齿加工的工艺特点①加工精度高——可加工8～7级精度齿轮。②生产率高——连续切削，无辅助时间损失。③刀具通用性强模数和压力角相同而齿数不同的齿轮都可以加工。不能加工内齿轮、扇齿轮和相距很近的双联齿轮。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

（2）加工直齿圆柱齿轮的传动原理加工直齿圆柱齿轮的成形运动必须包括形成渐开线齿廓的展成运动和形成直线形齿线的运动。换置机构①范成运动传动链包括由点4至点5，点6至点7的固定传动比传动以及点5至点6传动比可变换的换置机构，属内联系传动链。②主运动传动链由点1至点4，属外联系传动链。③轴向进给运动传动链工件—7—8——9—10—刀架升降丝杠—刀架，是外联系传动链3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

为了形成螺旋线齿线，在滚刀作轴向进给运动的同时，工件还应作附加旋转运动B22，而且这两个运动之间必须保持确定的关系：滚刀移动一个工件螺旋线导程时，工件应准确地附加转过一转。

刀架—12—13—

uy

—14—15—[合成]—6—7—8—9—工作台，属内联系传动链。滚切斜齿圆柱齿轮传动原理图3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

（3）滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，其端面上齿廓是渐开线齿形，而齿长方向不是一条直线，是螺旋线。因此，在滚切斜齿圆柱齿轮时，除需要有展成运动，主运动和轴向进给运动以外，

齿廓的形成方法及成形运动与加工圆柱齿轮是相同的，但齿线是当滚刀切至全齿深时，在范成齿廓的同时形成的。

滚齿时，要求在切削部位滚刀的螺旋线方向与工件齿长方向一致，这是沿齿向进给切出全齿长的条件。因此加工前要调整滚刀的安装角。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具滚齿机

(4)滚切蜗轮的传动原理柱齿轮的传动原理(5)滚刀的安装滚刀是加工外啮合直齿和斜齿圆柱渐开线齿轮最常用的刀具滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀具有蜗杆的形状，一般采用两种近似的齿形滚刀：一种是阿基米德基本蜗杆的阿基米德滚刀；一种是用法向直廓基本蜗杆的法向直廓滚刀。工具厂一般都是阿基米德滚刀。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具齿轮滚刀

螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮安装角(a)右旋滚刀滚切直齿轮；(b)左旋滚刀滚切直齿轮

下图为螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮的安装角δ——滚刀轴线与齿轮毛坯端面的夹角，滚刀位于工件前面，从几何关系可知，滚刀安装角。ω滚刀的螺旋升角3.8齿轮加工机床与齿轮刀具

滚切斜齿圆柱齿轮时也和滚切直齿圆柱齿轮一样，应使滚刀螺旋线方向准确地与被加工齿轮的齿向一致，因此加工前要按此要求调整滚刀的安装角。用滚刀加工斜齿圆柱齿轮时，由于滚刀和工件的螺旋方向都有左、右方向之分，共有四种不同的组合。则有当被加工的斜齿轮的螺旋线方向相反时取“+”号，方向相同时取“-”号。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具齿轮滚刀

螺旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮安装角

3.8齿轮加工机床与齿轮刀具Y3150E型滚齿机传动系统图主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮。图是它的传动系统图。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具(6)Y3150E型滚齿机插齿原理：是利用一对齿轮啮合的原理来实现齿形加工的。其中一个齿轮作为工件，另一个齿轮变为齿轮形的插齿刀具。插齿刀就是一个具有切削刃的齿轮。3.8齿轮加工机床与齿轮刀具插齿