第1章机械加工方法与切削机床-1

教学要求：

（1）熟悉传统加工方法及加工能力和加工范围（2）了解金属切削机床的组成，掌握机床的主要技术参数、机床精度与刚度的基本概念。熟悉主要加工机床的类型、结构及其加工工艺特点（3）了解各种刀具的结构和用途（4）了解机床的分类和型号编制原则（5）了解机床传动系统的构成、机床的传动方法和传动链重点：表面形成运动、主要技术参数、常用机床的型号识别、机床精度与刚度的基本概念、机床常用部件组成及功能。第1章的主要教学内容3学时1.1.6磨削与磨床1.2曲面加工方法与加工机床1.2.1齿面加工与加工机床1.2.2复杂曲面加工与加工中心1.4金属切削机床基础1.4.1概述1.4.2金属切削机床的主要部件思考与练习：第1章机械加工方法与切削机床1.1传统切削加工方法与切削机床1.1.1车削与车床1.1.2铣削与铣床1.1.3刨削与刨床1.1.4钻削与钻床1.1.5镗削与镗床1.1传统切削加工方法与切削机床机床：用于切削金属工件的机器1.机床的基本组成P40（1）动力源为机床提供动力。如：电动机(交流电动机、直流电动机、伺服电动机、变频调速电机、步进电机等)（4）工作部件实现切削加工运动的执行部件，如主轴、刀架、工作台、溜板箱等。是传递运动的末端件，其任务是带动工件或刀具完成一定形式的运动（旋转或直线运动）和保持准确的运动轨迹（2）传动系统主运动系统，进给运动系统。如带动工件旋转的车床主轴箱；带动溜板箱移动的车床进给箱；带动刀具旋转的钻床（3）基础件机床的支承部件，用于安装和支承机床上其它固定或运动的部件。如机床的床身、立柱、底座

（5）控制系统用于控制各工作部件能否正常工作。如电气、液压、气压、数控等控制系统（6）冷却系统对各工作部件发热部分进行冷却。如冷却泵、油箱冷却液、管道（7）润滑系统用于对运动副进行润滑。如轴承、导轨因机床和刀具的不同其加工方法也不同。常用的加工方法有：车削、铣削、刨削、镗削、磨削、钻削等。金属切削加工：利用刀具切去工件上多余的金属层以获得具有一定几何精度和表面质量的机械零件。刀具与工件间的相对运动称为切削运动（即表面成形运动）。切削运动：刀具与工件间的相对运动称为切削运动。切削运动可分为主运动（主切削运动）和进给运动。

1、主运动将工件上切削层切除使之转变为切屑的运动。一般主运动速度最高，消耗功率最大。机床通常只有一个主运动。2、进给运动使刀具连续不断地切除多余切削层以获得完整表面的运动。进给运动可以是一个或多个；可以是连续或是间歇的。进给运动与主运动配合即可得到所需的表面几何形状。2.常用术语1.1.1车削：主运动为工件的旋转运动;进给运动为刀具直线运动。根据进给运动和刀具的不同可加工：内外圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、切断等，用来加工轴类、盘类、套筒类零件及螺纹、钻孔、扩孔、铰孔等；车削加工精度为IT7－IT8，表面粗糙度为Ra6.3-1.6µm,精车时，为IT5－IT6，表面粗糙度为Ra0.4-0.1µm。车削加工外圆柱面外圆锥面车螺纹车端面车沟槽内圆锥面内圆柱面旋转曲面中心孔钻孔滚花图1.1车床加工的典型工序图1.2CA6140型卧式车床的基本结构及外观1、11—床腿、2—进给箱、3－主轴箱、4—床鞍、5—中滑板、6—刀架7－回转盘、8—小滑板、9—尾座、10—床身、12—光杠、13—丝杠、14—溜板箱1.1.2铣削与铣床主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工作台的左右、前后、上下往复移动；主要用于加工平面和沟槽，加工成型表面；与刨削相比，为多刃刀具连续加工，生产率较高；与车削相比，每个刀齿为断续切削且切削厚度ac为变化值，机床振动大；铣削加工精度为IT7－IT8，表面粗糙度为Ra6.3-1.6µm。卧式升降台铣床立式升降台铣床铣削方式铣削主要加工平面、沟槽和曲面（如齿形）和孔，如：钻孔、扩孔、铰孔等。常用三面刃铣刀、立铣刀（指状铣刀）、角度铣刀、球形铣刀、成型铣刀等多刃刀具。平面铣削有端铣和周铣两种方式（详见P5图1.6）：端铣：用立铣刀的端部刀刃切削。可加工平面和孔，端铣刀具悬伸短，刚度好，不易振动；端铣刀刃多用硬质合金刀头，副切削刃对已加工表面有修光作用。所以生产率高，加工质量好。周铣：利用铣刀圆周上的刀刃切削。可加工平面、沟槽和曲面（如齿形）等，适用范围较广。由于刀杆刚度差，故切削能力不如端铣。周铣的铣削加工按铣刀旋转方向与工件进给方向异同，周铣可分为逆铣和顺铣两种方式。（1）逆铣铣刀旋转方向与工件进给方向相反。铣削时每齿切削厚度ac从零逐渐到最大而后切出。（2）顺铣铣刀旋转方向与工件进给方向相同。铣削时每齿切削厚度ac从最大逐渐减小到零而后切出。图1-7周铣逆铣时，每个刀齿的切削厚度是从零增大到最大值。铣刀刃口处是圆弧。刀齿接触工件的初期，在工件表面上挤压、滑行，使刀刃与工件间的摩擦加大，刀具磨损，会使表面质量下降。顺铣时，每个刀齿的切削厚度是由最大减小到零，可避免上述缺点(工件表面有氧化层时除外)。逆铣时，铅垂切削分力Fv上抬工件，工件振动较大。顺铣时，铅垂切削分力将工件压向工作台，可减少工件的振动。顺铣时，水平切削分力与进给方向相同，由于工作台进给丝杠与传动螺母之间存在间隙，切削力会使工件和工作台向前窜动，使进给量瞬间增大，容易打刀齿。逆铣时，水平切削分力与进给方向相反，切削力可消除丝杠与传动螺母之间的间隙，不会使工件和工作台向前窜动。详见P5图1.7逆铣时，铣削力推动工件压向工作台进给丝杠，使进给丝杠与固定螺母之间无间隙，不会发生蹿动进给量不会发生变化，不易打刀；切削厚度从零开始，逐渐增大，不受黑皮影响，实际生产中常用逆铣。周铣：刀杆刚度差，生产率低。加工沟槽和曲面（如齿形）常用，适用范围较广。端铣：刀具悬伸短，刚度好，不易振动；端铣刀刃多用硬质合金刀头，加工能力强副切削刃对已加工表面有修光作用。所以端铣生产率高，加工质量好。加工大平面时用端铣。一些结论：刨削加工

刨削加工的主运动是刨刀的往返直线运动，进给运动是工作台往复移动。

特点：适用大平面和沟槽的加工，有空行程，且速度受到限制，生产率和加工精度低；机床和刀具的结构较为简单。牛头刨床刨削加工精度为IT7－IT8，表面粗糙度为Ra6.3-1.6µm,精刨时，表面粗糙度为Ra0.8-0.4µm。1.1.3刨削与刨床龙门刨床

①应用主要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;②运动分析主运动为工作台的往复直线运动;③主参数最大刨削宽度。

插床插床实质上是立式刨床。其主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向作直线往复运动。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表面。

摇臂钻床立式钻床钻床是孔加工机床，常用于加工直径不大、精度要求不高的孔。加工方法是用钻头在实心材料上钻孔，也可在原有孔的基础上进行扩孔、铰孔、锪平面、攻丝等加工。加工精度IT10，较低；Ra12.5-6.3μm。

钻孔的冷却和排屑条件不好，钻头细长的结构易引偏钻头。

1.1.4、钻削与钻床P11钻床加工时，工件不动，主运动是刀具（钻头）的旋转运动，进给运动为刀具沿工件轴线的移动。适用单件、小批生产，维修。大于50mm的孔一般用镗孔；小于50mm的孔用扩孔的方法；小孔且精度较高时用铰孔。减少钻头引偏的措施：1）预钻锥形定心坑；2）用钻套为钻头导向；3）刃磨时，将两主切削刃关于中心轴线对称刃磨，以使两主切削刃上的径向切削力相互抵消。钻头细长，其上有两条排屑槽，使钻头的刚度变差。钻头细长，排屑条件差，散热不好，切屑易划伤工件的已加工表面，所以钻削的加工质量很差。无孔时需要钻孔；大于50mm的孔一般用镗孔；小于50mm的孔用扩孔的方法；小孔且精度较高时用铰孔。铰孔特点：铰刀为定尺寸刀具，切削速度低，无积屑瘤，振动小；不能铰阶梯孔、盲孔。铰刀与机床夹具常采用浮动连接，且在原有孔的基础上进行精加工，所以不能提高加工孔的位置精度。铰孔的精度和表面粗糙度高低取决于铰刀本身的精度、安装方式、加工余量、切削用量和冷却条件。

钻削用刀具钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面，刀具作旋转主运动同时沿轴向移动作进给运动。1.21

镗床在已有孔上进行孔的加工，主要用于加工直径较大、精度较高的孔以及相互位置精度要求较高的孔系。可以完成铣削和车削的工作。

主运动：镗刀（主轴）的旋转；

进给运动：刀具或工作台的直线运动。包括：镗轴的轴向进给；主轴箱的垂直进给；工作台的旋转和纵向或横向进给；平旋盘刀具溜板的径向进给。1.1.5镗削P15：镗削的主要特点：适用于加工箱体表面，精度较高的平行和交叉孔系；加工范围广通用性强；加工精度高和表面质量好，能提高位置精度。刚度较差生产率较低。1.1.6磨削加工与磨床P18用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨剂等）做为工具进行切削加工的方法。磨床主要用于零件的精加工，尤其是淬硬材料零件的精加工，通常作为最终加工工序。加工精度为IT5-IT7，Ra1.6-0.02μm。用于内、外圆、各种平面、工具、刀具的加工。主运动：砂轮的旋转运动；进给运动：圆周进给：工件的旋转；纵向进给：工作台纵向往复移动；横向进给：砂轮架的横向移动。砂轮的“自锐性”：磨削时，当切削力超过一定强度的时候，磨钝的磨粒就会脱落，露出一层新的磨粒的现象。每个磨粒都是一把刀。磨削就是磨粒对工件的切削、挤压、摩擦的过程。磨削时需要强力冷却，否则易产生磨削烧伤，影响表面质量。M1432A型万能外圆磨床外形图1----床身2—头架3—内圆磨具4—砂轮架5—尾架6—滑鞍7—手轮8—工作台1.1.6磨削加工的特点加工精度高，表面粗糙度值小，可加工淬硬材料和硬质合金、陶瓷、玻璃等难加工材料。径向分力相对轴向要大1.5倍；磨削温度高，易产生磨削烧伤；砂轮的“自锐性”磨削时，可使磨削连续进行；可加工平面、外圆、内孔、成型表面、螺纹、齿形等应用广泛；因为切屑易堵砂轮空隙，所以，磨削不能加工塑性好、硬度低的有色金属。1.2.1齿面加工与齿轮滚刀的结构与加工机床（P23）镶齿滚刀的刀齿和刀体精度较高，制造困难，生产中应用还不普遍。整体齿轮滚刀，材料高速钢材料，轴肩与内孔垂直度精度高，装刀时检测径向跳动，多为零前角，顶刃后角10～12°，侧刃后角大约3°，齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高；粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。成形法加工齿轮a)用盘形齿轮铣刀铣齿轮；b)用指状齿轮铣刀铣齿轮图1.38Y3150E型滚齿机主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮，使用蜗轮滚刀时，还可以手动径向进给滚切蜗轮。机床的技术性能参数：工件最大直径主要500mm工件最大加工宽度150mm工件最大模数8mm工件最小齿数Zmin=5×K滚刀头数滚刀主轴转速：40、50、63、80、100、125、160、200、250r/min刀架轴向进给量0.4、0.56、0.63、0.87、1、1.16、1.41、1.6、1.8、2.5、2.9、4mm/r1.3特种加工P33特种加工方法是指区