第七章第三节

主要内容：车削加工的特点及应用钻削与镗削加工的特点及应用刨削与拉削加工的特点及应用铣削加工的特点及应用磨削加工机理、特点及应用7.3

常用金属切削加工方法

主要问题：1.车床上工件的安装方法？2.车削加工的工艺特点？3.车床上能完成哪些工作？4.车削细长轴时应注意什么问题？5.车床上钻孔与镗床上镗孔有何不同？7.3.1

车削加工

1.成形原理车削：利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来加工工件的切削加工方法。工作运动主运动——工件旋转进给运动——刀具的纵向或横向运动成形原理：以刀具进给运动的轨迹作母线，绕车床的回转轴线旋转而形成的表面。车削适宜于各种回转体表面的加工。内孔车刀常用车刀类型：外圆车刀端面车刀（外、内）切断刀左偏对称右偏车削加工的零件举例：2.安装方法安装：指工件从定位到夹紧的整个过程。正确的安装是保证工件加工精度的重要条件。安装方法要根据工件的形状、尺寸、加工精度要求以及加工批量等选择。安装的两个含义：定位和夹紧定位：在加工前，使工件在机床工作台或夹具上

占据正确的位置，这个过程称为定位。夹紧：工件定位后，将工件固定使其在加工过程中

保持定位位置不变，这个过程称为夹紧。（1）三爪卡盘安装

分正爪和反爪。工件直径太大不能用正爪夹紧，用反爪。特点及应用：能自动定心，使用方便，安装效率高；可保证一次装夹各加工表面间位置精度，定位精度低；夹紧力较小，只适用于中小型规则工件的装夹。用三爪卡盘安装工件的几种方式（2）四爪卡盘安装

四个卡爪互不相关，可单独调整。特点及应用：夹紧力大，不能自动定心，装夹时需对工件进行校正。用于装夹毛坯、形状不规则的工件或较重的工件。

（a）四爪卡盘（b）百分表校正百分表找正，使工件回转中心与车床主轴中心对齐（3）用花盘安装

花盘上有几条狭长的通槽，用以安插螺栓，将工件或其它附件（如角铁、弯板）紧固在花盘上。应用：用于外形复杂和不规则的工件安装。但需校正工件，同时要加配重，以防止回转时由于不平衡而产生振动。在花盘上用弯板安装工件在花盘上安装零件（4）双顶尖安装用双顶尖安装火车曲轴

用顶尖、卡箍、拨盘安装工件。特点：利用工件两端中心孔作为定位基准，保证在多次安装中所加工的各回转面间的同轴度。应用：特别适于需经过多次装夹或工序较多的轴类零件。（5）心轴安装

用心轴装夹工件时，对工件的内孔精度要求较高(IT7~IT6)应用：用于同轴度和垂直度等位置精度要求较高的盘套类零件。锥度心轴：锥度为1:2000～1:5000，靠摩擦力固紧，装卸方便，对中准确，但不能承受较大的切削力。多用于精加工盘套类零件。圆柱心轴：定心准确度比锥度心轴差，夹紧力较大，对工件两端面与内孔的垂直度要求比较高，以免当螺母拧紧时，心轴弯曲变形。可胀心轴：靠胀套的弹性变形产生的力来紧固工件，既定心又夹紧，夹紧力比锥度心轴大，但定位精度比锥度心轴低。（6）中心架和跟刀架

加工细长轴时，为防止轴受到径向力而产生弯曲变形，往往附加中心架或跟刀架来解决。应用：中心架可用于长轴的外圆、端面及内孔的加工。

跟刀架多用于加工细长轴。其作用是平衡切削力，增强工件刚度，减小工件弯曲。3.车削加工的工艺特点（1）易保证轴、盘套等类零件加工表面间的位置精度。

例如：利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线。车端面时，横溜板与轴线垂直，保证了零件端面与轴线的垂直度。（2）切削过程较平稳，生产率高，应用广泛。车削避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，提高生产率。（3）刀具简单

车刀只有一个主切削刃，制造、刃磨和安装均较方便。

在车床上完成的工作主要有：

加工内外圆柱面、圆锥面、螺纹、成形面、端面、沟槽、切断、滚花等。4.车削的应用常用于加工各种回转表面，尺寸精度可达IT7～IT6

表面粗糙度Ra值可达1.6～0.8μm

1）车外圆分类粗车半精车精车切削用量ap大

参数介于二者之间；用于精度要求高、工艺过程复杂的零件。很小f较大很小v低高速或低速刀具角度γo小大αo小大λs负正加工质量精度IT13~IT11IT10~IT9IT8~IT6Ra(μm)25~12.56.3~3.21.6~0.8车外圆细长轴的车削

存在问题：刚性差，切削过程中易产生弹性弯曲变形，加工出的工件呈腰鼓形。顶尖安装，配合中心架或跟刀架附加支承，提高细长轴的刚度。采用主偏角kr=900的偏刀，减小背向力Fp。采用较小的背吃刀量，降低Fp。为保证质量，应采取的措施：用中心架支承车削细长轴

提示：

车床上车孔的精度比车外圆低，可达IT7，Ra1.6～0.8μm。只能保证孔本身的尺寸精度，不能保证位置精度。当零件上需加工若干个有相互位置精度要求的孔时，需在镗床上镗孔。用内圆车刀，扩大孔直径，提高加工精度和表面质量。

车通孔车盲孔车台阶孔车槽车内凹槽

kr=45～700

kr>900

kr＝9002）车孔（内圆）3）车端平面弯头刀车端面，可采用较大背吃刀量，切削顺利，表面光洁，大小平面均可车削。90°右偏刀从外向各中心进给车端面，适于车削尺寸较小端面或一般台肩端面。90°右偏刀从中心向外进给车端面，适宜车削中心带孔的端面或一般的台肩端面。左偏刀车端面，刀头强度较好适宜车削较大平面，尤其是铸件或锻件的大平面。4）车锥面特点：操作简单；能加工各种锥度的内、外圆锥面；受小溜板行程限制，不能车太长锥面。小溜板只能手动进给，锥面的粗糙度难以控制。应用：适于单件或小批生产。小滑板转位法松开小溜板上的紧固螺钉，使小溜板转过半锥角；拧紧螺钉后，转动小溜板手柄，车刀沿斜向进给，车出圆锥面。偏移尾座法特点：车削较长的圆锥面，并能自动进给，Ra值比小拖板旋转法小。应用：受到尾部偏移量的限制，只能加工小锥度外锥面。

（1）将尾座带动顶尖横向偏移距离S，使安装在两顶尖间的工件回转轴线与主轴轴线成半锥角。（2）车刀作纵向进给，车出的回转体母线与回转体中心线成斜角，形成圆锥面。

宽刀法特点：方便、迅速，能加工任意角度的内、外锥面。切削力大，易振动。应用：车削短锥面，且要求加工系统刚性要好，适用于批量生产。利用主切削刃横向进给直接车出圆锥面。切削刃的长度要略长于圆锥母线长度；切削刃与工件回转中心线成半锥角。靠模法

大批量生产。特点：靠模法加工进给平稳，工件的表面质量好，生产效率高，可以加工的长圆锥。

靠模装置的底座固定在床身的后面，底座上装有锥度靠模板。松开紧固螺钉，靠模板可以绕定位销钉旋转，与工件的轴线成一定的斜角。靠模上的滑块可以沿靠模滑动，而滑块通过连接板与拖板连接在一起。当大拖板作纵向自动进给时，滑块就沿着靠模滑动，从而使车刀的运动平行于靠模板，车出所需的圆锥面。车锥面主要内容：钻孔的工艺特点及应用扩孔和铰孔的工艺特点及应用镗削加工的工艺特点及应用7.3.2

钻削和镗削加工

用钻头在实体零件上加工孔的方法。

加工精度：IT13~IT11

表面粗糙度：Ra=25~12.5um

刀具：麻花钻1.钻孔设备：钻床(或车床、镗床、铣床)钻床台式钻床立式钻床摇臂钻床减小摩擦面积保持钻孔方向螺旋槽的表面两个主后刀面的交线两个，主后刀面与前刀面的交线

工作运动主运动：钻头的旋转进给运动：钻头的轴向移动钻削用量进给量

f

：钻头每转一转沿进给方向移动的距离。背吃刀量

：钻削速度

：

式中D——钻头直径

n——钻头或工件的转速（1）容易产生“引偏”原因：钻头刚度不足；切削刃不对称，导向作用差；钻头横刃长，轴向力大，定心作用差；工件材料性能不均匀，工作平面不平等。钻孔的工艺问题“引偏”方式①轴线歪斜

：钻床上钻孔→钻头旋转②孔径扩大：车床上钻孔→工件旋转（2）加工质量较差。原因：

①排屑困难，易使钻头卡死、甚至折断；②散热条件差，且切削液难以进入，刀具磨损严重。解决办法（1）工艺措施。刃磨时，使两主切削刃对称；打样冲眼或预钻定心坑;利用钻模夹具为钻头导向。（2）改进钻头结构。群钻（a）小型，d＜15mm（b）中型，d＝15～40mm（c）大型，d＞40mm（a）（b）（c）圆弧刃分屑槽钻削的应用钻孔主要用于粗加工。

如：螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。单件小批量生产中、小型工件上的小孔（D<13mm），常用台式钻床加工。中、小型工件上较大的孔（D<50mm），常用立式钻床加工。大型工件上的孔，则采用摇臂钻床加工。回转体工件上的孔，多在车床上加工。钻孔2.扩孔扩孔钻的结构扩孔用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工，扩大直径，提高精度。扩孔钻的特点，与钻头比：刀齿多（3～4个齿）；不存在横刃，轴向力小；加工余量小0.5～4mm，排屑容易。定径刀具属于孔的半精加工IT10～IT9Ra6.3～3.2μm背吃刀量：

扩孔提示！当钻削直径dw＞30mm的孔时，为了减小钻削力及扭矩，提高孔的质量，一般先用(0.5～0.7)dw

大小的钻头钻出底孔，再用扩孔钻进行扩孔，则可较好地保证孔的加工精度和控制表面粗糙度，且生产率比直接用大钻头一次钻出时还要高。手铰机铰3.铰孔用铰刀对工件上已有的孔进行精加工。铰削过程的实质铰削过程不完全是一个切削过程，而是包括切削、刮削、挤压、熨平和摩擦等效应的一个综合作用过程。铰孔工艺特点，与钻孔比加工余量小，切屑易排出，切削热少。粗铰0.15~0.5mm，精铰0.05~0.15mm。刀齿多6～12个，导向作用好，切削平稳，且具有修光作用。铰刀无横刃，轴向力小。加工质量好，精度高。

IT9～IT7，Ra1.6～0.4μm，手铰IT6

扩孔与铰孔的应用提示！“钻孔—扩孔—铰孔”工艺只能保证孔本身的尺寸精度，不保证孔间的尺寸精度和位置精度。对于孔间的尺寸精度和同轴度、平行度等位置精度需要用夹具或在镗床上镗孔来保证。扩孔常作为孔的半精加工；铰孔常作为精加工，安排在扩孔之后进行，加工未淬火、直径不大、精度要求高的孔。孔的典型加工路线：钻孔—扩孔—铰孔4.镗孔用镗刀对已有的孔进一步加工。设备：镗床;刀具：镗刀工作运动：镗刀旋转作主运动;

工件或镗刀作进给运动。图7-41镗孔方法单刃镗适应性广、灵活性大可校正原有孔的轴线和位置偏差生产率低多刃镗加工质量高不能校正孔的轴线

和位置偏差生产率高刀具成本高加工精度：一般精度IT8—IT7，高精度IT7—IT6镗床能在工件的一次安装中，完成粗加工→半精加工→精加工等多工序的加工。镗孔精度可达IT8～IT7，Ra1.6～0.8μm；孔间距精度可达±0.04～±0.02μm。加工范围广泛，既能保证孔的尺寸精度，又能保证位置精度。镗床和镗刀调整较为复杂，操作技术要求高，生产率低。镗孔的工艺特点及应用镗孔应用：主要用于箱体、机座、支架等零件上的孔与孔系的加工。刨削加工的工艺特点及应用刨削、插削和拉削都是刀具相对于工件作直线运动的加工方法。插削加工可看作立式刨床加工。主要内容：7.3.3

刨削和插削加工

刨削加工：用刨刀相对工件作直线往复运动进行切削加工的方法。是加工平面和沟槽的主要的方法之一。1.工作运动主运动－往复直线运动进给运动－间歇运动2.刀具：刨刀平面刨刀偏刀切刀刨平面3.设备：刨床牛头刨床龙门刨床刨削主运动：滑枕带动刨刀的直线往复运动；进给运动：工作台带动工件的横向间歇运动；应用：中小型工件的加工。牛头刨床：进给运动：刨刀沿横梁和立柱的间歇运动；应用：大型工件的加工，特别是加工长而窄的平面时，效率高，如导轨面、沟槽。

龙门刨床：主运动：工作台带动工件的直线往复运动；生产率低；成本低，通用性好，在单件修配中应用广；加工精度较低：IT9～IT7，Ra1.6～6.3μm；在加工窄长平面时，将多个装夹在一起同时加工，生产效率并不比铣削低。4.工艺特点：单件、小批、修理中；加工平面、沟槽（V形、T形、燕尾、直槽）成形面、等。5.应用改进：用宽刃刨刀提高加工精度插削1.设备：插床—立式牛头刨床与刨削相同之处：主运动都是直线运动；不同之处：插削加工的是垂直装夹的表面。

2.工作运动主运动：插刀的上下往复运动进给运动：工件随工作台的间歇移动加工工件的内表面，以及各种垂直槽，如键槽、方孔、花键槽等；适于单件、小批量生产。3.应用：各种盘类零件内键槽的加工多用插削。铣床和铣刀的类型铣削方式铣削的工艺特点及应用

7.3.4

铣削加工

1.铣床和铣刀的类型

铣削加工是在铣床上用铣刀进行切削加工的工艺方法;

是加工平面和沟槽的最主要方法。铣床：按运动形式分卧式铣床立式铣床卧式铣床图示为卧式万能铣床。特点：主轴水平，工件固定在工作台顶面上，主要用于加工平面和窄槽。立式铣床特点：主轴与工作台面垂直，安装主轴的部分称为立铣头。与卧铣相比：立铣加工范围广，生产率高，易操作，使用更广泛。可加工平面、斜面、沟槽、台阶、齿轮等。龙门铣床应用：加工大型工件上的平面和沟槽或同时加工多个中小型工件，生产率较高，多应用于成批大量生产。

大型高效通用铣床。其外形呈框架式，工作台只作纵向移动，横向和垂直进给由铣头在龙门框架上运动完成。铣刀：分类按安装方式带孔铣刀带柄铣刀按用途分平面铣刀沟槽铣刀成形铣刀各种铣刀圆柱形铣刀面铣刀立铣刀三面刃铣刀角度铣刀锯片铣刀是一种多刃刀具，主要用于平面、台阶、沟槽和各种成形面的加工。平面铣刀：用于加工平面端铣刀：在立式铣床上加工平面，轴线垂直被加工表面，刀齿为硬质合金，生产率高。主切削刃分布于圆锥或圆柱表面，端切削刃为副切削刃。圆柱铣刀：在卧式铣床上加工平面，轴线平行加工表面，刀具为高速钢，主要加工较窄的平面。齿形有：螺旋形齿和直齿，螺旋形刀齿切削平稳。沟槽铣刀立铣刀：带柄，刀齿分布在圆柱面和端面上，圆柱面上的切削刃为主切削刃，端面上的为副切削刃，刀齿为螺旋形，保证切削的平稳性。多用于各种沟槽、小平面、台阶面、成形面的加工。圆盘铣刀：带孔或带柄，刀齿分布于圆柱面上，可以加工不同宽度的沟槽、小平面和台阶等。

沟槽铣刀键槽铣刀：既像立铣刀又像钻头，只有两个刀齿，利用轴向进给向工件钻孔，再沿键槽方向运动铣出键槽的全长。重磨时，只磨端刃。端面切削刃为主切削刃，圆周上的刃为副切削刃。

用于封闭键槽的加工。铣键槽角度铣刀：带孔或带柄。用于铣削沟槽和斜面，如燕尾槽上的角度。有单角度铣刀、双角度铣刀、T型铣刀。铣燕尾槽沟槽铣刀成形铣刀

加工成形表面，刀齿廓形根据被加工的轮廓形状来确定。用于加工中心的还有一类是模具铣刀，属于立铣刀类，主要用于加工模具型腔或凸模成形表面。成形铣刀铣齿铣螺纹铣钻头2.铣削方式铣削加工中最基本和应用最多的工作是平面铣削。常用的加工刀具是圆柱铣刀和端铣刀两种。生产中，根据具体条件选择合理的铣削方式，可进一步保证加工质量，提高生产效率。按所用铣刀种类不同，周铣：用圆柱铣刀铣平面端铣：用端铣刀铣平面按铣刀旋转方向与工件进给方向不同，平面铣削方式分平面铣削分逆铣顺铣

铣削1）周铣和端铣端铣：利用分布在铣刀端面上的刀刃进行加工，称为端铣。铣床的主轴与进给方向垂直，刀纹呈网状，己加工平面的平面度误差取决于主轴与工件进给方向的垂直度。周铣：利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃进行加工，称为周铣。铣刀的轴线平行于工件的加工表面，刀纹呈微小的波纹状。己加工平面的平面度误差取决于铣刀的圆柱度。周铣和端铣加工特点比较

原因：周铣时，同时参加切削的刀齿少，切削力波动大，切削过程不平稳；端铣时，同时参加切削的刀齿多，切削力变化小，故切削过程平稳。周铣时，刀齿切入切出时切削厚度变化大，顺铣易打刀，逆铣摩擦大；端铣时，刀齿初切入时，切削厚度虽小但不为零，避免了打刀或刀具与工件的剧烈摩擦，刀具耐用度提高。端铣时，主切削刃切削，副切削刃修光，表面粗糙度较小。（1）端铣比周铣切削过程平稳，刀具耐用度高，加工质量好。圆柱铣刀周铣端铣刀端铣（2）端铣比周铣的生产率高。原因：端铣刀刀杆伸出较短，刚度大，刀杆变形小；周铣铣刀的刀杆伸出长，刚度较小，刀杆变形大；端铣刀易镶硬质合金刀头，圆柱铣刀多采用高速钢制造；因此端铣时可以采用较大的切削用量，生产率高，且加工质量好。周铣和端铣加工特点比较综合上述：目前，铣削平面，尤其是大平面，一般采用端铣，效率高。周铣的适应性广，对细窄槽类，则多用周铣。（3）周铣比端铣的适应性好。原因：周铣便于使用各种结构形式的铣刀，铣削平面、斜面、成形面、台阶面、各种沟槽和切断等。周铣和端铣加工特点比较2）周铣方式—逆铣和顺铣顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。顺铣逆铣顺铣和逆铣加工特点比较（1）顺铣时刀具的耐用度比逆铣时高，工件表面质量好原因：逆铣时，切削厚度由零→最大，刀齿负荷由小→大。切削开始时，刀齿在工件表面打滑、挤压和摩擦，产生加工硬化层，刀齿磨损↑↑已加工表面的质量↓

Ra值↑；顺铣时，切削厚度由大→零，没有上述缺陷的产生，铣刀耐用度↑表面质量↑Ra值↓。逆铣顺铣（2）逆铣时，铣削力的垂直分力Fv向上，对工件夹紧不利。顺铣时，Fv向下，有助于压紧工件。ff

原因：

铣床上的工作台螺母与丝杠间存在间隙。（3）顺铣时，工作台进给运动不平稳，会造成冲击和振动，甚至打刀、扎刀等事故发生；

逆铣时，工作台进给运动平稳。

逆铣时，铣刀对工件的水平分力Ff向右，工作台进给向左，使工作台进给机构中的丝杠和螺母始终保持良好的接触，进给运动平稳。（接工作台）FfFf顺铣时，水平分力Ff

与工作台进给方向相同，且时大时小，当Ff

>F工作台的摩擦力时，就会推动工作台带动丝杠窜动，使工作台进给不连续、不均匀，产生冲击或振动，严重时将使铣刀崩刃或扎入工件，影响加工质量。顺铣时的丝杠螺母间隙(接工作台)工件材料加工硬化倾向严重时，一般用顺铣。铣床上装有消除丝杠螺母间隙装置，可用顺铣。表面带硬皮的工件要采用逆铣，如黑色金属的锻件或铸件毛坯。生产中，综合考虑，一般情况下多采用逆铣。顺铣和逆铣的选择3）端铣方式对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线重合。不对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合。(1)对称铣削：刀齿切入与切出处厚度相等。适于用较小的每齿进给量fz

铣削淬硬钢，可使刀齿超越冷硬层切入工件。端铣方式的选择(2)不对称逆铣：刀齿切入时切削厚度最小，切出时最大，逆铣部分比例大于顺铣部分。切入时的冲击小，切削平稳，可提高硬质合金端铣刀耐用度一倍以上，适于加工碳钢和一般合金钢。(3)不对称顺铣：刀齿切入时切削厚度最大，切出时较小，顺铣部分大于逆铣部分。切入时冲击较大，适于加工不锈钢和耐热合金等塑性好的材料，可减少硬质合金刀具的磨损，提高切削速度40～60％。4）铣削的工艺特点及应用铣削的工作运动主运动：铣刀的旋转运动进给运动：工件的直线或回转运动（如铣螺旋面）生产率高。切削过程不平稳。铣刀冷却条件好，耐用度高。可以对工件进行粗加工和半精加工。精度可达