机械制造技术基础课件 第一章3-1

1.1切削加工方法与机床机械加工——通过机床利用工具去除毛坯上多余的材料，获得零件所需的形状、尺寸和表面质量。常用的加工方法有车削、铣削、钻削、刨削、镗削、磨削等等。由于机床、刀具，以及切削运动各有差异，因而上述加工方法在工艺特点及应用范围上有很多不同之处。深入了解各种加工方法的工艺特点，是科学合理地选择加工方法的重要基础。车削与车床铣削与铣床刨削与刨床钻削与钻床镗削与镗床磨削与磨床齿轮加工方法与加工机床1.1切削加工方法与机床熟悉各种切削加工方法与机床。熟悉齿轮加工方法与机床。工件旋转做主运动、车刀做进给运动的切削加工方法称为车削加工。车削加工是最基本的机械加工方法。车削方法的特点是工件旋转，形成主切削运动。通过刀具对工件实现不同的进给运动，可以获得不同的工件形状。主要形成回转表面，也可以加工平面。车削与车床1）车削加工刀具沿平行于工件旋转轴线进给运动，形成内、外圆柱面。刀具沿与轴线相交的斜线进给运动，形成内、外圆锥面。仿形车床或数控车床，可以控制刀具沿着一条曲线进给，从而形成特定的回转曲面。采用成形车刀，也可以加工出回转曲面。车削还可以加工螺纹面、端平面、偏心轴等。车床可以完成部分钻孔加工和其他加工工艺。适用范围广泛：车削是轴、盘、套等回转体零件广泛采用的加工工艺。易于保证被加工零件各表面的位置精度：工艺特点一般短轴类或盘类零件利用卡盘装夹，长轴类零件可利用中心孔装夹在前后顶尖之间，而轴套类零件，通常安装在心轴上。当在一次装夹中，对各外圆表面进行加工时，能保证同轴度要求。调整车床的横拖板导轨与主轴回转轴线垂直时，在一次装夹中车出的端面，还能保证与轴线的垂直度。可用于有色金属零件的精加工。有色金属硬度低，塑性和韧性好，容易堵塞砂轮。切削过程比较平稳（切削力稳定、惯性小、冲击小）。生产成本较低：车刀结构简单，制造、刃磨和安装方便。车床附件较多，可满足一般零件的装夹，生产准备时间短，工件成本低，既适宜单件小批量生产，也适宜大批大量生产。加工的万能性好：车床上通常采用顶尖、三爪卡盘和四爪卡盘等安装工件，也可通过安装附件来支承和装夹工件，扩大车削的工艺范围。工艺特点普通车削：IT8～IT7，Ra6.3～.6μm(▽4～▽6)。精密车削：IT6～IT5，Ra0.4～0.1μm(▽8～▽10)。超精密车削：Ra<0.04μm(▽11以上)。加工精度和表面粗糙度卧式车床：中小型零件加工。立式车床：大型或重型零件加工。转塔车床：形状比较复杂的小型零件加工，不能加工螺纹。2）车床车床的种类很多，按其结构和用途，可分为卧式车床，立式车床，转塔车床，自动和半自动车床，仿形车床，数控车床等。图1.2CA6140普通型卧式车床

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-溜板箱图1.4普通转塔车床及加工零件1-主轴箱2-前刀架3-床身4-前刀架溜板箱5-转塔刀架转塔车床是在卧式车床基础上发展起来的，它与卧式车床在结构上的主要区别是没有尾架和丝杠，在床身尾部装有一个能纵向移动的多工位刀架。加工效率较高，不能加工螺纹。铣刀旋转作主运动的切削加工方法称为铣削加工。铣削加工使用的机床称为铣床，最常用的有立式铣床、卧式铣床和龙门铣床三类。普通铣削一般加工平面、沟槽面等。采用成形铣刀可以加工特定的曲面，如铣削齿轮等。数控铣床通过控制几个轴按一定关系联动，采用球头铣刀，可以加工复杂曲面，如模具型腔、叶轮叶片等。铣削与铣床1）铣削加工铣刀一般为多刃刀具，提高铣刀的转速可以获得较高的切削速度，因此生产效率较高。但是由于铣刀刀齿的切入切出会形成冲击，易产生振动，因而限制了表面质量的提高，同时也加剧了刀具的磨损和破损。常用铣削平面的铣刀有圆柱型铣刀、镶齿面铣刀、三面刃铣刀和立铣刀等。按照完成切削的铣刀刀刃区分：端铣：由铣刀的端面刀刃完成加工表面。周铣：由铣刀的外圆面刀刃完成加工表面。加工特点：端铣：加工质量好，多用于大平面铣削。周铣：适应性强，多用于小平面、沟槽和成形面铣削。按照铣削（周铣）时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，可分为顺铣和逆铣。顺铣：铣削的主运动速度方向与工件进给运动方向相同。缺点：切削力容易使工件和工作台一起向前窜动，进给量突然增大引起打滑；铣削有硬皮的铸件和锻件时，首先接触工件外皮，加剧刀具的磨损。逆铣：铣削的主运动速度方向与工件进给运动方向相反。缺点：切削厚度从零逐渐开始增大，切削之初存在切削刃在加工表面的挤压滑行过程，加剧刀具的磨损；逆铣将工件上抬，易引起振动。多刃切削，生产率较高。断续切削，散热条件较好。应用范围广泛。铣刀刀齿的切入切出形成冲击，切削过程容易产生振动，限制表面质量的提高。铣削工艺特点普通铣削：IT8～IT7，Ra6.3～1.6μm(▽4～▽6)。高速铣削：IT6以上，Ra0.8～0.4μm(▽7～▽8)以上。加工精度和表面粗糙度铣床是用铣刀进行加工的机床。铣床主要有：升降台式铣床，床身式铣床，龙门铣床，工具铣床，仿形铣床，数控铣床等。升降台式铣床：工作台升降，单件小批量中小型零件加工。有卧式升降台铣床和立式升降台铣床两大类。床身式铣床：刀具升降，大批量中等尺寸零件加工。龙门铣床：大型零件加工。2）铣床图1.10立式升降台铣床1-立铣头2-主轴3-工作台4-床鞍5-升降台图1.8卧式升降台铣床1-床身2-悬臂3-铣刀心轴4-挂架

5-工作台6-床鞍7-升降台8-底座图1.11双轴圆形工作台铣床1-主轴2-立柱3-圆工作台4-滑座5-底座图1.9万能升降台铣床

图1.12龙门铣床1-床身2、8-卧铣头3、6-立铣头4-立柱5-横梁7-控制器9-工作台刀具的往复直线运动作为主运动，垂直于主切削运动方向的刀具与工件之间的相对移动为进给运动。刨削可以加工平面、直槽以及母线为直线的成形面（键槽、花键、方孔、三角形孔等）刨削与刨床1）刨削加工机床与刀具简单，通用性好；刨床结构简单，调整、操作方便；刨刀制造和刃磨容易，加工费用低；能加工各种平面、沟槽等。加工精度低：切入切出有冲击振动。生产率低：有空行程。工艺特点加工精度和表面粗糙度普通刨削：IT8～IT7，Ra6.3～1.6μm(▽4～▽6)。精密刨削：平面度0.02/1000，Ra0.8～0.4μm(▽7～▽8)。刨床主要有龙门刨床、牛头刨床和插床三种类型。2）刨床龙门刨床牛头刨床插床插床实质上是立式刨床，其主运动是滑枕带动插刀沿垂直方向所做的直线往复运动。滑枕导轨可以绕轴在小范围内调整角度，以便加工倾斜面及沟槽。牛头刨床：中小型工件的单件生产。龙门刨床：加工大型工件。插床：可以看成立式的牛头刨床，可以加工工件的内表面如键槽、花键槽、多边形孔等，还可加工渐开线齿轮齿面。钻削是用钻头、铰刀或锪刀等工具在材料上加工孔的工艺过程。钻头的旋转运动为主运动，钻头的轴向运动为进给运动。钻削的加工范围较广：钻削与钻床1）钻削加工容易产生“引偏”。排屑困难。不易散热。加工精度低，表面质量差，用于粗加工。工艺特点a）钻孔：钻孔属于粗加工，最常用的刀具是麻花钻。其特点如下：特点：刚性较好：刀体壮实；导向性较好：容屑槽浅而窄，多齿、多棱边。切削条件较好：无横刃影响，轴向力较小，排屑顺畅，不易刮伤已加工表面。b）扩孔精度高、表面要求光洁的小孔，在钻削后常常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。扩孔采用扩孔钻，加工余量比钻孔小得多，且在一定程度上可校正原有孔的轴线偏差，常作为铰孔前的预加工。铰刀为定径精加工刀具，刚性和导向性好，容易保证孔的尺寸精度和形状精度。但其适应性不如镗孔。机铰刀在机床上常用浮动连接，可防止形状误差。但铰孔不能校正原有孔的轴线偏斜。铰孔的尺寸精度与表面粗糙度不取决于机床精度。铰削速度低，可避免产生积屑瘤和引起振动。钻-扩-铰不能保证孔与孔之间的尺寸精度和位置精度。c）铰孔铰孔是在扩孔基础上采用铰刀进行的一种精加工，无法提高孔轴线的位置精度以及直线度。特点常用的钻床包括：台式钻床、立式钻床及摇臂钻床、深孔钻床，中心孔钻床等。单件小批量生产：大批量生产中，采用钻模、多轴钻或组合机床加工。小型零件ΦD