机械制造基础课件

切削加工工艺根底理论知识知识目标1.了解切削加工的定义、分类和特点，熟悉切削运动的分类及特点，掌握切削用量的选择。2.了解常用刀具的结构特点，熟悉车刀的主要角度。3.了解切削力的分类和影响因素，熟悉切削力与切削温度对切削加工的影响以及减少切削热和降低切削温度的工艺措施。4.了解切削液的作用和种类，掌握切削液的选用。5.了解材料的切削加工性，熟悉改善材料切削加工性的根本方法。技能目标1.能分析常见切削方法的切削运动2.会合理的选择切削用量和刀具3.能分析影响切削力和切削温度的因素4.能正确选用切削液模块六切削加工工艺根底理论知识一、切削加工分类钳工：通过工人手持工具进行切削加工。机械加工：采用不同的机床〔如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等〕对工件进行切削加工。二、切削加工特点三、切削运动的分类及特点图6-1切削运动和加工外表模块六切削加工工艺根底理论知识工程6.1切削运动及切削要素根底及应用模块六切削加工工艺根底理论知识1、要完成零件外表的切削加工，刀具和工件应具备形成外表的根本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给运动可以有多个2.切削加工时工件上形成的外表、1〕待加工外表——将被切除的外表；2〕过渡外表——正在切削的外表；3〕已加工外表——切除多余金属后形成的外表。模块六切削加工工艺根底理论知识四、切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度,用V表示，单位为m/s进给量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用f表示，车、钻和铣削时单位为mm/r背吃刀量:已加工外表和待加工外表之间的垂直距离，用ap表示，单位为mm，模块六切削加工工艺根底理论知识图6-3切外圆时的切削层要素工程6.2金属切削原理与刀具根底知识及应用一、刀具的分类1〕切刀：包括各种车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀等。2〕孔加工刀具：包括各种钻头、扩孔钻、铰刀、复合孔加工刀具(如钻一铰复合刀具)等。3〕拉刀：包括圆拉刀、平面拉刀、成形拉刀(如花键拉刀)等。4〕铣刀：包括加工平面的圆柱铣刀、端铣刀等；加工沟槽的立铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等；加工特殊形面的模数铣刀、凸(凹)圆弧铣刀、成形铣刀等。5〕螺纹刀具：包括螺纹车刀、丝锥、板牙、螺纹切刀、搓丝板等。6〕齿轮刀具：包括齿轮滚刀、蜗轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、花键滚刀等。7〕磨具：包括砂轮、砂带、油石和抛光轮等。8〕其他刀具：包括数控机床专用刀具、自动线专用刀具等。按刀具材料，分为碳素钢刀具、高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具等。按刀具结构，分为整体式、镶片式、复合式刀具等。模块六切削加工工艺根底理论知识模块六切削加工工艺根底理论知识二、刀具结构各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把车刀。车刀分为切削局部和夹持局部，切削局部由三个刀面组成：前刀面、主后刀面、副后刀面。6-4车刀切削部分结构要素三、刀具的主要角度前角γ。：在正交平面中，前刀面与基面之间的夹角；后角α。：在正交平面中，主后刀面与切削平面之间的夹角主偏角Kr：在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角副偏角Kr’：在基面上，副切削刃的投影与进给反方向的夹角刃倾角λs图6-5车刀的参考系模块六切削加工工艺根底理论知识四、常用刀具材料的种类、牌号、规格和性能模块六切削加工工艺根底理论知识碳素工具钢：如T7、T8、T9…T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；合金工具钢：在碳素工具钢中参加少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速精加工刀具；硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得种类硬度HRC抗弯强度GPa热硬性℃工艺性能用途碳素工具钢60-652.16200-250热成型手工刀具合金工具钢60-652.35300-400同上低速刀具高速钢63-701.9-4.4600-700同上中速刀具硬质合金89-931.0-2.2800-1000烧结成型高速刀具陶瓷材料91-950.4-0.91100-1200同上连续精加工刀具模块六切削加工工艺根底理论知识工程6.3切削过程中的物理现象及应用一、切屑的形成及类型模块六切削加工工艺根底理论知识

图6-8切屑的形成过程2、常见的切屑有如下三种：a.带状切屑：用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，外表光洁，但切屑连续不断，不平安或容易刮伤已加工外表。b.节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时出现。形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件外表粗糙。c.崩碎切屑：加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。模块六切削加工工艺根底理论知识3、积屑瘤积屑瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形成了积屑瘤积屑瘤的影响：1、保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤2、本身不断形成和脱落，会引起振动，影响工件外表粗糙度，精加工不希望产生积屑瘤。模块六切削加工工艺根底理论知识二、切削力和切削切削功率切削力Fr的方向如左以下图：可以沿三个方向分解为：1.切向力Fz2.轴向力Fx3.径向力Fy模块六切削加工工艺根底理论知识三、切削热和切削温度切削热产生原因：1.切屑变形；2.工件与刀具的摩擦；切削热传出途径：a.由切屑带走，带走越多越有利；b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越多越有利；c.传入工件，使工件温度升高，引起工件变形，产生误差；d.传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降低，磨损加快。模块六切削加工工艺根底理论知识四刀具磨损和刀具寿命刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦和切削热的作用，使刀具变钝，切削温度上升，影响加工精度和外表质量，因此必须及时刃磨。刀具耐用度是刀具从开始切削至到达磨损限度为止的切削时间。例：硬质合金焊接刀具的耐用度规定为60分钟。模块六切削加工工艺根底理论知识模块六切削加工工艺根底理论知识五切削液序号名称组成主要用途1水溶液以硝酸钠、碳酸钠等溶于水的溶液，用100～200倍的水稀释而成磨削2乳化液（1）少量矿物油，主要为表面活性剂的乳化油，用40～80倍的水稀释而成，冷却和清洗性能好车削、钻孔（2）以矿物油为主，少量表面活性剂的乳化油，用10～20倍的水稀释而成，冷却和清洗性能好车削、攻螺纹（3）在乳化液中加入极压添加剂高速车削、钻削3切削油（1）矿物油（L-AN15或L-AN32全损耗系统用油）单独使用滚齿、插齿（2）矿物油加植物油或动物油形成混合油，润滑性能好精密螺纹车削（3）矿物油或混合油中加入极压添加剂形成极压油高速滚齿、插齿、车螺纹4其它液态的CO2主要用于冷却二硫化钼+硬脂酸+石蜡做成蜡笔，涂于刀具表面攻螺纹模块六切削加工工艺根底理论知识模块六切削加工工艺根底理论知识模块七零件外表的加工根底理论知识

模块七零件外表的加工根底理论知识

工程7.1金属切削机床根底知识及应用一、分类金属切削机床是用来对工件进行加工的机器,习惯上称机床。按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类；按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。机床的型号：如：C6136表示…模块七零件外表的加工根底理论知识

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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特种加工机床锯床其它机床代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨2磨3磨牙丝铣刨拉电割其表7-1机床的类别代号模块七零件外表的加工根底理论知识

通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿形轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速表7-2机床通用特性代号模块七零件外表的加工根底理论知识

通用机床的型号编制举例模块七零件外表的加工根底理论知识

二、工件外表成形方法与机床运动分析工件外表成形方法模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-2形成发生线的四种方法a-轨迹法b-成形法c--相切法d-展成法机床运动分析图7-3成形运动组成机床的运动：外表成形运动和辅助运动。模块七零件外表的加工根底理论知识

机床传动原理通常传动链包括各种传动机构，在考虑传动路线时，可以先撇开具体的机构，把各种机构分成两大类：一类为：定比传动机构(传动比和传动方向不变)，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等，称为定比传动机构；另一类是：换置机构(可根据加工要求变换传动比和传动方向〕，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。模块七零件外表的加工根底理论知识

车床的主传动模块七零件外表的加工根底理论知识

车床的传动框图模块七零件外表的加工根底理论知识

机床运动计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如下：1)确定传动链的两端件，如电动机—主轴，主轴—刀架等。2)根据传动链两端件的运动关系，确定它们的计算位移，即在指定的同一时间间隔内两端件的位移量。3)根据计算位移以及相应传动链中各个顺序排列的传动副的传动比，列写运动平衡式。4)根据运动平衡式，计算出执行件的运动速度(转速、进给量等)或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采用的配换齿轮齿数，或确定对其它变速机构的调整要求。模块七零件外表的加工根底理论知识

工程7.2外圆外表加工根底知识及应用粗车IT12~IT11Ra=50~12.5半精车IT10~IT9Ra=6.3~3.2粗磨IT8~IT7Ra=1.6~0.8精车IT8~IT7Ra=1.6~0.8精磨IT7~IT6Ra=0.4~0.2精细车IT6Ra=0.8~0.4高光洁度磨削IT6~IT5Ra=0.1~0.008超精加工IT6~IT5Ra=0.1~0.008研磨IT6~IT5Ra=0.1~0.008图7-9外圆面的加工方案流程框图模块七零件外表的加工根底理论知识

二、外圆外表的车削加工1、车削的特点刀具沿着所要形成的工件外表，以一定的背吃刀量和进给量，对回转的工件进行切削。〔1〕易于保证工件各加工面的位置精度。〔2〕切削过程较平稳。防止了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。〔3〕适于有色金属零件的精加工。有色金属零件外表粗糙度大Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。〔4〕刀具简单。图7-10车削加工范围模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-11CA6140型卧式车床外形图1—主轴箱2—刀架3—尾座4—床身5—右床腿6—光杠7—丝杠8—溜板箱9—左床腿10—进给箱11—挂轮变速机构模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-12各种车刀模块七零件外表的加工根底理论知识

外圆车刀的选择和装夹1〕外圆车刀主偏角45°弯头车刀，可以车外圆，车平面和倒角，但切削时背向力较大，车细长件时，容易被顶玩而引起振动，常用于车削刚性好的工件。主偏角90°可以车外圆、端面、阶台。背向切削力较小。2〕外圆车刀的装夹〔1〕车刀刀杆伸出刀架长度应不超过刀杆高度的1.5倍。〔2〕车刀刀杆中心线应与进给方向垂直。〔3〕车刀刀尖一般应与工件轴线等高，但在粗车外圆时刀尖应略高于工件轴线，精车细长轴外圆时刀尖应略低于工件轴线。〔4〕刀杆下的垫片应平整稳定，并尽量用厚垫片，以减少垫片叠加数目，从而减少安装误差；〔5〕车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并交替逐个拧紧。模块七零件外表的加工根底理论知识

车床主要附件图7-13三爪自定心卡盘1－方孔2－小锥齿轮3－大锥齿轮4－平面螺纹5－卡爪模块七零件外表的加工根底理论知识

二、外圆外表的磨削1.磨削加工1〕砂轮：用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、枯燥、焙烧及车整而成的多孔疏松物体。砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸等因素所决定。模块七零件外表的加工根底理论知识

表7-3砂轮磨料的种类及性能系列名称代号性能适用范围刚玉棕刚玉白刚玉铬刚玉AWAPA棕褐色,硬度低,韧性较好白色,较A硬度高,磨粒锋利,韧性差玫瑰红色，韧性比WA好磨削碳素钢、合金钢、可锻铸铁与青铜磨削淬硬的高碳刚、合金钢、高速钢，磨削薄壁零件、成形零件。磨削高速钢、不锈钢，成形磨削，刀具刃磨，高表面质量磨削碳化物黑碳化硅绿碳化硅CGC黑色带光泽，比刚玉类硬度高，导热性好，但韧性差绿色带光泽，较C硬度高，导热性好，韧性较差磨削铸铁，黄铜、耐火材料及非金属材料磨削硬质合金、宝石、光学玻璃超硬磨粒人造金刚石立方氮化硼DCBN白色、淡绿、黑色，硬度最高，耐热性较差棕褐色，硬度仅次于D，韧性较D好磨削硬质合金、宝石、光学玻璃陶瓷等高硬度材料磨削高性能高速钢、不锈钢，耐热钢几其他难加工材料模块七零件外表的加工根底理论知识

〔2〕粒度粒度是指磨料颗粒的大小，通常分为磨粒(颗粒尺寸＞40μm和微粉(颗粒尺寸≤40μm)两类。磨粒用筛选法确定粒度号。微粉按其颗粒的实际尺寸分组。〔3〕硬度砂轮的硬度是指砂轮工作外表的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。它反映磨粒与结合剂的粘固强度。磨粒不易脱落，称砂轮硬度高；反之，称砂轮硬度低。模块七零件外表的加工根底理论知识

2、磨屑形成过程图7-25磨屑形成过程a〕平面示意图b〕截面示意图模块七零件外表的加工根底理论知识

4.外圆磨床的磨削方法外圆外表磨削一般在外圆磨床或无心磨床上进行，也可采用砂带磨床磨削。在外圆磨床上常用的磨削方法有：1〕中心磨削法：在外圆磨床上以工件的两顶尖孔定位进行外圆磨削。〔1)纵磨法〔图7-26〕〔2〕横磨法〔图7-27〕图7-26纵向进给磨削法图7-27横向进给磨削法模块七零件外表的加工根底理论知识

2〕无心外圆磨床的磨削方法〔图7-28〕无心外圆磨床有两种磨削方式：(1〕贯穿磨削法〔纵磨法〕这种方法不适用于带台阶的圆柱形工件。〔2〕切入磨削法〔横磨法〕这种方法适用于有阶梯或成形回转外表的工件，但磨削外表长度不能大于磨削砂轮宽度。导轮工件工件托板托板磨削轮磨削轮导轮图7-28无心外圆磨削模块七零件外表的加工根底理论知识

工程7.3内圆外表加工根底知识及应用内圆外表的加工方法内圆外表可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。常用的加工方法有：钻孔、扩孔、饺孔、镗孔、拉孔和磨孔等。常见内圆外表加工方案见表7-4。模块七零件外表的加工根底理论知识

序号加工方法尺寸公差等级表面粗糙度（Ra）um适用范围1钻IT13～IT1150～12.5适用各种实体工件2钻—扩IT96.3～3.2f<30钢、铸铁、有色金属3钻—镗f>304钻—铰IT83.2～1.6f<20钢、铸铁、有色金属5钻—扩—铰钻—粗镗—精镗钻—（扩）—拉f>206钻—粗铰—精铰IT70.8～0.4f<12钢、铸铁、有色金属7钻—扩—粗铰—精铰钻—镗—粗磨—精磨—珩磨钻—拉—精拉f>128粗镗—半精镗淬粗磨—精磨—珩磨IT7～IT60.4～0.025已铸出、锻出孔9粗镗—半精镗—精镗—精细镗有色金属表7-4内圆外表加工方案模块七零件外表的加工根底理论知识

二、钻削加工1.钻孔钻孔最常用的刀具是麻花钻，用麻花钻属于粗加工。主要用于质量要求不高的孔的终加工。1〕麻花钻的结构〔图7-29〕柄部：钻头的夹持局部，用以传递扭矩和轴向力。颈部：是柄部和工作局部的连接局部，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。直柄钻头一般不制有颈部。柄部工作部分颈部导向部分图7-29麻花钻的结构模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-30钻头的工作局部主后刀面前刀面副切削刃横刃副后刀面主切削刃2Kr’图7-31麻花钻的切削角度模块七零件外表的加工根底理论知识

2.钻深孔对于孔的深度与直径之比l/d=5～10的普通深孔，可用加长麻花钻加工；对于深度与直径之比l/d＞5～10的深孔，必须采用特殊结构的深孔钻才能加工。3.铰孔用铰刀从工件孔壁上切削下微量的金属的加工方法。铰孔的精度可达IT8～IT6，外表粗糙度为1.6～0.4m4.钻床钻床主要是用钻头钻削直径不大，精度要求较低的孔，此外还可以进行扩孔、饺孔、攻螺纹等加工。其主要加工方法见图7-32。模块七零件外表的加工根底理论知识

三、镗削加工用镗刀对已有的孔进行再加工。一般镗孔加工精度：IT8～IT7，外表粗糙度：Ra=1.6～0.8um精细镗加工精度：IT7～IT6，外表粗糙度：Ra=0.8～0.2um回转体零件上的孔——在车床上加工；箱体类零件上的孔或孔系——在镗床上加工。在镗床上除可加工孔或孔系外，还可加工平面、沟槽、钻、扩铰孔等，如图7-33所示。模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-34卧式铣镗床1—床身2—下滑座3—上滑座4—后支架5—后立柱6—工作台7—镗轴8—平旋盘9—径向刀具溜板10—前立柱11—主轴箱模块七零件外表的加工根底理论知识

四、磨削磨孔是孔精加工的方法之一〔图7-35〕，精度可达IT7，外表粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。磨孔方式与外圆磨削类似,可以采用纵磨法和横磨法,由于砂轮轴刚性较差,一般采用纵磨法。图7-35内圆磨削1—工件2—卡盘3—砂轮模块七零件外表的加工根底理论知识

1.内圆磨削方法1〕普通内圆磨床的磨削方法2〕无心内圆磨床磨削3〕行星内圆磨床2.内圆磨削的工艺特点及应用范围1〕砂轮直径受到被加工孔的限制，直径较小。2〕砂轮直径小，磨削速度低，比外圆磨效率低。3〕砂轮轴的直径尺寸小，刚性差，影响加工精度和外表粗糙度。4〕切削液不易进入磨削区，磨屑排除较外圆磨削困难。3.普通内圆磨床〔图7-36〕它主要由床身、工作台、头架、砂轮架和滑鞍等模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-36普通内圆磨床1—床身2—工作台3—头架4—砂轮架5—滑鞍模块七零件外表的加工根底理论知识

五、拉削1.拉削加工的特点拉孔与其他孔加工方法比较，具有以下特点：1〕生产率高；2〕加工范围广3〕加工精度高，外表粗糙度低4〕拉床结构简单；5〕拉刀寿命长。2.拉刀根据工件加工面及截面形状不同，拉刀有多种形式。常用的圆孔拉刀如图7-37所示。模块七零件外表的加工根底理论知识

头部颈部前导部切削部校准部尾部后导部图7-37拉刀3.拉床图7-38卧式内拉床、工件安装1—床身2—液压缸3—支承座4—滚柱5—护送夹头模块七零件外表的加工根底理论知识

序号加工方法经济精度等级表面粗糙度（Ra）um适用范围1粗车—半精车96.3～3.2适用回转体零件的端面2粗车—半精车—精车IT8～IT71.6～0.83粗车—半精车—磨削IT8～IT60.8～0.24粗刨（精铣）—精刨（精铣）IT10～IT86.3～1.6精度要求不太高的不淬硬表面5粗刨（铣）—精刨（铣）—刮研IT7～IT60.8～0.1精度要求较高的不淬硬表面6粗刨（铣）—精刨（铣）—磨削IT70.8～0.2精度要求较高的淬硬或不淬硬表面7粗刨（铣）—精刨（铣）—粗磨—精磨IT7～IT60.4～0.028粗铣—拉IT9～IT70.8～0.2大批量生产，较小平面（精度与拉刀精度有关）9粗铣—精铣—精磨—研磨IT5以上0.1～0.06高精度平面模块七零件外表的加工根底理论知识

二、刨削与插削加工1.刨削加工刨削加工常见的机床主要有牛头刨床和龙门刨床。1〕牛头刨床：适于加工中、小型零件。2〕龙门刨床：适于加工大型零件。2.刨刀3.刨削的工艺特点三、铣削加工1.铣削加工的工艺特点模块七零件外表的加工根底理论知识

1〕铣削的适应性比刨削更广；2〕生产率高；3〕铣削加工范围广；4〕铣削力变化较大，易产生振动，切削不平稳；5〕铣刀与铣床结构比刨刀与刨床复杂，且铣刀的制造和刃磨也比刨刀复杂，故铣削本钱比刨削高。6〕加工质量一般与刨削相近。模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-39铣削的典型加工方法模块七零件外表的加工根底理论知识

2.铣床及附件铣床是用铣刀进行切削加工的机床，它的用途极为广泛。在铣床上常用不同类型的铣刀，配备万能分度头、回转工作台等附件，可以完成图7-39所示的各种典型外表加工。〔1〕万能卧式升降台铣床〔2〕立式升降台铣床〔3)龙门铣床3.铣刀的类型及应用1〕圆柱铣刀2〕面铣刀3〕立铣刀4〕三面刃铣刀5)锯片铣刀6〕键槽铣刀

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4.铣削用量1〕铣削用量：〔1〕铣削速度Vc：铣削时切削刃上选定点在主运动中的线速度。VC=πdn/1000〔m/min〕d——铣刀直径mm；n——铣刀转速r/min。2)切削用量的选择铣削用量应根据工件材料、加工精度、铣刀耐用度及机床刚度等因素进行选择。首先选定铣削深度〔背吃刀量ap〕，其次是每齿进给量fz，最后确定铣削速度Vc模块七零件外表的加工根底理论知识

5.铣削方式周铣—用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面。端铣—用端铣刀端面刀齿加工平面。1〕周铣〔图7-40〕〔1〕顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。①刀具寿命长；②工件外表质量高；③有利于工件的夹紧。〔2〕逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。①刀具磨损严重；②工件外表质量低。③不利于工件的夹紧。模块七零件外表的加工根底理论知识

a.顺铣b.逆铣图7-40周铣方式模块七零件外表的加工根底理论知识

四、平面磨削加工1.平面磨削的方式周磨：多用于加工质量要求较高的工件，见图7-41a、b所示。端磨：多用于加工质量要求不高的工件，或代替铣削作为精磨前的预加工。见图7-41c、d所示。模块七零件外表的加工根底理论知识

图7-41平面每齿加工示意图a.卧轴矩台平面磨床磨削b.卧轴圆台平面磨床磨削c.立轴矩台平面磨床磨削b.立轴圆台平面磨床磨削模块七零件外表的加工根底理论知识

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图7-42盘形螺纹铣刀铣削螺纹图7-43梳形螺纹铣刀铣螺纹模块七零件外表的加工根底理论知识

模块八机械加工工艺过程理论知识

知识目标1.理解零件加工工艺过程的概念。2.掌握零件的定位原理，粗、精基准选择原那么3.掌握工艺规程制定4.掌握典型零件工艺规程的制定模块八机械加工工艺过程理论知识技能目标1.能够结合具体的加工实例分析其中的工序、安装、工位、工步及走刀的组成；2.能够对不同生产类型的具体内容能选择适宜的工艺方法3.具有编制、实施典型零件机械加工工艺规程的能力4.具有编制典型零件机械加工工艺过程卡工程8.1机械加工工艺过程的根底及应用一、生产过程和工艺过程1．生产过程：在进行机器制造时，将原材料〔或半成品〕转变为成品的各有关过程的总和。它包括生产准备、毛坯制造、零件的切削加工及热处理、产品装配、质量检验与调试、油漆、包装、运输、储藏等。2．工艺过程：是用机械〔切削或磨削〕的方法直接改变毛坯或半成品的形状、尺寸、外表之间相对位置和性质等。使其成为成品零件的过程。它是生产过程中的主要成分。模块八机械加工工艺过程理论知识二、机械加工工艺过程的组成1．工序工序是指一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一局部工艺内容模块八机械加工工艺过程理论知识图8-1圆盘零件工序号工序名称工装工步工序内容设备1车削Ⅰ1234（用三爪自定心卡盘夹紧毛坯小端外圆）车大端端面车大端外圆至∮100钻∮20倒角车床Ⅱ567（工件调头，用三爪自定心卡盘夹紧毛坯大端外圆）车小端外圆，保证尺寸35mm车小大端外圆至∮48，保证尺寸20mm倒角2钻削Ⅰ12（用夹具装夹工件）依次加工三个∮8，保证尺寸20mm在夹具中修去孔口的锐边及毛刺钻床模块八机械加工工艺过程理论知识2.工步与走刀为了便于分析和描述工序的内容，工序还可以进一步划分工步。在一个工步内，假设被加工外表切去的金属层很厚，需分几次切削，那么每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可以包括一次走刀或几次走刀。模块八机械加工工艺过程理论知识图8-4

钻孔、扩孔复合工步图8-5组合铣刀铣平面复合工步

3.安装与工位模块八机械加工工艺过程理论知识图8-6

多工位加工工位1—装卸工件工位2—钻孔工位3—扩孔工位4—铰孔三、工件的定位1.工件的定位原理：一个不受任何约束的物体，在空间直角坐标系中均与六个自由度，即沿着三个互相垂直坐标轴的移动〔用X、Y、Z表示〕和绕三个互相垂直坐标轴的转动〔用X、Y、Z表示〕，如下图。要使工件在机床或夹具中占有正确的位置，就必须限制六个自由度。模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识1〕六点定位原那么2〕完全定位、不完全定位与过定位2.工件的基准按照作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两类。1〕设计基准是两件设计图纸上标注尺寸所根据的点、线面。如图8-7所示，齿轮的内孔、外圆和分度圆的实际基准是齿轮的轴线，轴向设计基准是断面A。2〕工艺基准：是制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。按其用途的不同，可分为定位基准、测量基准和装配基准。模块八机械加工工艺过程理论知识图8-7齿轮3．等位基准的选择合理地选择定位基准，对保证加工精度、安排加工顺序和提高加工生产率有着十分重要的影响。粗基准：没有经过加工的外表做定位基准模块八机械加工工艺过程理论知识图8-8非加工外表为粗基准图8-9余量小的外表为粗基准8-10导轨面为粗基准图8-11不重复使用粗基准模块八机械加工工艺过程理论知识四、生产类型及工艺特征机械制造生产分：单件生产、成批生产〔小批、中批、大批〕和大量生产。生产类型的划分及其工艺特性见表生产类型 零件的年产量/件 重型〔＞30kg〕 中型〔4~30kg〕 轻型〔≤1kg〕单件生产 ＜5 ＜10 ＜100成批生产 小批 5~100 10~200 100~500 中批 100~300 200~500 500~5000 大批 300~1000 500~5000 5000~50000大量生产 ＞1000 ＞5000 ＞50000模块八机械加工工艺过程理论知识五、机械加工工艺规程的格式

最常用的工艺文件有机械加工工艺过程卡片、工艺卡片、和工序卡片见课本图标模块八机械加工工艺过程理论知识工程8.2工艺规程的制订根底知识及应用一、工艺规程编制1.零件图的研究2.零件的结构工艺性分析3.零件工艺分析应重点研究的几个问题4．毛坯的选择5．确定毛坯时应考虑的因素6．确定毛坯时的几项工艺措施

模块八机械加工工艺过程理论知识二、工艺路线的拟订1.外表加工方法的选择2．加工阶段的划分3．切削加工工序顺序的安排原那么4．切削用量选择5.热处理的安排6.辅助工序安排

模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识序号工序名称工序内容定位基准设备1备料2锻造模锻立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面钻中心孔毛坯外圆中心孔机床6粗车外圆顶尖孔多刀半自动车床7热处理调质8车大端各部车大端外圆，短锥、端面及台阶顶尖孔卧式车床9车小端各部仿形车小端各部外圆顶尖孔仿形车床10钻深孔钻48mm通孔两端支承轴颈深孔钻床11车小端锥孔车小端锥孔（配1:20锥堵，涂色法检查接触率≥50%两端支承轴颈卧式车床12车大端锥孔车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面两端支承轴颈卧式车床模块八机械加工工艺过程理论知识13钻孔钻大头端面各孔大端内锥孔摇臂钻床14热处理局部高频淬火（90g5、短锥及莫氏6好锥孔）高频淬火设备15精车外圆精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床16粗磨外圆粗磨75h5、90g5、105h5外圆锥堵顶尖孔组合外圆磨床17粗磨大端锥孔粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥40%）前支承轴颈及75h5外圆内圆磨床18铣花键铣89f6花键锥堵顶尖孔花键铣床19铣键槽铣12f9键槽80h5及M115mm外圆立式铣床20车螺纹车三处螺纹（与螺母配车）锥堵顶尖孔卧式车床21精磨外圆精磨各外圆及E、F两端面锥堵顶尖孔外圆磨床22粗磨外锥面粗磨两处1:12外锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床23精磨外锥面精磨两处1:12外锥面、D端面及短锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床24精磨大端锥孔精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法检查接触率≥70%）前支承轴颈及75h5外圆专用主轴锥孔磨床25钳工端面孔去锐边倒角，去毛刺26检验按图样要求全部检验前支承轴颈及75h5外圆专用检具模块八机械加工工艺过程理论知识6.主轴加工工艺过程分析7．轴类零件的检验轴类零件在加工过程中和加工完成以后都要按工艺规程的要求进行检验1〕加工中的检验2〕加工后的检验〔1〕外表粗糙度的检验〔2〕形状精度检验〔3〕尺寸精度检验〔4〕位置精度检验

模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识图8-17某车床主轴箱体简图模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识2.箱体类零件的材料及毛坯箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。根据需要可选用HT150～350，常用HT200。在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。模块八机械加工工艺过程理论知识3．箱体类零件的加工工艺过程箱体零件的主要加工外表是孔系和装配基准面。如何保证这些外表的加工精度和外表粗糙度，孔系之间及孔与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体零件加工的主要工艺问题。箱体零件的典型加工路线为：平面加工－孔系加工－次要面〔紧固孔等〕加工。模块八机械加工工艺过程理论知识4．箱体类零件的加工工艺过程分析1〕主要外表的加工方法选择2〕箱体加工定位基准的选择〔1〕粗基准的选择。〔2〕精基准的选择。3〕箱体加工顺序的安排箱体机械加工顺序的安排一般应遵循以下原那么：〔1〕先面后孔的原那么。〔2〕先主后次的原那么。〔3〕孔系的数控加工。模块八机械加工工艺过程理论知识8.3.3套筒零件的加工1．套筒零件的功用和结构特点套类零件是机械加工中经常碰到的一类零件，它的应用范围很广。例如：支承旋转轴的各种形式的轴承、夹具上的导套、内燃机上的气缸套、液压系统中的油缸、飞机操纵系统中用于固定连结的各种套等。套类零件，通常起支承或导向作用。由于功用不同，套类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但在结构上仍有共同的特点：零件的主要外表为同轴度要求较高的内、外旋转外表；零件壁的厚度较薄易变形；零件的长度一般大于直径等。模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识模块八机械加工工艺过程理论知识5．套筒类零件的检验1〕尺寸精度检验。内孔的测量：外圆外表的测量同轴度零件。测量孔径尺寸时，应根据工件的尺寸、数量及精度要求，采用相应的量具进行。2〕形状精度的检验。在车床上加工的圆柱孔，其形状精度一般仅测量孔的圆度和圆柱度〔一般测量锥度〕两项形状偏差。3〕位置精度的检验径向圆跳动的检验方法一般套类工件测量径向圆跳动时，都可以用内孔作基准，把工件套在精度很高的心轴上，用百分表〔或千分表〕来检验。技能目标1.能编制简单的数控加工程序2.了解成组生产的组织形式3.熟悉柔性制造根本过程4.实现对生产过程及步骤的任意组合。9.1.3数控加工坐标系1.机械坐标系机械坐标系是机床上固有的坐标系，是数控机床加工运动的根本坐标系，是考察刀具在机床上的实际运动位置的基准坐标系。2.编程坐标系编程坐标系是编程序时使用的坐标系，也可称之为相对坐标系，其各轴的方向应该与所使用的机床相应的坐标轴的方向一致。3．加工坐标系加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。9.1.4数控加工编程根底1.数控加工编程概述2.数控加工编程的一般操作流程图9-2程序编制的一般流程9.1.4数控机床概述

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而控制机床加工零件。图9-3数控机床的构成1.数控机床的分类1)按加工工艺方法分类按照加工零件的工艺方法不同，数控机床可分为金属切削类数控机床、特种加工类数控机床和板材加工类数控机床等。〔1〕金属切削类数控机床〔2〕特种加工类数控机床〔3〕板材加工类数控机床3)按伺服系统的控制方式分类按照对被控制量有无检测反响装置，可以将数控机床分为开环控制、闭环控制、半闭环控制和混合控制4种。〔1〕开环控制数控机床：开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。〔2〕闭环控制数控机床：这类控制的数控机床，因为把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，本钱高。〔3〕半闭环控制数控机床：半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样就使结构更加紧凑。〔4〕混合控制数控机床：将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床。

4)按联动坐标轴数分类按照联动坐标轴的个数，数控机床可分为二坐标数控机床、三坐标数控机床、多坐标轴联动数控机床(譬如四轴联动数控机床、五轴联动数控机床)。〔1〕二坐标数控机床：此类机床只能完成x、y轴的联动，完成平面轮廓加工。〔2〕三坐标数控机床：此类机床可完成复杂形面的加工，数控铣床中以三坐标数控铣床最为常见。〔3〕多坐标轴联动数控机床：多坐标轴联动数控机床主要指某些高性能的加工中心。这类数控机床的数控系统除了可以控制x,y,z三个坐标轴的同时运动以外，还可以同时控制其他坐标轴的运动，从而完成更复杂的空间型面的加工。1)分类编码系统的定义零件的分类编码就是按照一定的规那么，用一组字符〔数值、字母或符号〕，对零件的有关特征进行描述和标别。图9-4分类编码的例如零件a〕回转体类零件b〕非回转体类零b)链式结构也称为并列结构或矩阵结构，每个码位内的特征码具有独立的含义，与前后位无关。链式结构所包含的特征信息量比树式结构少，但结构简单，编码和识别也比较方便。OPITZ系统的辅助码就属于链式结构形式。c)混合式结构编码系统中同时存在以上所说的两种结构，而大多数分类编码系统都用混合式结构。例如OPITZ系统、KK系统等。9.2.3零件分类成组的方法1.视检法视检法是由有经验的工艺师根据零件图样或实际零件及其制造过程，凭经验判断零件的相似性并对零件分类成组。2生产流程分析法生产流程法〔PFA――ProductionFlowAnalysis〕是以零件分类编码系统为根底，通过分析车间中零件的工艺流程〔工艺过程〕来确定零件族的一种零件分类成组方法。3.编码分类法为实行编码分类法，首先需要各零件族零件的相似性判断标准，以便对零件进行分选、归属于相应的零件族。9.2.4成组工艺过程设计1.成组工艺成组工艺是在典型工艺的根底上开展起来的一种工艺设计标准化方法。虽然成组工艺和典型工艺都希望实现工艺设计标准化，但是在具体的做法上却各不相同。典型工艺着眼于零件的整个工艺过程的标准化，而成组工艺首先着眼于缩小工艺标准化的范围，从构成零件工艺过程的一道道工序出发，实现工序标准化：它不强求零件的结构形状必须属于同一型，而只要一群零件的某道工序能在同一型号设备上、采用相同的工艺装备和调整方法进行加工，那么这群零件在这道工序上便可归并成组。这样，成组工艺就跳出了典型工艺标准化的框框。2.成组工艺设计方法实现成组工艺的根底和关键是零件的分组，即对多种产品的不同零件按工艺过程的相似性分成零件组。成组工艺过程是针对一个零件组设计并适用于零件组内的每一个零件。制订零件的成组加工工艺的方法主要有以下两种：1)复合零件法复合零件法，顾名思义是利用一种所谓的复合零件来设计成组工艺的方法。复合零件既可以是零件组中实际存在的某个具体零件，也可以是一个实际上并不存在而纯属人为虚拟的假想零件。2)复合路线法对于回转体类的形状规那么、型体对称的零件而言，采用复合零件方法不存在困难。然而，对于非回转体类零件来说，因为形状的极不规那么，要虚拟和采用复合零件法便十分困难。因此设计非回转体类零件一般不用复合零件法，而采用复合路线法。虽然复合路线法不及复合零件法来得直观，但是两者的实质仍然是一样的。4．自动化成组生产单元它是成组流水线高一级的形式，实现了成组生产单元生产的自动化，故亦可称为柔性自动生产线(FML)。近代迅速发展的柔性制造系统(FMS)实质上就是自动化成组生产单元。它是由计算机控制管理的假设干台数控机床(包括各种类型的加工中心)和物料存储及输送设备所组成的成组生产单元。柔性制造系统的根本组成及主要功能1．FMS的根本组成2．FMS的主要功能常见的FMS一般具有以下功能：1)自动制造功能，在柔性制造系统中，由数控机床这类设备承担制造任务；2)自动交换工件和刀具的功能；3)自动输送工件和刀具的功能：4)自动保管毛坯、工件、半成品、工夹具、模具的功能；5)自动监视功能(即刀具磨损、破损的监测)，自动补偿，自诊断等；6)作业方案与调度。

3．FMS的特点从FMS的定义及其组成可以看出，FMS有如下的特点：①柔性高，适应多品种中小批量生产；②系统内的机床在工艺能力上是相互补充或相互替代的；③可混流加工不同的零件；④系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；⑤递阶结构的计算机控制，可以与上层计算机联网通信；⑥可进行第三班无人值守生产。4．FMS适用范围假设按系统规模和投资强度，可将柔性自动化制造设备分为如下5个不同的层次：1)柔性制造模块(FlexibleManufacturingModule，FMM)2)柔性制造单元(FlexibleManufacturingCell，FMC)3)柔性制造系统(FMS)包括2台以上的CNC、FMM或FNC组成，其控制与管理功能比FMC强，规模比F