机械制造工艺基础（少学时 第二版）课件 第7、8章 插削、拉削及齿轮加工、数控加工与特种加工

《机械制造工艺基础》（少学时第二版）§7—1插削第7章插削、拉削及齿轮加工§7—2拉削§7—3齿轮加工§7—1插削第7章插削、拉削及齿轮加工插削是用插刀对工件做垂直方向的直线往复运动的切削加工方法一、插床插床的结构原理与牛头刨床相似，可视为立式刨床二、插削的加工范围孔内单键槽

花键孔

方孔

多边孔

扇形齿轮

三、插削的工艺特点1．结构简单，操作方便，存在冲击和空行程损失，主要用于单件，小批量生产2．工作行程受刀杆刚性的限制，槽长不宜过大3．刀架没有抬刀机构，工作台也没有让刀机构，插刀在回程时与工件相摩擦4．除键槽、型孔外，还可加工圆柱齿轮、凸轮5．加工精度为IT9～IT7，Ra6.3～1.6μm四、插刀插刀与刨刀基本相同，只是刨刀在水平方向进行切削，而插刀在垂直方向进行切削尖刀

切刀

小刀头前角γo=0°～12°后角αo=4°～8°五、齿轮平键槽的插削1．分析图样

2．选择插床、插刀、装夹方法按单件、小批生产，选用B5032型插床、10mm插刀，用三爪自定心卡盘装夹3．确定插削用量插削进给量为0.33mm/str，切削速度为30m/min4．调整插床将插床工作台调整至适当位置5．安装工件以齿轮外圆为基准，将工件用三爪自定心卡盘夹紧6．对刀采用试切对刀法，将工件中心平面与插刀中心平面重合7．插削键槽采用分层插削法，完成平键槽插削8．去毛刺，检测工件用锉刀将平键槽上的毛刺去除后，综合检验各项技术要求§7—2拉削第7章插削、拉削及齿轮加工拉削是在拉力的作用下，通过拉刀与工件的相对直线运动，切削工件内、外表面的方法一、拉床拉床分为内拉床、外拉床、连续拉床。内拉床分为卧式内拉床和立式内拉床L6140B型卧式内拉床L5560型立式内拉床二、拉床的加工范围内拉削可以加工圆孔、方孔、多边形孔、键槽、花键孔、内齿轮外拉削可以加工平面、成形面、花键轴的齿形、蜗轮盘和叶片上的榫槽三、拉削的工艺特点1．拉刀在一次行程中能切除加工表面的全部余量2．拉刀制造精度高3．采用液压传动，拉削过程平稳4．拉刀适应性差5．拉刀结构复杂，制造费用高6．预加工孔不需要精加工，钻削或粗镗即可四、拉刀拉刀由柄部、前导部、切削部、校准部、后导部组成拉刀实物§7—3齿轮加工第7章插削、拉削及齿轮加工一、成形法切齿1．铣齿利用盘形齿轮铣刀在铣床上加工或利用指形齿轮铣刀，在有单齿分度机构的铣床或滚齿机上加工盘形铣刀铣齿轮

指形铣刀铣齿轮2．拉齿

利用齿轮拉刀拉削内、外圆柱齿轮3．磨齿用于已淬火齿面的精加工。所用砂轮的截形须根据齿轮齿槽的轮廓形状用靠模修整二、展成法切齿1．插齿利用齿轮形插齿刀或齿条形梳齿刀切齿（1）插齿刀沿齿宽方向的往复切削运动为主运动（2）插齿刀转过一个齿，工件也准确地转过一齿（3）插齿刀还要向齿轮坯的中心作径向进给运动（4）插齿刀向上回程时，工件作让刀运动2．滚齿利用蜗杆形的齿轮滚刀在滚齿机上加工外啮合的直齿、斜齿圆柱齿轮滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮与被切齿轮作空间相交轴啮合，滚刀的旋转形成连续的切削运动3．剃齿利用剃齿刀在剃齿机上对齿轮齿面进行精整加工（1）剃齿刀与工件相当于交错轴螺旋齿轮啮合（2）剃齿刀带动工件旋转，并对工件施加径向压力（3）剃齿刀齿面上小槽所形成的刃口与工件齿面间相对滑移，切出齿形三、齿轮轴上齿轮的铣削1．分析图样圆柱齿轮模数2mm、齿数15。精度等级8级，齿面表面粗糙度值Ra1.6μm2．选择铣床、铣刀、装夹方法按单件、小批生产，选用X6132型卧式铣床、模数为2mm的2号齿轮铣刀、分度头、尾座，一夹一顶装夹3．确定铣削用量铣刀主轴转速为95r/min，工作台进给量为75mm/min4．调整铣床使用光滑圆柱，用百分表校正分度头和尾座中心与工作台纵向进给方向平行5．安装工件将工件右端φ（20±0.006）mm的轴颈放入分度头三爪自定心卡盘内夹紧，并使尾座顶尖顶紧工件6．对刀采用切痕对刀法，将齿轮铣刀的轴线对准工件中心7．铣削齿轮

采用分层铣削法，铣削齿面至尺寸要求8．去毛刺，检测工件用锉刀将齿面上毛刺去除后，综合检验各项技术要求《机械制造工艺基础》（少学时第二版）§8—1数控机床概述第8章数控加工与特种加工§8—2数控加工工艺§8—3特种加工§8—1数控机床概述第8章数控加工与特种加工数控机床为高精度、高效率完成产品生产，特别是复杂型面零件的生产提供了自动加工手段1．数控技术数控技术是指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术，它已经成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术2．数控机床按加工要求预先编制的程序，由控制系统发出数字信息指令对工件进行加工的机床，称为数控机床一、基本概念二、数控机床的组成1．控制介质和输入/输出装置零件程序一般存放在便于与数控装置交互的一种控制介质上，现代数控机床常用磁盘或半导体存储器等控制介质PC卡U盘

移动硬盘

网卡数控机床最主要的人机交互设备为键盘和显示器，操作人员通过键盘和显示器输入简单的加工程序、编辑修改程序和发送操作命令2．数控装置数控装置是数控机床的核心。现代数控装置通常是一台带有专门系统软件的专用计算机3．伺服系统伺服系统由驱动装置和执行部件（如伺服电动机）组成，它是数控系统的执行机构伺服电动机

驱动装置4．可编程控制器可编程控制器对数控机床进行辅助控制，其作用是把计算机送来的辅助控制指令，经可编程控制器处理和辅助接口电路转换成强电信号，用来控制数控机床的顺序动作、定时计数、主轴电动机的启动和停止、主轴转速调整、冷却泵启停以及转位换刀等动作5．测量反馈装置（1）通过测量元件将机床移动的实际位置、速度参数检测出来（2）转换成电信号，并反馈到CNC装置中（3）使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致（4）发出相应指令，纠正所产生的误差

测量反馈装置安装在数控机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛6．机床主体

包括床身、主轴、进给机构等机械部件，还有冷却、润滑、转位部件，如换刀装置、夹紧装置等辅助装置三、典型数控机床及应用1．数控车床（1）按主轴位置分类1）立式数控车床主轴垂直于水平面，有一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件2）卧式数控车床主轴与水平面平行。根据导轨形式，又可分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床倾斜导轨水平导轨

（2）按功能分类1）经济型数控车床具有针对性加工功能，但功能水平较低且价格低廉的自动控制车床2）普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的自动控制车床倾斜导轨水平导轨

3）车削中心车削中心是指在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头的自动控制车床2．数控铣床以铣削为加工方式的数控机床，通常，铣刀旋转为主运动，工件或（和）铣刀的移动为进给运动卧式数控铣床立式数控铣床

3．加工中心加工中心是指带有刀库（带有回转刀架的数控车床除外）和刀具自动交换装置的数控机床立式加工中心

卧式加工中心§8—2数控加工工艺第8章数控加工与特种加工一、确定数控加工工艺的一般步骤1．确定数控加工的内容（1）多品种、小批量生产或新产品试制（2）形状复杂、加工精度要求高、通用机床无法加工（3）在普通机床上加工需要昂贵工装设备的零件（4）尺寸难测量、进给难控制的壳体或盒型零件（5）必须在一次装夹中完成多工序的零件（6）价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件（7）需要最短生产周期的急需零件2．选择刀具、夹具（1）刀具的选择优先选用标准刀具，不用或少用非标准刀具，必要时可以用复合刀具及专用刀具（2）夹具的选择一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是能协调工件与机床坐标系的尺寸1）单件小批量生产，优先使用通用夹具、组合夹具或可调夹具2）成批生产，采用专用夹具，力求结构简单3）装卸工件应方便可靠，有条件且生产批量较大时，可采用液动、电动、气动或多工位夹具4）夹具上的各零部件应不妨碍机床对工件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的进给3．确定加工路线确定加工路线就是确定刀具运动的轨迹和方向，也就是程序编制的轨迹和运动方向1）背吃刀量的确定。在刚度允许情况下，尽可能选取较大背吃刀量。零件精度要求较高时，应考虑留出半精加工和精加工余量2）主轴转速的确定。允许切削速度100～200m/min3）进给速度的确定。一般为100～200mm/min。要求较高时，进给速度应选得小些（20～50mm/min）4．确定切削用量5．填写数控加工工艺文件（1）数控加工工艺卡（2）数控加工刀具明细表二、输出轴数控加工工艺1．图样分析输出轴包含了6个圆柱，中间有退刀槽，两端有倒角2．工艺分析（1）采用一夹一顶装夹，加工右端轮廓（2）调头，采用一夹一顶装夹，加工左端轮廓3．确定刀具4．确定加工路线（1）右端粗车加工（2）右端精车加工（3）切槽加工（4）左端粗车加工（5）左端精车加工5．确定切削用量（1）背吃刀量的选择轮廓粗车时选ap=1.5mm，精车ap=0.5mm，切槽ap=1mm

（2）主轴转速的选择轮廓粗车切削速度vc=80m/min、精车切削速度vc=110m/min

主轴转速n：粗车800r/min、精车1000r/min、切槽300r/min

（3）进给速度的选择粗车150mm/min、精车100mm/min、切槽50mm/min§8—3特种加工第8章数控加工与特种加工一、电火花加工在一定的介质中，通过工件和工具电极间脉冲火花放电，使工件材料熔化、气化而被去除或在工件表面进行材料沉积1．电火花成形加工电火花成形加工机床：用电火花成形加工方法加工型腔、型体、型孔、型面的电火花加工机床（1）加工原理工件成型电火花成型加工原理

蚀除材料的过程

（2）应用范围1）适用于难切削材料的成形加工2）可加工特殊的、形状复杂的零件3）有利于加工热敏感材料，可获得镜面加工效果4）在同一台机床上可完成粗、中、精加工5）有助于改进和简化产品的结构设计与制造工艺化纤喷丝板型孔b）弯曲轴线孔c）薄壁环结构2．电火花线切割加工用沿着自身轴线方向运行的电极丝作工具电极，对工件进行切割的电火花加工（1）加工原理在电极丝和工件上加脉冲电源，使电极丝与工件之间发生脉冲放电，产生高温使金属熔化或汽化（2）加工特点1）可加工形状复杂工件，对不同形状工件容易实现自动化加工2）工件变形小，电极丝、夹具不需要太高强度3）可加工任何导电的固体材料4）可方便调整影响加工精度的加工参数，有利于加工精度的提高，便于实现加工过程自动化5）电火花线切割不能加工非导电材料6）金属去除率低，加工成本高，不适合加工形状简单的大批工件（3）应用范围1）模具加工2）新产品试制3）精密零件加工4）贵重金属下料二、激光加工利用密度极高的激光束照射工件被加工部位，使材料瞬间熔化或蒸发，并在冲击波作用下将熔融物质喷射出去，从而实现对工件进行穿孔、蚀刻和切割

采用较小的能量密度，使加工区域材料熔融粘合，对工件进行焊接加工1．激光加工