《制造工程基础》课件 第六章 金属切削机床与刀具

第六章金属切削机床与刀具一.机床的分类1.按加工性质可分为12类：2.按照万能程度:通用、专门化、专用。3.按加工精度：普通、精密、高精密。4.按重量：仪表、中型、大型、重型。5.按自动化程度：手动、机动、半自动、自动。第1节机床的分类及型号编制二.机床的编号通用特性代号：第1节机床的分类及型号编制主参数代号：通常用主参数的折算值1/10或1/100。普通车床：能加工的最大工件的回转直径1/10表示。立式车床：最大切削直径的1/100表示。

钻床：用最大钻孔直径。大型机床：用主参数1/100表示。第1节机床的分类及型号编制第1节机床的分类及型号编制三.机床的基本构造（1）主传动部件:（2）进给传动部件:（3）工件安装装置:（4）刀具安装装置:（5）支承件:（6）动力源:

主轴箱、变速箱

进给箱、溜板箱、光杆、丝杆卡盘、尾架刀架、尾架床身、立柱等电动机四.机床的传动1.机械传动 传动元件第1节机床的分类及型号编制(1)带传动特点：结构简单，传动平稳，可实现较大距离的传动，靠摩擦传动，有过载保护作用，制造维修方便，但摩擦损失较大，传动效率较低，传动比不准确。III基本传动元件及其代表符号(2)齿轮传动齿轮传动的传动特点：

结构紧凑，传动比准确，可传递较大的功率，传动效率高，但齿轮的制造相对复杂，且当制造精度不高时，传动不平稳，有噪声。基本传动元件及其代表符号蜗轮蜗杆的传动特点：

可获得较大的降速比,还可以实现垂直轴的传动，传动平稳，噪音小。但传动效率比齿轮传动低，需要有良好的润滑条件。(3)蜗轮蜗杆

K--蜗杆头数

Z—蜗轮齿数基本传动元件及其代表符号(4)齿轮齿条传动特点:

既可将旋转运动变成直线运动，也可将直线运动变为旋转运动。传动效率高，但当加工精度不高时，传动的平稳性和准确度较差。d—分度圆直径，d=mz基本传动元件及其代表符号(5)丝杆螺母传动特点：用于将旋转运动变为直线运动。单头丝杆：v=Pn双线丝杆：头数为2，v=2pn基本传动元件及其代表符号2.变速机构(1)滑动齿轮

同一时间只有一对齿轮参加啮合。传动路线:

I——II基本传动元件及其代表符号（2）离合器传动路线:

I——II基本传动元件及其代表符号图换向机构（a）接入介轮 b）脱开介轮基本传动元件及其代表符号第2节机床运动及其传动系统表传动简图符号第2节机床运动及其传动系统表传动简图符号带传动进给箱主轴箱丝杠尾座拖板箱置换齿轮光杠传动路线:第2节机床运动及其传动系统一.机床的传动系统1.主运动传动链第2节机床运动及其传动系统→Ⅱ→

{39/41，22/58，30/50}→Ⅲ→第2节机床运动及其传动系统1.主运动传动链第2节机床运动及其传动系统1.主运动传动链第2节机床运动及其传动系统主运动传动链表达式：主运动转速图第2节机床运动及其传动系统第2节机床运动及其传动系统2.进给运动传动链运动从主轴上齿轮58或轴III上齿轮44传出

第2节机床运动及其传动系统2.进给运动传动链1）螺纹进给第2节机床运动及其传动系统(置换齿轮)第2节机床运动及其传动系统2.进给运动传动链1）螺纹进给

i基，8种传动比2.进给运动传动链1）螺纹进给第2节机床运动及其传动系统XVI→

28/35×35/28,18/45×35/28,→28/35×15/48,→18/45×15/48,XVIII→M5接上→ XIXub，4种传动比2.进给运动传动链1）螺纹进给第2节机床运动及其传动系统第2节机床运动及其传动系统进给运动传动链表达式：第2节机床运动及其传动系统车非标螺纹原理第2节机床运动及其传动系统2）纵向、横向进给传动链第2节机床运动及其传动系统第2节机床运动及其传动系统第3节车床及车削加工一.车床上的主要工作

车端面

车外圆

车孔

切槽

钻中心孔

钻孔

铰孔

车内环槽第3节车床及车削加工

车锥面

车外螺纹

攻丝

车内螺纹锪口

车曲面

滚花第3节车床及车削加工三.车削的工艺的应用加工精度：IT8-IT7，Ra1.6-6.3μm四、加工机床：普通车床

立式车床

转塔车床

自动车床4.刀具简单1.易于保证各加工面的位置精度2.切削过程比较平稳3.适用于有色金属零件的精加工二.车削的工艺特点第3节车床及车削加工六角车床第3节车床及车削加工1、铣床上的主要工作

铣平面

铣台阶

铣键槽

铣T型槽

铣V型槽

铣齿轮

铣螺纹

铣螺旋槽

铣曲线

铣圆弧第4节铣床及铣削加工

铣沟槽第4节铣床及铣削加工2、铣刀的种类第4节铣床及铣削加工圆柱铣刀的几何角度第4节铣床及铣削加工端铣刀的几何角度第4节铣床及铣削加工3、铣削的方式端铣与周铣第4节铣床及铣削加工周铣当切削刃转到任意一点（F）点时，平均切削厚度(1)切削厚度4、铣削切削层参数第4节铣床及铣削加工端铣平均切削厚度第4节铣床及铣削加工端铣刀（见上图）圆柱铣刀直齿：螺旋齿：(2)切削宽度第4节铣床及铣削加工5.逆铣与顺铣第4节铣床及铣削加工第4节铣床及铣削加工6、铣削的工艺特点第4节铣床及铣削加工总结:（1）铣削带硬皮的表面（铸件、锻件），应采用逆铣；（2）在一般机床上，采用逆铣；（3）顺铣加工质量好、刀具寿命长，夹紧力小。仅适用于装有间隙消除装置的铣床上。

切削过程不平稳，易产生振动；生产率较高、加工范围大；刀齿散热条件较好；铣削设备和刀具较复杂。

端铣刀的应用第4节铣床及铣削加工

用砂轮等磨料磨具高速对工件表面进行加工的方法。砂轮结合剂磨粒磨屑气孔工件第5节磨床及磨削加工1、外圆磨削

纵磨法：横向进给量小，表面质量好，使用广泛。横磨法：生产率高，适用于磨削长度较短的外圆表面，要求工件刚性较好。无心磨：精度高，调整困难，适用于小型圆柱体工件大批量生产，但不能磨削有断续的表面。第5节磨床及磨削加工1、磨床上的主要工作比较外圆磨削与内圆磨削：砂轮小，线速度低、转速较高振动大，表面粗糙度值大。砂轮轴直径小，悬伸长，刚性差，效率低。磨损快，排屑冷却困难。比较磨孔与铰孔、拉孔：适应性好，同一砂轮可磨削不同直径。可加工淬硬的孔。可提高孔的位置精度和修正轴线误差。生产率低。2、内圆磨削——适合淬硬孔第5节磨床及磨削加工磨内圆第5节磨床及磨削加工磨内圆横磨法第5节磨床及磨削加工磨内圆无心内圆磨1—滚轮；2—压紧轮；3—工件；4—导轮

第5节磨床及磨削加工

周磨法：接触面小，排屑冷却好，但效率低，用于精磨。端磨法：效率高，但精度低，用于粗磨。3、平面磨削第5节磨床及磨削加工精度高:可达IT7~IT6，

Ra

=0.2~0.8μm。可磨削硬度较高的材料。砂轮有自锐作用。径向分力Fy大。磨削温度高。第5节磨床及磨削加工2、磨削的工艺特点1.麻花钻的结构第6节孔加工机床及常用方法一、钻孔第6节孔加工机床及常用方法一、钻孔第6节孔加工机床及常用方法一、钻孔第6节孔加工机床及常用方法一、钻孔2.麻花钻的结构缺陷细长,刚性和导向性差横刃增大轴向力定心差,钻头易摆动排屑、散热条件差两条主切削刃磨得不对称3.钻削的特点容易引偏排屑困难切削热不易传散第6节孔加工机床及常用方法4.麻花钻的结构缺陷的改进方法可将麻化钻修磨成群钻第6节孔加工机床及常用方法1.扩孔钻与麻花钻比较:

避免了横刃的不良影响；切屑薄而窄,容屑槽浅,扩孔钻刚性好；刀齿多,效率高,棱带多,导向性好,切削平稳。第6节孔加工机床及常用方法二、扩孔1.铰刀的结构:柄部、

颈部、

工作部分：切削部分

修光部分2.铰孔的特点：预制孔的精度对铰孔质量影响很大；加工余量小、切削速度低、切削热少，避免积屑瘤；铰孔过程是切削和挤压摩擦的联合作用；生产率高。第6节孔加工机床及常用方法三、铰孔第6节孔加工机床及常用方法四、钻床第6节孔加工机床及常用方法四、钻床1.镗刀的种类:单刃镗刀：双刃镗刀：多刃镗刀：2.镗削的应用特别适合加工孔和孔系加工端面、内环槽、成形面加工螺纹第6节孔加工机床及常用方法五、镗孔卧式镗床外形图第6节孔加工机床及常用方法五、镗孔（a）主轴进给；（b）工作台纵向进给平旋盘装刀（镗大直径孔）；（c）平旋盘径向进给（车端面）；（d）钻孔；（e）工作台纵向进给平旋盘装刀（车大直径螺纹）；（f）有后支承横向进给铣成形面；（g）工作台横向或主轴箱向下进给铣平面；（h）有后支承轴向进给。第6节孔加工机床及常用方法五、镗孔一、刨床第7节刨床、插床、拉床及其加工方法1.刨床的组成及运动第7节刨床、插床、拉床及其加工方法一、刨床1.刨床的组成及运动第7节刨床、插床、拉床及其加工方法一、刨床1.刨床的组成及运动第7节刨床、插床、拉床及其加工方法一、刨床2.刨床上的主要工作3、刨削的工艺特点

特别适合加工狭长平面生产率一般较低冲击大,适合中、低速切削工件表面硬化小4.宽刀精刨Ra=0.4—0.8μ平面度0.02/1000第7节刨床、插床、拉床及其加工方法2、插削：特别适合加工盲孔或有障碍台肩的内表面及外表面1、插床：为立式的牛头刨床第7节刨床、插床、拉床及其加工方法二、插床第7节刨床、插床、拉床及其加工方法三、拉床1、拉刀结构及进给原理第7节刨床、插床、拉床及其加工方法刀齿几何参数：

齿升量fz、齿距p、前角γ0、后角α0和刃带宽度

(ba)。第7节刨床、插床、拉床及其加工方法2、拉削的工艺特点

生产率高加工范围广加工精度高，表面粗糙度较小拉床简单拉刀寿命长适用于大批大量生产第7节刨床、插床、拉床及其加工方法齿轮加工一、齿轮加工的技术要求1.传递运动的准确性 对于分度运动传动用齿轮,主要要求是齿轮运动精度,使传递运动准确可靠；2.传动平稳性 对于高速运动传动用齿轮，必须工作平稳，没有冲击和噪声；第8节齿轮与螺纹加工3.载荷分布的均匀性 对于高速重载齿轮，则要求齿轮的接触精度高，是齿轮整个齿宽接触面在3／4以上，以提高齿面的承载能力；4.传动侧隙 对于换向传动和读数机构，齿侧间隙的要求很高，间隙控制精度很高。一、齿轮加工的技术要求第8节齿轮与螺纹加工1、成型法加工 依靠刀齿或砂轮的形状加工工件的方法，如：铣齿和成型法磨齿

。第8节齿轮与螺纹加工2、展成法加工

通过刀具或砂轮的运动包络出零件的型面，如：滚齿和插齿。第8节齿轮与螺纹加工1、铣齿：

属成形法，加工精度9级以下，生产率低生产成本低。铣刀码12345678加工齿数8件套m<912-13-14-16-17-20-21-25-36-34-35-54-55-134-135-∞15件套12131415-1617-1819-2021-2223-2526-2930-3435-4142-5455-7980-134135-∞第8节齿轮与螺纹加工2、滚齿及插齿：

均属展成法，滚齿生产率高于插齿。滚齿加工原理第8节齿轮与螺纹加工齿轮滚刀的基本蜗杆第8节齿轮与螺纹加工插齿加工的运动及原理第8节齿轮与螺纹加工滚齿的特点适应性好。由于滚齿是采用展成法加工，因而一把滚刀可以加工与其模数、齿形角相同的不同齿数的齿轮；生产效率高。因为滚齿是连续切削，无空行程损失。被切齿轮的齿距偏差小；齿廓表面粗糙度大于插齿。工件转过一个齿，滚刀转过1/k转（k为滚刀线数）。因此，在工件上加工出一个完整的齿槽，刀具相应地转1/k转。如果在滚刀上开有n个刀槽，则工件的齿廓是由j=n/k个折线组成。滚齿不可用于加工多联齿及内齿轮等插齿的特点齿形精度比滚齿高；插齿刀没有设计误差。齿廓表面粗糙度小于滚齿；运动精度低于滚齿。由于插齿时，插齿刀上各个刀齿顺次切削工件的各个齿槽，所以刀具的齿距累积误差将直接传递给被加工齿轮，从而影响被切齿轮的运动精度。齿向偏差比滚齿大。由于插齿刀往复运动频繁，主轴与套筒容易磨损，所以齿向偏差常比滚齿加工时要大。效率较低，适合内齿轮、多联齿轮、齿条、扇形齿轮。2.珩齿及剃齿

均属齿形精加工，珩齿使用的工具为珩磨轮，适用于硬齿面；而剃齿使用的工具为剃齿刀,适用于软齿面。第8节齿轮与螺纹加工第8节齿轮与螺纹加工3、磨齿属齿形精加工，分：成型法磨齿、展成法磨齿。第8节齿轮与螺纹加工二、齿轮加工方案分析加工方法加工原理齿面粗糙度Ra/μm精度等级设备生产率适用范围铣齿成型法6.3～3.29普通铣床低单件、修配或精度低的齿轮插齿展成法3.2～1.68～7插齿机较滚齿低加工多联齿的小齿轮及内齿轮滚齿展成法3.2～1.68～7滚齿机较高单件或成批生产剃齿展成法0.8～0.47～6剃齿机高软齿面的精加工珩齿展成法0.8～0.47～6珩齿机很高硬齿面的精加工，成批大量生产磨齿展成法／成型法0.8～0.26～3磨齿机展成法较成型法低硬齿面的精加工，一、螺纹的种类按螺纹的作用分：紧固螺纹传动螺纹第8节齿轮与螺纹加工螺纹加工紧固螺纹主要有：三角螺纹、平面螺纹第8节齿轮与螺纹加工传动螺纹分：梯形螺纹、方型螺纹、方型螺纹第8节齿轮与螺纹加工1.螺纹公差的组成二、螺纹加工的技术要求第8节齿轮与螺纹加工紧固螺纹或非精密传动螺纹:中径公差、顶径公差顶径：外螺纹为大径，内螺纹为小径。精密传动螺纹：大、中、小径公差及螺距、牙形公差2.螺纹代号及技术要求第8节齿轮与螺纹加工第8节齿轮与螺纹加工车螺纹z4第8节齿轮与螺纹加工

螺纹车削原理刀尖上一点的速度应等于丝杆上螺母移动的速度即第8节齿轮与螺纹加工铣螺纹盘状铣刀铣螺纹第8节齿轮与螺纹加工螺纹(螺旋槽)铣削原理第8节齿轮与螺纹加工磨螺纹第8节齿轮与螺纹加工滚压螺纹搓丝板搓丝第8节齿轮与螺纹加工1.车螺纹：单件小批量生产，精度9～4级2.铣螺纹：成批生产，精度9～8级3.磨螺纹：单件小批量生产,精度可达4～3级4.滚压：大批大量生产,精度可达6～4级5.攻丝套扣：修配或单件生产；机攻用于成批生产三、螺纹加工方法分析第8节齿轮与螺纹加工一、高精度磨削(Ra<0.16μm)1．加工原理砂轮经精细修整后，磨粒形成能同时参加切削的许多等高微刃，因而能磨出Ra较小的平面。2．应用 精密磨削

(

Ra0.16~0.04μm)；

超精密磨削

(

Ra0.04~0.01μm)；

镜面磨削

(<Ra0.01μm)。第9节光整加工

——在较低的切削速度和压力下，用细粒度油石加工工件表面的加工方法。

切削过程：①强烈切削阶段；②正常切削阶段；③微弱切削阶段；④自动停止切削阶段。二、超精加工

（Ra

0.04~0.01μm)第9节光整加工1．用装有细磨粒、低硬度磨条（油石）的磨头，在一定压力下低速加工工件表面。2．工艺特点及应用工件表面质量、耐磨性好；加工余量小（3~10μm）；工件表面变质层浅，无烧伤现象；只提高表面质量，不能提高尺寸精度、形状精度。

第9节光整加工

三、研磨研磨是利用研磨工具和研磨剂，借助于研具与工件在一定的压力下的相对运动，从工件上研去一层极薄表面层的精密加工方法。第9节光整加工

三、研磨常用的研具材料常用的研具材料有铸铁（精研）、软钢、黄铜紫铜（粗研）、硬木等。常用磨料常用的磨料有氧化物系刚玉和碳化物系的碳化硅，还有高硬度的金刚石和碳化硼。在精研时，还采用软磨料，如氧化铁