第8講 機(jī)械加工方法

1、2 模具設(shè)計與制造專業(yè)主要專業(yè)課程 2.1.1 零件表面的成形方法；零件表面的成形方法； 2.1.2 切削成形運動和切削用量；切削成形運動和切削用量； 2.1.3 切削層與切削層參數(shù)；切削層與切削層參數(shù)； 2.1.4 常用的切削加工方法；常用的切削加工方法； 2.1.5 選擇加工方法的原則。選擇加工方法的原則。 第第8 8講講 模具機(jī)械加工方法模具機(jī)械加工方法 2.1.1 零件表面的成形方法零件表面的成形方法 模具零件的表面都是由基本表面組成的。這些表模具零件的表面都是由基本表面組成的。這些表 面包括平面、圓柱面、圓錐面以及各種成形面（螺面包括平面、圓柱面、圓錐面以及各種成形面（螺 紋面、漸開

2、線齒面）等。紋面、漸開線齒面）等。 零件表面通常要以零件表面通常要以 看成是一條母線沿著另看成是一條母線沿著另 一條導(dǎo)線運動而成的。一條導(dǎo)線運動而成的。 母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為發(fā)生發(fā)生 線線。 形成平面、圓柱面和直線成形面的母線和導(dǎo)線形成平面、圓柱面和直線成形面的母線和導(dǎo)線 的作用可以互換，稱為可逆表面。的作用可以互換，稱為可逆表面。 而形成螺紋面、圓環(huán)面、球面和圓錐面的母線和而形成螺紋面、圓環(huán)面、球面和圓錐面的母線和 導(dǎo)線則不能互換，稱為非可逆表面。導(dǎo)線則不能互換，稱為非可逆表面。 軌跡法軌跡法 成形法成形法 相切法相切法 展成法展成法 零件表面的四種加工方法零件表面的四種加工方法

3、 軌跡軌跡法法靠刀尖的運動軌跡來形成所需靠刀尖的運動軌跡來形成所需 要表面形要表面形 狀的方法。如數(shù)控車車削。狀的方法。如數(shù)控車車削。 成形法成形法利用成形刀具來形成發(fā)生線，對工件進(jìn)利用成形刀具來形成發(fā)生線，對工件進(jìn) 行加工的方法。如成形車刀車削。行加工的方法。如成形車刀車削。 相切法相切法由圓周刀具上的多個切削點來共同形成由圓周刀具上的多個切削點來共同形成 所需工件表面形狀的方法。如數(shù)控銑削。所需工件表面形狀的方法。如數(shù)控銑削。 展成法展成法利用工件和刀具作展成切削運動來形成利用工件和刀具作展成切削運動來形成 工件表面的方法。如插齒或滾齒加工。工件表面的方法。如插齒或滾齒加工。 成形車削成形

4、車削成形銑削成形銑削成形磨削成形磨削 展成法滾齒加工展成法滾齒加工 軌跡法軌跡法 成形法成形法相切法相切法 展成法展成法 2.1.2 切削成形運動和切削用量切削成形運動和切削用量 1、成形運動、成形運動 成形運動是指刀具相對工件的表面的切削運動，成形運動是指刀具相對工件的表面的切削運動， 分主運動和進(jìn)給運動兩種。分主運動和進(jìn)給運動兩種。 主運動是運動速度快、消耗功率最大，直接切除主運動是運動速度快、消耗功率最大，直接切除 工件上切削層的運動。機(jī)床的主運動只能有一個，工件上切削層的運動。機(jī)床的主運動只能有一個， 可以由工件完成，也可以由刀具完成。車削時主運可以由工件完成，也可以由刀具完成。車削時

5、主運 動是工件的旋轉(zhuǎn)運動；銑削時主運動是銑刀的旋轉(zhuǎn)動是工件的旋轉(zhuǎn)運動；銑削時主運動是銑刀的旋轉(zhuǎn) 運動。運動。 進(jìn)給運動是不斷把切削層投入切削的運動。進(jìn)進(jìn)給運動是不斷把切削層投入切削的運動。進(jìn) 給運動速度低，消耗功率小。進(jìn)給運動不限于一給運動速度低，消耗功率小。進(jìn)給運動不限于一 個，可以是連續(xù)的，也可以是間歇性的。個，可以是連續(xù)的，也可以是間歇性的。 車削時進(jìn)給運動是車刀的縱向或徑向運動；銑車削時進(jìn)給運動是車刀的縱向或徑向運動；銑 削時進(jìn)給運動是工件的縱向、橫向或軸向運動。削時進(jìn)給運動是工件的縱向、橫向或軸向運動。 2、切削過程中工件上的表面、切削過程中工件上的表面 切削時，工件上形成三個不斷變

6、化著的三個表切削時，工件上形成三個不斷變化著的三個表 面：已加工面、待加工面和過渡面。面：已加工面、待加工面和過渡面。 已加工面已加工面 指經(jīng)切削形成的新表面，它隨著切指經(jīng)切削形成的新表面，它隨著切 削運動的進(jìn)行逐漸擴(kuò)大。削運動的進(jìn)行逐漸擴(kuò)大。 待加工面待加工面 指即將被切除的表面，它隨著切削指即將被切除的表面，它隨著切削 運動的進(jìn)行逐漸縮小，直至全部切去。運動的進(jìn)行逐漸縮小，直至全部切去。 過渡面過渡面 指正在切削的表面，指正在切削的表面， 是不斷變化著的表面，是不斷變化著的表面， 它在待加工面和已加它在待加工面和已加 工面之間。工面之間。 3、切削用量、切削用量 切削用量是指切削加工過程中

7、切削速度、進(jìn)給切削用量是指切削加工過程中切削速度、進(jìn)給 量和背吃刀量的總稱，又稱切削用量三要素。量和背吃刀量的總稱，又稱切削用量三要素。 切削速度切削速度c 是指切削刃上選定點相對工件的主是指切削刃上選定點相對工件的主 運動線速度。當(dāng)主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，其切削速度運動線速度。當(dāng)主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，其切削速度 c（單位為（單位為m/min）為）為 dn 1000 c= 式中式中 d完成主運動的工件或刀具的最大直徑（完成主運動的工件或刀具的最大直徑（mm） n主運動的轉(zhuǎn)速（主運動的轉(zhuǎn)速（r/min）。）。 進(jìn)給量進(jìn)給量f 當(dāng)主運動旋轉(zhuǎn)一周時，刀具（或工件）當(dāng)主運動旋轉(zhuǎn)一周時，刀具（或工件） 沿直給

8、方向上的位移量（沿直給方向上的位移量（mm）。進(jìn)給量的大小也）。進(jìn)給量的大小也 反映了進(jìn)給速度反映了進(jìn)給速度f（單位為（單位為mm/min）的大小，其）的大小，其 關(guān)系為關(guān)系為 f f n 當(dāng)主運動為往復(fù)直線運動時當(dāng)主運動為往復(fù)直線運動時(如刨削如刨削)，進(jìn)給量指，進(jìn)給量指 刀具或工件每往復(fù)一次，兩者沿進(jìn)給方向的相對刀具或工件每往復(fù)一次，兩者沿進(jìn)給方向的相對 位移量，單位是位移量，單位是mm每雙行程，或每雙行程，或mm每單每單 行程。行程。 銑削、絞削時，用每齒進(jìn)給量表示，單位是銑削、絞削時，用每齒進(jìn)給量表示，單位是 mm每齒。它與進(jìn)給量的關(guān)系為：每齒。它與進(jìn)給量的關(guān)系為： fcf z = 背

9、吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度） 背吃刀量是在與主運動和進(jìn)給運動方向相垂直的方背吃刀量是在與主運動和進(jìn)給運動方向相垂直的方 向上測量的工件上已加工表面和待加工表面間的距離，向上測量的工件上已加工表面和待加工表面間的距離， 單位為單位為mmmm。外圓車削的背吃刀量是工件已加工表面和。外圓車削的背吃刀量是工件已加工表面和 待加工表面之間的垂直距離單位為待加工表面之間的垂直距離單位為mmmm。鉆孔時背吃刀鉆孔時背吃刀 量是鉆孔半徑。量是鉆孔半徑。 主運動是回轉(zhuǎn)運動時主運動是回轉(zhuǎn)運動時： 式中式中 工件上待加工表面直徑，工件上待加工表面直徑，mmmm； 工件上已加工表面直徑，工件上已加工表面直徑

10、，r/mmr/mm。 主運動是直線運動時：主運動是直線運動時： 式中式中 工件上待加工表面厚度，工件上待加工表面厚度，mmmm； 工件上已加工表面厚度，工件上已加工表面厚度，mmmm。 mw p HHa 2 mw p dd a m d w d w H m H 外圓車削時的切削用量外圓車削時的切削用量 2.1.3 切削層與切削層參數(shù)切削層與切削層參數(shù) 以車削加工為例，如下圖所示，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，以車削加工為例，如下圖所示，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)， 車刀沿工件軸線移動一段距離，即進(jìn)給量車刀沿工件軸線移動一段距離，即進(jìn)給量( (單位為單位為mmmm r)r)。這時，切削刃從加工表面。這時，切削刃從加工表面的位置

11、移至相鄰的位置移至相鄰 的加工表面的加工表面的位置上，的位置上，、之間由車刀切削刃之間由車刀切削刃 切下的一層金屬稱為切削層。在與切削速度方向相切下的一層金屬稱為切削層。在與切削速度方向相 垂直的切削層截面內(nèi)度量的切削層的尺寸稱為切削垂直的切削層截面內(nèi)度量的切削層的尺寸稱為切削 層參數(shù)。層參數(shù)。 切削層參數(shù)有切削層參數(shù)有 公稱厚度公稱厚度hD、 切削寬度切削寬度bD和和 切削面積切削面積AD 切削層的公稱厚度切削層的公稱厚度 過切削刃上選定點，在過切削刃上選定點，在 基面內(nèi)測量的垂直于加工表面的切削層尺寸基面內(nèi)測量的垂直于加工表面的切削層尺寸( (單位為單位為 mm)mm)。 例縱車外圓時例縱

12、車外圓時 切削寬度切削寬度 過切削刃上選定點，在基面內(nèi)測量的平行于加過切削刃上選定點，在基面內(nèi)測量的平行于加 工表面的切削層尺寸工表面的切削層尺寸( (單位為單位為mm)mm)。例縱車外圓時。例縱車外圓時 r p sin k a D b D h r sin kf 切削面積切削面積 過切削刃上選定點，在基面內(nèi)測過切削刃上選定點，在基面內(nèi)測 量的切削層的橫截面面積（單位為量的切削層的橫截面面積（單位為mmmm2 2） 對于車削，不論切削刃形狀如何，切削面積均對于車削，不論切削刃形狀如何，切削面積均 為：為： D A D h D b = f p a= 2.1.4 常用的切削加工方法常用的切削加工方法

13、 模具零件的外形表面一般采用車、銑、刨、磨模具零件的外形表面一般采用車、銑、刨、磨 等普通切削加工方法加工。等普通切削加工方法加工。 選擇加工方法的原則是結(jié)合零件結(jié)構(gòu)形狀及大選擇加工方法的原則是結(jié)合零件結(jié)構(gòu)形狀及大 小，在保證質(zhì)量的前提下，優(yōu)先采用效率高的加工小，在保證質(zhì)量的前提下，優(yōu)先采用效率高的加工 方法，同時兼顧現(xiàn)有設(shè)備和經(jīng)濟(jì)性。方法，同時兼顧現(xiàn)有設(shè)備和經(jīng)濟(jì)性。 模具零件的成形表面一般采用線切割、數(shù)控銑和模具零件的成形表面一般采用線切割、數(shù)控銑和 電火花成形加工。電火花成形加工。 （一）車削加工（一）車削加工 車削加工是回轉(zhuǎn)體零件首選的加工方法，適合車削加工是回轉(zhuǎn)體零件首選的加工方法，適

14、合 加工內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面和端面，還能加工螺旋面、加工內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面和端面，還能加工螺旋面、 鉆孔、鉸孔及滾花等。鉆孔、鉸孔及滾花等。 運動特征：主運動為主軸帶動工件作回轉(zhuǎn)運動運動特征：主運動為主軸帶動工件作回轉(zhuǎn)運動 ；進(jìn)；進(jìn) 給運動是刀具的直線運動。給運動是刀具的直線運動。 所用刀具：車刀、鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐等。所用刀具：車刀、鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐等。 最常用的車床是臥式車床，工件通常經(jīng)過粗車、最常用的車床是臥式車床，工件通常經(jīng)過粗車、 半精車和精車等工序來達(dá)到設(shè)計要求。精車的尺寸半精車和精車等工序來達(dá)到設(shè)計要求。精車的尺寸 精度可達(dá)精度可達(dá)IT6IT8，表面粗糙度為，表面粗糙度為

15、Ra1.6m。 車削加工視頻車削加工視頻 鉆中心孔鉆中心孔鉆孔鉆孔鏜孔鏜孔 鉸孔鉸孔鏜錐孔鏜錐孔 車端面車端面 切槽或切斷切槽或切斷車螺紋車螺紋 滾花滾花車錐面車錐面 車成形面車成形面車外圓車外圓攻螺紋攻螺紋 車外圓車外圓 車錐面車錐面 圖4.1 完成車削加工的核心要求： 被加工表面為回轉(zhuǎn)面，其回轉(zhuǎn)中心位于車床主軸中心。 模具零件常用的車削加工方法 （二）銑削加工（二）銑削加工 銑削加工是非回轉(zhuǎn)體零件加工最常用的方法，適銑削加工是非回轉(zhuǎn)體零件加工最常用的方法，適 合加工各種平面及各種成形面，能進(jìn)行鉆孔、鉸孔、合加工各種平面及各種成形面，能進(jìn)行鉆孔、鉸孔、 鏜孔等加工。鏜孔等加工。 主運動是銑刀

16、的旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)給運動是銑刀或工主運動是銑刀的旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)給運動是銑刀或工 件的直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。件的直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。 應(yīng)用最廣的銑床是立式銑床，精銑的尺寸精度可達(dá)應(yīng)用最廣的銑床是立式銑床，精銑的尺寸精度可達(dá) IT8，表面粗糙度為，表面粗糙度為Ra1.6m。 銑削加工視頻銑削加工視頻 （三）刨削加工（三）刨削加工 刨削加工效率不如銑削加工，應(yīng)用不廣泛。可用刨削加工效率不如銑削加工，應(yīng)用不廣泛?？捎?于模具零件外形的加工。于模具零件外形的加工。 大型模板可用龍門刨床加工。刨削的尺寸精度可達(dá)大型模板可用龍門刨床加工。刨削的尺寸精度可達(dá) IT10，表面粗糙度為，表面粗糙度為Ra1.6m。 （四）

17、鉆削加工（四）鉆削加工 鉆削加工是模具零件中孔的主要加工方法。所用鉆削加工是模具零件中孔的主要加工方法。所用 設(shè)備主要是臺式鉆床和搖臂鉆床，可鉆孔、擴(kuò)孔、設(shè)備主要是臺式鉆床和搖臂鉆床，可鉆孔、擴(kuò)孔、 鉸孔等加工，常用于模具零件的螺釘孔、銷釘孔、鉸孔等加工，常用于模具零件的螺釘孔、銷釘孔、 彈簧孔、冷卻水道孔、線切割穿絲孔等一般孔的加彈簧孔、冷卻水道孔、線切割穿絲孔等一般孔的加 工。工。 刨削加工視頻刨削加工視頻 （五）磨削加工（五）磨削加工 磨削加工是一種精加工方法，適合精加工平面、內(nèi)磨削加工是一種精加工方法，適合精加工平面、內(nèi) 孔和外圓。能加工一般刀具難以加工的高硬度、高脆孔和外圓。能加工一

18、般刀具難以加工的高硬度、高脆 性材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金等。性材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金等。 常用的磨床有平面磨床和內(nèi)外圓磨床。磨削尺寸精常用的磨床有平面磨床和內(nèi)外圓磨床。磨削尺寸精 度可達(dá)度可達(dá)IT6IT7，表面粗糙度為，表面粗糙度為Ra0.4m。 形狀復(fù)雜的凸?；虬寄ｈ偧刹捎贸尚文ハ鳌Ｐ螤顝?fù)雜的凸?；虬寄ｈ偧刹捎贸尚文ハ?。 磨削加工視頻磨削加工視頻 （六）坐標(biāo)鏜床加工（六）坐標(biāo)鏜床加工 坐標(biāo)鏜床是一種高精度孔加工的精密機(jī)床，具有精坐標(biāo)鏜床是一種高精度孔加工的精密機(jī)床，具有精 密坐標(biāo)定位裝置，主要用于加工位置精度要求的孔。密坐標(biāo)定位裝置，主要用于加工位置精度要求的孔。 可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸

19、孔（見鉸削）、銑削、精密刻可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔（見鉸削）、銑削、精密刻 線和精密劃線等工作，也可作孔距和輪廓尺寸的精密線和精密劃線等工作，也可作孔距和輪廓尺寸的精密 測量。測量。 孔的尺寸精度可達(dá)孔的尺寸精度可達(dá)IT6IT7，表面粗糙度為，表面粗糙度為 Ra0.8m.，孔距精度可達(dá)，孔距精度可達(dá)0.01mm。 主運動是鏜刀的旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)給運動是鏜刀或工件主運動是鏜刀的旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)給運動是鏜刀或工件 的直線運動。的直線運動。 坐標(biāo)鏜床加工視頻坐標(biāo)鏜床加工視頻 （七）仿形加工（七）仿形加工 仿形加工以靠模為依據(jù)，觸關(guān)沿靠模表面移動，仿形加工以靠模為依據(jù)，觸關(guān)沿靠模表面移動， 通過仿形機(jī)構(gòu)使刀具作

20、同步仿形動作，從而在模具零通過仿形機(jī)構(gòu)使刀具作同步仿形動作，從而在模具零 件上加工出與靠模相同的型面。隨著數(shù)控機(jī)床的普通，件上加工出與靠模相同的型面。隨著數(shù)控機(jī)床的普通， 仿形加工已很少使用。仿形加工已很少使用。 （八）坐標(biāo)磨床加工（八）坐標(biāo)磨床加工 坐標(biāo)磨床是一種對高精度孔精加工的精密機(jī)床，坐標(biāo)磨床是一種對高精度孔精加工的精密機(jī)床， 可加工淬硬的孔，主要用于精密模具的孔精加工，尺可加工淬硬的孔，主要用于精密模具的孔精加工，尺 寸精度可達(dá)寸精度可達(dá)5m，表面粗糙度為，表面粗糙度為Ra0.2m。 仿形加工視頻仿形加工視頻 坐標(biāo)磨床加工視頻坐標(biāo)磨床加工視頻 （九）成形磨削（九）成形磨削 成形磨削是對成形表面分段精加工的一種方法，成形磨削是對成形表面分段精加工的一種方法， 可磨削淬硬的凸模和凹模拼塊，還可磨削電火花加可磨削淬硬的凸模和凹模拼塊，還可磨削電火花加 工用電極。成形磨削通常在成形磨床上進(jìn)