金屬切削機床及各種加工方法

1、 2.1 金屬切削機床的分類、型號及傳動2.2 車削加工2.3 銑削、刨削和拉削2.4 鉆削與鏜削加工2.5 磨削加工2.6 光整加工2.7 齒輪齒形加工2.8 特種加工技術(shù)概述22.1 金屬切削機床的分類、型號及傳動2.1.1 金屬切削機床的分類 l 按照加工精度： l 按照自動化程度：手動、機動、半自動、自動l 按加工性質(zhì)和加工刀具共分12類（表2.1）l 按照機床通用性（萬能程度） （1）通用機床（萬能機床）： （2）專門化機床（專能機床）： （3）專用機床：32.1 金屬切削機床的分類、型號及傳動2.1.1 金屬切削機床的分類 l 按照加工精度： l 按照自動化程度：手動、機動、半自動

2、、自動新型機床介紹l 按加工性質(zhì)和加工刀具共分12類（表2.1）l 按照機床通用性（萬能程度） （1）通用機床（萬能機床）： （2）專門化機床（專能機床）： （3）專用機床：42.1.2 金屬切削機床的型號l 國產(chǎn)機床型號：（代表字母，代表數(shù)字）類別類別代號代號 （特性代號）（特性代號） 組別組別代號代號 型別型別代號代號 主參數(shù)（主參數(shù)（主軸數(shù)）主軸數(shù)） （重大改進）（重大改進） （）（）（）（）（）XK6030AC6140C6 20M1432C2140652.1.3 機床的基本構(gòu)造l 基本構(gòu)件：主傳動部件進給運動部件動力源刀具安裝裝置工件安裝裝置支承件2.1.4 機床的基本傳動類型 機床的

3、基本傳動類型有機械、液壓、氣動、電伺服等。最常用的有機械傳動和液壓傳動。6l 機械傳動：傳動副及符號7結(jié)構(gòu)圖8機械傳動傳動比：被主被主主被DDZZnni 積積所所有有被被動動齒齒輪輪齒齒數(shù)數(shù)連連乘乘積積所所有有主主動動齒齒輪輪齒齒數(shù)數(shù)連連乘乘總總 i傳動鏈：從輸入到輸出方向，由若干傳動副依次組合起來的傳動系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)圖：用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號表示的傳動系統(tǒng)。傳動結(jié)構(gòu)式：按傳動鏈次序用傳動軸號和傳動副的結(jié)構(gòu)參數(shù)表示的傳動關(guān)系式。傳動平衡式：用數(shù)字表達式排列的方程式來表示傳動鏈“末端件”（起始和終了傳動件）之間的傳動關(guān)系。傳動級數(shù)：傳動系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速不同個數(shù)。9例XXXXXXXXXIIIIIIIVV

4、vfd1=100d2=300n電=1450rpmz1=30z2=65z3=26z4=72z5=20z6=60z7=20 m=2傳動結(jié)構(gòu)式：齒齒條條電電/765432121zVzzIVzzIIIzzIIddIn 765432121mzzzzzzzddnvf 電電傳動平衡式：10機床中常用的變速機構(gòu)： （1） 滑移齒輪變速XXIIIZ1Z2Z3Z4XXIIIZ1Z2Z3Z4 4231ZZZZ傳動結(jié)構(gòu)式：- - 11 （2） 離合器變速IIIZ1Z2Z3Z4XXIIIZ1Z2Z3Z4XX 4231ZZZZ傳動結(jié)構(gòu)式：- -12結(jié)構(gòu)圖13 （3） 塔輪變速XXX X XXXX X Xd6d7d8d9d

5、10IIId1d2d3d4d5XXX X XIZ1Z2Z3Z4Z5IIZ6傳動結(jié)構(gòu)式：- - - - 10594837261dddddddddd 6564636261ZZZZZZZZZZ14結(jié)構(gòu)圖15 機床傳動系統(tǒng)的分析方法：“抓兩頭，連中間 ”2448522436263927302621272652265226XIIXIXIIIXIIXIXXXX XXIII26525226-XI)(26395226-XII36272421522648302427-XI 16C616車床傳動系統(tǒng)17例IVVZ1=24Z3=60Z5=24Z4=24Z2=60Z6=60M2M1 VZZMZZMZZZZMZZIV2

6、11432213416518例fP=12xxxxxxxxxxxxnr=1450rpmd=150IIIIII1545d=3004515363628za=24zc=24zd=120zb=10824127進給運動： （主軸）（主軸）電機電機IIIII 45154515300150 ）絲絲杠杠（主主軸軸）1212724120241082428363636 PIII 主運動： 19進給量計算 ：絲杠螺母進給：（S為絲杠導(dǎo)程）齒輪齒條進給： （m為末級齒輪模數(shù)）12127241202410824283636361fsif絲主.1末末主mzif.1機床掛輪的要求：1） 備用齒輪中應(yīng)有選用齒輪齒數(shù)；2） 要防

7、止掛輪互相干涉，要求滿足下列條件： za+zbzc+k zc+zdzb+k 其中k=1522車、銑螺紋時要求進給量應(yīng)與加工螺紋的螺距或?qū)С滔嗟?，齒輪加工時，滾刀轉(zhuǎn)過1/k轉(zhuǎn)，齒輪轉(zhuǎn)過一個齒或插齒刀轉(zhuǎn)過一個齒，齒輪也轉(zhuǎn)過一個齒。從而可計算出掛輪的傳動比，根據(jù)傳動比來選配掛輪齒數(shù)。20l 機床的液壓傳動簡介v液壓系統(tǒng)的主要組成部分：v動力源v速度控制回路v壓力控制回路v方向控制回路v執(zhí)行機構(gòu)v液壓附件212.2 車削加工 外圓表面是軸類、盤類、套類零件的主要表面或輔助表面、外圓表面的加工方法很多，常用的機械切削方法有車削、磨削等。2.2.1 車削加工范圍 在車床上利用工件旋轉(zhuǎn)，刀具相對移動來加工工

8、件的。l 車削的方法車削加工232.2.2 車削加工機床車削裝夾車削裝夾26l 車削的工藝特點: （1） 易于保證各外圓表面及其它表面間的位置精度 ( 2 ) 粗 車 ： 精 度 I T 1 3 I T 11 、 表 面 粗 糙 度Ra5012.5m； 半精車：精度IT10IT9、表面粗糙度Ra 6.33.2m 精 車 ： 精 度 I T 8 I T 6 、 表 面 粗 糙 度Ra1.60.8m （3） 適合于有色金屬零件的精加工 （4） 切削過程平穩(wěn)、切削效率高 （5）刀具簡單，適應(yīng)性廣27l 車削錐面1）轉(zhuǎn)動小滑板（小刀架）：轉(zhuǎn)過角度等于錐度斜角，手動進給小滑板。適合于加工大而短的內(nèi)外錐度

9、。2）偏移尾座：偏移距離S=L(D-d)/2l，大拖板自動進給。適合于加工小而長的外錐度。3）靠模法：靠模連在中拖板上，大拖板自動進給，精度高、效率高。適合于批量加工小而長的外錐度，也可加工成型面。4）成形刀具法：成形刀具作橫向進給，精度高、效率高。適合于批量加工短錐度，也可加工短的成型面。28l 車削螺紋尖刀車削螺紋 特點：精度高，適應(yīng)性廣（可以加工各種牙形、左右旋、內(nèi)外螺紋），但效率低。l 刀具前刀面上牙形角要與螺紋的牙形角吻合，刀尖與機床中心等高，刀桿與主軸軸線垂直（用樣板校對）l 吃刀的方法徑向或斜向。 梳刀車螺紋 特點：效率較高，但只能加工小螺距較短的螺紋。旋風(fēng)銑 特點：效率較高，用

10、于加工大、小螺距較長的螺紋。292.3 銑削、刨削和拉削 2.3.1 銑削加工范圍平面、直槽、T形槽、燕尾槽、三維內(nèi)外形狀等30銑削溝槽312.3 銑削、刨削和拉削 2.3.4 銑削工藝特點：（1） 生產(chǎn)率較高（2） 刀齒散熱條件較好（3） 切削過程不平穩(wěn)（4） 銑削加工精度IT98，Ra6.31.6m；高速銑精度IT76，Ra1.60.4m2.3.2 銑床：臥式升降臺銑床、立式升降臺銑床、龍門銑床、數(shù)控銑床等。 2.3.3 銑削加工刀具立銑刀、盤銑刀、三面刃銑刀、鍵槽銑刀、鋸片銑刀等。32l 銑削方式（1） 周銑法：用圓周齒進行銑削加工逆銑順銑33l 銑削方式 逆銑逆銑順銑順銑切削運動切削運

11、動切削方向與進給方向相反切削方向與進給方向相反切削方向與進給方向相同切削方向與進給方向相同切削厚度切削厚度由由0最大最大由最大由最大0刀具磨損刀具磨損初期有滑擦，磨損快初期有滑擦，磨損快刀齒易切入，壽命長刀齒易切入，壽命長作用力作用力垂直分力使工件上抬，不垂直分力使工件上抬，不利于夾緊工件；利于夾緊工件；水平分力與進給反向，消水平分力與進給反向，消除了絲杠間隙，進給平穩(wěn)除了絲杠間隙，進給平穩(wěn)垂直分力使工件下壓，有垂直分力使工件下壓，有利于夾緊工件；利于夾緊工件；水平分力與進給同向，由水平分力與進給同向，由于絲杠間隙，工作臺會前于絲杠間隙，工作臺會前竄，造成啃刀或打刀。竄，造成啃刀或打刀。表面質(zhì)

12、量表面質(zhì)量表面粗糙表面粗糙表面光潔表面光潔使用情況使用情況常用常用 無間隙進給機床采用無間隙進給機床采用 34周銑35（2）端銑法 ：用端面齒進行銑削加工 端銑法刀桿剛性好，可大用量切削，效率較周銑高； 端銑時有多個切削刃同時切削，切削平穩(wěn)性好，周銑只有一個到兩個齒切削，切削平穩(wěn)性較差，加工質(zhì)量比端銑低一個等級； 端銑刀齒有修光過渡刃和副刀刃，加工質(zhì)量較好； 端銑到結(jié)構(gòu)簡單，可鑲嵌硬質(zhì)合金刀片，周銑刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 端銑適應(yīng)性較差，一般用于加工大平面，周銑適應(yīng)性較好，可以加工平面、各種溝槽等。36l 銑削中的分度當(dāng)銑削四方、六方、齒形離合器、齒輪和多齒刀具的容屑槽時，每銑過一個表面后，需要將工件轉(zhuǎn)

13、動一定角度，再銑另一表面，這種工作稱為分度，分度使用銑床的附件分度頭進行。萬能分度頭分度盤分度37l 銑削螺紋l 盤形或指形銑刀銑螺紋 用于加工大導(dǎo)程螺紋，效率較高。l 梳形螺紋銑刀銑螺紋 用于批量加工小螺距較短的螺紋，效率較高。382.3.5 刨削加工l 刨削的工藝特點： （1） 精度低IT9IT8，Ra6.31.6m； （2） 效率低； （3） 刀具結(jié)構(gòu)簡單l 寬刃精刨：加工表面粗糙度Ra1.60.4m ，直線度不大于0.02mm/1m， 可代替刮研或磨削，以保證平面貼合度，常用于導(dǎo)軌面、結(jié)合面的精加工l 刨削機床：牛頭刨床加工，龍門刨床加工l 刨削運動與加工范圍：加工平面、直通溝槽和成型

14、面等。 39l 插削加工：插削方法：立式刨削插削應(yīng)用：常用于內(nèi)孔直槽或外形的加工。插削機床：插床402.3.6 拉削加工1）拉削運動與加工范圍：可以加工各種截面形狀的內(nèi)外表面，但不能加工薄壁零件及軸向尺寸太大的零件。 4）拉孔的特點： l 拉削速度低，切削量小，拉削平穩(wěn)，刀具磨損慢，加工精度高，表面質(zhì)量好 l 拉削精度IT7IT6，Ra0.80.4m l 拉削刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高，拉削效率高，一般用于批量生產(chǎn) l 拉孔加工要求工件安裝采用浮動式結(jié)構(gòu)，不夾緊，防止孔中心與拉刀中心不重合，而破壞拉刀。 3）拉刀：其截面形狀為加工孔的軸向端面形狀，它把總的切削量分散到拉刀的各個刀齒上。2）

15、拉床412.4 鉆削與鏜削加工2.4.1 鉆削運動與加工范圍鉆床加工可用于：鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲等。2.4.2 鉆床422.4.3 鉆頭、锪鉆、鉸刀和絲錐（1）麻花鉆：直柄麻花鉆（0.520） 錐柄麻花鉆（880） 鉆頭材料： 鉆頭一般為高速鋼材料。 鉆頭結(jié)構(gòu)：三條切削刃，前刀面（螺旋面）、后刀面等 麻花鉆的角度： 前角0為正交平面內(nèi)前刀面與基面的夾角，由于鉆頭的前刀面為螺旋面，故越靠近中心，前角越小，橫刃為負前角。 側(cè)后角為軸向圓柱剖面內(nèi)后刀面與切削平面的夾角 。故越靠近中心，后角越大。 頂角2兩主切削刃在中心截面上投影的夾角。標(biāo)準(zhǔn)鉆頭頂角為118。 橫刃斜角 主切削刃與橫刃在鉆頭端面上投

16、影的夾角。 螺旋角 最外緣螺旋線切線與軸線的夾角43（2）擴孔鉆：擴孔鉆（多齒，剛性好） 通常也可用麻花鉆（麻花鉆的橫刃不切削）（3）锪鉆（4）鉸刀：手動鉸刀（錐度小而長150） 機 用 鉸 刀 （ 錐 度 較 短1080）（5）絲錐：手動和機用442.4.4 鉆床加工工藝特點（1） 鉆孔 鉆孔的特點v鉆頭剛性差，易引偏；v 鉆孔排屑困難，切屑擠壓、摩擦已加工表面，表面質(zhì)量差，鉆孔精度IT13IT11，Ra為5012.5mv鉆孔加工生產(chǎn)效率低防止鉆頭引偏的措施： 鉆頭切削刃要對稱; 先加工平面，防止表面不平而引偏； 用短而粗的鉆頭先鉆一引孔； 采用小進給，減小軸向力； 使用鉆套引導(dǎo)，合理使用切

17、削液。45 鉆孔的應(yīng)用v鉆 孔 用 于 所 有 實 體 零 件 上 孔 粗 加 工 ， 孔 徑0.550，一般超過30的孔分次鉆孔，先用0.70.8D的鉆頭鉆孔，再擴孔。v鉆孔一般用于軟材料零件的加工，不適合硬材料零件孔的加工。（特殊情況可用合金鉆頭鉆淬硬材料）鉆孔方式：1）回轉(zhuǎn)并軸向進給（如鉆床、銑床、鏜床等鉆孔），鉆孔時易出現(xiàn)孔的偏斜；2）工件回轉(zhuǎn)，鉆頭軸向進給（如車床等鉆孔），鉆孔時孔徑會變化，形成錐度、鼓形等。深孔鉆削：L/D5的孔，通常采用深孔鉆鉆孔46（2） 擴孔 擴孔的特點： 加工精度IT10IT9，Ra6.33.2m； 擴孔鉆頭的切削刃短，無橫刃，切削條件好； 擴孔加工余量小，

18、容屑槽較淺，鉆頭剛性好， 可大進給高速切削，效率高； 鉆頭有多個切削刃，導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)，可校正毛坯孔軸線偏斜。擴孔的應(yīng)用： 用于小孔基礎(chǔ)上的孔徑擴大，一般孔徑小于80 用于半精加工低硬度材料的孔47（3）鉸孔鉸孔的特點： 鉸孔余量?。ù帚q0.150.35mm），切削速度低，切削力小，發(fā)熱少，鉸刀導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)，加工質(zhì)量好； 加工精度IT87，Ra1.60.4m； 鉸孔的適應(yīng)性較差，一把鉸刀只能加工一種尺寸精度的孔，不宜加工非標(biāo)孔、臺階孔、盲孔、非連續(xù)表面（如軸向有鍵槽等），不能加工硬材料工件； 鉸孔可糾正孔的形狀誤差，不能糾正位置誤差。鉸孔的應(yīng)用： 鉸孔用于軟材料零件孔的精加工，不能加

19、工硬材料；鉸孔孔徑18048（4）攻螺紋攻螺紋一般用于直徑較小的內(nèi)螺紋加工，精度較低，可用于單件生產(chǎn)，也可用于批量生產(chǎn)。攻螺紋前先要鉆螺紋底孔： 塑性材料底孔直徑：d=D-P 脆性材料底孔直徑：d=D-(1.051.1)P492.4.5 鏜削加工2. 鏜削運動與加工范圍主運動為鏜刀旋轉(zhuǎn)，進給運動為鏜刀軸向進給或工件軸向進給l 鏜孔精度u 普通機床鏜孔精度IT8IT7，Ra1.60.8mu 坐標(biāo)鏜床鏜孔精度IT7IT6，Ra0.04m 3. 鏜孔工藝特點l 鏜刀：單刃鏜刀；浮動鏜刀； 可調(diào)鏜排；萬能鏜排。1. 鏜床：臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、鏜銑削中心等50l 鏜孔加工特點 1）單刃鏜刀鏜孔特點 適應(yīng)

20、性廣，靈活，但對操作工人技術(shù)水平要求較高； 可以校正原有孔的軸線位置偏差； 生產(chǎn)率較低，鏜桿剛性差，單刃切削，調(diào)整時間長，一般用于單件、小批量生產(chǎn)。2） 浮動鏜刀鏜孔特點 加工質(zhì)量高，浮動可減少刀桿、刀具安裝偏差； 生產(chǎn)效率高，雙刃切削，操作方便； 刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對刀具刃磨要求較高，刃口要對稱，一般用于較大孔徑的批量生產(chǎn)。512.5 磨削加工（1）磨料：剛玉類（Al2O3，包括棕剛玉、白剛玉等） 碳化硅類（SiC，包括黑色碳化硅、綠色碳化硅） 高硬度磨料（立方氮化硼CBN、金剛石等）（2）磨料粒度：砂輪越粗效率越高，但加工表面質(zhì)量差。 粗加工和磨軟材料時選粗砂輪，精加工及磨硬材料時選細砂輪。（

21、3）結(jié)合劑：陶瓷、樹脂、橡膠及金屬結(jié)合劑等（4）硬度：指砂輪磨料脫落的難易程度 加工硬材料用軟砂輪，加工軟材料用硬砂輪。（5）組織：磨料、結(jié)合劑與氣孔的比例 加工軟材料用疏松的砂輪（防止砂輪堵塞）（6）形狀、尺寸與特性代號： GB 80 ZR1 A P 3004 磨料（白剛玉） 粒度 硬度 結(jié)合劑（陶瓷） 形狀（平） 尺寸2.5.1 砂輪522.5.2 磨削類型與運動v磨削類型與運動1）內(nèi)外圓磨削2）平面磨削3）型面磨削4）砂帶磨削53l 磨削的工藝特點（1）砂輪磨粒小而多，一次切削量小，精度高IT7IT6、表面粗糙度小Ra 0.20.8m （2）磨削溫度高（3）砂輪有自銳作用（磨粒有自銳性、

22、磨鈍磨粒的脫落（4）磨削加工的工件材料范圍廣 可以加工高硬度的材料，但不能加工塑性較大的軟材料，如有色金屬紫銅、鋁合金等。l 磨削過程：切削、刻劃和滑擦膻作用的綜合。542.5.3 外圓磨削加工工藝1) 外圓磨床55l 外圓磨削工藝方法 縱磨法：加工時徑向力小，加工質(zhì)量好，但效率低，且對前道工序要求較高（必須經(jīng)過半精車或精車）。 用于加工細長工件，但見小批量生產(chǎn)。56l 外圓磨削工藝方法 橫磨法：加工時徑向力大，加工質(zhì)量略差，效率高。 用于批量生產(chǎn)短而粗剛性較好且加工面較短的工件。57l 外圓磨削工藝方法 深磨法：一次磨削量大，加工時徑向力大，加工質(zhì)量略差，效率高。用于批量生產(chǎn)短而粗剛性較好的

23、工件。58l 外圓磨削工藝方法592.5.4 無心磨削加工工藝1）無心磨削原理：一次磨削完成，加工質(zhì)量好IT6IT5,Ra0.80.2m，效率高。用于批量生產(chǎn)光軸、銷軸和套，工件外圓表面不允許有階梯、軸向通槽。2）無心磨床602.5.5 內(nèi)圓磨削 2）磨孔方法 （1）縱磨法：要求砂輪加長桿的剛性要好，磨削時超越工件口距離為砂輪寬度的1/31/2，否則會出現(xiàn)加工誤差。（a）超越距離太短 （b）超越距離太長1）內(nèi)圓磨床61 （2）橫磨法 （3）無心內(nèi)圓磨削：適用于薄壁大圓孔 （4）坐標(biāo)磨削62 3）磨孔的特點： 砂輪軸長，剛性差，易變形、振動，加工質(zhì)量差 磨削內(nèi)孔精度IT8IT6，Ra0.80.4

24、m 砂輪直徑小，線速度低，磨削效率低 砂輪直徑小，磨料切削次數(shù)多，磨損快 切削溫度較高，冷卻條件差 排屑困難，易堵塞砂輪 適應(yīng)性好，可以加工硬材料，盲孔、階梯孔等632.5.6 平面磨削加工工藝 l周磨：臥軸矩臺，精度高IT7IT6，表面質(zhì)量好Ra1.60.4m，用于精加工。 l 端磨：立軸圓臺，加工精度低，表面質(zhì)量差，但效率高，用于粗加工代替銑、刨。l 平面磨削工件裝夾642.5.7 螺紋的磨削加工l 單線砂輪磨削 ：適應(yīng)性好，但效率低。l 多線砂輪磨削：用于磨削小螺距螺紋，效率高。l 無心磨削磨削小螺距螺紋時，一般不需要進行粗加工。652.6 光整加工2.6.1 研磨（1） 研磨方法 研磨

25、工具（常用鑄鐵材料）：研磨工具材料要求硬度較低，能包容異物，耐磨性好。常用材料為鑄鐵。 研磨劑：為磨粒與調(diào)和劑的調(diào)和物。 通常磨粒有剛玉、碳化硅、金剛砂等，調(diào)和劑為機油與紅丹粉混合物。（2）研磨加工范圍外圓、內(nèi)孔、平面、球面等66（3） 研磨的特點 （a） 速度低、壓力小，加工精度達IT6IT4、表面粗糙度最小達Ra 0.10.008m。 （b）切削余量小，通常為0.0050.05mm，要求前道工序精度高，表面質(zhì)量好。 （c）可以糾正形狀誤差，但不能改變位置誤差。 （d）適應(yīng)性廣，可用于各種材料、不同批量的工件加工。672.6.2 珩磨 珩磨余量0.020.15mm，精度達IT6IT5，Ra0

26、.2 0.025m；用于151500mm孔的批量光整加工及深孔加工；加工效率高。 為了降低表面粗糙度，珩磨表面形成的是不重復(fù)的交叉網(wǎng)紋。粗磨2為4060精磨2為1545682.7 齒輪的齒形加工2.7.1 銑齒 銑齒加工的特點：成本低，精度低，效率低。 銑齒加工適用：單件小批量生產(chǎn)、修配精度較低的齒輪。692.7.2 展成法加工齒形l 滾齒：利用齒輪齒條嚙合的原理，加工齒輪的齒形面為刀齒面運動軌跡的包絡(luò)線。用于加工直齒、螺旋齒圓柱外齒輪及蝸輪等。 精度IT8IT7l 插齒：利用齒輪嚙合的原理，加工齒輪的齒形面為刀齒面運動軌跡的包絡(luò)線。用于加工直齒圓柱內(nèi)、外齒輪及齒條等。702.7.3 齒輪精加工方法l 磨齒成形法磨齒：成形砂輪磨削，與盤銑刀銑齒相同。展成法磨齒：利用齒輪齒條嚙合原