第1章機械加工方法與切削機床-1

教學要求：

（1）熟悉傳統(tǒng)加工方法及加工能力和加工范圍（2）了解金屬切削機床的組成，掌握機床的主要技術參數(shù)、機床精度與剛度的基本概念。熟悉主要加工機床的類型、結構及其加工工藝特點（3）了解各種刀具的結構和用途（4）了解機床的分類和型號編制原則（5）了解機床傳動系統(tǒng)的構成、機床的傳動方法和傳動鏈重點：表面形成運動、主要技術參數(shù)、常用機床的型號識別、機床精度與剛度的基本概念、機床常用部件組成及功能。第1章的主要教學內容3學時1.1.6磨削與磨床1.2曲面加工方法與加工機床1.2.1齒面加工與加工機床1.2.2復雜曲面加工與加工中心1.4金屬切削機床基礎1.4.1概述1.4.2金屬切削機床的主要部件思考與練習：第1章機械加工方法與切削機床1.1傳統(tǒng)切削加工方法與切削機床1.1.1車削與車床1.1.2銑削與銑床1.1.3刨削與刨床1.1.4鉆削與鉆床1.1.5鏜削與鏜床1.1傳統(tǒng)切削加工方法與切削機床機床：用于切削金屬工件的機器1.機床的基本組成P40（1）動力源為機床提供動力。如：電動機(交流電動機、直流電動機、伺服電動機、變頻調速電機、步進電機等)（4）工作部件實現(xiàn)切削加工運動的執(zhí)行部件，如主軸、刀架、工作臺、溜板箱等。是傳遞運動的末端件，其任務是帶動工件或刀具完成一定形式的運動（旋轉或直線運動）和保持準確的運動軌跡（2）傳動系統(tǒng)主運動系統(tǒng)，進給運動系統(tǒng)。如帶動工件旋轉的車床主軸箱；帶動溜板箱移動的車床進給箱；帶動刀具旋轉的鉆床（3）基礎件機床的支承部件，用于安裝和支承機床上其它固定或運動的部件。如機床的床身、立柱、底座

（5）控制系統(tǒng)用于控制各工作部件能否正常工作。如電氣、液壓、氣壓、數(shù)控等控制系統(tǒng)（6）冷卻系統(tǒng)對各工作部件發(fā)熱部分進行冷卻。如冷卻泵、油箱冷卻液、管道（7）潤滑系統(tǒng)用于對運動副進行潤滑。如軸承、導軌因機床和刀具的不同其加工方法也不同。常用的加工方法有：車削、銑削、刨削、鏜削、磨削、鉆削等。金屬切削加工：利用刀具切去工件上多余的金屬層以獲得具有一定幾何精度和表面質量的機械零件。刀具與工件間的相對運動稱為切削運動（即表面成形運動）。切削運動：刀具與工件間的相對運動稱為切削運動。切削運動可分為主運動（主切削運動）和進給運動。

1、主運動將工件上切削層切除使之轉變?yōu)榍行嫉倪\動。一般主運動速度最高，消耗功率最大。機床通常只有一個主運動。2、進給運動使刀具連續(xù)不斷地切除多余切削層以獲得完整表面的運動。進給運動可以是一個或多個；可以是連續(xù)或是間歇的。進給運動與主運動配合即可得到所需的表面幾何形狀。2.常用術語1.1.1車削：主運動為工件的旋轉運動;進給運動為刀具直線運動。根據(jù)進給運動和刀具的不同可加工：內外圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、切斷等，用來加工軸類、盤類、套筒類零件及螺紋、鉆孔、擴孔、鉸孔等；車削加工精度為IT7－IT8，表面粗糙度為Ra6.3-1.6μm,精車時，為IT5－IT6，表面粗糙度為Ra0.4-0.1μm。車削加工外圓柱面外圓錐面車螺紋車端面車溝槽內圓錐面內圓柱面旋轉曲面中心孔鉆孔滾花圖1.1車床加工的典型工序圖1.2CA6140型臥式車床的基本結構及外觀1、11—床腿、2—進給箱、3－主軸箱、4—床鞍、5—中滑板、6—刀架7－回轉盤、8—小滑板、9—尾座、10—床身、12—光杠、13—絲杠、14—溜板箱1.1.2銑削與銑床主運動是銑刀的旋轉運動，進給運動是工作臺的左右、前后、上下往復移動；主要用于加工平面和溝槽，加工成型表面；與刨削相比，為多刃刀具連續(xù)加工，生產率較高；與車削相比，每個刀齒為斷續(xù)切削且切削厚度ac為變化值，機床振動大；銑削加工精度為IT7－IT8，表面粗糙度為Ra6.3-1.6μm。臥式升降臺銑床立式升降臺銑床銑削方式銑削主要加工平面、溝槽和曲面（如齒形）和孔，如：鉆孔、擴孔、鉸孔等。常用三面刃銑刀、立銑刀（指狀銑刀）、角度銑刀、球形銑刀、成型銑刀等多刃刀具。平面銑削有端銑和周銑兩種方式（詳見P5圖1.6）：端銑：用立銑刀的端部刀刃切削。可加工平面和孔，端銑刀具懸伸短，剛度好，不易振動；端銑刀刃多用硬質合金刀頭，副切削刃對已加工表面有修光作用。所以生產率高，加工質量好。周銑：利用銑刀圓周上的刀刃切削?？杉庸て矫妗喜酆颓妫ㄈ琮X形）等，適用范圍較廣。由于刀桿剛度差，故切削能力不如端銑。周銑的銑削加工按銑刀旋轉方向與工件進給方向異同，周銑可分為逆銑和順銑兩種方式。（1）逆銑銑刀旋轉方向與工件進給方向相反。銑削時每齒切削厚度ac從零逐漸到最大而后切出。（2）順銑銑刀旋轉方向與工件進給方向相同。銑削時每齒切削厚度ac從最大逐漸減小到零而后切出。圖1-7周銑逆銑時，每個刀齒的切削厚度是從零增大到最大值。銑刀刃口處是圓弧。刀齒接觸工件的初期，在工件表面上擠壓、滑行，使刀刃與工件間的摩擦加大，刀具磨損，會使表面質量下降。順銑時，每個刀齒的切削厚度是由最大減小到零，可避免上述缺點(工件表面有氧化層時除外)。逆銑時，鉛垂切削分力Fv上抬工件，工件振動較大。順銑時，鉛垂切削分力將工件壓向工作臺，可減少工件的振動。順銑時，水平切削分力與進給方向相同，由于工作臺進給絲杠與傳動螺母之間存在間隙，切削力會使工件和工作臺向前竄動，使進給量瞬間增大，容易打刀齒。逆銑時，水平切削分力與進給方向相反，切削力可消除絲杠與傳動螺母之間的間隙，不會使工件和工作臺向前竄動。詳見P5圖1.7逆銑時，銑削力推動工件壓向工作臺進給絲杠，使進給絲杠與固定螺母之間無間隙，不會發(fā)生躥動進給量不會發(fā)生變化，不易打刀；切削厚度從零開始，逐漸增大，不受黑皮影響，實際生產中常用逆銑。周銑：刀桿剛度差，生產率低。加工溝槽和曲面（如齒形）常用，適用范圍較廣。端銑：刀具懸伸短，剛度好，不易振動；端銑刀刃多用硬質合金刀頭，加工能力強副切削刃對已加工表面有修光作用。所以端銑生產率高，加工質量好。加工大平面時用端銑。一些結論：刨削加工

刨削加工的主運動是刨刀的往返直線運動，進給運動是工作臺往復移動。

特點：適用大平面和溝槽的加工，有空行程，且速度受到限制，生產率和加工精度低；機床和刀具的結構較為簡單。牛頭刨床刨削加工精度為IT7－IT8，表面粗糙度為Ra6.3-1.6μm,精刨時，表面粗糙度為Ra0.8-0.4μm。1.1.3刨削與刨床龍門刨床

①應用主要用于加工大型或重型零件上的各種平面,溝槽和各種導軌面;②運動分析主運動為工作臺的往復直線運動;③主參數(shù)最大刨削寬度。

插床插床實質上是立式刨床。其主運動為滑枕帶動插刀沿垂直方向作直線往復運動。主要用于加工工件的內表面,如內孔中鍵槽及多邊形孔等,有時也用于加工成形內表面。

搖臂鉆床立式鉆床鉆床是孔加工機床，常用于加工直徑不大、精度要求不高的孔。加工方法是用鉆頭在實心材料上鉆孔，也可在原有孔的基礎上進行擴孔、鉸孔、锪平面、攻絲等加工。加工精度IT10，較低；Ra12.5-6.3μm。

鉆孔的冷卻和排屑條件不好，鉆頭細長的結構易引偏鉆頭。

1.1.4、鉆削與鉆床P11鉆床加工時，工件不動，主運動是刀具（鉆頭）的旋轉運動，進給運動為刀具沿工件軸線的移動。適用單件、小批生產，維修。大于50mm的孔一般用鏜孔；小于50mm的孔用擴孔的方法；小孔且精度較高時用鉸孔。減少鉆頭引偏的措施：1）預鉆錐形定心坑；2）用鉆套為鉆頭導向；3）刃磨時，將兩主切削刃關于中心軸線對稱刃磨，以使兩主切削刃上的徑向切削力相互抵消。鉆頭細長，其上有兩條排屑槽，使鉆頭的剛度變差。鉆頭細長，排屑條件差，散熱不好，切屑易劃傷工件的已加工表面，所以鉆削的加工質量很差。無孔時需要鉆孔；大于50mm的孔一般用鏜孔；小于50mm的孔用擴孔的方法；小孔且精度較高時用鉸孔。鉸孔特點：鉸刀為定尺寸刀具，切削速度低，無積屑瘤，振動小；不能鉸階梯孔、盲孔。鉸刀與機床夾具常采用浮動連接，且在原有孔的基礎上進行精加工，所以不能提高加工孔的位置精度。鉸孔的精度和表面粗糙度高低取決于鉸刀本身的精度、安裝方式、加工余量、切削用量和冷卻條件。

鉆削用刀具鉆床上可完成鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、鉆沉頭孔、锪平面，刀具作旋轉主運動同時沿軸向移動作進給運動。1.21

鏜床在已有孔上進行孔的加工，主要用于加工直徑較大、精度較高的孔以及相互位置精度要求較高的孔系。可以完成銑削和車削的工作。

主運動：鏜刀（主軸）的旋轉；

進給運動：刀具或工作臺的直線運動。包括：鏜軸的軸向進給；主軸箱的垂直進給；工作臺的旋轉和縱向或橫向進給；平旋盤刀具溜板的徑向進給。1.1.5鏜削P15：鏜削的主要特點：適用于加工箱體表面，精度較高的平行和交叉孔系；加工范圍廣通用性強；加工精度高和表面質量好，能提高位置精度。剛度較差生產率較低。1.1.6磨削加工與磨床P18用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨劑等）做為工具進行切削加工的方法。磨床主要用于零件的精加工，尤其是淬硬材料零件的精加工，通常作為最終加工工序。加工精度為IT5-IT7，Ra1.6-0.02μm。用于內、外圓、各種平面、工具、刀具的加工。主運動：砂輪的旋轉運動；進給運動：圓周進給：工件的旋轉；縱向進給：工作臺縱向往復移動；橫向進給：砂輪架的橫向移動。砂輪的“自銳性”：磨削時，當切削力超過一定強度的時候，磨鈍的磨粒就會脫落，露出一層新的磨粒的現(xiàn)象。每個磨粒都是一把刀。磨削就是磨粒對工件的切削、擠壓、摩擦的過程。磨削時需要強力冷卻，否則易產生磨削燒傷，影響表面質量。M1432A型萬能外圓磨床外形圖1----床身2—頭架3—內圓磨具4—砂輪架5—尾架6—滑鞍7—手輪8—工作臺1.1.6磨削加工的特點加工精度高，表面粗糙度值小，可加工淬硬材料和硬質合金、陶瓷、玻璃等難加工材料。徑向分力相對軸向要大1.5倍；磨削溫度高，易產生磨削燒傷；砂輪的“自銳性”磨削時，可使磨削連續(xù)進行；可加工平面、外圓、內孔、成型表面、螺紋、齒形等應用廣泛；因為切屑易堵砂輪空隙，所以，磨削不能加工塑性好、硬度低的有色金屬。1.2.1齒面加工與齒輪滾刀的結構與加工機床（P23）鑲齒滾刀的刀齒和刀體精度較高，制造困難，生產中應用還不普遍。整體齒輪滾刀，材料高速鋼材料，軸肩與內孔垂直度精度高，裝刀時檢測徑向跳動，多為零前角，頂刃后角10～12°，側刃后角大約3°，齒輪滾刀大多為單頭，螺旋升角較小，加工精度較高；粗加工用滾刀有時做成雙頭，以提高生產率。成形法加工齒輪a)用盤形齒輪銑刀銑齒輪；b)用指狀齒輪銑刀銑齒輪圖1.38Y3150E型滾齒機主要用于滾切直齒和斜齒圓柱齒輪，使用蝸輪滾刀時，還可以手動徑向進給滾切蝸輪。機床的技術性能參數(shù)：工件最大直徑主要500mm工件最大加工寬度150mm工件最大模數(shù)8mm工件最小齒數(shù)Zmin=5×K滾刀頭數(shù)滾刀主軸轉速：40、50、63、80、100、125、160、200、250r/min刀架軸向進給量0.4、0.56、0.63、0.87、1、1.16、1.41、1.6、1.8、2.5、2.9、4mm/r1.3特種加工P33特種加工方法是指區(qū)