機械制造工藝基礎（少學時 第二版）課件 第7、8章 插削、拉削及齒輪加工、數(shù)控加工與特種加工

《機械制造工藝基礎》（少學時第二版）§7—1插削第7章插削、拉削及齒輪加工§7—2拉削§7—3齒輪加工§7—1插削第7章插削、拉削及齒輪加工插削是用插刀對工件做垂直方向的直線往復運動的切削加工方法一、插床插床的結(jié)構(gòu)原理與牛頭刨床相似，可視為立式刨床二、插削的加工范圍孔內(nèi)單鍵槽

花鍵孔

方孔

多邊孔

扇形齒輪

三、插削的工藝特點1．結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，存在沖擊和空行程損失，主要用于單件，小批量生產(chǎn)2．工作行程受刀桿剛性的限制，槽長不宜過大3．刀架沒有抬刀機構(gòu)，工作臺也沒有讓刀機構(gòu)，插刀在回程時與工件相摩擦4．除鍵槽、型孔外，還可加工圓柱齒輪、凸輪5．加工精度為IT9～IT7，Ra6.3～1.6μm四、插刀插刀與刨刀基本相同，只是刨刀在水平方向進行切削，而插刀在垂直方向進行切削尖刀

切刀

小刀頭前角γo=0°～12°后角αo=4°～8°五、齒輪平鍵槽的插削1．分析圖樣

2．選擇插床、插刀、裝夾方法按單件、小批生產(chǎn)，選用B5032型插床、10mm插刀，用三爪自定心卡盤裝夾3．確定插削用量插削進給量為0.33mm/str，切削速度為30m/min4．調(diào)整插床將插床工作臺調(diào)整至適當位置5．安裝工件以齒輪外圓為基準，將工件用三爪自定心卡盤夾緊6．對刀采用試切對刀法，將工件中心平面與插刀中心平面重合7．插削鍵槽采用分層插削法，完成平鍵槽插削8．去毛刺，檢測工件用銼刀將平鍵槽上的毛刺去除后，綜合檢驗各項技術(shù)要求§7—2拉削第7章插削、拉削及齒輪加工拉削是在拉力的作用下，通過拉刀與工件的相對直線運動，切削工件內(nèi)、外表面的方法一、拉床拉床分為內(nèi)拉床、外拉床、連續(xù)拉床。內(nèi)拉床分為臥式內(nèi)拉床和立式內(nèi)拉床L6140B型臥式內(nèi)拉床L5560型立式內(nèi)拉床二、拉床的加工范圍內(nèi)拉削可以加工圓孔、方孔、多邊形孔、鍵槽、花鍵孔、內(nèi)齒輪外拉削可以加工平面、成形面、花鍵軸的齒形、蝸輪盤和葉片上的榫槽三、拉削的工藝特點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．采用液壓傳動，拉削過程平穩(wěn)4．拉刀適應性差5．拉刀結(jié)構(gòu)復雜，制造費用高6．預加工孔不需要精加工，鉆削或粗鏜即可四、拉刀拉刀由柄部、前導部、切削部、校準部、后導部組成拉刀實物§7—3齒輪加工第7章插削、拉削及齒輪加工一、成形法切齒1．銑齒利用盤形齒輪銑刀在銑床上加工或利用指形齒輪銑刀，在有單齒分度機構(gòu)的銑床或滾齒機上加工盤形銑刀銑齒輪

指形銑刀銑齒輪2．拉齒

利用齒輪拉刀拉削內(nèi)、外圓柱齒輪3．磨齒用于已淬火齒面的精加工。所用砂輪的截形須根據(jù)齒輪齒槽的輪廓形狀用靠模修整二、展成法切齒1．插齒利用齒輪形插齒刀或齒條形梳齒刀切齒（1）插齒刀沿齒寬方向的往復切削運動為主運動（2）插齒刀轉(zhuǎn)過一個齒，工件也準確地轉(zhuǎn)過一齒（3）插齒刀還要向齒輪坯的中心作徑向進給運動（4）插齒刀向上回程時，工件作讓刀運動2．滾齒利用蝸桿形的齒輪滾刀在滾齒機上加工外嚙合的直齒、斜齒圓柱齒輪滾刀相當于一個螺旋角很大的斜齒輪與被切齒輪作空間相交軸嚙合，滾刀的旋轉(zhuǎn)形成連續(xù)的切削運動3．剃齒利用剃齒刀在剃齒機上對齒輪齒面進行精整加工（1）剃齒刀與工件相當于交錯軸螺旋齒輪嚙合（2）剃齒刀帶動工件旋轉(zhuǎn)，并對工件施加徑向壓力（3）剃齒刀齒面上小槽所形成的刃口與工件齒面間相對滑移，切出齒形三、齒輪軸上齒輪的銑削1．分析圖樣圓柱齒輪模數(shù)2mm、齒數(shù)15。精度等級8級，齒面表面粗糙度值Ra1.6μm2．選擇銑床、銑刀、裝夾方法按單件、小批生產(chǎn)，選用X6132型臥式銑床、模數(shù)為2mm的2號齒輪銑刀、分度頭、尾座，一夾一頂裝夾3．確定銑削用量銑刀主軸轉(zhuǎn)速為95r/min，工作臺進給量為75mm/min4．調(diào)整銑床使用光滑圓柱，用百分表校正分度頭和尾座中心與工作臺縱向進給方向平行5．安裝工件將工件右端φ（20±0.006）mm的軸頸放入分度頭三爪自定心卡盤內(nèi)夾緊，并使尾座頂尖頂緊工件6．對刀采用切痕對刀法，將齒輪銑刀的軸線對準工件中心7．銑削齒輪

采用分層銑削法，銑削齒面至尺寸要求8．去毛刺，檢測工件用銼刀將齒面上毛刺去除后，綜合檢驗各項技術(shù)要求《機械制造工藝基礎》（少學時第二版）§8—1數(shù)控機床概述第8章數(shù)控加工與特種加工§8—2數(shù)控加工工藝§8—3特種加工§8—1數(shù)控機床概述第8章數(shù)控加工與特種加工數(shù)控機床為高精度、高效率完成產(chǎn)品生產(chǎn)，特別是復雜型面零件的生產(chǎn)提供了自動加工手段1．數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)，它已經(jīng)成為制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎技術(shù)2．數(shù)控機床按加工要求預先編制的程序，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息指令對工件進行加工的機床，稱為數(shù)控機床一、基本概念二、數(shù)控機床的組成1．控制介質(zhì)和輸入/輸出裝置零件程序一般存放在便于與數(shù)控裝置交互的一種控制介質(zhì)上，現(xiàn)代數(shù)控機床常用磁盤或半導體存儲器等控制介質(zhì)PC卡U盤

移動硬盤

網(wǎng)卡數(shù)控機床最主要的人機交互設備為鍵盤和顯示器，操作人員通過鍵盤和顯示器輸入簡單的加工程序、編輯修改程序和發(fā)送操作命令2．數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置通常是一臺帶有專門系統(tǒng)軟件的專用計算機3．伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由驅(qū)動裝置和執(zhí)行部件（如伺服電動機）組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)伺服電動機

驅(qū)動裝置4．可編程控制器可編程控制器對數(shù)控機床進行輔助控制，其作用是把計算機送來的輔助控制指令，經(jīng)可編程控制器處理和輔助接口電路轉(zhuǎn)換成強電信號，用來控制數(shù)控機床的順序動作、定時計數(shù)、主軸電動機的啟動和停止、主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整、冷卻泵啟停以及轉(zhuǎn)位換刀等動作5．測量反饋裝置（1）通過測量元件將機床移動的實際位置、速度參數(shù)檢測出來（2）轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到CNC裝置中（3）使CNC能隨時判斷機床的實際位置、速度是否與指令一致（4）發(fā)出相應指令，糾正所產(chǎn)生的誤差

測量反饋裝置安裝在數(shù)控機床的工作臺或絲杠上，相當于普通機床的刻度盤和人的眼睛6．機床主體

包括床身、主軸、進給機構(gòu)等機械部件，還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位部件，如換刀裝置、夾緊裝置等輔助裝置三、典型數(shù)控機床及應用1．數(shù)控車床（1）按主軸位置分類1）立式數(shù)控車床主軸垂直于水平面，有一個直徑很大的圓形工作臺，用來裝夾工件。主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型復雜零件2）臥式數(shù)控車床主軸與水平面平行。根據(jù)導軌形式，又可分為數(shù)控水平導軌臥式車床和數(shù)控傾斜導軌臥式車床傾斜導軌水平導軌

（2）按功能分類1）經(jīng)濟型數(shù)控車床具有針對性加工功能，但功能水平較低且價格低廉的自動控制車床2）普通數(shù)控車床根據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進行專門設計并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的自動控制車床傾斜導軌水平導軌

3）車削中心車削中心是指在普通數(shù)控車床的基礎上，增加了C軸和動力頭的自動控制車床2．數(shù)控銑床以銑削為加工方式的數(shù)控機床，通常，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，工件或（和）銑刀的移動為進給運動臥式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床

3．加工中心加工中心是指帶有刀庫（帶有回轉(zhuǎn)刀架的數(shù)控車床除外）和刀具自動交換裝置的數(shù)控機床立式加工中心

臥式加工中心§8—2數(shù)控加工工藝第8章數(shù)控加工與特種加工一、確定數(shù)控加工工藝的一般步驟1．確定數(shù)控加工的內(nèi)容（1）多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制（2）形狀復雜、加工精度要求高、通用機床無法加工（3）在普通機床上加工需要昂貴工裝設備的零件（4）尺寸難測量、進給難控制的殼體或盒型零件（5）必須在一次裝夾中完成多工序的零件（6）價格昂貴，加工中不允許報廢的關(guān)鍵零件（7）需要最短生產(chǎn)周期的急需零件2．選擇刀具、夾具（1）刀具的選擇優(yōu)先選用標準刀具，不用或少用非標準刀具，必要時可以用復合刀具及專用刀具（2）夾具的選擇一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是能協(xié)調(diào)工件與機床坐標系的尺寸1）單件小批量生產(chǎn)，優(yōu)先使用通用夾具、組合夾具或可調(diào)夾具2）成批生產(chǎn)，采用專用夾具，力求結(jié)構(gòu)簡單3）裝卸工件應方便可靠，有條件且生產(chǎn)批量較大時，可采用液動、電動、氣動或多工位夾具4）夾具上的各零部件應不妨礙機床對工件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的進給3．確定加工路線確定加工路線就是確定刀具運動的軌跡和方向，也就是程序編制的軌跡和運動方向1）背吃刀量的確定。在剛度允許情況下，盡可能選取較大背吃刀量。零件精度要求較高時，應考慮留出半精加工和精加工余量2）主軸轉(zhuǎn)速的確定。允許切削速度100～200m/min3）進給速度的確定。一般為100～200mm/min。要求較高時，進給速度應選得小些（20～50mm/min）4．確定切削用量5．填寫數(shù)控加工工藝文件（1）數(shù)控加工工藝卡（2）數(shù)控加工刀具明細表二、輸出軸數(shù)控加工工藝1．圖樣分析輸出軸包含了6個圓柱，中間有退刀槽，兩端有倒角2．工藝分析（1）采用一夾一頂裝夾，加工右端輪廓（2）調(diào)頭，采用一夾一頂裝夾，加工左端輪廓3．確定刀具4．確定加工路線（1）右端粗車加工（2）右端精車加工（3）切槽加工（4）左端粗車加工（5）左端精車加工5．確定切削用量（1）背吃刀量的選擇輪廓粗車時選ap=1.5mm，精車ap=0.5mm，切槽ap=1mm

（2）主軸轉(zhuǎn)速的選擇輪廓粗車切削速度vc=80m/min、精車切削速度vc=110m/min

主軸轉(zhuǎn)速n：粗車800r/min、精車1000r/min、切槽300r/min

（3）進給速度的選擇粗車150mm/min、精車100mm/min、切槽50mm/min§8—3特種加工第8章數(shù)控加工與特種加工一、電火花加工在一定的介質(zhì)中，通過工件和工具電極間脈沖火花放電，使工件材料熔化、氣化而被去除或在工件表面進行材料沉積1．電火花成形加工電火花成形加工機床：用電火花成形加工方法加工型腔、型體、型孔、型面的電火花加工機床（1）加工原理工件成型電火花成型加工原理

蝕除材料的過程

（2）應用范圍1）適用于難切削材料的成形加工2）可加工特殊的、形狀復雜的零件3）有利于加工熱敏感材料，可獲得鏡面加工效果4）在同一臺機床上可完成粗、中、精加工5）有助于改進和簡化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設計與制造工藝化纖噴絲板型孔b）彎曲軸線孔c）薄壁環(huán)結(jié)構(gòu)2．電火花線切割加工用沿著自身軸線方向運行的電極絲作工具電極，對工件進行切割的電火花加工（1）加工原理在電極絲和工件上加脈沖電源，使電極絲與工件之間發(fā)生脈沖放電，產(chǎn)生高溫使金屬熔化或汽化（2）加工特點1）可加工形狀復雜工件，對不同形狀工件容易實現(xiàn)自動化加工2）工件變形小，電極絲、夾具不需要太高強度3）可加工任何導電的固體材料4）可方便調(diào)整影響加工精度的加工參數(shù)，有利于加工精度的提高，便于實現(xiàn)加工過程自動化5）電火花線切割不能加工非導電材料6）金屬去除率低，加工成本高，不適合加工形狀簡單的大批工件（3）應用范圍1）模具加工2）新產(chǎn)品試制3）精密零件加工4）貴重金屬下料二、激光加工利用密度極高的激光束照射工件被加工部位，使材料瞬間熔化或蒸發(fā)，并在沖擊波作用下將熔融物質(zhì)噴射出去，從而實現(xiàn)對工件進行穿孔、蝕刻和切割

采用較小的能量密度，使加工區(qū)域材料熔融粘合，對工件進行焊接加工1．激光加工