切削加工方法综述.ppt

机械制造基础,梅筱琴 制造学院 金工教研室,第二讲 切削加工方法综述,本章主要内容,普通刀具切削加工方法综述 磨削加工方法综述 精密加工方法综述 加工精度和表面质量,2.1 普通刀具切削加工方法综述,车削 钻削 镗削 铣削 刨削 插削 拉削,车削,铣削,刨削,平面磨削,外圆磨削,一、车削加工,加工范围：回转体上的 回转表面、端面(平面)、特殊回转表面 精度等级 粗车：IT12IT11，Ra2512.5m 半精车：IT10IT9，Ra6.33.2m 精车：IT8IT7，Ra1.60.8m 所用机床：车床 立式车床、卧式车床、转塔车床、仿形车床、自动车床、数控车床、专用车床,普通卧式车床,立式车床,1.车外圆,2.车孔（镗孔）,3.车平面,4.车锥面,锥面的特点及应用 特点：配合紧密，拆卸方便，对中精度高；锥度很小时，可以传递一定的扭距 应用：要求对中准确，经常拆卸的配合件 标准圆锥 莫氏圆锥 7个号：0，1，2，6；锥度在130左右 锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。如车床主轴锥孔、顶尖、钻头和铰刀等 米制圆锥： 8个号：4，6，80，100，120，140，160，200；锥度固定1：20 应用同莫氏圆锥 专用圆锥 锥度不固定，常见的有1：4，1：12，1：50，7：24 多用于机器零件或某些刀具的特殊部位，如铣床主轴锥孔和铣刀杆的锥柄 HSK刀柄锥度1:10,4.车圆锥宽刀法,4.车圆锥偏转小刀架,4.车圆锥偏移尾座,4.车圆锥靠模,5.车螺纹及螺旋沟槽,螺纹车刀 配换齿轮,二、钻削加工,加工精度 钻孔属于粗加工：IT1211，Ra2512.5m 扩孔属于半精加工：IT109，Ra6.33.2m 铰孔属于精加工：IT86，Ra1.60.4m 机床： 钻床、车床、镗床 台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、车床、铣床、铣镗床等 零件形状：非回转体？,立式钻床,摇臂钻床,1.麻花钻的结构,两条主切削刃 两条副切削刃 一条横刃,2.钻孔的工艺特点,工艺特点：精度差、效率低 刚度差、导向性差、切削条件差、轴向力大 引偏 现象：车床上孔径扩大、钻床上轴心偏斜 改进措施 对称、预钻、钻套 关于枪钻 能不能在斜面上钻孔？,改进措施-群钻,3.钻削加工-钻孔,4.钻削加工-扩孔,扩孔钻结构和特点 34个刀齿 无横刃 切屑薄而窄 刚度,导向性较好,轴向力较小,切削条件较好 IT109，Ra6.33.2m 扩孔的方法 扩孔钻扩孔 麻花钻扩孔,5.钻削加工-铰孔,特点 属于精加工，粗铰IT87，Ra1.60.8m，精铰IT76，Ra0.80.4m 加工精度取决于铰刀的制造精度、安装方式以及加工余量、切削用量和切削液等条件 应用 定尺寸刀具加工；适宜加工中批或大批量的孔，小批量生产的小孔、细长孔和定位销孔 常用加工路线： 钻扩铰；钻铰；粗车半精车铰孔,钻削加工-铰孔,4.钻削加工-锪孔,三、镗削加工,加工范围 孔、外圆、端面(平面) 精度等级 粗镗：IT12IT11，Ra2512.5m 半精镗：IT10IT9，Ra6.33.2m 精镗：IT8IT7，Ra1.60.8m 机床：镗床 零件：箱体、支架,卧式镗床,1.镗削加工-单刃镗,2.镗削加工-浮动镗,3.镗削加工-镗端面,四、铣削加工,加工范围 平面：水平面、垂直面、斜面 沟槽：V形槽、T形槽、燕尾槽、直角槽、键槽、圆 弧槽、螺旋槽等 成形面 孔：钻、扩、铰孔、铣孔 分度 加工精度 粗铣： IT12IT11，Ra2512.5m 半精铣： IT10IT9，Ra6.33.2m 精铣： IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.080.12mm/m,卧式万能铣床,龙门铣床,1.铣削方式,端铣vs周铣,周铣方式,顺铣,周铣方式,逆铣,2.铣削加工-铣平面,2.铣削加工-铣平面,3.铣削加工-铣沟槽,3.铣削加工-铣沟槽,五、刨削加工,加工范围 平面：水平面、垂直面、斜面 沟槽：直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽 母线为直线的成形面 加工精度 粗刨： IT12IT11，Ra2512.5m 半精刨： IT10IT9，Ra6.33.2m 精刨： IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.040.08mm/m,牛头刨床,1.刨削平面,1.刨削加工-刨削平面,2.刨削沟槽,3.铣削 VS 刨削,加工范围 铣削刨削 加工质量 铣削=刨削(加工大平面时,铣削刨削(窄长面加工时则相反) 加工成本 铣削刨削 应用范围 铣削刨削,六、插削加工,“立式刨削” 加工范围 内表面（各种型孔）或某些外表面 加工精度 与刨削相同,立式插床,插削加工举例,七、拉削加工,加工范围 内表面，如各种型孔 外表面，如平面、母线为直线的曲面等 加工精度 粗拉：IT8IT7，Ra1.60.8m 精拉：IT7IT6，Ra0.80.4m,1.拉削加工-拉圆孔,2.拉削加工-拉孔内单键槽,3.拉削加工-拉平面,拉削加工举例,小结,磨具及磨削过程 磨削过程、磨具 各种加工方法概述 机床、零件、表面 工艺特点、典型工艺问题,2.2 磨削加工方法综述,普通磨削 无心磨削 高效磨削 砂带磨削 低粗糙度磨削,一、普通磨削,加工范围 内、外圆柱，内、外圆锥面，平面，成型面等 加工精度 粗磨:IT8IT7,Ra0.80.4m 精磨:IT6IT5,Ra0.40.2m,万能外圆磨床,液压机构,1.普通磨削磨外圆,横磨法,纵磨法,生产效率高，但加工精度低，表面粗糙度较大；这是因为横向进给磨削时工件与砂轮接触面积大，磨削力大、发热量多、磨削温度高、工件易发生变形和烧伤；它适于在大批大量生产中加工刚性较好的工件外圆表面。如将砂轮修整成一定形状，还可以磨削成形表面。,磨削深度小、磨削力小、散热条件好，磨削精度较高，表面粗糙度较小；但由于工作行程次数多，生产率较低；它适于在单件小批生产中磨削较长的外圆表面。,2.磨外锥面,内圆磨床,3.普通磨削磨内圆难,4.磨内锥面,平面磨床,5.磨平面,普通磨削磨平面,磨平面,端磨 vs 周磨,问题：普通磨削磨导轨面,这是什么“磨法”?,二、无心磨削,无心纵磨法,磨削时工件放在砂轮与导轮之间的托板上，不用中心孔支承，故称为无心磨削。导轮是用摩擦系数较大的橡胶结合剂制作的磨粒较粗的砂轮，其转速很低（2080mmmin），靠摩擦力带动工件旋转。,二、无心磨削,无心横磨法,无心磨削的生产效率高，容易实现工艺过程的自动化；但所能加工的零件具有一定的局限性，不能磨削带长键槽和平面的圆柱表面。无心纵磨不能用于磨削同轴度要求较高的阶梯轴外圆表面。,数控直线滚动导轨磨床,龙门导轨磨床,三、高效磨削 高速和超高速磨削,根据磨削速度分类 普通磨削： Vc 45m/s 高速磨削： Vc：45150m/s 超高速磨削： Vc150m/s 提高加工效率，需要加快磨削速度，则磨削温度急剧上升 德国Carl.J.Salomon博士提出 的“热沟”假设为高速和超高速磨削的发展指明了方向。 1983年，Gubring Automation公司制造了世界上第一台高效深磨削磨床 1990年，英国W.B.Rowe等人进行了200m/s的超高速磨削实验研究 据报道，日本的研究已经达到了磨削线速度实际接近1000m/s 超高速磨削的特点： 有效提高生产率；磨削力降低，零件加工精度提高；砂轮耐用度提高，使用寿命延长；能够避免“热沟”的影响，有效防止加工表面烧伤，提高零件疲劳强度；可以实现硬脆材料的延性域磨削。,超高速磨削主要技术,快速点磨削 德国Junker公司1994年开发，继承了超高速磨削、CBN超硬磨料和CNC柔性加工三大先进技术，使超高速磨削技术在高效率、高柔性和大批量生产高质量稳定性方面的又一新发展，主要用于轴、盘类零件加工； 缓进给磨削 采用大的切削深度和很小的工件进给速度，通过大砂轮切深来增加磨削长度，以获得高磨除率，该方法在平面磨削中占主导地位，主要用于磨削沟槽和成型表面； 高效深磨 一种集合了砂轮高速度、高进给度和大切深的高效率磨削技术，可以获得与普通磨削技术相近的表面粗糙度，而使材料磨除率比普通磨削高得多，德国Guhring Automation公司、日本三菱重工、美国Edgetrk Machine等都是知名的深磨机床生产商； 超高速精密磨削 砂轮速度的提高可以减小工件表面残留凸峰性变形的程度，从而有助于减少磨削表面粗糙度，该技术提高加工工件表面精度和质量； 砂带磨削 在材料表面经加工中有着“万能磨削”和“冷态磨削”之称的新型涂附磨削工艺，已被认为是与砂轮磨削同等重要的不可缺少的加工方法。,快速点磨削,砂轮与工件理论上为“点接触” 磨削温度低，可实现少、无磨削液加工； 磨削力极小，特别适合刚性较差的细长轴磨削； 砂轮使用寿命长，生产效率高； 柔性高，一次装夹可完成外圆、锥面、螺纹、沟槽、曲面的加工。,快速点磨削凸轮轴,点磨削超薄CBN砂轮 （碳素纤维强化塑料CFRP基体）,缓进给深磨削-强力磨削,在此基础上发展而来的高效深切磨削，是一种集砂轮高速度（100250m/s），高进给速度（0.510m/min）和大背吃刀量（0.130mm）于一体的高效磨削技术。可以看成是缓进给磨削和超高速磨削的集成。,恒压力磨削,在一定的磨削条件下，存在一个最佳背向磨削力Fp范围，在该范围内磨削，生产率高，磨削质量也有保证。 恒压力磨削使砂轮以恒定压力压向工件，磨削初始阶段砂轮锋利，切深大，生产率高；砂轮磨钝后，能自动减少径向进给量，避免了振动和工件表面烧伤。,宽砂轮,多砂轮磨削,砂带磨削,四、其它磨削方法,超硬磨料砂轮磨削 金刚石砂轮 磨削或切割光学玻璃、宝石、硬质合金、陶瓷、半导体等高硬脆材料；但不宜磨削铁族金属 立方氮化硼砂轮 不锈钢、高速钢、钛合金、高温合金等高硬度、高强度材料,磨削VS普通刀具切削加工,加工精度高 可加工高硬度材料 应用范围越来越广泛,2.3 精密加工方法综述,加工精度 IT6IT5或以上，Ra0.10.008m 加工方法 刮削 宽刀细刨、高速精车、高速精镗 研磨 珩磨 低粗糙度磨削 超精加工 抛光,一、刮削,(1)平面刮削的直线度可达0.01mm/m，最高可达0.0050.0025mm/m (2)手工操作，技术要求高，劳动强度大，生产率低,二、宽刀细刨,采用大进给量和低速切削(Vc5m/min) 直线度可达0.010.02mm/m，Ra1.60.8m 成批或大批量加工大型工件上精度较高的平面,三、研磨,利用研具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表层材料的精密加工方法 研磨剂由磨料、研磨液和辅料调制而成 研具是研磨剂的载体，常用铸铁制造 可达IT5IT3，Ra0.10.008m 特点： “三性”-微细性，随机性，针对性 生产率低，不能提高位置精度,内圆研磨,平面研磨,四、珩磨,生产率较高，多用于加工105 00mm的圆柱孔 IT6IT4，Ra0.80.05m 不宜加工塑性较大的有色金属,五、低粗糙度磨削,Ra0.2m的磨削工艺 精密磨削(Ra 0.10.05m) 超精密磨削(Ra 0.0250.012m) 镜面磨削(Ra 0.012m),六、超精加工,用极细磨料的油石，以恒定压力（520MPa）和复杂相对运动对工件进行微量切削，以降低表面粗糙度为主要目的的精密加工方法。,七、抛光,用涂有抛光膏的软轮高速旋转队工件进行微弱切削，可达Ra0.10.012m 软轮用皮革、毛毡、帆布等材料叠制而成，具有一定得弹性。 抛光膏由较软的磨料（氧化铁、氧化铬等）和油脂调制而成。,八、超精密加工与微细加工,（1）超精密加工概念 一般加工：IT7I