常用机械加工方法.ppt

常用加工方法铜陵松宝智能装备技术部2017 11 零件加工方法多种多样 根据被加工零件的具体情况和要求 在选择加工方法是也不尽相同 按是否去除材料分为无切削加工与切削加工 按是否自动化分数控自动加工与非自动加工 按是否放电分为放电加工与机械加工 其中常用的普通切削加工有 车 钻 镗 刨 拉 铣和磨等 包含数控机械加工 数控加工是运用CAM计算机控制程序进行自动化加工 无切削加工有冲压 钣金 铸造 锻造等 放电加工有 线切割 分快丝 中丝 慢丝 穿孔机 电火花 电脉冲 等 一 车削 定义 工件旋转作主运动 车刀作进给运动的切加工方法 车削的主运动为零件旋转运动 刀具直线移动为进给运动 特别适用于加工回转面 转塔车床 立式车床 数控车床 普通车床 由于车削比其他加工方法应用的普遍 车床往往占机床总数的一般的机械加工车间中10 50 甚至更多 根据加工的需要 如卧式车床 立式车床 转塔车床 自动车床和数控车床等 车削的工艺特点 1 易于保证工件各加工面的位置精度 同轴度要求 垂直度要求 2 生产效率高3 生产成本较低4 适用于加工的材料范围广泛5 对操作者技术要求严格 车削的应用 单件小批量生产中 各种轴 盘 套类零件多选用适应性广泛的卧式车床或数控车床来加工 直径大而长度短的零件 多采用立式车床来加工 成批生产外形较复杂 具有内孔及螺纹的中小型轴 套类零件时 应选用转塔式车床进行加工或者数控车床加工 加工范围车削是以加工回转体为主要加工目的 在车床上可以加工 外圆 端面 锥度 车成型面 绕弹簧等 二 钻削钻孔 定义 钻削刀具与工件作相对运动并作轴向进给运动 在工件上加工孔的方法 钻孔是一种最基本的孔加工方法 钻孔经常在钻床和车床上进行 也可以在镗床和铣床上进行 常用的钻床有台式钻床 立式钻床和摇臂钻床 钻削应用 单件 小批生产中 中小型工件上的小孔 D 13mm 常用台式钻床加工 较大的孔 D 50mm 常用立式钻床加工 大中型工件上的孔应采用摇臂钻床加工 回转体工件上的孔在车床上加工 在成批和大量生产中 为了保证加工精度 提高生产效率和降低加工成本 广泛使用钻模 多轴钻或组合机床进行孔的加工 精度高 粗糙度小的中小直径孔 D 50mm 在钻削之后 常常需要采用扩扎和铰孔进行半精加工和精加工 三 镗削 定义 镗刀旋转作主运动 工件或镗刀作进给运动的切削加工方法 镗削加工主要在铣镗床 镗床上进行 镗孔是对锻出 铸出或钻出孔进一步加工 镗孔可以分为粗镗 半精镗 精镗 镗孔分为一般镗孔和深孔镗孔 一般镗孔在普通车床就可以 把镗刀固定在车床尾座或者固定在小刀架上都可以 深孔镗孔需要专用的深孔钻镗床 镗刀要加上镗秆 还要加上液压泵站利用冷却液把铁屑排除 在铣镗床上镗孔的方法如下图所示 单刃镗刀是把镗刀头安装在镗刀杆上 其孔径大小靠调整刀头的悬伸长度来保证 多用于单件小批生产中 在普通铣镗床镗孔 与车孔基本类似 单刃镗刀在镗铣床上镗孔的方法 粗镗IT12 IT11Ra25 12 5 m半精镗IT10 IT9Ra6 3 3 2 m精镗IT8 IT7Ra1 6 0 8 m车床上镗孔 工件旋转 镗刀进给 如图下图所示 在镗床上镗孔 镗刀刀杆随主轴一起旋转 完成主运动 进给运动可由工作台带动工件纵向移动 也可由主轴带动镗刀杆轴向移动完成 如下图 工件不动 刀具旋转并进给 刀具旋转 工件进给 四 刨削 定义 刨刀与工件作水平方向相对直线往复运动的切削加工方法 刨削是平面加工的主要方法之一 是单件小批量生产的平面加工最常用的加工方法 常见的刨床类机床有牛头刨床 龙门刨床和插床等 牛头刨龙门刨插销刨 刨削的工艺特点 1 通用性好 根据切削运动和具体的加工要求 价格低 刨床的结构比车床 铣床简单 调整和操作也较方便 所用的单刃刨刀与车刀基本相同 制造 刃磨和安装皆较方便 形状简单 可加工垂直 水平的平面 还可加工T型槽 V型槽 燕尾槽等 2 生产效率较低 刨削的主运动为往复直线运动 加之刀具切入和切出时有反向冲击时受惯性力的影响 一个表面往往要限制了切削速度的提高 单刃刨刀实际参加切削的切削刃长度有限 经过多次行程才干加工进去 加工不连基本工艺时间较长 刨刀返回行程时不进行切削 3 加工精度不高 刨削的精度可达IT8 IT7 表面粗糙度Ra值为1 6 6 3 m 但当采用宽刀精刨时 即在龙门刨床上进行多件或多刀加工时 用宽刃刨刀以很低的切削速度 切去工件表面上一层极薄的金属 平面度不大于0 02 1000 表面粗糙度Ra值可达0 4 0 8 m 刨削加工范围 由于刨削的特点 维修车间和模具车间应用较多 刨削主要用在单件小批量生产中 刨削主要用来加工平面 也广泛用于加工直槽 牛头刨床的最大刨削长度一般不超过1000mm 因此只适于加工中 小型工件 龙门刨床主要用来加工大型工件 或同时加工多个中 小型工件 插床又称立式牛头刨床 主要用来加工工件的内表面 如键槽 花键槽等 也可用于加工多边形孔 如四方孔 六方孔等 特别适于加工盲孔或有障碍台肩的内表面 五 拉削 定义 用拉刀在拉力作用下作轴向运动 加工工件内 外表面的方法 利用多齿的拉刀 逐齿依次从工件上切下很薄的金属层 使表面达到较高的精度和较小的粗糙度值 用拉刀作为刀具的切削加工 当拉刀相对工件作直线移动时 工件的加工余量由拉刀上逐齿递增尺寸的刀齿依次切除 通常 一次工作行程即能加工成形 是一种高效率的精加工方法 但因拉刀结构复杂 制造成本高 且有一定的专用性 因此拉削主要用于成批大量生产 按照加工面特征不同 拉削分为内拉削和外拉削 拉削的工艺特点 1 生产效率高 由于拉刀是多齿刀具 同时参加工作的刀齿数较多 同时参与切削的切削刃较长 并且在拉刀的一次工作行程中能够完成粗 半精 精加工 大大缩短了基本工艺时间和辅助时间 2 加工精度高 外表面粗糙度小 拉刀具有校准部分 其作用是校准尺寸 修光表面 并可作为精切齿的后备刀齿 拉削的切削速度较低 切削过程比较平稳 并可避免积屑瘤的产生 一般拉孔的精度为IT8 IT7 表面粗糙度Ra值为0 4 0 8 m 3 拉床结构和操作比较简单 拉削只有一个主运动 但拉削时切削速度较低 刃磨一次可以加工数以千计的零件 刀具磨损较慢 一把拉刀又可以重磨多次 4 拉刀成本高 由于拉刀的结构和形状复杂 制造成精度和表面质量要求较高 5 不能拉削加工盲孔 深孔 阶梯孔及有障碍的外表面 拉削不能纠正孔的位置误差 拉削的应用范围 虽然内拉刀属定尺寸刀具 但每把内拉刀只能拉削一种尺寸和形状的内表面 内拉刀可以加工各种形状的通孔 例如圆孔 方孔 多边形孔 花键孔和内齿轮等 还可以例如键槽 T形槽 燕尾槽和涡轮盘上的榫槽等 外拉削可以加工平面 加工多种形状的沟槽 六 铣削 定义 铣刀旋转作主运动 工件或铣刀作给运动的切削加工方法 铣削是平面的主要加工方法之一 铣削时 零件随工作台的运铣刀的旋转是主运动 铣削用的机床有卧式铣床或立式铣床 也有大型的龙门铣床 这些机床可以是普通机床 也可以是数控机床 带刀库的数控铣床通常也称之为加工中心或铣削加工中心 立式铣床 摇臂铣床 加工中心 龙门铣床 卧式铣床 立式工具铣床 顺铣与逆铣 根据铣刀的旋转方向和切削进给方向之间的关系 可以分为顺铣和逆铣 逆铣 当铣刀的旋转方向和工件进给方向相反时称之为逆铣 每个刀齿的切削层厚度是由零增大到最大值 刀齿接触工件的初期 不能切入工件 而是在工件表面上挤压 滑行 使刀齿与工件之间的摩擦加大 加速刀具磨损 同时也使表面质量下降 顺铣 当铣刀的旋转方向和工件进给方向相同时称之为顺铣 顺铣时 每个刀齿的切削层厚度是由最大减小到零 逆铣时铣削力上抬工件 而顺铣时 铣削力将工件压向工作台 减少了工件振动的可能性 尤其铣削薄而长的工件时 更为有利 顺铣忽大忽小的水平分力Ff与工件的进给方向是相同的 工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都存在间隙 间隙在进给方向的前方 由于Ff的作用使工件连同工作台和丝杆一起向前窜动 造成进给量突然增大甚至打刀 而逆铣水平分力与进给方向相反 铣削过程中工作台丝杆始终压向螺母 不会引起工件窜动 逆铣与顺铣的确定 根据上面分析 当工件表面有硬皮 机床的进给机构有间隙时 应选用逆铣 因为逆铣时 刀齿是从已加工表面切入 不会崩刃 机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行 因此粗铣时应尽量采用逆铣 当工件表面无硬皮 机床进给机构无间隙时 应选用顺铣 因为顺铣加工后 零件表面质量好 刀齿磨损小因此 精铣时 尤其是零件材料为铝镁合金 钛合金或耐热合金时 应尽量采用顺铣 铣削的工艺特点 1 生产效率高 铣刀是典型的多齿刀具 并且参与刀削的切削刃较铣削时有几个刀齿同时参加工作 且无刨削那样的空回行程 切削速度也较高 但加工狭长平面或长直刨削比铣削生产率高 2 刀齿散热比较好 铣刀刀齿在切离工件的一段时间内 可以得到一定的冷却 散热条件较好 刀具寿命较长 3 铣削时存在冲击 铣刀各刀齿的切削是断续的 铣削过程中参与切削的刀齿数是变化的 切削厚度也是变化的 因此切削力是变化的 导致切削过程中存在冲击 4 加工精度 加工精度一般为IT8 IT7 表面粗糙度Ra值为1 6 3 2 m 铣削的主要应用 铣削主要用来加工平面 包括水平面 垂直面和斜面 沟槽 成形面和切断等 单件 小批生产中 加工小 中型工件多用升降台式铣床 卧式和立式两种 加工中 大型工件时可以采用龙门铣床 龙门铣床与龙门刨床相似 有3 4个可同时工作的铣头 生产率高 广泛用于成批和大量生产中 在单件小批生产中 有些盘状成形零件 也可以用立铣刀在立式铣床上加工 七 磨削 定义 磨具以较高的线速度旋转 对工件表面进行加工的方法 磨床包括外圆磨 内圆磨 无心磨等几种 万能外圆磨床 常用的磨具有固结磨具 如砂轮 油石等 和涂附磨具 如砂带 砂布等 砂轮是由一定比例的硬度很高的粒状磨料和结合剂压制烧结而成的多孔物体 磨削时与砂轮的选择合理与否至关重要 砂轮的性能主要取能否取得较高的加工质量和生产率 决于砂轮的磨料 粒度 结合剂 硬度 组织及形状尺寸等因素 这些称为砂轮的特征要素 磨粒的切屑过程 磨削过程的实质是切削 刻划和摩擦抛光的综合作用过程 由此可获得较小的表面粗糙度值 粗磨时以切削作用为主 精磨时切削作用和摩擦抛光作用同时并存 1 砂轮表面突起高度较大和较为锋利的磨粒 切入工件较深且有切屑产生 起切削作用 图a 2 突起高度较小和较钝的磨粒 只能在工件表面刻画细微的沟痕 工件材料被挤向两旁而隆起 此时无明显切屑产生 仅起刻划作用 图b 3 比较凹下和已经钝化的磨粒 既不切削也不刻划 只能从工件表面滑擦而过 起摩擦抛光作用 图c 磨削的工艺特点 1 磨削的精度高 IT6 IT5 粗糙度低 Ra0 8 0 2 砂轮表面有极多的切削刃同时参加切削 2 可以加工一些难以加工的材料 如淬火钢 高速钢以及毛坯的清理 3 切削速度高 30m s以上 切削温度高 1000 以上 使用冷却液 4 砂轮有自锐作用 这是其它刀具所不具备的 即磨粒不断脱落 新的磨粒又是锋利的 5 磨削力的径向分力较大 因此 在达到尺寸以后 还要进行多次无进给磨削 磨削的应用 1 外圆的磨削 一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行 外圆磨削有纵 横 综合 深磨法等 2 孔的磨削 可以在内圆磨床上进行 也可以在万能外圆磨床上进行 它可以加工圆柱孔 圆锥孔和成形内圆面等 3 平面的磨削 周磨 利用砂轮的外圆面进行磨削 端磨 利用砂轮的端面进行磨削 八 线切割定义 线切割一般指电火花线切割机 属电加工范畴 利用电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化 氧化而被腐蚀掉 从而形成的加工方法 电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切割机俗称 快丝 低速单向走丝电火花线切割机俗称 慢走丝 和立式自旋转电火花线切割机三类 快走丝线切割机床 慢走丝线切割机床 中走丝线切割机床 电火花线切割分类区分快走丝线切割 中走丝线切割 慢走丝线切割 1 快走丝电火花线切割的走丝速度为6 12mm s 电极丝作高速往返运动 切割精度较差 2 中走丝电火花线切割是在快走丝线切割的基础上实现变频多次切割功能 是近几年发展的新工艺 3 慢走丝电火花线切割的走丝速度为0 2mm s 电极丝做低速单向运动 切割精度很高 工作原理 利用移动的金属丝作工具电极 并在金属丝和工件间通以脉冲电流 利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的 由于它利用的是丝电极 因此 只能作轮廓切割加工 常用电极丝有钼丝与铜丝 钼丝主要用于往复走丝加工如快丝线切割 而铜丝电极则主要用于慢丝线切割 一次性加工 适用加工范围加工各种精密模具 如冲模 复合模 粉末冶金模 挤出模 塑料模 胶木模等 加工各种盘形零件 如齿轮 链轮 凸轮等 加工各种精密零件及样板等 其他放电加工设备诸如穿孔机 电脉冲等都是电火花加工设备 都是利用电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化 氧化而被腐蚀掉 从而形成的加工方法 所用于加工的电极决定加工成型 九 无切削加工传统的生产工艺最终多应用切削加工方法来制造有精确的尺寸和形状要求的零件 生产过程中坯料质量的30 以上变成切屑 这不仅浪费大量的材料和能源 而且占用大量的机床和人力 采用精确成形工艺 工件不需要或只需要少量切削加工即可成为机械零件 可大大节约材料 设备和人力 无切削加工工艺包括精密锻造 冲压 精密铸造 粉末冶金 工程塑料的压塑和注塑等 例如 采用挤压 冷镦 搓丝等工艺生产螺栓 螺母和机械配件 使材料利用率大大提高 有时可完全不需要切