机械制造工艺与装备ppt课件.ppt

第二章机械制造中的加工方法及装备 第一节机械制造中的切削加工方法 一 车削 主运动 工件旋转进给运动 刀具直线移动 加工精度 IT8 IT7 表面粗糙度 Ra 1 6 6 3um 在整个运动系统中 速度最高 消耗的功率最大 主运动只有一个 速度低 消耗的功率小 有一个或多个 1 第二章机械制造中的加工方法及装备 普通车床 适于各种中 小型轴 盘 套类零件的单件 小批量生产 转塔式六角车床 适于加工零件尺寸较小 形状较复杂的中 小型轴 盘 套类零件 立式车床 适于直径较大 长度较短的重型零件 L D 0 3 0 8 数控车床 适于多品种 小批量生产复杂形状的零件 2 第二章机械制造中的加工方法及装备 工件装夹的方法 1 卡盘装夹 适用于L D 4的工件 2 顶尖装夹 适用于L D 4 10的工件 3 心轴装夹 适用于盘 套类零件的精加工 4 其它附件 跟刀架 中心架 花盘等 3 第二章机械制造中的加工方法及装备 车外圆面 粗车 精车 车内园面 车床上镗孔 车端面 切槽 切断 实体零件 钻孔 车 镗 扩 铰 已铸出 锻出孔 镗孔 车锥面 1 转动小刀架法 可加工内外圆锥面 2 成形刀法 加工锥面较短 3 偏移尾架法 较长外锥面 4 靠模尺法 车成形面 车螺纹 滚花 4 第二章机械制造中的加工方法及装备 5 第二章机械制造中的加工方法及装备 车削的工艺特点 1 易于保证各表面的位置精度 2 加工过程平稳 3 适合有色零件的精加工 4 刀具简单 6 第二章机械制造中的加工方法及装备 7 第二章机械制造中的加工方法及装备 二 铣削 主运动 刀具旋转运动 铣削是平面加工的主要方法之一 加工精度 IT8 IT7 表面粗糙度 Ra 6 3 1 6um 8 第二章机械制造中的加工方法及装备 铣床 龙门铣床 升降台式铣床 立式铣床 卧式铣床 铣削加工设备 9 第二章机械制造中的加工方法及装备 铣削方式 周铣 端铣 用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面 用端铣刀端面刀齿加工平面 10 第二章机械制造中的加工方法及装备 顺铣 在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同 逆铣 在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反 周铣 顺铣 逆铣 刀具寿命长 工件表面质量高 有利于工件的夹紧 工件表面质量低 刀具磨损严重 不利于工件的夹紧 进给速度均匀 进给速度不均匀 消隙 11 第二章机械制造中的加工方法及装备 12 第二章机械制造中的加工方法及装备 端铣 对称铣 铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线重合 不对称铣 铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合 13 第二章机械制造中的加工方法及装备 铣床上加工的各种表面 加工精度 IT8 IT7 表面粗糙度 Ra 6 3 1 6um 14 第二章机械制造中的加工方法及装备 三 刨削 刨削是平面加工的主要方法之一 加工精度 IT8 IT7 表面粗糙度 Ra 6 3 1 6um 刨床 牛头刨床 适于加工中 小型零件 龙门刨床 适于加工大型零件 15 第二章机械制造中的加工方法及装备 16 第二章机械制造中的加工方法及装备 17 第二章机械制造中的加工方法及装备 刨削的工艺特点 1 生产率较低 单件小批生产 2 通用性好 主要用于加工平面 也广泛用于加工各种沟槽 成形面等 18 第二章机械制造中的加工方法及装备 四 钻削 钻削加工 用钻头在实体零件上加工孔的方法 加工精度 IT13 IT11 表面粗糙度 Ra 25 12 5um 刀具 钻头 设备 钻床 车床 镗床 铣床 钻床 台式钻床 立式钻床 摇臂钻床 19 第二章机械制造中的加工方法及装备 台式钻床 D 12mm 立式钻床 摇臂钻床 20 第二章机械制造中的加工方法及装备 钻孔主要用于粗加工 如螺钉孔 油孔 内螺纹底孔等 单件 小批生产中 小型工件上的小孔 D 13mm 常用台式钻床加工 中 小型工件上较大的孔 D 50mm 常用立式钻床加工 大型工件上的孔 则采用摇臂钻床加工 回转体工件上的孔 多在车床上加工 21 第二章机械制造中的加工方法及装备 扩孔和铰孔 1 扩孔 2 铰孔 用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工 加工精度 IT10 IT9 表面粗糙度 Ra 3 2 1 6um 用绞刀对工件上已有的孔进行精加工 加工精度 IT9 IT7 表面粗糙度 Ra 1 6 0 4um 钻 扩 铰是非常典型的工艺 钻 扩 铰只能保证孔本身的精度 不易保证孔与孔之间的尺寸精度和位置精度 22 第二章机械制造中的加工方法及装备 五 镗削 用镗刀对已有的孔进行再加工 一般镗孔加工精度 IT8 IT7 表面粗糙度 Ra 1 6 0 8um 精细镗加工精度 IT7 IT6 表面粗糙度 Ra 0 8 0 2um 回转体零件上的孔 在车床上加工 箱体类零件上的孔或孔系 在镗床上加工 在镗床上除可加工孔或孔系外 还可加工平面 沟槽 钻 扩铰孔等 23 第二章机械制造中的加工方法及装备 图2 8在镗床和车床上镗孔 24 第二章机械制造中的加工方法及装备 25 第二章机械制造中的加工方法及装备 卧式镗床 26 第二章机械制造中的加工方法及装备 坐标镗床 27 第二章机械制造中的加工方法及装备 28 第二章机械制造中的加工方法及装备 镗刀的结构简单 调整方便 单刃镗刀多刃镗刀 通用性大 经济精度 IT9 IT7 Ra6 3 0 8精细镗 有色金属 IT7 IT6 Ra0 8 0 4 可保证孔的尺寸及位置精度 生产率低 29 第二章机械制造中的加工方法及装备 图2 9镗床加工方法 30 第二章机械制造中的加工方法及装备 31 32 金刚镗 有色金属 浮动镗 精镗 浮动镗刀块属定尺寸刀具 它安装在镗刀杆的方槽中 沿镗刀杆径向可以自由滑动 其加工精度和表面粗糙度都比较好 但不能提高位置精度 第二章机械制造中的加工方法及装备 33 第二章机械制造中的加工方法及装备 六 齿面加工 齿面切削加工方法分两大类 成形法 又称仿形法 展成法 又称范成法 滚齿插齿 成型法加工齿轮 34 第二章机械制造中的加工方法及装备 七 复杂曲面加工 八 磨削 用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程 是零件精加工的主要方法之一 加工精度 IT6 IT4 表面粗糙度 Ra 1 25 0 01um 磨削过程 指砂轮表面的磨粒从工件表面切除细微金属层的过程 35 第二章机械制造中的加工方法及装备 主运动 砂轮的旋转 径向进给运动 指砂轮径向切入工件的运动 轴向进给运动 工件相对于砂轮的轴向运动 工件运动 工件的旋转或直线移动 36 第二章机械制造中的加工方法及装备 凸起 锋利的磨粒 起切削作用 切削厚度较大 凸起较小 较钝的磨粒 起刻滑 挤压作用 凹下 更钝的磨粒 起滑擦作用 磨削 切削 刻滑 滑擦三个作用的综合 可加工铸铁 碳钢 合金钢等一般结构材料 也能加工高硬度的淬硬钢 硬质合金 陶瓷 玻璃等难切削材料 但不适宜塑性较大的有色金属 37 外圆磨床 床身 头架 内圆磨头 砂轮架 尾座 工作台 横向导轨 滑鞍 手轮 第二章机械制造中的加工方法及装备 38 外圆磨削方法 纵磨法 横磨法 切入磨法 综合磨法 先横后纵 深磨法 第二章机械制造中的加工方法及装备 39 外圆磨削方法 纵磨法 横磨法 切入磨法 综合磨法 先横后纵 深磨法 第二章机械制造中的加工方法及装备 40 外圆磨削方法 纵磨法 横磨法 切入磨法 综合磨法 先横后纵 深磨法 第二章机械制造中的加工方法及装备 41 内圆磨床 床身 头架 砂轮修整器 砂轮 砂轮架 工作台 横向手轮 纵向手轮 第二章机械制造中的加工方法及装备 42 内圆磨削方法 第二章机械制造中的加工方法及装备 43 平面磨床 卧轴矩台式立轴矩台式卧轴圆台式立轴圆台式 第二章机械制造中的加工方法及装备 44 平面磨削方法 第二章机械制造中的加工方法及装备 45 自定位方式加工 适用于细长光轴 可得到较高质量的尺寸精度和几何形状精度 但不能保证位置精度 无心磨床 第二章机械制造中的加工方法及装备 46 第二章机械制造中的加工方法及装备 内圆磨与外圆磨相比较 表面粗糙度大 生产率低 内圆磨与铰孔和拉孔相比较 可以加工淬硬工件的孔 不仅能保证孔本身的尺寸精度和表面质量 还可以提高孔的位置精度和形状精度 生产率低比铰孔低 比拉孔更低 磨孔一般仅用于淬硬工件孔的精加工 47 第二章机械制造中的加工方法及装备 拉削 补充 加工精度 IT8 IT7 表面粗糙度 Ra 0 4 0 8um 用拉刀在拉床加工工件的工艺方法 48 第二章机械制造中的加工方法及装备 拉削 补充 49 第二章机械制造中的加工方法及装备 50 拉削的特点 生产率高 加工范围广 加工精度高 表面粗糙度低 第二章机械制造中的加工方法及装备 51 第二章机械制造中的加工方法及装备 九 研磨 加工精度 IT5 IT3 表面粗糙度 Ra 0 1 0 008um 图2 15研磨外圆的方法 研磨是利用研磨工具和研磨剂 从工件上研去一层极薄表面层的精密加工方法 52 第二章机械制造中的加工方法及装备 第二章机械制造中的加工方法及装备 研磨时 工件作回转运动 研具作轴向往复运动 氧化铝 碳化硅 金刚石 碳化硼以及氧化铁 氧化铬微粉 铸铁 铜 铝或硬木 53 第二章机械制造中的加工方法及装备 珩磨精度可达到IT6 IT4 表面粗糙度可以达到Ra0 8 0 005 m 十 珩磨 利用珩磨工具对工件表面施加一定压力 珩磨工具同时做相对旋转和直线往复运动 切除工件上极小余量的一种精密加工方法 54 第二章机械制造中的加工方法及装备 十一 抛光抛光是利用涂有抛光膏的软轮 抛光轮 高速旋转对工件进行微弱切削 余量很小 从而降低工件表面粗糙度的一种精密加工方法 不能提高尺寸和位置精度 55 第二章机械制造中的加工方法及装备 十二 超精加工是指工件作回转运动 用细磨粒油石作高频短幅振动和送进运动 以很小的压力对工件表面进行加工的一种加工方法 改变形状和位置精度的能力较弱 0 02 m以下 56 第二章机械制造中的加工方法及装备 第二节金属切削机床基础 一 概述 1 机床的基本组成 动力源 电机 传动系统 变速箱 进给箱 支承部件 床身 工作部件 主轴 工作台 控制系统冷却系统润滑系统其它装置 57 第二章机械制造中的加工方法及装备 动力源 传动系统支承部件 工作部件控制系统 冷却系统润滑系统 其它装置 58 第二章机械制造中的加工方法及装备 2 机床的运动 机床的切削加工是由刀具或砂轮等与工件之间的相对运动来实现的 机床的运动 表面成形运动 辅助运动 主运动 进给运动 空行程运动 切入运动 其它辅助运动 59 第二章机械制造中的加工方法及装备 3 机床技术性能指标 1 机床的工艺范围 工艺范围是指 在机床上加工的工件类型和尺寸 能够加工完成何种工序 使用什么刀具等 通用机床 工艺范围宽专用机床 加工范围很窄 数控机床既有较宽的工艺范围 又能满足零件较高精度的要求 也有较高的生产率 并可实现自动化加工 60 第二章机械制造中的加工方法及装备 2 机床的技术参数 尺寸参数反映机床的加工范围 包括主参数 第2主参数和与加工零件有关的其它参数 运动参数指机床执行件运动的速度 例如主轴的最高转速与最低转速 刀架的最大进给量与最小进给量 或进给速度 动力参数指机床电机功率 有些机床给出主轴允许承受的最大转矩等 61 第二章机械制造中的加工方法及装备 常用机床的主参数和第2主参数 62 第二章机械制造中的加工方法及装备 4 机床精度与刚度 机床精度 加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度 并能在机床长期使用中保持这些要求 机床本身必须具备的精度 机床精度包括 几何精度运动精度传动精度定位精度工作精度精度保持性 63 第二章机械制造中的加工方法及装备 几何精度是指机床空载条件下 在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状 相互位置和相对的精确程度 如导轨的直线度 主轴中心线对滑台移动方向的平行度或垂直度等 几何精度直接影响加工工件的精度 是评价机床质量的基本指标 它主要决定于结构设计 制造和装配 64 第二章机械制造中的加工方法及装备 是指机床空载 以工作速度运行时 主要零部件的几何位置精度 如高速回转主轴的回转精度 它与结构设计及制造等因素有关 运动精度 传动精度 是指机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性 影响传动精度的主要因素是传动系统的设计 传动元件的制造和装配精度 65 第二章机械制造中的加工方法及装备 定位精度 定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度 定位精度直接影响被加工工件的尺寸和形状精度 机床构件和进给控制系统的精度 刚度以及其动态特性 机床测量系统的精度都将影响机床定位精度 66 第二章机械制造中的加工方法及装备 工作精度加工规定的试件 用试件的加工精度表示机床的工作精度 工作精度是各种因素综合影响的结果 包括机床自身的精度 刚度 热变形和刀具 工件的刚度及热变形等 精度保持性在规定的工作时间内 保持机床所要求的精度 称之为精度保持性 影响精度保持性的主要因素是磨损 67 第二章机械制造中的加工方法及装备 机床的刚度 是指机床系统抵抗变形的能力 载荷 重力 夹紧力 切削力 传动力 摩擦力 冲击振动干扰力等按照载荷的性质不同 可分为静载荷 不随时间变化或变化极为缓慢的力 和动载荷 随时间变化的力 机床刚度相应地分为静刚度及动刚度 后者是抗振性的一部分 通常所说刚度一般指静刚度 68 第二章机械制造中的加工方法及装备 1 机床的分类 5 机床的分类和型号编制 1 车床C 2 钻床Z 3 镗床T 4 磨床M 2M 3M 5 齿轮加工机床Y 6 铣床X 7 刨床B 8 拉床L 9 螺纹加工机床S 10 电加工机床D 11 切断机床G 12 其他机床Q 按加工性质和使用的刀具和用途分类 69 第二章机械制造中的加工方法及装备 按工艺范围 布局型式和结构 每一类分十组 同一组机床的结构性能和使用范围基本相同 每组又分十个系 同一系列机床的基本结构和布局型式相同 70 第二章机械制造中的加工方法及装备 同类型机床按通用性程度 应用范围 又可分为 普通机床 加工范围较广 通用性大 结构较复杂 适用于单件 小批量生产 卧式车床 万能升降台铣床 专门化机床 加工形状类似而尺寸不同的工件的某一种工序 适合成批生产 例如 曲轴车床 凸轮轴车床等 专用机床 用于某一种零件的某道特定的工序 工艺范围最窄 适用于大批量生产 如东风牌汽车发动机气缸镗床 71 第二章机械制造中的加工方法及装备 按机床的工作精度又可分为 普通精度机床精密机床高精度机床 按机床自动化程度又可分为 手动机床机动机床半自动机床自动机床 72 第二章机械制造中的加工方法及装备 按机床的尺寸和重量分为仪表机床中型机床 一般机床 大型机床 重量大于10t 重型机床 重量大于30t 超重型机床 重量大于100t 根据轴数分为单轴 多轴机床 根据刀数分为单刀 多刀机床等 按照数控功能 非数控机床 一般数控机床 加工中心和柔性制造单元 73 第二章机械制造中的加工方法及装备 2 通用机床的型号编制 为大写的汉语拼音字母 为阿拉伯数字 74 第二章机械制造中的加工方法及装备 75 第二章机械制造中的加工方法及装备 76 第二章机械制造中的加工方法及装备 金属切削机床类 组划分 77 第二章机械制造中的加工方法及装备 78 第二章机械制造中的加工方法及装备 79 第二章机械制造中的加工方法及装备 80 第二章机械制造中的加工方法及装备 代表机床规格大小的一种参数 通常用主参数的折算值表示 无法用一个主参数表示时 用设计顺序号表示 第二主参数指主轴数 最大跨距 最大工件长度等 也用折算值表示 除表示主轴数的第二主参数置于主参数后外 其余列于型号的末端 4 机床主参数和设计顺序号及第二主参数 81 第二章机械制造中的加工方法及装备 主要机床的主参数和折算系数 82 第二章机械制造中的加工方法及装备 5 机床的重大改进顺序号在原来的机床型号后加重大改进序号 以示区别 序号按A B C 等字母的顺序使用 6 其他特性代号在基本型号机床的基础上 仅改变机床的部分结构时 则在原机床型号之后加1 2 3 等变形代号 并用 分开 以示区别 83 第二章机械制造中的加工方法及装备 CA6140 类别代号 结构特性代号 结构不同 组别代号 落地及卧式车床组 系别代号 卧式车床系 主参数 最大车削直径400mm 84 第二章机械制造中的加工方法及装备 专用机床的型号编制方法 设计单位代号 包括机床厂和机床研究单位代号 位于型号之首 组别代号 用一位阿拉伯数字 不包括0 表示 专用机床的组 按照产品的工作原理划分 由机床厂和机床研究所根据产品情况自行确定 该单位的设计顺序 由001起始 排列 位于专用机床组代号后 设计单位代号 组别代号 设计顺序号 85 第二章机械制造中的加工方法及装备 二 机床的结构和传动 1 机床布局 86 第二章机械制造中的加工方法及装备 二 机床的结构和传动 87 第二章机械制造中的加工方法及装备 CA6140型车床传动系统原理图 2 机床的传动系统 88 第二章机械制造中的加工方法及装备 89 第二章机械制造中的加工方法及装备 3 机床的主传动链 90 第二章机械制造中的加工方法及装备 车床的主传动链 主运动传动链的两末端件 主电动机 主轴 的传动路线 高速路线 低速路线 91 主轴转速级数和转速 由传动系统图可得主轴正转时共有 2 3 1 2 2 30条传动路线实际 2 3 2 2 1 24级不同的转速 92 M2右合 主轴获得较低转速 n主 10 500 r min 18级转速 2 3 2 2 1 M2左移时 主轴上滑动齿轮z50与轴 上的z63啮合 主轴较高转速n主 450 1400 r min 6级转速 2 3 主轴反转的传动路线共有 3 1 2 2 15条 但转速级数只有3 1 2 2 1 12级 转速值为 14 1580 r min 93 第二章机械制造中的加工方法及装备 车削螺纹时 进给运动传动链是内联系传动链 车削外圆和端面时 是外联系传动链 从进给箱传出的运动 经丝杠带动溜板箱 车螺纹传动链 经光杠带动溜板箱 进给传动链 首件 主轴 末件 刀架 4 进给传动链 94 第二章机械制造中的加工方法及装备 主轴转一转 刀具均匀移动一个导程 U 从主轴到丝杠之间的总传动比t丝 丝杠螺距 t丝 12mmS 被加工螺纹导程 95 第二章机械制造中的加工方法及装备 96 第二章机械制造中的加工方法及装备 97 第二章机械制造中的加工方法及装备 传动结构式 公制螺纹 98 第二章机械制造中的加工方法及装备 公制螺纹 传动结构式 99 第二章机械制造中的加工方法及装备 化简 经上述路线可加工20种标准螺距的螺纹 最大螺距 12mm 经扩大导程机构 将螺距扩大4或16倍 运动平衡式 100 第二章机械制造中的加工方法及装备 纵向 横向进给传动链 首件 主轴 末件 刀架 计算位移 主轴转一转 刀架移动一个f 101 第二章机械制造中的加工方法及装备 CA6140车床共有64种纵向 横向进给量 分别由4种类型的传动路线来实现 即 正常进给量 32级 较大进给量 8级 加大进给量 16级 细进给量 8级 纵向 横向进给传动链 102 第二章机械制造中的加工方法及装备 正常进给量 由主轴经正常螺距及公制螺纹传动路线来实现 103 第二章机械制造中的加工方法及装备 正常进给量 由主轴经正常螺距及公制螺纹传动路线来实现 104 第二章机械制造中的加工方法及装备 正常进给量 化简 105 第二章机械制造中的加工方法及装备 正常进给量 化简 106 第二章机械制造中的加工方法及装备 运动由主轴经正常螺距及英制螺纹传动路线实现 107 第二章机械制造中的加工方法及装备 较大进给量 其纵向进给运动平衡