第三章 常用金属切削加工方法ppt课件

第三章常用金属切削加工方法,车削加工,钻削和镗削加工,铣削加工,刨削和拉削加工,磨削加工,概述,机械零件种类繁多，但其形状都是由一些基本表面组合而成。零件的最终成形，实际上是由一种表面形式向另一种表面的转化，包括不同表面的转化、不同尺寸的转化及不同精度的转化。转化过程的实现，主要依靠运动。不同切削运动（主运动和进给运动）的组合便形成了不同的切削加工方法。常用的切削加工方法有车削、钻削、镗削、刨削、铣削、磨削等，对某一表面的加工可采用多种方法，只有了解了各种加工方法的特点和应用范围，才能合理选择加工方法，进而确定最佳加工方案,回转面是机械零件中应用最广泛的一种表面形式，而车削是加工回转面的主要方法。因此车削在各种加工方法中占的比重最大。一般在机加工车间内，车床约占机床总数的50%。,第一节车削加工,一、工件的安装,车削加工时，工件在车床上的安装方法常用的有三爪自定心卡盘安装、四爪单动卡盘安装、花盘安装、顶尖安装和心轴安装等。,各种安装方法的特点和应用,二、车削的工艺特点,1、易于保证加工面间的位置精度,2、切削过程平稳,3、生产率高,4、应用范围广,5、刀具简单,三、车削的应用,（一）车削外圆,1、一般外圆面的车削,2、特殊外圆面的车削,（1）细长轴的车削,1）顶尖安装配合中心架或跟刀架做为附加支承，以增加细长轴的刚性，减少由于刚性不足产生的加工缺陷,2）采用90主偏刀，并配合3左右的正刃倾角，以减少径向分力,3）减小背吃刀量，增加进给次数，以降低切削力。,（2）偏心工件的车削,偏心工件主要包括偏心轴和偏心套。如图3-8,（3）曲轴的车削,如图3-9,（二）车端面及台阶,（三）孔加工,（四）车槽及切断,（五）圆锥面的车削,常用圆锥面车削的方法有：宽刀法，小刀架转位法，偏移尾座法和靠模法。,第二节钻削和镗削加工,一、钻孔,在实体材料上加工孔即为钻孔，所使用的刀具为麻花钻,（一）麻花钻的结构及几何角度,（二）钻削过程,钻削要素,钻削力,（三）钻削的工艺特点,钻孔时由于钻头的刚度不足，切削刃不对称，工件表面不平或材料性能不均匀等原因，会造成孔的形状尺寸误差，称为引偏。,1、钻头容易引偏,防止引偏的措施：,1）刃磨钻头时注意使两个主切削刃对称，使径向切削力相互抵消。,2）用直径较大、顶角为90-100度的短钻头预钻一个锥形坑，钻孔时起定心作用。,3）用钻模钻孔,4）钻孔前预先加工端面，使表面平整。,2、切削热不易消散,3、切屑排出困难,（四）钻削的应用（属于粗加工，IT10以下，Ra大于12.5）,1）精度和表面质量要求不高的孔，如螺栓联接孔、油孔等。,2）精度和表面质量要求较高的孔，或内表面形状特殊的孔需用钻孔作为预加工工序。,3）内螺纹攻螺纹前所需底孔,2立式钻床,由电动机把原动力经主轴变速箱传给主轴，使主轴带动钻头旋转。同时也把动力传给进给箱，使主轴自动作轴向进给运动。搬动手柄，也可实现手动进给。进给箱和工作台可沿立柱导轨上下，移动以适应各种尺寸工件的加工。,3摇臂钻床,工件安装在机座上或机座上面的工作台上，其主轴箱装在可绕垂直立柱回转360o摇臂上，并可沿着摇臂上的水平导轨做径向移动，这样主轴调整到机床加工范围内的任何位置上，工件可以不动。,二、扩孔和铰孔,扩孔是使已加工孔、铸孔或锻孔直径扩大的加工过程,扩孔的特点：,1）切削刃不需延伸至中心，故没有横刃，避免了横刃对切削的不利影响,2）背吃刀量小，因而容屑槽较浅，刀体强度高，刚性好，能采用较大的进给量和切削速度。,3）扩孔钻一般有3-4个刀齿，导向性好，切削过程平稳。与钻孔相比，质量好，精度可达IT10IT9，Ra6.33.2,生产率高。,扩孔,（二）铰孔,是用铰刀对孔进行精加工的过程,铰孔有如下的特点：,1）加工余量小，切削厚度薄，切削力小，切削速度低(V=0.0160.1m/s)，切削热少。,2）铰刀比扩孔钻齿数多，导向好，芯部直径大，刚性好，且修光刃具有导向、修光、校准孔的作用，刀具制造精度较高。精度可达IT9IT6，Ra1.60.4。,在实际生产中,钻_扩_铰是较精密孔的典型加工工艺,在镗床上完成孔加工的过程，叫镗孔。,工件安装在工作台上，工作台可作横向和纵向进给，并能旋转任意角度。镗刀装在主轴或转盘的径向刀架上，通过主轴箱可使主轴获得旋转主运动、轴向进给运动，主轴箱还可沿立柱导轨上下移动。,镗削加工所用的刀具,单刃镗刀,浮动镗刀(V=0.080.13m/s),（三）镗孔,镗床的作用,第三节刨削和拉削加工,一、刨削,概念,在刨床上用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法称刨削。,刨削是平面加工的主要方法之一。,设备,牛头刨床、龙门刨床和插床。,（一）牛头刨床1.组成及用途：工作台、刀架、滑枕、床身、横梁、变速机构、进刀机构等。,刨床的组成和运动,2.主运动：滑枕沿床身顶部的水平导轨作往复直线运动。即由刀具完成进给运动：工作台带动工件沿横梁作间歇横向直线运动。,3.传动系统：,主运动的传动方式：机械和液压两种V带轮变速机构摆动导杆机构滑枕刀架刀具电动机棘轮棘爪机构螺母丝杠机构工作台工作台作横向进给运动,4特点：结构简单，传动可靠，维修方便应用较广,主要用于加工小型零件，单件小批量生产，在维修车间和模具车间应用较多（二）龙门刨床1龙门刨床因有一个“龙门”式的框架结构而得名，用于加工大型或重型工件，也可以多个工件同时加工。2切削主运动虽然还是直线往复运动，但它是由工件来完成的，刨刀只作进给运动。,3特点：传动平稳、操作方便、适应性强，加工精度高、生产率较高等。,刨削加工,1刨刀的特点：切削部分的形状与车刀基本相同，但因刨削时，每一往复行程会产生惯性和冲击现象。2刨刀的种类：平面刨刀：刨削水平面偏刀：刨削垂直面和斜面切刀：用来刨削直角槽或切断工件角度刀：用来刨削角度工件，入燕尾槽成形刀：用来刨削成形面，如V形槽,3.刨削的应用在刨床上能完成的工作范围很广：平面、沟槽和成形面等,4工艺特点：,A适应性强，通用性好、加工成本低：机床结构简单、操作方便；刀具结构简单，制造、刃磨方便。B加工质量较低：只能用中低速切削，易产生积屑瘤；刨削时有冲击和振动，影响加工精度和表面粗糙度精度达IT9IT7，Ra6.31.6。C生产效率低：刨削的主运动为往复直线运动，会造成惯性和冲击，限制了切削速度的提高；而且刨刀为单刃切削，空行程时不切削。,二、插床,插床实质上是立式刨床,插刀类似刨刀，把刨刀的水平切削位置转到垂直切削位置，即为插刀。,主运动：滑枕带动插刀沿垂直方向所作的直线往复运动滑枕向下移动为工作行程，向上为空行程。插床主要用于加工工件的内表面，如内孔中键槽及多边形孔等，有时也用于加工成形内外表面,三、拉削,用拉刀进行加工拉削可以认为是刨削的进一步发展。,它是利用多齿的拉刀，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。拉削时，一般由拉刀作低速直线运动，被加工表面在一次走刀中形成加工时，若刀具所受的力不是拉力而是推力，则称为推削，所用刀具称为推刀拉削所用的机床称为拉床，推削则多在压力机上进行,工艺特点：,1生产率高：是多齿刀具，拉刀在一次行程中就能够切除加工表面上的全部余量。2加工质量高：拉刀是一种定形刀具，制造精度高，并且具有校准齿进行校准和修光作用。同时拉削层厚度极薄。精度可达IT8IT7，Ra0.80.43加工范围广：可以加工各种形状的通孔。4加工成本高：拉刀的结构复杂，制造成本昂贵，而且一把拉刀只适用于加工一种规格尺寸的零件。,5拉床结构简单：只有一个主运动，即拉刀的直线运动，进给运动是靠拉刀的齿升量来实现的。,6拉刀的寿命长：拉削时切削速度较低，刀具磨损慢，刃磨一次，可以加工数千个工件，还可重磨多次。由于拉削加工具有以上特点，所以主要适用于成批和大量生产，尤其适于在大量生产中加工比较大的复合型面。,第四节铣削加工,一.铣削加工的应用与特点,铣削加工是应用相切法成形原理，用多刃回转体刀具在铣床上对平面、台阶面、沟槽、成形表面、形腔表面、螺旋表面进行加工的一种切削加工方法。它是目前应用最广泛的加工方法之一。,铣削加工时，铣刀的旋转是主运动，铣刀或工件沿坐标方向的直线运动或回转运动是进给运动。不同坐标方向运动的配合联动和不同形状刀具相配合，可以实现不同类型表面的加工。,铣平面,铣侧平面,铣台阶面,铣平面,铣平面,铣台阶面,铣直角槽,铣槽,铣半圆槽,铣圆弧槽,铣沟槽,铣沟槽,切断,铣键槽,铣曲面,铣键槽,铣燕尾槽,铣T形槽,铣V形槽,铣成形面,铣螺旋面,铣型腔,1.铣削加工生产率高由于多个刀齿参与切，切削刃的作用总长度长，每个刀齿的切削载荷相同时，总的金属切除率就会明显高于单刃刀具切削的效率。,2.断续切削铣削时，每个刀齿依次切入（切出）工件，形成断续切削。,铣削加工的主要特点,切入（切出）时会产生冲击和振动，影响已加工表面的粗糙度。此外，高速铣削时刀齿还经受周期性的温度变化即热冲击的作用。这种热和力的冲击会降低刀具的耐用度。因此铣削加工可以对工件进行粗加工和半精加工。其加工。精度可达IT7-IT9，精铣表面粗糙度Ra值可达3216m,3.加工精度,由于铣刀是多刃刀具，相邻两刀齿之间的空间有限，每个刀齿切下的切屑必须有足够的空间容纳并能够顺利排出。否则会造成刀具破坏。,4.容屑与排屑,5同一个被加工表面可以采用不同的铣削方式、不同的刀具，来适应不同工件材料和其它切削条件的要求，以提高切削效率和刀具耐用度。,二.铣削要素,铣削时，铣刀相邻的两个刀齿在工件上先后形成的两个过渡表面之间的一层金属层称为切削层。铣削时切削用量决定切削层的形状与尺寸。切削层的形状和尺寸对铣削过程有很大的影响。,1.切削用量,背吃刀量ap,铣削速度vc,侧吃刀量ac,进给量,切削刃分布位置,端面铣削,圆周铣削,切削刃分布在刀具圆周表面的切削方式,切削刃分布在刀具端面上的铣削方式,.,铣削用量:背吃刀ap、侧吃刀量ae、铣削速度vc进给量,铣削用量,.,通过切削刃基点并垂直于工作平面方向上测量的吃刀量，即平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。,平行于工作平面并垂直于切削刃基点的进给运动方向上测量的吃刀量，即垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。,背吃刀量ap,侧吃刀ae,.,铣削速度为铣刀主运动的线速度mmin。用下式计算：vcdn1000d:铣刀铣刀直径n:转速,铣削速度vc,.,进给量铣刀与工件在进给方向上的相对位移量。,每齿进给量af：铣刀每转一个刀齿时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。,每转进给量f：铣刀每转一转时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。,进给量速度vt：单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。,.,2.切削层要素,切削厚度ac,切削宽度aw,切削层横截面积Acav,.,切削厚度ac,切削厚度是指由铣刀上相邻两个刀齿主切削刃形成的过渡表面间的垂直距离。,铣削时切削厚度是随时变化的。,.,圆周铣削逆铣时:刀齿在起始位置H点时，aco，为最小值；刀齿即将离开工件到A点时，切削厚度为最大值。,.,端铣时:刀齿的切削厚度在刚切入工件时为最小切入中间位置时为最大，以后又逐渐减小。,.,切削宽度aw,直齿圆柱铣刀的切削宽度等于背吃刀量ap。,切削宽度为主切削刃参加工作的长度。,aw=ap,.,螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度是变化的。随着刀齿切入切出工件，切削宽度逐渐加大，然后又逐渐减小，因而铣削过程较为平稳。端铣时，切削宽度保持不变。,.,切削层横截面积Acav,铣刀同时有几个刀齿参加切削，铣刀的总切削层横截面积应为同时参加切削的刀齿切削层横截面积之和。,.,三.铣削方式,铣削方式,端面铣,圆周铣,逆铣,顺铣,.,根据铣削时切削层参数的变化规律不同，圆周铣削有逆铣和顺铣。,铣削时，铣刀切出工件时的切削速度方向与工件的进给方向相同，这种铣削方式称为顺铣。顺铣时，刀齿的切削厚度从最大逐渐递减至零，避免了逆铣时的刀齿挤压、滑行现象，已加工表面的加工硬化程度大为减轻，表面质量也较高，刀具耐用度也比逆铣时高。同时，垂直方向的切削分力始终压向工作台，避免了工件