机械制造技术基础 第二章课件.ppt

熊良山等编机械制造技术基础课件,1,第2章制造工艺装备,金属切削刀具机床机床夹具,2,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1金属切削刀具的基本知识,2.1.1金属切削加工的基本概念,1.切削运动（主运动和进给运动）与切削用量,图2-1外圆车削的切削运动与加工表面,图2-2平面刨削的切削运动与加工表面,3,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,切削速度Vc，进给量f(或进给速度Vf)和背吃刀量ap,4,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,切削运动主运动进给运动合成切削运动2.工件表面待加工表面已加工表面过渡表面,5,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.切削层参数：公称厚度hD，公称宽度bD，公称横截面积AD=hDbD=fap,6,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.2刀具角度,（一）切削部分的组成前刀面A主后刀面A副后刀面主切削刃S副切削刃S刀尖,7,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,其他刀具可看作是车刀的演变和组合,8,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,（二）定义刀具角度的参考系刀具标注角度参考系基面Pr切削平面Ps正交平面P0法平面Pn假定工作Pf背平面Pp,9,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,（三）刀具的标注角度前角0：前刀面基面（正交平面）后角0：主后刀面切削平面（正交平面）主偏角r：主刃投影假定进给方向（基面）副偏角r：主刃投影假定进给方向（基面）刃倾角s：主刃基面（切削平面）,10,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-7车刀的主要标注角度,11,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-9横向进给运动的影响,（四）刀具的工作角度,12,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,轴向进给运动的影响,13,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,安装高度的影响,14,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,刀杆中心线偏斜的影响,15,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.3刀具材料,加工时要承受高温、高压、强烈的摩擦，冲击和振动。1.刀具材料应具备的性能高的硬度：比工件高，HRC60高的耐磨性：耐用度足够的强度和韧性：不崩刃，不断高的耐热性（热稳定性）：高温时可以加工良好的热物理性能和耐热冲击性能良好的工艺性能：刀具制造成本低,16,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。2.高速钢表2-1含有较多钨、钼、烙、钒等元素的高合金工具钢较高的硬度（热处理硬度达HRC6267）和耐热性（切削温度可达550600）切速比碳素工具钢和合金工具钢高13倍（因此而得名），刀具耐用度高1040倍，甚至更多可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中占有重要地位。用途分：通用型高速钢和高性能高速钢制造工艺分：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢,17,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.硬质合金(表2-2),用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物（碳化钨，碳化钛，碳化钽，碳化铌等）与金属粘结剂（钴，镍，钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000C的高温，良好的耐磨性，切速可达100-300m/min，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。广泛应用硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，不锋利，较难加工，不易做成形状复杂的整体刀具。常用的硬质合金有钨钴类（YG类），钨钛钴类（YT类）和通用硬质合金（YW类）3类。,18,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,4.涂层刀具和其它刀具材料,涂层刀具：耐磨性高的难熔金属化合物耐用度至少可提高13倍（刀片），或210倍（高速钢）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。,人造金刚石：在高温高压下由石墨转化而成极高的硬度（显微硬度可达HV10000）和耐磨性，摩擦系数小，切削刃非常锋利。很高的加工表面质量。陶瓷材料：以氧化铝为主要成分，经压制而成在1200C时可保持HRA80的硬度，脆。热稳定性较差（不得超过700800），与铁元素的化学亲和力很强，不宜加工钢铁件。加工硬质合金。立方氮化硼：由六方氮化硼在高温高压下转变而成硬度热稳定性很高（可达13001400C）。最大的优点：在高温（12001300C）时也不易与铁族金属起反应。,19,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.4CVD金刚石切削刀具,寿命相当于硬质合金刀具的100倍以上加工特性：刀刃强度高，能承受较单晶金刚石刀具更高的冲击载荷。磨耗小，耐用度比硬质合金高100倍以上，性能优于PCD刀具。可以多次修磨，反复使用。用单晶金刚石刀具的研磨方法将刃部精细研磨抛光至Ra0.05um,被加工工件表面可达到镜面光。热导率5W/cmK。热稳定性好，最高工作温度800。,20,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.1.5刀具角度的选择,1.选择前角g02.选择后角o3.选择主偏角r和副偏角r4.选择刃倾角ls应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。,21,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,1.前角g0,影响：切削的难易程度-很大。前角，使刀刃变得锋利，使切削更轻快，切屑变形，切削力和切削功率前角，刀刃和刀尖强度，散热体积，影响刀具寿命。对表面粗糙度，排、断屑等有一定的影响,22,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,选择前角g0,主要取决于：工件材料、刀具材料、加工要求工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之取较小的前角；加工塑性材料（如钢）选较大的前角，脆性材料（如铸铁）选较小的前角。刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之（如硬质合金）则前角应选得小一些。粗加工时，特别是断续切削时，应选用较小的前角；精加工时应选用较大前角。硬质合金车刀的前角0在520范围内选，高速钢刀具的前角应比硬质合金刀具大510，而陶瓷刀具的前角一般取515。,23,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.后角o,后角的主要功用：减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大的影响。大小取决于：切削厚度（或进给量），也与工件材料，工艺系统的刚性有关。车削一般钢和铸铁时，车刀后角常选用46。,24,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.主偏角r和副偏角r,影响：主偏角和副偏角对刀具耐用度影响很大。减小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具耐用度提高。降低残留面积高度，减小加工表面的粗糙度。主偏角和副偏角还会影响各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工艺系统刚性较好时，主偏角r宜取较小值，如r=3070。车削细长轴时，取r=9093，以减小背向力Fp。副偏角r的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，一般为515，粗加工时取大值，精加工时取小值。,25,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,4.刃倾角ls,影响：刀头的强度和切屑流动的方向。取值：在加工一般钢件和铸铁时，无冲击的粗车取ls=0-5精车取ls=0+5；有冲击负荷时，取ls=515；当冲击特别大时，取ls=3045。切削高强度钢，冷硬钢时，可取ls=3010。,26,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.2常用金属切削刀具与砂轮,2.2.1车刀,应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。,27,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,结构形式：整体车刀焊接装配式车刀机械夹固刀片的车刀,28,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,结构特点：结构简单刚性好适应性强可根据具体的加工条件和要求刃磨出合理的几何角度型号：已标准化,1.硬质合金焊接式车刀,29,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上的车刀。刀片磨损后，可卸下重磨，然后再安装使用。,图2-15机夹重磨式车刀,2.硬质合金机夹重磨式车刀,30,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,定义：将预先加工好的有一定几何角度的多角硬质合金刀片，用机械的方法装夹在特制的刀杆上的车刀。特点：刀具的几何角度是由刀片形状及其在刀杆槽中的安装位置来确定的，不需要刃磨。基本结构如图。夹紧机构：应夹紧可靠、装卸方便、定位准确、结构简单。,图2-16可转位式车刀的结构,3.机夹可转位式车刀,31,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.机夹可转位式车刀常用夹紧机构,32,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.2.2孔加工刀具,图2-18麻花钻的组成和切削部分,1.麻花钻分类：从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。,33,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,主要几何参数,1.麻花钻：形状较复杂的双刃钻孔或扩孔的标准刀具。,用于：孔的粗加工（IT11以下精度及Ra256.3um），加工攻丝、铰孔、拉孔、镗孔、磨孔的预制孔。,34,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,偏心扩孔钻头,三刃扩孔钻,2.孔加工刀具,中心钻深孔钻扩孔钻铰刀镗刀,35,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.铰刀,36,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,用途：中、小尺寸孔的半精/精加工，磨/研孔前的预加工。特点：齿数多（612个），导向性好，芯部直径大，刚性好。铰削余量小，切削速度低，加上切削过程中的挤压作用，所以能获得较高的加工精度（IT6IT8）和较好的表面质量（Ra1.6Ra0.4um）。类型：手用铰刀和机用铰刀。手用铰刀又分为整体式和可调式机用铰刀分带柄的和套式,37,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,铰刀的基本结构,38,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.2.3铣刀,定义：刀齿分布在圆周表面或端面上的多刃回转刀具。用途：加工平面、台阶、沟槽和各种成形表面。,39,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,1.铣刀的几何角度,主运动：铣刀的旋转运动进给运动：一般是工件的直线或曲线运动。几何角度：1）圆柱铣刀的几何角度2）端铣刀的几何角度,40,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,端铣刀的几何角度,41,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.硬质合金端铣刀硬质合金机夹重磨式端铣刀硬质合金可转位端铣刀,42,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.铣削方式及合理选用,影响：刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率圆周铣削法(周铣法)：逆铣和顺铣,43,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,端面铣削法(端铣法),44,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.2.4拉刀,45,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,一种高生产率、高精度的多齿刀具类型：内拉刀和外拉刀、拉刀和推刀、整体式和组合式拉刀的结构刀齿几何参数拉削方式：指拉削过程中，加工余量在各刀齿上的分配方式。影响：拉刀的结构形式，拉削力的大小，拉刀的耐用度，拉削表面质量及生产效率分层式拉削：精度高，刀具长分块式拉削：效率高、刀具短、精度低综合式拉削：优势互补,46,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.2.5齿轮刀具,1.齿轮刀具的类型用于切削齿轮齿形的刀具成形法齿轮刀具：盘形齿轮铣刀、指状齿轮铣刀展成法齿轮刀具：滚刀、插齿刀、剃齿刀,47,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.插齿刀加工同模数、同压力角的任意齿数的齿轮；既可以加工标准齿轮，也可以加工变位齿轮。,48,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,插齿刀的工作原理,49,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,标准插齿刀的选用,50,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.齿轮滚刀,加工直齿和螺旋齿圆柱齿轮时常用的一种刀具。加工范围很广：模数从0.140mm的齿轮。齿轮滚刀的工作原理齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀的选用,51,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,齿轮滚刀的选用,52,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,53,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,齿轮滚刀的选用,选用齿轮滚刀时、应注意以下几点：齿轮滚刀的基本参数(如模数、压力角、齿顶高系数等)应按被切齿轮的相同参数选取。齿轮滚刀的参数标注在其端面上。齿轮滚刀的精度等级，应按被切齿轮的精度要求或工艺文件的规定选取。齿轮换刀的旋向，应尽可能与被切齿轮的旋向相同，以减小滚刀的安装角度，避免产生切削振动，以提高加工精度和表面质量。滚切直齿轮，一般用右旋滚刀；滚切左旋齿轮，最好选用左旋滚刀。,54,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.2.6砂轮,陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮,金属结合剂金刚石、立方氮化硼砂轮,磨削、砂轮、半精和精加工用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的多孔疏松物体砂轮的特性：磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状、尺寸及代号,55,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,1.磨料,制造砂轮的主要材料，直接担负切削工作。应具有高硬度，高耐热性和一定的韧性，在磨削过程中受力破坏后还要能形成锋利的几何形状。,56,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,高精度白刚玉微粉,高精度绿碳微粉,2.粒度:指磨粒颗粒的大小，通常分为磨粒（颗粒尺寸40m)和微粉（颗粒尺寸=40m）两类。,57,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.硬度砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。反映磨粒与结合剂的粘固强度。磨粒不易脱落，称砂轮硬度高；反之，称砂轮硬度低。从低到高分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬7个等级。,58,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,4.结合剂是将磨料粘结在一起，使砂轮具有必要的形状和强度的材料。常用结合剂的种类有陶瓷、树脂、橡胶及金属等。5.组织是指砂轮中磨粒、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。按磨粒在砂轮中所占体积的不同，砂轮的组织分为紧密、中等和疏松三大类。6.形状和尺寸，并已标准化。7.特性用代号标注在砂轮端面上，用以表示砂轮的磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状、尺寸及最高工作线速度。,59,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,表2-6常用砂轮形状、代号及其用途,60,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,砂轮的特性代号标注举例,61,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,砂轮选择,主要依据：被磨材料的性质、要求达到的工件表面粗糙度和金属磨除率。原则：磨削钢时，选刚玉类砂轮；磨削硬铸铁、硬质合金和非金属时，选炭化硅砂轮。磨削软材料时，选硬砂轮；磨削硬材料时，选软砂轮。磨削软而韧的材料时，选粗磨粒；反之，选细磨粒。表面粗糙度值小时，选细磨粒；金属磨除率要求高时，选粗磨粒。要求加工表面质量好时，选树脂或橡胶结合剂的砂轮；要求最大金属磨除率时，选陶瓷结合剂砂轮。,熊良山等编机械制造技术基础课件,62,2.3金属切削机床的基本知识,常用机床的工作原理、特点及其选用。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,63,金属切削机床简称机床，是制造机器的机器，所以又称为工作母机或工具机。一、机床的分类及型号二、机床的运动三、机床的传动四、选用机床的原则认识：加工范围-所需运动-传动链-机构选用：型号,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,64,1.分类,最基本分类：12大类。,2.3.1机床的分类和型号,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,65,2.机床的技术参数与尺寸系列,技术参数(表示机床的尺寸大小和加工能力的各种技术数据)：主参数，第二主参数，主要工作部件的结构尺寸、移动行程范围，各种运动的速度范围和级数，各电机的功率，机床轮廓尺寸等。主参数：一般以机床加工的最大工件尺寸或与此有关的机床部件尺寸来表示。GB1838-1985金属切削机床型号编制方法。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,66,3.机床的型号编制,GB/T153751994金属切削机床型号编制方法,通用机床型号举例：,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,68,机床的分类和型号,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,71,机床的分类和型号型号编制,具体细节补充：组别和系别代号用两位阿拉伯数字。凡主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的和相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局形式也相同的机床，即为同一系。某类机床有普通型和某通用特性，加通用特性代号。主参数相同而结构、性能不同的机床，加结构特性代号。主参数表机床规格，用折算值表示（折算系数1/10）；第二主参数指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等，也用折算值。变型代号的“/”读作“之”。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,72,设计单位：)机床厂城市名大写拼音字母和该厂序号，或机床厂名大写拼音字母；)机床研究所研究所名称的大写拼音字母。组代号从“1”开始；“”读作“至”。设计顺序号从“001”开始。例如B13100，北京第一机床厂的第一百种专用机床，属第三组。,机床的分类和型号型号编制专用机床,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,73,2.3.2机床的运动,工件表面的形成方法：轨迹法、成形法、相切法、展成法,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,74,图2-39形成发生线所需的运动1刀尖或切削刃；2发生线；3刀具轴线的运动轨迹,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,75,表面成形运动：主运动、进给运动工作运动辅助运动：切入运动、分度运动、调位运动其他各种运动,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,76,2.3.3机床的传动,执行件：机床上最终实现所需运动的部件（主轴，工作台，刀架等）。运动源：为执行件的运动提供能量的装置。传动装置：将运动和动力从运动源传到执行件的装置。传动链：从一个元件到另一个元件之间的一系列传动件末端件：传动链两端的元件内联系传动链：传动链的两个末端件的转角或移动量(称为”计算位移”)之间如果有严格的比例关系要求。外联系传动链：传动链的两个末端件的转角或移动量(称为”计算位移”)之间如果没有严格的比例关系要求。传动链中通常包括两类传动机构：定比传动机构、换置机构,1.传动链,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,77,用传动系统图、转速图、传动原理图、传动路线表达式、运动平衡式等表示2.传动原理图,使用：拟订或分析机床的传动原理时简单的符号：各执行件、运动源之间的传动联系定比传动：虚线换置机构：菱形,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,78,3.转速图(有级变速),竖线：轴（标明轴号）圆点：轴所能有的转速转速值：等比数列，对数坐标两轴(竖线)之间的线段：一对传动副，并在线旁标明带轮直径之比或齿轮的齿数比两竖线之间的一组平行线：同一对传动副上斜的线：升速传动下斜的线：降速传动作用：从转速图上很容易找出各级转速的传动路线和各轴、齿轮的转速范围,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,79,传动路线表达式,将各种可能的传动路线全部列出来，就得到主运动传动链的传动路线表达式(传动结构式)：,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,80,4.传动系统图,使用：分析机床的传动系统时，表示机床全部运动的传动关系绘制：用国家标准所规定的符号(见GB4460-84机械运动简图符号)代表各种传动元件，按运动传递的顺序画在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中标明：电机的转速和功率，轴的编号，齿轮和蜗轮的齿数，带轮直径，丝杆导程和头数等参数技术处理：将一根轴断开绘成两部分，或将实际上啮合的齿轮分开来画(用大括号或虚线连接起来),华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,81,图2-42主运动传动系统图,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,82,5.运动平衡式,运动平衡式：为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比相连乘组成一个等式。图2-42的主运动传动链在图示的啮合位置时的运动平衡式为：,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,83,2.4车床,2.4.1概述,认识机床的三步曲：了解机床的种类和用途：加工表面、尺寸范围、精度结合所用刀具和加工表面的形状，了解机床必须完成的成形运动分析实现运动的传动链、传动机构及机床组成种类很多：(按用途和结构)卧式车床、六角车床、立式车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形车床、专门化车床工艺范围广：图2-43应用极为普遍加工精度,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,84,图2-43卧式车床的典型加工工序,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,85,表2-7几种卧式车床的技术参数,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,86,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,87,表2-8精密和高精度车床的几项主要精度标准,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,88,2.4.2CA6140型卧式车床,1.CA6140型卧式车床的组成和主要技术参数,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,89,组成：主轴箱、进给箱、溜板箱（三箱）、刀架、床身、床脚、尾架主要技术参数：床身最大工件回转直径(主参数)400mm刀架上最大工件回转直径210mm最大棒料直径47mm最大工件长度/mm650，900，1400，1900主轴转速范围/(r/min)：正转101400(24级)、反转141580(12级)加工精度：0.01mm,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,90,2.传动系统,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,91,主运动传动链：24级正转、12级反转末端件：电动机主轴计算位移：电机旋转n0转-主轴旋转n转传动路线:传动路线表达式运动平衡式,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,92,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,93,主轴正转转速级数,主轴反转转速级数Z=113(221-1+1)=12,转速级数的计算,Z=,熊良山等编机械制造技术基础课件,94,2.5齿轮加工机床,加工齿轮齿面的机床按加工对象的不同分为圆柱齿轮加工机床：滚齿机、插齿机等锥齿轮加工机床：刨齿机、铣齿机、拉齿机等按齿形加工原理来分有成形法齿轮加工机床展成法齿轮加工机床,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,95,2.5.1滚齿机,1.滚齿原理,滚齿加工是根据展成法原理加工齿轮，滚齿的过程相当于一对交错螺旋齿轮副啮合滚动的过程一个螺旋齿轮齿数减少到1-4个齿，其螺旋角很大蜗杆轴向开槽前刀面、铲背后刀面淬硬、刃磨滚刀用传动链将滚刀主轴与工作台联系起来螺旋齿轮副啮合强制：刀具旋转1个齿工件转过1个齿共轭的齿面；滚刀轴向进给运动加工出全齿需要的运动：形成渐开线齿廓的展成运动(B11+B12)和形成直线形齿长(导线)的运动A2需要的传动链：展成运动传动链、主运动传动链、轴向进给传动链,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,96,滚切直齿圆柱齿轮的传动原理,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,97,2.滚切直齿圆柱齿轮,展成运动传动链：内联系传动链，形成渐开线计算位移：滚刀1转工件K/Z转传动路线：45ux67换置机构：ux调节齿数等，挂轮传动比要精确配算主运动传动链：外联系传动链，获得速度计算位移：电机n电r/min滚刀n刀r/min传动路线：12ux34换置机构：uv调整渐开线齿廓的成形速度,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,98,轴向进给运动链：外联系传动链，形成直线齿长计算位移：工件1转刀架移动fmm传动路线：78uf910换置机构：uf调整轴向进给量的大小和进给方向，根据加工表面粗糙度要求调整,滚切直齿圆柱齿轮,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,99,图2-48滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理,3.滚切斜齿圆柱齿轮,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,100,滚切斜齿圆柱齿轮,差动运动传动链：内联系传动链，形成螺旋线齿长计算位移：滚刀轴向进给T(mm)工件附加转动1转传动路线：1213uy1415合成67uy89换置机构：uy调整斜齿圆柱齿轮的螺旋角和旋向，其挂轮传动比也应该精确配算,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,101,4.Y3150E型滚齿机,中型滚齿机加工：直齿、斜齿圆柱齿轮；用径向切入法能加工蜗轮，配合切向进给刀架后也可以用切向切入法加工蜗轮。主参数：最大工件直径,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,102,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,103,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,104,1）主运动传动链,运动平衡式为调整公式,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,105,2）展成运动传动链,运动平衡式为调整公式,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,106,3）轴向进给运动传动链,运动平衡式为调整公式,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,107,4）差动运动传动链,运动平衡式为调整公式（与齿数Z无关）,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,108,2.5.2插齿机,插齿的原理相当于一对圆柱齿轮相啮合，其中一个假想的齿轮是工件，另一个齿轮转化为磨有前角、后角而形成切削刃的刀具插齿刀。用内联系传动链使插齿刀与工件之间按啮合规律作展成运动(B11+B12)，同时插齿刀快速作轴向的切削主运动A2，就可以在工件上加工出齿形来。,熊良山等编机械制造技术基础课件,109,2.6磨床,2.6.1外圆磨床2.6.2平面磨床,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,110,磨床简介,定义：用磨料，磨具(砂轮、砂带、油石、研磨料等)为工具对工件进行切削加工的机床，统称为磨床。用途：精加工，工艺范围广，平面、内外圆柱和圆锥面、螺纹面、齿面、各种成形面，都可以用相应的磨床加工。种类：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、加工特定零件如曲轴、花键轴等的各种专门化磨床。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,111,磨床简介：精度保证措施,主运动的转速高而要求稳定，故多采用带传动或内连式电机等原动机直接驱动主轴。砂轮主轴轴承广泛采用各种精度高、吸振性好的动压或静压滑动轴承。直线进给运动多为液压传动。对旋转件的静、动平衡，冷却液的洁净度，进给机构的灵敏度和准确度等都有较高的要求。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,112,2.6.1外圆磨床,1.M1432A型万能外圆磨床,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,113,万能外圆磨床的典型加工方式,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,114,万能外圆磨床应有的几种运动,砂轮旋转主运动n1，由电动机经带传动驱动砂轮主轴作高速转动。工件圆周进给运动n2，转速较低，可以调整。工件纵向进给运动f1通常由液压传动，以使换向平衡并能无级调速。砂轮架周期或连续横向进给运动f2可由手动或液压实现。辅助运动：砂轮的横向快进、快退和尾座套筒的缩回，它们也用液压传动。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,115,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,116,无心外圆磨床的工作原理,2.无心外圆磨床,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,117,2.6.2平面磨床,图2-56平面磨床的主要类型,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,118,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,119,2.7组合机床,定义：根据特定工件的加工要求，以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件所组成的专用机床。工艺范围：平面加工和孔加工，如铣平面、车端面、锪平面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽、攻螺纹、锪沉头孔滚压孔等。最适合加工箱体类零件。特点：与一般专用机床相比1)设计制造周期短。2)加工效率高。3)加工对象改变后，通用零部件可重复使用，组成新的组合机床，不致因产品的更新造成设备的大量浪费。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,120,组合机床,熊良山等编机械制造技术基础课件,121,2.8数字控制机床,特点、组成、工作原理、分类与编程定义：是一种用数字化的代码作为指令，由数字控制系统进行处理而实现控制的机床。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,122,武汉华中数控股份有限公司,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,123,2.8.1数控机床的特点及应用范围,1.数控机床的特点,1）加工精度高，重复性好2）对加工对象的适应性强（软件调整，单件多品种）3）加工形状复杂的工件比较方便（多轴联动，复杂轨迹）4）加工生产率高（辅助时间、多刀多面）5）易于建立计算机通信网络6）使用、维修技术要求高，机床价格较昂贵,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,124,2.数控机床的适用范围,最适合：在单件，小批生产零件：用普通机床难以加工的形状复杂的曲线、曲面零件结构复杂、要求多部位、多工序加工的零件价格昂贵不允许报废的零件要求精密复制或准备多次改变设计的零件,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,125,2.8.2数控机床的组成与工作原理,输入介质：指令输入数控装置：运算和控制伺服系统：数控装置的脉冲信号机床移动部件的运动机床本体：精度、刚度、阻尼、刀具,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,126,数控装置,图2-61数控装置原理图,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,127,2.8.3数控机床的分类,按工艺用途：一般数控机床可自动换刀的数控机床（刀库和自动换刀装置），即加工中心。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,128,按控制运动的方式点位控制数控机床：位置点位直线控制数控机床：两点之间的运动轨迹是一条直线轮廓控制数控机床：位置和速度按伺服系统类型开环控制数控机床闭环控制数控机床半闭环控制数控机床,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,129,图2-63开环、闭环和半闭环伺服系统,熊良山等编机械制造技术基础课件,130,2.9机床夹具,概述基准及其分类工件在夹具中的定位定位误差分析工件在夹具中的夹紧,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,131,2.9.1概述,定义：在机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠的夹紧。装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。定位：确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧：是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,132,图2-64尾座套筒铣键槽夹具,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,133,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,134,1.机床夹具的用途,准确确定工件，机床和刀具三者的相对位置降低对工人的技术要求保证工件的加工精度减少工人装卸工件的时间和劳动强度提高劳动生产率有时还可扩大机床的使用范围所以，机床夹具在生产中应用十分广泛。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,135,2.机床夹具的分类,根据其应用范围和特点，分为如下类型：（1）通用夹具（2）专用夹具（3）通用可调夹具和成组夹具（4）组合夹具（5）随行夹具,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,136,图2-66滑柱钻模,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,137,合件,组合夹具,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,138,组合夹具,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,139,组合夹具,预先制造好的标准元件+合件组成的专用夹具。元件和合件可重复使用。设计、制造周期短。一次性投资大。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,140,自动线上使用，可移动。,随行夹具,图2-68加工活塞的随行夹具,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,141,3.机床夹具的组成,定位元件夹紧装置对刀、导引元件或装置连接元件其他装置或元件夹具体定位元件，夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,142,2.9.2基准及其分类,定义：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据功用：设计基准和工艺基准。定位基准为加工中用作定位的基准。测量基准测量时所采用的基准。装配基准是装配时确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。工序基准是在工序图上用来确定定该工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,143,测量基准,图2-69钻套,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,144,装配基准,图2-70齿轮的装配基准,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,145,工序基准,图2-71工件钻孔工序简图,熊良山等编机械制造技术基础课件,2.9.3工件在夹具中的定位,六点定位原理,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,1.六点定位原理,任何一个未受约束的物体，在空间都有6个自由度要确定物体在空间的位置，必须约束其6个自由度理论上讲，工件的六个自由度可用六个支承点加以限制，前提是这六个支承点在空间按一定规律分布，并保持与工件的定位基面相接触。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-72工件的六点定位,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.支承点与定位元件,图2-73连杆的定位,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,3.完全定位与不完全定位,完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。不完全定位：按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位，称为不完全定位。在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-74完全定位与不完全定位,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,4.欠定位与过定位,欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。过定位：工件的同一自由度被两个或两个以上的支承点重复限制的定位，称为过定位。欠定位是绝对不允许，过定位要使用得当。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-75几种常见的过定位,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,图2-76改善过定位的措施,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,组合定位时定位元件约束自由度的判断,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.9.4定位误差分析,定位误差：同批工件在夹具中定位时，工序基准位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大变动量。,加工误差不等式,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,当工序基准仅与一个定位基准有关时，基准不重合误差的大小，一般等于定位基准到工序基准间的定位尺寸公差。,（一）定位误差及其产生原因,1.由基准不重合误差bc引起的定位误差,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,2.由基准位置误差jw引起的定位误差,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,（二）定位误差的计算(注意：方向的判断),例2-1一圆盘形工件在V形块上定位钻孔，孔的位置尺寸的标注方法假定有三种，其相应工序尺寸分别为A,B,C（如图）。已知外圆直径为，求工序尺寸A,B,C的定位误差，并比较其大小。,华中科技大学机械科学与工程学院熊良山制作,解：1.判断工序基准与定位基准：工序尺寸A、B、C的工序基准分别为外圆中心O、外圆最高母线D、外圆最低母线E；定位基准都是外圆中心O。只有工序尺寸A的定位基准与工序基准重合，bc(A)=0。2.计算基准不重合误差和基准位置误差bc(B)