切削加工方法(1).ppt

第三章切削加工方法,车削,刨削,钻床与钻削加工,镗削加工,3.1车削,3.1.1认识车床3.1.2车床附件3.1.3车削方法,3.1.1认识车床,车削的切削运动是由车床提供的，车床的种类很多，工厂中常用的有卧式车床、落地车床、回轮或转塔车床、自动和半自动车床、立式车床等，其应用场合各有不同。,1卧式车床,卧式车床是目前工厂中应用最多的一种车床，它有很多型号，CA6140型卧式车床是20世纪70年代我国自行设计制造，它具有性能良好、结构先进、操作方便等优点。图3.1所示为CA6140型车床的外观图。CA6140型卧式车床适用于加工轴类、套筒类及盘类零件上的回转表面，如车削内、外圆柱面，圆锥面；车削端面及各种常用螺纹；也可钻孔、扩孔及铰孔等。,图3.1卧式车床,图3.1卧式车床,落地车床一般用来加工直径大而长度短的盘类工件。它与普通车床的区别是：落地车床有一个大直径花盘，增大了工件回转直径，多数没有尾座。落地车床可分为刀架独立的和刀架装在床身上的两种，如图3.2所示。落地车床广泛用于电机、机车、气轮机、矿山机械等工业部门。,2落地车床,图3.2落地车床,图3.2落地车床1电机2主轴箱3花盘4、7纵向刀架5转盘6、8横向刀架9光杠10进给箱,3转塔、回轮车床,成批生产形状复杂的工件，如阶台小轴、套筒、螺钉、螺母、接头等，往往需要较多的刀具和工序，用转塔、回轮车床加工则可以提高生产率。转塔、回转车床与卧式车床的区别是：它没有丝杠，并将卧式车床的尾座换成能作纵向自动进给的转塔或回轮刀架，在刀架可以安装多组刀具。加工时多工位刀架按顺序转位，不同刀具轮流进入工作位置进行加工。图3.3所示为转塔车床，图3.4所示为回轮车床。,图3.3转塔车床1进给箱2主轴箱3横刀架4转塔刀架5纵向进给床鞍6定程装置7床身8转塔刀架溜板箱9横刀架溜板箱10主轴,图3.3转塔车床,图3.3转塔车床1进给箱2主轴箱3横刀架4转塔刀架5纵向进给床鞍6定程装置7床身8转塔刀架溜板箱9横刀架溜板箱10主轴,图3.4回轮车床,图3.4回轮车床1进给箱2主轴箱3刚性纵向定程机构4回轮刀架5纵向进给床鞍6纵向定程机构7底座8溜板箱9床身10横向定程机构,立式车床主要用于加工短而直径大的重型工件，如大型带轮、轮圈、大型电机的零件等。立式车床与卧式车床的区别是：立式车床的主轴回转轴线是垂直的。在立式车床上，可车削圆柱表面、圆锥表面、成形表面和车削端面、内孔等。有些立式车床还可以车削螺纹，此外，在设有特殊夹具的立式车床上，还可以进行钻削和磨削工作。立式车床可分为单柱式和双柱式两种，图3.5所示为单柱式力式车床。,4立式车床,图3.5单柱式立式车床,图3.5单柱式立式车床,1水平刀架2垂直刀架,3滑板4横梁5立柱,在大批量生产工件时，可采用自动车床、半自动车床。自动车床调整后不需要工人继续参与操作，而能自动连续加工，工人只须周期性地给机床加料，观察机床工作情况，检查工作质量，更换磨损的刀具以及在必要时调整机床。除了装卸工件及开车时需要工人操作外，其他操作都能自动进行工作的车床称为半自动车床。自动车床、半自动车床的种类很多，图3.6所示为单轴自动车床的工作原理,5自动车床,图3.6单轴自动车床工作原理,图3.6单轴自动车床工作原理,1棒料2空心主轴3夹头,4、5刀架6、7、8、9凸轮10分配轴,用以装夹工件的装置称为夹具，车床夹具分通用夹具和专用夹具两类。车床的通用夹具一般是作为车床附件供应的。不同大小、形状的零件，用不同的附件，采用不同的安装方法进行安装。常用的附件有卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、花盘等。,3.1.2车床附件,1卡盘,卡盘分为三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘两种。（1）三爪自定心卡盘。如图3.7（a）所示，三爪自定心卡盘的3个卡爪均匀分布在卡盘的圆周上，能同步沿径向移动，实现对工件的夹紧或松开，并能实现自动定心。该卡盘在装夹工件时一般无须找正，常用来夹持圆形、正三边形、正六边形工件。（2）四爪单动卡盘。如图3.7（b）所示，四爪单动卡盘的四个卡爪与三爪自定心卡盘不同，是互不相关的，可单独调整。它可以装夹截面形状不规则的工件，其夹紧力比三爪自定心卡盘大。该卡盘在装夹时需要进行找正，效率较低，因而常用于单件、小批量生产中工件的装夹。,图3.7卡盘,2顶尖,（1）两顶尖和拨盘、鸡心夹头组合在一起使用，主轴通过拨盘带动紧固在轴端的鸡心夹头使工件转动，如图3.8所示。此方法装夹不够牢靠，不宜采用大的切削用量加工，所以只能在精加工轴类零件时使用此安装方法。（2）顶尖和卡盘组合在一起使用简称为“一夹一顶”，如图3.9所示，此安装方法装夹比较牢靠，适用于粗加工轴类零件的安装。,图3.8两顶尖装夹工件图3.9“一夹一顶”装夹工件,图3.8两顶尖装夹工件1前顶尖2拨盘3鸡心夹头4尾顶尖5尾座套筒6尾座,图3.9“一夹一顶”装夹工件,3中心架和跟刀架,车削细长轴类零件时，为防止工件切削时产生弯曲，需要使用中心架或跟刀架辅助装夹。中心架多用于带台阶的细长轴外圆加工，也可用于较长轴的端部加工，如车端面、钻孔或车孔等，如图3.10（a）所示。跟刀架多用于无阶台的细长光轴加工，如图3.10（b）所示。,图3.10中心架和跟刀架,图3.10中心架和跟刀架1固定螺母2调节螺钉3支撑爪4支撑辊5切削力6支撑块7床鞍,4心轴与弹簧夹头,（1）采用先精加工内孔，再以内孔为定位基准，用心轴装夹后精加工外圆的方法，如图3.11所示。这种方法夹具结构简单，安装精度高，应用广泛。（2）采用先精加工外圆，再以外圆为定位基准，用弹簧夹头安装后精加工内孔方法，如图3.12所示。这种方法夹具结构复杂、制造成本高，不常使用。,图3.11用心轴装夹工件,图3.11用心轴装夹工件1心轴2工件3开口垫圈4螺母,5花盘,不对称或具有复杂外形的工件，通常用花盘装夹加工，花盘的表面有通槽和T型槽。根据工件的结构特征和加工部位的需要，可以用螺栓、压板等将工件压紧在花盘的大平面上，如图3.13（a）所示。也可以用弯板（有两个互相垂直平面的角铁），工件装夹在弯板上，弯板固定在花盘上，如图3.13（b）所示。工件在花盘上最后压紧前，应根据工件上预先划好的基准线进行位置的校正。另外，由于工件不规则，以及螺栓、压板和弯板等压紧装置的使用，工件装夹后会出现重心偏离现象，这时必须在花盘相应位置加平衡块，并仔细予以平衡，以保证安全产生和防止切削加工时产生振动。,图3.13用花盘装夹工件,图3.13用花盘装夹工件1、7工件2、6平衡块3螺栓4压板5花盘8弯板,3.1.3车削方法,在车床上能进行多种车削，如车外圆和外圆锥面、车端面、车内孔和内圆锥面、车槽、车螺纹、车成形面等，还可以完成钻孔、铰孔、滚花等工作。图3.14所示为车削的主要工作内容。,图3.14车削的主要工作内容,图3.14车削的主要工作内容,1车外圆,车外圆是车床上最常见、最基本的切削加工方法，是由工件的旋转和车刀作纵向移动完成的。常用的外圆车刀有：45弯头刀是一种多用途的车刀，可以车外圆、车平面和倒角。因车削时背向力较大，常用来车刚性较大的工件。75外圆车刀刀尖强度较高，散热条件好，适用与粗、精车各种外圆。90偏刀可以车外圆、端面、阶台。但刀尖强度较低，散热条件差，最好用于精车。图3.15所示为用各种车刀车外圆的情况。,图3.15外圆车刀,图3.15外圆车刀,2车端面及阶台面,车端面常用的车刀有75劈刀和45弯头刀。装刀时，刀尖高度必须严格保证与工件轴线等高，否则端面中心会留下凸起的剩余材料。车削时工件旋转，车刀作垂直与工件轴线的横向移动，图3.16（a）所示。车阶台面通常先用75的劈刀粗车切除大部分余量，然后用90偏刀精车。车削时，一般先纵向进给车外圆，到阶台处时，再由内向外横向进给车阶台平面，以保证阶台平面与外圆轴线的垂直，如图3.16（b）所示。,3切断及车槽,车槽用车槽刀，车槽刀的刀头宽度应和槽宽相适应，刀头的长度稍大于槽深，刀头形状应与槽底形状吻合。车槽时工件旋转，车刀作横向移动，床鞍按需要锁定。切断用切断刀，切断刀的刀头宽度应适当，太窄刀头强度低，容易折断，太宽则容易引起振动和消耗材料。刀头的长度应稍大于实心工件的半径或空心工件的壁厚，如图3.17所示。,图3.16车端面及阶台面图3.17图工件的切断,图3.16车端面及阶台面图3.17图工件的切断,4钻孔、车孔,在车床上钻孔时，通常将钻头装在尾座锥形孔中，用手转动尾座手轮使钻头移动进行加工。用车削方法扩大工件的孔称为车孔，用通孔车刀车通孔，用不通孔车刀车不通孔，如图3.18所示。,图3.18车孔及其车刀,图3.18车孔及其车刀,5车圆锥面,车削圆锥面必须满足的条件是：刀尖与工件轴线等高，刀尖在进给运动中的轨迹是一条直线，且该直线与工件轴线的夹角等于圆锥半角。车圆锥的方法有如下三种。（1）斜置上滑板法。（2）偏移尾座法。（3）靠模法。,图3.19斜置上滑板法车圆锥面,图3.19斜置上滑板法车圆锥面,图3.20偏移尾座法车圆锥面,图3.20偏移尾座法车圆锥面,图3.21靠模法车圆锥面,图3.21靠模法车圆锥面1基座2尖头3紧固螺钉4拉杆5靠模台6调节螺钉7靠模板8芯轴,6车螺纹,螺纹分为普通螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹等。车螺纹用螺纹车刀，螺纹车刀的刀头形状与螺纹牙形吻合，车削时应保证车刀的轴向位移与工件的角位移成正比，即工件每转一转，刀具准确地移动一个导程。下面以普通螺纹为例介绍螺纹车削的要点。（1）车刀的刀尖角。（2）车刀的装夹。（3）螺纹的车削。,图3.22普通螺纹车刀的角度图3.23用样板校正车刀位置,图3.22普通螺纹车刀的角度图3.23用样板校正车刀位置,7车成形面,在车床上车加工的成形面都是工件表面素线为曲线的回转面，常见的有圆球面、橄榄形曲面等。成形面的车削方法主要有以下两种。（1）联合进刀法。（2）用成形车刀法。,图3.24车成形面,图3.24车成形面,3.2刨削,用刨刀在刨床上对工件进行切削加工的工艺过程，称为刨削。刨床结构简单、操作容易，刨刀刃磨方便，成本低，生产效率低。在机械加工中，特别是在单件、小批量生产和修理工作中，刨削仍占有一定地位。,3.2.1认识刨床,刨床的种类主要有牛头刨床、龙门刨床、立式刨床等。,1牛头刨床,牛头刨床主要用来中、小型工件，在工具、机修车间进行单件或小批量生产时应用较广泛。图3.27所示为常用牛头刨床的外形及其运动的示意图。牛头刨床主要有床身、滑枕、刀架、工作台等主要部件组成。刨削时，刨刀的直线往复运动是主运动，工件在垂直于主运动方向的间隙移动是进给运动。,图3.27牛头刨床,图3.27牛头刨床1工作台2横梁3刀架4滑枕5床身6座底,2龙门刨床,龙门刨床用来加工大型工件，或一次装夹加工几个中、小型工件。图3.28所示为龙门刨床的外形图，龙门刨床主要有床身、工作台、工作台转动装置、立柱、横梁、进给箱和刀架等组成。刨削时，工作台带动工件在床身的水平导轨的直线往复运动是主运动，刨刀在垂直于主运动方向的间隙移动是进给运动。,图3.28龙门刨床,图3.28龙门刨床1床身2工作台3侧刀架4垂直刀架5顶梁6立柱7横梁8进给箱9电动机,3立式刨床,立式刨床也叫插床，主要用来插削孔内键槽、多边形孔等。图3.29所示为插床外形图和运动示意图，插床的主运动是滑枕带动插刀的直线往复运动，进给运动是上滑座、下滑座的水平纵向和横向移动，以及圆工作台的水平回转运动。,图3.29插床,图3.29插床,1床身2下滑座3上滑座4圆工作台5滑枕6立柱7变速箱8分度机构,3.2.2刨削加工,刨削是平面加工的主要方法之一，在卧式刨床上可以刨削各种平面、沟槽、曲面等，在立式刨床上可以刨削孔内键槽、多边形孔等，如图3.30所示。,图3.30刨削的主要内容,1刨刀及工件的装夹,（1）刨刀的装夹。刨刀属于单刃刀具，其几何形状与车刀大致相同。如图3.31所示。刨刀装夹时应注意：位置要正，刀头伸出长度应尽可能短，夹紧要牢固。（2）工件的装夹。平口钳装夹。较小的工件可用固定在工作台上的平口钳装夹。装夹时应注意工件高出钳口或伸出钳口两端不宜太多，以保证夹紧可靠，如图3.32所示。压板装夹。较大的工件可放在工作台上，用压板、螺栓、挡块等直接装夹。,图3.31两种刨刀的刨削情况,图3.32工件的平口钳装夹,2刨平面,（1）刨水平面。用两侧对称的尖头刀粗刨、用宽刃刨刀精刨水平面。刨削时进给运动由工作台横向移动完成，切削深度由刀架控制，如图3.30（a）所示。（2）刨垂直面。用左、右偏刀刨削垂直面，刨削时摇动刀架手柄使刀架滑板作手动垂直进给，吃刀量通过工作台的横向移动控制，如图3.33所示。（3）刨倾斜面。刨倾斜面的方法有两种：一是倾斜工件，使工件被加工斜面处于水平位置，用刨水平面的方法加工；二是将刀架转盘旋转所需要的角度，摇动刀架手柄使刀架滑板作手动倾斜进给。如图3.34所示。,图3.33刨垂直面图3.34刨倾斜面,3刨沟槽,（1）刨直槽。用直槽刨刀，刨削时旋转刀架手柄实现垂直进给，刨宽度不大的槽时，可用宽度与槽宽相当的刀直接刨出，宽度较大时分几次刨出。（2）刨V形槽。刨V形槽时，应根据工件的划线找正，先用直槽刀刨出直槽，再用偏刀按刨斜面的方法刨出两斜面，如图3.35所示。（3）刨燕尾槽。刨燕尾槽的方法与刨V形槽相似，只是采用左、右偏刀刨两燕尾斜面，如图3.36所示。（4）刨T形槽。刨T形槽时，应根据工件的划线找正，先用直槽刀刨出直槽，再用左、右弯切刀刨出两侧横槽，再用倒角刀倒角，如图3.37所示。,4插削,（1）插键槽。按划线校正工件位置对刀，手动调整滑枕和插刀的行程长度和起点及终点位置，再用键槽插刀，粗、精插键槽。插花键槽时，按上述方法插完一槽后，用分度头，再插另一槽。（2）插多边形孔。插小方孔时，可采用整体方头插刀插削。插较大的方孔时，采用单边插削的方法，按划线找正先粗插，然后用90角度刀头精插。,图3.37刨T形槽,3.3钻床与钻削加工,钻削用于加工没有对称回转轴线的工件上的单个或多个孔。钻床主要是用钻孔刀具在工件上钻削精度要求不高的孔，另外，还可以进行扩孔、铰孔、攻螺纹、刮平面等。钻床工作时，工件固定不动，刀具随主轴旋转完成主运动，同时沿轴线移动作进给运动。,3.3.1认识钻床,钻床主要用于加工尺寸不大、精度要求不高的孔，钻床的类型有立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等。,1立式钻床,图3.38所示为立式钻床的外形图，钻削时，钻床主轴的回转中心固定，当被加工孔的中心线与主轴轴线不重合时，可移动工作台，使二者轴线重合。因大而重的工件，操作很不方便，所以立式钻床适用于在加工单件、小批量生产中加工中、小型零件。,图3.38立式钻床图3.39台式钻床,图3.39台式钻床,图3.38立式钻床,2台式钻床,图3.39所示为台式钻床的外形图，台式钻床是一种小型钻床，一般采用手动进给，操作简单、使用方便，适用于钻削小型零件上的小孔。它的加工范围在十六毫米至十分之几毫米之间。,2摇臂钻床,图3.40所示为摇臂钻床的外形图，摇臂钻床的底座上固定着内立柱，摇臂可同外立柱一起绕内立柱的中心线旋转，主轴箱可在摇臂上沿导轨移动，因此，摇臂钻床可以很方便地调整主轴的位置。摇臂钻床适用于在笨重的大工件以及多孔工件上钻孔，它在不移动工件的情况下，靠移动钻轴对准工件上孔的中心来钻孔，效率很高。,图3.40摇臂钻床,图3.40摇臂钻床1立柱座2立柱3摇臂4主轴5工作台6底座,3.3.2钻削加工,钻削过程比较复杂，钻削时，切削刃各部分的切削速度相差较大。钻削是一种半封闭式切削，切屑变形很大，又不能像车削那样自由排出，而且难于冷却润滑，这就使钻削温度增高，加大钻削力，加剧钻头磨损。钻削加工可分为钻孔、扩孔、铰孔、锪孔等，如图3.41所示。,图3.41钻削的主要内容,图3.41钻削的主要内容,1标准麻花钻（1）标准麻花钻的组成。,（1）标准麻花钻的组成。标准麻花钻由刀体、刀柄和颈部组成，如图3.42所示。刀体包括切削部分与导向部分。麻花钻在其轴线两侧对称分布有两个切削部分，如图3.43所示。两螺旋槽面是前面1，麻花钻顶端的两个曲面是后面2，两后面的交线称为横刃4，前面与后面的交线是主切削刃6。导向部分是切削部分的后备部分，在钻削时沿进给方向起引导作用。导向部分包括副切削刃3、第1副后面（刃带）7、第2副后面8和螺旋槽5等。刀柄是麻花钻上的夹持部分，切削时用来传递转矩。刀柄有锥柄（莫氏标准锥度）和直柄两种。颈部是刀体与刀柄间的过渡部分，在麻花钻制造的磨削过程中起退刀槽作用，通常麻花钻的直径、材料牌号标记在这个部分。,图3.42标准麻花钻,图3.43麻花钻的刀体,1前面2后面3副切削刃4横刃5螺旋槽6主切削刃7第一副后面（刃带）8第二副后面,1.标准麻花钻（2）麻花钻的主要角度,顶角2Kr。两主切削刃在与它们平行的轴平面上投影的夹角，如图3.44所示。标准麻花钻的顶角一般为2Kr=1182。前角o。在正交平面Po内测量的前面与基面Pr的夹角。麻花钻的前面是螺旋槽面，前角的大小影响切屑的形状和主切削刃的强度，决定切削的难易程度。前角越大，切屑越省力，但刃口强度降低。后角o。在正交平面Po内测量的后面与切削平面Po的夹角。侧后角f。在假定工作平面Pf内测量的后面与切削平面的夹角。钻削时实际起作用的是这个后角。横刃斜角。横刃与主切削刃在端面上投影线之间的夹角。横刃斜角一般取5055。横刃斜角的大小与后面的刃磨有关，它可用来判断钻心处的后角是否刃磨正确。,图3.44麻花钻的主要角度,图3.44麻花钻的主要角度Pr基面Ps切削平面Pf假定工作平面Po正交平面,1标准麻花钻（3）麻花钻的刃磨,根据加工材料刃磨出正确的顶角。两条主切削刃的长度应相等，与轴线的夹角也相等，且成直线，以防止钻削时产生晃动或单边切削，而造成孔径扩大、轴线不直和孔壁粗糙等缺陷。磨出恰当的后角，以确定正确的横刃斜角。刃磨时注意冷却，防止切削部分过热引起退火。,2钻孔方法,钻孔前先要在工件上划线，打样冲眼，以便钻孔时起定位作用。较小的工件用台虎钳夹紧，大的工件用螺栓、压板装夹。钻孔时，应根据孔径的大小选择钻头。用直径较大的钻头钻孔时，钻床主轴转速应低些，以免钻头很快磨钝；用较小的钻头钻孔时，钻床主轴转速可高些，但进给量应小些，以免钻头会折断。钻孔开始时，应先钻一浅坑，检查孔的位置是否正确；钻深孔时应经常提起钻头，排出切屑和使钻头冷却。大批量钻孔时，为了提高生产率和质量，可先按照工件的形状和尺寸制成钻模，钻孔时按照钻模位置进行加工，这样加工前就不必在工件上划线。,3扩孔、铰孔,（1）扩孔。一般的扩孔工作可以用麻花钻进行，对于精度要求较高的孔则用专门的扩孔钻，扩孔钻的切削刃一般有三四个，如图3.45所示，它的导向性好，振动小，不易偏斜，而且扩孔钻没有横刃，轴向切削力小，刀具强度好，所以扩出孔的精度和表面质量比较高。（2）铰孔。铰孔是用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小表面粗糙度的方法。铰刀根据使用方法，可分为手用铰刀和机用铰刀两种；手用铰刀工作部分较长，齿数较多，如图3.46（a）所示；机用铰刀工作部分较短，如图3.46（b）所示。铰孔是精加工，所以加工余量不应过大，为了保证铰孔质量，铰孔时必须使用适当的切削液，冲掉切屑和消散热量。机铰时，为了避免工件与主轴中心线的同轴度误差，常把铰刀安装在浮动夹头中。,图3.45扩孔钻,图3.45扩孔钻I工作部分导向部分柄部切削部分,图3.46铰刀,图3.46铰刀,3.4镗削加工,镗削是用镗刀在镗床上进行切削加工的一种加工方法，与钻削比较，镗削可以加工直径较大的孔，精度较高，且孔与孔的轴心线的同轴度、垂直度、平行度及孔间距离的精确性都较高，因此，镗削特别适用加工变速箱、机架等结构复杂，尺寸较大的零件。,3.4.1认识镗床,镗床是工艺范围很广的机床，除了用镗刀进行孔加工外，还具备钻孔、铣大平面、车削等功用。镗床主要分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等类型。,1卧式镗床,卧式镗床的工艺范围非常广泛，除可镗孔外还可车端面、车外圆、车螺纹、钻孔、铣平面等，万能性很大，可以在一次装夹后，加工多道工序，所以卧式镗床又称为万能镗床。卧式镗床的种类很多。图3.47所示为TP619卧式镗床外形图，卧式镗床特别适用于大型、复杂、精度要求较高的箱体类零件的孔系加工。,图3.47TP619卧式镗床外形图,图3.47TP619卧式镗床外形图1尾立柱2镗刀杆支撑座3下滑座4上滑座5工作台6主轴7平旋盘8主轴箱9主立柱,2坐标镗床,坐标镗床是一种高精度机床，主要用于精密孔系加工。它的特点是具有测量坐标位置的精密.测量装置，可以实现主轴或工作台的精密定位，并可在不使用任何刀具引导装置的前提下保证所加工孔与基孔（基面）间有很高的位置精度。坐标镗床的工艺范围很广，除镗孔、钻孔、扩孔、较孔、精铣平面、加工沟槽外，还可以进行精密划线、刻线和孔距及直线尺寸的精密测量等工作。坐标镗床的种类很多，图3.48所示为立式单轴坐标镗床。,图3.48立式单轴坐标镗床,图3.48立式单轴坐标镗床,1主轴2主轴箱3立柱,4床鞍5床身6工作台,3金刚镗床,金刚镗床是一种高速精密镗床，它因采用金刚石镗刀而得名，现已广泛采用硬质合金刀具。这种机床的特点是主轴短而粗、刚度强、切削速度很高，而吃刀量和进给量很小，所以可加工出很高的表面质量和加工精度，在孔的精密加工中得到广泛应用。金刚镗床的类型很多，图3.49所示为单面卧式金刚镗床外形图。,图3.49单面卧式金刚镗床外形图,图3.49单面卧式金刚镗床外形图,1床身2主轴箱3主轴4工作台,3.4.2镗削方法,在镗床上主要是加工箱体类零件上的孔或孔系，在镗削前的工序中应将箱体类零件的基准平面（通常为底平面）加工好，镗削时用作定位基准。,1工件的安装方法,（1）用压板、螺栓固定在镗床工作台上：用于工件被加工孔的轴线与基准平面平行。（2）用弯板（角铁）将工件装夹在工作台上：用于被加工孔的轴线与基准平面垂直。（3）用镗模装夹工件：用于成批生产箱体上的孔系（见图3.50），以保证孔系的位置精度和提高生产率。如图3.51所示，工件以底面定位装夹于镗模中，镗模的导套为镗刀杆定位并导向，万向接头保证镗刀杆与主轴成浮动连接。,图3.50箱体上的孔系,图3.50箱体上的孔系,1同轴孔系2平行孔系3垂直孔系,图3.51工件用镗模装夹,图3.51工件用镗模装夹,1主轴2万向接头3镗刀杆,4工件5镗模,2镗削方法,镗削是镗刀旋转作主运动、工件或镗刀作进给运动的切削加工方法，在镗床上除镗孔外，还可以进行钻孔、铰孔以及用多种刀具进行平面、沟槽和螺纹的加工。图3.52所示为卧式镗床上镗削的主要内容。,图3.52卧式镗床上镗削的主要内容。,图3.52卧式镗床上镗削的主要内容,2镗削方法（1）镗削单一孔,镗直径不大的孔。镗削时，刀头用镗刀杆夹持，镗刀杆锥柄插入主轴锥孔并随之回转。加工时，工作台固定不动，由主轴实现轴向进给运动，吃刀量大小通过调节刀头从镗刀杆的伸出长度来控制。镗削深度不大直径较大的孔。镗削时，将刀架与镗刀装在平旋盘上，由平旋盘回转带动刀架与镗刀回转作主运动，工件有工作台作纵向进给运动，吃刀量用移动刀架溜板调节。,2镗削方法（2）镗削孔系,孔系是指在空间具有一定相对位置的两个或两个以上孔。常见的孔系有同轴孔系、平行孔系和垂直孔系。镗削同轴孔系。镗削时，将长镗刀杆一端插入主轴锥孔，另一端穿越工件预加工孔由尾立柱支撑，主轴带动镗刀回转作主运动，工作台带动工件作纵向进给运动。如图3.53所示。镗削平行孔系。若两平行孔的轴线在同一水平面内，镗完一孔后，将工作台横向移动一个孔距，再镗另一孔。若两平行孔的轴线在同一垂直面内，镗完一孔后，将主轴箱上下移动一个孔距，再镗另一孔，如图3.54所示。镗削垂直孔系。若两孔的轴线在同一水平面内相交垂直，镗完一孔后，将工作台连同工件回转90，再按需横向移动一定距离，再镗另一孔，如图3.55所示。,图3.54镗削同一垂直面内平行孔系图3.55镗削垂直孔系,图3.54镗削同一垂直面内平行孔系,图3.55镗削垂直孔系,3.5铣削,铣削是以铣刀的旋转作主运动、工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。铣削与刨削一样也可以加工板块类零件的平面、沟槽。与刨削相比，铣刀是多刃刀具，同时参加切削的刀齿数较多，所以生产率高，切削刃的散热条件也好。铣床功能多，铣刀种类多，因此铣削的适应性好，能完成多种表面的加工。,3.5.1铣床,铣床的种类很多，根据结构及用途的不同可分为卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、仿形铣床、工具铣床等，其中最常用的是卧式铣床和立式铣床。,1卧式铣床,1卧式铣床这种铣床的主轴是水平的，和工作台台面平行。图3.56所示为万能卧式铣床，它的工作台还可以在水平面内旋转一定角度，以适应铣螺旋槽等工件。卧式铣床主要用来铣水平面和各种槽类。,图3.56万能卧式铣床,图3.56万能卧式铣床1床身2主轴3横梁4挂架5工作台6转台7横向溜板8升降台,2立式铣床,立式铣床与卧式铣床的主要区别是，它的主轴是直立的，与工作台成垂直位置。图3.57所示为立式铣床外形图。有的立式铣床的主轴还能在垂直面内旋转一定角度以扩大加工范围。立式铣床主要用来铣垂直面、斜面和各种槽类。,图3.57立式铣床,图3.57立式铣床,3龙门铣床,龙门铣床是用来加工大型零件的，这种铣床共有四个铣头，可以安装四把铣刀，可同时铣削工件的几个表面。,3.5.2铣床附件1机用平口虎钳,机用平口虎钳主要用来安装板块类工件，分为固定式和回转式两种，回转式机用平口虎钳可以绕底座旋转360，如图3.58所示。机用平口虎钳适用于以平面定位和夹紧的中、小型工件。按钳口宽度不同，常用的机床用平口虎钳有100mm、125mm、136mm、160mm、200mm、250mm等六种规格。,图3.58机用平口虎钳,图3.58机用平口虎钳,2回转工作台,回转工作台又称圆转台，分手动和机动进给两种。以手动进给式（见图3.59所示）应用较多。按工作台直径不同，回转工作台有200mm、250mm、320mm、400mm、500mm等规格。直径大于250mm的均为机动进给式，如图3.60所示。,图3.59手动回转工作台图3.60机动回转工作台,图3.59手动回转工作台,图3.60机动回转工作台,3万能分度头,万能分度头是铣床的重要精密附件。常用的万能分度头按夹持工件的最大直径分为FW200、FW250、FW320三种，其中，以FW250型万能分度头应用最为普遍。万能分度头主要用于多边形工件、花键、齿式离合器、齿轮等的圆周分度和螺旋槽的加工。图3.61所示为万能分度头的外形图，图3.62为铣削花键轴时用万能分度头安装工件，图3.63所示为万能分度头铣销螺旋槽示意图。,图3.61万能分度头,图3.61万能分度头,图3.62铣削花键轴时工件的安装,图3.62铣削花键轴时工件的安装,1尾架2千斤顶3分度头,4立铣头和万能铣头,立铣头安装于卧式铣床的主轴端，由铣床主轴以传动比为1驱动立铣头回转，使卧式铣床起立式铣床的作用，从而扩大了卧式铣床的工艺范围。立铣头主轴在垂直平面内最大转动角度为45，如图3.64所示。万能铣头与立铣头的区别是增加了一个可转动的壳体，它与铣头壳体的轴线互成90的角度，因此，万能铣头主轴可以实现空间转动。,图3.63万能分度头用于螺旋槽的铣削,图3.63万能分度头用于螺旋槽的铣削,图3.64立铣头,图3.64立铣头,3.5.3铣刀和铣削用量1铣刀,1铣刀铣刀的种类有很多，按用途分可分为如下七种。（1）圆柱铣刀。圆周上设有刀齿，分粗齿和细齿两种。主要用于粗铣及半精铣平面，如图3.65（a）、（b）所示。（2）端铣刀。端面和圆周上均有刀齿，分为整体式、镶齿式和可转位（机械夹固）式三种，用于粗、精铣各种平面，如图3.65（c）所示。（3）立铣刀。端面和圆周上均有刀齿，用于铣削各种沟槽、工件上各种形状的孔、阶台平面、侧面等，如图3.66（a）所示。（4）三面刃铣刀。两端面和圆周上均有刀齿，分为直齿、错齿、镶齿等几种。用于铣削各种槽、阶台平面、侧面等，如图3.66（c）所示。（5）键槽铣刀。用于铣削键槽，如图3.66（b）所示（6）锯片铣刀。用于铣削各种细槽和各种型材的切断，如图3.66（d）所示。,图3.65加工平面用铣刀,图3.65加工平面用铣刀,图3.66加工沟槽用铣刀,图3.66加工沟槽用铣刀,（7）成形铣刀。用于铣削各种成形面。T形槽铣刀用于铣削T形槽，如图3.67（a）所示。燕尾槽铣刀用于铣削燕尾槽，如图3.67（b）所示。单角度铣刀用于铣削各种刀具的外圆齿槽与端面齿槽的开齿和各种锯齿形离合器与棘轮的齿形，如图3.67（c）所示。双角度铣刀用于铣削各种V形槽和尖齿、T形齿离合器的齿槽，如图3.67（d）所示。,图3.67加工特形沟槽用铣刀,图3.67加工特形沟槽用铣刀,2铣削用量,铣削用量是指铣削过程中选用的铣削速度、进给量、铣削宽度和铣削深度。铣削用量的选择对提高加工精度、改善加工表面质量和提高生产率有着密切的关系。（1）铣削速度。铣削时切削刃上选定点在主运动中的线速度称为铣削速度，（2）进给量f。铣刀在进给运动方向上相对工件的单位位移量称为进给量，铣削中的进给量根据实际需要要可用如下三种方法表示。每转进给量fr。每齿进给量fz。每分钟进给量fm。三种进给量的关系为：fm=frn=fzzn铣削时，根据加工性质先确定每齿进给量，然后根据铣刀的齿数和铣刀的转速计算出每分钟进给量，并以此对铣床进给量进行调整。（3）铣削宽度ae。指在垂直于铣刀轴线方向和工件进给方向上侧得的铣削层尺寸。（4）铣削深度ap。指在平行于铣刀轴线方向上侧得的铣削层尺寸。,3铣削方式,铣削过程根据铣刀旋转方向和工件进给方向之间的关系可分为顺铣和逆铣两种。当铣刀旋转方向与工件进给方向相同时称顺铣，如图3.68所示；若相反时称逆铣，如图3.69所示。顺铣与逆铣相比较其特点如下：（1）从铣刀寿命考虑。顺铣时，因机床进给机构和螺母之间存在间隙，而切削力与进给方向一致，在切削力的作用下会引起工件和工作台沿进给方向突然移动，使铣刀受到冲击，甚至出现刀齿崩毁或工件飞出等现象（2）从工作平稳性考虑。顺铣时的切削力将工件压向工作台导轨，使工件装夹牢固，能够提高加工表面的质量；而逆铣时，铣削力有将工件及工作台上抬的趋势，加大了工作台与导轨之间的间隙，引起振动。（3）从工作效率考虑。顺铣可以提高铣削速度，节省机床动力，较之逆铣的生产效率高。,3.5.4铣削方法,利用不同的刀具，在铣床上可以铣销各种平面、台阶面、沟槽、成型面和齿轮等，如图3.70所示。,图3.70铣削的主要工作内容,1铣平面,（1）铣水平面。用圆柱铣刀在卧式铣床上铣削，如图3.71（a）（b）所示，这种方法一般仅用于铣削宽度不大的平面。用端铣刀在立式铣床上铣削，如图3.72（b）所示，这种方法因其刀杆刚度好，铣削厚度变化小，同时参加切削的刀齿数较多，所以切削平稳，加工表面质量较高，生产率较高。（2）铣垂直面用端铣刀在卧式铣床上铣削，如图3.72（a）所示。这种方法可加工宽度较大的垂直面，生产率高，加工质量好。用立铣刀在立式铣床上铣削，如图3.73所示。这种方法可加工是用立铣刀的圆周面刀齿，加工的垂直度较差，当铣削宽度较大时，应选用较大直径的铣刀，以提高生产率。,图3.71用圆柱铣刀铣平面,图3.71用圆柱铣刀铣平面,图3.72用端铣刀铣垂直面图3.73用立铣刀铣垂直面,图3.72用端铣刀铣垂直面,图3.73用立铣刀铣垂直面,（3）铣倾斜面,用立铣刀在立式铣床上铣削，如图3.74（a）所示。将装有立铣刀的立铣头偏转一定角度，用立铣刀的圆周面刀齿铣削斜面，这种方法用于铣削较小的斜面。用端铣刀在立式铣床上铣削，如图3.74（b）所示。将装有端铣刀的立铣头偏转一定角度，用端铣刀的端面刀齿铣削斜面，这种方法可用于铣削较大的斜面。用角度铣刀在卧式铣床上铣削，如图3.75所示。用切削刃与轴线倾斜成某一角度的铣刀铣削斜面，斜面的倾斜角度由角度铣刀保证。受铣刀刀刃宽度的限制，这种方法只用于铣削宽度不大的斜面。,图3.74铣倾斜面图3.75用角度铣刀铣倾斜面,图3.74铣倾斜面,图3.75用角度铣刀铣倾斜面,（1）铣直槽。图3.76所示为直角沟槽的种类。（a）为通槽；（b）为半通槽；（c）为封闭槽。（2）铣V形槽。先用铣直槽的方法铣出V形槽底部的直槽，再用两侧对称的双角度铣刀或立铣刀铣出两斜面，如图3.77所示。（3）铣T形槽。先用铣直槽的方法铣出T形槽底部的直槽，然后用T形槽铣刀铣出下部的宽槽，使T形槽成形，最后用角度铣刀铣出上部倒角，如图3.78所示。,图3.76直角沟槽的种类,图3.76直角沟槽的种类,图3.77铣V形槽,图3.77铣V形槽,图3.78铣T形槽,图3.78铣T形槽,3铣台阶面,（1）用三面刃铣刀在卧式床上铣削。三面刃铣刀的直径和刀齿尺寸都比较大，容屑槽大，所以刀齿强度和排屑、冷却性能均较好，生产率较高。铣削台阶面和沟槽一般均采用三面刃铣刀，如图3.79（a）所示。若工件上有对称的台阶，则采用两把三面刃铣刀组合铣削，如图3.79（b）所示。（2）用端铣刀在立式铣床上铣削。适用于铣削宽度较大而深度不大的台阶面，如图3.79（c）所示。由于端铣刀直径大，刀杆刚度好，铣削时切屑厚度变化小，因此铣削平稳，生产效率高。（3）用立铣刀在立式铣床上铣削。适用于铣削深度较大的台阶面，尤其适合铣削内台阶，如图3.79（d）所示。由于立铣刀刚度差，影响加工精度和生产效率。,图3.79铣台阶面,图3.79铣台阶面,4特型面铣削,一个或一个以上方向截面内的形状为非圆曲线的型面称为特型面。特型面的铣削如图3.80所示，在单件、小批量生产时通常按划线用立铣刀手动进给加工，这种方法生产率低，加工质量不稳定，且要求操作者技术熟练。在成批、大量生产中常采用靠模铣削。,图3.80特型面铣削,图3.80特型面铣削,5分度方法简介,图3.81所示为FW250型万能分度头的传动系统图。分度头的传动路线为：转动分度手柄8，通过一对速比为11的直齿轮和一蜗杆蜗轮副使主轴回转。蜗杆为单头，蜗轮齿数为40，蜗杆蜗轮副的速比为401，即蜗杆转40转，蜗轮转1转，因此，分度手柄转40转，分度头主轴转1转。,图3.81FW250型万能分度头的传动系统图,图3.81FW250型万能分度头的传动系统图,2简单分度法,用简单分度法分度，分度手柄转数按下式计算：例1铣削正六边形工件，每铣完一面，分度手柄应转过的转数为多少?,3角度分度法,角度分度法是简单分度法应用的另一种形式。分度手柄转40转，主轴和工件转l转，即360，这相当于分度手柄转l转（360）时，主轴和工件只转9，因此式中：n分度手柄转数；工件所需转动角度。例3在工件圆周上铣两条夹角=2420的槽，求分度手柄的转数。,3.6磨削,用砂轮或其他磨具加工工件表面的工艺过程称为磨削。磨具是以磨料为主制造而成的一类切削工具，分为固结磨具（如砂轮、磨头、油石、砂瓦）和涂覆磨削（砂带）两类。本节介绍应用最普遍的以砂轮为磨具的普通磨削。加工可以获得很高的加工精度和很细的表面粗糙度。随着工业生产的发展，对机器性能的要求越来越高，零件的强度、硬度和加工精度的要求也不断提高，因而磨削加工显得更为重要。,3.6.1认识磨床,磨床的种类很多，根据加工对象的不同，可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床及其他专用磨床，目前，生产中应用最广的是外圆磨床、内圆磨床和平面磨床。,1万能外圆磨床,图3.83所示为M1432A型万能外圆磨床，这种万能外圆磨床由床身、工作台、头架、尾座以及砂轮架、内圆磨具等组成。它主要用于磨削IT6IT7级精度的圆柱形或圆锥形外圆和内孔，表面粗糙度Ra为1.250.8，也能磨削阶梯轴的轴肩、端平面、圆角等。这种磨床的通用性好，但生产率较低，适用于单件小批量生产车间、工具车间和机修车间。,图3.83M1432型万能外圆磨床,图3.83M1432型万能外圆磨床1床身2头架3横向进给手轮4砂轮5内圆磨具6内圆磨头7砂轮架8尾座9工作台10挡块11纵向进给手轮,2内圆磨床,图3.84所示为M2110型内圆磨床，它是一种普通内圆磨床，由床身、工作台、头架、砂轮架、滑鞍、砂轮修整器等组成。内圆磨床主要用于磨削圆柱孔和圆锥孔，也可以用蝶形砂轮磨削端面。,图3.84M2110型内圆磨床,图3.84M2110型内圆磨床1工作台2换向撞块3头架4砂轮5内圆磨具6床身,3平面磨床,平面磨床是利用砂轮的圆周面磨削各种零件的平面，也可以用砂轮的端面磨削零件的垂直平面。工件按其尺寸大小及结构形状，可用螺钉和压板直接固定在机床工作台上，或放在电磁吸盘上吸住进行磨削。M7120A型平面磨床是用圆周面磨削平面的，能获得较高的加工精度。因为工作台和砂轮运动均采用液压操纵，使用方便，操作简单，所以得到广泛应用。,3.6.2砂轮,磨削用的切削刀具是砂轮，砂轮是由磨料、结合剂和气孔三部分组成。砂轮的使用性能取决于磨料、粒度、结合剂、硬度、砂轮的组织等因素。磨削的加工精度、生产效率和砂轮的使用性能有很大的关系。,1砂轮的特性与选择,砂轮是由磨料和特殊结合剂粘接而成的，其构造如图3.85所示。砂轮的使用性能取决于磨料、粒度、结合剂、硬度和砂轮的组织等因素。,图3.85砂轮的组成1空隙2结合剂3磨料,（1）磨料,（1）磨料。磨料是砂轮的重要组成部分，它除了应具备锋利的棱角外，还应有一定的韧性、高的硬度和良好的耐热性.砂轮磨料主要采用刚玉（氧化铝）、碳化硅、碳化硼等人造磨料。刚玉、碳化硅、碳化硼等人造磨料都是在高温下烧制而成的，相比起来，刚玉类韧性好，强度较高；而碳化物类硬度高、性脆、强度较低。,（2）粒度,（2）粒度。粒度是表示磨料颗粒尺寸大小的参数。GB247783按磨料基本颗粒大小规定了41个粒度号。磨料粒度的粗细，对被磨工件的表面粗糙度和磨削效率有一定的影响。粒度的选择主要根据加工的表面粗糙度要求和加工材料的力学性能，一般来说粗磨时用粗粒度，精磨时用细粒度；磨质软、塑性大的材料用粗粒度，磨质硬、塑性小的材料用细粒度。,（4）硬度,（4）硬度。硬度是指结合剂粘接磨料颗粒的牢固程度，指磨粒从砂轮上脱落的难易程度。砂轮的硬度越高，磨粒越不容易脱落。砂轮硬度的选择取决于被磨材料的硬度，磨软材料时，因磨粒不易变钝，应用硬砂轮；磨硬材料时，磨粒磨钝快，应采用软砂轮，以免失去切削能力。砂轮的硬度等级如表3.4所示。,（5）砂轮的组织。砂轮的组织是指砂轮的疏密程度，通常以磨粒体积占整个砂轮体积的百分比表示，分为014共15个组织号，0号最紧，14号最松，如图3.86所示。粗磨和磨软金属时，选疏松的砂轮，因疏松的砂轮不易堵塞；精磨时应采用紧密的砂轮。,图3.86砂轮的组织,（a）紧密（b）中等（c）疏松图3.86砂轮的组织,（7）砂轮的形状,（7）砂轮的形状根据加工的需要，砂轮有不同的尺寸和形状，如图3.87所示,图3.87砂轮的形状（a）（b）平形（c）、（d）、（e）碗形（f）、（g）、（h）蝶形（i）、（j）磨内圆用砂轮,2砂轮的标记,砂轮的标记由磨具名称、形状代号、尺寸标记、磨料代号、粒度代号、磨具硬度代号、磨具组织代号、磨具结合剂代号和磨具最高工作速度组成。在砂轮的端面都标有该砂轮的规格，如砂轮1-40040230WA60K5V40，其标记如下：,3砂轮的安装、平衡与修正,（1）砂轮的安装砂轮工作时转速很高，安装前要仔细检查是否有裂纹，有裂纹的砂轮不允许使用。砂轮的安装必须牢固、可靠（2）砂轮的平衡砂轮的质心与其回转中心不重合时会造成砂轮不平衡，产生的原因主要是砂轮的制造误差和在法兰盘上安装所产生的安装误差。砂轮高速回转时因不平衡引起很大的惯性力，因此，砂轮安装后必须进行平衡。一般采取静平衡方式，在平衡架上进行。（3）砂轮的修整。砂轮在磨削过程中，工作表面的磨粒将逐渐变钝，磨粒所受的切削抗力随之增大，因而急剧且不均匀地脱落。部分磨粒脱落后，新露出的磨粒以锋利的的棱角继续切削（即为砂轮的自锐性），而未脱落的磨粒继续变钝，使砂轮磨削能力下降，外形也会发生变化，因此，磨钝的砂轮必须及时进行修整。,4磨削用量,（1）磨削速度vc。磨削速度是指砂轮的圆周速度，即砂轮外圆表面上某一磨粒在1s内所通过的路程，一般磨床的砂轮主轴只有一种速度，操作时无选择余地，且随砂轮直径变小而减小。一般vc=3035m/s。（2）背吃刀量ap。即工作台每次纵向往复行程终了时，砂轮在横向移动的距离。背吃刀量大，生产率高。通常，磨外圆时，粗磨ap=0.010.025mm，精磨ap=0.0050.015mm。（3）纵向进给量f。磨外圆时，工件每回转一转，沿自身轴线方向移动相对砂轮移动的距离。粗磨f=(0.030.85)T，精磨f=(0.20.3)T。（T为砂轮的宽度）（4）工件圆周速度v。,3.6.3磨削加工,在大多数情况下，磨削加工是机械加工最后一道精加工或光整加工工序。磨削时，砂轮的回转是主运动。进给运动包括：砂轮的轴向、径向移动，工件的回转运动、包括：（去掉）工件的横向、纵向移动等。磨削的主要工作内容有：磨内、外圆柱面；磨内、外圆锥面；磨平面；磨螺纹、齿轮、花键等各种表面，如图3.88所示。,图3.88磨削的主要工作内容,图3.88磨削的主要工作内容,1磨外圆,（1）纵向磨削法。这是应用最广泛的外圆磨削方法。磨削时工件转动，并与工作台一起作直线往复运动，每一往复行程终了时，砂轮作一径向进给，继续进行磨削，如图3.89（a）所示。（2）径向磨削法。磨削时，砂轮的宽度一般大于工件磨削部分的长度。工件不作纵向移动，砂轮在磨削过程中径向进给，直至余量全部磨去为止，如图3.89（b）所示。（3）综合磨削法。综合磨削法是横向磨削与纵向磨削的综合。磨削时，先采用横向磨削法分段粗磨，再用纵向磨削法精磨。,图3.89磨外圆,图3.89磨外圆,2磨内圆,单件、小批量的内圆可以在万能外圆磨床上磨削，大批量生产中应在内圆磨床上磨削。磨内圆方法也分为纵向磨削法和径向磨削法。（1）纵向磨削法。这种磨削方法与外圆纵向磨削法相同。磨削通孔时，须根据工件孔径和长度选择砂轮直径和接长轴。接长轴的刚度要好，长度应稍微大于孔的长度，如图3.90（a）所示。（2）径向磨削法。磨削时，砂轮的宽度一般大于工件磨削部分的长度。工件不作纵向移动，砂轮在磨削过程中径向进给，直至余量全部磨去为止，如图3.90（b）所示。,图3.90磨内圆,图3.90磨内圆,3磨圆锥面,磨圆锥面有如下三种方法。（1）转动工作台法。磨削时，将工件装夹前后两顶尖间，将上工作台相对下工作台转动半个锥角，再采用纵磨法或综合磨削法磨削。这种方法适用