第三章_机械制造中加工方法

1、第三章第三章 机械制造中的机械制造中的加工方法及装备加工方法及装备 3.1 概述 3.2外圆表面加工 3.3孔加工 3.4平面及复杂表面加工 3.5数控机床与数控加工 3.6圆柱齿轮齿面加工 3.7特种加工主要内容主要内容第一节第一节 概述概述3.1.1机械制造中的加工方法机械制造中的加工方法 材料去除加工材料去除加工 通过在被加工对象上去除一部分材料、减少一部分重量后才制成一合格零件的。按材料去除方式不同分为切削加工和特种加工两种加工方法。如切削与磨削，电火花加工、电解加工等特种加工等。 特点：材料利用率较低，但由于该方法的加工精度相对较高、表面质量相对较好，并且有很强的加工适应性。切削加工

2、：利用切削刀具从工件上切除多余材料特种加工：指利用机械能以外的其他能量直接去除材料53.1.1机械制造中的加工方法机械制造中的加工方法 材料成形加工材料成形加工 在较高温度（或压力）下，使材料在模具中成形的方法，进入工艺过程物料初始重量近似等于加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑成形等。 特点：是生产效率较高，一般常用于制造毛坯，也可用于制造形状复杂但精度和表面粗糙度要求较低的零件。3.1.1机械制造中的加工方法机械制造中的加工方法 材料累积加工材料累积加工 利用微体积材料逐渐叠加的方式使零件成形。如电镀、化学镀等原子沉积加工，热喷涂、静电喷涂等微粒沉积加工等，近几年才发展起来的快

3、速原型制造技术（RPM）是材料累积法的新发展。 特点：可以制造形状复杂的零件，而不需要任何刀具。3.1.2零件表面成形原理零件表面成形原理 机械零件常用的表面形状零件的零件的常用表面常用表面平面平面圆柱面圆柱面特殊表面特殊表面成型表面成型表面圆锥面圆锥面2021-10-1983.1.2零件表面成形原理零件表面成形原理机器零件上常用的各种典型表面机器零件上常用的各种典型表面2021-10-1993.1.2零件表面成形原理零件表面成形原理 零件表面的形状零件表面的形状零件表面可以看作是一条线（称为母线）沿另一条零件表面可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。线（称为导线）运动

4、的轨迹。母线和导线统称为形母线和导线统称为形成表面的发生线成表面的发生线旋转表面旋转表面纵向表面纵向表面特形表面特形表面2021-10-19103.1.3机床的基础知识机床的基础知识组成工件轮廓的几何表面组成工件轮廓的几何表面导线导线导线导线母线导线母线母线母线母线母线母线导线导线导线113.1.2零件表面成形原理零件表面成形原理相切法：相切法：刀具边旋转边作轨迹运动，刀具切削点运动轨迹的包络线形成发生线。需要两个独立的成形运动需要两个独立的成形运动 轨迹法：轨迹法：以刀刃为切削点按一定的轨迹运动而形成发生线。 需要一个独立的成形运动需要一个独立的成形运动成形法：成形法：刀刃为一条切削线，其形

5、 状与发生线相同。不需要成形运动不需要成形运动展成法：展成法：刀刃为一条切削线，但形状与 发生线不吻合，刀具与工件作展成运 动，发生线是切削刃各瞬时位置的的包 络线。需要一个独立的成形运动需要一个独立的成形运动 ，刀工 共同完成3.1.2零件表面成形原理零件表面成形原理 用来形成被加工表面形状的运动称为用来形成被加工表面形状的运动称为表面成形运动表面成形运动，成，成形运动由机床的主运动和进给运动组成。形运动由机床的主运动和进给运动组成。 1) 1) 主运动主运动 2) 2) 进给运动进给运动 辅助运动实现加工中的各种辅助动作。辅助运动主要有：辅助运动实现加工中的各种辅助动作。辅助运动主要有：切

6、入运动、分度运动、操纵和控制运动等。切入运动、分度运动、操纵和控制运动等。 3.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动1、金属切削机床的基本结构、金属切削机床的基本结构动力源：动力源：为机床执行机构的运动提供动力为机床执行机构的运动提供动力 运动执行机构：运动执行机构：机床执行运动的部件机床执行运动的部件 传动机构：传动机构：将机床动力源的运动和动力传给运动执行机将机床动力源的运动和动力传给运动执行机构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以保持两个运动之间的准确传动关系保持两个运动之间的准确传动关系 控制系统：控制系统：对机床

7、运动进行控制，实现各运动之间的准对机床运动进行控制，实现各运动之间的准确协调确协调 支撑系统：支撑系统：机床的机械本体，属于机床的基础部分机床的机械本体，属于机床的基础部分 3.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动2、金属切削机床的传动、金属切削机床的传动 机床为了得到所需的运机床为了得到所需的运动，要通过传动机构把执行动，要通过传动机构把执行机构和动力源，或者把执行机构和动力源，或者把执行机构和执行机构连接起来，机构和执行机构连接起来，构成传动联系。构成一个传构成传动联系。构成一个传动联系的一系列传动件称为动联系的一系列传动件称为传动链。传动链。3.1.3 机床的分类机床的分类 每

8、一类机床，又按工艺范围、布局形式和每一类机床，又按工艺范围、布局形式和结构性能等，分为结构性能等，分为10组，每组又分为若干组，每组又分为若干系。系。按加工方法、所用刀具及用途分类按加工方法、所用刀具及用途分类车车床床铣铣床床钻钻床床镗镗床床磨磨床床刨刨插插床床拉拉床床齿轮齿轮加工加工机床机床螺纹螺纹加工加工机床机床锯锯床床其他其他机床机床163.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动 车车 床床2021-10-19173.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动铣铣 床床2021-10-19183.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动磨磨 床床2021-10-1919

9、3.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动钻钻床床3.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动刨刨 床床2021-10-19213.1.3机床的基本结构和传动机床的基本结构和传动立式数控铣床3.1.4机床的分类机床的分类 按通用程度分：按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床通用机床、专门化机床、专用机床 按加工精度分：按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度机床普通精度、精密精度、高精度机床 按自动化程度：按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床手动、机动、半自动、自动机床 按机床质量分：按机床质量分：仪表机床、中型、大型、重型机床仪表机床、中型、大型、重型机床 按加工过

10、程的控制方式分：按加工过程的控制方式分：普通机床、数控机床、加工普通机床、数控机床、加工 中心、柔性制造单元中心、柔性制造单元第二节第二节外圆表面加工外圆表面加工3.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工一、加工方法一、加工方法粗车粗车 ：IT12IT11，Ra：5012.5m目的：高校切除毛胚上多余的金属，提高生产效率目的：高校切除毛胚上多余的金属，提高生产效率切削用量三要素要求：切削用量三要素要求：选择选择 大的进给量和背吃刀量，小的切削速度。大的进给量和背吃刀量，小的切削速度。3.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工精车精车 ：IT8IT6， Ra：1.60.8m目的：保证

11、零件所要求的加工精度和表面要求目的：保证零件所要求的加工精度和表面要求切削用量三要素要求：切削用量三要素要求：选小背吃刀量和进给量，大的切削速度选小背吃刀量和进给量，大的切削速度3.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工细车细车 ：IT6IT5， Ra：0.021.25m切削用量三要素要求切削用量三要素要求：选极小背吃刀量和进给量，较大的切削速度选极小背吃刀量和进给量，较大的切削速度3.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工二、提高外圆表面车削生产效率的途径二、提高外圆表面车削生产效率的途径采用强力切削：采用强力切削：强力切削是通过增大切削面积来提高强力切削是通过增大切削面积来提高

12、生产效率的生产效率的采用高速切削：采用高速切削：高速切削是通过提高切削速度来提高高速切削是通过提高切削速度来提高加工生产效率的。切削速度的提高除要求车床具有高加工生产效率的。切削速度的提高除要求车床具有高转速外，主要受刀具材料的限制转速外，主要受刀具材料的限制采用多刀加工方法：采用多刀加工方法：提高生产效率提高生产效率2021-10-19283.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工三、车刀的种类和用途三、车刀的种类和用途按用途分：按用途分：直头外圆车刀直头外圆车刀弯头车刀弯头车刀偏刀偏刀切槽或切断刀切槽或切断刀镗孔刀镗孔刀螺纹车刀螺纹车刀成形车刀成形车刀2021-10-19293.2.

13、1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工2021-10-19303.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工车床的主要功能2021-10-19313.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工 车刀的结构形式车刀的结构形式整体车刀整体车刀焊接车刀焊接车刀机械夹固式车刀机械夹固式车刀2021-10-19323.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工 可转位车刀的刀片夹固机构应满足夹紧可靠、装卸方可转位车刀的刀片夹固机构应满足夹紧可靠、装卸方便、定位精确等要求。常用的夹固机构：便、定位精确等要求。常用的夹固机构：压孔式夹固机构上压式夹固机构刀片刀片沉头沉头螺钉螺钉刀垫刀垫刀刀体体刀刀体

14、体螺螺钉钉刀片刀片压板压板刀刀垫垫螺螺钉钉2021-10-19333.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工刀体刀体刀垫刀垫刀片刀片圆柱销圆柱销压块压块螺钉螺钉3.2.1 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工四、四、CA6140型卧式机床型卧式机床 数数 量：量：占机床总数的占机床总数的20%35% 加工范围：加工范围：轴、盘套类零件、内外回转面、端面、螺纹轴、盘套类零件、内外回转面、端面、螺纹 面等面等 运动特征：运动特征：主运动为主轴带动工件作回转运动主运动为主轴带动工件作回转运动 所用刀具：所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、绞刀、丝锥等车刀、钻头、扩孔钻、绞刀、丝锥等 车床种类：车床种

15、类：卧式、立式、转塔仿形、自动和半自动、卧式、立式、转塔仿形、自动和半自动、 专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床）专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床） 加工精度：加工精度：经济加工精度经济加工精度IT8IT7,表面粗糙度表面粗糙度Ra1.252.5车床的概述2021-10-1936车床概述XZn图 卧式车床的基本结构及运动1主轴箱 2夹盘 3刀架 4后顶尖 5尾座 6床身7光杠 8丝杠 9溜板箱 10底座 11进给箱2021-10-1937车床概述适于加工高度小于直径的大型盘套类零件2021-10-1938车床概述: :六角车床六角车床适用于成批加工形状复杂的盘套类零件2021-10-

16、1939CA6140机床主要构件机床主要构件 主轴：主轴：机床重要部件之一，是机床的执行件。它的机床重要部件之一，是机床的执行件。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动 2021-10-1940CA6140小结小结 重点内容：重点内容： 主运动传动路线 ： 正转和反转 进给运动传动路线：螺纹进给和机动进给（纵向和 横向） 机床的主要构件 ：主轴、离合器、制动器、变速操 纵机构3.2.2外圆表面的车拉加工外圆表面的车拉加工一、加工方法一、加工方法 车拉加工方法车拉加工

17、方法是将传统的车削与拉削两种机械加工方法是将传统的车削与拉削两种机械加工方法结合在一起而形成的组合加工方法。结合在一起而形成的组合加工方法。二、工艺特点二、工艺特点 切削力小，工件变形小，精度高切削力小，工件变形小，精度高三、使用范围三、使用范围 加工发动机曲轴加工发动机曲轴3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工一、加工方法一、加工方法 1、工件有中心支承的外圆磨削、工件有中心支承的外圆磨削3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工1、工件有中心支承的外圆磨削、工件有中心支承的外圆磨削3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工1、工件有中心支承的外圆磨削、工件有中心支承的外圆磨

18、削3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工2、工件无中心支承的外圆磨削、工件无中心支承的外圆磨削3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工2、工件无中心支承的外圆磨削、工件无中心支承的外圆磨削3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工3、外圆磨削的特点、外圆磨削的特点1)、加工精度高，包括尺寸精度、形位公差精度和表面粗糙度的要求；2)、可加工普通钢和淬硬钢，但不适于加工塑性大的材料3)、加工面的高温易使工件表层产生残余应力或微小的裂纹3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工p 先进磨削方法先进磨削方法1）高光洁磨削磨削后工件表面得到Ra0.1m的方法。 高光洁磨削除使用高精

19、度磨床外，还采用具有微刃性及微刃之间等高性的砂轮。磨削中，锐利的微刃逐渐磨损为半钝化状态，这时的微刃能在一定压力下对工件表面产生摩擦抛光，从而得到低Ra值的加工表面。 高光洁磨削可加工各种回转面、平面和成形面，生产效率高，能部分地修正工件的形位公差。3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工2）高效磨削高效磨削指金属切除率（mm3/smm）高于常规磨削5倍的磨削。（1）高速磨削 主运动速度50m/s的磨削。进给量与普通磨削相同，故磨削时每个磨粒切削厚度很薄，即每个磨粒的负荷很小。从而使砂轮使用寿命和生产率提高；工件表面精度高，表面质量高。高速磨削应采用含极压添加剂的切削液，含硫、磷、氯、碘

20、等的添加剂在高温下能与金属表面生成吸附膜，可防止高温时磨粒与工件直接接触，保持润滑作用。（2）强力磨削 大的进给量（十几mm）和小的轴向进给量（0.0001660.005m/s）的磨削。生产率高，磨削范围大，加工精度稳定。3.2.3外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工（3）砂带磨削）砂带磨削 用粘有砂粒的砂带作工具的磨削。其特点是加工精度、生产率高，散热条件好，加工表面质量好；设备简单，可加工回转内、外表面、平面和成形表面。3.2.4 外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工光整加工：光整加工：是精加工后，从工件表面上不切除或切除极薄金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状精度、降低表面粗糙度的加工方

21、法。 主要任务：减小表面粗糙度，提高尺寸精度和形状精度。 主要方法：研磨、超精加工、抛光、滚压。3.2.4 外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工1、研磨是在研具和工件之间置发研磨剂，对工件表面进行光整加工的过程。工艺特点：设备比较简单，成本低，加工质量容易保证。3.2.4 外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工 机械研磨工作原理机械研磨工作原理 磨盘由上、下铸铁研磨盘组成。下研磨盘与机床转轴刚性联接，上研磨盘为浮动联接，可按下研磨盘自动调整。两磨盘之间的分隔板上开有放置工件的长槽，槽与隔板径向线倾斜一定的角度。当下研磨盘转动时，分隔板由偏心轴带动作偏心转动，工件除在槽内转动外，还作轴向滑动，故其

22、表面在研磨剂作用下便均匀地切除余量，获得复杂的网状轨迹，。3.2.4 外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工3.2.4 外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工是降低零件表面粗糙度，延长零件零件寿命的一种高生产率的光整加工方法。工艺特点：设备简单，自动化程度高，操作简便，生产效率高。3.2.4 外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工超精加工工作原理超精加工工作原理 它由油石条组成的简单磨头以衡力轻压于工件表面，两者之间注入切削液形成油膜，并作往复摆动。工件(一般是轴类零件)作旋转运动，且工件相对于磨头作轴向进给运动，油石条便对工件表面的微观毛刺和切痕进行修磨。初时接触面小，单位面积压力大，工件的微观不

23、平度迅速被磨平，随着接触面不断增大，单位面积压力不断下降，同时油石条磨粒变钝，切削过程转变为摩擦抛光的光整加工过程。最后，因单位压力极小，油石与工件被油膜完全隔开。3.2.4 外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工【思考思考】研磨与超精加工外圆面，有哪些共同之处？哪些不研磨与超精加工外圆面，有哪些共同之处？哪些不同之处？同之处？第三节第三节 孔加工孔加工3.3 孔加工孔加工 3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔1、钻孔、钻孔 用麻花钻等刀具在工件实体部位加工孔的一种工艺方法。用麻花钻等刀具在工件实体部位加工孔的一种工艺方法。方式：方式：钻头旋转，工件旋转3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔p 标准麻花钻

24、的架构标准麻花钻的架构 钻头是最常用的孔加工刀具，由高速钢制成，其结构如图。钻头是最常用的孔加工刀具，由高速钢制成，其结构如图。它是由它是由柄部、颈部和工作部分柄部、颈部和工作部分三部分组成。三部分组成。3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔麻花钻头为两（主切削）麻花钻头为两（主切削）刃切削刀具。刃切削刀具。两个主后两个主后刀面相交成一个横刃。刀面相交成一个横刃。p 麻花钻的切削部分麻花钻的切削部分3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔p 标准麻花钻的几何角度标准麻花钻的几何角度3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔钻削的工艺特点：钻削的工艺特点：1）加工精度低，表面粗糙度值大，钻头排屑槽大，刚性差，容易产生“

25、引偏” 。 “引偏”是指加工时由于钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。2）生产效率低，热量多、冷却散热困难，切削温度高，限制切削速度提高。3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔 工件固定，钻头边旋转边做直工件固定，钻头边旋转边做直线进给；线进给； 钻头弯曲引起轴线歪斜或不直；钻头弯曲引起轴线歪斜或不直； 孔径无显著变化。孔径无显著变化。则产生【垂直度，同轴度】等位置误差无【直径】等 尺寸误差(a)在钻床上钻孔在钻床上钻孔3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔 工件旋转，钻头做直线进给；工件旋转，钻头做直线进给； 钻头倾斜引起工件尺寸变化；钻头倾斜引起工件尺寸变化； 工件轴线是直的。工件轴线是

26、直的。(b)在车床上钻孔在车床上钻孔有【直径】等尺寸误差；有喇叭口等形状误差。无【位置误差】3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔【思考思考】如何减少如何减少“引偏引偏”现象对工件加工精度影响现象对工件加工精度影响？预钻锥形定心坑(a)。首先用小顶角(290100)大直径短麻花钻，预先钻一个锥形坑，然后再用所需的钻头钻孔。由于预钻时钻头刚性好，锥形坑不易偏，以后再用所需的钻头钻孔时，这个坑就可以起定心作用。用钻套为钻头导向(b)，这样可以减少钻孔开始时的“引偏”，特别是在斜面或曲面上钻孔时，更为必要。为了避免孔的轴线偏移和不直，应尽可能采用工件回转方式(车床上)进行钻孔 。3.3.1 钻孔与扩孔钻孔

27、与扩孔3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔2、扩孔、扩孔 扩孔是用扩孔钻对工件上已有孔进行扩大加工。常用于孔的扩孔是用扩孔钻对工件上已有孔进行扩大加工。常用于孔的半精加工。半精加工。3.3.1 钻孔与扩孔钻孔与扩孔扩孔的工艺特点扩孔的工艺特点 扩孔用于孔的半精加工扩孔用于孔的半精加工 刀齿多，导向性能好，切削稳定；刀齿多，导向性能好，切削稳定； 钻芯直径较大，刀体强度，刚性较好；钻芯直径较大，刀体强度，刚性较好； 无横刃参加切削，可采用较大的进给量，生产率较高；切无横刃参加切削，可采用较大的进给量，生产率较高；切屑窄，易排出。屑窄，易排出。加工精度加工精度IT1110 ；表面粗糙度；表面粗糙度Ra

28、 12.56.3m 。3.3.2 铰孔铰孔 铰孔铰孔是应用较为普遍的孔的精加工方法之一，一般加工精度可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值为1.60.8 m。方法：方法：机铰和手铰。机铰和手铰。机铰可以在钻、镗、铣床上加工。手铰是钳工加工。3.3.2 铰孔铰孔1、铰刀、铰刀3.3.2 铰孔铰孔 铰刀的类型铰刀的类型3.3.2 铰孔铰孔2、铰孔的工艺特点、铰孔的工艺特点 铰扩孔用于孔的半精加工和精加工铰扩孔用于孔的半精加工和精加工 切屑窄，易排出；切屑窄，易排出； 铰刀有修光刃；铰刀有修光刃； 刀齿多，导向性能好；刀齿多，导向性能好； 加工余量小（粗铰加工余量小（粗铰0.20mm,精铰精铰0.10m

29、m）。）。 加工精度加工精度IT9IT7 ；表面粗糙度；表面粗糙度Ra3.21.6m3.3.2 铰孔铰孔铰刀、麻花钻、扩孔刀的区别铰刀、麻花钻、扩孔刀的区别3.3.3 镗孔镗孔 镗孔镗孔是用镗刀在是用镗刀在预制孔预制孔上进行再加工的一种工艺方法。上进行再加工的一种工艺方法。 直径大于直径大于（ 0.180）的孔。）的孔。 镗孔可以校正孔的位置精度。镗孔可以校正孔的位置精度。 加工精度加工精度IT9IT7 ； 表面粗糙度表面粗糙度Ra3.20.8m。3.3.3 镗孔镗孔1、镗孔方式、镗孔方式（1）工件旋转，镗刀直线进给。）工件旋转，镗刀直线进给。适合加工回转体类零件上的孔(与外圆表面有同轴度要求

30、)。3.3.3 镗孔镗孔（2）镗刀做旋转运动（主运动），）镗刀做旋转运动（主运动）， 工件或者镗刀做直线进给工件或者镗刀做直线进给运动运动； 适合加工箱体等非回转类零件，或者大型工件上的孔(与孔所在的端面有垂直度等要求)图图 3-38 a) 悬伸式镗杆悬伸式镗杆1-镗杆镗杆 2-镗刀镗刀 3-工件工件 4-工作台工作台 5-主轴主轴固固定定悬悬伸伸式式镗镗杆杆3.3.3 镗孔镗孔工艺特点工艺特点 镗杆为悬臂梁，悬伸长度镗杆为悬臂梁，悬伸长度L是一定的。是一定的。 L长，刚性就差。长，刚性就差。 因此，适用于镗削深度较小的孔。因此，适用于镗削深度较小的孔。3.3.3 镗孔镗孔（3）专用镗模镗孔）

31、专用镗模镗孔图图 3-38 b)两支撑式镗杆两支撑式镗杆1-镗杆镗杆 2-镗刀镗刀 3-工件工件 4-工作台工作台 5-主轴主轴6-托板托板 7-镗模镗模3.3.3 镗孔镗孔（3）刀具既旋转又进给的镗孔方式。）刀具既旋转又进给的镗孔方式。适合加工较短的孔。f镗刀做直线进给运动变变悬悬伸伸式式镗镗杆杆3.3.3 镗孔镗孔工艺特点工艺特点 镗杆为悬臂梁。其悬伸长度镗杆为悬臂梁。其悬伸长度L是变化的。是变化的。 随着随着L的伸长，刚性变得越差。的伸长，刚性变得越差。3.3.3 镗孔镗孔2、金刚镗、金刚镗特点：特点： 被吃刀量小，进给量小，切削速度高。 加工质量好，生产效率高，适合大批大量生产加工精密

32、孔。 加工精度高，可达IT7IT6,Ra可达0.40.05m。3.3.3 镗孔镗孔3、镗刀、镗刀p 单刃镗刀单刃镗刀 孔径通过调整镗刀头位置保证。3.3.3 镗孔镗孔p 双刃镗刀双刃镗刀 孔的尺寸精度由镗刀自身的尺寸保证。3.3.3 镗孔镗孔4、镗孔的工艺特点及应用范围、镗孔的工艺特点及应用范围1）镗孔可不同孔径的孔进行粗、半精和精加工；2）加工精度可达为IT7IT6；3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3 0.8m。4）能修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏斜等形状位置误差。5）与车外圆比，刀杆系统的刚性差、变形大，散热排屑条件不好，工件和刀具的热变形比较大，生产质量和生产效率较低。 6）可在镗床

33、、车床、铣床上进行，灵活性强，适用于大批大量 生产。3.3.4 珩磨孔珩磨孔1 1、珩磨原理及珩磨头、珩磨原理及珩磨头 珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行光整加工的方法。 原理：工件固定，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。 3.3.4 珩磨孔珩磨孔3.3.4珩磨孔珩磨孔2 2、珩磨的工艺特点及应用范围、珩磨的工艺特点及应用范围 1）尺寸精度和形状精度高，精度为IT7-IT6 2）表面质量较高，Ra为0.2-0.025m 3）与磨削相比，虽然速度不高，但砂条与工件接触面积大，往复速度相对较高，生产效率较高。 珩磨适用于大批大量中用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工。但不适合

34、加工塑性较大的有色金属工件上的孔，以及带键槽的孔、花键孔等。 3.3.5 拉孔拉孔1 1、拉削与拉刀、拉削与拉刀 拉孔是一种高生产率的精加工方法，是用特制的拉刀在拉床上进行的。 拉床分为：立式拉床和卧式拉床。3.3.5 拉孔拉孔拉削过程拉削过程3.3.5 拉孔拉孔拉削方式：拉削方式：1 1）分层式拉削）分层式拉削3.3.5 拉孔拉孔2 2）分块式拉削）分块式拉削3.3.5 拉孔拉孔3 3）综合式拉削）综合式拉削 集中了分层及分块式拉削的优点，粗切齿部分采用分块式拉削，精切齿部分采用分层式拉削。既可缩短拉刀的长度，提高生产率，又能获得较好的工件表面质量。3.3.5 拉孔拉孔圆孔拉刀的结构圆孔拉刀

35、的结构：3.3.5 拉孔拉孔2 2、拉孔的工艺特征及应用范围、拉孔的工艺特征及应用范围拉刀多刃，拉削生产率高。 拉削精度高，质量稳定。拉削精度一般可达IT8-IT7级，表面粗糙度一般可控制到Ra0.8mmRa0.4mm，拉削表面的形状、尺寸精度和表面质量主要依靠拉刀设计、制造及正确使用保证。拉削成本低，经济效益高。拉刀是定尺寸、高精度、高生产率专用刀具，制造成本很高，所以，拉削加工只适用于批量生产，最好是大批大量生产，一般不宜用于单件、小批生产。拉刀不仅能加工圆孔，还可以加工成形孔、花键孔。第四节第四节 平面及复杂平面加工平面及复杂平面加工3.4.1 概述概述 平面是箱体类零件、盘类零件的主要

36、表面之一，平面加工的技术要求包括：平面本身的精度，表面粗糙度，平面相对于其它表面的位置精度。 加工平面的方法很多，常用的有铣、刨、车、拉、磨削等方法。其中铣平面铣平面是平面加工应用最广泛的方法。3.4.1 概述概述 刨平面刨平面所用的机床、所用的机床、工具结构简单、调工具结构简单、调整方便，通用性好。整方便，通用性好。尤其适于加工狭长平尤其适于加工狭长平面，例如床身导轨。面，例如床身导轨。3.4.1 概述概述龙门刨床龙门刨床3.4.1 概述概述 车平面车平面主要用于加工轴、套、盘等回转体零件的端面，当直主要用于加工轴、套、盘等回转体零件的端面，当直径较大时，一般在立式车床上加工。在车床上加工端

37、面容易径较大时，一般在立式车床上加工。在车床上加工端面容易保证端面与轴线的垂直度要求。保证端面与轴线的垂直度要求。 拉平面拉平面是一种加工精度高、生产效率高的先进加工方法，适是一种加工精度高、生产效率高的先进加工方法，适于在大批大量生产中加工质量要求较高，但面积不大的平面于在大批大量生产中加工质量要求较高，但面积不大的平面. 磨平面磨平面更适合于做精加工工作，它能加工淬硬工件。更适合于做精加工工作，它能加工淬硬工件。3.4.2 铣平面铣平面3.4.2 铣平面铣平面3.4.2 铣平面铣平面 铣削时，铣刀的旋转运动是主运动。铣削时，铣刀的旋转运动是主运动。3.4.2 铣平面铣平面1、铣削方式、铣削

38、方式p 端铣：端铣：端铣是指用分布在铣刀端面上的刀齿进行铣削的方法p 周铣：周铣：是指用分布在铣刀圆柱面上的刀齿进行铣削的方法区别：区别： 端铣的加工质量和生产效率比周铣高，在大批量生产中端铣比周铣用得多。 周铣可使用多种形式的铣刀，能铣槽、铣成形表面，并可在同一刀杆上安装几把刀具同时加工几个表面，适用性好，在生产中用得也比较多。3.4.2 铣平面铣平面 周铣的两种加工方式：周铣的两种加工方式：工件进给方向与铣刀的旋转方向相反称为逆铣。 工件进给方向与铣刀的旋转方向相同称为顺铣。3.4.2 铣平面铣平面 顺铣和逆铣的特点：顺铣和逆铣的特点：1）从切屑截面形状分析，）从切屑截面形状分析，逆铣时，

39、加工表面质量较差；顺铣时铣刀寿命比逆铣高23倍，加工表面也比较好，但顺铣不宜铣带硬皮的工件。2）从工件装夹可靠性分析，）从工件装夹可靠性分析，逆铣时，刀齿对工件的垂直作用力Fv向上，容易使工件的装夹松动；顺铣时，刀齿对工件的垂直作用力Fv向下，使工件压紧在工作台上，加工比较平稳。3）从工作台丝杠、螺母间隙分析，）从工作台丝杠、螺母间隙分析，逆铣时，铣削进给量不均匀，容易打刀；采用顺铣法加工时必须采取措施消除丝杠与螺母之间的间隙。3.4.2 铣平面铣平面3.4.2 铣平面铣平面3.4.2 铣平面铣平面2. 铣刀铣刀 铣刀的种类，铣刀的种类，按用途可分为：按用途可分为：圆柱形铣刀、面圆柱形铣刀、面

40、铣刀、三面刃铣铣刀、三面刃铣刀、立铣刀、键刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀刀、成形铣刀等。等。3.4.2 铣平面铣平面1）圆柱形铣刀的结构）圆柱形铣刀的结构 刀齿排列在刀体圆周上的铣刀称为圆柱形铣刀。圆柱形铣刀一般采用螺旋刀齿，以提高切削工作的平稳性。3.4.2 铣平面铣平面2）面铣刀的结构）面铣刀的结构 面铣刀的刀齿排列在刀体端面上，硬质合金面铣刀是加工面铣刀的刀齿排列在刀体端面上，硬质合金面铣刀是加工平面的最主要刀具。平面的最主要刀具。3.4.2 铣平面铣平面 将刀片用机械夹固方式固定在刀体上的面铣刀叫做机夹可转位面铣刀。 当刀片的一个切削刃用钝后，可直接在机床上通过

41、转换刀片位置更换切削刃或更换新刀片，节省了更换刀具所花费的时间。3.4.2 铣平面铣平面3、铣刀的几何角度、铣刀的几何角度 圆柱铣刀和面铣刀是铣刀的基本形式。3.4.2 铣平面铣平面3、铣刀的几何角度、铣刀的几何角度 圆柱铣刀和面铣刀是铣刀的基本形式。3.4.2 铣平面铣平面3、铣刀的几何角度、铣刀的几何角度 圆柱铣刀和面铣刀是铣刀的基本形式。3.4.2 铣平面铣平面1）前角）前角 铣刀前角在正交平面中测量。为了便于铣刀制造和测量，圆柱形铣刀还要标注法平面内的法前角。2）后角）后角 铣刀后角在正交剖面中测量。3）刃倾角）刃倾角 铣刀的刃倾角是主切削刃和基面之间的夹角，在切削平面中测量。圆柱形铣

42、刀的刃倾角就是刀齿的螺旋角。3.4.2 铣平面铣平面3. 铣削的工艺特点及应用范围铣削的工艺特点及应用范围 铣刀是多刃刀具，可实现高速切削，故铣平面的生产效率一般都比刨平面高。其加工质量与刨平面相当，经粗铣-精铣后，尺寸精度可达IT9IT7级，表面粗糙度Ra可达6.31.6。 铣平面的生产率高，适合于大批大量生产。而在单件小批生产中，特别是在一些重型机器制造厂中，刨平面仍被广泛采用。3.4.3复杂曲面加工复杂曲面加工3.4.3 复杂曲面加工复杂曲面加工3.4.3 复杂曲面加工复杂曲面加工 有一类曲面，如螺旋桨的表面，涡轮叶片表面，复杂模具型腔面等，其表面形状比较复杂，不能用基本立体要素（例如棱

43、柱、棱锥、球等）描述，通常称之为复杂曲面复杂曲面。复杂曲面的切削加工方法：复杂曲面的切削加工方法：仿形铣和数控铣。刀具：刀具：一般为头部为圆形的球头铣刀3.4.3 复杂曲面加工复杂曲面加工 在数控编程中处理的复杂曲面：在数控编程中处理的复杂曲面：解析曲面自由曲面数控仿形加工的方法：数控仿形加工的方法：实物仿形模型加工数字化仿形加工3.4复杂曲面加工复杂曲面加工 有一类曲面，如螺旋桨的表面，涡轮叶片表面，复杂模具型腔面等，其表面形状比较复杂，不能用基本立体要素（例如棱柱、棱锥、球等）描述，通常称之为复杂曲面复杂曲面。复杂曲面的切削加工方法：复杂曲面的切削加工方法：仿形铣和数控铣。刀具：刀具：一般

44、为头部为圆形的球头铣刀在数控编程中处理的复杂曲面：解析曲面自由曲面第五节第五节 数控机床与数控加工数控机床与数控加工3.5.1 数控机床的加工原理数控机床的加工原理 1、数控机床及其坐标系、数控机床及其坐标系 用数字化信息进行控制的技术称为数字控制技术；装备了数控系统，能应用数字控制技术进行加工的机床称为数控机床。数控机床按用途分：数控机床按用途分：普通数控机床加工中心3.5.1 数控机床的加工原理数控机床的加工原理 3.5.1 数控机床的加工原理数控机床的加工原理 数控机床的坐标系：数控机床的坐标系：3.5.1 数控机床的加工原理数控机床的加工原理 2、数控机床的数控装置、数控机床的数控装置

45、 数控机床早期的数控装置使用专用计算机，称为（普通）数控（NC）。随着计算机技术的发展，目前数控装置采用的是通用计算机，称为计算机数控（CNC）。 3.5.1 数控机床的加工原理数控机床的加工原理 CNC装置的主要功能为：装置的主要功能为：（1）功能控制）功能控制 控制机床冷却液供给、主轴电机开停、调速以及换刀等功能。（2）位置控制）位置控制 控制刀具与工件的相对运动位置或轨迹。（3）信号处理）信号处理 对系统运行过程中得到的机床状态信号（如刀具到位信号、工作台超程信号等）进行分析处理，使系统作出相应的反应，如工作台超程保护器报警等。3.5.1 数控机床的加工原理数控机床的加工原理 3、数控机

46、床的进给伺服系统、数控机床的进给伺服系统 数控机床的进给伺服系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置，机械传动机构及执行部件组成。作用：作用： 接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作数模转换和功率放大后，经伺服驱动装置（例如伺服电动机、电液脉冲伺服马达等）和机械传动机构（例如滚珠丝杠等）驱动机床的执行机构（例如工作台、刀架、主轴箱等），以某一确定的速度、方向和位移量，沿机床坐标轴移动，实现加工过程的自动循环。3.5.1 数控机床的加工原理数控机床的加工原理 数控机床的进给伺服系统分为：数控机床的进给伺服系统分为：（1）开环伺服系统）开环伺服系统 3.5.1 数控机床的加工原理数控机

47、床的加工原理 （2）闭环伺服系统）闭环伺服系统3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统 数控铣床数控铣床3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统 1、主运动系统、主运动系统 数控铣床的主运动系统应比普通铣床有更宽的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削速度，加工中心，一般在每分钟十几转到几千转，甚至到几万转。 现代数控机床采用直流或交流调速电机作为主运动的动力源，应用最广泛的是鼠笼式交流电动机配置变频调速装置的主轴驱动系统，这是因为鼠笼式交流电动机不象直流电动机那样有机械换向带来的麻烦，而且

48、体积小、重量轻、成本低。3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统 数控机床和加工中心的主传动系统有以下三种不同形式：数控机床和加工中心的主传动系统有以下三种不同形式：1）电动机直接带动主轴旋转：）电动机直接带动主轴旋转：其优点是结构紧凑，缺点是主轴的转速转矩输出特性和电动机输出特性相同，使用上受到一定限制。3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统 2）电动机经三角带或同步齿形带传动主轴：）电动机经三角带或同步齿形带传动主轴：其优点是结构简单，安装调试方便，机床主轴的转速转矩输出特性可以得到改

49、善。这种传动方式主要用于转速较高、变速范围不大、扭矩特性要求低的主轴传动。3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统 3）电动机经）电动机经14对变速齿轮传动主轴对变速齿轮传动主轴 ：其优点是机床主轴的转速转矩输出特性好，缺点是结构复杂。采用齿轮变速与电机无级调速相结合的传动方式，既可通过降速扩大输出扭矩，又可通过变速扩大调速范围，特别是恒功率输出的转速范围。3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统2、

50、刀具自动夹紧装置和主轴周向定向装置、刀具自动夹紧装置和主轴周向定向装置 加工中心为了实现刀具在主轴上的自动装卸，要求配置刀具自动夹紧装置，其作用是自动地将刀具夹紧或松开，以便机械手能在主轴上安放或取走刀具。 由于在刀具切削时，切削转矩不能完全靠主轴与刀杆锥面配合产生的摩擦力来传递，因此通常在主轴前端设置两个端面键来传递转矩。换刀时，刀柄上的键槽必须对准端面键。为此，主轴在停止转动时，要求主轴必须准确地停在某一指定的周向位置上，主轴定向装置就是为保证换刀时主轴能准确停止在换刀位置而设置的。3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统3、进给运动系统

51、、进给运动系统 伺服电机在接收到控制系统发出的指令信号后产生相应的角位移运动，再通过减速齿轮传动或直接带动丝杠螺母副运动转换成纵向、横向或垂直向的直线运动。三个方向（有时仅一个方向或两个方向）运动的合成，形成切削加工所需的运动轨迹。 为了提高进给系统的灵敏度、定位精度和低速运动稳定性，必须设法减小有关传动副的摩擦并减小静、动摩擦系数的差值。3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统

52、运动及进给运动系统3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运动系统 滚珠丝杠传动对其轴向间隙有严格的要求，这不仅是由于它会造成反向冲击，更主要的是它会引起反向“死区”，即当工作台换向时，由于丝杠与螺母之间存在间隙，丝杠在反向转动一定角度后，才能带动工作台反向移动。这在半闭环伺服系统中将影响定位精度。为了提高传动精度的稳定性及进给系统的刚度，滚珠丝杠在过盈条件下工作比较有利。 消除丝杠螺母间隙和对丝杠螺母预加载荷的方法有多种，数控机床上比较常用的是双螺母加垫片的方法。3.5.2 数控铣床及加工中心的主数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统运动及进给运

53、动系统3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心1、 机床布局机床布局 JCS-018型立式加工中心是北京机床研究所研制的一种具有自动换刀装置的数控立式镗铣床。在工件的一次装夹中，机床可连续自动地对上平面进行铣削和对垂直孔进行钻、扩、铰、镗、锪、攻丝等多种加工。该机床适于在多品种、中小批量生产中加工箱体类、板类、盘类、模具等工件。3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心2、传动系统、传动系统 其主电动机是交流变频调速电动机，这种电动机靠改变电源频率无级调速，额定转速为1500r/min，最高转速为4500r/min

54、。 3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心3、伺服进给系统、伺服进给系统3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心工作台纵向伺服进给装置工作台纵向伺服进给装置3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心4、主要部件结构、主要部件结构（1）主轴部件）主轴部件 :此机床采用靠弹簧力夹紧刀柄、靠液压力松开刀柄的刀柄夹紧机构，其优点是：如果突然停电，刀柄不会自行松脱。3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心3.5.3 JCS-018型立式加工中

55、心型立式加工中心（2）自动换刀装置）自动换刀装置3.5.3 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心3.5.4 数控加工程序编制数控加工程序编制 数控机床是按照预先编制好的数控加工程序自动地对工件进行加工的，生成数控机床加工程序的过程称为数控加工程数控加工程序编制。序编制。3.5.4 数控加工程序编制数控加工程序编制1、数控加工程序编制步骤(1) 分析零件图样和编制数控加工工艺(2) 计算刀具运动轨迹 (3) 编写加工程序并进行程序校验 对于加工程序不长、几何形状不太复杂零件的数控加工程序，采用手工编程比较方便、快捷。对于几何形状复杂的零件，特别是空间复杂曲面零件，或者几何形状虽不复杂，但程

56、序量很大的零件，需用计算机辅助完成，即计算机辅助数控编程。3.5.4 数控加工程序编制数控加工程序编制2、 数控加工程序的结构与程序段格式数控加工程序的结构与程序段格式 一个完整的数控加工程序由程序号和若干个程序段组成。程序号由地址码O与程序编号组成，例如O0100；每个程序段表示数控机床的一个加工工步或动作，程序段由一个或若干个字组成，每个字由字母和数字组成。每个字表示数控机床的一种功能。 程序段的格式是指一个程序段中有关字的排列、书写方式和顺序的规定，格式不符合规定，数控系统便不能接受。目前各种机床数控系统广泛应用的是字地址程序段格式，下面这个程序段就是这种格式的一个实例： N105 G0

57、1 X15.Y32.Z6.5F100.M03S1500T0103.5.4 数控加工程序编制数控加工程序编制3、数控加工程序编制实例、数控加工程序编制实例例例 在数控立在数控立式铣床上式铣床上精铣，如精铣，如图所示零图所示零件的凸台件的凸台轮廓，试轮廓，试为该工序为该工序编写数控编写数控加工程序。加工程序。3.5.4 数控加工程序编制数控加工程序编制解解 ：根据零件加工要求，本例选用直径为20mm的立铣刀进行加工；切削用量取为：主轴转速n=1000r/min，垂直进给速度vf=30mm/min，轮廓加工进给速度vf=50mm/min。工件原点设定在工件的左下角，走刀路线为：P1P2P3P4P5。

58、该工序的数控加工程序为（/* 后为对程序段的说明）：N01 G00X-15.Y-15.Z35. /*快速移至起刀点N02 X0.Y0.Z22.5S100M03 /*快速移至P1N03 G01Z10.F30.M08 /*以30mm/min的进给速度直线 插补至Z=10mm处，开冷却液N04 X60.F50 /*以50mm/min的进给速度直线插补至P2N05 Y35. /*直线插补至P3，进给速度不变3.5.4 数控加工程序编制数控加工程序编制N06 G03X35.Y60.I-15.J0 . /*逆时针圆弧插补至P4，进给 速度不变，X、Y为圆弧的终 点坐标，I、J为圆心相对于 圆弧起点的坐标

59、N07 G01X0. /*直线插补至P5，进给速度不变N08 Y0. /*直线插补至P6，进给速度不变N09 Z22.5M09 /*刀具退离工件，关冷却液N10 G00X-15.Y-15.Z35. /*刀具快速回到起刀点N11 M30 /*程序结束并返回至程序起点3.5.4 数控加工程序编制数控加工程序编制N06 G03X35.Y60.I-15.J0 . /*逆时针圆弧插补至P4，进给 速度不变，X、Y为圆弧的终 点坐标，I、J为圆心相对于 圆弧起点的坐标 N07 G01X0. /*直线插补至P5，进给速度不变N08 Y0. /*直线插补至P6，进给速度不变N09 Z22.5M09 /*刀具退

60、离工件，关冷却液N10 G00X-15.Y-15.Z35. /*刀具快速回到起刀点N11 M30 /*程序结束并返回至程序起点第六节第六节 圆柱齿轮齿面加工圆柱齿轮齿面加工3.6.1概述概述 1、齿轮的结构与分类、齿轮的结构与分类按外形分：按外形分：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮。圆柱齿轮按其齿线形状分：圆柱齿轮按其齿线形状分：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线 齿轮 。按齿轮所在的表面分为：按齿轮所在的表面分为：外齿轮、内齿轮。按齿形分为：按齿形分为：渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮。3.6.1概述概述 圆柱齿轮按其结构特点可分为：1）单联齿轮2）多联齿轮3）盘形齿轮4）齿圈5）轴齿轮