机械制造基础

1、1、 切削运动与切削要素切削加工是刀具和工件间为了完成零件的加工而产生的一定的相对运动。切削运动形式:旋转运动、直线运动连续运动、间歇运动。 切削运动的分解：主运动、进给运动（1） 主运动主运动是切削运动中速度最高, 消耗功率最大的运动形式。注1：主运动可为旋转运动或往复运动(由工件或刀具进行)。 注2：主运动只有一个。（2）进给运动进给运动是由机床或人力提供的保证切削连续进行的刀具与工件之间的运动。 进给运动有连续和断续两种类型。 当主运动为旋转运动时，进给运动是连续的。 如车削、 钻削; 当主运动为直线运动时，进给运动是断续的。 如刨削、 插削等。进给运动可能是1 个或多个（3）加工表面在

2、机械加工中, 工件上同时形成三个表面, 即待加工表面、 过渡表面(加工表面)和已加工表面, 如图1-2所示。（4）切削用量切削用量包括切削速度vc、 进给量f(或进给速度vf)和背吃刀量ap三要素 切削速度v切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，称为切削速度。（1）主运动为旋转运动时的切削速度v： 切削速度一般为其最大线速度。 m/s式中: dw 为工件(或刀具)的最大直径, 单位为mm;n为工件(或刀具)的转速, 单位为r/s或r/min。以其平均速度作为切削速度, 即 m/s或m/min式中: L为往复行程长度, 单位为mm;nr为主运动每秒或每分钟的往复次数, 单位为次/s或次/mi

3、n。进给量定义：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量称为进给量（a）当主运动是回转运动时：进给量指工件或刀具每回转一周, 两者沿进给方向的相对位移量; （b）当主运动是直线运动时：进给量指刀具或工件每往复直线运动一次, 两者沿进给方向的相对位移量。（a）用单齿刀具(如车刀、 刨刀等)加工时： 当主运动是回转运动时, 进给量指每转进给量f, 即工件或刀具每回转一周两者沿进给方向的相对位移量; 当主运动是直线运动时, 进给量指每行程进给量, 即刀具或工件每往复直线运动一次两者沿进给方向的相对位移量。（b）用多齿刀具(如铣刀、 钻头等)加工时： 进给运动的瞬时速度称进给速度, 以 vf 表示。 刀

4、具每转或每行程中每齿相对工件进给运动方向上的位移量, 称每齿进给量fz。 fz、 f、 vf之间的关系: vf= n . f =n.z . fz背吃刀量ap待加工和已加工表面之间的垂直距离称为背吃刀量, 以ap表示。以车外圆为例，有: 式中: dw、 dm分别为工件待加工和已加工表面直径, 单位为mm。（5） 切削层几何参数 1. 切削面积AD 在给定瞬间, 切削层的实际断面面积称为切削层公称截面积，以AD表示,单位为mm2。 2. 切削宽度bD 切削层公称宽度是指沿主切削刃测量的切削层尺寸反映了切削刃参加切削的工作长度， 以bD表示, 单位为mm。3、 切削厚度hD 切削层公称厚度是指切削层

5、公称横截面积与其公称宽度之比, 以hD表示, 单位为mm。由定义可知, 切削层参数AD、 bD和hD之间的关系如下 AD=bDhD mm2 因AD不包括残留面积, 而且在各种加工方法中AD与进给量和背吃刀量的关系不同, 所以AD不等于f和ap的积。只有在车削加工中, 当残留面积很小时才能近似地认为它们相等, 即ADfap mm2第一章 机械加工方法一、车削（一）车床的类型¡ 机床传动系统图 ¡ 为便于了解和分析机床运动的传递、联系情况，常采用传动系统图。¡ 它是表示实现机床全部运动的传动示意图。图中将每条传动链中的具体传动机构用机构运动简图符号表示，并标明齿轮和蜗

6、轮的齿数、蜗杆头数、丝杠导程、带轮直径、电动机功率和转速等。传动链的传动机构按照运动传递或联系顺序依次排列，以展开图形式画在能反映主要部件相互位置的机床外形轮廓中（三）工件的装夹方法1、卡盘装夹 ：常用的有三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘。2、花盘装夹 ：适于不能用卡盘装夹的形状不规则的工件。3、顶尖装夹 双顶尖装夹：适于较长(4ld15）的轴类工件。 4、心轴装夹 ：适用于以孔为定位基准的盘套类工件（四）车削的基本工艺1、 车外圆刀具的运动方向与工件轴线平行时, 将工件车削成圆柱形表面的加工称为车外圆。（1）粗车：作用：从毛坯上切去大部分余量, 为精车做准备。也可作为低精度表面的最终工序。 技术

7、措施：粗车时采用较大的背吃刀量ap、较大的进给量f以及中等或较低的切削速度vc, 以达到高的生产率。加工质量：尺寸公差等级一般为IT13IT11, 表面粗糙度Ra值为5012.5 m。（2）半精车：作用：提高精度和减小表面粗糙度, 可作为中等精度外圆的终加工, 亦可作为精加工外 圆的预加工。技术措施：背吃刀量和进给量较粗车时小。加工质量：尺寸公差等级可达IT10IT9, 表面粗糙度Ra值为6.33.2 m。（3）精车：作用：保证工件所要求的精度和表面粗糙度, 作为较高精度外圆面的终加工, 也可作为光整加工的预加工。技术措施：一般采用小的背吃刀量(ap<0.15 mm)和进给量(f<

8、0.1 mm/r), 可以采用高的或低的切削速度, 以避免积屑瘤的形成。加工质量：尺寸公差等级一般为IT8IT7, 表面粗糙度Ra值为1.60.8 m（4）精细车：作用：主要用于高精度有色金属零件的终加工。对机床和刀具要求较高。一般使用金刚石车刀和精密车床。技术措施：采用小背吃刀量(ap<0.030.05mm)，小进给量(f<0.020.2mm/r)，高切削速度（>2.6m/s) 。加工质量：尺寸公差等级一般为IT6IT5，表面粗糙度Ra值为0.40.1 m。切断¡ 切断刀工作时三面受工件和切屑包围，散热条件差、排屑困难，切削部分窄而长，强度和刚性很差，易引起振动，

9、所以切削条件不好。¡ 切断方法有正车切断与反车切断两种。车圆锥面¡ 车削圆锥面的方法主要有以下几种¡ 车圆锥面：车削圆锥面的方法主要有以下几种 ¡ (1)偏移尾座法车锥面¡ (2)靠模法车锥面¡ (3)宽刀法车锥面 ¡ (4)小滑板转位法车锥面 六、车削加工的工艺特点¡ 1容易保证工件各加工面的位置精度 ¡ 2切削过程平稳，生产率高 ¡ 3适用于有色金属工件的精加工¡ 4刀具简单，成本较低¡ （ 车刀制造、刃磨和装夹很方便，便于按加工要求选用合理角度。）¡ 5加工范

10、围广。§1-2 铣削加工铣削铣削是指在铣床上，铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法一、 铣床的类型卧式铣床立式铣床 龙门铣床数控铣床加工中心二、 铣刀 铣刀是多刃回转刀具，其每个刀齿都相当于一把车刀的刀齿固定在铣刀体的回转面上，铣刀刀齿的几何角度和切削过程，都与车刀或刨刀基本相同。 1加工平面用铣刀(1)圆柱铣刀 按刀齿分布在刀体圆柱表面上的形式，分为直齿和螺旋齿圆柱铣刀两种。(2)端铣刀 端铣刀刀齿分布在刀体的端面上和圆柱面上，按结构形式分为整体和镶齿 端铣刀两种。 2加工沟槽用的铣刀(1)  立铣刀(2)  圆盘铣刀 (3)角度铣刀 (4)键槽

11、铣刀和T形槽铣刀 (5)锯片铣刀 (6)加工成形面用的铣刀三、 铣削方式(一) 周铣：顺铣与逆铣¡ 用分布在铣刀圆柱面上的切削刃进行的铣削，称为周铣。¡ 周铣时用圆柱铣刀。 ¡ 周铣分为顺铣与逆铣。刀齿的线速度方向与工件的进给方向相同时为顺铣，相反时为逆铣。 顺铣与逆铣的特点与选用1、对装夹的影响：¡ （1）顺铣时，铣刀作用在工件上的垂直分力将工件压向工作台及导轨，减少了工作台与导轨的间隙，减少了振动，保证了工件夹持稳固。¡ （2）逆铣时，当刀齿切离工件时，工件受到的垂直铣削分力方向向上、容易引起振动或使工件的装夹松动。2、对工件加工质量的影响

12、：¡ （1）顺铣时，刀齿在加工表面无滑行磨损现象，工件表面质量较好。¡ （2）逆铣时，刀齿接触工件时的切削厚度为零，刀齿在已加工表面上滑行一段距离后才能真正切人工件，因而工件表面质量较差。3、对刀具寿命的影响：¡ （1）顺铣时，铣削的水平分力与工件的进给方向相同，若工作台进给丝杠与固定螺母之间有间隙存在， 则切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，容易打刀。顺铣时，刀齿首先接触硬皮，容易打刀；¡ （2）逆铣时，逆铣时铣削的水平分力与工件的进给方向相反，即使工作台进给丝杠与固定螺母之间有间隙存在，也不会出现工件和工作台一起向前窜动，造成打

13、刀的现象；逆铣时，刀齿在已加工表面上滑行一段距离后才能真正切人工件，使后刀面的磨损较快，但刀齿不直接接触硬皮，不易打刀。¡ 4、选择原则：¡ 当工件上无硬皮、铣床的进给机构拥有消除间隙的机构、铣削力较小时，以采用顺铣为宜、否则宜采用逆铣；由于普通铣床工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都有间隙存在，因此生产中多采用逆铣方法。（二）端铣：不对称铣与对称铣¡ 用端铣刀的端面齿进行切削的方法，称为端铣，根据铣刀与工件相对位置的不同，端铣可分为对称铣和不对称铣两种。 ¡ 1不对称铣 当工件铣削宽度偏于端铣刀回转中心一侧时，称为不对称铣，切削厚度由小到大，刀齿作用在工

14、件切入边上的纵向分力与进给方向相反，可防止工作台的窜动。这种方式适于铣削较窄的工件、不对称顺铣很少采用。 ¡ 2对称铣 当工件铣削宽度与端铣刀轴线处于对称位置时，称为对称铣。刀齿作用在工件的主切入边和切出边的纵向分力有一部分相互抵消，对称铣适用于工件宽度接近端铣刀直径，且铣刀刀齿较多的情况。 (三)周铣与端铣的比较¡ 1、端铣时参与切削的刀齿数比周铣多，切削力变化小，不易振动，铣削平稳，加工质量比周铣高。¡ 2、端铣时后刀面的摩擦比周铣时小，刀具的耐用度高。¡ 3、端铣刀的副切削刃可对己加工表面进行修光，工件表面粗糙度值较小（表面光洁度好）。 ¡

15、; 4、端铣刀刀杆比周铣时的刀轴刚性好，刀杆变形小，端铣刀易镶硬质合金，可采用大的切削用量，生产率高；¡ （周铣刀多用高速钢制成，不能采用大的切削用量。）¡ 5、端铣刀具单一，适应性差。周铣能用多种铣刀加工多种表面、通用性广。四 、铣削的应用 铣平面 铣沟槽 铣成形面等五、 铣削的工艺特点¡ (1) 铣刀是多刃刀具，有几个刀齿同时参加切削，无空行程，硬质合金铣刀可实现高速切削，生产率高于刨削，在很大程度上已取代了刨削。 ¡ (2) 加工范围广，可加工刨削无法加工或难以加工的表面。¡ (3)  铣削力变化大，易产生振动，切削不平稳。(4

16、)  铣削与刨削的加工质量大致相当，经粗、精加工后可达到中等精度 孔的加工方法和装备 1、孔的常用加工方法：钻孔 扩孔 铰孔 镗孔 拉孔 磨孔 孔的精整加工和光整加工。 表3-2 在实体材料上加工孔的方案及其应用孔加工专用机床的类型 钻床: 台式钻床、立式钻床、摇臂钻床。 镗床 拉床 珩磨机钻孔 用钻头在实体材料上加工孔的方法，称为钻孔。注：钻孔属于粗加工（IT<10 Ra>12.5)麻花钻 麻花钻的结构如图所示，其柄部是钻头的夹持部分，用以传递转矩和轴向力。 导向部分和切削部分，统称为工作部分。 导向部分有两条螺旋槽和两条窄长的螺旋棱带(又称刃带)。导向部分也是切削部分

17、的后备部分。切削部分 切削部分如图所示,前刀面是两个螺旋槽表面，切屑沿此螺旋槽排出。 主后刀面是钻头顶端的两个曲面，经刃磨形成，与工件加工表面相对。 副后刀面是两条螺旋棱带，它与工件已加工表面(孔壁)相对，主切削刃是前刀面与主后刀面的交线。 副切削刃是前刀面与副后刀面的交线。横刃是两主后刀面的交线。 工件的装夹 单件、小批生产时，加工中、小型工件上精度要求较低的孔，通常经划线确定孔心位置 后，用平口钳装夹，也可采用螺钉压板将工件压紧在工作台上。 圆柱形工件常用v形铁来装夹。大型工件般不需装夹，靠工件自重即可加工。在成批或大量生产中，多采用钻模等专用夹具。钻削的工艺特点 (1)容易产生“引偏”

18、引偏是指加工时因钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。 (2)排屑困难 钻削是半封闭式切削，主切削刀全部参加切削，其上各点切屑流速相差很大，切屑被迫卷改成较宽的螺旋卷、要占据很大空间，但容屑槽尺寸受到限制，钻头又被已加工表面所包围，因此排屑很闲难。 (3)切削热不易传散 ,刀具磨损快。钻孔的应用钻孔的操作简便，适应性强，应用很广，但钻孔精度较低(公差等级为IT13IT11)，表而粗糙度值Ra5012.5，属于粗加工。钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工，例如螺栓孔，也可作为质量要求较高的孔的预加工。钻孔适于单件小批生产，也适于成批大量生产。扩孔 扩孔是用扩孔钻对已经钻出、铸出或锻出

19、的孔作进步加工扩孔的工艺特点： 1、没有横刃，切削条件较好。 2、切屑窄，易排出。 3、加工余量较小，容屑槽浅，钻头的强度和刚度大 4、刀齿多（34个），导向性好，生产率高。扩孔的应用： 1、扩孔钻直径：10-100mm;D30mm的大径孔先钻后扩。 2、孔的半精加工（IT10-9 Ra3.2-6.3)。 3、可作为精加工前的预加工(铰孔前) ，也可以作为要求不高的孔的终加工。 4、扩孔一般用于100mm以下孔的加工、孔径很大时，切削力和扭矩大，扩孔钻笨重，故常此用镗孔。铰孔 用铰刀从工件孔壁上切除微量金属，以提高孔的尺寸精度和减小粗糙度值的加工方法，称为铰孔。铰刀 铰刀分手用铰刀和机用铰刀两

20、种。 手用铰刀为直柄，直径为1一50mm，其工作部分较长，导向作用较好，可防止铰孔时铰刀歪斜。 机用铰刀又分为直柄、锥柄的套式二种，多为锥柄，直径为1080mm可装在钻床、车床、铣床上进行铰孔。 铰刀工作部分的圆周上有6一l2个刀齿。工作部分包括切削部分和修光部分。切削部分为锥形，担负主要切削工作。锥角相当于麻花钻的锋角。 修光部分起校正孔径、修光孔壁和导向作用。 圆柱部分保证铰刀直径和便于测量。 倒锥部分可减少铰刀与也孔壁的摩擦和减小孔径扩大量。 （a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（g）直柄 莫式圆锥铰刀（h）手用

21、1:50锥度铰刀铰孔的工艺特点 铰孔的质量主要取决于铰刀的结构和精度、加工余量、切削用量和切削液。 若余量过大，则切削热多，易使孔径扩大，并增大表面粗糙度值，余量过小，无法铰去上道工序留下的刀痕。 为避免产生积屑瘤，铰孔的切削速度较低 为利于散热、排屑、减小摩擦和粗糙度值，应进行冷却润滑，铰孔的应用 铰孔生产率高，容易保证孔的精度和粗糙度 铰刀是定值刀具，一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔。 铰孔不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。 铰孔不能校正原孔轴线偏斜。镗孔 用镗刀对已有孔进行再加工称为镗孔。镗刀的种类 1、单刃镗刀 2、多刃镗刀单刃镗刀镗削的工艺特点 结构简单，使用灵活 可校正原孔偏

22、差 生产率低，适于单件小批生产单刃镗刀镗削的应用 单件小批 校正轴孔偏差多刃镗刀镗削的工艺特点 刀具成本高 生产率高 加工质量好多刃镗刀镗削的应用 批量生产 精加工箱体大孔拉削 图 2-88 磨粒在砂轮上的分布拉削的应用表2-3 常用砂轮的形状、 代号和用途 刨削与磨削加工刨削 刨床的类型 龙门刨床 牛头刨床 插床（立式刨床） 刨刀与车刀比较 几何形状相似 刀杆截面大 刀杆常为弯头刨削方式 刨平面 刨斜面 刨垂直面 刨槽面（V、T、燕尾） 刨齿面（范成法）刨削的工艺特点 通用性好 生产效率低于铣削 精度高(IT8-IT7) 适于狭长表面加工磨削 用砂轮或其他磨具对工件进行加工的方法，称为磨削。

23、 常用磨具:砂轮、油石、砂布、研磨膏等磨床的类型 平面磨床 外圆磨床 内圆磨床 万能磨床 螺纹磨床砂带磨床1床身 2头架 3内圆磨头 4砂轮架 5尾座 7转台 8横向进给手轮 9工作台万能外圆磨床与普通外圆磨床的主要区别万能外圆磨床增设了内圆磨头，且砂轮架和工件头架的下面均装有转盘，能围绕自身的铅垂轴线扳转一定角度。因此，万能外圆磨床除了磨粗外圆和锥度较小的外锥面外，还可以磨削内圆和任意角度的内外锥面。无心外圆磨床 主要由砂轮、导轮和托板三个机构构成，其中砂轮为磨削刀具，砂轮转动为主运动，导轮控制工件的旋转和进给，支架在磨削时支撑工件。无心磨床工作原理 工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之

24、间，由导轮驱动工件旋转，进行磨削。内圆磨床加工工件的圆柱形、圆锥形或其他形状素线展成的内孔表面及其端面的磨床螺纹磨床磨螺杆 用砂轮磨削各种牙形精密螺纹的螺纹加工机床砂带磨床用快速运动的砂带磨削工件的磨床。磨削过程 滑擦-弹性变形 刻划-划移隆起切削-切下切屑磨削方式 磨外圆 磨内孔 磨平面 磨键磨齿纵磨法 砂轮高速旋转为主运动，工件旋转并和磨床工作台一起往复直线运动分别为圆周进给运动和纵向进给运动。工件每转一周的纵向进给量为砂轮宽度的三分之二，致使磨痕互相重叠。每当工件一次往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给（背吃刀量）。纵磨法特点 散热条件较好； 加工精度和表面质量较高； 具有较大的适应性

25、，可以用一个砂轮加工不同长度的工件； 生产率较低。广泛适用于单件、小批生产及精磨，特别适用于细长轴的磨削。横磨法又称切入法，工件不作纵向移动，而由砂轮以慢速作连续的横向进给，直至磨去全部磨削余量。横磨法特点 生产率高。 散热条件差。 工件容易产生热变形和烧伤现象，且因背向力Fp大，工件易产生弯曲变形。 无纵向进给运动，磨痕明显，工件表面粗糙度Ra值较纵磨法大。 一般用于大批大量生产中磨削刚性较好、长度较短的外圆以及两端都有台阶的轴颈。混合磨法 先用横磨法将工件表面分段进行粗磨, 然后用纵磨法进行精磨。 特点：既提高了加工效率，又保证了加工精度。深磨法 磨削时用较小的纵向进给量（一般取12mm/

26、r），把全部余量（一般为0.2mm0.6mm）在一次走刀中全部磨去。 砂轮前端修磨成锥形或阶梯形，起粗磨或半精磨作用。砂轮的最大外圆面起精磨和修光作用。 深磨法的生产率约比纵磨法高一倍，但修整砂轮较复杂。 只适用于大批量生产并允许砂轮越出加工面两端较大距离的工件。磨削的工艺特点 精度高（IT7-IT6） 表面粗糙度小（Ra0.2-0.8 m) 砂轮有自锐作用 背向磨削力大，吃刀量要小，加工效率低 磨削温度高，磨粒易堵塞砂轮。不宜用于有色金属。精整加工 以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的，而在工件上切除一薄层的加工方法称精整加工。 精整加工方式：研磨-用研磨剂 珩磨-用珩磨头研磨 利用研磨剂的

27、机械及化学作用，在工件上切除一薄层，用以提高工件精度和减小表面粗糙度的加工方法称研磨。研磨特点和应用 1、设备简单 2、精度高 3、生产率很低（加工余量 0.01-0.03m) 4、广泛用于精密零件的最终加工，尤其便于两个配合件的配合面的配研。珩磨 利用带油石的珩磨头，在工件表面上切除一薄层，用以提高工件精度和减小表面粗糙度的加工方法称珩磨。珩磨 利用珩磨头珩磨工件精加工表面的磨床。主要用在汽车、拖拉机、液压件、轴承、航空等制造业中工件的孔。珩磨机有立式和卧式两种。珩磨特点和应用 1、生产率高 2、精度高 3、表面耐磨 4、珩磨头复杂 5、应用广泛，尤其适于孔的精整加工光整加工 通过在工件上不

28、切除（挤压）或切除一极薄层，用以减小表面粗糙度值的加工方法 光整加工方式：抛光-用抛光膏 超级光磨-工件旋转，油石振动抛光的工艺特点和应用 设备最简单（一把手轮即可） 成本低 易于对曲面加工 不能保持或提高精度 劳动条件差表3-4 齿轮铣刀的分号超级光磨的工艺特点和应用 设备简单 加工余量小（3-10m） 生产率高（30-60S）不能提高精度，只用于提高表面质量（Ra<0.012 m). 齿轮加工方法 齿轮加工方法按加工原理可分为两类： 1、成形法 -用形状相符的刀具，直接切出齿形。（铣齿、齿形砂轮磨齿） 2、展成法 -用齿轮刀具与工件的啮合运动，切出齿形。（插齿、滚齿、剃齿、珩齿、锥面

29、或碟形齿轮磨齿）铣齿 铣刀旋转为主运动,工件随工作台作直线进给运动。铣齿刀具选择 当模数m10时, 用盘状铣刀; 模数m>10时, 用指状铣刀铣齿的工艺特点 (1) 成本较低。 (2) 生产率低。 (3) 加工精度低。 a.齿轮的精度主要取决于铣刀的齿形精度。模数相同而齿数不同的齿轮的渐开线的形状是不一样的。 b.实际生产中, 把同一模数的齿轮按齿数划分成若干组, 通常分为8组或15组, 同一组只用一个刀号的铣刀加工。 c.为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住, 各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓设计和制作的, 而加工其他齿数的齿轮时, 只能获得近似的齿形, 产生齿形误差。

30、 d.铣床所用分度头是通用附件, 分度精度不高。齿轮滚刀的结构 齿轮滚刀是一个蜗杆形刀具，为了形成切削刃，在垂直于蜗杆螺旋线方向或平行于轴线方向开出容屑槽，形成前刀面，并对滚刀的顶面和侧面进行铲背，铲磨出后角。滚切齿轮的切削运动 主运动: 滚刀的旋转运动(r/min)。 分齿运动: 滚刀与齿坯之间强制保持一对螺旋齿轮的连续啮合运动关系的运动(r/min) 。 垂直进给运动: 滚刀沿工件的轴向作进给移动(mm/min) 。滚齿工艺特点 (1) 滚刀的通用性好。 滚刀与齿坯根据螺旋齿轮啮合原理进行加工。一把滚刀可以加工与其模数、 压力角相同而齿数不同的齿轮。 (2) 齿形精度及分度精度高。 滚齿的

31、精度一般可达87级, 用精密滚齿可以达到6级精度, 表面粗糙度Ra值为3.21.6 m。 (3) 生产率高。 滚齿的整个切削过程连续, 效率高。 (4) 设备和刀具费用高。 滚齿机为专用齿轮加工机床, 其调整费时。滚刀较齿轮铣刀的制造、 刃磨要困难。 （5）不能加工内齿轮。 插齿刀 插齿刀的形式：有盘形、碗形、锥柄等标准型式（如图所示）。 插齿刀的精度等级：AA、A、B，分别用寸加工6、7、8级精度的齿轮。 插齿工艺特点 (1) 齿面粗糙度小。插齿时, 插齿刀沿齿宽连续地切下切屑, 而在滚齿和铣齿时, 轮齿齿宽是由刀具多次断续切削而成。 在插齿的过程中, 包络齿形的切线数量比较多, 所以插齿的

32、齿面粗糙度小, 一般可达1.6 m。 (2) 插齿和滚齿的精度相当, 比铣齿高。 插齿和滚齿能保证78级精度, 若采用精密插齿或滚齿, 可以达到6级精度。而铣齿只能达到9级精度。 (3) 插齿和滚齿同属于展成法加工, 所以选择刀具时只要求刀具的模数和压力角与被切齿轮一致, 与齿数无关(最少齿数z17)。不像铣齿那样, 每个刀号的铣刀只能加工一定齿数范围的齿轮。 (4) 插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。(5)插齿加工范围广。可加工内齿轮、 多联齿轮、 带台阶齿轮、 扇形齿轮、 齿条及人字齿轮、 端面齿盘等, 但不能加工蜗轮。齿轮的精加工 滚齿和插齿一般加工中等精度(78级)的齿轮。对于精度高于7

33、级以上、 表面粗糙度Ra值小于0.8 m或齿面需要淬火的齿轮, 在滚、 插齿以后还需进行精加工。 常用的齿形精加工的方法有剃齿、 珩齿和磨齿。 剃齿：利用一对交错轴斜齿轮啮合原理, 在剃齿机上“自由啮合”的展成加工方法。 珩齿：利用珩磨轮在珩齿机上进行齿形精加工的方法,是齿轮光整加工。 对齿形精度改善不大 磨齿：用砂轮在磨齿机上对齿轮进行精加工的方法, 既可以加工未淬硬的轮齿, 又可以加工淬硬的轮齿。剃齿 剃齿是齿轮精加工的方法, 用来加工已经经过滚齿或插齿但未经淬火的直齿和斜齿圆柱齿轮。剃齿是利用一对交错轴斜齿轮啮合原理, 在剃齿机上“自由啮合”的展成加工方法。剃齿刀剃齿所用的刀具称为剃齿刀

34、。 剃齿刀的形状类似于一个斜齿圆柱齿轮, 每一个齿的两侧沿渐开线方向开有许多小槽, 以形成切削刃, 材料一般为高速钢。 在与已经滚齿或插齿的齿轮啮合过程中, 剃齿刀齿面上的许多切削刃从工件齿面上剃下细丝状的切屑, 以提高齿形精度和减小表面粗糙度值。 剃齿时, 工件用心轴装在机床工作台的两顶尖之间, 可以自由转动; 剃齿刀装在机床主轴上并与工件相啮合, 带动工件时而正转, 时而反转, 正转时剃削轮齿的一个侧面, 反转时剃削轮齿的另一个侧面剃齿刀在啮合点A的圆周速度v0可分解为沿工件圆周切线方向的分速度vw(使工件旋转)和沿工件轴线方向的分速度v(使齿面间产生相对滑动), 使剃齿刀从工件上切下发丝

35、状的极细切屑, 从而提高齿形精度和降低表面粗糙度值。为了能沿齿的全长进行剃削, 工件还应由工作台带动作直线往复运动。在工作台一次往复行程结束时, 工件相对剃齿刀还要作径向进给, 以便继续进行剃削。剃齿的工艺特点： （1）剃齿主要用来对调质和淬火前的直、 斜齿圆柱齿轮进行精加工。 （2）剃齿的精度取决于剃齿刀的精度。剃齿精度可达76级, 齿面粗糙度Ra值为0.80.2 m。 （3）剃齿的生产率高。 一般2到4分钟便可加工好一个齿轮。 （4）剃齿机的结构简单, 操作方便, 也可把铣床等设备改装成剃齿机使用。 （5）剃齿刀制造较困难, 剃齿不便于加工双联或多联齿轮的小齿轮, 使剃齿的应用受到一定限制

36、。 （6）剃齿通常用于大批量生产中齿轮齿形的精加工,在汽车、 拖拉机及机床制造等行业中应用很广泛。珩齿珩齿是齿轮光整加工的方法。珩齿是用珩磨轮在珩齿机上进行齿形精加工的方法, 其原理和方法与剃齿相同。若没有珩齿机, 可用剃齿机或改装的车床、 铣床代替。 珩齿时, 珩磨轮在高速旋转(10002000 r/min)的同时沿齿向和渐开线方向产生滑动进行切削。 珩齿过程具有剃削、 磨削和抛光的精加工的综合作用, 刀痕复杂、 细密。珩磨轮珩磨轮是将金刚砂或白刚玉磨料与环氧树脂等材料合成后浇铸或热压在钢制轮坯上的斜齿轮。珩齿的工艺特点（1）珩齿适用于消除淬火后的氧化皮和轻微磕碰而产生的齿面毛刺与压痕, 可

37、有效地降低表面粗糙度。 （2）对齿形精度改善不大。珩齿后的表面粗糙度Ra值为0.40.2 m。 （3）因珩齿余量很小, 约为0.010.02 mm, 可以一次切除, 加工时生产率很高。一般珩磨一个齿轮只需1 min左右。磨齿磨齿是用砂轮在磨齿机上对齿轮进行精加工的方法, 既可以加工未淬硬的轮齿, 又可以加工淬硬的轮齿。按加工原理, 磨齿可分为成型法磨齿和展成法磨齿。 1) 成型法磨齿 成型法磨齿与铣齿相似, 将砂轮靠外圆处的两侧, 修整成与工件齿间相吻合的形状, 对已切削过的齿间进行磨削, 如图3-26所示。每磨完一齿后, 进行分度, 再磨下一个齿。成型法磨齿 成型法磨齿与铣齿相似, 将砂轮靠

38、外圆处的两侧, 修整成与工件齿间相吻合的形状, 对已切削过的齿间进行磨削。 每磨完一齿后, 进行分度, 再磨下一个齿 成型法磨齿可在花键磨床或工具磨床上进行, 设备费用较低。此法生产率较高, 比展成法磨齿高近10倍。但砂轮修整较复杂, 且存在一定的误差。 由于在磨齿过程中砂轮磨损不均以及机床的分度误差的影响, 它的加工精度只能达到6级, 在实际生产中应用较少。展成法磨齿 生产中常用的展成法磨齿有锥形砂轮(双斜边砂轮)磨齿和双碟形砂轮磨齿两种。展成法磨齿的生产率低, 但加工精度高, 一般可达4级, 表面粗糙度Ra值在0.40.2 m。所以实际生产中它是齿面要求淬火的高精度齿轮常采用的一种加工方法

39、。锥形砂轮磨齿 锥形砂轮磨齿时, 把砂轮修整成锥形, 以构成假想齿条的齿形, 将齿槽的1、 2两个侧面分别磨除。 锥形砂轮磨齿的原理是使砂轮与被磨齿轮强制保持齿条和齿轮的啮合关系, 使被磨齿轮沿假想的固定齿条作往复、 纯滚动的运动, 这样边转动边移动, 砂轮的磨削部分即可包络出渐开线齿形。磨削时, 砂轮作高速旋转,同时沿工件轴向作往复直线运动, 以便磨出全齿宽。 每磨完一个齿槽, 砂轮自动退离工件, 工件自动进行分度。双碟形砂轮磨齿 双碟形砂轮磨齿时, 两个碟形砂轮倾斜一定角度, 其端面构成假想齿条两个(或一个)齿的两个齿面, 同时对齿槽的侧面1和侧面2进行磨削工作时, 两个砂轮同时磨一个齿间

40、或两个不同齿间的左右齿面。此外, 为了磨出全齿宽, 被磨齿轮需沿齿向作往复直线运动。 CHD-25九轴五联动车铣复合中心 该机床是大连机床集团有限责任公司自行研制和开发的，是专为军工制造业、航天航空制造业而研制的，获CCMT2006国产数控机床春燕奖。该机床为模块化设计，可实现从两轴两联动到九轴五联动的自由组合。机床为双电主轴（内置式电主轴）、双刀架（上下刀架）、带C轴和Y轴及B轴。机床共有11个伺服轴，带有自动换刀系统，标准配置刀具为42把，最多可扩展到92把；可在高速旋转下实现零件对接。 数字控制概述 1、数字控制（NC）-用数字化信号对机床的运动和加工过程进行控制。2、计算机数

41、字控制机床（CNC机床）-由事先存放在存储器的系统程序（软件）来实现部分或全部的逻辑控制功能的机床。数控机床的产生 初期设想：1948年美国帕森斯公司提出 数控机床样机：1949-1952麻省理工学院加工中心机：1959年卡尼-特雷克公司开发数控加工工艺特点 1、工序集中，生产效率高； 2、加工精度高，尤其是位置精度有保证； 3、实现技能型向知识型转化，劳动强度小。 4、具备高度的柔性，适合多品种、小批量、复杂零件的生产。5、自动化程度高，可实现计算机辅助制造。轴联动 根据加工要求不同，数控机床可以实现不同的配置，例如：三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动、七轴五联动、九

42、轴五联动、十三轴五联动等。三轴、四轴等是指可控制的运动坐标轴数，联动是指可以按特定的函数关系同时控制的运动坐标轴数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制。一般情况下，通过五轴联动方式即可实现连续轨迹控制，用于加工复杂的空间曲面。数控机床的总体组成 （1）数控系统-操作面板、软、硬件 （2）执行机构-伺服电机。 （3）机床本体-床身、立柱、工作台等基础部件 （4）自动换刀装置（ATC）数控程序及编写 1、G机能指令（详见表1） 常用G指令： G00-快速定位； G01-直线工进；示例： G01 Z-2.F100； G02-顺时针圆弧工进；示例： G02 X35.Y40.R5.F100；（注：R为

43、半径，圆弧>180。时为负） G03-逆时针圆弧工进； G30-第二原点复位； G43-刀长补偿（正）；示例： G43Z20.H01；（将实际正负座标值填入数据界面中） G54-座标系选定（或G55- G59）； G80-固定循环消除； G81-钻孔循环；示例：G99G81R20.Z-8. F100； G73-啄式钻深孔循环；示例：G99G73X35.Y35. R20.Q5.Z-8. F100； G90-绝对指令；示例：G90G54G00X150.Y-35.；主轴中心快进到坐标点（150，-35 ） G91-相对指令；示例：G91G30Z0.；主轴中心相对于第二原点为0 G98-固定循环

44、回起始点。(G99执行后回该循环起始点) G99-固定循环回R点。(G99执行后回R点)常用M指令 M03-主轴正转； M04-主轴反转； M05-主轴停止； M06-自动换刀； M09-切削液0FF（关）； M13-主轴正转并切削液ON（开）； M30-程式结束并回头；F、S、T 机能 (1)F机能进给率机能，用于控制刀具位移速度(mm/min) 。示例：G01X-150.F200；工作台（工件）以200mm/min的速度移到x=-150mm处。 (2)S机能主轴转速机能，用于控制主轴转速(r/min) 。示例：M3S800；主轴以800r/min的转速正转。 (3)T机能叫刀机能。示例：T

45、2M6；刀库转动至2号刀移到换刀位置，并自动将刀具换上主轴。数控操作步骤 1、输入程序； 2、安装工件； 3、设定坐标系（设G54等绝对坐标值） 4、安装刀具并补正刀长（设程序中的H值）和补正刀径（设程序中的D值）图 1-4 外圆车刀 5、工件加工。刀具的结构（以车刀为例） 三面 二刃 一尖三个面 前刀面-切屑流过的刀具表面。 主后刀面-与工件待加工表面相对的刀具表面。 副后刀面-与工件巳加工表面相对的刀具表面2条 棱（主切削刃、副切削刃） 主切削刃-前刀面与主后刀面相交的切削刃，起 主要切削作用。 副切削刃-前刀面与副后刀面相交的切削刃，起部分切削作用。一个尖（刀尖）（核心） 主、副切削刃连

46、接处的一部分切削刃（修圆或倒角）。刀具的静止参考系 三个参考平面 基面-过切削刃选定点并垂直于该点假定主运动方向的平面。 切削平面-过切削刃选定点且与切削刃相切，并垂直于基面的平面。 正交平面（主剖面）-过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。 假定条件 刀面及切削刃的相互位置关系 1.假定条件 1).假定运动条件: 给定刀具主运动和进给运动方向，而不考虑进给运动的大小 2). 假定安装条件: 刀具安装基准面垂直于主运动方向，刀柄的中心线与进给运动方向垂直，刀具刀尖与工件中心轴线等高基面Pr 通过切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面。(通常基面应平行或垂直于刀具上便于制

47、造、刃磨和测量时的某一安装定位平面或轴线。例如，普通车刀（2-4）、刨刀的基面平行于刀具底面)。切削平面PS通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直于该点基面的平面(图2-5所示)。正交平面PO 通过主切削刃上某一指定点，同时垂直于该点基面和切削平面的平面(图2-5所示)。决定各要素的相互关系的五个角 主偏角、副偏角；前角、后角；刃倾角 前角0：在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。(前刀面在基面之下时前角为正值，前刀面在基面之上时前角为负值) 后角0：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角。(后角一般为正值) 刃倾角S：在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。(刀尖在主切削刃上最

48、高点时刃倾角为正值；刀尖在主切削刃上最低点时刃倾角为负值；主切削刃与基面平行时，刃倾角为零) 主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。 副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。基面上的主偏角 定义：在基面中测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。 作用： 1.影响表面粗糙度：主偏角越小,表面残留面积越小,表面质量越好。 2.影响切削分力的变化：主偏角越小,背向分力越大，工件变形和振动加大。 3.影响刀具寿命：主偏角越小,切屑越宽越薄,散热条件越好。 选用原则： 1.一般选45度、60度、75度、90度。 2.粗加工选大值，精加工选

49、小值。 3.细长轴等刚度小的工件，应选大值。主偏角对切削层参数的影响主偏角越小,切屑越宽越薄基面上的副偏角： 定义：在基面中测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。(在基面中测量的副切削平面与假定工作平面的夹角) 作用： 1.对工件已加工表面进行修光，改善表面质量。副偏角越小, 表面残留面积越小,表面质量越好。 2.减少副后刀面与工件的磨擦、减小振动。 选择原则： 1.一般选5-15度.2. 粗加工取大值,精加工选小值.正交平面上的前角 定义：在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。（可为正、负和零。低于基面为正。） 作用： 1、影响刀具锋利度：越大越锋利，刀具强度越低。 2、影响

50、刀具散热条件和寿命。 3、影响刀具受力：增大前角可以减小切屑变形，从而使切削力和切削功率减小。 选用原则： 1、根据工件材料选取。工件材料硬度、强度低时，选较大前角。塑性材料选较大前角，脆性材料选较小前角。 2、根据刀具材料选取.刀具材料越硬前角越小。硬质合金：-5-20度；高速钢： 0-30度 3、根据加工性质选取.精加工较大前角，粗加工较小前角正交平面上的后角 定义：在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。 作用： 1、减小后刀面与工件的磨擦和后刀面的磨损。 2、配合前角改变刀具锋利度与强度.后角越大越锋利，刀具强度越低。 选用原则： 1、根据加工性质确定。粗加工取小值，可取6-8度；

51、精加工取大值，可取8-12度。 2、根据材料种类确定。硬质材料取小值，软质材料取大值。钢材可取4-6度。切削平面上的刃倾角 定义：在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。（可以正、负和零度。刀尖上翘为正） 作用： 1.影响刀头强度：正值减弱；负值增强。 2.影响切削分力：当刃倾角增大时，主切削刃工作长度增加，摩擦增加，切削力变大。 3.影响流屑方向：正值向前；负值向后。 选用： 1、粗车取负值（-5-0度，流屑向后）。 2、精车取正值（0-5度，流屑向前） 。 3、振动冲击大时，可取较大负值。刀具工作角度 上面讨论的外圆车刀的标注角度，是在忽略进给运动的影响并假定刀柄轴线与纵向进给运动方向垂直以及切削刃上选定点与工件等高的条件下确定的。 刀具的工作角度应当考虑包括进给运动在内的合成运动和刀具的实际安装状况。常用刀具 常用刀具有车刀、刨刀、铣刀、拉刀、钻头、丝锥、砂轮等刀具材料 1、对刀具材料的基本要求： 硬度高 强度和韧性高