中职《机械加工技术》项目03 机械加工设备

项目三机械加工设备一、教学目标任务1车床1.了解硬质合金焊接式车刀与硬质合金机夹式车刀的不同性能与特点。2.了解常用车床的型号、结构、性能与工作原理。3.熟悉卧式车床的组成与作用。4.掌握车削加工工艺与流程。5.理解车削的概念，掌握车削加工精度的方法。任务2铣床1.学习和掌握X6132型铣床的组成及其作用。2.掌握卧式铣床的运动方式与特点。3.熟悉铣床的主要附件及功能。4.掌握铣床的工艺特点和加工工艺。5.了解两种不同的分度方法。任务3钻床与磨床1.了解台式钻床、立式钻床和摇臂钻床的结构、特点与性能。2.掌握3种钻床的工作原理与工作方法。3.了解M7130型平面磨床的组成与作用。4.掌握M7130型平面磨床的用途。任务4镗床与拉床1.了解镗床的概念，掌握镗刀的性能以及镗削方法。2.了解拉床的概念和工作原理，了解拉刀的性能，掌握拉刀的拉削方法。任务5钻头与铰刀1.了解麻花钻的组成，熟悉麻花钻的主要几何角度和钻头磨损。2.掌握群钻的基本类型，掌握群钻的结构特点。3.熟悉常用铰刀的特点，掌握选用铰刀的方法。4.了解硬质合金浮动铰刀的特点。任务6常用加工方法1.了解划线的种类和常用的划线工具。2.熟悉手锯的结构，掌握锯条的选用与安装方法。3.熟悉锤子与錾削的概念与特点。4.了解锉刀的锉削方法。5.了解钻孔、扩孔、锪孔与铰孔的特点、类型与方法。二、课时分配本章共6个任务，本章安排6课时。三、教学重点我们通过本项目的实施，熟悉卧式车床的组成与作用。熟悉铣床的主要附件及功能。了解M7130型平面磨床的组成与作用。熟悉常用铰刀的特点，掌握选用铰刀的方法。熟悉手锯的结构，掌握锯条的选用与安装方法。熟悉锤子与錾削的概念与特点。四、教学难点1.掌握车削加工工艺与流程。2.掌握卧式铣床的运动方式与特点。3.掌握铣床的工艺特点和加工工艺。4.掌握3种钻床的工作原理与工作方法。5.掌握M7130型平面磨床的用途。6.掌握群钻的基本类型，掌握群钻的结构特点。五、教学内容任务1车床活动1车刀1.硬质合金焊接式车刀2.硬质合金机夹式车刀硬质合金机夹式车刀刀片不经焊接，而是用机械夹固的方法将刀片夹持在刀柄上，分为机夹重磨式和可转位式两种类型。(1)机夹式重磨车刀。(2)可转位(刀片)车刀。(3)成形车刀。活动2车床的型号机床型号的编制，是采用汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定的规律组合排列的，用于表示机床的类别、使用与结构的特性和主要规格，如CA6140型卧式车床，型号中的代号及数字的含义如下：C——机床的类别代号(车床类)；A——通用、结构特性代号(在结构上与C6140不同)；6——机床的组别代号(落地及卧式车床组)；1——机床的系别代号(卧式车床系)；40——主参数代号(工件最大回转直径400mm的1／10)。1.机床的类别代号2.机床通用、结构特性代号3.机床的组、系别代号4.机床主参数代号5.机床的重大改进顺序号活动3卧式车床CA6140的组成及其作用1.主轴箱2.刀架3.溜板箱4.进给箱5.丝杠6.光杠7.交换齿轮8.尾座9.床身活动4车削加工工艺1.车削外圆、端面及台阶(1)车外圆。外圆柱面是轴和套类零件的主要组成表面，外圆车削是通过工件的旋转和车刀的纵向进给运动来实现的。根据车刀的几何角度、切削用量及车削达到的精度不同，车外圆可分为粗车、半精车和精车3种类型。(2)车端面。车削工件时，往往采用工件的端面作为测量轴向尺寸的基准，所以必须先加工端面。(3)车台阶。①车刀的选用。车台阶一般用90°偏刀，偏刀的主偏角应略大于90°，通常为91°～93°。②台阶的车削顺序。车削台阶时，常分粗、精车。粗车时，只需为第一个台阶留出精车余量，其余各段可按图样上的尺寸车削，这样在精车时，将第一个台阶长度车至尺寸后，第二个台阶的精车余量自动产生，依此类推，即可精车各台阶至尺寸要求。③台阶长度的控制方法。台阶长度有以下3种控制方法。2.切断与车槽(1)切断。切断是指把坯料或工件切成两段或数段的加工方法。车削时，往往是将长的棒料按尺寸要求下料，或是将已加工好的工件从材料上切下来。(2)车槽。用车削的方法加工工件的槽称为车槽，槽的形式有外槽、内槽和端面槽等。(3)切断与车槽时的安全注意事项。3.车孔(1)内孔车刀。内孔车刀可分为通孔车刀和不通孔车刀两种。(2)内孔车刀的安装。安装内孔车刀时应注意以下几点。(3)车内孔。车孔时车刀在工件内部，不易观察，不易冷却和排屑，刀柄刚性差。对于薄壁工件车孔后易产生变形，尤其是小孔、深孔，加工难度更大，所以，车内孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。①粗车孔。②精车孔。③车孔注意事项。车孔时应注意以下几点。(4)车台阶孔。如果台阶孔直径大小相差较小，可用一把内孔车刀车削；若台阶孔直径大小相差较大，可用两把内孔车刀分别车削。(5)车内沟槽。活动5车削精度1.加工精度的概念2.获得加工精度的方法工件规定的加工精度包括尺寸精度、形状精度和相互位置精度等3个方面。(1)获得尺寸精度的方法。①试切法。②调整法。③定尺寸刀具法。④自动控制法。(2)获得形状精度的方法。①轨迹法。②成形法。③展成法。(3)获得位置精度的方法。任务2铣床活动1铣床的组成及其作用1.床身2.主轴3.横梁4.挂架5.工作台6.转台7.床鞍8.升降台活动2卧式铣床的运动1.主运动2.进给运动卧式铣床的进给运动即工件的纵向、横向和垂直方向的移动。进给电动机的回转运动，经进给变速机构，分别传递给3个进给方向的进给丝杠，获得工作台的纵向运动、床鞍的横向运动和升降台的垂直方向运动。进给速度共分18级，纵向进给量范围为12～960mm／min，横向为12～960mm／min，垂直方向为4～320mm／min，均可可以实现快速移动。活动3卧式铣床的特点其结构上还有以下特点。(1)机床工作台的进给手柄在操作时所指的方向就是工作台进给运动的方向，操作不易产生错误。(2)机床的前面和左侧，各有一组按钮和手柄的复式操纵装置，便于在不同位置上操作。(3)采用速度预选机构来改变主轴转速和工作台的进给速度，使操作简便明确。(4)工作台纵向传动丝杠上，有双螺母间隙调整机构，既可逆铣又能顺铣。(5)工作台可以在水平面内回转角度，可进行各种螺旋槽的铣削。(6)采用转速控制继电器(或电磁离合器)进行制动，能使主轴迅速停止回转。(7)工作台有快速进给运动，用按钮操纵，方便省时。活动4铣床的主要附件铣床的附件主要有机用台虎钳、回转工作台、万能分度头和立铣头等。1.机用台虎钳2.回转工作台3.万能分度头4.立铣头活动5铣削加工工艺1.铣削用量(1)铣削速度vc。(2)进给量f。(3)背吃刀量ap。(4)铣削宽度aw。2.铣削方式铣削有顺铣与逆铣两种方式。(1)作用力不同。(2)切入工件的厚度变化不同。(3)功效不同。顺铣时，切削刃从工件外表面切入工件，表层的硬皮和杂质，容易使刀具磨损和损坏。切削力的水平方向分力与工作台进给方向相同，当工作台进给丝杠与螺母间隙较大时，切削力的水平方向分力会拉动工作台使工作台产生间隙性窜动，导致刀齿折断、刀轴弯曲、工件与夹具产生位移甚至机床损坏等严重后果。逆铣时，当铣刀中心进入工件端面后，切削刃沿已加工表面切入工件，工件表层的硬皮和杂质等对切削刃影响较小。切削力的水平方向分力与工作台进给方向相反，不会拉动工作台。消耗在进给运动上的功率，逆铣大于顺铣。根据上述分析，在铣床上进行圆周铣削时，一般都采用逆铣，只有下列情况才选择顺铣。①工作台丝杠、螺母传动副有间隙调整机构，并可将轴向间隙调整到足够小(0.03～0.05mm)。②切削力的水平方向分力小于工作台与导轨之间的摩擦力。③铣削不易夹紧和薄而长的工件。3.铣平面(1)用圆柱形铣刀铣平面。(2)用面铣刀铣平面。(3)用立铣刀铣平面。(4)斜面铣削。(5)台阶铣削。4.沟槽铣削常用的沟槽铣削方法如下。(1)直角沟槽的铣削。直角沟槽有通槽、半通槽和封闭槽3种形式。(2)V形槽的铣削。(3)T形槽的铣削。(4)键槽铣削。铣键槽的主要技术要求有槽宽、对称度、槽深等方面。活动6铣削的工艺特点与铣削实例1.铣削的工艺特点铣削工艺特点如下。(1)铣削在金属切削加工中应用很广的切削加工方法，主运动是铣刀的回转运动，切削速度较高，除加工狭长平面外，其生产效率高。(2)铣刀种类多，铣床功能强，因此铣削的适应性好，能完成多种表面的加工。(3)铣刀为多刃刀具，铣削时，各刀齿轮流承担切削，冷却条件好，刀具寿命长。(4)铣削时，各铣刀刀齿的切削是断续的，铣削过程中同时参与切削的刀齿数是变化的，切屑厚度也是变化的，因此切削力是变化的，存在冲击。(5)铣削的经济加工精度为IT9～IT7，表面粗糙度尺寸值为12.5～1.6μm。2.铣削实例活动7分度方法简介本活动以FW250分度头为例，介绍常用分度方法。FW250分度头分度手柄转40圈，分度头主轴转1圈。空套在分度手柄轴上的分度盘用于分度手柄非整转数的分度。1.简单分度法2.角度分度法任务3钻床与磨床活动1钻床钻床是一种常用的孔加工机床，常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床3种类型。1.台式钻床2.立式钻床3.摇臂钻床活动2磨床1.M7130型平面磨床的组成及作用图3-15M7130平面磨床及运动1—磨头;2—床鞍;3—横向手轮;4—修整器;5—立柱;6—撞块;7—工作台;8—升降手轮;9—床身;10—纵向手轮2.M7130型平面磨床的用途M7130型平面磨床是利用砂轮周边磨削平面的一种机床，适用于磨削各种平面型工件，可磨工件的最大尺寸为1000mm×300mm×400mm，能经济地加工IT7级精度和表面粗糙度Ra为1.2μm的平面。任务4镗床与拉床活动1镗床1.镗床概述2.镗刀3.镗削方法活动2拉床拉削是在拉床上用拉刀进行切削加工的一种加工方法。拉削时，通过拉刀沿其轴向的低速移动，使刀齿依次切下很薄的金属层，一次行程即可完成粗、精加工，如图3-22所示。图3-22拉削过程及拉削的典型表面(a)拉削过程；(b)拉削加工的典型表面1.拉床2.拉刀拉刀是一种高生产率、高精度的多齿刀具。拉刀的种类很多，但其组成部分基本相同。圆孔拉刀的结构如图3-24所示。图3-24圆孔拉刀结构拉刀的组成及作用如下。(1)柄部。柄部供拉床夹头夹持以传递动力。(2)颈部。颈部连接柄部与其后备部分，也是打标记的位置。(3)过渡锥。过渡锥引导拉刀能顺利进入工件的预制孔内。(4)前导部。前导部引导拉刀进入将要切削的正确位置，起导向和定心作用。(5)切削部。切削部承担全部余量的切除，由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。(6)校准部。校准部由几个直径都相同的校准齿组成，起修光和校准作用，并可作为精切齿的后备齿。(7)后导部。后导部保持拉刀最后的正确位置，防止刀齿切离工件时因工件下垂而损坏已加工表面或刀齿。(8)支托部。支托部对于长且重的拉刀，用以支撑并防止拉刀下垂。3.拉削方式拉削方式是指拉刀切除加工余量的顺序和方法。它决定了每个刀齿切削时的切削层横断面形状，所以也称为拉削图形。拉削方式不同，将影响每个刀齿负荷的分配，影响拉削力、刀具寿命、加工表面质量和生产率。拉削方式分为分层拉削和分块拉削两种类型。(1)分层拉削方式。分层拉削方式就是将加工余量一层一层地切除。根据已加工表面的形成过程的不同，又分为同廓式和渐成式，如图3-25所示。图3-25分层拉削方式(a)同廓式；(b)渐成式(2)分块拉削方式。分块拉削方式就是把加工余量分成若干层，每个刀齿依次切除一层或二层中的一部分。分块拉削可分为轮切式和综合轮切式。①轮切式。轮切式拉削方式是将拉刀的切削齿分成若干个齿组，每个齿组有2～5个刀齿。每个齿组共同切除较厚的一层加工余量，而每一个刀齿仅切除该层余量的若干块。图3-26为3个刀齿列为一组的轮切式拉刀刀齿的结构与切削图形。②综合轮切式。综合轮切式拉削方式是综合了轮切式和同廓式的优点而形成的，刀齿的结构与拉削图形如图3-27所示。刀具前端的粗切齿A和过渡齿B均采用轮切式刀齿结构，刀具后端的精切齿C均采用同廓式的刀齿结构，这样，既可缩短拉刀长度，提高生产率，又能获得较小的表面粗糙度值。一般圆孔拉刀多采用此种拉削方式。图3-26轮切式圆孔拉刀的截形和切削图形Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ—第一、二、三齿切除的余量1—第一齿;2—第二齿;3—第三齿图3-27综合轮切式圆孔拉刀截形和切削图形A—粗切齿；B—过渡齿；C—精切齿；D—校准齿Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ—第一、二、三齿切除的余量1—第一齿;2—第二齿;3—第三齿任务5钻头与铰刀活动1麻花钻麻花钻是应用最广泛的孔加工刀具，一般用于加工精度较低的孔(孔公差大于IT10)或用于加工较高精度孔的预钻孔。1.麻花钻的组成2.麻花钻的主要几何角度3.钻头的磨损活动2群钻群钻是我国机械工人在生产实践中发明的。该钻根据具体加工条件与工艺要求，对麻花钻进行综合性修磨而成，克服了普通麻花钻存在的问题。1.基本型群钻的结构特点加工不同工件材料，群钻切削部分的结构有所不同，其中以加工钢材的基本型群钻的结构最为典型，应用也最广泛。基本型群钻切削部结构如图3-29所示，其结构及几何参数有以下特点。(1)群钻将每个主切削刃磨成3段，即外直刃、圆弧刃和内直刃，形成3个刀尖，两边则共有七刃(含横刃)。同普通麻花钻相比，三尖结构显著增强了钻头的定心、导向性能；同时群钻的平均前角显著增加，从而使群钻刃口锋利，切削性能好。(2)横刃长度仅为修磨前的1/7～1/5。由于磨出月牙槽(圆弧刃)后面，使已磨窄的横刃进一步变尖。这种低、窄、尖的横刃使轴向抗力显著降低，并增强了定心性能。(3)群钻在一侧外直刃磨出分屑槽，使切屑分段变窄。钻头直径较大时，可在两侧磨出交错槽，充分改善切屑的卷曲、折断、排出效果。图3-29群钻1—分屑槽;2—月牙槽;3—内直刃;4—槽刃;5—圆弧刃;6—外直刃2.群钻的钻削特点与普通麻花钻相比，群钻钻削有以下特点。(1)由于群钻平均前角增大，钻削轻快，轴向抗力可下降35％～50％，钻削转矩下降10％～30％。(2)由于钻削力下降，且分屑、排屑效果好，可采用比普通麻花钻高近3倍的进给量，从而使钻削效率显著提高。(3)群钻钻削顺畅，摩擦减小，而且切削液易进入切削区，冷却润滑效果较好，钻削温度较低。减轻了钻头磨损，比普通麻花钻寿命提高2～3倍。(4)钻孔的尺寸精度、形状位置精度及表面质量都有所提高。钻削条件不同时，可修磨出不同类型的群钻。活动3铰刀1.常用铰刀及其选用2.硬质合金浮动铰刀硬质合金浮动铰刀(又可称浮动精镗刀)如图3-31所示。图3-31硬质合金浮动铰刀1—刀杆;2—螺钉;3—拉杆任务6常用加工方法活动1划线根据图样或实物的技术要求，在毛坯或工件上用划线工具划出加工界限的操作，称为划线。1.划线的种类划线分平面划线和立体划线两种，如图3-32所示。只需在工件的一个平面上划线，称为平面划线。同时在工件的几个平面上划线，如长、宽、高方向或其他倾斜方向称为立体划线。图3-32划线(a)平面划线；(b)立体划线2.常用的划线工具常用的划线工具有划线平台、划针、划规、划线盘、V形架、角铁、方箱和样冲等。活动2锯削用手锯把材料或零件进行切断或切槽的加工方法称为锯削。1.手锯的结构2.锯条的选用与安装活动3錾削用锤子锤击錾子，对金属工件进行切削加工的方法称为錾削。錾削的效率低、劳动强度大，常用于不便于机械加工或单件生产的场合，如去除毛刺、凸缘、錾削平面、油槽等。常用的錾削工具如下。1.锤子2.錾子活动4锉削用锉刀对零件进行切削加工的方法称为锉削。锉削精度可达0.01～0.02mm，表面粗糙度Ra可达1.6～0.8μm，常用来锉削平面、曲面和内外角度等，广泛应用于零件的加工、修理和装配中。1.锉刀2.锉削方法活动5钻孔、扩孔、锪孔与铰孔1.钻孔图3-38钻孔用钻头在工件实体上加工孔的方法称为钻孔。钻孔的精度较低，一般为IT12～IT11，表面粗糙度值Ra达到6.3μm。钻孔时，钻头的旋转运动为主运动，钻头沿轴线的直线运动为进给运动，如图3-38所示。钻孔时应用最广泛的是麻花钻。常用的钻孔方法有以下4种。(1)划线。按钻孔的位置尺寸要求，划出孔的中心线，并在孔的中心打上样冲眼，再划出孔的圆周线，以便检验和校正钻孔尺寸和位置。(2)试钻。先将钻头对准孔中心样冲眼钻一浅窝，观察钻孔位置与划线圆是否同心。如发现偏心，应及时纠正。(3)手动进给。当试钻达到钻孔的位置要求后，即可压紧工件手动进给钻削，注意进给力不可过大。钻小孔和深孔时，要经常退钻排屑，以免切屑堵塞。孔将要钻穿时，必须减小进给力，以防折断钻头或使工件转动造成事故。(4)钻头冷却。钻削时，应在钻头切削部分加注切削液。钻钢件时，可选用3％～5％(质量分数)的乳化液；钻铸件时一般不加切削液，也可用3％～5％(质量分数)的乳化液和煤油连续加注。2.扩孔扩孔是用扩孔钻对已有的孔进行扩大。扩孔的尺寸精度一般可达IT11～IT10，表面粗糙度Ra可达63～32μm，一般用于孔加工的钻后工序或铰孔前的准备工序。扩孔钻的