徐工院机械制造技术基础教案02机械加工装备与方法

教学目的和要求:l.了解机床的分类和型号,理解机床的成形运动; 4.了解齿轮加工原理及加工机床,理解滚齿机传动原理图 外圆磨床的特点及传动系统;滚齿机的传动原理第2章机械加工装备与方法.2.1金属切削机床(7学时)利用多媒体课件和板书等教等多种媒体进2.1.1机床的分类和型号(0.3学时)2.1.2机床的运动(0.3学时)1.工件表面的形成2.机床的基本运动2.1.3机床的传动(0.4学时)3.其它车床简介3.其它磨床简介2.1.6齿轮加工机床(1.5学时)1.齿轮加工方法与机床2.滚齿机3.其它齿轮加工机床2.1.7组合机床简介(0.3学时)2.1金属切削机床(7学时)2.l.l机床的分类和型号(0.3学时)1.机床的分类2.机床型号编制(1)通用机床型号编制(2)专用机床型号编制例:B13100北京第一机床厂生产的专用铣床2.l.2机床的运动(0.3学时)1.工件表面的形成(1)工件表面的形状及形成圆柱面直线(母线)、圆(导线)圆锥面直线(母线)、圆(导线)平面直线或圆(母线)、直线(导线)成形面(如螺纹面、渐开线表面)型线、螺旋线或直线(2)工件表面的形成方法2.机床的基本运动(1)按组成情况不同,可分为2.l.3机床的传动(0.4学时)1.机床的基本组成部分(1)动力源(2)执行件(3)传动件2.机床的传动联系(1)按传动链的性质不同可分为:传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系,如传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系,如传动比和传动方向固定不变的传动机构,如根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构,如3.传动原理图和传动系统图(1)传动原理图(5)传动系统图2.l.4车床(3学时)l.概述加工范围:轴、盘套零件上内外回转面、端面、螺纹面等;车床种类:卧怯、立怯、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)(1)机床的特点及用途(5)机床的传动系统分析运动平衡怯1主轴×iL丝=La)纵向机动进给传动链图:卧怯车床所链3.其它车床简介(1)立怯车床(2)转塔车床(六角车床)2.l.5磨床(l.2学时)l.概述磨床种类:(1)外圆磨床普通、万能、无心外圆磨床等(2)内圆磨床(3)平面磨床卧轴(立轴)矩台(圆台)平面磨床等(5)刀具刃磨床万能工具磨床、拉刀、滚刀磨床等(7)其它磨床研磨机、珩磨机、抛光(1)机床的用途(2)机床的运动2)工件旋转运动(周向进给运动)(3)机床的机械传动系统床床3.其它磨床简介(1)普通外圆磨床(2)无心磨床(4)平面磨床2.l.6齿轮加工机床(l.5学时)l.齿轮加工方法与机床(1)齿轮加工方法按轮齿成形原理分两大类:(2)齿轮加工机床2.滚齿机(1)滚齿原理(2)滚齿机运动分析展成(啮合)运动一齿坯与滚刀按一定速比图片:无心磨削齿滚刀__4__5__ix__6__7__齿坯滚刀螺旋升角为λ0,滚刀轴线与齿坯端面倾斜δ角,称为安装角。加工直齿时,δ=λ0右旋滚刀如图所示,左旋滚刀相反电机__1__2__iv__3__4__滚刀内传动链为:滚刀__4__5__ix__6__7__齿坯iy按被切齿轮的螺旋角调整同向时δ=β__λ0;二者反向时δ=β+λ0;右旋滚刀如图,左旋滚刀相抓两端__连中间图3.其它齿轮加工机床(1)插齿机(2)磨齿机2.l.7组合机床简介(0.3学时) 课题名称(含教材章节)第2章机械加工装备与方法2.2金属切削刀具基础 2.2.1切削加工的基本知识2.2.2刀具的几何参数2.2.3刀具材料2.2.4磨料与磨具 教学重点:1.切削运动、加工表面、切削用量基本概念; 2.刀具标注角度参考系及标注角度; 3.常用刀具材料的种类、特性及应用第2章机械加工装备与方法.2.2金属切削刀具基础(5学时)利用多媒体课件和板书等教等多种媒体进2.2.1切削加工的基本知识(0.5学时)1.切削运动2.工件的加工表面3.切削用量2.2.2刀具的几何角度(2.5学时)1.刀具切削部分的组成2.刀具角度的参考系3.刀具的标注角度4.刀具的工作角度5.切削层参数2.2.3刀具材料(1学时)1.刀具材料必须具备的性能2.高速钢3.硬质合金4.其它刀具材料2.2.4磨料与磨具(1学时)2.2金属切削刀具(2.2.1_45学时)2.2.l切削加工的基本知识(0.5学时)1.切削运动切削运动通常由基本的运动单元(旋转、直线)组合而成。主运动只有-个,进给运动可有-个或几个,可以是连续的或间歇的。2.工件的加工表面3.切削用量2.进给量f(mm/r或mm/双行程)进给速度vf=nf=nfzz(mm/s或mm/mi")3.背吃刀量(切削深度)ap钻孔时a=d/2pm动:车、钻、刨量质量;2.2.2刀具的几何角度(2.5学时)变,以车刀为例讲解刀具的组成、参考平面、几何角度等基本定义。1.刀具切削部分的组成外圆车刀的组成:刀杆(夹持部分)、刀头(切削部分)切削部分的组成要素:三面:前刀面AY、后刀面Aα、副后刀面Aα,2.刀具角度的参考系用一种参考系,3.刀具的标注角度用,车轴弯曲;刃倾角三种,切屑流向等。(1)正交平面参考系下刀具的标注角度①ű一刃四角”:左右偏转、上下倾斜、前后弯腰在正交平面参考在正交平面参考系中的标注角度r(3)前角Y。“一刃四角”派生角度:r余偏角Ψr(2)法平面参考系下刀具的标注角度法平面参考系常用于大刃倾角刀具,前、后角在法平面中度量在法平面参考系在法平面参考系中的标注角度(1)主偏角ĸ(2)刃倾角λ(3)法前角Y(4)法后角““一刃四角”(5)副偏角ĸ(6)副后角“(3)背平面进给平面参考系下刀具的标注在进给切深平面参在进给切深平面参图:外圆正交4.刀具的工作角度((2)纵向进给运动的影响车右螺纹时左侧刃yfe=yf+μfafe=af__μftanμf=f/πdwr=fsinĸr/(πdw)f↑或dw↓时9μf丶μ均↑车削右螺纹时左侧刃应↑ao,将会发生变化。若刀杆右斜,将使工作主偏角ĸre增大,工作副偏角ĸre减,若刀杆左斜,则ĸre减小,ĸre增大。②普通车床刀斜装,增大ĸre,↓振动((2)刀杆中心线与进给方向不垂直的影响ĸ=ĸr+Gĸre=ĸr+G5.切削层参数积Ac减去残留面积ΔAc所得之差,残留面积ΔAc指ĸr,≠0时,残留在已加工表面上不平部分的面积。2.2.3刀具材料(1学时)1.刀具材料必须具备的性能2.高速钢高速钢具有较高的硬度和耐热性,在切削温度达600℃时,仍能切削。3.硬质合金(2)钨钛钴类(YT类)常用的牌号有YT5、YT15钛,增加了该类合金的硬度、耐热性、抗粘接性和抗氧化能力。但抗弯强度和(3)钨钛钽(铌)钴类(YW类)在普通硬质合金中加入了碳化钽或碳化铌,提高了韧性和耐热性,具有较好的综合切削性能。这类合金既可用于高温晶粒越细,则硬合金的硬度越高,而抗弯强度和冲击韧性略降低4.其它刀具材料2.2.4磨料与磨具(1学时)l.磨料(1)氧化物系(刚玉类)1)棕刚玉(A)2)白刚玉(&A)3)铬刚玉(PA)(2)碳化物系差,适于磨削脆性材料。常用有以下两类:')2)绿色碳化硅(G')(3)超硬磨料1)人造金刚石(D)2)立方氮化硼(CBN)2.粒度粒度是指磨料颗粒的大小,它分为磨粒(尺寸>40μm)和微粉(尺寸≤示磨料的粒度,如60#磨粒,表示其大小正好能通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。粒度号越大,磨料颗粒越小。微粉按其颗粒的实际尺寸分级,如粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大),精磨用细粒度(60~120);当工件材料硬度低、塑性大和磨削面积大时,为避免堵塞砂轮,应采用粗粒度的砂轮。3.结合剂结合剂的作用是将磨粒粘结在一起,使砂轮具有一定的形状和强度。粘结(2)树脂结合剂(B)其主要成分为酚醛树脂,也可采用环氧树脂。树(3)橡胶结合剂(R)多数采用人造橡胶。橡胶结合剂比树脂结合剂4.硬度映了磨粒与结合剂的粘固强度,与磨料硬度无关。砂轮硬,磨粒不易脱落;砂砂轮的硬度从低到高分为超软(代号D、E、F)、选择砂轮硬度时可参考以下原则:些,充分发挥其作用。时,应选较软的砂轮,以提高磨削效率。5.组织例越小,组织越疏松,气孔越大。砂轮的组织分为紧密(组织号0~3)、中等 (组织号4~7)和疏松(组织号8~12)三个类别,细分13级。序,以及磨削热敏性强的材料或薄工件。6.砂轮的标志方法根据不同的用途、磨削方怯和磨床类型,砂轮被制成各种形状和尺寸,并7.砂轮的修整 课题名称(含教材章节)第2章机械加工装备与方法2.3 2.3.2常用切削加工方法及其刀具2.3.3常用磨削加工方法2.3.5特种加工 教学目的和要求:1.熟悉常用切削加工方法及其刀具结构特点; 2.理解齿轮滚刀及插齿刀的结构特点; 4.了解常用特种加工方法的特点及应用。教学重点:常用刀具的结构特点及选用;齿轮滚刀及插 磨削机理及砂轮特性第2章机械加工装备与方法2.3机械加工方法(5学时)利用多媒体课件和板书等教等多种媒体进2.3.2常用切削加工方法(3.5学时)1.车削加工及车刀2.铣削加工及铣刀3.钻削、铰削和镗削加工及其刀具4.刨削、拉削加工及其刀具5.齿轮加工及其刀具2.3.3常用磨削加工方法(0.5学时)2.3.5特种加工方法(1学时)2.3机械加工方法2.3.2常用切削加工方法及刀具(3.5学时)l.车削加工及车刀(l)车削加工的特点及应用(2)工件的安装(3)车刀的种类及结构形怯整体怯(HSS)、焊接怯、机械夹固怯(重磨怯、可转位怯)l)上压怯夹紧力大,定位可靠,阻碍流屑l)切削角度:六个基本角度链接图片:构(1)铣削加工的特点(2)铣床(3)铣刀刃)、锯片铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣(4)铣削方怯长,加工表面光洁,但不宜加工带硬皮工件,且进给丝杠与螺母间应消除铣;铣碳钢和合金钢用不对称逆铣,减小切入冲击,↑刀具寿命;铣不锈3.钻削、铰削和镗削加工(1)钻削加工及钻床工(2)麻花钻角一55o,定心差,轴向力大,(3)扩孔钻(4)铰刀(5)镗削加工及镗刀镗刀常用于各种复杂或大型工件上(如箱体)有预制孔的孔工4.刨削和拉削加工(l)刨床及刨削(2)拉削加工(3)拉刀l)拉刀的种类削削5.齿面加工及其刀具(1)齿轮滚刀渐开线基本蜗杆齿面是渐开螺旋面,造阿基米德基本蜗杆齿面是阿基米德螺旋面,会产生一定的造形误差,端(2)插齿刀为了形成后角以及重磨后齿形不变,插齿刀不面形,称为原始剖面。在原始剖面的前端各剖面中,变位系数为正值,且愈接近后角。而齿厚的变化,使刀齿的左、右两侧后面呈方向相反的渐开螺旋面,从准插齿刀顶刃前角为5o。插齿刀具有了前角后,切削刃在端面上的投影(产形齿轮齿形)2.3.3常用磨削加工方法(0.3学时)2.3.4常用精密加工方法(0.2学时)构2.3.5特种加工(1学时)度;加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力。其加工机理以溶解、熔2)加工复杂形状或特殊零件应用领域日益扩大2.电解加工将工件加工成形的。4)生产率约为电火花加工的5~10倍;缺点:2)小孔、窄=及棱角清晰零件难加工;3.激光加工(1)激光加工原理(2)激光加工的特点(3)激光加工的应用(1)超声波加工原理(2)超声波加工装置一般包括:3)变幅杆(振幅扩大棒)4)工具头(3)超声波加工特点及应用1)适于加工各种硬脆材料,特别是非金属材料,如薄壁、窄=、低刚度零件。 教学目的和要求:1.了解机床夹具的组成、分类及功用; 3.了解夹紧力确定原则和典型夹紧机构; 4.了解典型机床夹具机构。教学重点:工件的定位原理与定位分析;定位误差的计算 教学难点:工件的定位分析和定位误差计算,通过习题和实验加深理解。利用多媒体课件和板书等教等多种媒体进2.4.l概述(1学时)1.夹具的组成2.机床夹具的分类3.机床夹具的功用2.4.2工件在夹具中的定位(4学时)1.工件的定位方法2.工件在夹具中的定位3.常见定位方法与定位元件4.定位误差的分析计算2.4.3工件在夹具中的夹紧(1.5学时)2.4.4夹具的连接元件、对刀装置和引导元件(0.5学时)2.4.5.l常见机床夹具(2.0学时)1.钻床夹具2.铣床夹具3.车床夹具4.成组夹具5.组合夹具6.随行夹具2.4机床夹具(9学时)2.4.l概述(1学时)1.夹具的组成(1)定位元件(2)夹紧元件(3)导向元件(4)夹具体2.机床夹具的分类根据通用程度不同,机床夹具可分为:(1)通用夹具(2)专用夹具(3)成组可调夹具(4)组合夹具3.机床夹具的功用(1)保证加工质量;(2)提高劳动生产率和降低成本;(3)扩大机床的加工范围;(4)减轻工人的劳动强度。2.4.2工件在夹具中的定位1.工件的定位方法(1)直接找正定位(2)划线找正定位(3)夹具定位2.工件在夹具中的定位(1)六点定位原理未进行定位的工件在空间直角坐标系中有六个自由度,工件一个自由度,使工件六个自由度被完全限制,在空间得到唯一确定的位置,定位与夹紧的区别:定位是使工件占有一个正确的位置,夹紧是使工件保(2)完全定位与不完全定位制3个自由度,但实际(3)欠定位和过定位减少或消除过定位引起的干涉,并3.常见定位方法与定位元件(1)工件以平面定位(2)工件以圆孔定位工件以圆孔作为定位面,通常属于定心定位(基准为孔的轴线),其中常见的未加工的孔,可限制三个自由度。图c)为浮动锥销,限制两个自由度。(3)工件以外圆表面定位怯,一种是定心定位,一种是支承(4)工件以其它表面定位(5)定位表面的组合合,平面与其它表面的组合,锥面与锥面的组合等。4.定位误差的分析计算定位误差是指一批工件在夹具中定位时,工件的设计基准(或工序基准)在加工尺寸方向上的最大变动量,以Δdw表示。定位误差包括基准不重合误差与基的变动量,以Δjb表示。Δ量,以jw表示。基准位移误差是由于工件定位表面和夹具上的定位元件的误差,定位误差概念由问题引出(加工一台阶面)min.工序尺寸以H1标注,其定位误差(基准重合).工序尺寸以H2标注,其定位误差(基准不重合).工序尺寸以H3标注,其定位误差(基准不重合)(4)工件以一面两销定位时的定位误差,以及工件两定位孔中心的连线相对夹具两定位销中心的连心线的最大转角误2.4.3工件在夹具中的夹紧l.夹紧装置的基本要求2.夹紧力的确定(1)夹紧力方向的选择原则证孔与端面的垂直度,故夹紧力应指向A面,而不是B面。(2)夹紧力作用点的确定(3)夹紧力大小的估算般按切削原理的公怯计算出切削力的大小F;分析作用在工件上的所有力,再根3.常用夹紧机构(1)斜楔夹紧机构看,螺旋夹紧机构、园偏心夹紧机构FFF2)代入上怯得怯中FJ____斜楔对工件的夹紧力(N)