郑轻院机械制造技术基础课件02机械加工装备与方法

2.1金属切削机床第2章机械加工装备与方法一、金属切削机床的分类按加工方式分：

12大类按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分：仪表机床、中型、大型、重型机床车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨床拉床电加工机床切断机床其它机床2.1.1概述二、金属切削机床型号的编制按GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》规定（一）通用机床型号类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨床拉床电加工机床切断机床其它机床代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨2磨3磨牙丝铣刨拉电割其1.机床的类别代号例：

CA61

4

0机床类别代号（车床类）机床特性代号（结构特性）机床组别代号（落地及卧式车床组）机床系别代号（卧式车床系）机床主参数代号（最大车削直径400mm）2.机床的特性代号（1）通用特性代号通用特性代号通用特性代号高精度G自动换刀H精密M仿形F自动Z万能W半自动B轻型Q数字程序控制K简式J（2）结构特性代号

区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”

不能用。例：CA6140型普通车床3.机床的组别和系别代号

每类机床分10组（从0～9组），每组又分10系（从0～9型）4.主要参数代号

代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。5.机床重大改进序号

用字母“A、B、C……

”表示，附机床型号末尾，以示区别。（二）专用机床型号

型号表示方法：（三）组合机床及自动线型号

例

：

B1－3100

北京第一机床厂第三组第100种专用机床（专用铣床）组合机床及自动线分类代号分类代号大型组合机床U小型组合机床H自换刀数控组合机床K大型组合机床自动线UX小型组合机床自动线HX自换刀数控自动线KX三、机床的运动分析

基本方法：

表面—

运动—

传动—

机构（一）工件表面的形成

零件上的常见表面：

1.圆柱面直线（母线）、圆（导线）

2.圆锥面直线（母线）、圆（导线）

3.平面直线或圆、直线（导线）

4.成形面（如螺纹面、渐开线表面）型线、螺旋线或直线母线和导线统称为形成表面的发生线

由于刀刃形状和加工方法不同，形成发生线的方法也不同，可归纳为四种：

1.轨迹法：刀刃为切削点，它按一定的轨迹运动而形成发生线。

此发生线需要一个独立的成形运动

2.成形法：刀刃为一条切削线，其形状与发生线相同。

此发生线不需要成形运动

3.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一条发生线。此发生线需要两个独立的成形运动

4.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。此发生线需要一个独立的成形运动，刀工共同完成（二）表面形成所需的运动

也即形成发生线所需的运动—成形运动

按组成情况不同，可分为

简单成形运动：复合成形运动：一个成形运动是由单独的旋转运动或直线运动构成的。

型线、螺旋线常需成型刀刃或几个简单运动组合，如由展成运动形成渐开线。一个成形运动，是由两个或两个以上旋转运动或直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成。

除成形运动外，还有下列运动：（1）分度运动（2）切入运动（3）辅助运动进刀、退刀、回程和转位等（4）操纵及控制运动操纵离合器、改变速度、进给量等

按作用情况不同，可分为

主运动速度最高，消耗功率最大，通常只有一个主运动。

进给运动

可以是一个或多个；可以是连续的，也可以是断续的。

成形运动是机床最基本的运动四、机床的传动

1.机床的基本组成部分（1）动力源

通常为电动机，包括交流电动机、直流电动机、伺服电动机、变频调速电机、步进电机等。（3）传动件

把动力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由—个执行件传递到另一执行件的零部件，如齿轮、丝杠螺母、液压传动件等（2）执行件

机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件，如主轴、刀架、工作台等。2.机床的传动联系

把动力源和执行件或执行件之间联系起来的一系列传动件，构成了一个传动联系，称其为传动链。传动链两端的元件称为末端件，它可以是动力源或执行件。按传动链的性质不同可分为：

①外联系传动链

传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系，如

车削时电机与主轴间的传动链②内联系传动链

传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系，如

车削螺纹主轴与刀架间的传动链；滚切齿轮工件与滚刀间的传动链；内联系传动链中不能用带传动、摩擦轮传动和链传动。传动链中通常包括两类传动机构

1.定比传动机构传动比和传动方向固定不变的传动机构，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等2.换置机构根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。1）传动原理图为了便于研究机床的传动原理,用一些简明的符号把动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。

并不表达实际传动机构的种类和数量3.传动原理图和传动系统图2）传动系统图表示机床全部运动的传动关系的示意图，用国家标准规定的符号表示各种传动元件，并按照运动传递的顺序，画在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置2.1.2车床

一、概述

车床占机床总数的20%～35%；

加工范围：轴、盘套零件上内外回转面、端面、螺纹面等；运动特征：主运动为主轴带动工件作回转运动；

所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等；车床种类：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）加工精度：经济加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.5（一）机床的特点及用途

通用性好，加工范围广，适于加工中、小型轴类、盘套类零件的内外回转面、端面，能加工米制、英制、模数制、径节制四种标准螺纹及加大螺距、非标准螺距螺纹等。但结构复杂，自动化程度低，适于单件小批生产及修配车间（二）机床的传动系统分析

为便于了解和分析机床的运动和传动情况，常用机床的传动系统图。传动系统可分解为主运动传动链和进给运动

传动链。进给运动传动链又可分为纵向机动和横向机动进给传动链、螺纹进给传动链，还有刀架快速移动传动链。二、CA6140型卧式车床1.主运动传动链

(1)传动路线

分析方法：抓两端，连中间（2）主轴的转速及转速级数

1）主轴转速运动平衡式为：n主＝n电d/D（1-ε)u12u23u36

主轴最高转速为：

n主＝1450×130/230（1-0.02)56/38×39/41×63/50≈1400r/min

主轴最低转速为：

n主＝1450×130/230（1-0.02)51/43×22/58×20/80×20/80×26/58≈10r/minΦ1302）主轴转速级数

正转时2×3×(

1

+

3

)=

6

+

18

=

24

级

反转时

1×3×(

1

+

3

)=

3

+

9

=

12

级2.进给运动传动链(1)车削螺纹

主轴转1r—刀具移动Smm

运动平衡式1主轴×uS丝＝S1）车削普通螺纹运动平衡式：

S

=1×58/58×33/33×63/100×100/75

×25/36×u基

×25/36×36/25×u倍×12

=

7u基

u倍可得8×4=32种导程值，符合标准的只有20种，通过背轮可车24种大螺距螺纹2）车削模数螺纹（米制蜗杆）导程为：Sm=Kπm

运动平衡式：

Sm

=1×58/58×33/33×64/100×100/97

×25/36×u基

×25/36×36/25×u倍×12

=

7π/4

u基

u倍

m=7u基

u倍/(4K)3）车削英制螺纹导程为：Sa=KPa=K×25.4/a

运动平衡式：

Sm

=1×58/58×33/33×63/100×100/75

×1/u基

×36/25×u倍×12

=

4/7×25.4×u倍/u基

a=7K/4

×u基

/u倍（扣/英寸）4）车削径节螺纹（英制蜗杆）径节DP＝Z/D分

PDP=D分π/

Z=π/DP吋导程为：SDP=KPDP=Kπ/DP×25.4

mmSDP=1×58/58×33/33×64/100×100/97

×1/u基

×36/25×u倍×12

=

π/7×25.4×u倍/u基

mmDP=7Ku基

/u倍牙/英寸5）车削非标准螺距及精密螺纹

离合器M3、M4、M5全部啮合,

螺纹导程靠调整挂轮传动比u挂来实现

运动平衡式：导程：

S

=KP非

=1×58/58×33/33×u挂×12u挂=a/b

×c/d=

S/12=KP非/12螺纹1)纵向机动进给量

①普通螺纹正常螺距路线，32种纵向进给量f纵=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/30×30/48×28/80×π×2.5×12=0.71u基u倍

mm/rf横=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/30×30/48×59/18×5mm/r②英螺纹常螺距8种较大③普螺纹扩大螺距机构

(6高速),8种细进给量④英螺大距16种大进量2)横向机动进给量

f横/f纵≈1/23)刀架的快速移动

2600×13/29×……(2)机动进给传动链三、其它车床简介（一）立式车床适于加工高度小于直径的大型盘套类零件（二）转塔车床（六角车床）适用范围：成批加工形状复杂的盘套类零件结构特点：没有丝杠和尾座，而在床尾装有一个可纵向移动的转塔刀架，其上可装多把刀，工作中周期性转位，顺序地对工件进行加工。刀具行程由挡块控制，易保证精度，提高生产率。1.挡块限送料长度；2.双刀同时车外圆；3.车外圆及倒角；4.打中心孔；5.钻孔；6.套车外螺纹；7.前刀架刀切槽；8.前刀架刀倒角；9.前刀架刀滚花；10.切断刀切下工件（三）CM1107型精密单轴纵切自动车床

1.机床的用途形状较复杂，精度要求高，一次成形的小型轴类零件。用于成批大量生产的钟表、仪器仪表行业。毛坯为棒料2.机床的工作原理

送料、夹紧、放松、纵向和横向进给皆由分配轴上的鼓轮或凸轮分别进行控制。分配轴转一转，完成一个工作循环。

单轴纵切自动车床2.1.3磨床一、概述

磨削应用广泛，精加工精度IT7～IT5级，Ra0.8～0.04um，

也可粗加工，高速磨、强力磨；可磨普通材料，又可磨高硬度难加工材料；适应各种工件形状、表面及生产批量。

磨床种类：（1）外圆磨床普通、万能、无心外圆磨床等。（2）内圆磨床普通、无心、行星式内圆磨床等。（3）平面磨床卧轴(立轴)矩台(圆台)平面磨床等。（4）工具磨床工具曲线磨床、钻头沟槽磨床等。（5）刀具刃磨床万能工具磨床、拉刀、滚刀磨床等。（6）专门化磨床曲轴、花键轴、齿轮、螺纹磨床等。（7）其它磨床研磨机、珩磨机、抛光机等。

二、M1432A型万能外圆磨床（一）机床的用途内、外圆柱面、圆锥面及阶梯轴轴肩和端平面。（二）机床的运动1.主运动：砂轮旋转运动(m/s)2.工件旋转运动（周向进给运动）3.工件纵向往复运动

(轴向进给运动)4.砂轮横向进给运动（三）机床的机械传动系统2.砂轮的传动

①外圆砂轮的传动砂轮电机(1440r/min)—Φ127/Φ113—砂轮旋转（一般取v砂≈35m/s）

②内圆磨具的传动磨具电机(2840r/min)—Φ170/Φ50或Φ170/Φ32—磨具旋转(2种转速)3.工作台的手动驱动手轮A—Ⅴ—15/72—Ⅵ—18/72—Ⅶ—Z18/齿条—工作台纵向移动手轮A转1转，工作台纵向移动量为：

1×15/72×18/72×18×2π≈6mm

工作台手动驱动与液压驱动之间有互锁装置。4.砂轮架的横向进给运动

手轮B—Ⅷ—50/50（粗进给）或20/80（细进给）—Ⅸ—44/88—横向进给丝杠(t=4mm)—砂轮架的横向移动粗进给时,手轮B转1转,砂轮横移量为：1×50/50×44/88×4=2mm手轮圆周刻度为200格，转1格进给0.01mm；细进给时转1格进0.0025mm

三、其它磨床简介（一）普通外圆磨床

头架、砂轮架不能转位，无内圆磨头，工艺范围窄，但刚度高，旋转精度好，适于中、大批量磨削外圆柱面、小锥度外圆锥面及阶梯轴轴肩。

（二）无心磨床工件不需夹持，放在砂轮和导轮之间，连续磨削，操作简单，生产率高，适于大批量磨削无中心孔的轴、套、销等零件。（三）内圆磨床有普通、无心、行星式等，又分普通、半自动、全自动。

一般采用纵磨法。因砂轮直径小，线速度较低15～25m/s,

砂轮轴细长，刚性差，进给量小，冷却、排屑条件差，生产率低，适于单件小批生产磨削淬硬零件上的孔。（三）平面磨床卧轴(立轴)矩台(圆台)平面磨床等

（1）卧轴矩台平面磨床周磨法：砂轮与工件接触面小，散热、排屑条件好，加工质量好。但刚性小，磨削用量较小，生产率低，适于精磨。（2）立轴圆台平面磨床端磨法：砂轮轴伸出短，刚性好，磨削用量较大，生产率高。但砂轮与工件接触面大，散热、排屑条件差，加工质量低。适于粗磨或半精磨。2.1.4齿轮加工机床

一、齿轮加工方法与加工机床

（一）齿轮加工方法按轮齿成形原理分两大类：

1.成形法

加工精度和生产率较低，适于单件小批生产。

2.展成法加工精度和生产率较高，一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。

（二）齿轮加工机床圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿机、拉齿机；弧齿锥齿轮铣齿机。剃齿机、珩齿机、磨齿机成形法加工齿轮及滚齿二、滚齿机（一）滚齿原理—模拟一对螺旋齿轮啮合过程（二）滚齿机运动分析主运动—滚刀旋转运动；展成(啮合)运动—齿坯与滚刀按一定速比转动；进给运动—滚刀沿齿坯轴向运动。1.加工直齿圆柱齿轮时的运动分析内传动链为：滚刀—4—5—ux—6—7—齿坯

ux为啮合运动传动比。（3）进给运动A2

齿坯—7—8—uf—9—10—刀架升降，uf为进给运动传动比。（2）展成运动滚刀旋转运动B111/K转(1齿)

齿坯旋转运动B121/z转(1齿)

（1）主运动B11

电机—1—2—uv—3—4—滚刀

uv为主运动传动比。（4）滚刀的安装滚刀螺旋升角为λ0，加工直齿时，滚刀轴线与齿坯端面倾斜δ角，称为安装角。

δ=λ0

右旋滚刀如图左旋相反2.加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析（1）主运动B11

电机—1—2—uv—3—4—滚刀（2）展成运动滚刀旋转运动B111/K转(1齿)

齿坯旋转运动B121/z转(1齿)

内传动链为：滚刀—4—5—ux—6—7—齿坯（3）进给运动A21与B22(螺旋线)

齿坯B12—7—8—uf—9—10—A21A21—11—uy—12—7—齿坯附加转动B22(产生螺旋线的内传动链)

uy按被切齿轮的螺旋角调整实际上必须用合成机构把展成运动要求工件转动B12和差动链要求工件附加转动B22迭加起来，然后再传给工作台。滚齿机是根据滚切斜齿轮的传动原理设计的。当滚切直齿轮时，将差动链断开，并把合成机构固定成一个整体。（4）滚刀的安装安装角δ取决于滚刀螺旋升角λ0

、旋向及齿轮螺旋角β、旋向。二者同向时δ=β

－λ0；二者反向时δ=β＋λ0

右旋滚刀如图左旋相反（5）齿坯附加转动的方向图a)为右旋滚刀切右旋齿轮，附加转动B22与B12同

向，即比切直齿时多转些。图b)为右旋滚刀切左旋齿轮，附加转动B22与B12反向，即比切直齿时少转些。（三）Y3150E滚齿机

1.机床的特点及用途

能加工工件最大直径为

500mm，最大模数为8.2.机床的运动分析

抓两端—连中间（1）主运动传动链电动机→主轴（滚刀）（2）展成运动传动链

滚刀转1r→工件转K/zr（3）进给传动链工件转1r→刀架移动mm（4）滚斜齿轮时的差动链刀架移动L→工件转±1r（5）滚切蜗轮径向法滚切（1）主运动传动链电动机→主轴（滚刀）

1430×Φ115/Φ165×21/42×iⅡ—Ⅲ×A/B×28/28

×28/28

×28/28×20/80=n刀

iⅡ—Ⅲ—三种传动比；

A/B

—三种传动比。（2）展成运动传动链滚刀转1r→工件转K/zr1×80/20×28/28×28/28×28/28×42/56×i合成×e/f×a/b×c/d×1/72=K/z

滚直齿轮时，u合成＝1（3）进给传动链工件转1r→刀架移动mm1×72/1×2/25×39/39×a1/b1×23/69×iⅩⅡ—ⅩⅢ

×2/25×3π=f（4）滚斜齿轮时的差动链刀架移动L→工件转±1rL×1/(3π)×25/2×2/25×a2/b2×c2/d2×36/72×i合成×e/f×a/b×c/d×1/72=±1

滚斜齿轮时，i合成＝2三、其它齿轮加工机床（一）插齿机应用：加工内齿轮、多联齿轮、扇形齿轮、齿条等。1.插齿原理主运动：插齿刀上下往复运动，插斜齿轮时插刀主轴在螺旋导轨上运动；展成运动：插齿刀与齿坯按一定速比转动；让刀运动；径向进给运动；2.插齿机传动原理1～4主传动链4～8圆周进给传动链8～11展成传动链（二）磨齿机

多用于淬硬齿轮的齿面精加工，6～3级精度。磨齿机分两大类：成形法磨齿和展成法磨齿展成法磨齿分：连续磨齿(砂轮为蜗杆形)分度磨齿(砂轮有碟型、大平面型、锥形，利用齿条和齿轮啮合原理)插齿、剃齿、磨齿2.1.5组合机床简介以系列化、标准化的通用部件为基础再配以少量的专用部件组成的专用机床。生产率及自动化程度高，精度易保证。缩短设计制造周期，经济效果好。能适应产品更新，快速可调、灵活装配，提高设备利用率。易于联成机床自动线。组合机床车削加工

2.2金属切削刀具金属切削的基本知识一、切削运动二、工件加工表面三、切削用量四、刀具几何参数五、切削层参数六、刀具材料主运动、进给运动三个变化的表面三要素刀具组成切削厚度、切削宽度、切削面积性能、高速钢、硬质合金计算选择刀参考系几何角度1.切削速度v

(m/s或m/min)

主运动为旋转运动v=πdn/1000

往复运动v=2Lnr/1000切削用量三要素2.进给量f

(mm/r或

mm/双行程)

进给速度

vf=nf

=nfz

z

（mm/s

或mm/min)3.背吃刀量（切削深度）

ap

车削外圆时

ap=(dw-dm)/2

钻孔时

ap=dm/2

例题：

车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求v、f、ap和切削工时t。解：

v=πdn/1000=π·62·4/1000

=0.779m/sf=

vf/n

=2/4=0.5mm/rap=(dw-dm)/2=(62-56)/2=3mmt=(l+l1+l2)/

vf

=(110+3+0)/2=56.5s车刀的组成：三面

前刀面Aγ

后刀面Aα

副后刀面Aα′两刃

主切削刃S

副切削刃S′一尖过渡刃

刀具标注角度参考系

设计制造测量角度时的基准

刀具角度的参考系刀具工作角度参考系实际切削中确定角度的基准

vcReference

systemsfortoolangles刀具的参考平面

刀具标注角度的参考系：

(1)正交平面参考系

pr、ps、po

(2)法平面参考系

pr、ps、pn(3)背平面进给平面参考系pr、ps、pp、pf

法平面Pn

:过切削刃上选定点并垂直于主切削刃或其切线的平面

进给平面Pf:过切削刃上选定点并垂直于刀杆轴线及基面的平面

切深平面Pp

:过切削刃上选定点平行刀杆轴线并垂直基面的平面刀具的几何角度在正交平面参考系中的标注角度“一刃四角”（5）副偏角κrˊ（6）副后角αoˊ

派生角度：楔角βo、刀尖角εr余偏角Ψrr（1）主偏角κr（4）后角αo（2）刃倾角λs（3）前角γo在法平面参考系中的标注角度（1）主偏角κr（2）刃倾角λs（3）法前角γn（4）法后角αn“一刃四角”（5）副偏角κrˊ（6）副后角αoˊ在进给切深平面参考系中的标注角度（1）主偏角κr（2）进给前角γf（3）进给后角αf（4）背前角γp（5）背后角αp（6）副偏角κrˊ（7）副后角αoˊ刀具的工作角度进给运动对刀具工作角度的影响（1）横向进给运动的影响

γoe=γo＋μαoe=αo－μ

tanμ＝f/πd①当进给量f一定时，随d值↓—μ值↑，接近中心αoe为负值。②当f↑—μ值↑横车时f不宜过大，并应适当加大αo（2）纵向进给运动的影响γoe=γo＋μαoe=αo－μ

tanμ＝tanμfsinκr

＝fsinκr/(πdw)f↑或dw↓时，μf、μ均↑车削右螺纹时左侧刃应↑αo(α左

8°α右2°)右刃应↑γo车右螺纹时左侧刃

γfe=γf＋μfαfe=αf－μf

tanμf＝f/πdw刀具安装位置对工作角度的影响（1）刀具安装高低的影响γpe=γp＋θpαpe=αp－θptanθp＝h/γoe=γo＋θαoe=αo－θ

tanθ＝tanθp

cosκr假定车刀λs＝0,刀尖高于工件中心若刀尖低于工件中心，角度变化与上述相反（2）刀杆中心线与进给方向不垂直的影响=+G

=-G=-G

=+GToolcuttingedgeinclinationangle直角切削：λs＝0的切削，主切削刃与切削速度方向垂直斜角切削：λs≠0的切削，主切削刃与切削速度方向不垂直

五、切削层参数

由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。1.切削厚度ac(λs=0)

ac＝

fsinκr

2.切削宽度aw

aw＝ap/sinκr3.切削层面积Ac(=0)

Ac＝ac

aw＝f

ap

六、刀具材料刀具的切削性能决定于刀具结构、切削部分的材料和几何参数（一）刀具材料必须具备的性能

1.高的硬度和耐磨性常温硬度60HRC以上，耐磨性是硬度、组织结构及化学性能等的综合反映。2.足够的强度和冲击韧性3.高耐热性

高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗扩散粘结性等4.良好的工艺性

锻造性能、磨削性能、热处理性能等5.经济性（二）常用刀具材料的种类及特性

碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。高速钢（1）通用型高速钢（含碳量0.7～0.9%，62～66HRC）

钨系高速钢

W18Cr4V

W14Cr4MnRE

钼系高速钢W6Mo5Cr4V2

高温塑性好主要用于一般材料的常规加工，速度不高于50m/min.（2）高性能高速钢（增加碳量钒量，添加钴铝等66～70HRC）

9W18Cr4VW6Mo5Cr4V3W6Mo5Cr4V2Co8

W2Mo9Cr4VCo8

W6Mo5Cr4V2Al

W10Mo4Cr4V3Al

主要用于难加工材料的加工，加工普通材料可达90m/min.粉末冶金化，表面处理及涂层等

2.硬质合金金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)＋金属粘接剂(Co、Ni等)高压成形后，高温烧结而成。

硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高速钢抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差分类YG

(K)

类

YT

(P)类

YW(M)类短切屑黑色金属加工长切屑的钢材、铸铁等有色金属非金属黑色金属有色金属非金属

WC+Co

WC+TiC+CoWC+TiC+TaC+Co常用硬质合金牌号及应用范围牌号应用范围YG3硬度、抗弯耐磨强度、性、韧性、切削进给速度量铸铁、有色金属、高温合金的精、半精加工，无冲击YA6冷硬铸铁、淬硬钢、有色金属及合金的精、半精加工YG6X铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精、半精加工，YG6铸铁、有色金属、高温合金的半精加工和粗加工YG8铸铁、有色金属、高温合金粗加工，可用于断续切削YT30硬度、抗弯耐磨强度、切削韧性、速度进给碳素钢、合金钢的精加工YT15碳钢、合金钢连续切时粗、半精加工，断续切精加工YT5碳素钢、合金钢的粗加工，可用于断续切削YW1同上高强度钢、碳钢、铸铁、有色金属等的精、半精加工YW2高强度钢、碳钢、铸铁、有色金属等的半精与粗加工YN05同上碳钢、合金钢的高速精车，系统刚性好的细长轴精车YN10碳钢、合金钢、淬硬钢连续表面的精加工新型硬质合金简介1.调整化学成份，提高综合性能添加TaC、NbC；添加稀土元素；TiC(N)基，高速钢基等2.涂层硬质合金（可转位刀片）

TiC涂层、

TiN涂层、复合涂层、陶瓷涂层3.细晶粒和超细晶粒硬质合金其它刀具材料简介1.陶瓷（硬、脆、价格低）

普通陶瓷、复合氧化铝陶瓷、复合氮化硅陶瓷，适于精加工2.金刚石（最硬、耐磨性好，耐热性较差800℃

加工陶瓷、硬合金、有色金属等，不适于铁系金属加工3.立方氮化硼

硬度仅次于金刚石，化学稳定性、耐热性好，加工淬火钢等主偏角κr

主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角

Cuttingedgeangle2.4常用刀具

1.车刀的种类（1）直头外圆车刀；（2）弯头车刀；（3）偏刀；（4）切槽或切断刀；（5）镗孔刀；（6）螺纹车刀；（7）成形车刀；一、车刀2.车刀的结构形式整体式（HSS)、焊接式、机械夹固式（重磨式、可转位式）刀片夹紧方式：（1）上压式夹紧力大，

定位可靠，阻碍流屑（2）偏心式结构简单，不碍流屑，夹紧力不大（3）综合式夹紧力大，耐冲击，结构复杂（4）杠杆式可转位式车刀的组成：可转位刀片、刀垫、刀杆、夹紧机构切削性能好，辅助时间短，生产率高3.车刀的几何参数（1）切削角度

六个主要角度：主偏角、副偏角、前角、后角、副后角、刃倾角（2）其它几何参数的选择

过渡刃、刀刃钝圆半径、副倒棱等三高一专的先进刀具高精度高效率高可靠性专业化先进的专用可转位刀具二、孔加工刀具

钻床及刀具钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面刀具作旋转主运动同时沿轴向移动作进给运动。钻孔、扩孔、铰孔(点击播放)

立式钻床通过移动工件位置使被加工孔中心与主轴中心对中，操作不便，生产率不高。适于单件小批生产中加工中小型零件。

摇臂钻床

摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱可在摇臂上作水平移动。工件固定不动，可方便地移动主轴，使主轴中心对准被加工孔中心。适于单件小批生产中加工大而重的零件。

其它钻床

（a）深孔钻床一般采用卧式布局，工件旋转作主运动，钻头直线进给。主要应解决的问题是：刚性及导向、断屑排屑、冷却润滑（b）台式钻床小巧灵活，钻孔直径15mm以下。适于单件小批生产中加工小型零件。

1.麻花钻（1）标准麻花钻

标准高速钢麻花钻由工作部分、颈部及柄部三部分组成。1）工作部分分切削部分和导向部分。两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两个主刃、两个副刃、一个横刃。钻芯直径朝柄部方向递增。

2）柄部

夹持部分，有直柄和锥柄。

3）颈部用于磨柄部时砂轮的退刀。（2）麻花钻的修磨前角从＋30°到－30°,横刃长前角－55°，定心差，轴向力大，刚性差，排屑困难磨短横刃增大前角，修磨主刃顶角分屑槽2.镗刀加工各种复杂和大型工件上（如箱体）有预制孔的孔，尤其是直径较大的孔或孔系，一次安装多面加工，精度高。

卧式铣镗床除镗孔外，还可钻、扩、铰孔，车螺纹、攻螺纹车端面、铣端面等，称万能镗床。生产率较低。镗削加工(点击播放)

三、铣床及铣刀铣刀旋转为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动。可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高（一）升降台式铣床

1.卧式升降台式铣床

2.万能升降台式铣床

3.立式升降台式铣床

工件可在三个方向进行位置调整或作进给运动。万能式在工作台与床鞍之间增装一转盘，工作台可在水平面内扳转一角度以加工螺旋槽等。（二）龙门铣床

机床刚度高，可多刀同时加工多个工件或多个表面，生产率高。适于成批大量生产中加工大型工件上平面和沟槽或多件同时加工。

（三）铣刀

1.铣刀的分类（1）圆柱平面铣刀（2）端铣刀（3）盘铣刀单面刃、双面刃、三面刃、错齿三面刃（4）锯片铣刀（5）立铣刀（6）键槽铣刀（7）角度铣刀（8）成形铣刀2.铣削方式（1）顺铣和逆铣周铣有顺铣和逆铣两种方式。顺铣切削厚度大，接触长度短，铣刀寿命长，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间隙。否则，应采用逆铣。（2）对称铣与不对称铣

端铣有对称铣与不对称逆铣、不对称顺铣三种方式。铣淬硬钢采用对称铣；铣碳钢和合金钢用不对称逆铣，减小切入冲击，↑刀具寿命；铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣。四、刨床、拉床及拉刀刨床、拉床属直线运动机床，加工平面、沟槽、通孔及成形面。（一）刨床

1.牛头刨床机床和刀具简单，应用灵活方便。但有空行程，有冲击，效率低。单件小批生产中加工平面、沟槽及纵向成形面。2.龙门刨床

主要用来加工大平面，尤其是长而窄的平面，也可加工沟槽

或同时加工几个中小型零件的平面。生产率不如铣削高，主要用于中小批生产及修理车间。

3.插床

插刀上下运动为主运动，工件可作纵横两个方向的移动，工作台还可作分度运动。加工与安装面垂直的面、沟槽（二）拉床

拉床只有主运动，结构简单，可一次加工成形，质量好，效率高，但刀具设计制造复杂，适于大批量生产。拉床按加工表面分为内拉床和外拉床；按布局分为卧式和立式两类。（三）拉刀

1.拉刀种类拉刀按加工表面分为内拉刀和外拉刀；

按拉削方式分普通式、轮切式、及综合式；

按受力不同分拉刀和推刀2.拉刀的结构普通圆孔拉刀结构如下：

五、齿轮刀具

按齿形的形成原理分成形法齿轮刀具和展成法齿轮刀具（一）滚刀

1.滚刀基本蜗杆根据滚切原理知，滚刀基本蜗杆的端面齿形应是渐开线，法向模数和压力角应分别等于被切齿轮的模数和压力角。（1）渐开线基本蜗杆

齿面是渐开螺旋面，造形误差为零；端面齿形：渐开线轴向齿形：曲线制造较为困难。（2）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，端面齿形：阿基米德螺线

轴向齿形：直线制造比较容易。

轴向截形应与渐开线蜗杆齿形在分度圆处相切，即齿形角应是渐开线蜗杆分度圆处的齿形角。2.齿轮滚刀的结构和类型（1）整体齿轮滚刀

高速钢材料套装式结构轴肩与内孔同心装刀检测径跳多为零前角顶刃后角10～12°

侧刃后角大约3°

齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高；粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。（2）镶齿齿轮滚刀

齿轮模数较大时，做成镶齿结构，既节约高速钢，又使刀片易锻造，提高性能和使用寿命。（3）硬质合金滚刀用于小模数齿轮或精加工硬齿面齿轮，代替磨齿。常采用大的负前角，可达－30°～－45°3.齿轮滚刀的合理使用（1）齿轮滚刀结构参数分析

1）容屑槽形式

直槽制造方便，但左右侧刃前角不等，零度前角直槽滚刀左侧刃前角小于零，

λ0≤4°时采用。螺旋槽λ0＞4°时采用为使左右侧刃前角相等，让螺旋槽垂直于滚刀螺纹，即βk=－λ02）滚刀直径和螺旋升角

滚刀直径↑→螺旋升角λ0↓→造形误差↓；圆周齿数↑

但滚刀直径过大，相同速度下转速降低，生产率降低，刀坯锻造难度增大，成本增加。精加工滚刀适当增大直径。3）齿轮滚刀的头数

滚刀头数主要影响生产率和齿形精度。单头滚刀，λ0小，造形误差小，包络刃数多，齿面光洁；多头滚刀，λ0大，造形误差大，但生产率高。精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可用多头的（2）滚刀的合理使用

1）齿轮滚刀的磨损和窜刀

各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长度时应考虑轴向窜刀长度，标准滚刀长度为导程的4～5倍。2）齿轮滚刀螺旋方向的选择

齿轮滚刀旋向根据被切齿轮旋向而定。被切齿轮螺旋角β≤10°时，滚刀做成右旋；β＞10°时，滚刀螺旋方向应与被切齿轮旋向相同，以减小滚刀的安装角减小切入端负荷3）滚刀的刃磨和检验

①刃磨后必须保证前角不变；②检验前刀面与滚刀轴线的平行度（直槽）或前刀面导程误差（螺旋槽）；③容屑槽的圆周齿距误差；④前刀面径向性误差。（二）插齿刀

1.插齿刀的分类和用途（1）标准直齿插齿刀

①盘形插齿刀加工外齿轮和大径内齿轮

Φ75、100、125、160、200②碗形插齿刀加工多联齿轮和内齿轮，有Φ50、75、100、125mm。

③锥柄插齿刀加工内齿轮，有Φ25mm(m1~2.75)、Φ38mm(m1~3.75)（2）斜齿插齿刀盘形插齿刀Φ100；锥柄插齿刀Φ38,β均有15°和23°两种。（3）人字齿轮插齿刀加工无空刀槽的人字齿轮，

有Φ100、150、180,β为30°。2.插齿刀的齿面形状

①插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为产形齿轮

直齿插齿刀切削刃的端面投影就是产形齿轮的端面齿形，必须是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。②插齿刀有顶刃后角和侧刃后角，重磨后顶圆直径和分圆齿厚减小。不同端剖面应是变位量不同的变位齿轮，新刀变位量最大，重磨后逐渐减小。O-O剖面变位量为零称为原始剖面，具有标准齿形。

插齿刀实质上是个变变位齿轮③插齿刀的两侧面是两个旋向相反的渐开螺旋面，即两侧切削刃分别绕刀具轴线作螺旋运动形成的螺旋面，也就是斜齿轮的齿面，制造容易，精度高。④任意端剖面的变位系数

x0=b0tgαp/m⑤任意剖面的分圆齿厚

s0′=s0＋2b0tgβ0又s0′=s0＋2x0mtgα

∴tgβ0=x0mtgα/b0=tgαtgαp⑥标准直齿插齿刀顶刃后角αp=6°,侧刃后角αc≈2°,顶刃前角γp=

5°,侧刃投影不是渐开线，齿形角修正(20°10′14.5″)2.5磨料与磨具一、砂轮磨料＋结合剂砂轮特性决定于五要素：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。（一）磨料

锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性

1.氧化物系（刚玉类，主要成份Al2O3）

①棕刚玉（A）韧，硬度低，磨碳素钢、合金钢、可锻铸铁

②白刚玉（WA）韧性低、硬，磨淬火钢、高速钢、高碳钢

③铬刚玉（PA）韧，硬度低，Ra小，磨高速钢、不锈钢等

2.碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼）

①黑色碳化硅（C）韧性低、硬度高，磨铸铁、黄铜等脆材

②绿色碳化硅(GC)韧性差、更硬，磨Y合金、陶瓷、玻璃等

3.超硬磨料

人造金刚石（D）、立方氮化硼（CBN）

（二）粒度

以刚能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度，如60＃微粉：磨粒的直径＜40um时，如W20磨粒尺寸在20～14um

粗磨用粗粒度，精磨用细粒度；当工件材料软，塑性大，磨削面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。（三）结合剂

1.陶瓷结合剂（V）化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。

2.树脂结合剂（B）强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差

(300℃)，自锐性好。

3.橡胶结合剂（R）强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差

(200℃)，自锐性好。

4.金属结合剂（M）青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。

（四）硬度指砂轮工作时在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级砂轮硬度选择原则：1.磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；2.磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；3.砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮；4.成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。

（五）组织反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系，即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨和强力磨削。中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。疏松组织不易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内圆等接触面积较大时，磨热敏性强的材料或薄件

（六）砂轮的标志方法按GB2484—84规定，标志顺序如下：磨具形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂和最高线速度。

砂轮标志方法示例如下：

PB400×40×60A60L5B35

形状代号薄片外经D＝400mm

厚度H＝40mm

内径d＝60mm

磨料（棕刚玉）

60号粒度硬度中软25号组织树脂结合剂最高工作线速度（m/s）

二、砂轮的修整磨损表现为磨耗磨损和破碎磨损。自锐性有限，应及时修整，保证砂轮有合理使用寿命，否则引起振动、Ra值

增大、表面烧伤或裂纹等。

砂轮修整除用于磨损砂轮外，还用于以下场合：

①砂轮被切屑堵塞；

②部分工材粘结在磨粒上；

③砂轮廓形失真；

④精密磨中的精细修整等。常用修整工具是单颗粒金刚石。修整用量包括修整导程fx

（≈磨粒平均尺寸）和修整深度ap（粗磨0.01～0.03mm)

修整时应使用充足的切削液。

一、概述机床夹具在机床上用于装夹工件或引导刀具的装置。1.夹具的组成（1）定位元件（2）夹紧元件（3）导向元件（钻套、对刀块）（4）夹具体此外有连接元件、分度机构、操作元件等。2.机床夹具的分类按使用特点分：（1）通用夹具（2）专用夹具（3）成组夹具（4）组合夹具（5）随行夹具按使用机床分：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等3.机床夹具的功用（1）保证加工精度

零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。（2）提高生产率，降低生产成本快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）扩大机床的加工范围

如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。

（4）减轻工人劳动强度

二、工件在夹具中的定位工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位置工件的定位方法

(1)直接找正定位

效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况

(2)划线找正定位适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工

(3)夹具中定位效率高，易保证质量，广泛用于批量生产

2.工件在夹具中的定位

(1)六点定位原理未定位工件在空间有六个自由度，定位就是限制其自由度。合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，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，此即六点定位原理。

实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点，

视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定定位与夹紧的区别：定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。(2)完全定位与不完全定位工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位，允许少于六点的定位称为不完全定位。都是合理的定位方式。

考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，再以相应定位点去限制。(3)欠定位与过定位工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，在实际生产中是绝对不允许的。工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合理的。

过定位造成的后果：（1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；（2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。消除过定位及其干涉的途径：

1.改变定位元件结构，消除对自由度的重复限制，如长销改成短销；2.提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚度和定位稳定性。

3.常见定位方法与定位元件

(1)工件以平面定位1)固定支承（支承钉、支承板）3.常见定位方法与定位元件

(1)工件以平面定位1)固定支承（支承钉、支承板、定位分析）2)可调支承多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差3)自位支承支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位。4)辅助支承在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。(2)工件以圆孔定位

1）定位销

分固定式和可换式，圆柱销和菱形销2）圆锥销

常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度

3）定位心轴

主要用于盘套类零件的定位圆孔定位分析(3)工件以外圆表面定位

1）定位套筒

2）半圆定位座

常用于大型轴类工件的定位3）V形块定位

结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°4）外圆定心夹紧三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头外圆定位分析(4)工件以其它表面定位圆锥孔定位分析(5)组合表面定位

1）一个平面和与其垂直的两个孔组合这种定位属于过定位解决办法是：将销2做成削边销

2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合4.定位误差的分析计算定位误差概念

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△dw

表示。

成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。

工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响

定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差1）基准不重合误差△jb

其大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。

一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.22）基准位移误差△jw

是指工件的定位基准在加工尺寸方向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差以及两者之间的间隙所引起。

常见定位方式定位误差计算(1)以平面定位时的定位误差计算(2)以圆孔定位时的定位误差计算平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。①工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造不准确误差，定位精度较高。②工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹紧力作用下单向推移工件靠紧定位。定位心轴水平放置单向推移工件靠紧定位A孔Dmax=D+TD

Dmin=D

轴dmax=d

dmin=d-TdO1Omax=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2

O1Omin=D/2-d/2

因基准位移造成的加工误差为：

△jw=O1Omax-O1Omin=(TD+Td)/2③

工件进行回转加工孔Dmax=D+TD

Dmin=D

轴dmax=d

dmin=d-Td影响同轴度的基准位移误差为：△jw=O1Omax

=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2=(TD

+Td+Xmin)/2A④工件孔与垂直放置的心轴间隙配合△jw=TD

+Td+Xmin(3)以外圆定位时的定位误差计算工件在V形块上定位④定位误差分析：

a)定位误差Δd随毛坯误差Td的增大而增大；

b)定位误差Δd随V形块夹角α

增大而减小，但稳定性变差；

c)定位误差Δd

与工序尺寸标注方式有关，Δd2＞Δd1＞

Δd3③工序尺寸以H3标注，其定位误差为：

Δd3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1

==sinα21Td2d-Td2d2+－sinα21Td2－1②工序尺寸以H2标注，其定位误差为：

Δd2=A1A2=A1O1+O1O2-A2O2

==d2+Td2sinα21－d-Td2sinα21Td2+

1①工序尺寸以H1标注，其定位误差为：

Δd1=O1O2=O1C-O2C==d2sinα21－d-Td2sinα21sinα21Td2(4)以一面两销定位时的定位误差计算1）在平面内任意方向的位移误差

孔O1中心偏移在直径为△dw1圆内，△dw1=TD1

+Td1

+X1min

孔O2在X方向偏心与孔O1相同（不限位），