第3章_金属切削机床及刀具.ppt

1、第三章 金属切削机床及刀具,金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机”，习惯上简称机床。金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的4060。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,机床的品种和规格繁多，为便于区别、使用和管理，须对机床加以分类和编制型号。 1. 机床的传统分类方法，主要是按加工性质和所用的刀具进行分类。 机床分为11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床及其它机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构等，分为若干组，每一组

2、又细分为若干系(系列)。,2. 同类型机床按应用范围(通用性程度)又可分为： 普通机床、专门化机床、专用机床 3.按工作精度又可分为： 普通精度机床、精密机床和高精度机床。 4.按自动化程度分为： 手动、机动、半自动和自动机床。 5.机床还可按重量与尺寸分为： 仪表机床、中型机床(一般机床)、大型机床(10t)、重型机床(大于30t)和超重型机床(大于100t)。 6.按机床主要工作部件的数目可以分为， 单轴的、多轴的或单刀的、多刀的机床等。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,机床的类别代号用该类机床名称汉语拼音的第一个字母（大写）表示。需要时，类以下

3、还可有若干分类，分类代号用阿拉伯数字表示，放在类代号之前。例如，磨床类分为M、2M、3M三个分类。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,通用特性 当某类型机床除有普通型外，还具有各种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。 例如，CM6132型精密普通车床型号中的“M” 表示“精密” 。 “XK ” 表示数控铣床。如果同时具有两种通用特性，则可用两个代号同时表示，如“MBG” 表示半自动高精度磨床。 各类机床的通用特性代号的意义是统一的。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,结构特性 结构特性代号用于区别主参数相同而结构不同的机床， 在型号中也用汉语拼音字母表示。这些字母是根据各类

4、机床的情况分别规定的，在不同的型号中意义可以不一样。 按规定凡是通用特性代号已用的字母和“I”、“O”均不能用作结构特性代号。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,例如，CA6140型普通车床型号中的“A”，可理解为：CA6140型普通车床在结构上区别于C6140普通车床。当机床有通用特性代号时，结构特性代号应排在通用特性代号之后。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,机床组别代号和系别代号分别用一个数字表示。每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组，用数字09表示。每一组又分为若干个系列。凡主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的和相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局形式也

5、相同的机床，即为同一系列。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,机床主参数：代表机床规格的大小，通用机床的主参数已由机床的系列型谱规定。在机床型号中，用数字给出主参数的折算数值(1/10或1/150) 。 设计顺序号：当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。 第二主参数：一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等。第二主参数也用折算值表示。,3.1 金属切削机床的分类及型号编制,主要用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可用来反映不同的数控系统；对于一般机床可用以反映同一型号机床的变形等。其它特性代号用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。,3.1 金属切

6、削机床的分类及型号编制,当机床的性能和结构布局有重大改进时，改进的机床是新产品，需要重新设计、试制和鉴定的，则在原机床尾部按A、B、C字母顺序作为重大改进的顺序号，以区别原型号。 但是不能使用“I”、“O”两个字母。,机床运动分析的一般过程是：首先，根据在机床上加工的各种表面和使用的刀具类型，分析得到这些表面的方法和所需的运动。在此基础上，分析为了实现这些运动，机床必须具备的传动联系，实现这些传动的机构以及机床运动的调整方法。这个次序可以总结为“表面运动传动机构调整”。 在机床上，为了获得所需的工件表面形状，必须使刀具和工件完成表面成形运动。此外，机床还有多种辅助运动。,3.2 机床的传动,3

7、.2 机床的传动,切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件间的相对运动得到的，由于使用的刀具切削刃形状和采用的加工方法不同，形成发生线的方法也不同，概括起来有以下四种： 轨迹法 成形法 相切法 展成法,3.2 机床的传动,形成发生线的运动，称为表面成形运动。,机床的传动有机械、液压、气动、电气等多种形式，其中最常见的是机械传动和液压传动。,3.2 机床的传动,机床的机械传动,（1）定比传动机构 定比传动机构是具有固定传动比或固定传动关系的传动机构，也称为传动副。 机床上常用的传动副有皮带传动、齿轮传动、蜗杆蜗轮传动、齿轮齿条传动和丝杠螺母传动。,3.2 机床的传动,（2）变速机构 机械加工时，为

8、了能采用合理的切削速度和进给量，机床就应能改变传动速度。能够改变机床部件运动速度的机构称为变速机构。 机床上常见的变速机构有以下几种： 滑动齿轮变速机构 离合器式齿轮变速机构 摆移变速机构 交换齿轮变速机构。,3.2 机床的传动,3.2 机床的传动,（3）换向机构 为了满足加工的不同需要，机床的主传动部件和进给传动部件往往需要正、反向的运动。用来变换机床部件运动方向的机构称为换向机构。 三星齿轮换向机构 中间齿轮换向机构 圆锥齿轮换向机构,3.2 机床的传动,3.2 机床的传动,1. 机床的传动的组成 为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须具备三个基本部分： 执行件 机床上最终实现所需运动

9、的部件。如主轴、刀架以及工作台等，其任务是带动工件或刀具完成一定的运动并保持准确的运动轨迹。 动力源 为执行件提供运动和动力的装置。如交流异步电动机、直流或交流调速电动机或伺服电动机。 传动装置 传递动力和运动的装置。通过它可把动力源的动力和运动传递给执行件；也可把两个执行件联系起来，使二者间保持某种确定的运动关系。,3.2 机床的传动,机床的传动链 由动力源传动装置执行件，或执行件传动装置执行件构成的传动联系，称为传动链。 传动链可分为外联系传动链和内联系传动链。 实现简单运动的传动链称为外联系传动链，联系动力源和执行件 外联传动链不要求运动源与执行件间有严格的传动比关系。 实现复杂运动的传

10、动链称为内联系传动链，联系复合运动之内的各个分解部分，传动链所联系的执行件之间的相 对速度(及相对位移量)有严格的要求。,3.2 机床的传动,3.2 机床的传动,为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。,主轴变速及换向的换置机构,不同的螺纹导程,卧式车床的传动原理图,3.2 机床的传动,例 卧式车床的传动原理图,卧式车床的传动原理图,车床有两条传动链：一条是外联系传动链，即从电动机12Uv34主轴，称为主运动传动链。 另一条是内联系传动链。由主轴45Us67丝杠刀具，得到刀具和工件间的复合成形运动螺旋运动。,以上卧式车床的传动原理图既可用于

11、车削螺纹，也可用于车削圆柱面和端面，不同之处在于车削螺纹时，Us必须计算和调整得非常准确，车削圆柱面和端面时Us不需非常准确。,3.2 机床的传动,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。机床的传动系统图是表示机床全部运动传动关系的示意图。图中用简单的规定符号（见国家标准GB446084机城制图机构运动简图符号）代表各传动元件，并标明齿轮和蜗轮的齿数、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，在图中，各传动元件按照运动传递的先后顺序，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。,3.3 车床及车刀,车床的作用是加工各种回转表面(内外圆柱

12、面、圆锥面及成型回转表面)和回转体的端面，有些车床还能加工螺纹面。 车床的主运动通常由工件的旋转运动实现，进给运动由刀具的直线移动来完成。 分类：车床种类繁多，按其用途和结构的不同，主要分为：卧式车床及落地车床，立式车床，转塔车床，仪表车床，单轴自动和半自动车床，多轴自动和半自动车床，彷形车床及多刀车床，专门化车床。 CA6140卧式车床是最典型的普通车床，下面以它为例介绍车床。,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,床身上最大工件回转直径-400mm 最大工件长度-750；1000；1500；2000mm 刀架上最大工件回转直径-210mm 主轴转速： 正转 24级-1

13、01400r/min 反转 12级-141580r/min 进给量： 纵向 64级-0.0286.33mm/r 横向 64级-0.0143.16mm/r,3.3 车床及车刀,车削螺纹范围：米制螺纹 44种-P=1192mm 英制螺纹 20种-=224牙/in 模数螺纹 39种-m=0.2548mm 径节螺纹 37种-DP=196牙/in 主电机功率：-7.5kW,车削加工分为粗车、半精车、精车和精细车。 通常，车削能达到的公差等级为IT8IT7，表面粗糙度Ra值为1.66.3m。,3.3 车床及车刀,（1）传动系统 分析机床某一传动链时，采用所谓“抓两端、联中间”的方法，即首先抓住该传动链的有

14、关末端件（即起止点），然后顺次读出他们中间的联系，构成一条传动路线。 1）主运动传动链 两末端件是主电动机与主轴，带动工件旋转实现主运动，并满足主轴变速和换向的要求。,双向多片摩擦式离合器M1， M1的作用是使主轴VI正转、反转或停止,齿式离合器M2,7.5kw 1450r/min,左边Z56、Z51空套齿轮,右边Z50空套齿轮,主传动路线如下 ：,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,主运动传动链 轴的运动可通过轴、间三对齿轮中的任一对传至轴，故轴获得23=6种转速。 轴传往主轴有2条路线： 高速传动路线 主轴上的滑移齿轮50向左移，使之与轴上右端的齿轮63啮合，运动由轴经齿轮副6350直

15、接传给主轴，得到4501400rmin的6级高转速。 低速传动路线 主轴上的滑移齿轮50移至右端，使其与主轴上的齿式离合器M2啮合。轴的运动经齿轮副2080或5050传给轴，又经齿轮副2080或5150传给轴，再经齿轮副2658和齿式离合器M2传至主轴，使主轴获得 10500rmin的中低转速。,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,传动路线表达式表示如下：,主轴转速级数计算(实际近似上) ： 1(211)3(221)1136,主轴正转（M1向左）转速级数计算： 123 (221)1124,主轴反转（M1向右）转速级数计算： 1 (11) 3 (221)1112,高速传动路线,低速传动路线,

16、正转,反转,3.3 车床及车刀,传动路线表达式表示如下：,主轴的各级转速可按下列运动平衡式计算：,式中 D、D主动和从动皮带轮直径； V带传动的滑动系数，可取0.02； Z- 、 Z- 轴和轴 之间相啮合的主动齿轮和从动齿轮齿数。,3.3 车床及车刀,传动路线表达式表示如下：,主轴的各级转速的计算：,主轴正转（M1向左）转速的计算,主轴正转（M1向左）转速的范围为10r/min1400r/min。,3.3 车床及车刀,2）进给运动传动链 进给运动传动链的两个末端件分别是主轴和刀架，其功用是使刀架实现纵向或横向移动及变速与换向。 车削螺纹传动路线 CA6140能车削米制、英制、模数制和径节制四种

17、标准螺纹，此外，还可以车削大导程、非标准和较精密的螺纹。既可以车削右旋螺纹，也可以车削左旋螺纹。 车削螺纹时传动链的运动平衡式为：,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,标准米制螺纹导程 （mm）,车削米制螺纹时，进给箱中的离合器M3和M4脱开，M5接合。,3.3 车床及车刀,车削米制螺纹的运动平衡式为：,由上式可知，如适当选择U基和U倍值，就可得到米制螺纹导程L的各值。,进给箱中的基本变速组是双轴滑移齿轮变速机构，由轴XIII上的8个固定齿轮和轴XIV上的四个滑移齿轮组成，共有8种传动比（除U基1 、 U基5外成等差数列排列）。,3.3 车床及车刀,增倍变速组由轴XVXVII间的三轴滑移齿

18、轮机构组成。可变换4种传动比（成等比数列排列）。,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,英制螺纹在英、美等英寸制国家中广泛应用，我国部分管螺纹也采用英制螺纹。英制螺纹的标准值以每英寸长度上的螺纹扣数（扣in）表示，其标准值也按分段等差数列的规律排列。英制螺纹的导程L1 （in）。由于CA6140型车床的丝杠是米制螺纹，所以被加工的英制螺纹也应换算成以毫米为单位的相应导程值，即 车削英制螺纹时，对传动路线作如下变动。首先，使传动链的传动比包含特殊因子25.4；其次，将基本组两轴的主、被动关系对调，以便使分母为等差级数。其余部分的传动路线与车削米制螺纹时相同。其运动平衡式为：,3.3 车床及车刀

19、,径节螺纹主要用于英制蜗杆，其标准值用径节DP表示。径节代表齿轮或蜗轮折算到每英寸分度圆直径上的齿数，故英制蜗杆的轴向齿距为 mm 标准径节的数列也是分段等差数列。径节螺纹的导程排列的规律与英制螺纹相同，只是含有特殊因子25.4。车削径节螺纹时，可采用英制螺纹的传动路线，但挂轮需换为 ，其运动平衡式为 ： 式中,3.3 车床及车刀,车削米制螺纹： 车削模数制螺纹：用挂轮引入，其余同米制螺纹 车削英制螺纹：分母为等差级数。将车削米制螺纹时的基本组两轴的主、被动关系对调，其余同米制螺纹 车削径节制螺纹：分母为等差级数，同时用挂轮引入。,3.3 车床及车刀,此时需将进给箱中的齿式离合器M3、M4和M

20、5全部啮合，被加工螺纹的导程L工依靠调整挂轮的传动比u挂来实现。其运动平衡式为 挂轮的换置公式为,3.3 车床及车刀, 纵向和横向进给传动链 为了减少丝杠的磨损和便于操纵，机动进给是由光杠经溜板箱传动的。 a纵向进给传动链 CA6140型车床纵向机动进给量有64种。当运动由主轴经正常导程的米制螺纹传动路线时的运动平衡式为 化简后可得,3.3 车床及车刀,b横向进给传动链 通过运动平衡式的计算可知，当横向机动进给与纵向进给的传动路线一致时，所得的横向进给量为纵向进给量的一半，横向与纵向进给量的种数相同。 c刀架快速移动 刀架的纵向和横向快速移动由快速移动电动机（0.25kW，2800rmin）传

21、动，刀架快速纵向右移的速度为,3.3 车床及车刀,(b),按车刀的用途分类可分为普通车刀和成形车刀。 一. 普通车刀 1. 普通车刀的用途 (1) 外圆车刀,(a),(c),(d),3.3 车床及车刀,(2) 端面车刀,(3) 切断刀、切槽刀,3.3 车床及车刀,2. 普通车刀的结构型式 （1）整体车刀 （2）焊接式车刀 （3）机夹式硬质合金车刀 （4）机夹可转位车刀,与焊接式车刀相比可转位车刀有以下优点： a.刀片不经焊接、刃磨，刀具耐用度高，减少了换刀时间，生产率大大提高； b.可采用涂层刀片，提高刀具耐用度； c.刀杆可重复使用，可以标准化，便于管理； d.在烧结刀片前可在刀片上压制各种

22、形状的断屑槽，以实现可靠断屑。,3.3 车床及车刀,二. 成形车刀 用于车床上加工内外成形回转表面的车刀称为成形车刀。 1.成形车刀的特点： a. 加工精度稳定：成形车刀后刀面法剖面廓形根据工件轴向廓形设计，所以工件廓形精度完全取决于刀具的设计、制造和安装精度. b.生产率高： 同时工作刀刃长度长，一次行程就可切出工件。 c. 刀具寿命长： 成形车刀用钝后重磨前刀面，重磨次数多，刀具寿命长。 d. 刃磨方便： 成形车刀的前刀面为平面，刃磨方便。,3.3 车床及车刀,2. 成形车刀的类型,(a) 平体成形车刀 (b) 棱体成形车刀 (c) 圆体成形车刀 (d)切向进给成形车刀,3.3 车床及车刀

23、,焊接车刀 优点是：结构简单、紧凑；刀具刚度好、抗振性性能强；制造方便，使用方便。 缺点是：切削性能较低、刀杆不能重复使用、辅助时间长。 可转位车刀 优点：刀具使用寿命长、生产效率高、有利于推广新技术、新工艺，有利于降低刀具成本。,3.3 车床及车刀,转塔、回轮车床,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,3.3 车床及车刀,3.4 孔加工机床与刀具,钻床的加工方法及所需的运动如图所示,a)钻孔 b)扩孔 c)铰孔 d)攻螺纹 e) 锪沉头孔 f)锪平面,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,立式钻床,摇臂钻床,3.4 孔加工机床与刀具,镗床通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔

24、，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。 镗床的主要类型有卧式镗床、坐标镗床和金刚镗床等。,3.4 孔加工机床与刀具,卧式镗床的主要加工方法,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,卧式镗床,孔加工刀具按其用途可分为两大类。 一类式从实体材料中加工出孔的刀具，如麻花钻、扁钻、中心钻和深孔钻等； 另一类是对工件上的已有的孔进行再加工，如扩孔钻、锪钻、铰刀及镗刀等。,（1）麻花钻,3.4 孔加工机床与刀具,生产中，为了提高钻孔的精度和效率，常将标准麻花钻按特定的方式刃磨成“群钻”,标准型群钻,3.4 孔加工机床与刀具,（2）中心钻,

25、中心钻用来加工各种轴类工件的中心孔。下图是两种中心钻的外形图。,3.4 孔加工机床与刀具,（3）深孔钻,3.4 孔加工机床与刀具,（4）扩孔钻,3.4 孔加工机床与刀具,（5）锪钻,3.4 孔加工机床与刀具,（6）铰刀,3.4 孔加工机床与刀具,不同种类的铰刀,（7）镗刀,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,（8）拉刀,可拉削加工的各种内外表面,3.4 孔加工机床与刀具,圆孔拉刀的结构及拉削过程,3.4 孔加工机床与刀具,3.4 孔加工机床与刀具,其他孔加工刀具,3.5 刨床与插床,刨床主要用于刨削各种平面和沟槽。其主要类型有牛头刨床和龙门刨床。 龙门刨床工件的往复运动为主运动

26、，而进给运动是刨刀作横向或垂直间隙移动。 主要用于加工大型零件或同时加工多个零件。,3.5 刨床与插床,牛头刨床,3.5 刨床与插床,龙门刨床,刨削的主要应用,3.5 刨床与插床,插床 插床可以理解为立式刨床，其主运动是滑枕带动插刀沿垂直方向所作的直线往复运动。 插床主要用于加工工件的内表面，如内孔中键槽及多边形孔等，有时也用于加工成形内外表面。,3.5 刨床与插床,铣床可以加工平面（水平面、垂直面等）、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上的齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。 铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性，因为一方面由于铣削是多刃连续切削，

27、生产率较高；另一方面，每个刀刃的切削过程又是断续的，切削力周期性变化，容易引起机床振动。 铣床的主要类型有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床。,3.6 铣床与铣刀,3.6 铣床与铣刀,立式升降台铣床,龙门铣床,3.6 铣床与铣刀,铣刀是一种应用很广泛的多齿旋转刀具。与刨削相比铣削有下述特点：铣刀刀齿轮流间隙的参加工作，同时工作的刀刃长度大，且无空行程；使用的切削速度较高，生产率高，加工表面粗糙度小；铣刀种类很多，按用途分类可分为以下三类： 1加工平面的铣刀 2加工沟槽的铣刀 3成型铣刀,3.6 铣床与铣刀,a) 圆柱铣刀 b) 端铣刀,3.6 铣床与铣刀,平面

28、铣刀,3.6 铣床与铣刀,铣削的工艺特点 （1）多刃切削，生产率较高 （2）铣削质量较好 （3）断续切削，容易产生冲击振动，限制了铣削质量和生产率的进一步提高。,铣刀、铣削用量 （1）切削速度 （2）进给量进给速度、每转进给量f、每齿进给量 （3）铣削深度是指平行于铣刀轴线方向的切削层尺寸 （4）铣削宽度是指垂直于铣刀轴线方向的切削层尺寸,3.6 铣床与铣刀,a)对称铣 b)不对称逆铣 c)不对称顺铣 端铣的三种铣削方式,端铣,3.6 铣床与铣刀,铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此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，引起

29、打刀。在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。,3.6 铣床与铣刀,顺铣,可以避免顺铣时发生的窜动现象。逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。,逆铣,a)逆铣 b)顺铣,3.6 铣床与铣刀,3.6 铣床与铣刀,1顺铣时刀具的寿命较长 逆铣时每个刀齿的切削厚度从零增至最大，所以在刀齿接触工件的初期，不能切入工件，而是在工件表面上挤压、滑行，使刀齿与工件之间的摩擦加大，从而加剧了刀具的磨损。顺铣时，每个刀齿的切削厚度都

30、是从最大减小至零，刀齿不会在工件表面挤压、滑行，刀具的磨损小，故寿命较长； 2顺铣时表面质量较好 逆铣时由于刀齿在工件表面上的滑动摩擦，切削表面将产生加工硬化，而且由于刀齿与工件表面的滑动摩擦，还会使工件表面粗糙，而顺铣时没有这些缺点，故表面质量较好；,3.6 铣床与铣刀,3顺铣时夹紧力比逆铣小 逆铣时，铣削垂直分力指向上方，对工件起上抬作用，容易引起工件松动，需要加大夹紧力；而顺铣时，铣削垂直分力向下，有压紧工件的作用，故顺铣时夹紧力比逆铣时小； 4顺铣时容易造成工件窜动 铣床工作台的移动多采用丝杠螺母机构，而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都存在间隙。顺铣时水平分力FH与工件的进给方向是相

31、同的，间隙产生在进给运动的前方，由于忽大忽小的FH的作用，造成进给量忽然增大减小，使工件连同工作台和丝杠一起向前窜动，甚至引起打刀。而逆铣时，水平分力FH与进给方向相反，铣削过程中工作台丝杠始终压向螺母，因此，不会因为间隙的存在而引起工件的窜动。,1端铣的加工质量比周铣高 端铣同时参加切削的刀齿多，切削面积和切削力变化较小，铣削过程比较平稳，振动小；端铣时，端铣刀的主切削刃担任主要切削工作，副切削刃起修光作用，铣削后可获得较低的表面粗糙度值，故端铣的加工质量较高； 2端铣的生产率比周铣高 端铣时刀具系统的刚性较好，端铣刀又可采用镶硬质合金刀片的结构，而且同时参加铣削的刀齿较多，因此，可进行高速

32、切削和强力切削，故生产率较高； 3周铣的适应性比端铣广 端铣通常只用于加工平面，而周铣除加工平面外，还可加工台阶面、沟槽、成型面等，故适应性较广。,3.6 铣床与铣刀,XK5040是立式升降台数控铣床，在数控系统的控制下实现X、Y、Z三坐标联动。因此主要用于复杂形状表面的加工，如轮、样板、模具和弧形槽等平面曲线和空间曲面。也可以作坐标铣削和孔加工。,3.6 铣床与铣刀,用磨料或磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料）作为切削工具进行切削加工的机床统称为磨床。磨床广泛应用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件、高硬度特殊材料及非金属材料（如陶瓷）的精加工。随着科学技术的发展，特别是精密铸造与精密锻造工艺的进步，

33、使得磨床有可能直接将毛坯直接磨成成品。此外，高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削效率，因此，磨床的使用范围日益扩大。 磨床的种类很多，主要类型有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具和刃具磨床及各种专门化磨床以及珩磨机、研磨机和超精加工机床等。,3.7 磨床与砂轮,外圆磨床可以磨削IT6IT7级精度的内、外圆柱和圆锥表面，表面粗糙度在Ra1.250.08m之间。外圆磨床的主要类型有普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、宽砂轮外圆磨床,3.7 磨床与砂轮,和端面外圆磨床等，其主参数是最大磨削直径。图是万能型外圆磨床典型加工示意。,3.7 磨床与砂轮,万能外圆磨床,由于磨削时

34、工件不用顶尖定心和支承，而由工件的被磨削外圆面定位，托板支撑进行磨削，所以称为无心外圆磨床。,无心磨床与外圆磨床相比，有下列优点：生产率高，因工件省去了打中心孔的工序且装夹省时，导轮和托板沿全长支承工件，因此能磨削刚度较差的细长工件，并可用较大的切削用量；磨削表面的尺寸精度、几何形状精度较高，表面粗糙度值小；容易实现自动化生产。,3.7 磨床与砂轮,3.7 磨床与砂轮,内圆磨床主要用于磨削圆柱孔和圆锥孔，其主参数是最大磨削内孔直径。 它的主要类型有普通内圆磨、无心内圆磨床、行星内圆磨床及专用内圆磨床。,3.7 磨床与砂轮,平面磨床主要有以下四种类型：卧轴矩台式平面磨床、立轴矩台式平面磨床、立轴

35、圆台式平面磨床和卧轴圆台式平面磨床。卧轴矩台式平面磨床工件由矩形电磁工作台吸住。,3.7 磨床与砂轮,卧轴矩台式平面磨床,3.7 磨床与砂轮,磨削使用的切削工具是砂轮，它是由磨料和结合剂构成、并经烧结后得到的多孔物体。 其特性取决于砂轮的磨料、粒度、结合剂、硬度和组织等参数。 砂轮的三要素：磨粒、结合剂和空隙。 1磨料 磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着磨削时的主要切削工作， 一般情况下，磨削硬的材料时，应选用硬度高的磨料，反之，选用硬度低的磨料。,3.7 磨床与砂轮,2粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。 磨粒筛分法分类，它的粒度号是以能通过的筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示，粒度号越大，则磨

36、粒越细。 磨粉显微测量法分类，它的粒度号以磨粒的实际尺寸来表示，并在粒度号前冠以“W”，粒度号越小，则微粉的颗粒越细。 粗磨时，磨削余量较大，要求的表面粗糙度值也较大，以提高生产率为主要目标，应选用粒度号小的较粗磨粒进行磨削，以提高磨削生产率。,3.7 磨床与砂轮,而精磨时，余量小，要求的表面粗糙度值也较低，应以表面粗糙度值小为主要目标，一般来说，应选用粒度号较大的细磨粒来进行磨削，以保证工件磨削后获得较低的表面粗糙度值。 工件材料塑性大或磨削接触面积大时，为避免磨削温度过高，使工件表面烧伤，宜选用小粒度号的细粒。 工件材料较软时，为避免砂轮气孔堵塞，也应选用小粒度号；反之选用大粒度号。 成型

37、磨削时，为保持砂轮轮廓精度，宜选用大粒度号的细粒度。,3.7 磨床与砂轮,3结合剂 砂轮中用以粘结磨料的物质称为结合剂。 结合剂的作用是将磨料粘合成具有一定强度和各种形状及其尺寸的砂轮。 砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力，主要决定于结合剂的性能。 常用的结合剂有：陶 瓷、树 脂、橡 胶、青 铜。,3.7 磨床与砂轮,4硬度 砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在外力作用下从砂轮上脱落的能力。或者是指磨粒受力后从砂轮表层脱落的难易程度。 磨粒容易脱落的砂轮软；磨粒不容易脱落的砂轮硬。 砂轮的硬度与磨料的硬度不同，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮的制造工艺，而与磨料的硬度无关。 磨削硬金属

38、时，为了能使磨钝的磨粒及时脱落，从而露出具有尖锐棱角的新磨粒，以保持砂轮的磨削性能，应选用软砂轮； 磨削软金属时，为了使磨粒不过早脱落，以延长砂轮使用寿命，应选用硬砂轮。 精磨和成形磨削时，为了保证精度和表面粗糙度以及砂轮的形状应选用稍硬的砂轮。 而工件材料的导热性差，易产生烧伤和裂纹时，选用的砂轮应软一些,3.7 磨床与砂轮,5组织 砂轮的组织是指磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系，用来表示砂轮结构紧密或疏松的程度。 6砂轮形状,3.7 磨床与砂轮,3.7 磨床与砂轮,3.7 磨床与砂轮,外圆磨削的加工类型,纵磨法 横磨法 综合磨法,外圆磨削方法,3.7 磨床与砂轮,平面磨削,3.7 磨床

39、与砂轮,周磨 端磨,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,1齿轮加工方法 根据齿形形成的原理，齿可分为成形法和展成法两类。 （1）成形法：成形法是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿。, 盘状齿轮铣刀：为铲齿成形铣刀，其加工精度，生产率都较低，但结构简单，成本低。刀具是旋转运动；铣刀眼齿轮坯的轴向移动。, 指状齿轮铣刀：加工模数较大齿轮 （m=10100mm），如：直齿、斜圆柱齿、人字齿。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,渐开线齿轮的齿形与基圆的大小有关， 基圆小渐开线就弯一些， 基圆大渐开线就直一些， 当基圆趋于无穷大时，渐开线就变成直线（齿条的齿形）。,成

40、形法加工齿轮,盘形齿轮铣刀铣齿轮,指状齿轮铣刀铣齿轮,渐开线齿形与模数和齿数有关，为了铣出准确的齿形，每个模数，每种齿数的齿轮就必须有一把齿轮铣刀，这样不经济也不可能，实际生产中，同一模数的齿轮，按其齿数划分为8组或15组，每一组采用同一把铣刀加工，该铣刀齿形按所加工齿数组内的最少齿槽轮廓做成，以保证加工出的齿轮在啮合时不会卡住。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,（2）展成法（范成法或包络法） 是利用齿轮的啮合原理进行切削的，其刀具的切削刃相当于齿条或齿轮的齿廓，与被加工齿轮的齿数无关，只需一把刀具就能加工出模数相同而齿数不同的齿轮，其加工精度和生产率比成形法高，因而应用也最广泛。 采用展成原

41、理加工齿轮的机床有滚齿机、插齿机、磨齿机、剃齿机和珩齿机等。 齿轮粗加工方法：铣齿、滚齿、插齿。 齿轮精加工方法：剃齿、珩齿、磨齿、研齿。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,滚齿机广泛用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，又是唯一能加工蜗轮的齿轮加工机床。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,滚齿过程,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,（1）滚齿原理,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,滚齿加工是根据展成法原理加工齿轮的。滚齿的过程相当于一对交错螺旋齿轮副啮合滚动的过程。将这对啮合传动副中的一个螺旋齿轮齿数减少到14个齿，其螺旋角很大而螺旋升角很小，就转化成蜗杆。再将蜗杆在轴向开槽形成切削刃和前刀面，各切削刃铲背形

42、成后刀面和后角，再经淬硬、刃磨，制成滚刀。滚齿时，工件装在机床工作台上，滚刀装在刀架的主轴上，使它们的相对位置如同一对螺旋齿轮相啮合。用一条传动链将滚刀主轴与工作台联系起来，对单头滚刀， 刀具旋转一转，强制工件转过一个齿，则滚刀连续旋转时就在工件表面加工出共轭的齿面，若滚刀再沿与工件轴线平行的方向作轴向进给运动，就可加工出全齿长。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,滚切直齿圆柱齿轮时所需的运动 （1）滚刀的旋转运动 （2）展成运动 （3）轴向进给运动 轴向进给是齿坯转一转时，滚刀沿齿坯轴向进给的距离。 对于工件是直立安装的机床来说，采用刀架自上向下还是自下向上的进给运动方向，应根据齿轮加工工艺采

43、用逆铣还是顺铣来确定，这是通过进给挂轮架中用或不用惰轮来实现。 滚齿时径向切深可在一次垂直进给后，由手摇移动工作台控制，小模数齿轮通常可以一次进给至全深，大、中模数齿轮，可分几次进给至全深。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,滚齿加工的工艺特点 加工精度高 可加工87级精度齿轮。 生产率高连续切削，无辅助时间损失。 刀具通用性强 模数和压力角相同而齿数不同的齿轮都可以加工。 不能加工内齿轮、扇齿轮和相距很近的双联齿轮。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,（2）加工直齿圆柱齿轮的传动原理 加工直齿圆柱齿轮的成形运动必须包括形成渐开线齿廓的展成运动和形成直线形齿线的运动。,换置机构, 范成运动传动链

44、包括由点4至点5，点6至 点7的固定传动比传动以及点5至点6传动比可变换的换置机构，属内联系传动链。 主运动传动链 由点1至点4，属外联系传动 链。 轴向进给运动传动链 工件7 8 910刀架升降丝杠刀架，是外联系传动链,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,为了形成螺旋线齿线，在滚刀作轴向进给运动的同时，工件还应作附加旋转运动B22，而且这两个运动之间必须保持确定的关系：滚刀移动一个工件螺旋线导程时，工件应准确地附加转过一转。,刀架1213 uy 1415合成6789工作台， 属内联系传动链。,滚切斜齿圆柱齿轮传动原理图,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,（3）滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理 斜齿圆柱齿

45、轮与直齿圆柱齿轮相比，其端面上齿廓是渐开线齿形，而齿长方向不是一条直线，是螺旋线。因此，在滚切斜齿圆柱齿轮时，除需要有展成运动，主运动和轴向进给运动以外，,齿廓的形成方法及成形运动与加工圆柱齿轮是相同的，但齿线是当滚刀切至全齿深时，在范成齿廓的同时形成的。,滚齿时，要求在切削部位滚刀的螺旋线方向与工件齿长方向一致，这是沿齿向进给切出全齿长的条件。因此加工前要调整滚刀的安装角。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,(4) 滚切蜗轮的传动原理柱齿轮的传动原理,(5) 滚刀的安装,滚刀是加工外啮合直齿和斜齿圆柱渐开线齿轮最常用的刀具,滚刀的基本蜗杆,齿轮滚刀具有蜗杆的形状，一般采用两种近似的齿形滚刀：

46、一种是阿基米德基本蜗杆的阿基米德滚刀； 一种是用法向直廓基本蜗杆的法向直廓滚刀。 工具厂一般都是阿基米德滚刀。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮安装角,(a)右旋滚刀滚切直齿轮； (b) 左旋滚刀滚切直齿轮,下图为螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮的安装角滚刀轴线与齿轮毛坯端面的夹角，滚刀位于工件前面，从几何关系可知，滚刀安装角。滚刀的螺旋升角,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,滚切斜齿圆柱齿轮时也和滚切直齿圆柱齿轮一样，应使滚刀螺旋线方向准确地与被加工齿轮的齿向一致，因此加工前要按此要求调整滚刀的安装角。 用滚刀加工斜齿圆柱齿轮时，由于滚刀和工件的螺旋方向都有左、右方向之分，共有四种不同的组合。则有 当被加工的斜齿轮的螺旋线方向相反时取“+”号，方向相同时取“-”号。,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,螺旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮安装角,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,Y3150E型滚齿机传动系统图,主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮。图是它的传动系统图。,3.8 齿轮加工机床与