第三章　常见金属切削机床与刀具.pptx

1、机械制造工艺,2-3q,第三章常见金属切削机床与刀具,本章应知,本章应会,2-3q,第一节金属切削机床的分类与型号,(1)按机床的工艺范围宽窄(万能性程度)分类1)通用机床。2)专门化机床。3)专用机床。(2)按机床的重量和规格分类可分为仪表机床、中型机床(一般机床)、大型机床(质量大于10t)、重型机床(质量大于30t)和超重型机床(质量大于100t)。(3)按机床主要部件和数目分类可分为单轴、多轴、单刀和多刀机床等。,一、机床的分类,2-3q,(4)按机床的自动化程度分类机床可分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床。(5)按机床的工作精度分类可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。

2、,65.tif,第一节金属切削机床的分类与型号,二、机床的型号,2-3q,2.有“”符号的，为大写的汉语拼音字母。3.有“”符号的，为阿拉伯数字。4.有“”符号的，为大写的汉语拼音字母，或阿拉伯数字，或两者兼有之。,表3-1机床的分类和代号,(2)通用特性代号、结构特征代号当某类型机床除有普通型外，还有表3-2所列的各种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。,第一节金属切削机床的分类与型号,(1)机床的分类及代号机床的分类别及代号用该类机床名称汉语拼音的第一个字母(大写)表示。,2-3q,表3-2机床的通用特性代号,(3)机床的组别代号和系别代号机床的组别代号和系别代号分别用一个阿拉

3、伯数字表示，每类机床按其主要布局及使用范围划分为十个组，用数字09表示。,第一节金属切削机床的分类与型号,2-3q,表3-3通用机床的类别、组别划分表,第一节金属切削机床的分类与型号,2-3q,表3-3通用机床的类别、组别划分表,(4)主参数、设计顺序号、主轴数和第二主参数机床主参数是表示机床规格大小的主要参数。(5)其他特性代号特性代号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型等。,第一节金属切削机床的分类与型号,2-3q,67a.tif,第一节金属切削机床的分类与型号,2-3q,第二节车床与车刀,(1)表面成形运动分为简单成

4、形运动和复合成形运动。1)简单成形运动。2)复合成形运动。,图3-1成形运动的组成,一、车床,1.车床的用途2.车床的运动,2-3q,第二节车床与车刀, 主运动。即工件的旋转运动，其转速高，消耗功率大。 进给运动。即刀具的移动，以工件的旋转轴线为基准，刀具可作纵向或横向进给，也可作斜向或曲线运动。进给量f常以主轴每转刀具的移动量计，即mm/r。(2)辅助运动除表面成形运动(即主运动和进给运动)以外的运动称为辅助运动。,图3-2卧式车床所能加工的典型表面,二、CA6140型卧式车床,1.机床的工艺范围,2-3q,第二节车床与车刀,2.机床的布局,图3-3CA6140型卧式车床的外形图,2-3q,

5、第二节车床与车刀,(1)主轴箱固定在床身4的左端，内部装有主轴和变速及传动机构。(2)刀架可沿床身4上的刀架导轨作纵向、横向或斜向移动。(3)尾座安装在床身4的尾座导轨上，可沿导轨纵向调整其位置。(4)床身固定在左右床腿7和5上。(5)溜板箱位于床身4的前面，固定在刀架部件2的最下层纵向溜板下面，可与刀架一起作纵向运动。(6)进给箱位于床身4的左端前侧。,2-3q,第二节车床与车刀,3.车床的主要技术性能,图3-4单柱式立式车床,三、立式车床,2-3q,第二节车床与车刀,1)车削适合于加工各种内、外回转表面。2)车刀结构简单、制造容易，便于根据加工要求对刀具材料、几何角度进行合理选择。3)车削

6、对工件的结构、材料、生产批量等有较强的适应性，应用广泛。4)除毛坯表面余量不均匀外，绝大多数车削为等切削横截面的连续切削。(1)普通车刀,四、车削的工艺特点,五、车刀,2-3q,第二节车床与车刀,1)普通车刀的用途 外圆车刀(见图3-5) 切断刀和切槽刀(见图3-2g)。用于切断工件或车槽。 镗孔刀(见图3-2c)。用于车削内孔，包括通孔或不通孔。 螺纹车刀(见图3-2h)。有内螺纹车刀和外螺纹车刀之分，用于车削工件的内外螺纹。2)普通车刀的结构形式。,2-3q,第二节车床与车刀, 焊接式硬质合金车刀，如图3-5b、c、d所示。刀片形状、尺寸、用途已标准化(GB/T 8521988)，其车刀结

7、构简单紧凑，刚性好，几何参数可根据加工条件和要求较灵活地选用。但焊接加热和刃磨会降低刀片的切削性能，影响其寿命，易产生微裂纹。 机夹式硬质合金车刀，如图3-5a所示。采用机械方法将普通硬质合金刀片固定在刀杆上。这种结构可避免刀片因焊接而产生的裂纹，刀杆可多次重复使用，也便于刀片的集中刃磨，但刀杆结构较复杂。,图3-5外圆车刀,2-3q,第二节车床与车刀, 机夹可转位车刀。采用特制的可转位刀片，并用机夹的方法将刀片直接紧固在刀杆上。可转位刀片在国家标准GB/T 20782007中规定有正三角形、正四边形、正五边形、菱形和圆形等。当刀片的一个切削刃用钝后，可将刀片转位，换一个切削位继续使用，而这种

8、转位不影响切削刃原始位置的精确性。因此，采用可转位车刀可以缩短停机时间，提高生产率。可转位车刀刀片的夹紧方式有：上压式、偏心式和综合式。(2)成形车刀用于卧式车床、自动车床和半自动车床上加工内外成形回转表面的车刀，称为成形车刀。,2-3q,第二节车床与车刀,1)成形车刀的特点 加工精度稳定。工件廓形精度完全取决于刀具的设计、制造和安装精度，加工的工件有互换性，不受操作者水平的影响，加工的公差等级可达IT9IT10，加工表面粗糙度Ra值可达3.26.3m。 生产率高。因成形车刀同时工作的切削刃长度长，一次行程就可切出工件，而且切削行程短，所以生产率高。 刀具寿命长。成形车刀用钝后可重磨前面，且可

9、重磨次数多。刃磨方便。成形车刀的前面为平面，刃磨方便。,2-3q,第二节车床与车刀,2)成形车刀的类型。 平体成形车刀。(见图3-6a)。为铲制凸半圆成形铣刀后面的平体成形车刀(又称铲刀)，它的外形呈条状，和普通车刀类似，只是切削刃不同。平体成形车刀常用在卧式车床上加工外成形回转表面，生产中用得最多的平体成形车刀是螺纹车刀、铲刀。,图3-6成形车刀的类型,2-3q,第二节车床与车刀, 棱体成形车刀。(见图3-6b)。为棱体成形车刀，它的外形是棱柱体，用钝后可重磨前面，且可重磨次数多，因而刀具寿命长，但它只能用于加工外成形回转表面。 圆体成形车刀。(见图3-6c)。为圆体成形车刀，它的外形是回转

10、体，用钝后可重磨前面，且可重磨次数比棱体成形车刀还多，圆体成形车刀能加工内、外成形回转表面，制造比棱体成形车刀容易，生产中用得较多。,2-3q,第三节钻床及孔加工刀具,一、钻床,图3-7钻床的加工方法,1.立式钻床2.摇臂钻床3.深孔钻床,二、钻削的工艺特点,2-3q,第三节钻床及孔加工刀具,1)麻花钻的两条切削刃对称地分布在轴线两侧。2)钻孔时背吃刀量可达到孔径的一半，金属切除率较高。,图3-8立式钻床外形,2-3q,第三节钻床及孔加工刀具,图3-9摇臂钻床外形,2-3q,第三节钻床及孔加工刀具,3)钻削过程是半封闭的，钻头伸入工件孔内并占有较大空间，切屑较宽切往往成螺旋状，而麻花钻容屑槽尺

11、寸有限，因此排屑较困难，已加工孔壁由于切屑的挤压摩擦常被划伤，使表面粗糙度Ra值较大。4)钻削时，冷却条件差，切削温度高。5)钻削为粗加工，其经济加工精度的公差等级为IT11IT13，表面粗糙度Ra值为12.550m。,三、孔加工刀具,图3-10麻花钻的结构,第三节钻床及孔加工刀具,1.麻花钻,3h-4,图3-11标准群钻,2.中心钻,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,3.深孔钻,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,4.扩孔钻,图3-12扩孔钻,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,5.锪钻,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,6.铰刀,图3-13锪钻及加工示意图,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,图

12、3-14铰刀的结构图,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,图3-15单刃镗刀,7.镗刀,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,图3-16浮动镗刀,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,3-17.tif,8.孔加工复合刀具,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,3-18.tif,第三节钻床及孔加工刀具,3h-4,一、卧式镗床,图3-19卧式镗床的外形图,第四节镗床,3h-4,图3-20卧式镗床的主要加工方法,第四节镗床,3h-4,二、坐标镗床,图3-21立式单柱坐标镗床的外形图,第四节镗床,3h-4,图3-22立式双柱坐标镗床的外形图,第四节镗床,3h-4,三、镗削的工艺特点,1)镗削是孔加工的主要方式之一。

13、 大型工件回转作主运动时，由于工件外形尺寸大，转速不宜太高，工件上的孔或孔系直径相对较小，不易实现高速切削。 工件结构复杂，外形不规则，孔或孔系在工件上往往不处于对称中心或平衡中心，工件回转时，平衡较困难，容易因平衡不良而引起加工中的振动。2)镗削可以方便地加工直径大的孔。3)镗削能方便地实现对孔系的加工。,第四节镗床,3h-4,4)镗床多种部件能实现进给运动，因此，工艺适应能力强，能加工形状多样、大小不一的各种工件的多种表面。5)镗孔的经济加工精度的公差等级为IT7IT9，表面粗糙度Ra值为0.83.2m。,第四节镗床,3h-4,一、铣床,1.卧式升降台铣床,图3-23铣削加工的各种表面,第

14、五节铣床及铣刀,3h-4,图3-24卧式升降台铣床的外形图,第五节铣床及铣刀,3h-4,图3-25立式升降台铣床的外形图,第五节铣床及铣刀,3h-4,2.立式升降台铣床3.龙门铣床,图3-26龙门铣床的外形图,第五节铣床及铣刀,3h-4,二、铣削的工艺特点,1)铣削在金属切削加工中应用仅次于车削，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，其生产效率均高于刨削。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

15、度也是变化的，因此切削力是变化的，受冲击较大。,第五节铣床及铣刀,3h-4,5)铣削的经济加工精度的公差等级为IT7IT9，表面粗糙度Ra值为12.51.6m。,第五节铣床及铣刀,3h-4,三、铣刀,1.加工平面的铣刀,图3-27加工平面用铣刀,2.加工沟槽的铣刀,第五节铣床及铣刀,3h-4,图3-28加工沟槽用铣刀,3.特种铣刀,第五节铣床及铣刀,3h-4,图3-29加工特形沟槽用铣刀,第五节铣床及铣刀,3h-4,一、磨床的功能和类型,第六节磨床,3h-4,二、外圆磨床,图3-30万能外圆磨床的典型加工示意图,第六节磨床,3h-4,3-31.tif,第六节磨床,3h-4,三、内圆磨床,图3-

16、32普通内圆磨床的磨削方法,第六节磨床,3h-4,四、平面磨床,1)卧轴矩台平面磨床工件由矩形电磁工作台吸住。2)立轴矩台平面磨床砂轮旋转n0是主运动，矩形工作台纵向往复运动f1是圆周进给运动，砂轮架间歇的竖直运动f2是切入运动，如图3-33b所示。3)立轴圆台平面磨床砂轮旋转n0是主运动，圆工作台转动f1是圆周进给运动，砂轮架间歇的竖直运动f2是切入运动，如图3-33c所示。4)卧轴圆台平面磨床砂轮旋转n0是主运动，圆工作台转动f1是圆周进给运动，砂轮架连续径向运动f2是径向进给运动，间歇的竖直运动f3是切入运动，如图3-33d所示。,第六节磨床,3h-4,图3-33平面磨床加工示意图,第六

17、节磨床,3h-4,图3-34卧轴矩台平面磨床的外形图,第六节磨床,3h-4,五、磨削的工艺特点,1)砂轮在磨削时具有极高的圆周速度，一般为35m/s左右，高速磨削时可达5085m/s。2)磨削可以获得很高的加工精度和很小的表面粗糙度值，其经济加工精度的公差等级为IT6IT7表面粗糙度Ra值为0.20.8m，广泛用于工件的精加工。3)砂轮不仅可以磨削铜、铝、铸铁等较软的金属材料，还可以磨削硬度很高的淬硬钢、高速钢、硬质合金、钛合金和玻璃等金属及非金属材料。4)磨削是一种少切削的加工方法，在一次行程中切除的金属量很小，金属切除效率低。,第六节磨床,3h-4,一、齿轮加工机床,1.齿轮加工方法,图3

18、-35成形法加工齿轮,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,3h-4,(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。(2)展成法展成法亦称包络法，是利用齿轮的啮合原理进行的。,图3-36常用的齿面展成加工方法,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,3h-4,(1)滚齿原理滚齿机是用齿轮滚刀根据展成原理来加工齿轮渐开线齿廓的。,图3-37滚齿,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,2.滚齿机,3h-4,图3-38齿轮滚刀,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,3h-4,(2)加工直齿圆柱齿轮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。1)展成运动是滚刀与工件之间的啮合运

19、动，是一个复合的表面成形运动。2)从切削角度分析，滚刀的旋转是主运动。3)滚刀的旋转和滚刀(刀架)沿工件轴线方向的竖直进给运动是形成直线形齿线的运动。,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,3h-4,(3)滚切斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，端面齿廓都是渐开线，但齿线不是直线，而是螺旋线。(4)Y3150E型滚齿机Y3150E型滚齿机主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮，使用蜗轮滚刀时，还可以手动径向进给滚切蜗轮。,图3-39滚切斜齿圆柱齿轮的原理,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,3h-4,图3-40Y3150E型滚齿机的外形图,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,3h-4,(5)滚齿的工艺特点1)加工

20、精度高。2)生产率高。3)滚刀通用性强。4)适应性好。,图3-41插齿原理及插齿时所需的成形运动,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,3.插齿机,3h-4,(1)插齿原理插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。(2)插齿的工艺特点1)加工精度高。2)生产率较低。3)适用性较好。(1)蜗杆砂轮磨齿机蜗杆砂轮磨齿机用直径很大的修整成蜗杆形的砂轮磨削齿轮，其工作原理与滚齿机相同，但形成齿线的轴向进给运动一般由工件完成。,第七节齿轮加工机床及切齿刀具,4.磨齿机,3h-4,(2)锥形砂轮磨齿机锥形砂轮磨齿机是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的，它所使用的砂轮轴向截面积形状是按照齿条的齿廓修整的。(3)双碟形砂轮磨齿机双碟形砂轮磨齿机用两个碟形砂轮的端面(实际是宽度约为0.5mm的工作棱边所构成的环形平面)来形成假想齿条的不同的两侧面，并同时磨削齿槽的左右齿面。,图3-42磨齿机