机械加工教学课件第一章 机械加工方法与切削机床.ppt

1、第一章 机械加工方法与切削机床,学习目的与要求,（1）熟悉传统加工方法的加工范围 （2）熟悉主要加工机床的类型、结构及其加工工艺特点 （3）了解各种刀具的结构和用途 （4）了解机床的分类和型号编制方法 （5）熟悉机床的传动方法和传动链 （6）了解特种加工与常规切削加工的区别 （7）了解特种加工的原理、特点和应用范围,主要内容,第1章 机械加工方法与切削机床 1.1 传统切削加工方法与切削机床 1.1.1 车削与车床 1.1.2 铣削与铣床 1.1.3 刨削与刨床 1.1.4 钻削与钻床 1.1.5 镗削与镗床 1.1.6 磨削与磨床 1.2 曲面加工方法与加工机床 1.2.1 齿面加工与加工机

2、床 1.2.2 复杂曲面加工与加工中心,1.3 特种加工方法与加工机床 1.3.1 电火花加工 1.3.2 电解加工 1.3.3 激光加工 1.3.4 超声波加工 1.4 金属切削机床基础 1.4.1 概述 1.4.2 金属切削机床的主要部件 1.5 现代机床的发展 1.5.1 数控机床 1.5.2 加工中心 思考与练习：,1-1 传统切削加工方法与切削机床,一、车削加工与车床 1、车削加工 运动：工件旋转作主运动、车刀作进给运动 工艺特点 适用范围广 易保证被加工零件各表面的位置精度 可用于有色金属零件的精加工 切削过程比较平稳 生产成本较低 加工的万能性好,车床加工典型工序,外圆柱面,外圆

3、锥面,螺纹,端面,沟槽,内圆锥面,内圆柱面,旋转曲面,中心孔,打孔,滚花,2、车床的种类 卧式车床,立式车床：主要用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小且形状比较复杂的大型或重型零件。按结构形式分为单柱式和双柱式,转塔车床：没有尾座和丝杠，床身尾部装有多工位刀架，一般不能车螺纹,二、铣削加工与铣床 1、铣削加工 运动：铣刀旋转作主运动、工件作进给运动 应用：平面、沟槽、复杂曲面、孔 工艺特点： 生产效率高 刀齿散热条件较好 铣削加工应用范围广泛 铣削时容易产生振动 分类：,（1）端铣与周铣 端铣：加工质量好，大平面铣削 周铣：适应性较强，小平面、沟槽、成形面 加工特点比 较： 端铣的生产率高于周

4、铣 端铣的加工质量比周铣好 周铣的适应性比端铣好,（2） 顺铣与逆铣 顺铣：主切削运动方向与工件进给方向相同 逆铣：主切削运动方向与工件进给方向相反 加工特点比较 顺铣容易引起打刀；逆铣则可以避免打刀 铣削铸件或锻件等表面有硬皮的工件时，采用逆铣 逆铣时，切削厚度从零开始增大，加速刀具的磨损 逆铣时，铣削力将工件上抬，容易引起振动,2、铣床的种类 升降台式铣床,床身式铣床：工作台不升降，加工中等尺寸的零件 龙门铣床：适于采用大切削用量的切削,双轴圆形工作台铣床,龙门铣床,三、刨削加工与刨床 1、刨削加工 运动：刀具的往复直线运动为主切削运动、工件台带动工件作间歇的进给运动 应用：平面、直槽、母

5、线为直线的成形面 工艺特点： 机床与刀具简单，通用性好 刨削精度低 生产率低 加工成本低,2、刨床的种类 龙门刨床：工作台带着工件作直线往复运动；大型工件,牛头刨床：滑枕带着刨刀作直线往复运动 插床：立式刨床。主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向的直线往复运动,四、钻削加工与钻床 1、钻削加工 运动：钻头的旋转运动为主切削运动，钻头的轴向运动为进给运动 应用：钻、扩、铰孔；攻丝；锪孔、锪平等 （1）钻孔 粗加工 刀具：麻花钻 特点：容易产生“引偏” 排屑困难：分屑槽 切削热不易传散 加工精度差,钻孔隐偏,减少隐偏措施,预钻锥形定心坑,钻套为钻头导向,四差一大,导向差、刚性差、加工精度差、切削条件差

6、和轴向力大,（2） 扩孔和铰孔 分别为半精加工和精加工 扩孔钻的结构特点： 刚性较好 导向性较好 切削条件好 铰孔特点：P10P11,注意,扩孔和铰孔无法提高孔轴线的位置精度和直线度；而镗孔则可以,2、钻床的种类 立式钻床 摇臂钻床 其他钻床（如深孔钻床）,五、镗削加工与镗床 1、镗削加工 运动：镗刀旋转为主切削运动，工件或镗刀直行为进给运动 应用：直径较大的已有孔和孔系；外圆和平面 工艺特点 加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件 加工范围广泛 能获得较高的精度和较低的粗糙度 可有效地校正原孔的轴线偏斜，保证孔及孔系的位置精度 生产率低,2、镗床的种类 卧式镗床,车床镗孔,镗床镗孔,区别,

7、镗床是镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动；车床是工件旋转作主运动，车刀作进给运动,坐标镗床,六、磨削加工与磨床 1、磨削加工 定义 运动：砂轮的旋转为主运动 工艺特点 加工精度高，表面粗糙度小 可加工高硬度材料 径向分力大 磨削温度高 砂轮的自锐性 应用越来越广泛,2、磨床的种类 外圆磨床,特点：工件置于砂轮和导论之间并用托板支承定位，工件中心略高于两轮中心的连线，在导论的摩擦力作用下旋转 分类：纵磨法（贯穿磨法）和横磨法（切入磨法）,无心磨削示意图,无心磨削,内圆磨床,平面磨床,卧轴矩台平面磨床,立轴圆台平面磨床,1-2 曲面加工方法与加工机床,一、齿面加工与加工机床 1、齿轮齿形加工方

8、法 成形法普通铣床 展成法滚齿机、插齿机等 （1）铣齿成形法,成本低、加工精度低、生产率低、仅适用于单件小批生产 或加工精度不高的低速齿轮，也用于齿形的粗加工,铣齿工艺特点,弧齿锥齿轮铣齿机,（2） 滚齿展成法 滚齿所需要的运动 主运动：滚刀的高速旋转 分齿运动（展成运动）：滚刀与被切齿轮之间的啮合关系运动 垂直进给运动：滚刀沿工件轴向的进给运动,滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮 运动：展成运动渐开线齿形 差动运动螺旋线齿长 四条传动链：速度传动链 展成传动链 轴向进给传动链 差动传动链,滚齿加工特点 齿形精度和机床分度精度较铣齿高 可滚削出同模数而不同齿数的齿轮，提高了精度，降了成本 加工范围广 连

9、续切削，精度和生产效率高 不能滚削内齿轮和相距太近的多联齿轮 适宜于单件小批或成批大量生产,Y3150E型滚齿机,（3）插齿展成法 插齿所需要的运动 主运动：插齿刀的上下往复直线运动 分齿运动(展成运动)：插齿刀和工件之间的啮合关系运动 圆周进给运动 径向进给运动 让刀运动,插齿加工特点： 节省刀具，降低成本 与滚齿的加工精度基本相同 加工出的工件的齿形精度比滚齿高，分齿精度略低于滚齿 生产效率较滚齿低 加工范围较广泛 适宜于单件小批或成批大量生产,（4）剃齿展成法 插齿加工特点： 齿形精加工 精度可达76级 主要用来提高齿形精度和齿向精度，减小表面粗糙度值 机床结构简单，生产效率高 用于加工

10、插齿或滚齿后未经淬火的直齿和螺旋齿圆柱齿轮 多用于大批大量生产的齿形精加工,（5）珩齿展成法 珩齿加工特点： 一种齿形光整加工过方法，属于展成法加工 具有磨齿、剃齿、和抛光等精加工的综合作用 对齿形精度改善不大 用于加工经过淬火的齿轮 （6）磨齿 成形法磨齿,展成法磨齿,锥形砂轮磨齿,双碟形砂轮磨齿,（7）研齿展成法,2、齿形加工方法选择,二、复杂曲面加工与加工中心,特种加工方法与加工机床,种类：化学、电化学、电化学机械加工，电火花加工，超声波加工、激光束加工，离子束加工、电子束加工，磨料流加工，磨料喷射加工，液体喷射加工及各类复合加工 特点 可加工超硬脆材料和精密微细零件 靠电能、化学能、声

11、能、光能、热能等去除多余材料 可获得很低的表面粗糙度，残余应力、冷作硬化、热影响度远小于一般金属切削加工 加工范围广、适应性强 各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用,特种加工,1、电火花加工 加工原理 工艺特点 适应性强，可加工任何导电的硬脆、软韧及难切削加工材料 “无切削力”，方便地加工难加工的小孔、窄槽、薄壁件和各种特殊及复杂形状截面的型孔、型腔等 工件表面硬度高，表面润滑性和耐磨性较好，特别适用于模具制造 一般加工速度较慢,电火花加工原理示意图,切割各宗高硬度的导电材料 切割形状很复杂的模具 几乎没有切削力，切割极薄或易变形的工件 金属丝电极，故不需制造成型电极,电火花线切割加

12、工,2、点解加工 加工原理 工艺特点 工作电压小，电流大 应用范围广 生产率较高 工具电极可长期使用 适于加工易变形或薄壁件 加工精度难以控制 附属设备多，造价高 电解液腐蚀机床，污染环境,3、激光加工 加工原理 工艺特点 无加工工具，不存在工具磨损、断屑、排屑问题 几乎可加工任何难加工的金属和非金属，加工异形孔 非接触加工，工件无受力变形 效率高，工件受力热变形小，切割边缘质量好 激光束传递方便 易于控制,4、超声波加工 加工原理 工艺特点 各种脆硬材料，特别是电火花和点解加工难以加工的不导电材料和半导体材料，导电的硬质合金、淬火钢 各种型孔、型腔及复杂成型表面 加工质量好，无残余应力、组织

13、改变及烧伤等现象 刀具硬度可低于被加工材料的，易加工复杂形状工件 机床结构简单，操作维修方便 应用 型孔型腔加工 超声波切割 超声波清洗 超声波复合加工,超声波加工示意图,1-4 金属切削机床基础,一、概述 1、机床的基本组成 动力源 传动系统 基础件 工作部件 控制系统 冷却系统 润滑系统 其他装置 2、机床的运动 表面成形运动（工作运动）、辅助运动 3、机床技术性能指标 工艺范围 技术规格 加工精度和表面粗糙度 生产率 自动化程度 机床的效率和精度保持性 其他,机床的主要技术参数：尺寸参数、运动参数和动力参数,4、机床精度与刚度 （1）机床精度：几何精度、运动精度、传动精度、定位精度、工作

14、精度和精度保持性 （2）机床刚度：静刚度和动刚度 5、机床的分类及型号编制 （1）分类 （2）型号编制 通用机床型号表示方法 机床的类别和组别划分 机床的特性代号 机床主参数和第二主参数 机床的重大改进顺序号 同一型号机床的变型代号,二、金属切削机床的主要部件 1、主轴部件 （1）基本要求 旋转精度、静刚度、抗振性、热变形 （2）传动方式 齿轮传动、带传动、电动机直接驱动 （3）主轴部件结构 主轴的支承形式：两支承方式、三支承方式 构造 材料和热处理 普通机床：中碳钢调质处理+局部高频淬火 精密机床等：合金钢,车床主轴简图,主轴轴承：滚动轴承、液体动压轴承、液体静压轴承、空气静压轴承、自调磁浮

15、轴承等,2、机床的传动系统 （1）主传动系统 按电动机类型：交流电动机驱动和直流电动机驱动 按传动装置：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置及它们的组合 按变速连续性：分级变速传动和无级变速传动 （2）进给传动系统 机械进给传动 液压进给传动 电伺服进给传动,控制类型 开环系统 闭环系统 半闭环系统,电气伺服系统,驱动部件 步进电动机(脉冲电动机) 直流伺服电动机：小惯量直流电动机和大惯量直流电动机 交流伺服电动机 直线伺服电动机：同步式和感应式,机械传动部件：主要指齿轮(或同步齿轮)和丝杠螺母传动副,滚珠丝杠,作用：旋转运动直线运动 支承方式：角接触球轴承或双向推力圆柱滚子轴承与滚针轴承

16、的组合轴承,3、机床基础件：床身、立柱、横梁、底座等大件 （1）基本要求 具有足够的刚度和较高的刚度-质量比 较好的动态特性；各阶频率不共振；不因薄壁振动产生噪声 热稳定性好 排泄通畅，吊运安全，良好的结构工艺性 （2）结构 箱形类 板块类 梁支类,a）车床类床身 b）镗床、龙门刨床类床身 c）大型和重型机床类床身,（3）材料 铸铁：灰铸铁，HT200，HT150，HT100 钢板焊接结构 预应力钢筋混凝土 天然花岗岩 4、机床导轨：动导轨和静导轨（支承导轨） （1）主要技术要求 导向精度高 承载能力大，刚度好 精度保持性好 低速运动平稳性好,（2）导轨截面形状和组合形式,机床组合导轨形式,双

17、三角形导轨 双矩形导轨 矩形和三角形导轨的组合 矩形和燕尾形导轨的组合,a）双三角形导轨 b）宽式双矩形导轨 c）窄式双矩形导轨,（3）结构类型及特点 滑动导轨 静压导轨 卸荷导轨 滚动导轨,滚动导轨滚动体类型,a）滚珠循环型 b）滚柱循环型 c）滚针不循环型,4、机床刀架和自动换刀装置 （1） 要求 满足工艺过程所提出的要求 牢固地安装刀具；精确地调整刀具位置；自动换刀时，刀具交换前后处于正确位置 刀架、刀库、换刀机械手部有足够的刚度 可靠性高 换刀时间短 操作方便、安全 （2）类型 安装刀具数目：单刀架和多刀架 结构形式：方刀架、转塔刀架、回轮式刀架 驱动刀架转位的动力：手动转位刀架和自动(电动和液动)转位刀架,数控车床上自动换刀装置 a）、b）回转刀盘 c）双回转刀盘 d）链式刀库的数控车床 e）鼓轮式刀库数控车床 1、2-刀盘 3-回转刀盘 4-鼓轮式刀库 5-机械手 6-刀具转轴 7-回转头,a）,b）,c）,d）,e）,1-5 现代机床的发展,一、数控机床 （1）组成