金属切削机床及各种加工方法.PPT

2.1 金属切削机床的分类、型号及传动金属切削机床的分类、型号及传动2.2 车削加工车削加工2.3 铣削、刨削和拉削铣削、刨削和拉削2.4 钻削与镗削加工钻削与镗削加工2.5磨削加工磨削加工2.6光整加工光整加工2.7齿轮齿形加工齿轮齿形加工2.8 特种加工技术概述特种加工技术概述22.2 车削加工车削加工2.2.1 车削加工范围车削加工范围 l车床能完成的各种加工（1）l l 工件的装夹工件的装夹l l 常见的几种车床常见的几种车床2.2.2 车削加工机床车削加工机床 在车床上利用工件旋转、刀具相对移动来完成工在车床上利用工件旋转、刀具相对移动来完成工件的加工。件的加工。3 易于保证各种轴、盘、套等类零件各表面的位置精度易于保证各种轴、盘、套等类零件各表面的位置精度 粗车：精度粗车：精度IT13IT11、表面粗糙度、表面粗糙度Ra5012.5m；半精车：精度半精车：精度IT10IT9、表面粗糙度、表面粗糙度Ra 6.33.2m 精车：精度精车：精度IT8IT6、表面粗糙度、表面粗糙度Ra1.60.8m 适合于有色金属零件的精加工适合于有色金属零件的精加工 金刚石车刀、小切深及小进给、高速度金刚石车刀、小切深及小进给、高速度 切削过程平稳、切削效率高切削过程平稳、切削效率高 刀具简单，适应性广刀具简单，适应性广 适合加工各种材料，但难以切削硬度较高的淬硬材料适合加工各种材料，但难以切削硬度较高的淬硬材料 2.2.3 车削的工艺特点车削的工艺特点42.2.4 车削加工的应用车削加工的应用车削加工的一般应用车削加工的一般应用 车外圆和端面车外圆和端面 切断和车槽切断和车槽 滚花、滚压滚花、滚压 车（镗）内孔和切槽车（镗）内孔和切槽 钻孔、铰孔、扩孔、攻丝、套螺纹钻孔、铰孔、扩孔、攻丝、套螺纹5车削锥面车削锥面1）转动小滑板（小刀架）转动小滑板（小刀架）：转过角度等于锥度斜角，：转过角度等于锥度斜角，手动进给小滑板。适合于加工大而短的内外锥度。手动进给小滑板。适合于加工大而短的内外锥度。2）偏移尾座）偏移尾座：偏移距离：偏移距离S=L(D-d)/2l，大拖板自动进给。，大拖板自动进给。适合于加工小而长的外锥度。不能加工整体圆锥。适合于加工小而长的外锥度。不能加工整体圆锥。3）靠模法）靠模法：靠模连在中拖板上，大拖板自动进给，适：靠模连在中拖板上，大拖板自动进给，适合于批量加工小而长的外锥度，也可加工成型面。合于批量加工小而长的外锥度，也可加工成型面。精度高、效率高。精度高、效率高。4）成形刀具法）成形刀具法：成形刀具作横向进给，精度高、效率：成形刀具作横向进给，精度高、效率高。适合于批量加工短锥度，也可加工短的成型面。高。适合于批量加工短锥度，也可加工短的成型面。6尖刀车削螺纹尖刀车削螺纹 特点：精度高，适应性广（可以加工各种牙形、左特点：精度高，适应性广（可以加工各种牙形、左右旋、内外螺纹），但效率低。右旋、内外螺纹），但效率低。l l 刀具前刀面上牙形角要与螺纹的牙形角吻合，刀尖刀具前刀面上牙形角要与螺纹的牙形角吻合，刀尖与机床中心等高，刀杆与主轴轴线垂直（用样板校与机床中心等高，刀杆与主轴轴线垂直（用样板校对）对）l 吃刀的方法有径向或斜向。吃刀的方法有径向或斜向。车削螺纹车削螺纹7梳刀车螺纹梳刀车螺纹特点：效率较高，但只能加工小螺距较短的螺纹。特点：效率较高，但只能加工小螺距较短的螺纹。旋风铣螺纹旋风铣螺纹 原则上不属于车螺纹，但可以在车床上原则上不属于车螺纹，但可以在车床上进行改装。进行改装。特点：效率较高，用于加工螺距较大的螺纹。特点：效率较高，用于加工螺距较大的螺纹。82.3 铣削、刨削和拉削铣削、刨削和拉削 2.3.1 铣削加工范围铣削加工范围平面、直槽、平面、直槽、T形槽、燕尾槽形槽、燕尾槽以及三维内外形状等以及三维内外形状等9铣削实例铣削实例10铣削实例铣削实例11铣削实例铣削实例12 2.3.2 铣削加工刀具铣削加工刀具立铣刀立铣刀盘铣刀盘铣刀三面刃铣刀三面刃铣刀键槽铣刀键槽铣刀锯片铣刀锯片铣刀13各各 种种 铣铣 刀刀14各各 种种 铣铣 刀刀15各各 种种 铣铣 刀刀162.3.3 铣铣 床床卧式升降台铣床卧式升降台铣床立式升降台铣床立式升降台铣床龙门铣床龙门铣床数控铣床数控铣床17l l 铣削方式铣削方式（1）周铣法：用圆周齿进行铣削加工周铣法：用圆周齿进行铣削加工逆铣顺铣18顺铣中的工作台窜动顺铣中的工作台窜动19 逆铣逆铣顺铣顺铣切削运动切削运动切削方向与进给方向相反切削方向与进给方向相反切削方向与进给方向相同切削方向与进给方向相同切削厚度切削厚度由由0最大最大由最大由最大0刀具磨损刀具磨损初期有滑擦，磨损快初期有滑擦，磨损快刀齿易切入，寿命长刀齿易切入，寿命长作用力作用力垂直分力使工件上抬，不垂直分力使工件上抬，不利于夹紧工件；利于夹紧工件；水平分力与进给方向反向，水平分力与进给方向反向，消除了丝杠间隙，进给平消除了丝杠间隙，进给平稳稳垂直分力使工件下压，有垂直分力使工件下压，有利于夹紧工件；利于夹紧工件；水平分力与进给方向同向，水平分力与进给方向同向，由于丝杠间隙，工作台会由于丝杠间隙，工作台会前窜，造成啃刀或打刀。前窜，造成啃刀或打刀。表面质量表面质量表面粗糙表面粗糙表面光洁表面光洁使用情况使用情况常用常用 无间隙进给机床采用无间隙进给机床采用 20（2）端铣法）端铣法：用端面齿进行铣削加工：用端面齿进行铣削加工21端端 铣铣周周 铣铣端面齿工作，有修光过渡刃和端面齿工作，有修光过渡刃和副刀刃，加工表面质量较好副刀刃，加工表面质量较好圆周齿工作，加工表面易圆周齿工作，加工表面易产生波纹，质量差产生波纹，质量差多个切削刃同时切削，切削力多个切削刃同时切削，切削力变化小，切削平稳性好变化小，切削平稳性好只有一个到两个刀齿切削，只有一个到两个刀齿切削，切削力波动大，切削平稳切削力波动大，切削平稳性较差性较差刀杆悬伸小，刚性好，可大切刀杆悬伸小，刚性好，可大切削用量工作，效率高削用量工作，效率高刀杆悬伸长，刚性差，变刀杆悬伸长，刚性差，变形大，切削效率低形大，切削效率低切削厚度变化小，可避免逆铣切削厚度变化小，可避免逆铣的剧烈摩擦和顺铣的打刀，刀的剧烈摩擦和顺铣的打刀，刀具磨损小具磨损小切削厚度变化大切削厚度变化大易镶嵌硬质合金刀片易镶嵌硬质合金刀片多使用高速钢制造多使用高速钢制造加工多样性差加工多样性差适应性好适应性好22l l 铣削过程铣削过程（1）铣削用量）铣削用量铣削速度铣削速度铣刀切削刃最大直径处的线速度铣刀切削刃最大直径处的线速度进给量进给量每齿进给量、每转进给量、每分钟进给量每齿进给量、每转进给量、每分钟进给量铣削深度铣削深度沿铣刀轴线方向上测量的切削量沿铣刀轴线方向上测量的切削量铣削宽度铣削宽度沿铣刀轴线垂直方向上的切削量沿铣刀轴线垂直方向上的切削量（2）切削层尺寸平面参数）切削层尺寸平面参数切削公称厚度切削公称厚度沿铣刀半径方向测量的切削层参数沿铣刀半径方向测量的切削层参数切削公称宽度切削公称宽度主切削刃与工件的接触长度主切削刃与工件的接触长度（3）铣削力）铣削力大小、方向大小、方向时刻在变化时刻在变化切削层尺寸平面面积切削层尺寸平面面积同时工作的刀齿数同时工作的刀齿数切削刀齿旋转切削刀齿旋转232.3.4 铣削工艺特点铣削工艺特点（1）多齿切削，多齿切削，生产率较高生产率较高（2）间断切削，刀齿散热条件较好间断切削，刀齿散热条件较好（3）切削层参数变化，引起切削力的变化，使切削层参数变化，引起切削力的变化，使切削过程不平稳，切削过程不平稳，（4）铣削加工精度铣削加工精度IT98，Ra6.31.6m；高速铣；高速铣精度精度IT76，Ra1.60.4m24l l 铣削中的分度铣削中的分度当铣削四方、六方、齿形离合器、齿轮和多齿刀具当铣削四方、六方、齿形离合器、齿轮和多齿刀具的容屑槽时，每铣过一个表面后，需要将工件转动一的容屑槽时，每铣过一个表面后，需要将工件转动一定角度，再铣另一表面，这种工作称为定角度，再铣另一表面，这种工作称为分度分度，分度使，分度使用铣床的附件用铣床的附件分度头分度头进行。进行。万能分度头万能分度头分度盘分度分度盘分度25盘形或指形铣刀铣螺纹盘形或指形铣刀铣螺纹 用于加工大导程螺纹，效率较高。用于加工大导程螺纹，效率较高。l l 铣削螺纹铣削螺纹梳形螺纹铣刀铣螺纹梳形螺纹铣刀铣螺纹 用于批量加工小螺距较短的螺纹，效率较高。用于批量加工小螺距较短的螺纹，效率较高。262.3.5 刨削加工刨削加工l l 刨削的工艺特点：刨削的工艺特点：（1）加工精度低（加工精度低（IT9IT8，Ra6.31.6m）（2）加工效率低（单程切削、单刀切削、冲击严重）加工效率低（单程切削、单刀切削、冲击严重限制了刨削用量的提高）限制了刨削用量的提高）（3）刀具结构简单，通用性好刀具结构简单，通用性好l l 宽 刃 精 刨（低 速、小 切 深）宽 刃 精 刨（低 速、小 切 深）加 工 表 面 粗 糙 度加 工 表 面 粗 糙 度Ra1.60.4m，直线度误差不大于，直线度误差不大于0.02mm/1m，可代替可代替刮研或磨削，保证平面贴合度，常用于导轨面、结合面的刮研或磨削，保证平面贴合度，常用于导轨面、结合面的精加工精加工l刨削机床：刨削机床：牛头刨床加工，龙门刨床加工牛头刨床加工，龙门刨床加工l l 刨削运动与加工范围：刨削运动与加工范围：加工平面、直通沟槽和成型面加工平面、直通沟槽和成型面等。等。27l l 插削加工：插削加工：插削方法：插削方法：立式刨削立式刨削插削应用：插削应用：常用于内孔直槽或外形的加工。常用于内孔直槽或外形的加工。插削机床：插削机床：插床插床282.3.6 2.3.6 拉削加工拉削加工1）拉削运动与加工范围：）拉削运动与加工范围：可以加工各种截面形状的内可以加工各种截面形状的内外表面，但不能加工薄壁零件及轴向尺寸太大的零件。外表面，但不能加工薄壁零件及轴向尺寸太大的零件。4）拉孔的特点：）拉孔的特点：l拉削速度低，切削量小，拉削平稳，刀具磨损慢，加拉削速度低，切削量小，拉削平稳，刀具磨损慢，加工精度高，表面质量好工精度高，表面质量好 l拉削精度拉削精度IT7IT6，Ra0.80.4m l拉削刀具结构复杂，制造困难，成本高，拉削效率拉削刀具结构复杂，制造困难，成本高，拉削效率高，一般用于批量生产高，一般用于批量生产 l拉孔加工要求工件安装采用浮动式结构，不夹紧，防拉孔加工要求工件安装采用浮动式结构，不夹紧，防止孔中心与拉刀中心不重合，而破坏拉刀。止孔中心与拉刀中心不重合，而破坏拉刀。l 拉削不能校正原有孔的位置误差。拉削不能校正原有孔的位置误差。3）拉刀：）拉刀：其截面形状为加工孔的轴向端面形状，它把总其截面形状为加工孔的轴向端面形状，它把总的切削量分散到拉刀的各个刀齿上。的切削量分散到拉刀的各个刀齿上。2）拉床）拉床292.4.2 钻床钻床2.4.1 钻削运动与加工范围钻削运动与加工范围钻床加工可用于：钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等。钻床加工可用于：钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等。2.4 钻削与镗削加工钻削与镗削加工30 麻花钻的角度：麻花钻的角度：前角前角0为正交平面内前刀面与基面的夹角，由于钻头的前刀面为正交平面内前刀面与基面的夹角，由于钻头的前刀面为螺旋面，故越靠近中心，前角越小，横刃为负前角。为螺旋面，故越靠近中心，前角越小，横刃为负前角。侧后角侧后角为轴向圆柱剖面内后刀面与切削平面的夹角为轴向圆柱剖面内后刀面与切削平面的夹角。故越靠。故越靠近中心，后角越大。近中心，后角越大。顶角顶角2两主切削刃在中心截面上投影的夹角。标准钻头顶角为两主切削刃在中心截面上投影的夹角。标准钻头顶角为118。横刃斜角横刃斜角 主切削刃与横刃在钻头端面上投影的夹角。主切削刃与横刃在钻头端面上投影的夹角。螺旋角螺旋角 最外缘螺旋线切线与轴线的夹角最外缘螺旋线切线与轴线的夹角2.4.3 钻头、锪钻、铰刀和丝锥钻头、锪钻、铰刀和丝锥（1）麻花钻：）麻花钻：直柄麻花钻（直柄麻花钻（0.512）锥柄麻花钻（锥柄麻花钻（880）钻头材料：钻头材料：钻头一般为高速钢材料。钻头一般为高速钢材料。钻头结构：钻头结构：三条切削刃，前刀面（螺旋面）、后刀面等三条切削刃，前刀面（螺旋面）、后刀面等31（2）扩孔钻：）扩孔钻：扩孔钻（多齿，刚性好）扩孔钻（多齿，刚性好）通常也可用麻花钻（麻花钻的横刃不切削）通常也可用麻花钻（麻花钻的横刃不切削）（3）锪钻）锪钻（4）铰刀：）铰刀：手动铰刀（锥度小而长手动铰刀（锥度小而长150）机用铰刀（锥度较短机用铰刀（锥度较短1080）（5）丝锥：）丝锥：手动和机用手动和机用32 钻头刚性差，易引偏；钻头刚性差，易引偏；原因：直径受加工孔的限制，一般长径比大原因：直径受加工孔的限制，一般长径比大 开有大的容屑槽，使得钻芯很小开有大的容屑槽，使得钻芯很小 存在横刃，钻削时有较大的轴向力存在横刃，钻削时有较大的轴向力后果：钻头旋转进给时，孔的轴线偏斜；后果：钻头旋转进给时，孔的轴线偏斜；工件旋转、钻头进给时，产生锥度同时孔径扩大。工件旋转、钻头进给时，产生锥度同时孔径扩大。薄板钻孔时，形成明显的圆度误差薄板钻孔时，形成明显的圆度误差2.4.4 钻床加工工艺特点钻床加工工艺特点（1）钻孔钻孔钻孔的工艺特点钻孔的工艺特点33 防止钻头引偏的措施防止钻头引偏的措施 钻头切削刃要对称钻头切削刃要对称;先加工平面，防止表面不平而引偏；先加工平面，防止表面不平而引偏；用中心钻或短而粗的钻头先钻一引孔；用中心钻或短而粗的钻头先钻一引孔；采用小进给，减小轴向力；采用小进给，减小轴向力；使用钻套引导，合理使用切削液。使用钻套引导，合理使用切削液。34钻孔的工艺特点钻孔的工艺特点 钻孔排屑困难钻孔排屑困难原因：排屑受容屑槽限制，切屑与孔壁摩擦剧烈原因：排屑受容屑槽限制，切屑与孔壁摩擦剧烈后果：容易挤压、拉毛以至划伤已加工表面，表后果：容易挤压、拉毛以至划伤已加工表面，表 面质量差面质量差 一般，钻孔精度一般，钻孔精度IT13IT11，Ra为为5012.5m 切削热不易扩散，生产效率低切削热不易扩散，生产效率低原因：高温切屑不易及时排除，原因：高温切屑不易及时排除，切削液不易进入切削区切削液不易进入切削区后果：刀具磨损快、切削速度不能高，直接影响后果：刀具磨损快、切削速度不能高，直接影响 钻削的生产效率钻削的生产效率35钻孔用于所有实体零件上孔粗加工，孔径钻孔用于所有实体零件上孔粗加工，孔径0.550，一般超过一般超过30的孔分次钻孔，先用的孔分次钻孔，先用0.70.8D的钻头钻孔，的钻头钻孔，再扩孔。再扩孔。钻孔一般用于软材料零件的加工，不适合硬材料零件钻孔一般用于软材料零件的加工，不适合硬材料零件孔的加工。（特殊情况可用合金钻头钻淬硬材料）孔的加工。（特殊情况可用合金钻头钻淬硬材料）钻孔方式：钻孔方式：1）刀具回转并轴向进给（如钻床、铣床、镗床等钻）刀具回转并轴向进给（如钻床、铣床、镗床等钻孔），钻孔时易出现孔的偏斜；孔），钻孔时易出现孔的偏斜；2）工件回转，钻头轴向进给（如车床等钻孔），钻孔）工件回转，钻头轴向进给（如车床等钻孔），钻孔时孔径会变化，形成锥度、鼓形等。时孔径会变化，形成锥度、鼓形等。钻孔的应用钻孔的应用深孔钻削：深孔钻削：L/D5的孔，通常采用深孔钻钻孔的孔，通常采用深孔钻钻孔36 扩孔的工艺特点扩孔的工艺特点：加工精度加工精度IT10IT9，Ra6.33.2m；扩孔钻头的切削刃短，无横刃，切削条件好；扩孔钻头的切削刃短，无横刃，切削条件好；扩孔加工余量小，容屑槽较浅，钻头刚性好，扩孔加工余量小，容屑槽较浅，钻头刚性好，可大进给高速切削，效率高；可大进给高速切削，效率高；钻头有多个切削刃，导向性好，切削平稳，可校正毛钻头有多个切削刃，导向性好，切削平稳，可校正毛坯孔轴线偏斜。坯孔轴线偏斜。扩孔的应用：扩孔的应用：用于小孔基础上的孔径扩大，一般孔径小于用于小孔基础上的孔径扩大，一般孔径小于80 用于半精加工低硬度材料的孔用于半精加工低硬度材料的孔（2）扩孔扩孔37（3）铰孔）铰孔铰孔的特点：铰孔的特点：铰孔余量小（粗铰铰孔余量小（粗铰0.150.35mm），切削速度低，切），切削速度低，切削力小，发热少，铰刀导向性好，切削平稳，加工质量削力小，发热少，铰刀导向性好，切削平稳，加工质量好；好；加工精度加工精度IT87，Ra1.60.4m；机铰刀铰孔的适应性较差，一把铰刀只能加工一种尺机铰刀铰孔的适应性较差，一把铰刀只能加工一种尺寸精度的孔，不宜加工非标孔、台阶孔、盲孔、非连续寸精度的孔，不宜加工非标孔、台阶孔、盲孔、非连续表面（如轴向有键槽等），不能加工硬材料工件；表面（如轴向有键槽等），不能加工硬材料工件；铰孔可纠正孔的形状误差，不能纠正位置误差。铰孔可纠正孔的形状误差，不能纠正位置误差。铰孔的应用：铰孔的应用：铰孔用于软材料零件孔的精加工，不能加工硬材料；铰孔用于软材料零件孔的精加工，不能加工硬材料；铰孔孔径铰孔孔径18038（4）攻螺纹）攻螺纹攻螺纹一般用于直径较小的内螺纹加工，精攻螺纹一般用于直径较小的内螺纹加工，精度较低，可用于单件生产，也可用于批量生产。度较低，可用于单件生产，也可用于批量生产。攻螺纹前先要钻螺纹底孔：攻螺纹前先要钻螺纹底孔：塑性材料底孔直径：塑性材料底孔直径：d=D-P 脆性材料底孔直径：脆性材料底孔直径：d=D-(1.051.1)P394.镗孔精度镗孔精度u 普通机床镗孔精度普通机床镗孔精度IT8IT7，Ra1.60.8muu 坐标镗床镗孔精度坐标镗床镗孔精度IT7IT6，Ra0.04m 3镗刀：镗刀：单刃镗刀；浮动镗刀；单刃镗刀；浮动镗刀；可调镗排；万能镗排。可调镗排；万能镗排。1.镗床：镗床：卧式镗床、坐标镗床、镗铣削中心等卧式镗床、坐标镗床、镗铣削中心等2.4.5 镗削加工镗削加工2.镗削运动与加工范围镗削运动与加工范围主运动为镗刀旋转，进给运动为镗刀轴向进给或工件主运动为镗刀旋转，进给运动为镗刀轴向进给或工件轴向进给轴向进给405.镗孔加工特点镗孔加工特点 1）单刃镗刀镗孔特点）单刃镗刀镗孔特点 适应性广，灵活，但对操作工人技术水平要求较高；适应性广，灵活，但对操作工人技术水平要求较高；可以校正原有孔的轴线位置偏差；可以校正原有孔的轴线位置偏差；生产率较低，镗杆刚性差，单刃切削，调整时间长，生产率较低，镗杆刚性差，单刃切削，调整时间长，一般用于单件、小批量生产。一般用于单件、小批量生产。2）浮动镗刀镗孔特点浮动镗刀镗孔特点 加工质量高，浮动可减少刀杆、刀具安装偏差；加工质量高，浮动可减少刀杆、刀具安装偏差；生产效率高，双刃切削，操作方便；生产效率高，双刃切削，操作方便；刀具结构复杂，对刀具刃磨要求较高，刃口要对称，刀具结构复杂，对刀具刃磨要求较高，刃口要对称，一般用于较大孔径的批量生产。一般用于较大孔径的批量生产。412.5 磨削加工磨削加工砂轮的组成砂轮的组成磨料磨料是制造砂轮的主要原料。是制造砂轮的主要原料。承担切削作用承担切削作用结合剂结合剂将磨料固结成一定形状的多孔体将磨料固结成一定形状的多孔体砂轮的特性砂轮的特性磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状和尺寸磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状和尺寸2.5.1 砂轮砂轮422.5.2 磨削类型与运动磨削类型与运动 磨削类型与运动磨削类型与运动1）外圆磨削）外圆磨削2）内圆磨削）内圆磨削3）平面磨削）平面磨削4）无心磨削）无心磨削5）型面磨削）型面磨削6）砂带磨削）砂带磨削43 磨削过程磨削过程 切削用量切削用量cv砂轮径向进给运动砂轮径向进给运动切削、刻划和滑擦共同作用的综合。切削、刻划和滑擦共同作用的综合。wvrfaf磨削速度磨削速度工件旋转进给运动工件旋转进给运动工件工件/砂轮相对轴向进给运动砂轮相对轴向进给运动44 砂轮的自锐性砂轮的自锐性磨削过程中，磨料因磨损而变钝，其切削能力将磨削过程中，磨料因磨损而变钝，其切削能力将下降。作用于磨料上的力也不断增大，砂轮的内下降。作用于磨料上的力也不断增大，砂轮的内应力也相应增大。应力也相应增大。当内应力超过磨料的强度时，当内应力超过磨料的强度时，磨料将破碎形成新的锋利棱角磨料将破碎形成新的锋利棱角；当内应力超过砂当内应力超过砂轮的强度时，表面磨料将脱落，露出一层新的锋轮的强度时，表面磨料将脱落，露出一层新的锋利的磨料利的磨料。砂轮这种自行推陈出新、保持锋锐的。砂轮这种自行推陈出新、保持锋锐的性质称为自锐性。性质称为自锐性。45（1）磨削加工尺寸精度高（）磨削加工尺寸精度高（IT7IT6)、表面粗糙度小、表面粗糙度小(Ra 0.20.8m)（小切深、高速度；小刃口半径、多刀切削，残留（小切深、高速度；小刃口半径、多刀切削，残留面积小；抛光作用）面积小；抛光作用）（2）砂轮径向分力大（砂轮与工件接触宽度大、磨料一般均为较）砂轮径向分力大（砂轮与工件接触宽度大、磨料一般均为较大的负前角）大的负前角）（3）磨削温度高）磨削温度高(砂轮与工件的剧烈摩擦、挤压作用引起砂轮弹性砂轮与工件的剧烈摩擦、挤压作用引起砂轮弹性变形时的内摩擦）变形时的内摩擦）（4）砂轮具有自锐性（磨料的碎裂、脱落）砂轮具有自锐性（磨料的碎裂、脱落）（5）磨削加工的工件材料范围广）磨削加工的工件材料范围广 可以加工高硬度的材料，但不宜加工塑性较大的软材料，特可以加工高硬度的材料，但不宜加工塑性较大的软材料，特别是有色金属紫铜、铝合金等。别是有色金属紫铜、铝合金等。l l 磨削的工艺特点磨削的工艺特点462.5.3 外圆磨削加工工艺外圆磨削加工工艺1)外圆磨床外圆磨床床身床身头架头架工作台工作台内圆磨头内圆磨头砂轮架砂轮架尾架尾架脚踏操纵板脚踏操纵板472)外圆磨削工艺方法外圆磨削工艺方法 加工时径向力小，散热条件好，磨削精度高；加工时径向力小，散热条件好，磨削精度高；既切削又修光，表面粗糙度小；既切削又修光，表面粗糙度小；加工效率低。加工效率低。用于加工细长工件，单件小批量生产。用于加工细长工件，单件小批量生产。（1）纵磨法）纵磨法482)外圆磨削工艺方法外圆磨削工艺方法 磨削力大，磨削温度高，砂轮形状误差恢复映到工磨削力大，磨削温度高，砂轮形状误差恢复映到工件上，加工质量略差；磨削效率高。件上，加工质量略差；磨削效率高。用于批量生产短而粗刚性较好且加工面较短的工件。用于批量生产短而粗刚性较好且加工面较短的工件。（2）横磨法）横磨法49 一次磨削量大，加工时径向力大，加工质量略差，但效一次磨削量大，加工时径向力大，加工质量略差，但效率高。用于批量生产短而粗刚性较好的工件。率高。用于批量生产短而粗刚性较好的工件。2)外圆磨削工艺方法外圆磨削工艺方法（3）深磨法）深磨法502)外圆磨削工艺方法外圆磨削工艺方法511）无心磨削原理：）无心磨削原理：2.5.4 无心磨削加工工艺无心磨削加工工艺2）无心磨床）无心磨床3）特点）特点 加工质量好加工质量好IT6IT5，Ra0.80.2m；工件依次连续通过即可磨去一定的余量，生产效率高；工件依次连续通过即可磨去一定的余量，生产效率高；工件外圆表面不允许有阶梯、轴向通槽；工件外圆表面不允许有阶梯、轴向通槽；机床调整复杂。机床调整复杂。用于批量生产光轴、销轴和套等。用于批量生产光轴、销轴和套等。522.5.5 内圆磨削内圆磨削 2）磨孔方法）磨孔方法 （1）纵磨法：）纵磨法：要求砂轮加长杆的刚性要好，磨削时要求砂轮加长杆的刚性要好，磨削时超越工件口距离为砂轮宽度的超越工件口距离为砂轮宽度的1/31/2，否则会出现加，否则会出现加工误差。工误差。（a）超越距离太短）超越距离太短 （b）超越距离太长）超越距离太长1）内圆磨床）内圆磨床53（2）横磨法）横磨法和横磨外圆相同和横磨外圆相同（3）无心内圆磨削：）无心内圆磨削：适用于薄壁大圆孔适用于薄壁大圆孔 （4）坐标磨削）坐标磨削54 3）磨孔的特点：）磨孔的特点：砂轮轴细而长，刚性差，易变形、振动砂轮轴细而长，刚性差，易变形、振动 砂轮直径小，线速度低，磨削效率低砂轮直径小，线速度低，磨削效率低 砂轮直径小与工件内经，磨料切削次数多，磨损快砂轮直径小与工件内经，磨料切削次数多，磨损快 冷却条件差，热量不易散发，切削区温度较高冷却条件差，热量不易散发，切削区温度较高 排屑困难，易堵塞砂轮排屑困难，易堵塞砂轮 适应性好，可以加工硬材料，盲孔、阶梯孔等适应性好，可以加工硬材料，盲孔、阶梯孔等 磨削内孔精度磨削内孔精度IT8IT6，Ra0.80.4m552.5.6 平面磨削加工工艺平面磨削加工工艺 l l周磨：周磨：卧轴矩台，精度高卧轴矩台，精度高IT7IT6，表面质量好，表面质量好Ra1.60.4m，用于精加工。，用于精加工。l l 端磨：端磨：立轴圆台，加工精度低，表面质量差，但效率立轴圆台，加工精度低，表面质量差，但效率高，用于粗加工代替铣、刨。高，用于粗加工代替铣、刨。l l 平面磨削工件装夹平面磨削工件装夹562.5.7 螺纹的磨削加工螺纹的磨削加工l l 单线砂轮磨削单线砂轮磨削：适应性好，但效率低。：适应性好，但效率低。l l 多线砂轮磨削：用于磨削小螺距螺纹，效率高。多线砂轮磨削：用于磨削小螺距螺纹，效率高。l l 无心磨削无心磨削磨削小螺距螺纹时，一般不需要进行粗加工。磨削小螺距螺纹时，一般不需要进行粗加工。572.6 光整加工光整加工2.6.1 研磨（研磨（P207）（1）研磨方法研磨方法（2）研磨的特点研磨的特点（3）研磨的应用研磨的应用2.6.2 珩磨（珩磨（P213）58研磨方法研磨方法研磨剂研磨剂 为磨料与调和剂的调和物。为磨料与调和剂的调和物。通常磨料有刚玉、碳化硅、金刚砂等；通常磨料有刚玉、碳化硅、金刚砂等；调和剂为机油与红丹粉混合物。调和剂为机油与红丹粉混合物。研磨是在研具和工件之间放入研磨剂，施加一定研磨是在研具和工件之间放入研磨剂，施加一定的作用力并给与复杂的相对运动，通过磨料和研磨液的作用力并给与复杂的相对运动，通过磨料和研磨液对工件表面的机械、化学作用，从工件表面切除一层对工件表面的机械、化学作用，从工件表面切除一层极薄的金属的加工方法。极薄的金属的加工方法。研磨工具研磨工具 研磨工具材料要求硬度较低，能包容异物，耐磨性研磨工具材料要求硬度较低，能包容异物，耐磨性好。常用材料为铸铁。好。常用材料为铸铁。59（2）研磨的特点研磨的特点 （a）速度低、压力小，加工精度达速度低、压力小，加工精度达IT6IT4、表面粗、表面粗糙度最小达糙度最小达Ra 0.10.08m。（b）切削余量小，通常为）切削余量小，通常为0.0050.05mm，要求前道工，要求前道工序精度高，表面质量好。序精度高，表面质量好。（c）可以纠正形状误差，但不能改变位置误差。）可以纠正形状误差，但不能改变位置误差。（d）适应性广，可用于各种材料、各种批量的工件加）适应性广，可用于各种材料、各种批量的工件加工。工。60（3）研磨的应用）研磨的应用研磨适用的对象研磨适用的对象 外圆、内孔、平面、球面等外圆、内孔、平面、球面等研磨方式研磨方式 手工研磨手工研磨 研具简单方便；工作量大，生产效率低，研研具简单方便；工作量大，生产效率低，研磨质量与工人技术水平有关；适用于单件、小批磨质量与工人技术水平有关；适用于单件、小批生产生产 机械研磨机械研磨 使用研磨机；质量可靠，生产效率高；适用使用研磨机；质量可靠，生产效率高；适用于批量生产于批量生产61珩磨珩磨 珩磨余量珩磨余量0.020.15mm，精度达，精度达IT6IT5，Ra0.2 0.025m；用于；用于151500mm孔的批量光整加工及深孔加孔的批量光整加工及深孔加工；加工效率高。工；加工效率高。为了降低表面粗糙为了降低表面粗糙度，珩磨表面形成的度，珩磨表面形成的是不重复的交叉网纹。是不重复的交叉网纹。粗磨粗磨2为为4060精磨精磨2为为1545622.7 齿轮的齿形加工齿轮的齿形加工2.7.1 铣齿铣齿 铣齿加工的特点：成本低，精度低，效率低。铣齿加工的特点：成本低，精度低，效率低。铣齿加工适用：单件小批量生产、修配精度较低的齿轮。铣齿加工适用：单件小批量生产、修配精度较低的齿轮。632.7.2 展成法加工齿形展成法加工齿形l滚齿：滚齿：利用齿轮齿条啮合的原理，加工齿轮的齿形面为刀齿利用齿轮齿条啮合的原理，加工齿轮的齿形面为刀齿面运动轨迹的包络线。用于加工直齿、螺旋齿圆柱外齿轮及蜗轮等。面运动轨迹的包络线。用于加工直齿、螺旋齿圆柱外齿轮及蜗轮等。精度精度IT8IT7l插齿：插齿：利用齿轮啮合的原理，加工齿轮的齿形面为刀齿面运利用齿轮啮合的原理，加工齿轮的齿形面为刀齿面运动轨迹的包络线。用于加工直齿圆柱内、外齿轮及齿条等。动轨迹的包络线。用于加工直齿圆柱内、外齿轮及齿条等。64l磨齿磨齿成形法磨齿：成形砂轮磨削，与盘铣刀铣齿相同。成形法磨齿：成形砂轮磨削，与盘铣刀铣齿相同。展成法磨齿：利用齿轮齿条啮合原理。展成法磨齿：利用齿轮齿条啮合原理。2.7.3 齿轮精加工方法齿轮精加工方法l剃齿：剃齿：利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。加工时齿坯与剃齿刀直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原加工时齿坯与剃齿刀直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于软齿面齿轮加工。齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于软齿面齿轮加工。l珩齿：珩齿：利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。加工时齿坯与珩齿轮直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原加工时齿坯与珩齿轮直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于硬齿面齿轮加工。齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于硬齿面齿轮加工。652.8特种加工技术概述2.8.1特种加工技术及其特点特种加工技术及其特点 特种加工技术概念：特种加工技术概念：特种加工是利用电能、热能、光能、特种加工是利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能和特殊机械能等使材料成型的化学能、电化学能、声能和特殊机械能等使材料成型的工艺方法。工艺方法。特种加工技术的主要特点：特种加工技术的主要特点：（1）加工材料范围广，不受其力学性能的限制；）加工材料范围广，不受其力学性能的限制；（2）易于加工复杂型面、细微表面以及柔性零件；）易于加工复杂型面、细微表面以及柔性零件；（3）能获得良好的加工质量，热应力、残余应力、变）能获得良好的加工质量，热应力、残余应力、变形小；形小；（4）各种加工方法易于复合形成新的工艺方法。）各种加工方法易于复合形成新的工艺方法。制造技术发展趋势：高精度、高效率、多品种、小批制造技术发展趋势：高精度、高效率、多品种、小批量、小型化微型化；材料强度高、硬度高、耐热、耐压等量、小型化微型化；材料强度高、硬度高、耐热、耐压等662.8.2 特种加工的分类特种加工的分类 电火花成型加工电火花成型加工 电火花线切割电火花线切割 电解加工、电铸加工电解加工、电铸加工 激光加工激光加工 超声加工超声加工 电子束加工、离子束加工电子束加工、离子束加工 高压水切割高压水切割67电火花成型加工电火花成型加工原理原理 利用工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电利用工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来去除多余的金属，以达到对零件尺寸、形时的电蚀现象来去除多余的金属，以达到对零件尺寸、形状和表面质量的要求。状和表面质量的要求。特点特点 可以加工任何导电材料可以加工任何导电材料 加工时无切削力，有利于各种低刚度、复杂、细微加工时无切削力，有利于各种低刚度、复杂、细微表面的加工表面的加工 由于放电时间短，工件几乎不受热，有利于加工热由于放电时间短，工件几乎不受热，有利于加工热敏性材料敏性材料 尺寸精度尺寸精度0.01mm,粗糙度粗糙度Ra 0.8m 加工速度慢，加工速度慢，工具电极有损耗，影响成型精度工具电极有损耗，影响成型精度68电火花加工的应用电火花加工的应用电火花穿孔加工电火花穿孔加工电火花成型加工电火花成型加工电火花线切割加工电火花线切割加工69电解加工电解加工利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理以去利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理以去除工件上多余材料。除工件上多余材料。系统组成系统组成 电源电源 工具电极工具电极 储液装置储液装置 电解液的循环电解液的循环 油雾收集装置油雾收集装置70电解加工的特点电解加工的特点 可以加工任何导电材料可以加工任何导电材料 加工时无切削力，有利于各种低刚度、复杂、加工时无切削力，有利于各种低刚度、复杂、细微表面的加工细微表面的加工 加工时无切削热的作用，有利于加工热敏性材加工时无切削热的作用，有利于加工热敏性材料料 加工精度不高，尺寸精度加工精度不高，尺寸精度0.2mm；表面粗糙度表面粗糙度Ra 0.10.8m 加工速度比电火花高出加工速度比电火花高出510倍倍 工具电极理论上无损耗，可保持精度长期使用工具电极理论上无损耗，可保持精度长期使用71电解加工的应用电解加工的应用深孔加工深孔加工 成型表面加工成型表面加工 电解磨削电解磨削电铸加工电铸加工电铸加工是利用电化学阴极沉积的原理实现零件成型的。电铸加工是利用电化学阴极沉积的原理实现零件成型的。用导电的原模作阴极，用电铸材料作阳极，用电铸材料的用导电的原模作阴极，用电铸材料作阳极，用电铸材料的盐溶液作电铸液。在电流作用下，阳极电铸材料失去电子盐溶液作电铸液。在电流作用下，阳极电铸材料失去电子成为金属离子进入电铸液，在阴极，金属离子得到电子还成为金属离子进入电铸液，在阴极，金属离子得到电子还原为金属原子沉积镀覆在阴极表面，达到成型的目的。原为金属原子沉积镀覆在阴极表面，达到成型的目的。应用应用复制精细的表面轮廓花纹。如唱片模、工艺美术品模等复制精细的表面轮廓花纹。如唱片模、工艺美术品模等制造复杂、高精度的空心零件和薄壁零件。如波导管等制造复杂、高精度的空心零件和薄壁零件。如波导管等制造表面粗糙度标准块、反光镜等制造表面粗糙度标准块、反光镜等72离子束加工离子束加工73激光加工激光加工 激光通过一定的光学系统可以聚焦成一个极小的光斑激光通过一定的光学系统可以聚焦成一个极小的光斑（几微米到几十微米），从而获得极高的能量密度和温度。（几微米到几十微米），从而获得极高的能量密度和温度。当激光聚焦在被加工表面时，光能被吸收并转换成热能，当激光聚焦在被加工表面时，光能被吸收并转换成热能，使工件材料在千分之几秒时间内熔化和气化或改变物质性使工件材料在千分之几秒时间内熔化和气化或改变物质性能，达到加工或使材料改性的目的能，达到加工或使材料改性的目的。特点特点 不需要工具，也不存在断屑、排屑，易于自动化不需要工具，也不存在断屑、排屑，易于自动化 几乎能加工所有材料几乎能加工所有材料 适合于低刚度、精细微零件的加工适合于低刚度、精细微零件的加工 加工精度高（孔的尺寸精度可达加工精度高（孔的尺寸精度可达3m）设备昂贵设备昂贵应用应用激光打孔、焊接、雕刻、切割、表面处理等激光打孔、焊接、雕刻、切割、表面处理等74超声波加工超声波加工 利用工具端面的超声振动（利用工具端面的超声振动（1625KHz），使工作液中的悬浮磨），使工作液中的悬浮磨料对工件表面冲击琢磨所实现的加工。料对工件表面冲击琢磨所实现的加工。特点特点 特别适合非金属材料、半导体材料的加工特别适合非金属材料、半导体材料的加工 尺寸精度尺寸精度0.0060.025mm,表面粗糙度表面粗糙度Ra 0.20.8m 机床结构简单，操作方便，成本低廉机床结构简单，操作方便，成本低廉 生产效率低生产效率低 工具损耗率高工具损耗率高应用应用 加工不导电、硬脆材料的孔和型面加工不导电、硬脆材料的孔和型面 对电加工后的型面进行超声抛光对电加工后的型面进行超声抛光 超声波清洗超声波清洗 利用超声高频振动的撞击能量，焊接塑料、易氧化的难焊金属利用超声高频振动的撞击能量，焊接塑料、易氧化的难焊金属 与其他方法结合加工。如超声振动车削与其他方法结合加工。如超声振动车削75高压水切割高压水切割76外圆表面的加工方案分析外圆表面的加工方案分析l l 举例分析：举例分析：1.加工加工10件件 45钢（调质）轴外圆，尺寸精度钢（调质）轴外圆，尺寸精度h8，表面粗糙度，表面粗糙度Ra3.2。加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车 2.加工加工45钢（调质）轴外圆，尺寸精度钢（调质）轴外圆，尺寸精度h7，表面粗糙度，表面粗糙度Ra1.6。加工方案：加工方案：A.粗车粗车半精车半精车磨削（批量或单件）磨削（批量或单件）B 粗车粗车半精车半精车精车（单件）精车（单件）3.加工加工10件件 T12A（淬火）轴套外圆，尺寸精度（淬火）轴套外圆，尺寸精度h7，表面粗糙，表面粗糙度度Ra1.6。加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车磨削磨削 4.加工加工10件件 紫铜轴套外圆，尺寸精度紫铜轴套外圆，尺寸精度h6，表面粗糙度，表面粗糙度Ra0.8。加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车精车精车 5.加工加工10件件 45钢（调质）轴外圆，尺寸精度钢（调质）轴外圆，尺寸精度h5，表面粗糙度，表面粗糙度Ra0.08。加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车磨削磨削研磨研磨77平面加工方案分析平面加工方案分析实例：平板表面：实例：平板表面：10件件 Q235 IT8 Ra0.8 宽刃精刨宽刃精刨10000件件 Q235 IT8 Ra1.6 精铣精铣10件件 紫铜紫铜 IT8 Ra0.8 高速精铣高速精铣10件件 Q235 IT6 Ra0.1 刮研刮研78内圆表面加工方案分析内圆表面加工方案分析 例题：例题：孔径孔径Ra(m)材料及热处理材料及热处理数量数量加工方案加工方案 10H71.645钢调质钢调质5钻钻-扩扩-铰铰35H71.645钢调质钢调质5钻钻-扩扩-铰或镗铰或镗35H71.645钢调质钢调质50000 钻钻-粗铰粗铰-精铰精铰35H60.145钢淬火钢淬火5钻钻-扩扩-铰铰-研磨研磨35H70.145钢调质钢调质50000 钻钻-扩扩-铰铰-珩磨珩磨100H81.645钢调质钢调质50000 钻钻-扩扩-镗镗100H71.6T12A淬火淬火5钻钻-扩扩-镗镗-磨磨100H71.6紫铜紫铜50000 钻钻-扩扩-镗镗返回返回79本本 章章 结结 束束车削装夹车削装夹车削装夹车削装夹车削加工车削加工83车床车床7-1卧式车床卧式车床7-2立式车床立式车床7-3数控车床数控车床7-4数控车床数控车床7-5转塔车床转塔车床7-6回轮车床回轮车床7-7单轴六角自动车床单轴六角自动车床84磨料磨料对磨料的要求对磨料的要求 高硬度、高耐磨性、高耐热性、高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度和韧性足够的强度和韧性 常用磨料常用磨料 刚玉类刚玉类 棕刚玉（棕刚玉（A）、白刚玉（）、白刚玉（WA）碳化硅类碳化硅类 黑碳化硅（黑碳化硅（C）、绿色碳化硅（）、绿色碳化硅（GC）超硬磨料超硬磨料 立方氮化硼立方氮化硼CBN、金刚石、金刚石MBD85磨料粒度磨料粒度磨粒磨粒 用筛选法区分。以每英寸长度上的孔眼数表示。用筛选法区分。以每英寸长度上的孔眼数表示。粗粒（粗粒（8#24#8种）种）中粒（中粒（30#46#4种）种）细粒（细粒（54#100#6种）种）微粒（微粒（120#240#5种）种）微粉微粉 用显微测量法区分。以实际磨料尺寸（用显微测量法区分。以实际磨料尺寸（m）表示。）表示。W0.5 W60共共14种种粒度的选择主要决定于加工表面质量和生产率粒度的选择主要决定于加工表面质量和生产率 砂轮越粗效率越高，但加工表面质量差。砂轮越粗效率越高，但加工表面质量差。粗加工和磨软材料时选粗砂轮，精加工及磨硬材料粗加工和磨软材料时选粗砂轮，精加工及磨硬材料时选细砂轮。时选细砂轮。86结合剂结合剂砂轮中用以粘结磨料的物质。砂轮中用以粘结磨料的物质。影响影响：强度、抗冲击性、耐热性、抗腐蚀性等：强度、抗冲击性、耐热性、抗腐蚀性等常用结合剂常用结合剂：陶瓷（陶瓷（V）耐热、水、油、酸、碱，强度高；脆耐热、水、油、酸、碱，强度高；脆树脂（树脂（B）强度高有弹性；耐热、耐腐蚀性稍差强度高有弹性；耐热、耐腐蚀性稍差橡胶（橡胶（R）强度高有弹性，自锐性好；耐热、耐强度高有弹性，自锐性好；耐热、耐油性差油性差金属（金属（J）强度高有一定的韧性；自锐性差强度高有一定的韧性；自锐性差 （多用于金刚（多用于金刚 石砂轮）石砂轮）87硬度硬度砂轮磨料脱落的难易程度。砂轮磨料脱落的难易程度。主要取决于结合剂的性能、数量及砂轮的制造工艺主要取决于结合剂的性能、数量及砂轮的制造工艺 有有超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬之分之分 D、E、F；G、H、J；K、L；M、N；P、Q、R；S、T；Y 选择原则选择原则 加工硬材料用软砂轮，加工软材料用硬砂轮；加工硬材料用软砂轮，加工软材料用硬砂轮；材料的导热性好用硬砂轮，反之用软砂轮；材料的导热性好用硬砂轮，反之用软砂轮；加工质量高用硬砂轮，反之用软砂轮。加工质量高用硬砂轮，反之用软砂轮。88组织组织磨料、结合剂与气孔所占体积的比例磨料、结合剂与气孔所占体积的比例组织号分组织号分15种种 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14 成形、精成形、精密磨削密磨削淬硬钢、淬硬钢、刀具磨削刀具磨削韧性大、硬度韧性大、硬度低材料磨削低材料磨削热敏材热敏材料磨削料磨削选择原则选择原则加工材料硬，加工精度、表面质量要求高时加工材料硬，加工精度、表面质量要求高时用组织紧密的砂轮；反之用组织疏松的砂轮用组织紧密的砂轮；反之用组织疏松的砂轮89形状、尺寸与特性代号形状、尺寸与特性代号 砂轮砂轮 1-3005075 -A 60 L 5 V -35m/s磨料（棕刚玉）磨料（棕刚玉）粒度（磨粒代号）粒度（磨粒代号）硬度（中软）硬度（中软）结合剂（陶瓷）结合剂（陶瓷）形状及尺寸形状及尺寸1-平砂轮平砂轮外径厚度孔径外径厚度孔径组合号（磨粒率组合号（磨粒率52%最高工作速度最高工作速度