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1、第五篇 切削加工,第五篇 切削加工,切削加工使用切削工具，在工具和工件的相對運動中， 把工件上多余的材料層切除，使工件獲得規(guī)定 的幾何參數(shù)和表面質(zhì)量的加工方法。 分為機械加工和鉗工二部分 1. 機械加工通過工人操縱機床來完成切削加工。 主要方法: 車、鉆、刨、銑、磨等。 2. 鉗工 通過工人手持工具來進行加工。 常用方法: 銼、鋸、刮、研、鏨等。,一、金屬切削加工的基礎知識,1） 加工精度 尺寸精度：分為20級： T00、T01、T1、T2 - T18 T7T6 常用于機床、機器、車輛和儀表； T9T8 于中等精度，用于重型機械。 形狀精度：直線度、平面度、圓度、圓柱度等。 位置精度：平行度、

2、垂直度、同軸度、對稱度等。,（一）加工質(zhì)量要求,2）表面加工質(zhì)量以表面粗糙度標記 標記： 、 、 、 數(shù)字為Ra（m）。 Ra越小，表面愈光潔。,3.2,（二）切削運動與切削要素 .切削運動切削機床上刀具與工件的相對運動。,車 削,銑 削,根據(jù)其作用不同而分為主運動和進給運動。,主運動 速度最高；消耗功率最大；切下金屬的主體運動。如車削中工件的旋轉(zhuǎn)運動；銑削中刀具的旋轉(zhuǎn)等。,進給運動（個或多個） 維持新的金屬層連續(xù) 投入切削，消耗功率小。 如車削中車刀的直線平移 （軸向或徑向進給）和銑 削中工作臺帶著工件的直 線移動。,.切削用量三要素,包括切削速度、進給量和背吃刀量三要素。 切削速度主運動速

3、度c 切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度（單位時間內(nèi)工件與刀具沿主運動方向相對移動的距離。）單位為m/s,主運動為旋轉(zhuǎn),切削速度為最大線速度,式中 d工件或刀具直徑 （mm）； n工件或刀具轉(zhuǎn)速 （r/s或r/min）；,1000,主運動為往復直線運動（如刨削）,式中 nr主運動（直線） 每秒或每分鐘的 往復次 數(shù)（st/s 或st/min）； L 往復行程長度 （mm）。,進給量（f）,進給量（常以 f 表示）是主運動旋轉(zhuǎn)一周或一個往復行程時，（刀具在進給方向上相對工件的位移量.）單位為mm/r或mm/st。,背吃刀量（p） 是工件已加工表面與待加工表面的垂直距離，(如車削) 即,式中

4、 dw工件待加工表面直徑（mm）； dm 工件已加工表面直徑（mm）。,dw-dm,（三）刀具材料及刀具構(gòu)造 了解刀具材料、刀頭幾何形狀及典型刀具結(jié)構(gòu)特點。,刀具的組成,夾持部分,切削部分, 高硬度; 足夠強度和沖擊韌度； 高耐磨性； 高熱硬性，即具有高溫 （600700）硬度（紅硬度）； 良好的工藝性能和低成本。,1刀具材料 1）刀具材料性能要求,2）常用刀具材料,高速鋼：W18Cr4V（600時48HRC） W6Mo5Cr4V3（630650時 60HRC）（高速切削）；,合金工具鋼：9Mn2V、9SiCr、CrWMn（一般刀具）；,碳素工具鋼：T8、T10A等（鉗工刀具）；,.硬質(zhì)合金：

5、用粉末冶金制取，用于切削難加工材料； YG（K）：WCCo 切脆性材料 YT（P）：WCTiCCo 加工鋼件,其他類：涂層（TiC）刀具；陶瓷（Al2O3TiC） 和金剛石（刻劃玻璃）刀具等（用于切削難加工材料），,見P7表1-1 常用刀具材料的基本性能,2.刀具角度 1）車刀切削部分的組成 “三面兩刃一刀尖”(以車刀為例),前刀面 切屑流出的表面（刀頭上表面）；,副后刀面 與工件已加工表面相對應的刀頭平面，包容副切削刃；,主后刀面 與工件加工表面相對應的刀頭平面,包容主切刃；,主切削刃 前刀面與主后刀面的交線；承擔主體切削工作;,副切削刃 前刀面與副后刀面的交線。,刀尖（實為小圓弧狀或線形）

6、 兩刀刃的交點。,2）車刀切削部分的主要角度借助三個輔助面基面、切削平面、正交平面（靜止參考系）,基面- 通過主切削刃上某一點而垂直于該點(假定)主運動方向的平面,可視為水平面。用Pr表示，,切削平面-通過主切削刃上某一點 與切削刃相切,且垂直基面的平面 用Ps表示。,正交平面（主剖面） 通過主切削刃上某一點且同時垂直于基面和 切削平面的平面。用Po表示。,“前角、后角兩偏角”還有一個刃傾角刀頭標注角度 用于刀頭設計、制造、刃磨和測量。標示前刀面、后刀面（三面）的空間位向。 以外圓車刀為例：,車刀切削部分的五個主要角度,前角:在正交平面內(nèi)測量。前刀面與基面的夾角，以 0表示, 0增大，車刀鋒利

7、，減小與切屑的磨損。一般取值1020,切灰鑄鐵取值515,主后角: 正交平面P0內(nèi)測量的,主后刀面與切削平面的夾角。 以0表示，0增大，減小刀頭與工件的磨損。 一般取612,兩偏角(主偏角和副偏角) : 在基面Pr內(nèi)測量的,表示兩切削刃偏離進給方向的空間位向。 主偏角:主切削刃在基面Pr的投影與進給方向的夾角稱為主偏角，以Kr表示。一般取值3075。,Kr增大（90 ），用于切削的刃長減小，刀具耐用度增加， 徑向力降低。車削細長軸時彎曲變形小。,副偏角: 副切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角， 用Kr表示，一般取值510。Kr減小，減小刀具磨損， 有利于降低表面粗糙度。,還有一個“刃傾角”

8、在切削平面Ps測量的,主切削刃與基面的夾角，以s表示。,刃傾角的正負： 刃尖為最高點，主切削刃向下傾斜，s定為正。 刃尖處于最低點，主切削刃向上傾斜，s定為負。 s 取負值時，刀頭強度加大，適于鑄鐵粗加工。 s 取正值時，切屑流向待加工表面。 精加工,s取負值，對于帶狀切屑，切屑流向已加工表面， 有可能刮傷加工表面。這一點，需要注意。,車刀磨刃技巧,取s=+3，切屑流向待加工表面。不損傷已加工表面,主切削刃磨有0.150.2mm的倒棱，能提高刀刃強度。,大前角，令 0=1530，切削力小，前刀面上磨有平行于主切削刃的圓形卷屑槽（46mm深）。排屑順利，發(fā)熱小。,主偏角Kr =90，切削刃長度最

9、小，工件受力（徑 向力）變形最小。用于細長軸精加工。,金屬切削過程,定義：用金屬切削刀具從工件表面切除多余的金屬，獲得一定精度和表面質(zhì)量的要求的零件的過程。 1）切屑的形成與切削變形 切屑的形成 刀具擠壓切削層產(chǎn)生變形與工件分離形成了切屑。,（四） 金屬切削過程,切削過程三個變形區(qū) 第一變形區(qū)：從OA塑性變形開始OM剪切滑移基本完成。 第二變形區(qū)：靠近前刀面處的晶粒進一步變形，沿前刀面方向纖維化 第三變形區(qū)：已加工表面上金屬與后刀面摩擦，產(chǎn)生纖維化和加工硬化,切削厚度壓縮比: h=hch/hD,lD,2）影響切削變形的因素(選講）,a 工件材料 ： 塑性好，變形大 b 刀具的角度：前角大，變形

10、小 c 切削用量：切削速度大，進給量大，切削厚度大，變形小 d 刀具與工件的摩擦：摩擦大。變形大。,3） 切屑的種類,a 帶狀切屑 塑性材料，切削厚度小，切削速度高，前角大 b 擠裂切屑 切削速度低，切削厚度大，前角較小 c 粒狀切屑 （單元切屑）切削速度更低，切削厚度更厚，塑性較低 c 崩碎切屑 脆性材料（鑄鐵和黃銅）,4）積屑瘤,切塑性金屬（在一定的切削速度范圍內(nèi)），刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附一塊很硬的金屬。 形成條件： 切塑性金屬，切削速度在一定的范圍內(nèi)(550m/min), 切削區(qū)的溫度高。 控制方法：提高強度、硬度，增大切削速度， 控制切削區(qū)的溫度。,作用在刀具上的力,5) 切削

11、力和切削功率,1）切削力的來源： 切屑層金屬和切屑作用在前刀面上的正壓力和摩擦力； 已加工表面作用在后刀面上的正壓力和摩擦力,外圓切削時的切削合力與分力,主切削力（Fc)（切向力） 總切削力在主運動方向上的分力。 進給力（Ff）（軸向力） 總切削力在進給方向上的分力 背向力（Fp）（徑向力） 總切削力在背吃刀量方向上的分力 F= Fc + Ff + Fp,6）切削功的計算 Pm=Fcvc10 -3 (KW),3）影響切削力的因素 a 工件材料 b 切削用量 c 刀具幾何角度 d 切削液和刀具材料,7)切削熱和切削溫度,切削熱的產(chǎn)生 產(chǎn)生于三個變形區(qū) 切屑變形所產(chǎn)生的熱是主要來源（第一變形區(qū)）

12、切屑與前刀面的摩擦所產(chǎn)生的熱（第二變形區(qū)） 刀具的后刀面與工件表面摩擦所產(chǎn)生的熱（第三變形區(qū)）,切削熱的傳出,通過 切屑、 工件、 刀具、 周圍的介質(zhì)傳出 車削 5086% 39% 1040% 1% 鉆削 28% 52. 5% 14. 5% 5%,影響切削溫度的主要因素,a 切削用量 b 刀具角度 c 工件材料 d 其他因素,(五)、刀具的磨損,1）刀具磨損的形式 前刀面磨損 、后刀面磨損、前后刀面同時磨損,2）影響刀具磨損的因素,2）影響刀具磨損的因素,a 切削用量 b 刀具角度 c 工件材料 d 刀具材料,3）刀具的磨損的過程 分三個階段 a 初級磨損階段 b 正常磨損階段 c 急劇磨損階

13、段,4）磨鈍標準,刀具的磨損量到達一定的程度就要換刀或刃磨，這個磨損限度稱為磨鈍標準 刀具都存在后刀面的磨損，通常規(guī)定以后刀面的均勻磨損區(qū)的寬度VB值作為衡量磨損量的大小。,VB,5）刀具的耐用度和刀具壽命,一把新刀或新刃磨過的刀具從開始切削到磨損量達到磨鈍標準(磨損限度）為止所經(jīng)歷的實際切削時間 刀具的耐用度（T） 硬質(zhì)合金焊接車刀：60min 高速鋼鉆頭：80-120min 硬質(zhì)合金端銑刀：120-180min 齒輪刀具：200-300min,刀具開始切削到完全報廢所經(jīng)歷的實際切削時間的總和刀具壽命。,6) 切削液 作用：改善潤滑條件，減小摩擦熱；冷卻降溫，改善散熱條件； 清洗工件等。 合

14、理選擇可以降低切削力和切削溫度，提高刀具的耐用度和加工質(zhì)量,礦物油 同時起潤滑和冷卻作用，以潤滑為主； 用于精加工。,水溶液（加一定量的防銹劑蘇打）主要起冷 卻降溫作用；用于粗加工。,分類：,乳化液（乳化油加水稀釋，70%98%的水），可用于粗、精加工。,加工鑄鐵一般不用切削液。 組織內(nèi)有石墨能起潤滑作 用。用硬質(zhì)合金刀具，也 不用切削液。,（六） 切削用量（Vc、f、p）的合理選擇,2）方案 例如: 粗車： p與 f 較大， Vc較低； 精車： p與 f 較小， Vc較高； 對于表面較硬和難加工材料，Vc較低； 刀具材料好， Vc可適當提高。,1）原則 在充分利用刀具的耐用性能和維護機床安全

15、使用的前提下，以“質(zhì)量、效率、成本”三準則來合理選擇。,選擇切削用量順序：首先選取盡可能大的背吃刀量；其次選進給量；最后選切削速度。 1）粗加工中切削用量的選擇 主要考慮生產(chǎn)率，應盡量選取較大的背吃刀量。 根據(jù)切削力來選擇進給量。 切削速度通過計算得出。 2）精加工中切削用量的選擇 主要考慮加工質(zhì)量和刀具耐用度 背吃刀量小，進給量選小，切削速度選大,復習題,分別指出車端面和銑（鏜）平面的主運動和進給運動，并同時用示意圖表示。 說明切削用量三要素的物理意義。 繪制外圓車刀刀頭工作示意圖，分別說明“三面兩刃一刀尖”和“前角后角兩偏角”。 對刀具材料有何要求？常用刀具材料有哪幾種？舉例說明其應用特點

16、。 何謂刀具耐用度？ 說明切削熱的產(chǎn)生原因和切削液的種類及其作用。 簡述切削用量的一般選擇原則。,二 常用切削加工方法綜述及零件典型表面工藝方案的制訂,（一）外圓表面切削加工及工藝方案的制訂(錄像),掛輪軸,1加工方法分類： 車削：粗車、半精車、 精車及精細車； 外圓磨削：粗磨、半精 磨、精磨、超精磨等。,(1) 運動形式,主運動 工件（主軸）旋轉(zhuǎn)運動 進給運動刀具的直線運動（橫向、縱向等）,車 削,(2) 精度等級,按加工工藝分：,粗車加工精度為 IT13 IT10，表面粗糙度值為 Ra12.5 6.3 m。 去掉零件大部分加工余量，以達到較高的生產(chǎn)率，為后續(xù)加工作準備。次要表面的最終加工。

17、,半精車加工精度IT10IT9，表面粗糙度為Ra 6.3 3.2m。 為零件的精加工作準備。中等精度表面最終加工工序。,精車加工精度IT8IT7， 表面粗糙度為 Ra 6.3 1.6m表面加工的最終工序或光整加工的預加工。,精細車加工精度IT6IT5 表面粗糙度： Ra0.40.1 m 是小型非鐵金屬零件代替磨削加工的主要加工方法。,普通車床 適于各種中、小型軸、盤、套類零件的單件、小批量生產(chǎn)。,轉(zhuǎn)塔式六角車床 適于加工零件尺寸較小、形狀較復雜的中、小型軸、盤、套類零件的大批大量生產(chǎn)。,立式車床 適于直徑較大、長度較短的形狀復雜的大型或重型零件。（L/D=0.30.8）,數(shù)控車床 適于多品種、

18、小批量生產(chǎn)復雜形狀的零件。,(3) 車削設備(選講),(4) 工件裝夾的方法,卡盤裝夾,適用于L/D 4的工件。,頂尖裝夾,適用于L/D = 410的工件。,心軸裝夾,適用于盤、套類零件的精加工。,其它附件,跟刀架、中心架、花盤等。, 易于保證工件各加工面的位置精度 切削過程比較平穩(wěn) 刀具簡單，裝夾方便， 應用廣泛，加工材料范圍廣。(適用于有色金屬零件的精加工),(5)車削的工藝特點,(6) 車削加工的應用,1.車外圓面,2.車內(nèi)圓面（車床上鏜孔）,3.車端面、車槽、切斷, 實體零件：,鉆孔,車（鏜）,擴、鉸, 已鑄出、鍛出孔：,鏜孔,4.車錐面,5.車成形面,6.車螺紋,7. 滾花,外圓磨削

19、 在外圓磨床上進行。 用砂輪作為切削刀具，為外圓精加工的主要方法，宜用于淬火鋼鐵件。,砂輪依靠砂輪磨粒對被加工表面起著“擠壓、滑擦和刻劃”作用。 砂輪具有“自銳性”，即砂輪內(nèi)新舊磨粒在磨削時通過推陳出新而始終保持銳利的性能。 磨削需要切削液（乳化液）進行冷卻。 加工精度高，表面質(zhì)量好。,運動形式： 主運動砂輪的旋轉(zhuǎn)運動 進給運動工件、砂輪的旋轉(zhuǎn)、直線運動 精度等級：IT7IT6 表面粗糙度:Ra0.20.8m 工藝特點:精度高,表面粗糙度小,砂輪有自銳作用,磨削溫度高。,3加工方案制訂,1）原則 粗精分開，先粗后精；先面后孔。,2）外圓面的技術(shù)要求,本身精度 位置精度 表面精度,粗車半精車精車

20、（T8 T7 ；R0.81.6）。 用于：非鐵金屬件的最終加工；,粗車半精車（T9 T10； R3.26.3）。 用于不重要的配合表面或非配合表面。,粗車（T12 T11；R12.550）。 外圓表面的預加工，提高生產(chǎn)率為主要目的。,3）方案,粗車半精車磨削（T8 T7；R0.81.6）。 用于淬火鋼質(zhì)且精 度要求高的軸、套 類零件。半精車后， 磨削前要插入表面淬火。,粗磨精磨研磨（或精細磨）（T6 T5； R0.0080.1）。 用于精度很高和表面粗糙度很小的表面淬硬 件。粗磨前進行車削和表面淬火。,（二）零件平面加工方法及加工方案的制訂,柴油機油底殼件,雙面銑削,1平面加工方法 幾乎所有普

21、通加工方法（鉆削 除外）都可以應用，即車削、銑削、刨削、拉 削、磨削、刮研及拋光等。以銑削、刨削 為主。,這里指在一次拉削汽車連桿大頭三個側(cè)平面。,用車、銑 、拉、刨削加工平面，加工質(zhì)量一般情況下可達到“六六、七七、八八”，即：表面粗糙度R1.66.3：加工精度T7 T8。當然，進一步精車、精銑、精刨，還可提高加工精度。,1）刨削 機床：牛頭刨床（中小件）、龍門刨床（中、大件） 運動形式：主運動和進給運動均為直線。 精度等級：T7T8；R1.66.3，,工藝特點：生產(chǎn)率低，加工成本低 加工工藝范圍：加工平面（水平面、垂直面、斜面）溝槽等。 主要用于平面加工，小批量生產(chǎn)和維修。,2）銑削 機床：

22、臥式銑床、立式銑床和龍門銑床。 運動形式: 主運動：刀具旋轉(zhuǎn)； 進給運動：工件直線運動。,臥式銑床（X6125）,立式銑床（X5030）,分類： 依刀齒在銑刀上的分布分： 周銑刀齒分布于刀盤圓周上，一般為臥銑（繞水 平軸旋轉(zhuǎn)）。,順銑：在切削部位銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進給方向相同。,逆銑：在切削部位銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進給方向相反。,順銑,逆銑,刀具壽命長；,工件表面質(zhì)量高；,有利于工件的夾緊。,工件表面質(zhì)量低。,刀具磨損嚴重；,不利于工件的夾緊。,端銑刀齒分布于刀盤端面。一般為立銑（繞垂直 軸線旋轉(zhuǎn)）。 端銑加工質(zhì)量比周銑高，生產(chǎn)效率也比周銑高。目前大都采用端銑。,銑刀：,帶 柄 銑 刀,

23、帶 孔 銑 刀,銑削生產(chǎn)率比刨削高，屬于多刀齒切削；加工質(zhì)量適中；工件便于安裝，生產(chǎn)成本低。但加工時因切削不連續(xù)，有沖擊和振動，影響加工質(zhì)量。 精度等級：T7T8；R1.63.2 工藝特點：生產(chǎn)效率高，加工工藝范圍廣。容易產(chǎn)生震動；刀齒散熱條件好 應用范圍?？杉庸ご笮∑矫?、溝槽（直槽、T形、燕尾形等）,3）拉削為多刀刨削，一次 加工成形，屬于高效、高質(zhì) 量的加工方法。,刀具為拉刀，由多排刀具組成。各排刀齒切削分量之和等于切削層厚。,運動形式：只有主運動-直線運動，,拉削加工精度 T6T7；R0.40.8。 應用拉平面、拉圓孔、型孔等；大量生產(chǎn)。如汽車缸體上、下底面、側(cè)面的拉削，一共由1754把

24、刀組成刀排，上、下底面經(jīng)往返兩次拉削成。,拉削的特點：, 生產(chǎn)率高；, 加工范圍廣；, 加工精度高，表面粗糙度低；, 拉床結(jié)構(gòu)簡單；, 拉刀壽命長。,平面磨削通常用于平面精加工。,周磨：是利于砂輪的外圓面進行磨削的，多用于加工質(zhì)量要求較高的工件 端磨：是利于砂輪的端面進行磨削的，適用于加工質(zhì)量要求不很高的工件。,3平面加工方案制訂 技術(shù)要求：形狀精度；位置精度；表面質(zhì)量三方面的要求。 方案制訂： 1）粗車精車（端面）T8 T7；R1.612.5。 2）粗銑（刨） T13 T11；R12.525。 3）粗銑精銑（粗刨精刨） T10 T7； R1.63.2。 4）粗銑拉削 T6 T7；R0.81.

25、6。 5）粗銑（刨）精銑（刨）表面淬火（鋼質(zhì)） 磨削 T5 T6；R0.20.8。,應用 ：非結(jié)合面，一般粗銑、粗刨或粗車即可。 結(jié)合面，先粗后精，粗精配合； 重要結(jié)合面，如機床床身導軌面，還要精磨。,（三）孔的加工及方案制訂,1孔的加工方法 主要有鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜削、拉削、磨削等。,1）鉆孔 多為粗加工，刀具為麻花鉆頭，,鉆孔所用的設備,臺式鉆床：單件小批量生產(chǎn)中，中小型工件上的小孔。 （D13) 立式鉆床：中小型工件上較大的孔（D50)。 搖臂鉆床：大中型工件上的孔。 車床：回轉(zhuǎn)體工件上的孔,運動形式： 主運動鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動 進給運動鉆頭的軸向進給運動 精度等級：IT1113 表面粗糙

26、度：Ra12.525m 應用：孔加工（小于50mm） 鉆孔的工藝特點：鉆頭的剛性差（引偏） ，排屑困難，加工精度低（切削熱不易傳出）,減少鉆頭引偏采取如下措施,預鉆錐形定心坑 用鉆套導向 鉆頭的兩個主切削刃應盡量刃磨對稱。,2）擴孔（用擴孔鉆）和鉸孔（用鉸刀）指對已鉆出或鑄出、鍛制的原孔進一步加工，以提高孔的加工精度和表面質(zhì)量。擴孔可達T10T9， R3.26.3；鉸孔可達T9T7；R0.41.6。,3）鏜孔 用鏜刀對已鉆出、鑄出或鍛制的預加工孔 進一步加工，可在車床或鏜床上進行。,加工T8T7（精鏜），R 0.8 1.6。 精細鏜精度可達T7T6，R0.20.8。 鏜削生產(chǎn)率低。采用多刃鏜刀

27、可提高生產(chǎn)率。 鏜削適應廣，靈活性大， 加工質(zhì)量高。 可矯正原孔軸線偏斜和位置偏差。,鏜削是大孔（D80100）、孔內(nèi)環(huán)槽合適的加工方法，,4）磨削（內(nèi)圓磨）孔的精加工方法。加工精度達T8T7，R0.41.6。加工質(zhì)量不如外圓磨和平面磨，砂輪直徑受限。生產(chǎn)率較低。 一般用于不宜用其他方法加工的高精度孔及淬硬孔，如沖壓模的淬硬凹?？?。,5）拉削用圓孔花鍵和內(nèi)齒拉刀加工，用于大量生產(chǎn)。,2孔加工方案的制訂 孔的技術(shù)要求與外圓表面相似,5）（鉆）粗鏜半精鏜磨削（ T8 T7；R0.81.6） 用于淬火鋼件的精加工。,4）粗鏜半精鏜精鏜（ T8 T7；R0.81.6）。 中、小批生產(chǎn)，非淬火件的加工。

28、,3）（鉆）粗鏜拉削（T8 T7；R0.40.8）。 成批、大量生產(chǎn)。,2）鉆鉸或鉆擴鉸（T8 T7；R1.63.2） 用于非淬火鋼件、鑄鐵件和非鐵金屬件小孔、細 長孔加工（50）。,1）鉆孔 用于任何批量、實體上的裝配孔加工。,（四）齒輪齒形加工 齒輪傳動：是用來傳遞空間任意兩軸之間的運動 ，傳遞準確可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，效益高，是應用最廣泛的一種傳動機構(gòu)。,齒輪齒形一般為漸開線。 漸開線齒形齒輪因其加工簡單，安裝較方便，強度高，傳動平穩(wěn)等優(yōu)點，應用最廣。 齒輪齒形加工方法主要有 成形法和展成法。,成形法（仿形法） 用成形刀具直接切出，如銑齒、磨齒等。銑齒刀號見P112表5-3,銑齒刀,銑

29、齒,磨齒,展成法（范成法或包絡法） 利用滾齒或插齒刀具與被切齒輪坯的嚙合運動切出齒形。如插齒機上插齒，滾齒機上滾齒等。,滾齒刀,滾齒,插齒,滾齒加工在滾齒機上進行,運動形式： 主運動滾刀的旋轉(zhuǎn)運動 軸向進給運動滾刀沿工件的軸向進給 展成運動（分齒運動）滾刀與工件的 嚙合運動,精度等級：IT7IT8 表面粗糙度： Ra1. 63.2m 加工工藝范圍：直齒、斜齒、螺旋齒輪和蝸輪 工藝特點：加工范圍大，生產(chǎn)效率高。齒形誤差小。,插齒加工在插齒機上進行,運動形式： 主運動插齒刀的上下往復運動 展成運動（分齒運動）插齒刀與工件的嚙合運動 徑向進給運動切全齒深，插齒刀的運動。 讓刀運動為了減少刀具磨損和已

30、加工表面摩擦，齒坯而作的運動。,精度等級：IT8IT7 加工工藝范圍：直齒、內(nèi)齒。帶臺肩的齒輪 工藝特點：齒形誤差小，生產(chǎn)率較滾齒低，加工范圍大，表面粗糙度小。,這是用剃齒刀和珩磨輪對齒輪進行精加工，也屬于展成法。,剃 齒 刀,珩 磨 輪,剃 齒,珩 磨,刀 具,圓柱齒輪的精加工,剃齒：是在剃齒機上用剃齒刀對齒輪輪齒進行精加工的方法。 用途：齒面未淬硬（小于35HRC）直齒和斜齒圓柱齒輪的精加工。 精度等級：IT5-IT6 表面粗糙度：Ra0.20.4m,珩齒：是在珩齒機上用珩磨輪對已淬火齒輪進行精加工的一種方法。 用途：主要用于剃齒后需淬火齒輪的精加工。 精度等級：IT6 磨齒：是在磨齒機上

31、使用砂輪對已淬火的齒輪進行精加工的一種常用方法。 分類：成形法磨齒，展成法磨齒 精度等級：IT5-IT6,（五）數(shù)控加工 在數(shù)控機床（數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等）上用計算機數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)自動加工。,數(shù)控車床,數(shù)控銑床,特點 1）加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。 2）工件加工周期短，自動控制，生產(chǎn)效率提高。 3）不用換刀，由計算機自動調(diào)整，按程序運行加工。 改善了勞動條件，減輕了工人勞動強度。 4）有利于生產(chǎn)管理。通過CAD/CAE/CAM柔性系統(tǒng)， 實現(xiàn)從產(chǎn)品設計，加工工藝分析、制造到自動檢測的零件 生產(chǎn)全過程自動化. 5）應用廣泛。對于小批量復雜的各種零件，數(shù)控 加工最為理想。但生產(chǎn)效率不如流水線高

32、。,加工方法的選用 總的原則： 1. 根據(jù)被加工面的形狀尺寸精度要求確定加工順序。如：缸體、曲軸在自動線分工序由各自的專用機床加工。 2. 依據(jù)工件的材質(zhì)、熱處理要求來合理安排加工工序。 3. 按零件的結(jié)構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)特點。 4.依據(jù)生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)條件等考慮。,復習題,說明車削加工的應用范圍及工藝特點。 說明磨削加工的工藝使用范圍及工藝特點。 簡述外圓表面的加工工藝方案并作比較。 試述平面加工方法及工藝方案的制訂。 說明孔加工方法及工藝方案的對比分析。 刨削和銑削有何異同，分別說明其工藝特點。 齒輪齒形加工分哪兩類，說明其工作原理。 試述數(shù)控加工的特點及其應用。,三、工藝過程的基本知識

33、,（一）基本概念 1生產(chǎn)過程和工藝過程 生產(chǎn)過程 指將原材料制成毛坯，再由毛坯加工成零件，經(jīng)過裝配成為機器的全過程。,生產(chǎn)過程,成形,裝配,材 料,毛 坯,零 件,產(chǎn) 品,加工,工藝過程 直接改變毛坯尺寸、形狀和材料性能， 使之變?yōu)槌善返倪^程。,工藝過程連同原材料運輸、保管、生產(chǎn)準備、裝配、產(chǎn)品檢驗、試車和包裝等環(huán)節(jié)組成生產(chǎn)過程。 工藝過程又包括若干道工序,下面請看一段關于汽車總裝過程的錄像。,2工序與工步 工序 指在同一工作地點，對一個或一組零件所 連續(xù)完成的部分工藝過程。工序組成工藝過程。 同一工序內(nèi)還需若干次安裝。 每一次安裝又可分為若干工步。 下面以階梯軸為例提出兩種加工工序組合方案。

34、,3、生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領:某工廠一年制造的合格產(chǎn)品的數(shù)量(年產(chǎn)量),生產(chǎn)綱領是劃分生產(chǎn)類型的依據(jù).,1）單件生產(chǎn)：重復件少。重型機械制造和工廠修理車間對 單個零件的修理、配制屬于單件生產(chǎn)。 2）成批生產(chǎn)：成批地生產(chǎn)相同零件。分小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批生產(chǎn) 3）大量生產(chǎn)：同一產(chǎn)品的制造數(shù)量很多，在大多數(shù)工作地點，經(jīng)常重復地進行一種零件某一工序的生產(chǎn)。 如汽車制造，標準軸承加工。 生產(chǎn)類型不同，對設備、夾具、刀具、檢具和毛坯要求各不相同。單件小批量生產(chǎn)車間，通用機床和夾具用得多。對大量生產(chǎn)，專用機床、專用夾具用的多。,根據(jù)零件的大小和生產(chǎn)綱領分：,各種生產(chǎn)類型的特征和要求：,（二）工件安裝和夾具,

35、1工件定位的概念 無論是單個零件在機床上的安裝與加工或多個零件的同類加工工序，工件相對于刀具都必須始終保持有一個準確的位置。這就稱為工件的定位。 從定位到夾緊的整個過程-安裝,工件在夾具中定位的過程是實現(xiàn)工件上的定位表面與夾具上相應的定位元件接觸的過程。,2.工件的定位原理,工件定位不準或加工中位置錯動，其尺寸、形狀和位置精度都不可能得到保證，導致零件報廢，這是不允許的。,任何一個工件在機床中未定位之前，都可以看成在空間直角坐標系中的自由的物體，即具有六個自由度。,沿X、Y、Z坐標的三個移動：,用,工件的六個自由度,3. 工件的六個自由度,用 X、Y、Z 表示,即繞X、Y、Z坐標的三個轉(zhuǎn)動：,

36、在三個相互垂直的平面上,用合理（按照三、二、一規(guī)律）分布的六個支承點(支承釘)去限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置被完全確定六點定位原理(規(guī)則),4.六點定位原理,工件在空間的六點定位,為保證尺寸Aa需限制工件的 Z、X、Y 為保證尺寸Bb需限制工件的 X、Z 為保證尺寸Cc需限制工件的 Y。 按照三、二、一規(guī)律布置的六個支承點、工件的六個自由度則全部被加以限制完全定位(六點定位）,0,X,Z,Y,實現(xiàn)完全定位的六點定位原理,1)完全定位 對于工件的加工，比如在長方體上加工出一定尺寸要求的不同槽，空間X、Y、Z三個方向都不得有任何位置的移動或旋轉(zhuǎn)，需要完全定位。,5.六點定位原理的應用

37、,由于工件加工的要求不同， 比如銑削或刨削平面，在軸 上銑削平面等，工件在空間 X、Y、Z方向上位置有所變動 或未作限制，并不影響工件的 加工精度要求，即稱不完全定位。 不完全定位中，工件定位 與安裝比實現(xiàn)完全定位來得 容易。,2)不完全定位限制自由度的數(shù)目少于六點的定位。,不完全定位圖,6. 工件上定位基準的選擇, 選擇定位基準的意義： 要把無數(shù)被加工的工件依 次準確定位并快速安裝在 機床上，必須選擇工件的 合適表面作為基準，以此 保證加工和測量出圖紙上 所要求的尺寸和定位精度 要求，并能提高生產(chǎn)效率， 減小定位誤差。,定位基準選擇類型 粗基準 工件加工前選擇 合適毛坯表面作為第一次 定位基

38、準，亦稱毛基準。 對粗基準選擇，顧及到相 對加工表面有相互位置精 度要求；并盡可能在一次 安裝中能把大部分表面加 工出來；表面光滑、平整； 裝夾面積足夠；且讓其在 后續(xù)加工中，粗基準面的 加工余量分布均勻。,精基準 : 以已加工表面作為加工或測量的基準面。,7.工件的安裝 工件準確定位后需要及時夾緊，使得加工過程 中不得使工件因切削力、重力、離心力的作用而錯 動位置。工件安裝是先定位后夾緊的全過程。,工件裝夾方法有直接安裝法和夾具安裝法兩種。, 直接安裝法 先對毛坯畫線（軸心線、基準平面或定位點），安裝前找正（如車外圓，使工件軸心線 與機床主軸重合），然后夾緊。,該方法費工，定位誤差大，適于單

39、件、小批量生產(chǎn)。,2）夾具安裝法 按照先定位后夾緊，安裝牢固的原則，選準工件和基準面，設計、制造專用夾具，以迅速找正，做到準確定位、快速夾緊。適用于成批大量生產(chǎn)。,8.夾具簡介 1）夾具分類：通用夾具（車床上的卡盤、平口鉗、萬能分度頭、電磁吸盤等）。 專用夾具：根據(jù)工件形狀和定位要求設計。 2）夾具結(jié)構(gòu)：有定位元件（平板、V形鐵等），夾緊機構(gòu)、導向元件和夾具體組成。,（三）零件的加工工藝規(guī)程的擬訂 1編制零件機械加工工藝的工作內(nèi)容。 零件圖紙下達后，如何分析和編制零件的加工工藝，形成指導生產(chǎn)的技術(shù)文件，這是工藝人員的職責。具體工作內(nèi)容包括： 1）認定零件加工的技術(shù)要求； 2）針對技術(shù)要求對零件

40、進行加工工藝分析； 3）毛坯的選擇及加工余量的確定 4) 選擇定位基準； 5)工藝路線的擬定(確定加工工藝方案，安排加工順序） 6)工藝文件的編制,加工順序的安排,原則: 基面先行、 先粗后精、 先面后孔、 先主后次 主次穿插。,熱處理工序的安排,1）預備熱處理: 改善材料的切削加工性能，消除內(nèi)應力低碳鋼采用正火、中碳鋼采用退火、高碳鋼采用球化退火，綜合力學性能要求高的零件采用調(diào)質(zhì),安排在切削加工(粗加工)之前 2）去內(nèi)應力熱處理 （人工失效、退火） 安排在粗加工之后。 對于加工硬化現(xiàn)象嚴重的材料在切削加工工序之間還應進行去內(nèi)應力退火。 3）最終熱處理:使材料獲得所需的組織結(jié)構(gòu)與性能 （淬火、

41、調(diào)質(zhì)，表面處理） 安排在精加工之前， 3. 輔助工序的安排 包括檢查、檢驗、去毛刺、動平衡、清洗等工序。,工藝文件的編制工藝文件的種類包括：,工藝過程卡：即工藝路線卡或工藝流程卡，其主要作用是：以工序為單位，清晰表面零件加工經(jīng)過的車間、工段、所用的機床設備、工藝裝備及時間定額等。 是生產(chǎn)管理人在生產(chǎn)過程中進行調(diào)度，并簡單迅速掌握生產(chǎn)情況必備的工藝文件。P131表6-3,工序卡：用于指導操作工人進行生產(chǎn)的文件，是為每道工序編制的工藝文件。一般附有工序簡圖，用粗實線標明本工序要加工的部位，注明定位基準符號，各加工表面的工序尺寸，表面粗糙度，公差以及其它的技術(shù)要求。并寫明各工序的順序和內(nèi)容，使用的設

42、備及工藝裝備，規(guī)定的切削用量和時間定額。 是指導操作工人進行生產(chǎn)的文件,調(diào)整卡：它是對自動或半自動機床或者是某些齒輪加工機床等進行調(diào)整用的一種工藝文件，常需對設備進行調(diào)整，以保證夾具相對于機床有正確位置，保證刀具相對于被切削零件有正確進給軌跡等。,檢驗工序卡：是檢驗人員所用的文件，其中列有檢驗內(nèi)容、使用的設備及量檢具等，,3、實例 1）軸類零件頂尖式心軸，單件、小批量生產(chǎn),坯料：45圓鋼（35），表面淬火硬度4060HRC。 工藝分析：中間軸（18 ）與之相鄰的左端軸肩要求高，有位置精度要求，垂直度為0.01mm。兩端頂尖中心孔為中心軸段定位基準，圓柱定位基準，圓柱度全跳動公差不超過0.01m

43、m。,加工方法與方案 粗車半精車銑左端頭四方平面淬火（回火）粗磨精磨 定位基準選擇 以兩端中心孔作為軸段及其他部位精加工的定位基準，符合基準統(tǒng)一和基準重合原則。 編寫工藝卡 注明：加工方法、工序內(nèi)容、加工簡圖、選定設備。 淬火回火工藝另行送熱處理車間安排。,2）盤套類零件（大量生產(chǎn)） 圖示為柴油機調(diào)速套筒。,工藝分析：右端止口（30）對套筒內(nèi)圓（25）有同軸度要求；左端卡口（16mm槽）對稱于內(nèi)圓（25）中心線有對稱度要求（公差值0.03mm）；左端卡口底面M與25內(nèi)圓軸線有垂直度要求（公差為0.025mm）。 內(nèi)圓25、止口30兩個尺寸都有公差要求，尺寸精度相對較高。 零件調(diào)質(zhì) 2631HR

44、C， M面淬火硬度 5155HRC。,加工方法與工藝方案 25 ：鉆擴鉸（成批生產(chǎn)）或鉆拉（大量生產(chǎn)）； 30 粗糙度R12.5，可用精車替代磨削。可先加工孔25后再以孔定位加工30。 16mm5mm槽先行銑削，淬火后再磨削。 坯料用44圓鋼。（工件外圓最大直徑為40）。,0,+0.045,+0.002,-0.017,基準選擇 粗基準棒料外圓（拉削時，基準為孔本身）。 精基準選擇孔25軸心線。這符合基準統(tǒng)一原則。端面加工以右端止口為基準，使設計基準與定位基準重合。 工藝規(guī)程 (略),3）軸類零件,材料：45,淬火硬度： 4050HRC,零件各主要部分的技術(shù)要求,1）在 的軸段上裝滑動齒輪，并開

45、有鍵槽；,2） 和 的兩段為軸頸，支承于箱體的軸 承孔中；,3）表面粗糙度值Ra均為0.8 m；,4）工件材料為45鋼，淬火硬度為4045HRC。,工藝分析,該零件各配合表面本身均有一定的精度（相當于IT7）和粗糙度要求。,根據(jù)對各表面的具體要求，可采用如下的加工方案：,粗車半精車熱處理粗磨精磨,軸上的鍵槽可在立銑床上銑出。,3. 基準的選擇,為了保證各配合表面的位置精度，選擇軸線（軸兩端的中心孔）為粗、精基準。,4. 工藝過程,單件、小批量生產(chǎn)：,復習題,說明機械加工生產(chǎn)過程、工藝過程、工序等的名詞意義。 機加工中，工件定位的意義是什么？如何區(qū)分完全定位和不完全定位？ 何謂六點定位原理？加工

46、時，可不可以實行不完全定位？舉例說明。 什么是定位基準？基準分哪幾類？基準選擇應遵循什么原則？,四、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析,概念：是指零件的結(jié)構(gòu)是否便于零件的加工（裝配和維修）的難易程度。它評價零件結(jié)構(gòu)設計優(yōu)劣的技術(shù)指標之一。,零件結(jié)構(gòu)工藝應注意的幾方面原則,1.便于安裝、定位和夾緊,工藝凸臺,（1 ） 增加工藝凸臺,（2） 增設裝夾凸緣或裝夾孔,裝夾凸緣與裝夾孔,（3） 改變結(jié)構(gòu)或輔助安裝面,2. 便于加工和測量 1） 刀具的引進和退出要方便,2）盡可能的避免不敞開的內(nèi)表面加工,3） 盡可能的避免彎曲孔 4）凸緣上的孔要留有足夠的加工空間,彎曲的孔,5） 盡可能的避免深孔、,6） 零件的結(jié)構(gòu)要適應刀具的要求(保證刀具自由退出）,1）有相互位置精度要求的表面，最好在一次安裝中加工,3.提高切削效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量,2）減少裝夾次數(shù),3） 防止鉆頭的過早的磨鈍和折斷，應盡量避免單邊工作,改善鉆頭的結(jié)構(gòu)提高鉆頭壽命,4） 零件的各結(jié)構(gòu)要素盡量采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù),5）減少加工面積,加工面應等高,6） 減少走刀次數(shù) 凸臺最好設計成等高,4.提高標準化程度 1） 設計時盡量采用標準件 2）應能使用標準刀具加工,銑內(nèi)凹面時注意轉(zhuǎn)角圓弧半徑與銑刀一致,5.合理規(guī)定表面精度和粗糙度等級 6. 合理采用零件的組合 7.保證裝配的方便性與可拆性,