机械加工方法与切削机床课件.ppt

1、第一章第一章 机械加工方法与切削机床机械加工方法与切削机床学习目的与要求学习目的与要求（1）熟悉传统加工方法的加工范围）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）熟悉主要加工机床的类型、结构及其加工工艺特点特点（3）了解各种刀具的结构和用途）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）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）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）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）了解特种加工的原理、特点和应用范围主要内容主要内容第第1 1章章

2、 机械加工方法与切削机床机械加工方法与切削机床1.1 1.1 传统切削加工方法与切削机床传统切削加工方法与切削机床1.1.1 1.1.1 车削与车床车削与车床1.1.2 1.1.2 铣削与铣床铣削与铣床1.1.3 1.1.3 刨削与刨床刨削与刨床1.1.4 1.1.4 钻削与钻床钻削与钻床1.1.5 1.1.5 镗削与镗床镗削与镗床1.1.6 1.1.6 磨削与磨床磨削与磨床1.2 1.2 曲面加工方法与加工机床曲面加工方法与加工机床1.2.1 1.2.1 齿面加工与加工机床齿面加工与加工机床1.2.2 1.2.2 复杂曲面加工与加工中心复杂曲面加工与加工中心1.3 1.3 特种加工方法与加工

3、机床特种加工方法与加工机床1.3.1 1.3.1 电火花加工电火花加工1.3.2 1.3.2 电解加工电解加工1.3.3 1.3.3 激光加工激光加工1.3.4 1.3.4 超声波加工超声波加工1.4 1.4 金属切削机床基础金属切削机床基础1.4.1 1.4.1 概述概述1.4.2 1.4.2 金属切削机床的主要部件金属切削机床的主要部件1.5 1.5 现代机床的发展现代机床的发展1.5.1 1.5.1 数控机床数控机床1.5.2 1.5.2 加工中心加工中心思考与练习：思考与练习： 1-1 传统切削加工方法与切削机床传统切削加工方法与切削机床一、车削加工与车床一、车削加工与车床 1、车削加

4、工、车削加工 运动：运动：工件旋转作主运动、车刀作进给运动工件旋转作主运动、车刀作进给运动 工艺特点工艺特点 适用范围广适用范围广 易保证被加工零件各表面的位置精度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可用于有色金属零件的精加工 切削过程比较平稳切削过程比较平稳 生产成本较低生产成本较低 加工的万能性好加工的万能性好 车床加工典型工序车床加工典型工序外圆柱面外圆柱面外圆锥面外圆锥面螺纹螺纹端面端面沟槽沟槽内圆锥面内圆锥面内圆柱面内圆柱面旋转曲面旋转曲面中心孔中心孔打孔打孔滚花滚花 2、车床的种类、车床的种类 卧式车床卧式车床 立式车床：立式车床：主要用于加工主要用于加工径

5、向尺寸大径向尺寸大而而轴向尺寸相对较小轴向尺寸相对较小且且形状比较复杂形状比较复杂的的大型大型或或重型重型零件。按结构形式分为零件。按结构形式分为单柱单柱式式和和双柱式双柱式 转塔车床：转塔车床：没有尾座和丝杠没有尾座和丝杠，床身尾部装有，床身尾部装有多工位刀架，多工位刀架，一般一般不能车螺纹不能车螺纹二、铣削加工与铣床二、铣削加工与铣床 1、铣削加工、铣削加工 运动：运动：铣刀旋转作主运动、工件作进给运动铣刀旋转作主运动、工件作进给运动 应用：应用：平面、沟槽、复杂曲面、孔平面、沟槽、复杂曲面、孔 工艺特点：工艺特点： 生产效率高生产效率高 刀齿散热条件较好刀齿散热条件较好 铣削加工应用范围

6、广泛铣削加工应用范围广泛 铣削时容易产生振动铣削时容易产生振动 分类：分类：平面铣削平面铣削端铣端铣周铣周铣逆铣逆铣顺铣顺铣（1）端铣与周铣）端铣与周铣 端铣：端铣：加工质量好，加工质量好，大平面大平面铣削铣削 周铣：周铣：适应性较强，适应性较强，小平面、沟槽、成形面小平面、沟槽、成形面 加工特点比加工特点比 较：较： 端铣的生产率高于周铣端铣的生产率高于周铣 端铣的加工质量比周铣好端铣的加工质量比周铣好 周铣的适应性比端铣好周铣的适应性比端铣好（2） 顺铣与逆铣顺铣与逆铣 顺铣：顺铣：主切削运动方向与工件进给方向相同主切削运动方向与工件进给方向相同 逆铣：逆铣：主切削运动方向与工件进给方向相

7、反主切削运动方向与工件进给方向相反 加工特点比较加工特点比较 顺铣容易引起打刀；逆铣则可以避免打刀顺铣容易引起打刀；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，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，容易引起振动逆铣时，铣削力将工件上抬，容易引起振动 2、铣床的种类、铣床的种类 升降台式铣床升降台式铣床卧式升降台铣床：主轴水平卧式升降台铣床：主轴水平立式升降台铣床：主轴垂直立式升降台铣床：主轴垂直 床身式铣床：床身式铣床：工作台不升降，加工中等尺寸的零件

8、工作台不升降，加工中等尺寸的零件 龙门铣床：龙门铣床：适于采用大切削用量的切削适于采用大切削用量的切削双轴圆形工作台铣床双轴圆形工作台铣床龙门铣床龙门铣床三、刨削加工与刨床三、刨削加工与刨床 1、刨削加工、刨削加工 运动：运动：刀具的往复直线运动为主切削运动、工件台带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动工件作间歇的进给运动 应用：应用：平面、直槽、母线为直线的成形面平面、直槽、母线为直线的成形面 工艺特点：工艺特点： 机床与刀具简单，通用性好机床与刀具简单，通用性好 刨削精度低刨削精度低 生产率低生产率低 加工成本低加工成本低 2、刨床的种类、刨床的种类 龙门刨床：

9、龙门刨床：工作台带着工件作直线往复运动；大型工工作台带着工件作直线往复运动；大型工件件 牛头刨床：牛头刨床：滑枕带着刨刀作直线往复运动滑枕带着刨刀作直线往复运动 插床：插床：立式刨床。主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向的直立式刨床。主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向的直线往复运动线往复运动四、钻削加工与钻床四、钻削加工与钻床 1、钻削加工、钻削加工 运动：运动：钻头的旋转运动为主切削运动，钻头的轴向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运动为进给运动 应用：应用：钻、扩、铰孔；攻丝；锪孔、锪平等钻、扩、铰孔；攻丝；锪孔、锪平等 （1）钻孔）钻孔 粗加工粗加工 刀具：刀具：麻花钻麻花钻 特

10、点：特点：容易产生容易产生“引偏引偏” 排屑困难：分屑槽排屑困难：分屑槽 切削热不易传散切削热不易传散 加工精度差加工精度差钻孔隐偏钻孔隐偏减少隐偏措施减少隐偏措施预钻锥形定心坑预钻锥形定心坑钻套为钻头导向钻套为钻头导向四差一大四差一大导向差、刚性差、加工精度差、切削条件差导向差、刚性差、加工精度差、切削条件差 和轴向力大和轴向力大（2） 扩孔和铰孔扩孔和铰孔 分别为分别为半精加工半精加工和和精加工精加工 扩孔钻的结构特点：扩孔钻的结构特点： 刚性较好刚性较好 导向性较好导向性较好 切削条件好切削条件好 铰孔特点：铰孔特点：P10P11注意注意扩孔和铰孔无法提高孔轴线的位置精度和直线扩孔和铰孔

11、无法提高孔轴线的位置精度和直线度；而镗孔则可以度；而镗孔则可以 2、钻床的种类、钻床的种类 立式钻床立式钻床 摇臂钻床摇臂钻床 其他钻床（如深孔钻床）其他钻床（如深孔钻床） 五、镗削加工与镗床五、镗削加工与镗床 1、镗削加工、镗削加工 运动：运动：镗刀旋转为主切削运动，工件或镗刀直行为进镗刀旋转为主切削运动，工件或镗刀直行为进给运动给运动 应用：应用：直径较大的已有孔和孔系；外圆和平面直径较大的已有孔和孔系；外圆和平面 工艺特点工艺特点 加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件 加工范围广泛加工范围广泛 能获得较高的精度和较低的粗糙度能获得较高的精度和较

12、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可有效地校正原孔的轴线偏斜，保证孔及孔系的位置精度精度 生产率低生产率低2、镗床的种类、镗床的种类 卧式镗床卧式镗床车床镗孔车床镗孔镗床镗孔镗床镗孔区别区别镗床是镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运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，车刀作进给运动动；车床是工件旋转作主运动，车刀作进给运动 坐标镗床坐标镗床卧式坐标镗床卧式坐标镗床立式坐标镗床立式坐标镗床立式单柱坐标镗床立式单柱坐标镗床立式双柱坐标镗床立式双柱坐标镗床六、磨削加工与磨床六、磨削加工与磨床 1、磨削加工、磨削加工 定义定义 运动：运动：砂轮

13、的旋转为主运动砂轮的旋转为主运动 工艺特点工艺特点 加工精度高，表面粗糙度小加工精度高，表面粗糙度小 可加工高硬度材料可加工高硬度材料 径向分力大径向分力大 磨削温度高磨削温度高 砂轮的自锐性砂轮的自锐性 应用越来越广泛应用越来越广泛2、磨床的种类、磨床的种类 外圆磨床外圆磨床普通外圆磨床普通外圆磨床无心磨床无心磨床M1432AM1432A型万能外圆磨床型万能外圆磨床 特点：特点：工件置于砂轮和导论之间并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轮中心的连线，在导论的摩擦力作用下旋转下旋转 分类：分类：纵磨法（贯穿磨

14、法）和横磨纵磨法（贯穿磨法）和横磨法（切入磨法）法（切入磨法）无心磨削示意图无心磨削示意图无心磨削无心磨削 内圆磨床内圆磨床 平面磨床平面磨床卧轴矩台平面磨床卧轴矩台平面磨床立轴圆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曲面加工方法与加工机床一、齿面加工与加工机床一、齿面加工与加工机床 1、齿轮齿形加工方法、齿轮齿形加工方法 成形法成形法普通铣床普通铣床 展成法展成法滚齿机、插齿机等滚齿机、插齿机等 （1）铣齿）铣齿成形法成形法成本低、加工精度低、生产率低、仅适用于单件小批生成本低、加工精度低、生产率低、仅适用于单件小批生产产 或加工精度不高的低速齿轮，也用于齿形的粗加工或加工

15、精度不高的低速齿轮，也用于齿形的粗加工铣齿工艺特点铣齿工艺特点弧齿锥齿轮铣齿机弧齿锥齿轮铣齿机 （2 2） 滚齿滚齿展成法展成法 滚齿所需要的运动滚齿所需要的运动 主运动：主运动：滚刀的高速旋转滚刀的高速旋转 分齿运动（展成运动）：分齿运动（展成运动）：滚刀与被切齿轮之间的啮合滚刀与被切齿轮之间的啮合关系运动关系运动 垂直进给运动：垂直进给运动：滚刀沿工件轴向的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滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮 运动：运动：展成运动展成运动渐开线齿形渐开线齿形 差动运动差动运动螺旋线齿长螺旋线齿长 四条传动链：四条传动链：速度传动链速度传动链 展成传动链展成传动链

16、 轴向进给传动链轴向进给传动链 差动传动链差动传动链滚齿加工特点滚齿加工特点 齿形精度和机床分度精度较铣齿高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，降可滚削出同模数而不同齿数的齿轮，提高了精度，降了成本了成本 加工范围广加工范围广 连续切削，精度和生产效率高连续切削，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适宜于单件小批或成批大量生产 Y3150E型滚齿机型滚齿机 （3）插齿）插齿展成法展成法 插齿所需要的运动插齿所需要的运动 主运动主运动：插齿刀的上下往复直线运动：插齿刀的上下往复

17、直线运动 分齿运动分齿运动(展成运动展成运动)：插齿刀和工件之间的啮合关系运动：插齿刀和工件之间的啮合关系运动 圆周进给运动圆周进给运动 径向进给运动径向进给运动 让刀运动让刀运动插齿加工特点：插齿加工特点： 节省刀具，降低成本节省刀具，降低成本 与滚齿的加工精度基本相同与滚齿的加工精度基本相同 加工出的工件的齿形精度比加工出的工件的齿形精度比滚齿高，分齿精度略低于滚齿滚齿高，分齿精度略低于滚齿 生产效率较滚齿低生产效率较滚齿低 加工范围较广泛加工范围较广泛 适宜于单件小批或成批大量适宜于单件小批或成批大量生产生产（4）剃齿）剃齿展成法展成法 插齿加工特点：插齿加工特点： 齿形精加工齿形精加工

18、 精度可达精度可达7 76 6级级 主要用来提高齿形精度和齿主要用来提高齿形精度和齿向精度，减小表面粗糙度值向精度，减小表面粗糙度值 机床结构简单，生产效率高机床结构简单，生产效率高 用于加工插齿或滚齿后未经用于加工插齿或滚齿后未经淬火的直齿和螺旋齿圆柱齿轮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多用于大批大量生产的齿形精加工精加工（5）珩齿）珩齿展成法展成法 珩齿加工特点：珩齿加工特点： 一种齿形光整加工过方法，属于展成法加工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对齿形精度改善不

19、大 用于加工经过淬火的齿轮用于加工经过淬火的齿轮（6 6）磨齿）磨齿 成形法磨齿成形法磨齿 展成法磨齿展成法磨齿锥形砂轮磨齿锥形砂轮磨齿双碟形砂轮磨齿双碟形砂轮磨齿（7 7）研齿）研齿展成法展成法 2、齿形加工方法选择、齿形加工方法选择加工方案精度等级齿面表面粗糙度Ra/m适用范围成形法铣齿9级以下6.33.2 单件小批生产中加工直齿和螺旋齿轮及齿条展成法插齿871.6 各种批量生产中加工内外圆柱齿轮、双联齿轮、扇形齿轮、短齿条等，但插削斜齿只适用于大批量生产滚齿873.21.6 各种批量生产中加工直齿、斜齿外啮合圆柱齿轮和蜗轮剃齿760.80.4 大批量生产中滚齿或插齿后未经淬火的齿轮精加工

20、珩齿761.60.4 大批量生产中高频淬火后齿形精加工磨齿630.80.2 单件小批生产中淬硬或不淬硬齿形的精加工研齿0.40.2 淬硬齿轮的齿形精加工，可有效的减小齿面的Ra值二、复杂曲面加工与加工中心二、复杂曲面加工与加工中心特种加工方法与加工机床特种加工方法与加工机床 种类：种类：化学、电化学、电化学机械加工，电火花加工，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 特点特点 可加工超硬脆材料

21、和精密微细零件可加工超硬脆材料和精密微细零件 靠电能、化学能、声能、光能、热能等去除多余材料靠电能、化学能、声能、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影响度远小于一般金属切削加工 加工范围广、适应性强加工范围广、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特种加工 1、电火花加工、电火花加工 加工原理加工原理 工艺特点工艺特点 适应性强，可加工任何导电的硬脆、软韧及难切削适应性强，可加工任何导电的硬脆、软韧及难切削加工材

22、料加工材料 “无切削力无切削力”，方便地加工难加工的小孔、窄槽、，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适用于模具制造 一般加工速度较慢一般加工速度较慢电火花加工原理示意图电火花加工原理示意图切割各宗高硬度的导电材料切割各宗高硬度的导电材料切割形状很复杂的模具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金属丝电极，故不需制造成型电

23、极电火花线切割加工电火花线切割加工 2、点解加工、点解加工 加工原理加工原理 工艺特点工艺特点 工作电压小，电流大工作电压小，电流大 应用范围广应用范围广 生产率较高生产率较高 工具电极可长期使用工具电极可长期使用 适于加工易变形或薄壁件适于加工易变形或薄壁件 加工精度难以控制加工精度难以控制 附属设备多，造价高附属设备多，造价高 电解液腐蚀机床，污染环境电解液腐蚀机床，污染环境 3、激光加工、激光加工 加工原理加工原理 工艺特点工艺特点 无加工工具，不存在工具磨损、断屑、排屑问题无加工工具，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，加工异形孔几乎可加工任何难加工的金

24、属和非金属，加工异形孔 非接触加工，工件无受力变形非接触加工，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 激光束传递方便激光束传递方便 易于控制易于控制 4、超声波加工、超声波加工 加工原理加工原理 工艺特点工艺特点 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、组织改变及烧伤等现象加工质量好，无残余应力、组织改变及烧伤等

25、现象 刀具硬度可低于被加工材料的，易加工复杂形状工件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，操作维修方便机床结构简单，操作维修方便 应用应用 型孔型腔加工型孔型腔加工 超声波切割超声波切割 超声波清洗超声波清洗 超声波复合加工超声波复合加工 超声波加工示意图超声波加工示意图1-4 金属切削机床基础金属切削机床基础 一、概述一、概述 1、机床的基本组成、机床的基本组成 动力源动力源 传动系统传动系统 基础件基础件 工作部件工作部件 控制系统控制系统 冷却系统冷却系统 润滑系统润滑系统 其他装置其他装置 2、机床的运动、机床的运动 表面成形运动（工作运动）、辅助运动表面成形运

26、动（工作运动）、辅助运动 3、机床技术性能指标、机床技术性能指标 工艺范围工艺范围 技术规格技术规格 加工精度和表面粗糙度加工精度和表面粗糙度 生产率生产率 自动化程度自动化程度 机床的效率和精度保持性机床的效率和精度保持性 其他其他机床的主要技术参数：尺寸参数、运动参数和动力参数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、机床精度与刚度 （1）机床精度：）机床精度：几何精度、运动精度、传动精度、定位几何精度、运动精度、传动精度、定位精度、工作精度和精度保持性精度、工作精度和精度保持性 （2）机床刚度：）机床刚度：静刚度和动刚度静刚度和动刚度 5、机床的分类及型号编制

27、、机床的分类及型号编制 （1）分类）分类 （2）型号编制）型号编制 通用机床型号表示方法通用机床型号表示方法 机床的类别和组别划分机床的类别和组别划分 机床的特性代号机床的特性代号 机床主参数和第二主参数机床主参数和第二主参数 机床的重大改进顺序号机床的重大改进顺序号 同一型号机床的变型代号同一型号机床的变型代号二、金属切削机床的主要部件二、金属切削机床的主要部件 1、主轴部件、主轴部件 （1 1）基本要求）基本要求 旋转精度、静刚度、抗振性、热变形旋转精度、静刚度、抗振性、热变形 （2 2）传动方式）传动方式 齿轮传动、带传动、电动机直接驱动齿轮传动、带传动、电动机直接驱动 （3 3）主轴部

28、件结构）主轴部件结构 主轴的支承形式：主轴的支承形式：两支承方式、三支承方式两支承方式、三支承方式 构造构造 材料和热处理材料和热处理 普通机床：中碳钢普通机床：中碳钢调质处理调质处理+ +局部高频淬火局部高频淬火 精密机床等：合金钢精密机床等：合金钢车床主轴简图车床主轴简图 主轴轴承：主轴轴承：滚动轴承、液体动压轴承、液体静压轴承、滚动轴承、液体动压轴承、液体静压轴承、空气静压轴承、自调磁浮轴承等空气静压轴承、自调磁浮轴承等 2、机床的传动系统、机床的传动系统 （1 1）主传动系统）主传动系统 按电动机类型：按电动机类型：交流电动机驱动和直流电动机驱动交流电动机驱动和直流电动机驱动 按传动装

29、置：按传动装置：机械传动装置、液压传动装置、电气传机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置及它们的组合动装置及它们的组合 按变速连续性：按变速连续性：分级变速传动和无级变速传动分级变速传动和无级变速传动 （2 2）进给传动系统）进给传动系统 机械进给传动机械进给传动 液压进给传动液压进给传动 电伺服进给传动电伺服进给传动 控制类型控制类型 开环系统开环系统 闭环系统闭环系统 半闭环系统半闭环系统电气伺服系统电气伺服系统 驱动部件驱动部件 步进电动机步进电动机( (脉冲电动机脉冲电动机) ) 直流伺服电动机：直流伺服电动机：小惯量直流电动机和大惯量直流电小惯量直流电动机和大惯量直流电动机动机 交

30、流伺服电动机交流伺服电动机 直线伺服电动机：直线伺服电动机：同步式和感应式同步式和感应式 机械传动部件：机械传动部件：主要指齿轮主要指齿轮( (或同步齿轮或同步齿轮) )和丝杠螺母和丝杠螺母传动副传动副滚珠丝杠滚珠丝杠 作用：作用：旋转运动旋转运动直线运动直线运动 支承方式：支承方式：角接触球轴承或双向推力圆柱滚角接触球轴承或双向推力圆柱滚子轴承与滚针轴承的组合轴承子轴承与滚针轴承的组合轴承 3、机床基础件：、机床基础件：床身、立柱、横梁、底座等大件床身、立柱、横梁、底座等大件 （1 1）基本要求）基本要求 具有足够的刚度和较高的刚度具有足够的刚度和较高的刚度- -质量比质量比 较好的动态特性

31、；各阶频率不共振；不因薄壁振动较好的动态特性；各阶频率不共振；不因薄壁振动产生噪声产生噪声 热稳定性好热稳定性好 排泄通畅，吊运安全，良好的结构工艺性排泄通畅，吊运安全，良好的结构工艺性 （2 2）结构）结构 箱形类箱形类 板块类板块类 梁支类梁支类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 3）材料）材料 铸铁：灰铸铁，铸铁：灰铸铁，HT200HT200，HT150HT150，HT100HT100 钢板焊接结构钢板焊接结构 预应力钢筋混凝土预应力钢筋混凝土 天然花岗岩天然花岗岩 4、机床导轨：、机床导轨：动导轨和静导轨（支承导轨）动导轨和静导轨（支承导轨） （1

32、 1）主要技术要求）主要技术要求 导向精度高导向精度高 承载能力大，刚度好承载能力大，刚度好 精度保持性好精度保持性好 低速运动平稳性好低速运动平稳性好 （2）导轨截面形状和组合形式）导轨截面形状和组合形式机床组合导轨形式机床组合导轨形式双三角形导轨双三角形导轨双矩形导轨双矩形导轨矩形和三角形导轨的组合矩形和三角形导轨的组合矩形和燕尾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）结构类型及特点 滑动导轨滑动导轨 静压导轨静压导轨 卸荷导轨卸荷导轨 滚动导轨滚动导轨滚动导轨滚动体类型滚动导轨滚动体类型a）滚珠循环型 b）滚柱循环

33、型 c）滚针不循环型 4、机床刀架和自动换刀装置、机床刀架和自动换刀装置 （1 1） 要求要求 满足工艺过程所提出的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，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刀架、刀库、换刀机械手部有足够的刚度 可靠性高可靠性高 换刀时间短换刀时间短 操作方便、安全操作方便、安全 （2）类型）类型 安装刀具数目：安装刀具数目：单刀架和多刀架单刀架和多刀架 结构形式：结构形式：方刀架、转塔刀架、回轮式刀架方刀架、转塔刀架、回轮式刀架 驱动刀架转

34、位的动力：驱动刀架转位的动力：手动转位刀架和自动手动转位刀架和自动( (电动和液电动和液动动) )转位刀架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 a）b b）c c）d d）e e）1-5 现代机床的发展现代机床的发展一、数控机床一、数控机床（1）组成）组成 机床本体机床本体 控制介质控制介质 数控装置数控装置 伺服驱动装置伺服驱动装置 测量反馈装置测量反馈装置 辅助装置辅助装置（2） 特点特点 加工精度高加工精度高 生产效率高生产效率高

35、自动化程度高自动化程度高 对加工对象的适应性强对加工对象的适应性强 经济效益好经济效益好CK16140CK16140数控车床数控车床 二、加工中心二、加工中心 （1）特点）特点 工序集中工序集中 备有刀库备有刀库 有自动转位工作台有自动转位工作台 加工精度高加工精度高 生产效率高生产效率高 （2）分类）分类 按机床的形态按机床的形态 立式加工中心立式加工中心 卧式加工中心卧式加工中心 龙门式加工中心龙门式加工中心 万能加工中心万能加工中心 运动和同时控制的坐标轴数运动和同时控制的坐标轴数 三轴二联动三轴二联动 三轴三联动三轴三联动 四轴三联动四轴三联动 五轴四联动五轴四联动XH715XH715

36、型立式加工中心外形图型立式加工中心外形图1-1-床身床身 2-2-滑座滑座 3-3-工作台工作台 4-4-立柱立柱 5-5-主轴箱主轴箱 6-6-操作面板操作面板 7-7-刀库刀库 8-8-换刀机械手换刀机械手第二章第二章 金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具2.1 刀具的结构刀具的结构 一、切削运动与切削要素一、切削运动与切削要素 1、切削运动切削运动 （1）金属切削加工：）金属切削加工： （2）切削运动：）切削运动：刀具与工件之间的相对运动刀具与工件之间的相对运动 主运动：主运动：只有一个只有一个 进给运动：进给运动：可以有一个或几个可以有一个或几个 2、切削要素切削要素 （1）待加工表面

37、待加工表面加工表面（过度表面）加工表面（过度表面）已加工表面已加工表面切削表面切削表面（2）切削用量切削用量 （旋转）（旋转） （往复直线）（往复直线）（3）切削层几何参数切削层几何参数进给量进给量背吃刀量背吃刀量切削速度切削速度1000 60wd nv21000 60rLnv fzvnfnzf2wmpdda切削厚度切削厚度切削面积切削面积切削宽度切削宽度sinpwraaKsincrafKcwcpAa aa f3、切削方式的划分、切削方式的划分（1 1）自由切削与非自由切削）自由切削与非自由切削 自由切削：只有一条直线切削刃参加切削工作自由切削：只有一条直线切削刃参加切削工作 非自由切削：刀具

38、切削刃是曲线，或几条切削刃同时非自由切削：刀具切削刃是曲线，或几条切削刃同时参加并完成切削参加并完成切削（2 2）直角切削与斜角切削）直角切削与斜角切削 直角切削：刀具主切削刃的刃倾角直角切削：刀具主切削刃的刃倾角 的切削。此的切削。此时，主切削刃与切削速度方向成直角时，主切削刃与切削速度方向成直角 斜角切削：刀具主切削刃的刃倾角斜角切削：刀具主切削刃的刃倾角 的切削。的切削。0s0s直角切削与斜角切削直角切削与斜角切削二、刀具角度二、刀具角度 1、刀具切削部分的组成刀具切削部分的组成 前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖刀尖车刀

39、组成车刀组成刀具过渡刃刀具过渡刃刨刀、钻头、铣刀切削部分形状刨刀、钻头、铣刀切削部分形状 2、确定刀具切削角度的参考平面确定刀具切削角度的参考平面 切削平面：切削平面：通过刀刃上选定点，切于工件过渡表面通过刀刃上选定点，切于工件过渡表面的平面的平面 基面：基面：通过刀刃上选定点，垂直于该点合成切削运通过刀刃上选定点，垂直于该点合成切削运动向量的平面动向量的平面宽刃刨刀参考平面宽刃刨刀参考平面 3、刀具标注角度的参考系刀具标注角度的参考系车刀标注角度参考系车刀标注角度参考系 正交平面正交平面 法平面法平面 背平面和假定工作平面背平面和假定工作平面用作标注前、后刀面角度的测量平面用作标注前、后刀面

40、角度的测量平面参考系参考系参考平面参考平面符号符号正交平面参考系正交平面参考系基面基面切削平面切削平面正交平面正交平面法平面参考系法平面参考系基面基面切削平面切削平面法平面法平面背平面和假定工作背平面和假定工作平面参考系平面参考系基面基面背平面背平面假定工作平面假定工作平面刀具标注角度参考系刀具标注角度参考系rPsPOPrPsPnPrPpPfP 4、刀具的标注角度刀具的标注角度 前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角车刀的主要角度车刀的主要角度 5、刀具的工作角度刀具的工作角度 （1）刀具安装位置对工作角度的影响）刀具安装位置对工作角度的影响 刀具

41、安装高低对工作角度的影响刀具安装高低对工作角度的影响（a）（b）（c）刀杆中心线与进给方向不垂直的影响刀杆中心线与进给方向不垂直的影响车刀安装偏斜车刀安装偏斜横向进给横向进给纵向进给纵向进给2-2 刀具材料刀具材料一、刀具材料应具备的性能一、刀具材料应具备的性能 高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 足够的强度和韧性足够的强度和韧性 高的耐热性高的耐热性 更好的热物理性能和耐热冲击性能更好的热物理性能和耐热冲击性能 良好的工艺性良好的工艺性 经济性经济性二、常用的刀具材料二、常用的刀具材料 工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷超硬刀具材料工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷超硬刀具材料（1）高速钢）高速钢 突

42、出性能：突出性能：较高的强度、韧性和耐磨性，较好的工较高的强度、韧性和耐磨性，较好的工艺性艺性 主要品种：主要品种： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 、 W6Mo5Cr4V2 Co8、 W6Mo5Cr4V2Al 应用范围：应用范围：用于加工用于加工250280HB以下的大部分结构以下的大部分结构钢和铸铁，用作复杂刀具如钻头、丝锥、铰刀、拉刀、钢和铸铁，用作复杂刀具如钻头、丝锥、铰刀、拉刀、铣刀、齿轮刀具和成形刀具铣刀、齿轮刀具和成形刀具（2）硬质合金）硬质合金 突出性能：突出性能：硬度、耐磨性、耐热性都很高；但抗弯硬度、耐磨性、耐热性都很高；但抗弯强度低，断裂韧性也较低强度低，断裂韧性也

43、较低 突出性能：突出性能：硬度、耐磨性、耐热性都很高；但抗弯强度硬度、耐磨性、耐热性都很高；但抗弯强度低，断裂韧性也较低低，断裂韧性也较低 主要种类：主要种类： 应用范围：应用范围：K K类：类：YG3YG3、YG6YG6、YG8YG8M M类：类：YW1YW1、YW2YW2P P类：类：YT5YT5、YT15YT15、YT30YT30YTYT类类用于钢类、铸铁类高静加工，用于钢类、铸铁类高静加工，不用于钛合金和含钛的不锈钢不用于钛合金和含钛的不锈钢YGYG类类铸铁、有色金属、非金属材料铸铁、有色金属、非金属材料高强度钢、奥氏体钢、高温合金粗加工高强度钢、奥氏体钢、高温合金粗加工YWYW类类不

44、锈钢、高锰钢、耐热钢的粗、半精加工不锈钢、高锰钢、耐热钢的粗、半精加工（3）涂层刀具）涂层刀具 CVD涂层、涂层、MT-CVD涂层、涂层、PVD涂层、涂层、ZX涂层、涂层、CVD金刚石（薄膜和厚膜）、涂层陶瓷和多立方氮化硼金刚石（薄膜和厚膜）、涂层陶瓷和多立方氮化硼（4）金刚石刀具）金刚石刀具 PCD、CVD厚膜和人工合成单晶金刚石厚膜和人工合成单晶金刚石 突出性能：突出性能：极高的硬度和耐磨性，摩擦系数小，但耐极高的硬度和耐磨性，摩擦系数小，但耐热性低，不能加工铁族金属热性低，不能加工铁族金属 主要应用：主要应用：有色金属及其合金，非金属，光学零件等有色金属及其合金，非金属，光学零件等精密和

45、超精密加工精密和超精密加工（5）立方氮化硼）立方氮化硼 很高的硬度和耐磨性，热稳定性好，化学惰性大；用于很高的硬度和耐磨性，热稳定性好，化学惰性大；用于加工淬火钢和冷硬铸铁加工淬火钢和冷硬铸铁2-3 金属切削过程及其物理现象金属切削过程及其物理现象一、国内外切削理论研究概述一、国内外切削理论研究概述二、研究金属切削过程的实验方法二、研究金属切削过程的实验方法 侧面观察法，高速摄影法，快速落刀法，扫描电镜显侧面观察法，高速摄影法，快速落刀法，扫描电镜显微观察法，光弹性、光塑性试验法、其他试验法微观察法，光弹性、光塑性试验法、其他试验法三、切屑形成过程三、切屑形成过程第二变形区第二变形区第三变形区

46、第三变形区第一变形区第一变形区三个变形区三个变形区四、变形区基本特征四、变形区基本特征 第一变形区（基本变形区）：第一变形区（基本变形区）：沿滑移线的剪切变形，沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬以及随之产生的加工硬 化。化。 第二变形区（摩擦变形区）：第二变形区（摩擦变形区）：使切屑底层靠近前刀面使切屑底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减慢，甚至滞留在前刀面上；切屑处纤维化，流动速度减慢，甚至滞留在前刀面上；切屑弯曲；由摩擦产生的热量使切屑与刀具接触面温度升高弯曲；由摩擦产生的热量使切屑与刀具接触面温度升高 第三变形区（加工表面变形区）：第三变形区（加工表面变形区）：使切屑底层靠近前使切屑

47、底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减慢，甚至滞留在前刀面上；刀面处纤维化，流动速度减慢，甚至滞留在前刀面上；切屑弯曲；由摩擦产生的热量使切屑与刀具接触面温度切屑弯曲；由摩擦产生的热量使切屑与刀具接触面温度 升高升高五、切屑变形的表示方法五、切屑变形的表示方法 剪切角剪切角 相对滑移或剪切应变相对滑移或剪切应变 切屑变形系数切屑变形系数h 相对滑移相对滑移 与变形系数与变形系数 间的关系间的关系h00sin(90)cos()sinsinchhDhOMhOM 00sincotcosh 20002sin1cottan()coshhh 六、切屑类型及其控制六、切屑类型及其控制 1、带状切屑、带状切屑 产

48、生条件：产生条件：加工塑性材料，切削速度较高，切削加工塑性材料，切削速度较高，切削厚度较小，刀具前角较大厚度较小，刀具前角较大 形态特征：形态特征：内表面是光滑的，外表面是毛葺的内表面是光滑的，外表面是毛葺的 2、挤裂切屑、挤裂切屑 产生条件：产生条件：加工塑性材料，切削速度较低，切削厚加工塑性材料，切削速度较低，切削厚度较大，刀具前角较小度较大，刀具前角较小 形态特征：形态特征：内表面有时有裂纹，外表面呈锯齿形内表面有时有裂纹，外表面呈锯齿形 3、单元切屑、单元切屑 产生条件：产生条件：改变挤裂切屑条件，进一步减小刀具前改变挤裂切屑条件，进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度角，减

49、低切削速度，或加大切削厚度 形态特征：形态特征：梯形的单元切屑梯形的单元切屑 4、崩碎切屑、崩碎切屑 产生条件：产生条件：加工脆性材料加工脆性材料 形态特征：形态特征：切屑的形状不规则，加工的表面凹凸不切屑的形状不规则，加工的表面凹凸不平平 5、切屑控制、切屑控制 定义：定义： 衡量切屑可控性的标准：衡量切屑可控性的标准：不妨碍正常的加工；不影不妨碍正常的加工；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运响操作者的安全；易于清理、存放和搬运 切屑控制措施：切屑控制措施：在前刀面上磨制出断屑槽或使用压在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器；推广使用可转位刀具块式断屑器；推广使用可转位刀具七、积屑瘤

50、现象七、积屑瘤现象 定义：定义： 产生：产生：切屑与前刀面粘结切屑与前刀面粘结内摩擦内摩擦底层上金属加工硬化底层上金属加工硬化粘结体粘结体长大长大积屑瘤积屑瘤 影响积屑瘤产生和大小的因素：影响积屑瘤产生和大小的因素：金属材料的硬化程度；金属材料的硬化程度；刃前区的温度与压力刃前区的温度与压力 积屑瘤对切削过程的影响：积屑瘤对切削过程的影响：实际切削前角增大；实际实际切削前角增大；实际切削厚度增大；加工表面粗糙度增大；影响刀具寿命切削厚度增大；加工表面粗糙度增大；影响刀具寿命 防止积屑瘤产生的方法：防止积屑瘤产生的方法： 切削速度切削速度切削温度切削温度不易产生粘结现象；不易产生粘结现象； 切削