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1、材料成型工艺学全册配套最完整精品课件材料成型工艺学全册配套最完整精品课件 材材 料料 成成 型型 工工 艺艺 学学 课程性质：课程性质：限选限选 学时学时：40 学分：学分：2.5 考试形式：考试形式：平常（平常（10）+期末（期末（90） 参考书：参考书：1. 邓文英主编，金属工艺学，高等教育出版社（第五版或第四版）邓文英主编，金属工艺学，高等教育出版社（第五版或第四版） 2. 柳秉毅主编，材料成形工艺基础，高等教育出版社柳秉毅主编，材料成形工艺基础，高等教育出版社 ，2011 3. 张亮峰主编，材料成形技术基础，高等教育出版社，张亮峰主编，材料成形技术基础，高等教育出版社，2011 绪绪

2、论论 n材料成型工艺：材料成型工艺：指用于把材料从原材料的形态通过加工而指用于把材料从原材料的形态通过加工而 转变为具有所要求的形状及尺寸的毛坯或成品（转变为具有所要求的形状及尺寸的毛坯或成品（机件机件）的所有）的所有 加工方法或手段的总称。加工方法或手段的总称。 n制造制造机件机件(材料成型材料成型)的工艺方法的工艺方法： 机件生产过程机件生产过程：铸锭铸锭 零件零件性能改变性能改变装配装配 工艺方法工艺方法：铸造、压力加工、焊接、热处理、切削加工：铸造、压力加工、焊接、热处理、切削加工 毛坯毛坯 型材型材 本课程的内容：本课程的内容： n 各种工艺方法本身的规律、应用各种工艺方法本身的规律

3、、应用 n 金属机件的加工过程、结构工艺性金属机件的加工过程、结构工艺性 学习本课程的基本要求：学习本课程的基本要求： n 初步初步掌握各种主要加工方法的实质、工作掌握各种主要加工方法的实质、工作特点特点 和基本和基本原理原理 n 了解各种主要加工方法的设备和工具的工作原理、大了解各种主要加工方法的设备和工具的工作原理、大 致结构和应用范围致结构和应用范围 n 初步掌握零件的结构性和常用金属材料的工艺性初步掌握零件的结构性和常用金属材料的工艺性 第五篇第五篇 切削加工切削加工 切削加工切削加工: 使用使用切削工具切削工具 (包括刀具、磨具和磨料包括刀具、磨具和磨料) ， 在工具和工件的在工具和

4、工件的相对运动相对运动中，把工件上多中，把工件上多 余的材料层切除，使工件获得规定的余的材料层切除，使工件获得规定的几何几何 参数参数(形状、尺寸、位置形状、尺寸、位置)和和表面质量表面质量的加的加 工方法。工方法。 切削加工分为切削加工分为: 机械加工机械加工(简称机工简称机工) 和和 钳工钳工两部分两部分 机工方法机工方法有：车、钻、刨、铣、磨及齿轮加工等有：车、钻、刨、铣、磨及齿轮加工等 钳工方法钳工方法有：錾、锯、锉、刮、研、钻孔、铰孔、有：錾、锯、锉、刮、研、钻孔、铰孔、 攻螺纹攻螺纹(攻丝攻丝)和套螺纹和套螺纹(套扣套扣)等等 第一章第一章 金属切削的基础知识金属切削的基础知识 切

5、削运动、切削工具以及切削过程的物理实质等都有着共同的现象和规切削运动、切削工具以及切削过程的物理实质等都有着共同的现象和规 律律 1 1 切削运动及切削要素切削运动及切削要素 一、零件表面的形成及切削运动一、零件表面的形成及切削运动 1.1. 零件的形状零件的形状 母线、母线、 轨迹、轨迹、 运动运动 外圆面、内圆面（孔）外圆面、内圆面（孔）： 直线直线 圆圆 旋转旋转 平面：平面： 直线直线 直线直线 平移平移 成型面成型面 曲线曲线 2. 加工方法加工方法 如图。如图。 3. 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（）：）：刀具前刀面接近工件而

6、实现切削的运动刀具前刀面接近工件而实现切削的运动 进给运动（进给运动（）：）：使金属层不断投入切削的运动使金属层不断投入切削的运动 合合 成成 运运 动动 二、切削用量二、切削用量 (衡量切削运动量）衡量切削运动量） 三要素三要素：切削速度、进给量、背吃刀量：切削速度、进给量、背吃刀量 1.1. 切削速度切削速度vc：单位时间内，工件和刀具沿主运动单位时间内，工件和刀具沿主运动 方向的相对位移，单位为方向的相对位移，单位为m/s 或或 m/min。 主运动为旋转运动时，切削速度为最大的线速度主运动为旋转运动时，切削速度为最大的线速度 主运动为直线运动时，平均速度为切削速度主运动为直线运动时，平

7、均速度为切削速度 2. 进给量：进给量： 刀具在进给运动方向上相对工件的位刀具在进给运动方向上相对工件的位 移量。移量。 不同的加工方法，由于所用刀具和切削运动形式不同，进给量的表述不同的加工方法，由于所用刀具和切削运动形式不同，进给量的表述 和度量方法也不相同。和度量方法也不相同。 车削时：工件每转一转，刀具在进给方向上相车削时：工件每转一转，刀具在进给方向上相 对于工件的位移。（每转进给量对于工件的位移。（每转进给量 f ) ) 3. 背吃刀量背吃刀量ap：待加工表面与已加工表面的垂直距离：待加工表面与已加工表面的垂直距离 （切削深度切削深度） 三三. 切削层几何参数切削层几何参数 切削层

8、：指工件上正被切削刃切削的一层材料，切削层：指工件上正被切削刃切削的一层材料， 即两个相邻加工表面之间的那层材料。即两个相邻加工表面之间的那层材料。 1. 切削层厚度切削层厚度ac (hD)： 2. 切削层宽度切削层宽度aw (bD): 3. 切削层面积切削层面积Ac : Ac = ac * aw = f * ap 2 2 刀具材料及刀具构造刀具材料及刀具构造 刀具：刀具： 工作部分工作部分（材料、角度、结构）（材料、角度、结构） 夹持部分夹持部分 （位置、传递运动与力）（位置、传递运动与力） 一、刀具材料一、刀具材料 1.1. 对刀具材料的基本要求对刀具材料的基本要求 (1)(1) 较高的硬

9、度。须高于工件材料的硬度。较高的硬度。须高于工件材料的硬度。 60HRC以上以上 (2)(2) 足够的强度和韧度足够的强度和韧度 (3)(3) 较好的耐磨性较好的耐磨性 (4)(4) 较高的耐热性较高的耐热性 （红硬性、热硬性）（红硬性、热硬性） (5)(5) 较好的工艺性较好的工艺性 2. 常用的刀具材料常用的刀具材料 (1) 高速钢高速钢 含含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。等合金元素较多的合金工具钢。 性能性能：耐热性、硬度和耐磨性低于硬质合金、：耐热性、硬度和耐磨性低于硬质合金、 强度和工艺性高于硬质合金强度和工艺性高于硬质合金 应用：应用：制造形状较为复杂的刀：麻花钻、铣刀、

10、制造形状较为复杂的刀：麻花钻、铣刀、 拉刀、齿轮刀具等。拉刀、齿轮刀具等。 碳素工具钢碳素工具钢 合金工具钢合金工具钢 耐热性低耐热性低，适于手工工具，如锯条、，适于手工工具，如锯条、 锉刀、绞刀等的制造锉刀、绞刀等的制造 (2) 硬质合金硬质合金 (YG, YT两类) 以高熔点、高硬度的金属碳化物以高熔点、高硬度的金属碳化物 （WC,TiC）作基体，以金属）作基体，以金属 （Co）等做粘接剂，用粉末冶金方法制成的一种合金。）等做粘接剂，用粉末冶金方法制成的一种合金。 性能：性能：耐热性、硬度和耐磨性高于高速钢、强耐热性、硬度和耐磨性高于高速钢、强 度和工艺性低于高速钢度和工艺性低于高速钢 应

11、用：应用：制成刀片，焊接或机械夹固在刀具的刀柄制成刀片，焊接或机械夹固在刀具的刀柄 （刀体）上。（刀体）上。 (3) 陶瓷材料陶瓷材料 主要成分为主要成分为Al2O3。 性能：性能：耐热性、硬度和耐磨性高，脆性大。耐热性、硬度和耐磨性高，脆性大。 金属陶瓷金属陶瓷 (4) 其它新型刀具材料其它新型刀具材料 铝高速钢铝高速钢(600)、人造金刚石（、人造金刚石（10000HV)、立方氮化硼、立方氮化硼(7300- 9000HV) 二二. 刀具角度刀具角度 各种多齿刀具，就其一个到齿而言，相当于一把车刀的刀头。各种多齿刀具，就其一个到齿而言，相当于一把车刀的刀头。 1. 车刀切削部分的组成车刀切削

12、部分的组成 (1)前刀面前刀面 (2)后刀面（主、副）后刀面（主、副） (3)切削刃（主、副）切削刃（主、副） (4)刀尖刀尖 2. 车刀切削部分的主要角度车刀切削部分的主要角度 (1) 辅助平面辅助平面：基面、切削平面、主剖面（正交平面）基面、切削平面、主剖面（正交平面） (2) 标注角度标注角度 即在图纸中标注的角度，是刀具制造和刃磨的依据。即在图纸中标注的角度，是刀具制造和刃磨的依据。 前角前角0 0：在主剖面（正交平面）上，：在主剖面（正交平面）上， 前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角 后角后角0 0：主后：主后 主偏角主偏角 ：在基面上， ：在基面上， 主切削刃的投影与主切削刃的投

13、影与 进给方向的夹角进给方向的夹角 副偏角副偏角?：副：副. 反进给方向的夹角反进给方向的夹角 刃倾角刃倾角s s ：在切削平面上，：在切削平面上， 主切削刃与基面的夹角主切削刃与基面的夹角 前角的正与负：前角的正与负： 前角的作用：前角的作用： 前角前角切削刃锋利切削刃锋利 切削轻快切削轻快 切削力小切削力小 散热条件差散热条件差 前角的大小常根据工件材料、刀具材料前角的大小常根据工件材料、刀具材料 和加工性质来选择。和加工性质来选择。 刃倾角的正与负：刃倾角的正与负： 刃倾角的作用：刃倾角的作用： 影响刀头的强度、切削分力、排屑方向。影响刀头的强度、切削分力、排屑方向。 粗加工粗加工时为了

14、增强刀头时为了增强刀头,s常常 取取负负值值; 精加工精加工时为了保护已加工表时为了保护已加工表 面面, s常取常取正正值。值。 (3) (3) 刀具的工作角度刀具的工作角度 刀具工作角度考虑了合成运动和刀具安装条件的影响。刀具工作角度考虑了合成运动和刀具安装条件的影响。 三三. 刀具结构刀具结构 刀具的结构形式对刀具的切削性能、切削加工的生产效刀具的结构形式对刀具的切削性能、切削加工的生产效 率和经济效益有着重要的影响。率和经济效益有着重要的影响。 刀具结构：刀具结构：整体式、焊接式、机夹重磨式、机夹整体式、焊接式、机夹重磨式、机夹 可转位式可转位式 3 3 金属切削过程金属切削过程 一、切

15、屑形成过程及切屑种类一、切屑形成过程及切屑种类 1. 切屑形成过程切屑形成过程 金属的切削过程实际上金属的切削过程实际上 与金属的与金属的挤压挤压过程很相似。过程很相似。 形成过程：形成过程： 弹性变形弹性变形 塑性变形塑性变形 被挤裂被挤裂 切离（沿着刀具的前刀面流出切离（沿着刀具的前刀面流出 而成为而成为切屑切屑） 现象：现象：切屑收缩切屑收缩：切屑厚度：切屑厚度 h hch 切削厚度切削厚度 h hD 切屑长度切屑长度 l lch 切屑材料切屑材料 内部结合力时，一部分金属粘附在切削刃附近内部结合力时，一部分金属粘附在切削刃附近 积屑瘤积屑瘤 2. 积屑瘤对切削加工的影响积屑瘤对切削加工

16、的影响 积屑瘤的硬度积屑瘤的硬度比工件材料的硬度高比工件材料的硬度高, 能能代替切削刃代替切削刃进行切削进行切削, 起到保起到保 护切削刃的作用。同时护切削刃的作用。同时,由于积屑瘤的存在由于积屑瘤的存在, 增大了刀具实际工作前角增大了刀具实际工作前角,使切使切 削轻快。所以削轻快。所以, 粗加工时希望产生粗加工时希望产生。 但是但是, 积屑瘤的顶端伸出切削刃之外积屑瘤的顶端伸出切削刃之外, 而且在不断地产生和脱落而且在不断地产生和脱落, 使切削使切削 层厚度不断变化层厚度不断变化, 影响影响尺寸精度尺寸精度。此外。此外, 还会导致还会导致切削力的变化切削力的变化, 引起振动引起振动, 并会有

17、一些积屑瘤碎片粘附在工件已加工表面上并会有一些积屑瘤碎片粘附在工件已加工表面上, 使使表面变得粗糙表面变得粗糙。因此。因此, 精加工时应尽量避免积屑瘤产生。精加工时应尽量避免积屑瘤产生。 3. 积屑瘤的控制积屑瘤的控制 影响积屑瘤形成的主要因素有影响积屑瘤形成的主要因素有: 工件材料性能：工件材料性能：塑性塑性积屑瘤积屑瘤 正火处理正火处理 切削速度：切削速度： 100 、 （精车、精铣；（精车、精铣； 拉削、铰削等）拉削、铰削等） 冷却润滑：冷却润滑：切削液切削液 切削温度切削温度、摩擦力、摩擦力积屑瘤积屑瘤 三、切削力和切削功率三、切削力和切削功率 1. 切削力的构成与分解切削力的构成与分

18、解 构成：构成： 克服克服 材料的变形抗力 材料的变形抗力 刀具与工件 刀具与工件 刀具与切屑间的摩擦力 刀具与切屑间的摩擦力 影响：影响： 工艺系统变形，影响加工精度工艺系统变形，影响加工精度; 产生切削热，刀具磨损产生切削热，刀具磨损; 设计和使用机床、刀具、夹具的依据设计和使用机床、刀具、夹具的依据. 分解：主切削力（切向力）分解：主切削力（切向力）Fc 8090% F 进给抗力（轴向力）进给抗力（轴向力）Ff 背向力（径向力）背向力（径向力）Fp 2. 切削力的估算切削力的估算 工件材料、切削用量、工件材料、切削用量、 刀具角度、材料、切削液刀具角度、材料、切削液 3. 切削功率切削功

19、率 切削力、进给抗力切削力、进给抗力 消耗功率的总和。消耗功率的总和。 四四. 切削热和切削温度切削热和切削温度 1. 切削热的产生、传出及对加工的影响切削热的产生、传出及对加工的影响 切削热切削热: 切削功转变成热量切削功转变成热量 产生产生(来源来源): (1)切屑变形所产生的热量切屑变形所产生的热量, 是切削热的主要来源是切削热的主要来源; (2)切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量; (3)工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。 （影响：刀具材料、工件材料、切削条件）（影响：刀具材料、工件材料、切削条件）

20、 切削热的传出切削热的传出: 由由切屑、工件、刀具切屑、工件、刀具 及周围介质及周围介质传出传出 对加工的影响：对加工的影响： 传入传入切屑及介质切屑及介质的热量的热量 对加工越有利对加工越有利 传入传入刀具刀具的热量的热量 刀具磨损刀具磨损（10001000） 传入传入工件工件的热量的热量工件变形工件变形、形状尺寸误差、形状尺寸误差 2. 切削温度及其影响因素切削温度及其影响因素 切削温度：切削温度：一般是指切削区的平均温度。一般是指切削区的平均温度。 切削温度的高低，除了用仪器进行测定外，还切削温度的高低，除了用仪器进行测定外，还 可以通过观察切屑的颜色大致估计出来。可以通过观察切屑的颜色

21、大致估计出来。 影响因素：影响因素： 切削用量：切削用量：切削速度切削速度 切削热切削热 进给量、背吃刀量进给量、背吃刀量切削力切削力 、摩擦、摩擦 切削热切削热 工件材料：工件材料：强、硬、塑强、硬、塑 切削热切削热 刀具：刀具：导热导热 温度温度 主偏角主偏角 切削刃切削刃传热传热温度温度 前角前角 切削热切削热 温度温度 五、刀具磨损和刀具耐用度五、刀具磨损和刀具耐用度 刀具寿命：刀具寿命：刀具从开始切削到完全报废刀具从开始切削到完全报废, 实际切削时实际切削时 间的总和。间的总和。 1.刀具磨损的形式与过程刀具磨损的形式与过程 形式：形式：正常磨损时，正常磨损时， 前刀面、后刀面前刀面

22、、后刀面 前刀面和后刀面前刀面和后刀面 过程：过程：三个阶段三个阶段 初期磨损阶段初期磨损阶段 正常磨损阶段正常磨损阶段 急剧磨损阶段急剧磨损阶段 2. 影响刀具磨损的因素影响刀具磨损的因素 切削用量切削用量 切削温度切削温度 磨损磨损 刀具耐热性刀具耐热性 磨损磨损 刀具前角刀具前角 切削力切削力 磨损磨损 工件材料：工件材料：脆性脆性 切削热与力集中在刀尖切削热与力集中在刀尖 磨损磨损 3.刀具耐用度刀具耐用度 刀具的磨损限度，通常用后刀面的磨损程度作标准刀具的磨损限度，通常用后刀面的磨损程度作标准 刀具耐用度：刀具耐用度：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量

23、达到磨钝标准所经历的实际切削时间。达到磨钝标准所经历的实际切削时间。 第二章第二章 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 1 1 机床的类型和基本构造机床的类型和基本构造 一、机床的类型一、机床的类型 按加工方式、加工对象或主要用途，按加工方式、加工对象或主要用途，分为分为12大类大类, 即车床、钻床、镗床、磨床、齿轮即车床、钻床、镗床、磨床、齿轮 加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其他机床加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其他机床 等。等。 按加工工件大小和机床质量，按加工工件大小和机床质量， 可分为仪表机床、中小机床、大型

24、机床可分为仪表机床、中小机床、大型机床(1030t)、重、重 型机床型机床(30100t)和超重型机床和超重型机床(100t以上以上)。 按机床适用范围，按机床适用范围，可分为通用机床、专门化机床和专用机床可分为通用机床、专门化机床和专用机床 按加工精度按加工精度(指相对精度指相对精度)， 可分为普通精度级机床、精密级机床和高精度级机床可分为普通精度级机床、精密级机床和高精度级机床。 二、机床的基本构造二、机床的基本构造 1. 主传动部件主传动部件 用来实现机床的主运动用来实现机床的主运动 2. 进给传动部件进给传动部件 主要用来实现机床的进给运动主要用来实现机床的进给运动 3. 工件安装装置

25、工件安装装置 4. 刀具安装装置刀具安装装置 5. 支承件支承件 6. 动力源动力源 为机床运动提供动力，即电动机。为机床运动提供动力，即电动机。 2 2 机床的传动机床的传动 机床的传动形式：机械、液压、气动、电气机床的传动形式：机械、液压、气动、电气 （回转运动、直线运动）（回转运动、直线运动） 一、机床的机械传动一、机床的机械传动 1. 机床上常用的传动副及其传动关系机床上常用的传动副及其传动关系 传动副：传动副：用来传递运动和动力的装置用来传递运动和动力的装置。 机床上常用的传动副及其传动关系如下机床上常用的传动副及其传动关系如下: (1) (1) 带传动带传动 传动比：传动比： 式中

26、式中: d1、d2分别为主动、从动分别为主动、从动 带轮的直径带轮的直径 n1、n2分别为主动、从动分别为主动、从动 带轮的转速带轮的转速 i i传动比传动比 滑动系数滑动系数 2 1 1 2 d d n n i (2) 齿轮传动齿轮传动 齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式。这种传动种类很多齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式。这种传动种类很多, 如如 直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等, 其中最常用的是直齿圆柱齿轮传动。其中最常用的是直齿圆柱齿轮传动。 传动比：传动比： 2 1 1 2 z z n n i z1、z2和和n1、n2分别为主动、从动齿分别为主

27、动、从动齿 轮的齿数和转速轮的齿数和转速 齿轮传动的优点是机构紧凑齿轮传动的优点是机构紧凑,传动比传动比 准确准确,可传递较大的圆周力可传递较大的圆周力,传动效率高。传动效率高。 缺点是制造比较复杂缺点是制造比较复杂,当精度不高时传动当精度不高时传动 不平稳不平稳,有噪声。有噪声。 (3) 蜗杆传动蜗杆传动 蜗杆为主动件蜗杆为主动件, 将其转动传给蜗轮。将其转动传给蜗轮。 传动比：传动比： z k n n i 1 2 蜗杆的螺纹头数为蜗杆的螺纹头数为 k, 转速为转速为 n1; 蜗轮的齿数为蜗轮的齿数为 z, 转速为转速为 n2 蜗杆传动的优点是可以获蜗杆传动的优点是可以获 得较大的降速比得较

28、大的降速比(因为因为 k 比比 z 小小 很多很多), 而且传动平稳而且传动平稳,无噪声无噪声, 结结 构紧凑。但传动效率低构紧凑。但传动效率低,需要有良需要有良 好的润滑条件。好的润滑条件。 (4) 齿轮齿条传动齿轮齿条传动 齿条移动速度：齿条移动速度：v=pzn/60=mzn/60v=pzn/60=mzn/60 mm/smm/s 式中式中: z: z齿轮齿数齿轮齿数; n; n齿轮转速齿轮转速,r/min;,r/min; p p齿条齿距齿条齿距, p=m,mm;, p=m,mm; m m齿轮、齿条模数齿轮、齿条模数,mm,mm。 齿轮齿条传动可以将旋转运动变成直线运动齿轮齿条传动可以将旋转

29、运动变成直线运动(齿轮为主动齿轮为主动), 也可以将直线运动变也可以将直线运动变 为旋转运动为旋转运动(齿条为主动齿条为主动)。齿轮齿条传动的效率较高。齿轮齿条传动的效率较高, 但制造精度不高时传动的平但制造精度不高时传动的平 稳性和准确性较差。稳性和准确性较差。 (5) 螺杆传动螺杆传动 若螺杆若螺杆(又称丝杠又称丝杠)旋转旋转,螺母不转螺母不转, 则它们之间沿轴线则它们之间沿轴线 方向相对移动的速度为：方向相对移动的速度为： v=nP / 60 mm/s 式中式中: n螺杆转速螺杆转速,r/min; P单头螺杆螺距单头螺杆螺距,mm。 用多头螺杆传动时用多头螺杆传动时 v=knP/ /60

30、mm/s 式中式中:k螺杆螺纹头数。螺杆螺纹头数。 螺杆传动一般是将旋转运动变为直线运动。其优点是传动平稳螺杆传动一般是将旋转运动变为直线运动。其优点是传动平稳, 无噪声无噪声, 可以可以 达到较高的传动精度达到较高的传动精度, 但传动效率较低。但传动效率较低。 2. 传动链及其传动比传动链及其传动比 传动链：传动链：指实现从首端件向末端件传递运动的一指实现从首端件向末端件传递运动的一 系列传动件的总和。它是由若干传动副系列传动件的总和。它是由若干传动副 按一定方法依次组合起来的。按一定方法依次组合起来的。 确定任一轴的转速：确定任一轴的转速： 5432111 iiiiininnV 76 5

31、4 3 2 1 2 1 1 z k z z z z z z d d n 3. 机床常用的变速机构机床常用的变速机构 变换机床转速的主要装置是机床的齿轮箱变换机床转速的主要装置是机床的齿轮箱 。 1) 滑动齿轮变速机构滑动齿轮变速机构 轴轴可得到三种转速，传动比为：可得到三种转速，传动比为： 传动链的形式表示如下：传动链的形式表示如下： 2) 离合器式齿轮变速机构离合器式齿轮变速机构 轴轴可得到两种转速，传动比为：可得到两种转速，传动比为： 传动链的形式表示如下：传动链的形式表示如下： 4. 卧式车床传动简介卧式车床传动简介 图图2-13为为C616型型(相当于新编型号相当于新编型号C6132)

32、卧式车床的卧式车床的 传动系统图传动系统图, 它用规定的简图符号表示出整个机床的传动链。它用规定的简图符号表示出整个机床的传动链。 （1）主运动传动链为）主运动传动链为 主轴可获得主轴可获得232=12级转速级转速, 其反转是通过电动机反转实现其反转是通过电动机反转实现 的的 5. 机床机械传动的组成机床机械传动的组成 (1) 定比传动机构定比传动机构 具有固定传动比或固定传动关系的传动机构具有固定传动比或固定传动关系的传动机构, (2) 变速机构变速机构 改变机床部件运动速度的机构。改变机床部件运动速度的机构。 (3) 换向机构换向机构 变换机床部件运动方向的机构。变换机床部件运动方向的机构

33、。 电动机反转；齿轮换向机构电动机反转；齿轮换向机构 (4) 操纵机构操纵机构 用来实现机床运动部件变速、换向、启动、停用来实现机床运动部件变速、换向、启动、停 止、制动及调止、制动及调 整的机构。整的机构。 (5) 箱体及其他装置箱体及其他装置 箱体用以支承和连接各机构箱体用以支承和连接各机构, 并保证它们相互位置的精度。并保证它们相互位置的精度。 6. 机械传动的优缺点机械传动的优缺点 机械传动与液压传动、电气传动相比较，其主要优点如下机械传动与液压传动、电气传动相比较，其主要优点如下: (1) 传动比准确，适用于定比传动；传动比准确，适用于定比传动； (2) 实现回转运动的结构简单，并能

34、传递较大的扭矩实现回转运动的结构简单，并能传递较大的扭矩; (3) 故障容易发现，便于维修。故障容易发现，便于维修。 但是，机械传动一般情况下不够平稳；制造精度不高时，但是，机械传动一般情况下不够平稳；制造精度不高时， 振动振动 和噪声较大；实现无级变速的机构较复杂，成本高。因此，机械传和噪声较大；实现无级变速的机构较复杂，成本高。因此，机械传 动主要用于速度不太高的动主要用于速度不太高的有级变速传动有级变速传动中。中。 复习题：复习题： (1) (1) 试说明车削的切削用量（包括名称、定义、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、 代和单位）。代和单位）。 (2)(2) 对刀具材料的性能有哪些

35、基本要求？对刀具材料的性能有哪些基本要求？ (3) (3) 何谓积屑瘤？它是如何形成的？对切削加工何谓积屑瘤？它是如何形成的？对切削加工 有哪些影响？有哪些影响？ (4) (4) 为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具 的复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这的复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这 类刀具，而较少采用硬质合金？类刀具，而较少采用硬质合金？ (5) 已知下列车刀的主要角度试画出它们切削部分已知下列车刀的主要角度试画出它们切削部分 的示意图的示意图. (P27-(5)a)(P27-(5)a) (6) 根据图示所示的传动系统图根据图示所示的

36、传动系统图, 试列出其传动链试列出其传动链, 并求并求: a. 主轴主轴V有几级转速有几级转速? b. 主轴主轴V的最高转速和的最高转速和 最低转速各为多少最低转速各为多少? 第三章第三章 常用加工方法综述常用加工方法综述 机器零件的大小不一，形状和结构各异，机器零件的大小不一，形状和结构各异， 加工方法也多种多样，其中常用的有加工方法也多种多样，其中常用的有 车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和 磨削磨削等。尽管它们在基本原理方面有许多共等。尽管它们在基本原理方面有许多共 同之处，但由于所用机床和刀具不同，切削同之处，但由于所用机床和刀具不同，切削 运动形

37、式各异，所以它们有着各自的工艺运动形式各异，所以它们有着各自的工艺 特点及应用。特点及应用。 1 1 车削的工艺特点及其应用车削的工艺特点及其应用 一、车削的工艺特点一、车削的工艺特点 1. 易于保证工件各加工面的位置精度易于保证工件各加工面的位置精度 同轴度、工件端面与轴线的垂直度同轴度、工件端面与轴线的垂直度 2. 切削过程比较平稳切削过程比较平稳 车削过程是连续进行的车削过程是连续进行的 切削层公称横截面积是不变的切削层公称横截面积是不变的 车削时切削力基本上不发生变化车削时切削力基本上不发生变化 车削过程比铣削和刨削平稳车削过程比铣削和刨削平稳 3. 适用于有色金属零件的精加工适用于有

38、色金属零件的精加工 4. 刀具简单刀具简单 车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨 和安装均较方便和安装均较方便 二、车削的应用二、车削的应用 加工表面：加工表面：各种回转表面各种回转表面, 如内外圆柱面、内外圆锥面、如内外圆柱面、内外圆锥面、 螺纹、沟槽、端面和成形面等。螺纹、沟槽、端面和成形面等。 加工精度：加工精度：可达可达IT8IT7, 表面粗糙度表面粗糙度Ra值为值为1.60.8m。 加工零件：加工零件：单一轴、多轴零件单一轴、多轴零件 （IT6-IT5, 0.1-0.4) 车床类型与应用：车床类型与应用： 卧式车床：卧式车床：单件小批生产轴、盘、套

39、零件单件小批生产轴、盘、套零件 立式车床：立式车床：直径大而短的零件直径大而短的零件 转塔车床：转塔车床：成批生产外形复杂、有内孔和螺纹的轴套成批生产外形复杂、有内孔和螺纹的轴套 自动车床：自动车床：不太复杂的小零件，如螺钉、螺母等不太复杂的小零件，如螺钉、螺母等 数控车床数控车床： 2 2 钻、镗削的工艺特点及其应用钻、镗削的工艺特点及其应用 一、钻削的工艺特点一、钻削的工艺特点 钻削时，钻头工作部分处在已加工表面的包围中，工作条件比车削外圆困钻削时，钻头工作部分处在已加工表面的包围中，工作条件比车削外圆困 难得多难得多. 1. 容易产生容易产生“引偏引偏” “引偏引偏”: 指加工时由于钻头

40、弯曲指加工时由于钻头弯曲 而引起的孔径扩大、孔而引起的孔径扩大、孔 不圆或孔的轴线歪斜等。不圆或孔的轴线歪斜等。 “引偏引偏” 原因：原因： 麻花钻细长、刚度差；麻花钻细长、刚度差； 钻心细、刚度差；钻心细、刚度差； 接触刚度差、导向差；接触刚度差、导向差； 前角为负，切削条件差；前角为负，切削条件差； 横刃产生轴向力，弯曲；横刃产生轴向力，弯曲； 两主切削刃不对称，两主切削刃不对称， 背向力不抵消背向力不抵消 减少减少“引偏引偏”的措施：的措施： (1)预钻锥形定心坑预钻锥形定心坑 (2)用钻套为钻头导向用钻套为钻头导向 (3)钻头的两个主切削刃刃磨对称钻头的两个主切削刃刃磨对称 2. 排屑

41、困难排屑困难 影响：影响： 切屑与孔壁发生较大的摩擦切屑与孔壁发生较大的摩擦, 挤压、拉毛和刮伤已挤压、拉毛和刮伤已 加工表面加工表面, 降低表面质量。降低表面质量。 有时切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里有时切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里, 卡死钻头。卡死钻头。 措施：措施：分屑（分屑槽）分屑（分屑槽） 3. 切削热不易传散切削热不易传散 工件吸收的热量约占工件吸收的热量约占52.5%, 钻头约占钻头约占14.5%, 切屑约占切屑约占28%, 介质约占介质约占5%左右。左右。 切屑、刀具与工件之间的摩擦很大。切屑、刀具与工件之间的摩擦很大。 二、钻削的应用二、钻削的应用 钻削精度：钻削精度：12.5

42、m 适用于粗加工适用于粗加工: 螺钉孔、油孔；攻丝前；预加工螺钉孔、油孔；攻丝前；预加工 单件小批：单件小批：D13mm: 台式床台式床; D80100mm)、内成形面或孔内环槽等、内成形面或孔内环槽等, 镗削是唯镗削是唯 一合适的加工方法。一合适的加工方法。 镗孔精度镗孔精度：一般达：一般达IT8IT7, Ra0.81.6m; 精细镗时精细镗时, IT7IT6, Ra0.20.8m。 孔可以在多种机床上进行。回转体零件上的孔多在车床上加工孔可以在多种机床上进行。回转体零件上的孔多在车床上加工, 箱体类零箱体类零 件上的孔或孔系件上的孔或孔系(即要求相互平行或垂直的若干个孔即要求相互平行或垂直

43、的若干个孔)则常用镗床加工。则常用镗床加工。 镗刀：镗刀：单刃镗刀、多刃镗刀单刃镗刀、多刃镗刀 1. 单刃镗刀镗孔单刃镗刀镗孔 单刃镗刀刀头的结构与车刀类似单刃镗刀刀头的结构与车刀类似 特点：特点： (1) 适应性较广适应性较广, 灵活性较大灵活性较大 (2) 可以校正原有孔的轴线歪斜或位置偏差可以校正原有孔的轴线歪斜或位置偏差 (3) 生产率较低生产率较低 （单刃镗刀的刚度比较低）（单刃镗刀的刚度比较低） 应用：应用：单件小批生产单件小批生产 2. 多刃镗刀镗孔多刃镗刀镗孔 多刃镗刀：多刃镗刀：如图。可调浮动镗刀片、两个主切削刃。如图。可调浮动镗刀片、两个主切削刃。 工作情况：工作情况：镗刀

44、片插在镗杆的长方孔中，并能在垂直镗刀片插在镗杆的长方孔中，并能在垂直 与镗杆轴线的方向上自由滑动，有两个对称与镗杆轴线的方向上自由滑动，有两个对称 的切削刃产生切削力，自动平衡其位置。的切削刃产生切削力，自动平衡其位置。 特点：特点： (1) (1) 加工质量高加工质量高 (2) (2) 生产率高生产率高 图图317 浮动镗刀片及其工作情况浮动镗刀片及其工作情况 (3)(3) 刀具成本高刀具成本高 应用应用: 批量生产、精加工箱体零件批量生产、精加工箱体零件 上的直径较大的孔上的直径较大的孔 3 3 刨、拉削的工艺特点及其应用刨、拉削的工艺特点及其应用 n 刨削是平面加工的主要方法之一。刨削是

45、平面加工的主要方法之一。 n 常见的刨床类机床有牛头刨床、龙门刨床和插床等。常见的刨床类机床有牛头刨床、龙门刨床和插床等。 一、刨削的工艺特点一、刨削的工艺特点 1. 通用性好通用性好 （刨床、刀具）（刨床、刀具） 2.生产率较低生产率较低 刨削的主运动为往复直线运动刨削的主运动为往复直线运动, 反向时受惯性力的影响反向时受惯性力的影响, 加之刀具切入和切加之刀具切入和切 出时有冲击出时有冲击, 限制了切削速度的提高。限制了切削速度的提高。 单刃刨刀实际参加切削的切削刃长度有限单刃刨刀实际参加切削的切削刃长度有限,一个表面往往要经过多次行程才一个表面往往要经过多次行程才 能加工出来能加工出来,

46、 基本工艺时间较长。基本工艺时间较长。 刨刀返回行程时不进行切削刨刀返回行程时不进行切削, 增加了辅助时间。增加了辅助时间。 加工精度：加工精度：IT8IT8IT7, RaIT7, Ra1.61.66.3m6.3m。 二、刨削的应用二、刨削的应用 应用应用：主要用在单件、小批生产：主要用在单件、小批生产 加工加工平面平面、直槽直槽、加工、加工齿条齿条、齿轮、齿轮、 花键花键和母线为直线的成形面等和母线为直线的成形面等 图图319 刨削的主要应用刨削的主要应用 牛头刨床：牛头刨床：最大刨削长度一般不超过最大刨削长度一般不超过 1000mm, 因此只适于加因此只适于加 工中、小型工件。工中、小型工

47、件。 龙门刨床：龙门刨床：主要用来加工大型工件主要用来加工大型工件, 或或 同时加工多个中、小型工件。同时加工多个中、小型工件。 插床：插床：又称立式牛头刨床又称立式牛头刨床。 主要用来加工工件的内表面主要用来加工工件的内表面, 如如 键槽键槽(图图3-20)、花键槽等、花键槽等, 也可用也可用 于加工多边形孔于加工多边形孔, 如四方孔、六方如四方孔、六方 孔等。特别适于加工盲孔或有障孔等。特别适于加工盲孔或有障 碍台肩的内表面。碍台肩的内表面。 三、拉削三、拉削 拉削可以认为是刨削的进一步发展。拉削可以认为是刨削的进一步发展。 工作情况：工作情况：它是利用它是利用多齿的拉刀多齿的拉刀, 逐齿

48、依次从工件上切下逐齿依次从工件上切下 很薄的金属层很薄的金属层, 使表面达到较高的精度和较小使表面达到较高的精度和较小 的粗糙度值。的粗糙度值。 推刀推刀 拉削所用的机床称为拉床拉削所用的机床称为拉床, 推削推削则多在压力机上进行。则多在压力机上进行。 拉削特点：拉削特点： (1) 生产率高生产率高 一次工作行程中能完成粗一次工作行程中能完成粗半精半精精加工精加工 (2) 加工精度高、表面粗糙度较小加工精度高、表面粗糙度较小 (如图）（拉刀、速度）如图）（拉刀、速度） (3) 拉床结构和操作比较简单拉床结构和操作比较简单 (4) 拉刀价格昂贵拉刀价格昂贵 (5) 加工范围较广加工范围较广 （如

49、下页图）（如下页图） 应用：应用：成批大量生产、大的复合面、形状复杂成批大量生产、大的复合面、形状复杂 4 4 铣削的工艺特点及其应用铣削的工艺特点及其应用 铣削也是平面的主要加工方法之一。铣床的种类很多铣削也是平面的主要加工方法之一。铣床的种类很多,常用的是升降台卧式常用的是升降台卧式 铣床和立式铣床。铣床和立式铣床。 一、铣削的工艺特点一、铣削的工艺特点 1. 生产率较高生产率较高 （多齿、主运动为旋转高速铣削）（多齿、主运动为旋转高速铣削） 2. 容易产生振动容易产生振动 （刀齿切入切出冲击、每个刀齿的切削（刀齿切入切出冲击、每个刀齿的切削 层厚度随刀齿位置的不同而变化铣层厚度随刀齿位置

50、的不同而变化铣 削力变化）削力变化） 3. 刀齿散热条件较好刀齿散热条件较好 二、铣削方式二、铣削方式 1. 周铣法周铣法 周铣法周铣法: 用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面. 逆铣：逆铣：切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反 顺铣：顺铣：相同相同 比较比较 切削厚度切削厚度 (每个齿每个齿) 刀具刀具 磨损磨损 表面表面 质量质量 减振减振 (FfN) 工件窜动工件窜动 (FN)与进给方向与进给方向 逆铣逆铣由小由小大大大大差差差差小、相反小、相反 顺铣顺铣由大由大小小小小好好好好大、相同大、相同 在生产中仍多采用逆铣法在