1、1/62北京交通大学机电学院北京交通大学机电学院 刘伟刘伟2/623/62 机器零件都是由若干不同类机器零件都是由若干不同类型的基本表面（例如外圆表面、型的基本表面（例如外圆表面、内圆表面、平面等）构成的，零内圆表面、平面等）构成的，零件的加工过程实际上就是获得这件的加工过程实际上就是获得这些表面的过程。些表面的过程。4/62零件表面的切削加工成形方法零件表面的切削加工成形方法切削加工的成形运动切削加工的成形运动典型表面加工方法典型表面加工方法切削用量与切削层截面参数切削用量与切削层截面参数14235/621 零件表面的切零件表面的切 削加工成形方法削加工成形方法6/62加工加工过程过程中质中
2、质量的量的变化变化（）m0：材料材料去除加工去除加工=0：材料成形加工：如铸造、锻造、材料成形加工：如铸造、锻造、挤压、粉末冶金等。挤压、粉末冶金等。0：材料累积：加工利用微体积材材料累积：加工利用微体积材料逐渐叠加的方式使零件成形料逐渐叠加的方式使零件成形切削加工：切削加工：利用切削利用切削刀具从工件上切除多刀具从工件上切除多余材料余材料特种加工：特种加工：指利用机指利用机械能以外的其他能量械能以外的其他能量直接去除材料直接去除材料一、机械制造中的加工方法一、机械制造中的加工方法7/62二、零件表面的切削加工成形方法二、零件表面的切削加工成形方法1零件表面的形状零件表面的形状 零件表面可以看
3、作是一条线（称为母零件表面可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。常母线和导线统称为形成表面的发生线。常见的零件表面按其形状可分为见的零件表面按其形状可分为3类：类：8/62 （1）旋转表面：）旋转表面：（3）特形表面：）特形表面：（2）纵向表面：）纵向表面：9/622零件表面的形成方法零件表面的形成方法 轨迹法轨迹法：刀具切刀具切削点按一定的规律作削点按一定的规律作轨迹运动，形成所需轨迹运动，形成所需的发生线（刀具需要的发生线（刀具需要有一个独立的成形运有一个独立的成形运动动。成形法成形法：刀具刀刀
4、具刀刃就是切削线，它的刃就是切削线，它的形状及尺寸与需要成形状及尺寸与需要成形的发生线一致（刀形的发生线一致（刀具不需要专门的成形具不需要专门的成形运动）。运动）。10/62 相切法相切法：刀具中心刀具中心按一定规律作轨迹运动，按一定规律作轨迹运动，切削点运动轨迹与工件切削点运动轨迹与工件相切就形成了发生线相切就形成了发生线（刀具需要有两个独立（刀具需要有两个独立的成形运动，即刀具的的成形运动，即刀具的旋转和刀具中心按一定旋转和刀具中心按一定规律运动）。规律运动）。展成法展成法：又称范成法，又称范成法，其工件的一条生线也是刀刃其工件的一条生线也是刀刃运动轨迹的包络线，且包络运动轨迹的包络线，且
5、包络线需通过刀具与工件之间的线需通过刀具与工件之间的范成运动来生成。范成运动来生成。11/62 指直接切除工件上的余量形成加工表面的运动。指直接切除工件上的余量形成加工表面的运动。主运动的速度即切削速度，用主运动的速度即切削速度，用v（m/s）表示。）表示。指为不断把余量投入切削的运动。进给运动的指为不断把余量投入切削的运动。进给运动的速度用进给量（速度用进给量（fmm/r）或进给速度（）或进给速度（vf mm/min）表示。）表示。使工件或刀具进入正确加工位置的运动。使工件或刀具进入正确加工位置的运动。如调整切削深度，工件分度等。如调整切削深度，工件分度等。2 2切削加工的成形运动切削加工的
6、成形运动12/62 主运动和进给运动是实现切削加工的主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动，可以由刀具来完成，也可以由基本运动，可以由刀具来完成，也可以由工件来完成；可以是直线运动（用工件来完成；可以是直线运动（用 T 表示表示），也可以是回转运动（用），也可以是回转运动（用 R 表示）。表示）。正是由于上述不同运动形式和不同运动执正是由于上述不同运动形式和不同运动执行元件的多种组合，产生了不同的加工方行元件的多种组合，产生了不同的加工方法。法。2 2切削加工的成形运动切削加工的成形运动13/623 典型表面加工方法典型表面加工方法14/623.1 外圆表面加工方法外圆表面加工方法一、外圆表
7、面的车削加工一、外圆表面的车削加工 3精细车精细车 2精车精车1粗车粗车15/62提高外圆表面车削生产效率的途径提高外圆表面车削生产效率的途径 车削是轴类、套类和盘类零件外圆表车削是轴类、套类和盘类零件外圆表面加工的主要工序，也是这些零件加工耗面加工的主要工序，也是这些零件加工耗费工时最多的工序。提高外圆表面车削生费工时最多的工序。提高外圆表面车削生产效率的途径主要有：产效率的途径主要有：16/62 2）采用强力切削）采用强力切削 强力切削是通过增强力切削是通过增大切削面积来提高生产效率的。大切削面积来提高生产效率的。l）采用高速切削）采用高速切削 高速切削是通过提高速切削是通过提高切削速度来
8、提高加工生产效率的。切削速高切削速度来提高加工生产效率的。切削速度的提高除要求车床具有高转速外，主要受度的提高除要求车床具有高转速外，主要受刀具材料的限制刀具材料的限制。17/62 3）采用多刀加工方法）采用多刀加工方法18/62二、外圆表面的磨削加工二、外圆表面的磨削加工 （一）加工方法（一）加工方法1工件有中心支承的外圆磨削工件有中心支承的外圆磨削 19/62 （1）纵向进给磨削）纵向进给磨削20/62 （2）横向进给磨削（切入磨削）横向进给磨削（切入磨削）21/62 (3)外圆和端面同时磨削外圆和端面同时磨削22/622工件无中心支承的外圆磨削工件无中心支承的外圆磨削2-4 无心外圆磨削
9、无心外圆磨削 23/62（二）外圆磨削的尺寸控制（二）外圆磨削的尺寸控制 24/62三、外圆表面的精整、光整加工三、外圆表面的精整、光整加工 精整、光整加工是精加工后，从工件精整、光整加工是精加工后，从工件表面上不切除表面上不切除或切除极薄金属层，用以提或切除极薄金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状精度、减小表面高加工表面的尺寸和形状精度、减小表面粗糙度或用以强化表面的加工方法。粗糙度或用以强化表面的加工方法。25/621.研磨研磨 研磨是指用研磨工具和研磨剂，从工件上研磨是指用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层的精加工方法。研去一层极薄表面层的精加工方法。研磨是以物理和化学作用除去
10、零件表层金研磨是以物理和化学作用除去零件表层金属的一种加工方法，因而包含着物理和属的一种加工方法，因而包含着物理和化学的综合作用。化学的综合作用。26/62研磨分手工研磨和机械研磨两种。研磨分手工研磨和机械研磨两种。图图2-5 机械研磨外圆机械研磨外圆27/62 2 2超精加工超精加工（1）定义：用极细磨料的油石，以恒定压力）定义：用极细磨料的油石，以恒定压力（520Mp）和复杂相对运动对工件进行微量）和复杂相对运动对工件进行微量切削，以降低表面粗糙度为主要目的的精密加切削，以降低表面粗糙度为主要目的的精密加工方法。工方法。（2）加工方法：工件以较低速度旋转，油石）加工方法：工件以较低速度旋转
11、，油石做往复振动和纵向进给做往复振动和纵向进给（3）加工范围：大批量生产中加工曲轴、凸）加工范围：大批量生产中加工曲轴、凸轮轴的轴径外圆、飞轮、离合器盘的端平面以轮轴的轴径外圆、飞轮、离合器盘的端平面以及滚动轴承的滚道等。及滚动轴承的滚道等。28/622超精加工超精加工图图2-6 外圆的超精加工外圆的超精加工29/623.2 内圆表面加工内圆表面加工30/621钻孔钻孔钻头旋转钻头旋转工件旋转工件旋转一、钻孔与扩孔加工一、钻孔与扩孔加工图图2-7 两种钻孔方式两种钻孔方式31/62 常用的钻孔刀具有：麻花钻、中心钻、深常用的钻孔刀具有：麻花钻、中心钻、深孔钻等。标准麻花钻的结构如图。孔钻等。标
12、准麻花钻的结构如图。32/62 扩孔是用扩孔钻对扩孔是用扩孔钻对已经钻出、铸出或锻出已经钻出、铸出或锻出的孔作进一步加工。扩的孔作进一步加工。扩孔钻与麻花钻相似，但孔钻与麻花钻相似，但刀齿数较多，没有横刃。刀齿数较多，没有横刃。2扩孔扩孔图图2-8 扩孔扩孔图图2-9 扩孔钻扩孔钻33/62 扩孔除了可以加工圆柱孔之外，还可以扩孔除了可以加工圆柱孔之外，还可以用各种特殊形状的扩孔钻（亦称锪钻）来加用各种特殊形状的扩孔钻（亦称锪钻）来加工各种沉头座孔和锪平端面。锪钻的前端常工各种沉头座孔和锪平端面。锪钻的前端常带有导向柱，用已加工工孔导向。带有导向柱，用已加工工孔导向。加工沉头座孔加工沉头座孔加
13、工锥面加工锥面锪平端面锪平端面图图2-10 锪钻锪钻34/62二、铰孔二、铰孔 铰孔是孔的精加工方法之一，在生铰孔是孔的精加工方法之一，在生产中应用很广。对于较小的孔，相对于产中应用很广。对于较小的孔，相对于内圆磨削及精镗而言，铰孔是一种较为内圆磨削及精镗而言，铰孔是一种较为经济实用的加工方法。经济实用的加工方法。35/62铰刀铰刀36/62三、镗孔三、镗孔 镗孔是在预制孔上用切削刀具使之镗孔是在预制孔上用切削刀具使之扩大的一种加工方法，镗孔工作既可以扩大的一种加工方法，镗孔工作既可以在镗床上进行，也可以在车床上进行。在镗床上进行，也可以在车床上进行。镗孔有三种不同的加工方式。镗孔有三种不同的
14、加工方式。1镗孔方式镗孔方式37/62 （1）工件旋转，刀具作进给运动）工件旋转，刀具作进给运动 镗圆柱孔镗圆柱孔镗锥孔镗锥孔图图2-11 工件旋转、刀具进给的镗孔方式工件旋转、刀具进给的镗孔方式38/62 （2）刀具旋转，工件作进给运动）刀具旋转，工件作进给运动镗床上镗孔镗床上镗孔专用镗模镗孔专用镗模镗孔镗杆镗杆镗刀镗刀工件工件工件台工件台主轴主轴镗模镗模拖板拖板镗刀镗刀镗杆镗杆工件工件图图2-12 刀具旋转、工件进给的镗孔方式刀具旋转、工件进给的镗孔方式39/62（3）刀具旋转并作进给运动）刀具旋转并作进给运动镗杆镗杆镗刀镗刀工件工件工件台工件台主主轴轴图图2-13 刀具既回转又进给的镗孔
15、方式刀具既回转又进给的镗孔方式40/621珩磨原理及珩磨头珩磨原理及珩磨头 四、珩磨孔 珩磨珩磨是利用带是利用带有磨条有磨条（油石）（油石）的珩磨头的珩磨头对孔进行对孔进行精整、光精整、光整加工的整加工的方法。方法。图图2-14 珩磨原理珩磨原理41/62 珩磨头珩磨头磨条的径向磨条的径向伸缩调整有伸缩调整有手动、气动手动、气动和液压等多和液压等多种结构形式。种结构形式。图为手动调图为手动调整结构。整结构。螺母螺母弹簧弹簧调整锥调整锥磨条磨条本体本体沙条座沙条座顶销顶销弹簧卡箍弹簧卡箍图图2-15 珩磨头珩磨头42/62五、拉孔卧式拉床卧式拉床圆孔拉削圆孔拉削压力表压力表液压缸液压缸 活塞活塞
16、拉杆拉杆随动随动支架支架夹夹头头床床身身拉拉刀刀靠靠板板工工件件滑动滑动托架托架球面支球面支承垫圈承垫圈工工件件拉拉刀刀图图2-16 在卧式拉床上拉孔在卧式拉床上拉孔43/623.3 平面及复杂曲面加工平面及复杂曲面加工44/62一、概述一、概述 平面是箱体类零件、盘类零件的主要平面是箱体类零件、盘类零件的主要表面之一，平面加工的技术要求包括：平表面之一，平面加工的技术要求包括：平面本身的精度（例如直线度、平面度），面本身的精度（例如直线度、平面度），表面粗糙度，平面相对于其他表面的位置表面粗糙度，平面相对于其他表面的位置精度（例如平行度、垂直度等）。精度（例如平行度、垂直度等）。加工平面的方
17、法很多，常用的有铣、加工平面的方法很多，常用的有铣、刨、车、拉、磨削等方法。其中铣平面是刨、车、拉、磨削等方法。其中铣平面是平面加工应用最广泛的方法。平面加工应用最广泛的方法。45/62二、铣平面二、铣平面 图图2-17 铣平面铣平面46/62铣削铣削方式方式顺铣顺铣1.铣削方式铣削方式端铣端铣端铣端铣逆铣逆铣周铣周铣周铣周铣47/62 顺铣和逆铣各有特点，应根据加工的顺铣和逆铣各有特点，应根据加工的具体条件合理选择。具体条件合理选择。由于端铣的加工质量和生产效率比周由于端铣的加工质量和生产效率比周铣高，在大批量生产中端铣比周铣用得多。铣高，在大批量生产中端铣比周铣用得多。周铣可使用多种形式的
18、铣刀，能铣槽、铣周铣可使用多种形式的铣刀，能铣槽、铣成形表面，并可在同一刀杆上安装几把刀成形表面，并可在同一刀杆上安装几把刀具同时加工几个表面，适用性好，在生产具同时加工几个表面，适用性好，在生产中用得也比较多。中用得也比较多。48/623.4 齿轮加工齿轮加工49/62 圆柱齿轮加工的方法主要有滚齿和插圆柱齿轮加工的方法主要有滚齿和插齿等；锥齿轮的加工方法有加工直齿圆锥齿等；锥齿轮的加工方法有加工直齿圆锥齿轮的刨齿、铣齿、拉齿和加工弧齿轮的齿轮的刨齿、铣齿、拉齿和加工弧齿轮的铣齿。铣齿。50/62一、一、插齿插齿51/62插齿原理及所需要的运动插齿原理及所需要的运动图图2-19 插齿原理及加
19、工时所需的运动插齿原理及加工时所需的运动52/62 插齿刀刀刃运动轨迹形成一个齿轮，称插齿刀刀刃运动轨迹形成一个齿轮，称为产形齿轮，直齿插齿刀刀刃在端面上的为产形齿轮，直齿插齿刀刀刃在端面上的投影就是产形轮的齿形。投影就是产形轮的齿形。53/62 齿轮滚刀在齿轮制造中应用很广泛，可以用来加齿轮滚刀在齿轮制造中应用很广泛，可以用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、标准齿轮和变位齿轮。工外啮合的直齿轮、斜齿轮、标准齿轮和变位齿轮。用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮啮用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程。合滚动的过程。二、二、滚齿滚齿54/62用齿轮滚刀加工齿轮的情况用齿轮
20、滚刀加工齿轮的情况图图2-20 滚齿滚齿55/62三、剃齿三、剃齿1、剃齿工作原理、剃齿工作原理 盘形剃盘形剃齿刀外型很齿刀外型很像齿轮，加像齿轮，加工时剃齿刀工时剃齿刀和齿轮轴交和齿轮轴交错成一角度，错成一角度，作螺旋齿轮作螺旋齿轮啮合。啮合。图图2-21 剃齿工作情况剃齿工作情况1-剃齿刀；剃齿刀；2工件工件56/622、剃齿刀的用途和种类、剃齿刀的用途和种类 剃齿刀是一种精加工齿轮刀具，主要限剃齿刀是一种精加工齿轮刀具，主要限制是不能加工淬硬的齿轮。制是不能加工淬硬的齿轮。57/62盘形剃齿刀盘形剃齿刀小模数剃齿刀小模数剃齿刀蜗轮剃齿刀蜗轮剃齿刀图图2-22 几种典型的剃齿刀几种典型的剃
21、齿刀58/62四、磨齿机床四、磨齿机床 磨齿机多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精加磨齿机多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精加工。工。1、成形砂轮磨齿机的原理和运动、成形砂轮磨齿机的原理和运动59/622、展成法磨齿机的原理和运动、展成法磨齿机的原理和运动1）连续磨齿连续磨齿 2）分度磨齿分度磨齿60/624.切削用量与切削层截面参数切削用量与切削层截面参数切削运动切削运动刀具与工件间的相对运动刀具与工件间的相对运动1.1.主运动主运动速度最高、消耗机床功率最多的运动速度最高、消耗机床功率最多的运动2.2.进给运动进给运动金属层不断投入切削的运动金属层不断投入切削的运动3.3.合成运动合成运动主运动、进
22、给运动合成的运动主运动、进给运动合成的运动4.4.加工表面加工表面待加工表面、过渡表面、已加工表面待加工表面、过渡表面、已加工表面61/624.切削用量与切削层截面参数切削用量与切削层截面参数切削参数切削参数切削用量切削用量1.1.切削速度切削速度 vc切削刃上点在主运动方向的瞬时速度切削刃上点在主运动方向的瞬时速度2.2.进给量进给量 f每转刀具相对工件的位移量每转刀具相对工件的位移量进给速度进给速度vf3.3.背吃刀量背吃刀量 ap垂直于主运动和进给运动的切削层最大尺寸垂直于主运动和进给运动的切削层最大尺寸俗称切削深度俗称切削深度1000dnvcnfvf62/624.切削用量与切削层截面参
23、数切削用量与切削层截面参数切削参数切削参数切削用量切削用量切削层参数切削层参数1.1.切削层公称厚度切削层公称厚度 h hD D垂直于过渡表面测量的切削层尺寸垂直于过渡表面测量的切削层尺寸h hD D f sinf sinr r2.2.切削切削层公称宽度层公称宽度 b bD D沿过渡表面测量的切削层尺寸沿过渡表面测量的切削层尺寸b bD D a ap p /sin/sinr r3.3.切削切削层公称横截面积层公称横截面积 A AD D切削层横截面积切削层横截面积A AD Dh hD Db bD D a ap pf f63/62图图2-23 切削运动与加工表面切削运动与加工表面 64/62图图2-24 2-24 切削用量和切削用量和切削层参数切削层参数
