1、机械制造基础制造科学与工程学院金工教研室第一章第一章 切削加工工艺基础切削加工工艺基础 第1页，共43页。本章主要内容n切削加工概述n刀具与刀具切削过程n磨具与磨削过程n普通刀具切削加工方法综述n磨削加工方法综述n精密加工方法综述n加工精度和表面质量第2页，共43页。机器制造的全过程矿矿藏藏机机器器原原材材料料冶冶金金工工业业铸铸造造锻压锻压焊焊接接热处热处理理毛毛坯坯零零件件切削加工切削加工特特种种加工加工零零件件装配装配调试调试焊焊接接热处热处理理热热加工工加工工艺艺冷加工工冷加工工艺艺零件零件现现代制造技代制造技术术、信息技、信息技术术第3页，共43页。基本常识n机器的制造=部件制造+装
2、配部件制造=零件制造装配零件制造=各类表面成型第4页，共43页。零件制造（材料成形）的方法去除成形用分离的方法，把多余材料有序地从基体上分离出去而成形的方法。如机械加工、钳工、电火花加工、激光加工等受迫成形利用材料的可成形性，使之在一定约束的条件下（如温度、边界、外力等）成形。如铸造、锻造、粉末冶金等堆积成形运用合并与连接的方法，把材料（气、液、固态）有序地堆积起来的成形方法。如焊接、RP生长成形利用材料的活性进行成形的方法，如“克隆”生物第5页，共43页。第1节 切削加工概述n切削加工的分类、特点、作用和发展方向n切削加工的对象-零件n机床的切削运动n切削加工的阶段第6页，共43页。一、切削
3、加工分类、特点及作用n切削加工的基本模型毛坯毛坯零件零件多余物多余物:切屑切屑刀具刀具:切削运动切削运动n切削加工分类按照切削运动的实现方式钳工:人工和手动工具机加工:机械设备和机加工刀具第7页，共43页。钳工n钳工基本操作加工类操作:锯/锉/划线/刮削/钻孔/攻丝装配操作n现代制造企业中的钳工工具钳工 (例如FORD公司的工具钳工三代单传)维修钳工检验钳工多媒体演示装配钳工多媒体演示装配钳工第8页，共43页。机械加工n机加工的基本模型刀具装在机床上工件装在机床上切削运动是机床带动刀具和工件来实现的刀具刀具工件工件切削运动切削运动机床机床多媒体演示机械加工多媒体演示机械加工n理解下列概念的异同
4、零件n可以装配到机器上的成品毛坯n切削加工前的零件工件n切削加工中的零件n常见机加工工艺车、铣、刨、磨、钻第9页，共43页。讨论:钳工的价值n现代制造企业离不开钳工特定情况下：灵活、经济、方便n机修和修配、复杂刀具的刃磨、复杂曲面加工特定情况下：更容易保证产品质量n例如复杂产品的装配调整n钳工也在不断自动化，那么钳工将要消失吗？根本原因：人仍然是制造过程的核心因素n在许多环节上离不开人的主动参与，完全的无人制造是不可行、不现实的第10页，共43页。切削加工的特点n对零件有基本要求有切削力，零件刀具必须有一定强度和刚度应能找到比零件材料硬的刀具材料n方法种类多，适应性强精度范围宽：IT13IT3
5、 Ra250.008加工零件的尺寸、重量、形状、材料范围宽n型面类型不受限制，只要能装在机床上n大小尺寸不受限制（轻的几克、葛洲坝船闸30米600吨）n生产效率高第11页，共43页。切削加工是制造业的基础n少数零件通过精密铸造、精密锻造、粉末冶金成形塑料制品通过压制成形n绝大多数机器零件是切削加工最终成形占机器制造总工作量的 4060n还有少数零件难以成形细微结构零件、高硬度或高强度零件解决方法：发展特种加工方法第12页，共43页。特殊的机加工：精密和超精密零件加工n超精密零件加工基本理论：去除的切削层越薄零件精度越高n金刚石车：去除1纳米厚的切削层（日本）n零件表面原子重排：“IBM”常见精
6、密/超精密加工方法n研磨、离子束 等n不能应用机械切削加工，而采用非机械切削方法：电、激光、化学、离子束第13页，共43页。特殊的机加工：特种加工方法n传统机械加工难以处理的零件材料特殊：很硬的零件：5淬火圆球中心钻1的孔很软的零件：纯金属、铝合金，很粘刀很脆的零件：玻璃上钻孔、硅晶片切割很贵的零件：不能形成很碎、难以回收的切屑形状复杂或者特殊：板材上雕刻的形状模具上复杂的型腔n怎么办？第14页，共43页。非机械切削加工方法n电电火花：电火花线切割、电火花打孔电解：复杂型腔电子束和离子束n光激光打孔、切割板材n声超声振动切割：脆性材料切割n其他方法：水射流、RP等多媒体演示特种加工多媒体演示特
7、种加工第15页，共43页。切削加工的发展方向：多种技术融合n信息技术、自动控制、CAD/CAM、CIMS等高技术相互融合，向高精度、高效率、自动化、柔性化、智能化方向发展加工设备n数控化自动化、精密超精密、高速超高速刀具n超硬材料：陶瓷、聚晶金刚石和立方氮化硼n切削速度达到（数千米/分钟）生产规模n单件小批量、单品种大批量 多品种变批量第16页，共43页。二、切削加工对象-零件n零件的构成模型零件零件型型面面名称母线轨迹线平面直线直线外圆直线圆内圆成形面曲线曲线机机器器锥面、螺纹、齿形、各种成型沟槽等第17页，共43页。零件的组成第18页，共43页。零件表面的成形方法-轨迹法第19页，共43页
8、。零件表面的成形方法-成形法第20页，共43页。零件表面的成形方法-展成法第21页，共43页。切削零件的分类n切削加工方法是针对型面的n根据零件的功能及切削加工特点，切削零件分为6类：回转体：2类n轴类、盘套类非回转体：4类n支架箱体类、六面体类、机身机座类n特殊类：其它难以归类的零件第22页，共43页。轴类零件第23页，共43页。盘套类零件第24页，共43页。支架箱体类零件第25页，共43页。六面体类零件第26页，共43页。机身机座类零件第27页，共43页。特殊类零件第28页，共43页。三、机床的切削运动n主运动和进给运动主运动：由机床或人力提供的，促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使前刀
9、面接近工件。速度较高，消耗机床功率多。一般普通机床的主运动只有一个。进给运动：由机床或人力提供的，使刀具和工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除材料，并获得具有一定几何特征的表面。速度较主运动低，消耗机床功率少，对于某个机床加工零件时，进给运动可以是一个或多个。第29页，共43页。主运动与进给运动第30页，共43页。课堂讨论下列切削加工方法的主运动和进给运动第31页，共43页。切削用量三要素V Vc c、f、p第32页，共43页。切削用量三要素-切削速度V Vc cn主运动的线速度主运动的线速度切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度主运动为旋转运动时：第33页，共43页
10、。切削用量三要素-进给量fn刀具在进给运动方向上相对工件的位移量mm/min、mm/s每转进给量每齿进给量后两种意义更大第34页，共43页。工件上的表面第35页，共43页。切削用量三要素-背吃刀量apn待加工表面与已加工表面的垂直距离n或垂直于进给运动方向上的主切削刃切入工件的深度第36页，共43页。课堂练习n计算切削速度V Vc c（单位：（单位：m/minm/min）车外圆，外圆直径为mm，主轴转速为r/minV Vc c.m/minm/min刨平面，行程长度为mm，滑枕每分钟往返次V Vc c.m/minm/min第37页，共43页。讨论n车外槽（或切断）时的apn刨直槽时的apn钻孔时
11、的ap车外槽车外槽钻钻 孔孔刨直槽刨直槽第38页，共43页。四、切削加工的阶段n为什么要划分阶段n避免毛坯内应力的释放而影响加工精度n避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精度的影响n通过粗加工可及时发现毛坯的内在缺陷而决定取舍，避免浪费更多工时。n合理使用机床，以使精密机床长期保持其精度n便于在加工过程中合理安排热处理工序n怎样划分阶段第39页，共43页。阶段名称尺寸公差表面粗糙度a（m）加工方法粗加工IT12IT112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等半精加工IT10IT96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等精加工IT8IT71.60.8精车、精镗、
12、精铣、精刨、粗磨、粗拉、粗铰等IT7IT60.80.2精磨、精拉、精铰等精密加工IT5IT30.10.008研磨、珩磨、超精加工、抛光等超精加工IT3以上0.012或更低金刚石刀具切削、超精研磨、抛光等第40页，共43页。热处理在工艺过程中的安排退火或正火调质淬火时效毛坯粗加工半精加工磨削加工刀具精加工精密加工超精加工第41页，共43页。课堂讨论n图示阀杆零件简图，整体淬火5560HRC，请安排15h3和12外圆表面的加工工艺15h3：粗车半精车淬火粗磨精磨12：粗车半精车淬火粗磨第42页，共43页。小结n切削加工方法的分类、特点及应用n对零件的认识型面的成形方法n切削运动和切削用量n切削加工阶段的划分（意义及划分的方法）第43页，共43页。
