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1、第4章 机械加工方法及设备,本章主要内容及课时分配,1、常用的金属切削机床的知识：金属切削机床的分类、金属切削机床型号的标注方法，车床的工作原理、特点及其应用范围； 2、磨床、齿轮加工机床的工作原理、特点及其应用范围； 3、铣床、孔加工设备的工作原理、特点及其应用范围。,本章第一讲,主要内容 金属切削机床的分类、金属切削机床型号的标注方法，对机床的基本要求，掌握车床（CA6140）的工作原理、特点及其应用范围,教学重点 金属切削机床型号的标注，掌握车床（CA6140）的工作原理、特点及其加工范围,车刀的类型及其特点,教学难点 金属切削机床型号的标注，掌握车床（CA6140）的工作原理、车刀的类
2、型及其特点,4.1 金属切削机床基本知识,金属切削机床，是指用切削、特种加工等方法加工金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。它是制造机器的机器，故又称为“工作母机”或“工具机”（Machine-tool）,习惯上简称为“机床”。,在现代机械制造工业中，制造的机器零件，特别是精密零件的最终形状、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床加工来获得的，因此机床是制造机器零件的主要设备。 担负的工作量约占机器总制造工作量的40%60%，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产率。,金属切削机床在国民经济建设中的地位非常重要，机床工业为全社会各行各业提供先进的制造技
3、术和优质高效的设备，机床工业的技术水平决定着其它行业的发展水平，在很大程度上标志着一个国家的工业生产能力和科学技术水平。,制造业在国民经济中的突出地位,一、 金属切削机床的分类与型号编制,金属切削机床的种类非常繁多，为了便于区别、使用和管理，有必要对机床进行分类，可以从不同的角度出发对机床进行分类。,1、机床的分类 机床的传统分类方法：按加工性质和所用的刀具进行分类。 目前我国机床分为：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、锯床、其它机床、特种加工机床。,卧式铣床 立式铣床,立式钻床 摇臂钻床,卧式镗床外形,牛头刨床(Horizontal Shaper),插齿
4、(Gear Shaping)机,特种加工机床,每一类机床又按工艺范围、布局型式和结构等，分为10个组，每一组又细分为若干系（系列）。 在上述基本分类方法的基础上，还可根据机床其它特征进一步区分。,车床： 卧式车床 立式车床 转塔车床 回轮车床 落地车床 液压仿行车床 多刀自动和半自动车床 专用：曲轴车床、凸轮车床、铲齿车床,按应用范围（通用性程度）又可分为： 1）. 通用机床 用于加工多种零件的不同工序，加工范围较广，通用性较大，但结构比较复杂； 主要适用于单件小批生产，例如：卧式车床、万能升降台铣床等。,2）. 专门化机床 工艺范围较窄； 专门用于加工某一类或几类零件的某一道（或几道）特定工
5、序，如曲轴车床、凸轮轴车床等。 3）. 专用机床 工艺范围最窄； 只能用于加工某一种零件的某一道特定工序，适用于大批量生产，如机床主轴箱的专用镗床、车床导轨的专用磨床和各种组合机床等。,同类型机床按工作精度又可分：普通精度机床、精密机床和高精度机床。 按自动化程度分：手动、机动、半自动和自动的机床。 按重量与尺寸分：仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（重量达10t）、重型机床（大于30t）和超重型机床（大于100t）。,通常，机床根据加工性质进行分类，再根据其某些特点进一步描述，如多刀半自动车床、高精度外圆磨床等。 随着机床的发展，其分类方法也将不断发展。现代机床正向数控化方向发展，数控
6、机床的功能日趋多样化，工序更加集中。 现在一台数控机床集中了越来越多的传统机床的功能，例如，具有自动换刀功能的镗铣加工中心机床，集中了钻、镗、铣等多种类型的机床功能。,2、机床型号的编制方法,机床的型号用以简明地表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等。 我国现在最新的机床型号，是按1994年颁布的标准“GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法”编制的。该标准规定，机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规律组合而成。如：CA6140车床。 通用机床型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，前者需统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。,1）. 机床的分类及类代号 按工作原理分为
7、：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、锯床、其它机床11类。 特种加工机床型号编制，暂时按原JB1838-85标准中的“D”类编制。 机床的分类及类代号见表。,机床的类和分类代号,2）. 通用特性代号和结构特性代号 (1) 通用特性代号 有统一的固定含义，在各类机床中表示的意义相同。 表机床的通用特性代号,(2) 结构特性代号对主参数相同而结构、性能不同的机床进行区分，在型号中无统一含义，只在同类机床中区分结构、性能。如： CA6140 型卧式车床型号中的“A”，即在结构上区别C6140型卧式车床。 如有通用特性代号，结构特性代号应在其后。,3）. 机床组、
8、系的划分原则及代号 每类机床划分为十组（每组用一位阿拉伯数字表示）； 每组又划分为十系（列），每系用一位阿拉伯数字表示。,4)主参数的表示方法用折算系数，取2位数。 5)重大改进序号 当机床的结构、性能有更高要求，并需按新产品重新设计、试制和鉴定时，才按改进的先后顺序用A、B、C（不用I、O）等表示以区别原型号,机床型号举例,、普通卧式车床,、THM6350/JCS精密卧式加工中心,、摇臂钻床,类别、结构特征、组别、第一主参数、第二主参数、第三主参数、改进号、企业代号,4、M万能外圆磨床,3、机床的基本要求,（1）工艺范围 工艺范围：适应不同生产要求的能力 通用机床 专门化机床 专用机床 数控
9、机床 加工中心 （2）加工精度和表面粗糙度 机床的精度与其他机械产品 比较 （3）生产效率和自动化程度 （4）噪声和效率 机床的效率:切削的有效功率 电机输出功率 （5）人机关系 方便省力 安全可靠 符合人的生理习惯 不易发生误操作和故障 减少工人疲劳 保证工人和机床的安全。,4.2 外圆车削,下面以CA6140普通卧式车床为例，介绍车床的功能和运动。,一、CA6140卧式车床的功能和运动,结构 功能,CA6140卧式车床的外形,CA6140车床的功能,3. CA6140车床的运动 工件的旋转运动 刀具的进给运动,二、 车刀,（一） 车刀的种类和结构 按用途不同分类：外圆车刀、端面车刀、切断车
10、刀等类型 外圆车刀用来加工工件的圆柱形和圆锥形外表面； 端面车刀用来加工工件的端面； 切断车刀用于切断工件。,按结构不同分类：整体车刀、焊接车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀；机械夹固刀片的车刀又分为机夹车刀和可转位车刀。 整体车刀主要是高速钢车刀，俗称“白钢刀”，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行修磨。 焊接车刀在普通碳钢刀杆上镶焊（钎焊）硬质合金刀片，经过刃磨而成。 焊接车刀优点：结构简单，制造方便，并且可以根据需要进行刃磨，硬质合金的利用也较充分，故目前在车刀中仍占相当比重。,硬质合金焊接车刀的缺点： 切削性能主要取决于工人刃磨的技术水平，与现代化生产不相适应 刀杆不能重
11、复使用，当刀片用完以后，刀杆也随之报废； 在制造工艺上，由于硬质合金和刀杆材料（一般是中碳钢）的线膨胀系数不同，当焊接工艺不够合理时易产生热应力，严重时会导致硬质合金出现裂纹，因此在焊接硬质合金刀片时，应尽可能采用熔化温度较低的焊料，对刀片应缓慢加热和缓慢冷却，对于YT30等易产生裂纹的硬质合金，应在焊缝中放一层应力补偿片。,焊接装配式车刀将硬质合金刀片钎焊在小刀块上，再将小刀块装配到刀杆上，多用于重型车刀。重型车刀体积和重量较大，刃磨整体车刀，劳动强度大，采用焊接装配式结构以后，只需装卸小刀块，刃磨省力，刀杆也可重复使用。 机夹车刀将硬质合金刀片用机械夹固的方法安装在刀杆上的车刀。,可转位车
12、刀,模块式可转位车刀,按切削方向分：左切、右切,机夹车刀的优点： 刀杆可以重复使用，刀具管理简便； 刀杆也可进行热处理，提高硬质合金刀片支承面的硬度和强度，相当于提高了刀片的强度，减少了打刀的危险性，从而可提高刀具的使用寿命 此外，刀片不经高温焊接，排除了产生焊接裂纹的可能性。 机夹车刀在结构上要保证刀片夹固可靠，结构简单，刀片在重磨后能够调整尺寸，有时还要考虑断屑的要求。,可转位车刀使用可转位刀片的机夹车刀，与普通机夹车刀的不同点在于刀片为多边形，每一边都可作为切削刃，用钝后只需将刀片转位，即使新的切削刃投人工作，当每个切削刃都用钝后，再改换新刀片。 可转位车刀除具备机夹车刀的优点外，其最大
13、优点在于几何参数完全由刀片和刀槽保证，不受工人技术水平的影响，因此切削性能稳定，很适合现代化生产的要求。,（涂层）硬质合金可转位刀片,陶瓷可转位刀片,可转位刀片,可转位刀片形状,可转位车刀组成,刀杆、刀片、刀垫和夹固元件。硬质合金可转位刀片已有国家标准（GB2079-80）。刀片形状很多，常用的有三角形、正方形、五角形和圆形等。刀片大多不带后角，但在每个切削刃上做有断屑槽并形成刀片的前角。刀具的实际角度由刀片和刀槽的角度组合确定。,1.刀杆、2.刀垫、3.刀片、4.夹固元件,可转位车刀典型的夹固结构 1. 杠杆式夹固结构,曲杆式 1.刀杆、2.刀片、3.刀垫、4.杠杆、5.弹簧套、6.螺钉、7
14、.弹簧、8.螺钉,直杆式（两种）,直杆式1 1.刀杆、2.刀片、3.刀垫、4.杠杆、5.弹簧套、6.螺钉,直杆式2 1.刀杆、2.刀片、3.刀垫、4.杠杆、5.弹簧套、6.螺钉,2楔销式夹固结构： 刀片由销子在孔中定位，楔块向下运动时将刀片夹固在内孔的销子上；松开螺钉时，弹簧垫圈自动抬起楔块。,1.刀垫、2.刀片、3.柱销、4.楔块、5.压紧螺钉、6.弹簧垫圈,3上压式夹固结构 该螺钉压板结构尺寸小，不需要多大的压紧力，易避开切屑流出方向。一般用于夹固不带孔的刀片。,4 偏心式夹固结构 以螺钉作为转轴，螺钉上端为偏心圆柱销，偏心量为e。当转动螺钉时，偏心销就可以夹紧或松开刀片。,1.偏心销、2
15、.刀垫、3.刀片、4.刀杆,成形车刀,成形车刀加工回转体成形表面的专用刀具 切削刃形状根据工件的廓形设计。特点： 成形表面的精度主要取决于刀具切削刀的制造精度，与工人熟练程度无关，因此可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换性 只要一次切削行程就能切出成形表面，生产率较高； 只需刃磨前刀面，而前刀面是一平面，所以刃磨简单，由于成型车刀的可重磨次数多，其使用寿命长； 但刀具的设计和制造较复杂，成本较高，主要用于大批量生产中，并且用硬质合金作为刀具材料时制造困难，因此多用高速钢作为刀具材料。,1. 成形车刀的种类 平体成形车刀：外形呈平条状，和普通车刀的外形相似，但其切削刃是成形的。螺纹
16、车刀和铲齿车刀属于这类成形车刀。装夹方法和普通车刀一样。,(2) 棱体成形车刀 外形是棱柱体，只能用于加工外成形表面，可重磨次数比平体成形车刀多。 一般用专用刀夹夹住车刀的燕尾部分，安装在普通机床或自动机床刀架上。,(3) 圆柱体成形车刀： 外形是回转体，由于刀体是圆柱状，重磨时磨前刀面，可重磨次数多，而且可以加工内、外成形表面。圆体成形车刀以圆柱孔作为定位基准套装在刀夹上进行安装。,本讲作业,P121，4-1，4-7,本章第二讲,砂轮的特性与选择，磨削的原理，磨削的分类及其特点；,磨削的原理，磨削的分类及其特点；,主要内容,教学重点,教学难点,1、砂轮的特性与选择，磨削的原理，磨削的分类及其特点； 2、磨床（M1432A）的结构，加工特点和加工范围；,4.3 磨削加工与磨床,磨削用磨料磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料等）作为工
