第四部分金属切削加工基础教学课件教学文稿

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1、第四章金属切削加工基础,第一节金属切削加工基础知识 第二节金属切削加工过程 第三节金属切削过程中的物理现象 第四节金属切削加工刀具 第五节金属切削机床的分类和编号,下一页,第四章金属切削加工基础,第六节齿轮齿形加工 第七节车床与车削 第八节钻床与钻削、镗床与镗削 第九节刨床与刨削、插床与插削 第十节铣床与铣削 第十一节磨床与磨削,上一页,返回,第一节金属切削加工基础知识,金属切削加工是通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动，从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。金属切削加工是在常温状态下进行的，它包括机械加工和钳工加工两种，其主要形式有车削、钻削、刨削、铣削、磨削

2、、齿轮加下以及钳工等。习惯上常说的切削加工往往是指机械加工。,返回,第二节金属切削加工过程,一、切削运动 切削过程中，切削刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。它是直接形成工件表面轮廓的运动，如图4-1所示。 1.主运动 主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使切削刀具和工件之间产生相对运动，从而使切削刀具前面接近工件。 2.进给运动 进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与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削，并获得具有所需几何特性的加工表面。,下一页,返回,第三节金属切削过程中的物理现象,一、切屑种类 常见的切屑类型有崩碎切屑、带状切屑和节状切屑三种，见图4

3、 -3。 二、积屑瘤 在一定的切削速度范围内切削塑性材料时，经常发现在切削刀具刀尖附近的前面上牢牢地钻附一小块很硬的金属，这就是积屑瘤，又称刀瘤，如图4 -4所示。,下一页,返回,第三节金属切削过程中的物理现象,三、总切削力 切削刀具在切削工件时，必须克服材料的变形抗力，克服切削刀具与工件、切削刀具与切屑之间的摩擦力，才能切下切屑。切削刀具总切削力是切削刀具上所有参与切削的各切削部分所产生的切削力的合力。 1.总切削力 为了便于测量和研究，一般并不直接讨论总切削力F，而是将它分解成三个相互垂直的分力 (切削力)、 (进给力)、 (背向力)，如图4 -5所示。车削时总切削力的计算公式是:,上一页

4、,下一页,返回,第三节金属切削过程中的物理现象,四、切削热 在切削过程中，机床所消耗的功几乎全部转化为热量，所以，切削热的大小反映厂切削过程中消耗功的大小，切削热的直接来源有两个:内摩擦热和外摩擦热。 五、切削刀具的磨损与切削刀具的寿命 切削刀具磨损形式主要有后刀面磨损、前刀面磨损、前后两刀面同时磨损三种。我们把切削刀具两次刃磨中间的实际切削时间称为切削刀具的寿命，单位为min,上一页,返回,第四节金属切削加工刀具,一、刀具材料 刀具材料是指切削部分的材料。它在高温下工作，并要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等，因此应具备良好的性能。 二、刀具的角度 要顺利地进行切削，刀具的切削部分(刀头)必

5、须具有合理的几何形状，即组成刀具切削部分的各表面之间应有正确的相对位置，这种位置是靠刀具角度来保证的。,下一页,返回,第四节金属切削加工刀具,(一)车刀切削部分的组成 如图4 -7所示，最常用的外圆车刀切削部分由三个刀面、两个切削刃和一个刀尖组成，简称三面、两刃、一尖。 (二)车刀切削部分的几何参数 1.辅助平面 为了确定车刀各刀面及切削刃的空间位置，必须选定一些坐标平面和测量平面作为基准，二者统称为辅助平面。 2.车刀角度的基本定义 普通外圆车刀一般有十大角度。如图4-10所示。,上一页,返回,第五节金属切削机床的分类和编号,一、金属切削机床的分类 目前我国金属切削机床的分类方法主要是按加工

6、性质和所用切削刀具进行分类的，共分为11大类。 二、金属切削机床型号的编制方法 1.金属切削机床的类代号 见表4-1，机床型号的第一个字母表示机床的类，采用汉语拼音第一个大写字母，并按名称读音。 2.金属切削机床的通用特性代号和结构特性代号 机床的通用特性代号和结构特性代号是在代表机床类的字母后面，加一个汉语拼音字母表示，见表4 -2。,下一页,返回,第五节金属切削机床的分类和编号,3.金属切削机床的组、系代号 每类机床按其用途、性能、结构相近或有派生关系，分为10个组，每个组又分10个系列。在机床型号中，跟在字母后面的两个数字分别表示机床的组和系。 4.金属切削机床的主参数 机床的主参数表示

7、机床规格的大小和工作能力。在机床型号中，表示机床组和系的两个数字后面的数字表示机床的主参数或主参数的折算值。,上一页,下一页,返回,第五节金属切削机床的分类和编号,5.金属切削机床的重大改进 规格相同的机床，经改进设计，其性能和结构有厂重大改进后，按改进设计的次序，分别用汉语拼音字母“A，B，C”表示，并写在机床型号的末尾。,上一页,返回,第六节齿轮齿形加工,一、滚齿 滚齿原理 滚齿加工是用齿轮滚刀在滚齿机上按范成法原理进行的，用范成法加工直齿和斜齿圆柱齿轮轮齿表面的原理相当于一对相啮合的、轴线交叉的螺旋齿(斜齿)齿轮传动(见图4-11)。,下一页,返回,第六节齿轮齿形加工,2.直齿圆柱齿轮的

8、齿面加工 滚齿时，滚刀与齿轮齿坯两轴线间的相对位置应相当于两个螺旋齿轮啮合时轴线的相对位置，只是在滚切直齿圆柱齿轮时，把被加工齿轮看做是螺旋角 的特殊情况。图4 -12所示为在滚切直齿齿轮时，滚刀与被加工齿轮间的安装角度关系。 3.斜齿圆柱齿轮的齿面加工 像滚切直齿圆柱齿轮那样，为了切出准确的齿形，应使滚刀与工件处于正确的“啮合”位置，即滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工齿轮齿向方向一致。为此，需将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度，称作安装角。如图4-13所示。,上一页,下一页,返回,第六节齿轮齿形加工,二、插齿 1、插齿原理 插齿的加工过程是模拟一对直齿圆柱齿轮的啮合过程，如图4-15

9、( a )所示。 2.插齿刀的类型 盘形插齿刀、碗形直齿插齿刀、锥柄插齿刀,上一页,下一页,返回,第六节齿轮齿形加工,3.插齿与滚齿的工艺特点的比较 与滚齿相比，插齿有以下工艺特点 齿形精度比滚齿高; 齿面的表面粗糙度值小; 运动精度低于滚齿; 齿向偏差比滚齿大; 插齿的生产率比滚齿低; 插齿非常适于加工内齿轮。,上一页,返回,第七节车床与车削,一、车床的功能和运动 车床的基本功能是加工外圆柱面，如各类轴、圆盘、套筒等。车削时工件旋转为主运动，车刀纵向移动和横向移动为进给运动。车削工作范围如图4 -17所示。 国际上商定的9种最主要车刀名称、形状和工作位置如图4 -18所示。 二、车床的组成

10、图4-19所示为卧式车床外观示意图，主要由左右床腿、床身、主轴箱、进给箱、挂轮架、小滑板、中滑板、床鞍、溜板箱、光杠、丝杠、刀架和尾座等部分构成。,下一页,返回,第七节车床与车削,三、车床的传动系统 4-20所示为C6140型卧式车床的传动系统图。C6140型卧式车床的运动由两条路线传递:一路为主运动，另一路为进给运动。 四、车床附件及工件安装 机床附件是指随机床一道供应的附加装置，如各种通用机床的夹具、靠模装置及分度头等。利用这些附件可以充分发挥机床的功能和加工效率，完成各种不同形状工件的加工。不同的机床有不同的附件，常用的卧式车床附件有卜盘、花盘、顶尖(死顶尖和活顶尖)、拨盘、鸡心夹头、中

11、心架、跟刀架和心轴等。,上一页,下一页,返回,第七节车床与车削,五、车削加工 1.车外圆 将工件车削成圆柱形外表面的方法称为车外圆，常见的外圆车刀及车外圆方法如图4-30所示。 2.车端面 对工件端面进行车削的方法称为车端面。 3.车槽与切断 (1)车槽 在工件表面上车削沟槽的方法称为切槽 (2)切断将坯料或工件分成两段或若干段的车削方法称为切断，其主要用于圆棒料按尺寸要求下料或把加工完成的工件从坯料上切下来。,上一页,下一页,返回,第七节车床与车削,4.车台阶 车削台阶处的外圆和端面的方法称为车台阶。 5.车圆锥 将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。工件上的圆锥面是通过车刀相对于工件轴线斜

12、向进给实现的。根据这一原理，常用的车圆锥的方法有以下几种: (1)小滑板转位法 (2)偏移尾架法 (3)靠模法 (4)宽刀法,上一页,下一页,返回,第七节车床与车削,6.车成型回转面 母线为曲线的回转表面称为成型回转面，如曲面手柄、圆球面等。这种表面的成型一般是由车刀的纵向进给与横向进给相互配合实现的，加工方法有双手控制法和成型刀法。 7.车孔 车孔是利用车床对工件上的孔进行车削的加工方法，也称为车内圆。 8.车螺纹 将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。,上一页,返回,第八节钻床与钻削、镗床与镗削,一、钻床 1.钻床的功能和运动 钻床的主要功能是用钻头钻孔或攻螺纹。 2.钻床的组成 立式钻床

13、主要由主轴、主轴变速箱、进给箱、立柱、工作台和机座等组成。 摇臂钻床有一个能绕立柱旋转的摇臂，其上装有主轴箱，主轴箱可沿摇臂做水平运动。 钻孔时，工件装夹在工作台上，因此，摇臂钻床可以很方便地调整钻头位置，不需移动工件即可进行加工。摇臂钻床适合于加工大重型工件和多孔工件上的孔。,下一页,返回,第八节钻床与钻削、镗床与镗削,二、钻削(钻孔)加工 1.钻孔的方式 (1)钻头旋转，工件固定的方式在钻床、铣床、镗床上钻孔均是钻头旋转做主运动。当钻头刚性不足时，钻头进给时其轴线易产生偏离现象，引起孔的轴线偏斜，但孔径无明显变化，如图4-46 ( a)所示。 (2)工件旋转，钻头固定的方式在车床上钻孔时工

14、件旋转为主运动，孔的轴线不偏斜并与端面垂直，由于钻头切削刃受力不均匀，钻头会发生摆动，孔径会形成锥形或腰鼓形，如图4-46 ( b)所示。,上一页,下一页,返回,第八节钻床与钻削、镗床与镗削,2.钻孔工艺特点及应用 钻孔时，钻头受孔径的限制，刚度较差，导致孔的形状和位置误差较大。加工过程中钻头吸热较多，冷却、润滑和排屑困难，而且加工表面容易被切屑划伤。因此，钻孔加工质量较低，属于粗加工。钻孔后，使用扩孔钻进一步加大孔径的过程称为扩孔。扩孔的工作条件比钻孔好，其加工质量也较高，属于半精加工。要进一步提高孔的精度，需用铰刀铰孔，铰孔属于精加工。钻孔、扩孔、铰孔联合使用，是加工中、小孔的典型工艺。,

15、上一页,下一页,返回,第八节钻床与钻削、镗床与镗削,三、膛床 1.膛床的功能和运动 镜床的主要功能是用来加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别适合于加工分布在零件不同位置及要求较高位置精度的孔系。除此之外，镜床还可以用来完成铣削端面、钻孔、攻螺纹、车削外圆和车削端面等多种加工。 2.膛床的组成 图4-47为卧式镗床各部位的位置关系和运动情况简图。,上一页,下一页,返回,第八节钻床与钻削、镗床与镗削,四、膛削加工 镗削是镗刀回转做主运动，工件或镗刀移动做进给运动的切削加工方法。镗削加工主要在镗床上进行。,上一页,返回,第九节刨床与刨削、插床与插削,一、刨床 1.刨床的功能和运动 刨床的主要功能是用

16、刨刀刨削平面和沟槽，也可以加工成型表面。刨刀的直线往复运动为主运动，工件的间歇移动为进给运动。 2.刨床的组成 图4-49所示为牛头刨床各部件的位置关系与运动情况简图。 二、刨削加工 刨削是指用刨刀对工件做水平直线往复运动的切削加工方法。如图4-50所示。,下一页,返回,第九节刨床与刨削、插床与插削,1、刨削加工方法 (1)刀具与工件的安装 (2)垂直面及斜面的刨削 2.刨削工艺特点 刨削加工可以获得公差等级为IT9一IT7 ,表面粗糙度Ra为6. 3一1. 6的加工精度。具有加工成本低、生产率低和适应范围窄的特点。多用于单件小批量生产和修配。,上一页,下一页,返回,第九节刨床与刨削、插床与插削,三、插床 1.插床的功能和运动 插床的主要功能是用来插键槽和花键槽等表面。 2.插床的组成 图4-53为插床外观简图。,上一页,返回,第十节铣床与铣削,四、插削工艺特点 插刀的刚性较低，插削时有冲击，因而插削加工质量较刨削低，其生产率也低于刨削。插削主要用于单件小批量生产零件的内表面，如孔的内键槽、方孔、多边形孔和花键孔等。