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1、1,2019/1/13,第三章 机械加工基础,2019/1/13,2,内容提要,一、金属切削加工原理 二、金属切削加工设备 三、机械加工精度 四、表面质量 五、各种加工方法所能达到的经济精度 和表面粗糙度,2019/1/13,3,第一节 金属切削加工原理,金属切削过程: 工件与刀具相对运动并相互作用的压缩挤压过程。 刀具从工件上切除多余的金属，使工件获得规定的加工精度与表面质量。 刀具切削部分要具有适当的几何参数。 由金属切削机床来完成切削过程中工件与刀具之间的相对运动。,2019/1/13,4,2019/1/13,5,机械加工工艺系统,机床、夹具、刀具和工件构成一个机械加工工艺系统。,201
2、9/1/13,6,一、切削运动与切削用量,1、切削运动：机床上工件与刀具之间的相对 运动。 （1）主运动：切下金属所必须的刀具和工件 之间的最主要的运动。 （2）进给运动：刀具和工件之间附加的相对运 动，使新的金属不断投入切削的运动。,2019/1/13,7,切削运动,n,切削表面,2019/1/13,8,刨、钻、铣的切削运动,2019/1/13,9,2、工件上的加工表面,（3）切削表面：切削刃正在切削着的表面； 又称加工表面或过渡表面。 总是位于待加工表面和已加工表面之间切削刃正在切削着的表面、并在切削过程中不断改变着位置；,（1）待加工表面：将被切去金属的表面；,（2）已加工表面：已经切去
3、金属层后形成的新表面。,2019/1/13,10,2019/1/13,11,3、切削用量三要素：v、f、aP,（1）切削速度v ：主运动速度,回转体上直径最大点上的速度。 (m/s) （2）进给量 f：工件或刀具每回转一周时，两者沿进给方向的相对位移。（mm/r） 进给速度vf ：单位时间的进给量。 （mm/s） （3）切削深度aP ：已加工表面和待加工表面间的垂直距离。（mm）,dw_待加工表面直径 dm_已加工表面直径,2019/1/13,12,进给量图片,2019/1/13,13,二、刀具,2019/1/13,14,1、刀具切削部分的构造要素,2019/1/13,15,前刀面：切屑流过的
4、表面。 后刀面： 1.主后刀面A: 与工件切削表面相对的面。 2.副后刀面A: 与已工表面相对的面。,2019/1/13,16,三面，二刃，一尖,2019/1/13,17,刀具切削部分的构造要素,切削刃 主切削刃S：前刀面与主后刀面相交的锋边。 副切削刃S：前刀面与副后刀面相交的锋边。 刀尖： 主、副切削刃的实际交 点或主副切削刃的连接 刃（过渡刃）。,2019/1/13,18,2、车刀主要角度,刀具制造成一定的几何角度，使其具有切削能力,前角,后角,主偏角,副偏角,刃倾角,2019/1/13,19,3、刀具材料,切削过程中刀具要承受很大的切削力、冲击、振动和很高的切削温度的作用。 刀具切削性
5、能的好坏取决于刀具切削部分的材料、刀具结构和刀具几何角度。 刀具材料对刀具耐用度、加工质量、加工效率、加工成本的影响都居首位。,2019/1/13,20,刀具是否胜任切削工作？,一是取决于刀具结构和切削部分几何形状的合理性锋利； 二是取决于刀具切削部分的材料经久耐用、不易磨损； 尤其是在切削温度较高时，热硬性好。,2019/1/13,21,（1）刀具材料应具备的性能,高的硬度 HRC62以上。 好的耐磨性 抵抗磨损的能力。 足够的强度 承受较大的切削力，抗弯强度。 足够的韧性 承受冲击载荷和振动。 高的耐热性高温保持硬度、耐磨性、强度、韧性 良好的工艺性 刀具自身的制造性能好。 良好的经济性
6、材料和制造成本低。,2019/1/13,22,（2）常用的刀具材料,工具钢：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢 硬质合金：钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽(铌)类 金刚石 陶瓷 立方氮化硼 涂层刀具,超硬刀具材料,2019/1/13,23,第二节 金属切削加工设备,金属切削加工设备：一般指金属切削机床。 金属切削机床：用刀具切削的方法将毛坯加工成为零件的机器。 工作母机：金属切削机床是制造机器的机器（又称工具机） 机床：习惯上称金属切削机床为机床。 基础机器：金属切削机床机械制造的基础机器。,2019/1/13,24,本节主要内容,一、金属切削机床的分类和型号编制 二、车床 三、齿轮加工方法和机床 四、铣
7、床、刨床和拉床 五、磨床 六、钻床和镗床,2019/1/13,25,一、金属切削机床的分类和型号编制,1、机床分类,（1）按加工方法和所用刀具分类GB共分12 类 车床 C (车) 钻床 Z (钻) 镗床 T (镗) 磨床 M,2M,3M (磨) 齿轮加工机床 Y(牙) 螺纹加工机床 S (丝),锯床 G (锯) 铣床 X (铣) 刨插床 B (刨) 拉床 L (拉) 特种加工机床 D (电) 其他机床 Q (其),2019/1/13,26,（2）按应用范围分类,通用机床 普通卧式车床、万能外圆磨床 、万能铣床 专门化机床 花键铣床、曲轴车床、铲齿车床 专用机床： 为某一零件的某一工序专门设计
8、制造的机床。生产率和自动化程度高，用于批量生产。,2019/1/13,27,（3）按机床工作精度分类,普通精度机床 精密机床 M 高精度机床 G （4）、按机床重量、尺寸分类 仪表机床（轻型机床Q） 中型机床 大型机床（质量大于10t） 重型机床（质量大于30t） 超重型机床（质量大于100t）,2019/1/13,28,（5）按机床主要器官的数目分类 单轴机床 多轴机床 单刀机床 多刀机床 （6）按自动化程度分类 普通机床 半自动机床 B 自动机床 Z,数控机床 K 加工中心机床 H 柔性加工单元 R,2019/1/13,29,其他机床,仿形机床 F 简式或经济性机床 J 高速机床 S 数显
9、机床 X,2019/1/13,30,2、机床型号的编制方法（JB1838-85）,机床的型号表示机床的类型、通用特性和结构特性以及主要技术参数等 M G 1 4 3 2 A,类别代号（磨床）,通用特性和结构特性代号（高精度）,组别代号（外圆磨床组）,系别代号（万能外圆磨床系）,主参数（最大磨削直径320mm),重大改进顺序号（第一次重大改进）,2019/1/13,31,企业代号 其它特性代号 重大改进序号 主轴数或第二主参数 主参数或设计顺序号 系列代号 组代号 通用特性、结构特性代号(A、D、E) 类别代号 分类代号,() () (.) ()/ ( ) - ( ),机床的型号,C M 6 1
10、 40,2 M B 1 4 32 A / S2,2019/1/13,32,CA6140 C车床（类代号） A 结构特性代号 6 组代号（落地及卧式车床） 1 系代号（普通落地及卧式车床） 主参数（最大加工件回转直径400mm） C21506 C车床（类代号） 21多轴棒料自动车床（组系代号） 50最大棒料直径50mm（主参数） 6 轴数为6（第二主参数）,机床型号举例:,2019/1/13,33,MGB1432 M磨床（类代号） G高精度（通用特性代号） B半自动（通用特性代号） 14万能外圆磨床（组系代号） 32最大磨削外径320mm（主参数） XKA5032A X铣床（类代号） K 数控（
11、通用特性代号） A（结构特性代号） 50立式升降台铣床（组系代号） 32工作台面宽度320mm（主参数） A 第一次重大改进（重大改进序号）,2019/1/13,34,2019/1/13,35,2019/1/13,36,2019/1/13,37,2019/1/13,38,2019/1/13,39,2019/1/13,40,机床的主要技术参数,主参数代表机床的规格： 最大切削直径 主轴直径 工作台面宽度 第二主参数：主轴数 最大跨度 最大工件长度 工作台工作面长度,2019/1/13,41,2019/1/13,42,工件表面成形方法,a、轨迹法 b、成形法 c、相切法 d、范成法（展成法）,利用
12、刀具对工件按一定规律作轨迹运动的加工方法。,利用各种成形刀具对工件加工的方法。刀具切削刃与所需形状完全吻合。,利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。刀刃各瞬时位置的包络线便是所需的形状。,利用工件和刀具作展成运动进行加工的方法。刀具切削刃与被加工表面相切，刀刃各瞬时位置的包络线便是所需的形状。,2019/1/13,43,车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床 。 主运动：工件的旋转运动 进给运动：刀具直线运动 所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥 车床种类：卧式、立式、转塔、仿形、自动和半自动、专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床） 加工精度：经济加工精度IT8IT7,
13、表面粗糙度Ra1.252.5,二、车床,立式车床,2019/1/13,44,普通卧式车床的工艺范围,主要加工轴类和直径不太大的盘类、套类零件的各种回转外表面、锥面、环槽、回转体的端面、钻、扩、铰、滚花和螺纹等。,2019/1/13,45,（一）齿轮加工方法 按轮齿成形原理分两大类： 1.成形法 加工精度和生产率较低，适于单件小批生产。 2.展成法 加工精度和生产率较高，一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。,剃齿刀,（二）齿轮加工机床 圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等； 直齿锥齿轮：刨齿机、铣齿机、拉齿机 ； 弧齿锥齿轮：铣齿机。 精加工齿轮：剃齿机、珩齿机、磨齿机,铣齿,滚齿,插齿,三
14、、齿轮加工方法和机床,磨齿,2019/1/13,46,滚齿加工原理,滚齿时刀具与工件模拟一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动。,2019/1/13,47,滚齿加工的特点,滚齿加工是一种应用最广的齿形加工方法。 可用作粗加工、精加工。加工精度为410级。 可加工圆柱外齿轮、蜗轮。加工的尺寸范围也比较大。 加工的齿形有渐开线、摆线、圆弧形及其它一些特殊齿形。 适应性好，生产率高，效率更高。 被切齿轮的齿距误差小 。 齿廓表面粗糙度较大 Ra1.6m以上。,2019/1/13,48,插齿机和插齿加工,插齿是模拟一对直齿圆柱齿轮的啮合过程 工件的齿形曲线是由插齿刀刀刃多次切削的包络线形成的。,2019/1/1
15、3,49,插齿的切削运动,主运动：插齿刀的上下往复运动。 展成运动：刀具转过一个齿，工件也转过一个齿 径向进给运动：插齿刀每往复进给一次，工件径向移动一个距离：切削深度，逐渐切至全齿深。 圆周进给运动：插齿刀的转动。 让刀运动：为了避免擦伤工件齿面和减少刀具的磨损，插齿刀向上回程时，工件与刀具之间让开一个很小的间隙，在刀具向下开始切削之前迅速复位。,2019/1/13,50,2019/1/13,51,磨齿机,用于高精度硬齿轮的精加工，最高IT6。 有成形法和展成法磨齿。,2019/1/13,52,齿端倒角,2019/1/13,53,铣床,铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋
16、转运动为主运动，工件(和)铣刀的移动为进给运动。 铣床可以加工平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。,2019/1/13,54,铣削工艺范围,2019/1/13,55,铣刀,2019/1/13,56,刨床,龙门刨床,刨床是用刨刀对加工工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的机床。 用刨床刨削窄长表面时具有较高的效率，它适用于中小批量生产和维修车间。 刨床主要有牛头刨床、龙门刨床和单臂刨床。,2019/1/13,57,刨削加工与刨刀,2019/1/13,58,拉床,拉床用拉刀加工工件各种内、外成形表面的机床，拉削时拉刀使被加工表面在一次走刀中成形，所以拉床的运动比较简单，它只有主运动，没有进给运动。 切削时，拉刀作低速平稳的直线运动，同
