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1、第3章 常用金属切削加工,3.1 车削加工 3.2 铣削加工 3.3 钻削和镗削加工 3.4 刨削和拉削加工 3.5 磨削加工,3.1 车削加工,3.1.1 工件的安装 3.1.2 车削的工艺特点 3.1.3 车削的应用,3.1.1 工件的安装,在车床上加工外圆面时，主要有以下几种安装方法： 1. 三爪卡盘安装 三爪卡盘上的卡爪是联动的，能以工件的外圆面自动定心，故安装工件一般不需找正。但由于卡盘的制造误差及使用后磨损的影响，定位精度一般为0.010.1mm。三爪卡盘最适宜安装形状规则的圆柱形工件。三爪自定心卡盘如图3-1如示。 2. 四爪卡盘安装 四个爪可以分别调整，故安装时需要花费较多的时
2、间对工件进行找正。当使用百分表找正时，定位精度可达0.005mm，此时的定位基准是安装找正的表面。四爪卡盘夹紧力大，适合于三爪卡盘不能安装的工件，如矩形的、不对称或较大的工件。四爪单动盘如图3-2所示。 3. 花盘安装 适用于外形复杂以不能使用卡盘安装的工件。如图3-3所示的弯管，需加工外圆面A及端面B，要求端面B与端面C垂直。安装工件时，先将角铁用螺栓固装在花盘上，并校正角铁平面与主轴轴线平行，再将工件安装到角铁上，找正后用压板压紧。为了使花盘转动平稳，在花盘上装有平衡用的配重块。 4. 在两顶尖间安装 用于长径比为410的轴类工件。 前顶尖（与主轴相连）可旋转，后顶尖（装在尾座上）不转，它
3、们用于支承工件。拨盘和卡箍用以带动工件旋转。用顶尖安装时，工件两端面先用中心钻钻上中心孔。见图3-4、图3-5。,图31,图33,图32,图34,图35,5. 心轴上安装 适用于已加工内孔的工件。利用内孔定位，安装在心轴上，然后再把心轴安装在车床前后顶尖之间。 图3-6 a）所示为带锥度（一般为1/10001/2000）的心轴，工件从小端压紧到心轴上，不需夹紧装置，定位精度较高。当工件内孔的长度与内径之比小于11.5时，由于孔短，套装在带锥度的心轴上容易歪斜，不能保证定位的可靠性，此时可采用圆柱面心轴，图b）所示，工件的左端靠紧在心轴的台阶上，用螺母压紧。这种心轴与工件内孔常用间隙配合，因此定
4、位精度较差。,图3-7所示为可胀开心轴示意图。当拧紧螺杆时，便带动锥度套筒向左移动，使具有开口的弹性心轴胀开而夹紧工件。采用这种安装方式，装卸工件方便，可缩短夹紧时间，且不易损伤工件的被夹紧表面，但对工件的定位表面有一定的尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。在成批、大量生产中，常用于加工小型零件。其定位精度与心轴制造质量有关，通常为0.010.02mm。,3.1.2 车削的工艺特点,1. 易于保证加工面间的位置精度 从工件安装方法可知，回转体工件各加工面具有同一回转轴线，因此一次装夹可车削出外圆面、内孔及端面，依靠机床的精度保证回转面间的同轴度及轴线与端面间的垂直度。另外，对于以中心孔定位的轴类零
5、件，虽经多次装夹与调头，但所加工的表面其回转轴线始终是两中心孔的连线，因而能够保证相应表面间的位置精度。 2. 切削过程比较平稳 除了车削断续表面之外，一般情况下车削过程是连续进行的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中，刀齿有多次切入和切出，产生冲击。并且当刀具几何形状、切削深度ap和进给量 f 一定时，切削层的截面尺寸ac和aww是不变的。 3. 适用于有色金属零件的精加工 某些有色金属零件，因材料本身的硬度较低，塑性较好，用砂轮磨削时，软的磨屑易堵塞砂轮，难以得到很光洁的表面。因此，当有色金属零件表面粗糙度Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，而要用车削或铣削等切削加工。用金刚石刀具在车床上以
6、很小的切削深度（ap0.15mm）和进给量（f0.1mm/r）以及很高的切削速度（300m/min），进行精细车削，加工精度可达IT6IT5，表面粗糙度Ra值达0.10.4m。 4. 刀具简单 车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨和安装均较方便，这就便于根据具体加工要求，选用合理的角度。因此，车削的适应性较广，并且有利于加工质量和生产效率的提高。,3.1.3 车削的应用,车削常用于车外圆、车端面、车槽、切断及孔加工，还可用于车螺纹、车锥面及回转体成形面等，如图3-8所示。,图38,车削一般用来加工单一轴线的零件，如直线和一般盘、套零件等。若改变工件的安装位置或将车床适当改装，还可以加工多轴线的
7、零件（如曲轴、偏心轮等）或盘形凸轮。图3-9 为车削曲轴和偏心轮工件安装的示意图。,图39,单件小批生产中，各种轴、盘、套等零件，多选用适应性广的卧式车床或数控车床进行加工。对于直径大而长度短（长径比L / D0.30.8）的重型零件，多用立式车床加工。 成批生产外形较复杂，且具有内孔及螺纹的中小型轴、套类零配件，应选用转塔车床进行加工。图3-10所示为适于在转塔车床上加工的典型零件。,图 310,大批、大量生产形状不太复杂的小型零件（如螺钉、螺母、管接头、轴套类等），多选用半自动和自动车床进行加工。它的生产率很高但精度较低。图3-11所示为适于在单轴自动车床上加工的典型零件。,图 311,3
8、.2 铣削加工,3.2.1 铣刀 3.2.2 铣削方式 3.2.3 铣削的工艺特点 3.2.4 铣削的应用,3.2.1 铣刀,铣刀屑多刃刀具，它由刀齿和刀体两部分组成。铣刀的种类种较多，加工平面的铣刀有圆柱铣刀和端铣刀两种。刀齿分布在圆周上的铣刀为圆柱铣刀，又分为直齿和螺旋齿两种（图3-12），生产中广泛使用螺旋齿圆柱铣刀。刀齿分布在端面上的铣刀为端铣刀，又分为整体式和镶齿式两种（图3-13）。镶齿式端铣刀刀盘上镶有硬质合金刀片，应用较为广泛。 除平面铣刀外，还有加工各种沟槽的铣刀，如立铣刀、圆盘铣刀、T形槽铣刀等，另外还有加工成形面的铣刀。,图312,图313,3.2.2 铣削方式,平面是铣
9、削加工的主要表面之一。铣削平面的方式有周铣和端铣两种。 1. 周铣法 用圆柱铣刀铣削平面称为周铣。周铣有两种方式，如图3-14所示。 （1）逆铣 铣刀旋转方向与工件进给方向相反。铣削时每齿切削厚度ac从零逐渐到最大而后切出。 （2）顺铣 铣刀旋转方向与工件进给方向相同。铣削时每齿切削厚度ac从最大逐渐减小到零。,图314,逆铣时，每个刀齿的切削厚度是从零增大到最大值。由于铣刀刃口处总有圆弧存在，而不是绝对尖锐的，所以在刀齿接触工件的初期，不能切入工件，而是在工件表面上挤压、滑行，使刀齿与工件之间的摩擦加大，加速刀具磨损，同时也使表面质量下降。顺铣时，每个刀齿的切削厚度是由最大减小到零，从而避免
10、了上述缺点。 逆铣时，铣削力上抬工件，而顺铣时，铣削力将工件压向工作台，减少了工件振动的可能性，尤其铣削薄而长的工件时，更为有利。 由上述分析可知，从提高刀具耐用度和工件表面质量，以及增加工件夹持的稳定性等观点出发，一般以采用顺铣法为宜。但是，顺铣时忽大忽小的水平分力FH与工件的进给方向是相同的，工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都存在间隙（图3-15），间隙在进给方向的前方。由于FH的作用，就会使工件连同工作台和丝杠一起，向前窜动，造成进给量突然增大，甚至引起打刀。而逆铣时，水平分为FH与进给方向相反，铣削过程中工作台丝杠始终压向螺母，不致因为间隙的存在而引起工件窜动。目前，一般铣床尚没有消除
11、工件台丝杠与螺母之间间隙的机构，所以，在生产中仍多采用逆铣法。 另外，当铣削带有黑皮的表面时，例如铸件或锻件表面的粗加工，若用顺铣法，因刀齿首先接触黑皮，将加剧刀齿的磨损，所以也应采用逆铣法。,图315,2. 端铣法 用端铣刀的端面刀齿加工平面，称为端铣法。根据铣刀玫工件相对位置的不同，端铣法可以分为对称铣削法和不对称铣削法（图3-16）。 端铣法可以通过调整铣刀和工件的相对位置，调节刀齿切入和切出时的切削厚度，从而达到改善铣削过程的目的。,图316,3. 周铣法与端铣法的比较 如图3-17所示。 （1）端铣的加工质量比周铣高。端铣同周铣相比，同时工作的刀齿数多，铣削过程平稳；端铣的切削厚度虽
12、小，但不像周铣时切削厚度最小时为零，改善了刀具后刀面与工件的摩擦状况，提高了刀具耐用度，减小表面粗糙度Ra值，端铣刀的修光刃可修光已加工表面，使表面粗糙度Ra值减小。 （2）端铣的生产率比周铣高。端铣的面铣刀直接安装在铣床主轴端部，刀具系统刚性好，同时刀齿可镶硬质合金刀片，易于采用大的切削用量进行强力切削和高速切削，使生产率得到提高，而且工件已加工表面质量也得到提高。 （3）端铣的适应性比周铣差，端铣一般只用于铣平面，而周铣可采用多种形式的铣刀加工平面、沟槽和成形面等，因此周铣的适应性强，生产中仍常用。,3.2.3 铣削的工艺特点,1. 生产率高 铣削属多齿切削，没有空行程，可采用较高的切削速
13、度，故生产率比刨削等方法高得多。 2. 切削过程不平稳 铣削是断续切削过程，刀齿切入切出时受到的机械冲击很大，易引起振动；铣削时总切削面部是一个变量，因而铣削力也不断变化，造成机床和刀具的振动。以上原因使铣削总处于不平稳的工作状态。 3. 刀齿冷却条件较好 由于刀齿间断切削，工作时间短，在空气中冷却时间长，故散热条件好。但是，切入和切出时热和力的冲击，将加速刀具磨损，甚至可能引起硬质合金刀片的碎裂。,3.2.4 铣削的应用,铣削的形式很多，铣刀的类型和形状更是多种多样，再加工附件“分度头”、“圆形工作台”等的应用，铣削加工范围较广。主要用来加工平面（包括水平面、垂直面和斜面）、沟槽、成形面和切
14、断等。加工精度一般可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值为1.66.3m。 单件、小批生产中，加工小、中型工件。多用升降台式铣床（卧式和立式两种）。加工中、大型工件时，可以用工作台不升降式铣床，这类铣床与升降式铣床相近，只不过垂直方向的进给运动不是由工作台升降来实现，而是由装在立柱上的铣削头来完成。 龙门铣床的结构与龙门刨床相似，在立柱和横梁上装有3 4个铣头，适于加工大型工件或同时加工多个中小型工件。由于它的生产率较高，广泛应用于成批和大量生产中。,图3-18 为铣削各种沟槽的示意图，直角沟槽可以在卧式铣床用三面刃盘形铣刀加工，也可以在立式铣床上用立铣刀铣削。角度沟槽用相应的角度铣刀在卧式铣床上
15、加工。T型槽和燕尾槽常用带柄的专用槽铣刀在立式铣床上铣削。在卧式铣床上，还可以用成形铣刀加工成形面和用锯片铣刀切断。,图318,有些盘状成形零件，单件小批生产中，也可用立铣刀在立式铣床上加工。如图3-19所示，先在欲加工的工件上按所要的轮廓划线，然后根据所划的线，用手动进给进行铣削。,由几段圆弧和直线组成的曲线外形、圆弧外形或圆弧槽等，可以利用圆形工作台在立式铣床上加工（图-20）。 在铣床上利用分度头，可以加工需要等分的工件，例如铣削离合器和齿轮等。,图319,图320,在万能铣床（工作台能在水平面内转动一定角度）上，利用分度头及其工作台进给丝杠间的交换齿轮，可以加工螺旋槽（图3-21）。,
16、图321,3.3 钻削和镗削加工,3.3.1 钻削加工 3.3.2 钻孔 3.3.3 扩孔 3.3.4 铰孔 3.3.5 镗孔（或在车床上车孔）,3.3.1 钻削加工,钻削加工孔时常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。台式钻床适宜加工小型零件上的孔，钻孔最大直径13mm；立式钻床适应加工中小型零件上的孔，钻孔最大直径50mm；摇臂钻床适应加工大型零件上的孔，钻孔最大直径80mm。在钻床上能进行的工作有钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、锪孔和锪凸台等。下面我们主要介绍钻孔、扩孔、铰孔。,3.3.2 钻孔,钻孔是用钻头在实体材料上加工孔的方法。在钻床上钻孔、工件固定不动，钻头既旋转作主运动，又同时向下轴向移动完成进给运动，见图3-22。 钻孔加工精度低，尺寸精度一般为IT4IT11，表面粗糙度值为Ra 50m 12.5m。,1. 钻头 钻头是最常用的孔加工刀具，由高速钢制成。其结构如图3-23所示，它由柄部和工作部件组成，柄部的作用是被夹持并传递扭矩，直径小于12mm的做成直柄；大于12mm的为锥柄。,图2
