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1、第1章 概 论,教学目标 机器是由若干机械零件组成的。要获得需要的机械零件，必需要了解该零件表面的成形方法，通过选择合适的机床、刀具和夹具，采用正确的装夹方法，对材料或毛坯进行加工，即变成具有一定形状、尺寸和精度的零件。其中，由机床、刀具、夹具和工件组成的系统称为机械加工工艺系统（简称工艺系统），它对能否满足工件的要求起着决定性的作用。本章重点分析工艺系统各部分的特点及机械加工中常用的概念和方法。,教学重点和难点：,工件表面的成形方法 典型机床的加工工艺范围 刀具的几何角度 工件定位的方式 六点定则 获得加工精度的方法,案例导入,怎样获得如图1.1所示的阶梯轴零件？分析：它是由一些外圆柱面、圆
2、锥面(倒角)和平面组成，并有尺寸精度和表面粗糙度要求。怎样才能获得这些表面？需要哪些运动？需要用什么机床、刀具、夹具和量具？怎样把它装在机床上？精度怎样？ 图1.1 阶梯轴简图,车 床,下面首先通过几张图片使大家对金属切削机床与刀具有一个感性的认识。,铣 床,磨 床,钻 床,铣削过程,插齿过程,滚齿过程,拉齿过程,1.1 机械加工的基本概念,1.2 机械加工工艺装备,1.3 基准的概念及其分类,1.4 工件定位的六点定则,1.5 获得加工精度的方法,1.6 实 训,第 1 章 概 论,1.1 机械加工的基本概念,通过本节的学习，要求掌握机械零件表面的成形方法轨迹法、成形法、相切法和展成法；熟悉
3、零件常见表面（外圆、孔、平面、螺纹、齿面）的机械加工方法；掌握切削加工中的运动、切削用量与切削层截面参数。,1.1.1工件表面的成形方法,所有零件的表面都是由平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形表面（如螺纹表面、渐开线齿面等），这些表面通常可以看成是一条母线沿着另一条导线运动而形成的。图1.2所示的几何表面都是由母线1沿导线2运动而形成的。母线和导线统称为发生线。 图1.2零件表面的形成,注意： 1.虽然母线和导线相同，但若两者间起始位置不同，形成的表面也不同，如图b及c。 2.有些表面，其母线和导线可以互换，如图a、d、f，称为可逆表面 另一些表面则不能互换，如图b、e，称为不可逆表面。,1.1
4、.1工件表面的成形方法,轨迹法 成形法 相切法 展成法,1.1.1工件表面的成形方法,轨迹法 利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工的方法。 返回,1.1.1工件表面的成形方法,成形法 利用成形刀具对工件进行加工的方法。 返回,1.1.1工件表面的成形方法,相切法 利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。 返回,1.1.1工件表面的成形方法,展成法 利用刀具和工件作展成切削运动进行加工的方法。 返回,如外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动，形成了工件的外圆表面。在新的表面的形成过程中，工件上有三个依次变化的表面：,图1.4车削时的切削运动,待加工表面：即将被切去金属层的表
5、面;,过渡表面：切削刃正在切削着的表面;,已加工表面：已经切去一部分金属 形成的新表面。,1.1.2 切削加工成形运动和切削用量,1. 成形运动,为了要获得所需工件的表面形状，必须形成一定形状的发生线（母线和导线），在切削和磨削加工中，发生线是通过机床实现的。工件的表面形状、尺寸和相互位置关系就是通过机床上刀具与工件的相对位置和相对运动形成的。工件表面的成形运动有二种：,（1）主运动 主运动是切下金属所必须的最主要的运动。通常它的速度最高，消耗机床功率最多（如车削时工件的回转运动、钻削时刀具的回转运动）。,（2）进给运动 使新的金属不断投入切削的运动。进给运动可以是连续运动，也可以是间歇运动（
6、如车削时刀具的移动、钻削时刀具的移动）。,在切削过程中，切削刃和切削运动是两个不可或缺的要素。不同形状的切削刃与不同的切削运动组合，即可形成各种工件表面，如图1.5所示 。,2 切削用量,ve、f 、 ap称之为切削用量三要素。,（1）切削速度vc（单位为m/min） 是切削刃上选定点相对于工件的主运动线速度。当主运动为旋转运动时，其切削速度为 vc= 式中 d工件或刀具上某一点的回转直径（mm) n工件或刀具的转速（r/min),当主运动旋转一周时，刀具（或工件）沿进给方向上的位移量。 进给量的大小也反映了进给速度 v f (单位时间的进给量)的大小，关系为： (3)背吃刀量a p（单位为m
7、m） 车削时是工件上待加工表面与已加工表面间的垂直距离： 式中 dw工件待加工表面的直径，单位为mm； dm 工件已加工表面的直径，单位为mm。 （4）合成切削速度 v e 在主运动与进给运动同时进行的情况下，切削刃上任一点的实际切削速度是它们的合成速度 v ev c v f,（2）进给量f（单位为mm/min）,1.2.1机床,1.2 .2刀具,1.2.3夹具,1.2.4量具,1.2 机械加工工艺装备,1.2 机械加工工艺装备,1.2.1机床 机床是制造机器的机器，被称为工作母机。 1.2.1.1机床的分类与型号编制 1. 机床的分类 组 车床 钻床 系 传统的分类方法 镗床 按加工性质和所
8、用刀具 齿轮加工 分为12大类 螺纹加工机床 通用机床 加工范围较广，通用性较强 按应用范围分为 专门化机床 工艺范围较窄，滚齿机 专用机床 它的工艺范围最窄，导轨磨床,普通精度机床 按工作精度 精密机床 高精度机床 手动机床 按自动化程度 机动机床 半自动机床 自动机床 仪表机床 按重量与尺寸 中型机床（一般机床） 大型机床（10t30t） 重型机床（30t100t） 超重型机床（大于100t） 单轴机床 按机床主要工作部件的数目 多轴机床 单刀机床 多刀机床 还可以按机床的某些特点进一步描述，如高精度万能外圆磨床、立式钻床等,2. 机床型号的编制 机床型号是机床产品的代号，用以简明地表示机
9、床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等。,（1）机床的类别代号 用该类机床名称汉语拼音的第一个字母表示 ，如：,表1.1 通用机床类别代号,（2）机床的特性代号 用汉语拼音字母表示，如 ：,表1.2 机床通用特性代号,（3）机床的组别、系别代号 用两位阿拉伯数字表示，前一位表示组别，后一位表示系别，每类机床划分为10个组，用数字09表示。每个组又可分为若干个系。见表1.3 （4）机床主参数、设计顺序号和第二主参数 主参数和第二主参数用阿拉伯数字给出主参数的折算值（1/10或1/100） （5）机床的重大改进顺序号 序号按A、B、C等字母的顺序选用 （6）其他特性代号 （7）企业代号,例如CA
10、6140型卧式车床的代号意义为： C A 6 1 40,3.机床技术性能指标 （1）机床的工艺范围 （2）机床的技术参数,尺寸参数,机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸。多数机床的主参数也是尺寸参数，但尺寸参数除了主参数还包括一些其他尺寸。,运动参数 是指机床加工工件时所能提供运动速度，包括主运动的速度范围、速度数列和进给运动范围、进给量数列，以及空行程的速度等。 动力参数 是指机床驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机额定参数（如额定功率、额定转速等） （3）机床的精度与刚度 机床的精度包括几何精度和运动精度。 机床的刚度是指机床在受力作用下抵抗变形的能力。,1.2.1.2 机床的传动原理
11、 1. 机床的基本组成 （1）执行件 执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等。其任务是装夹刀具和工件，直接带动它们完成一定形式的运动和保持准确的运动轨迹。 （2）运动源 为执行件提供运动和动力的装置。如电动机 （3）传动装置 传递运动和动力的装置。通过它可以把运动源的运动和动力传给执行件，使它按一定的速度和方向运动；也可以把两个执行件联系起来，使二者保持某种确定的运动关系。 机床的传动装置有机械、液压、电气、气压等多种形式。,机床的传动链 要获得需要的运动，就要把执行件、运动源和传动装置连接起来，称为传动联系。 组成传动联系的一系列传动件称为传动链。 定比传动机构 传动比和传动方向固定不变
12、 传动机构 换置机构 可以变换传动比和传动方向 内联系传动链 两个末端元件的转角或位移量之间有严格的比例关系要求 传动链 外联系传动链 没有比例关系要求 滚切齿轮和车削螺纹，就需要内联系传动链；车削外圆时就是一条外联系传动链。,3. 机床的传动原理图,铣平面有两条外联系传动链： “12uv34” 联系电动机和主轴，使铣刀获得一定转速和转向的旋转运动B1； “56uf78” 联系运动源和工作台，使工件获得一定进给速度和方向的直线运动A1。 通过换置机构uv 、uf可实现改变铣刀的转速、转向和工件的进给速度和方向。,假想线代表定比传动机构 棱形块代表换置机构,3. 机床的传动原理图,车螺纹时，工件
13、的旋转和车刀的移动为复合运动，有两条传动链： 外联系传动链“12 uv 34” 将运动源和主轴联系起来； 内联系传动链“45 ux67” 将主轴和刀架联系起来，使工件和车刀保持严格的运动关系，利用换置机构ux，可实现不同导程的要求,假想线代表定比传动机构 棱形块代表换置机构,3. 机床的传动原理图,车圆锥螺纹需要三个单元运动组成的复合运动：工件旋转B11、车刀纵向直线移动A11 和横向直线移动A12 。 工件转（12 uv 34外联系）时，车刀纵向移动一个螺纹导程L（45 ux 67内联系） ；横向移动Ltan的距离（78 uy 9内联系） 。这两条传动链都是内联系传动链。传动链中的ux可适应
14、加工不同导程螺纹的需要， uy可适应加工不同锥度螺纹的需要。外联系传动链使主轴和刀架获得一定速度和方向的运动。,假想线代表定比传动机构 棱形块代表换置机构,1.2.1.3典型机床的加工范围,车床 1主轴箱 2刀架 3尾座 4床身 5、9床腿 6 光杆 7丝杠 8溜板箱 10进给箱 11挂轮变速机构,1.2.1.3典型机床的加工范围,卧式车床加工的刀具和典型表面 钻中心孔 钻孔 镗孔 滚花 车锥面,2. 铣床,X62W型铣床 1主轴变速机构 2床身 3主轴 4横梁 5刀杆支架 6工作台 7回转盘 8横滑板 9升降台 10进给变速机构,铣刀与铣床加工的典型表面 i)、j)铣角度槽k)、l)铣键槽
15、m)铣齿形 n)铣螺旋槽 o)铣曲面 p)铣立体曲面 q)球头铣刀,铣刀与铣床加工的典型表面 a)、b)、铣平面 c)铣螺纹 d)、e)铣沟槽 f)铣台阶 g)铣T型槽 h)切断,3. 钻床,摇臂钻床 1底座 2立柱 3摇臂 4主轴箱 5主轴 6工作台,钻床的加工方法,4. 镗床,摇臂钻床 1底座 2立柱 3摇臂 4主轴箱 5主轴 6工作台,卧式镗床 1床身 2下滑座 3上滑座 4后支架 5后立柱 6工作台 7镗轴 8平旋盘 9径向刀架 10前立柱 11主轴箱,卧式镗床的主要加工方法,卧式镗床的主要加工方法,5. 磨床,M1432A型万能外圆磨床 1床身 2工作头架 3工作台 4内圆磨具 5砂轮架 6尾座 7液压控制箱,外圆磨床及其加工示意图,6. 齿轮加工机床 1）按成形法加工齿轮（普通铣床）,直齿圆柱齿轮的成形铣削 a)盘形齿轮铣刀铣齿 b)指状齿轮铣刀铣齿,Y3150E型滚齿机 1床身 2立柱 3刀架溜板 4
