1、,第三章 机械制造中的加工方法及装备第一节 概述一、机械制造中的加工方法机械制造中的加工方法很多，按照工件在加工过程中质量的变化（ m)，可将加工方法分为材料去除加工（m0)三种形式。1材料去除加工（m0)包括切削加工和特种加工。,2材料成形加工（m=0)包括铸造、锻造、挤压、粉末冶金等。3材料累积加工（m0)包括电镀、化学镀等原子沉积加工，热喷涂、静电喷涂等微粒沉积加工以及快速原型制造等。,二、零件表面成形原理及机床基本知识（一）零件表面的形成方法及所需运动1.零件表面的形状,(1)旋转表面(2)纵向表面(3)特形表面,2零件表面的形成方法及所需的成形运动表面发生线的形成方法：,(1)轨迹法
2、(2)成形法(3)相切法(4)展成法,机床的运动：1）主运动：它是机床上形成切削速度并消耗大部分切削动力的运动，是必不可少的成形运动。2）进给运动：进给运动是配合主运动维持切削加工连续不断进行的运动。3） 辅助运动：与形成发生线不直接有关的一些辅助运动，如切入运动、分度运动、操纵和控制运动等。,（二）机床的基本结构和传动1金属切削机床的基本结构机床的基本结构包括如下几个部分：(1)动力源(2)运动执行机构(3)传动机构(4)控制系统(5)支承系统,2金属切削机床的传动构成一个传动联系的一系列传动件称为传动链。根据传动联系的性质，传动链可分为如下两类：(1)外联系传动链：机床动力源和运动执行机构
3、之间的传动联系称为外联系传动链。外联系传动链传动比的变化只影响执行机构的运动速度，不影响发生线的性质。(2)内联系传动链：执行件与执行件之间的传动联系称为内联系传动链。,（三）机床的分类1.最基本的是按机床的主要加工方法、所用刀具及其用途进行分类。机床共分为11类：2.同类机床按应用范围（通用性程度）又可分为通用机床、专门化机床和专用机床。3.同类机床按工作精度又可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。机床还可按重量、尺寸、自动化程度、主要工作部件（如主轴等）的数目等进行分类。,（四）金属切削机床型号的编制（ GB/T15375-1994 ）机床型号由一组汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组
4、合而成。1通用机床的型号编制(1)型号表示方法通用机床型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“隔开，读作“之”。基本部分需统一管理，辅助部分是否纳入型号由企业自定。,通用机床型号的表示方法为：,(2)机床类、组、系的划分及其代号(3)机床的特性代号(4)机床主参数和设计顺序号(5)主轴数和第二主参数的表示方法(6)机床的重大改进顺序号(7)其他特征代号及其表示方法(8)企业代号及其表示方法,通用机床型号编制实例：CA6140型卧式车床,2专用机床的型号编制专用机床型号由设计单位代号和设计顺序号组成。专用机床型号表示方法为：,第二节 常用机床及安装工件所用的附件一、车床及安装工件所用的附件（一）车
5、床1卧式车床 它是加工范围很广的一种万能性机床，适于加工一般回转体零件。但卧式车床的自动化程度较低，加工形状比较复杂的工件时，换刀比较麻烦，加工过程中的辅助时间较多，所以只适用于单件、小批生产及修配车间。,2六角转塔车床,可同时安装若干把不同用途的刀具，顺序地对工件进行加工。因此，在成批加工复杂工件时，六角车床的生产率比卧式车床高。,六角转塔车床加工实例,3立式车床,主轴是直立的，工件安装在由主轴带动旋转的工作台上。 立式车床适于加工直径大而长度短的重型盘类零件，如皮带轮、飞轮等。,（二）车床安装工件所用的附件 1用三爪卡盘安装工件,三爪卡盘能自动定心，一般不需找正，使用方便，但夹紧力较小，通
6、常用于装夹规则的(如圆柱、六方等形状) 中小型工件。轴类件长径比L/D4时，可直接使用。,2用四爪卡盘安装工件,中心可调、夹紧力大 ，但效率较低。用于安装不规则形状的工件。,3用花盘安装工件,用于安装形状很复杂的工件,4用顶尖安装工件,用于4L/D10的轴类工件。使用方法：三爪卡盘顶尖、双顶尖,5中心架及跟刀架的应用（L/D10时使用） 1）中心架,特点：增加了固定支撑，一般用于支撑长的阶梯轴。使用方法：三爪卡盘顶尖中心架、双顶尖中心架、三爪卡盘中心架,2）跟刀架,特点：增加了活动支撑，一般用于长的光轴或丝杠。使用方法：三爪卡盘顶尖跟刀架、双顶尖跟刀架,6用心轴安装工件,特点：有利于保证工件内
7、外圆柱面的同轴度及两个端面的平行度。,二、钻床及安装工件所用的附件（一）钻床1. 台式钻床,一般用来加工小型工件上直径不超过13mm的孔。,2. 立式钻床,主要适于在单件、小批生产中加工中、小型工件。,3. 摇臂钻床,适于加工单件、小批生产中重而大的工件。,（二）钻床安装工件所用的附件1.用平口钳安装,用于安装较小的工件。,2. 用压板螺栓安装,用于安装较大的工件。,3. 用V形铁安装,用于安装圆柱形工件。,三、镗床及安装工件所用的附件（一）镗床1. 卧式镗床,2. 坐标镗床,（二）镗床安装工件所用的附件一般用压板螺栓安装工件 三、刨床及安装工件所用的附件（一）刨床,1. 牛头刨床,牛头刨床用
8、于加工中、小型工件，加工长度一般不超过1000mm。,2.龙门刨床,用来加工大型工件，或同时加工数个中、小型工件。,3. 插床,主要用于单件、小批生产中加工多边形孔和孔内键槽。,（二）刨床安装工件所用的附件小件用平口钳安装工件大件一般用压板螺栓安装工件 插床也可用三爪卡盘安装工件四、铣床及安装工件所用的附件（一）铣床,1. 卧式铣床,主要用于铣削平面、沟槽和成形表面等。,2. 立式铣床,3.龙门铣床,适于在成批、大量生产中加工大、中型工件的表面。,五、磨床及安装工件所用的附件（一）磨床1.外圆磨床,1）普通外圆磨床2）万能外圆磨床,3）无心外圆磨床,无心磨削外圆时，工件不用顶尖支承，而由托板和
9、导轮支持，用砂轮进行磨削。,2.内圆磨床,内圆磨床主要用于磨削圆柱孔，如把头架转一角度，也能磨圆锥孔。,3. 平面磨床,（二）磨床及安装工件所用的附件1. 外圆磨床通常用双顶尖或三爪卡盘安装工件。2.内圆磨床通常用三爪卡盘安装工件。3.平面磨床通常用双顶尖或电磁吸盘安装工件，也可用精密平口钳或专用夹具等导磁性夹具安装。,第三节 外圆表面加工一、外圆表面的车削加工（一）加工方法1粗车粗车的目的主要是迅速地从毛坯上切除多余的金属，因此，提高生产率是其主要任务。尽可能大的背吃刀量和进给量来提高生产率。而为了保证必要的刀具寿命，切削速度则通常较低。,车刀应选取较大的主偏角，以减小背向力，防止工件的弯曲
10、变形和振动；选取较小的前角、后角和负值的刃倾角，以增强车刀切削部分的强度。加工精度为IT12IT11，表面粗糙度Ra为5012.5m。,2精车精车的主要任务是保证零件所要求的加工精度和表面质量。精车外圆表面一般采用较小的背吃刀量与进给量和较高的切削速度（v100m/min）进行加工。在加工大型轴类零件外圆时，则常采用宽刃车刀低速精车（v212m/min )。精车时车刀应选用较大的前角、后角和正值的刃倾角，以提高加工表面质量。精车可作为较高精度外圆的最终加工或作为精细加工的预加工。精车的加工精度可达IT8IT6级，表面粗糙度Ra可达1.60.8m。,3精细车精细车的特点是：背吃刀量ap和进给量
11、f 取值极小，切削速度高达1502000m/min。精细车一般采用立方氮化硼（CBN)、金刚石等超硬材料刀具进行加工，所用机床也必须是主轴能作高速回转、并具有很高刚度的高精度或精密机床。精细车的加工精度及表面粗糙度与普通外圆磨削大体相当，加工精度可达IT6以上，表面粗糙度Ra可达0.40.05m。多用于磨削加工性不好的有色金属工件的精密加工，对于容易堵塞砂轮气孔的铝及铝合金等工件，精细车更为有效。在加工大型精密外圆表面时，精细车可以代替磨削加工。,（二）提高外圆表面车削生产效率的途径1)采用高速切削2)采用强力切削强力切削是通过增大切削面积（fap）来提高生产效率的。其特点是对车刀切削刃进行改
12、革，在刀尖处磨出一段副偏角kr=0、长度取为1.21.5 f 的修光刃，在进给量提高几倍甚至十几倍的条件下进行切削时，加工表面粗糙度Ra仍能达到52.5m。强力切削比高速切削的生产效率更高，适用于刚度比较好的轴类零件的粗加工。采用强力切削时，车床加工系统必须具有足够的刚性及功率。3)采用多刀加工方法 多刀加工是通过减少刀架行程长度提高生产效率的。,（三）车刀的种类和用途1.车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽刀等多种形式。,2.车刀在结构上可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀。机械夹固车刀简称机夹车刀，根据使用情况不同又分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀。,几种常用的夹固
13、机构:,（四）C6132型卧式车床传动系统分析,C6132型卧式车床,C6132型卧式车床传动框图,C6132型卧式车床传动系统图,1.主运动系统电动机主轴传动结构式表示如下：,根据传动结构式，可计算出主轴的每一种转速。,例如，主轴最高转速为：,主轴最低转速为：,主轴的反转是通过电运机反转实现的。,2.进给运动系统主轴刀具传动结构式表示如下：,二、外圆表面的磨削加工（一）加工方法1工件有中心支承的外圆磨削 (1)纵向进给磨削,磨削精度较高，表 面粗糙度较小，但生产 率较低，适于在单件小 批生产中磨削较长的外 圆表面。,(2)横向进给磨削,横向进给磨削的生产效率高，但加工精度低，表面粗糙度较大，
14、适于在大批大量生产中加工刚性较好的工件外圆表面。,同时磨削外圆和端面：,生产效率高，适于在大批大量生产中磨削轴颈对相邻轴肩有垂直度要求的轴、套类工件。,2. 工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削）,生产效率高，容易实现工艺过程的自动化；但不能磨削带长键槽和平面的圆柱表面，也不能用于磨削同轴度要求较高的阶梯轴外圆表面。,（二）外圆磨削加工的工艺特点及应用范围(1)可加工高硬材料。例如，带有不均匀铸、锻硬皮的工件表面，淬硬表面等。(2）加工质量好。加工精度高（IT6IT5 )，加工表面粗糙度小（Ra可小至0.1m)，原因如下：1)磨粒的刃口钝圆半径小2)磨粒在砂轮上随机分布，同时参加磨削的磨粒数相当
15、多，磨痕轨迹纵横交错，容易磨出表面粗糙度小的光洁表面。,（3）磨削温度高磨削温度高达8001000（4）耗能较多，径向力大。综上分析可知，磨削加工更适用于做精加工工作，也可用砂轮磨削带有不均匀铸、锻硬皮的工件；但它不适宜加工塑性较大的有色金属材料（例如铜、铝及其合金），因为这类材料在磨削过程中容易堵塞砂轮，使其失去切削作用。磨削加工既广泛用于单件小批生产，也广泛用于大批大量生产。,三、外圆表面的精整、光整加工精整、光整加工是精加工后，从工件表面上不切除或切除极薄金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状精度、减小表面粗糙度或用以强化表面的加工方法。对于加工精度要求很高(IT6以上）、表面粗糙度要求很
16、小（Ra为0.2以下）的外圆表面，须经精整、光整加工。1研磨研磨是在研具与工件之间加人研磨剂，对工件表面进行精整、光整加工的方法。,特点：能提高加工表面的尺寸精度（IT6IT4）、形状精度和减小表面粗糙度（Ra=0.10.008m）。可加工钢、铸铁、硬质合金、光学玻璃、陶瓷等多种材料。方法：研磨分手工研磨和机械研磨两种。,2超精加工超精加工是用细粒度的磨条或砂带进行微量磨削的一种精整、光整加工方法。,特点：能减小工件表面粗糙度（Ra可达0.10.012m)， 但不能提高尺寸精 度和形状位置精度。,第四节 孔加工与外圆表面加工相比，孔加工的条件要差得多，加工孔要比加工外圆困难。一、钻孔与扩孔1
17、. 钻孔钻孔是在实心材料上加工孔的第一个工序，钻孔直径一般小于80mm。（1）常用的钻孔刀具有：麻花钻、中心钻、深孔钻等。其中最常用的是麻花钻，其直径规格为0.180mm。标准麻花钻的结构如图3-28所示,麻花钻的结构特点：a.刚性差 b.有横刃 c.沿主切削刃上任一点的前角大小是变化的,（2）钻孔加工有两种方式,a. 钻头旋转，例如在钻床、镗床上钻孔。若钻头引偏时，被加工孔的中心线会发生偏斜或不直，但孔径基本不变。b. 工件旋转，例如在车床上钻 孔。若钻头引偏时，会引起孔径变 化，而孔中心线仍是直的。,(3)钻削加工的特点1) 钻头容易“引偏” 克服的方法： a.对称刃磨刀具 b.预钻 c.
18、用钻套为钻头导向,2) 排屑困难 3) 切削热不易传散4) 钻削的孔壁质量差 精度低，一般只能达到IT13IT11，表面粗糙度Ra一般为5012.5m以上，属于粗加工范畴。,2 . 扩孔扩孔是用扩孔钻对已经钻出、铸出或锻出的孔作进一步加工，以扩大孔径并提高孔的加工质量，扩孔加工既可以作为精加工孔前的预加工，也可以作为要求不高的孔的最终加工。（1）扩孔钻,（2）扩孔的特点,a.无横刃的影响b.刀具刚性提高c.排屑容易d.散热条件改善e.导向性改善扩孔加工的精度一般为 IT11IT10级，表面粗糙度 Ra为12.56.3m。,扩孔常用于直径小于100mm孔的加工。在钻直径较大的孔时（D30mm)，
19、常先用小钻头（直径为孔径的0.5 0.7倍）预钻孔，然后再用相应尺寸的扩孔钻扩孔，这样可以提高孔的加工质量和生产效率。,扩孔除了可 加工圆柱孔之外， 还可以用各种特 殊形状的扩孔钻 （亦称锪钻）来 加工各种沉头座 孔和锪平端面。,二、铰孔铰孔是孔的精加工方法之一，在生产中应用很广。对于较小的孔，相对于内圆磨削及精镗而言，铰孔是一种较为经济实用的加工方法。1 .铰刀,2 .铰孔的工艺特点及应用a.加工余量小，一般粗铰余量取为0.350.15mm，精铰取为0.150.05mm；切削速度低。b.无横刃的影响 c.刀具刚性进一步提高d.排屑顺畅 e.散热条件好f.导向性好 g.铰刀有修光部分,铰孔尺寸
20、精度一般为1T9IT7级，表面粗糙度Ra一般为3.20.8m。对于中等尺寸、精度要求较高的孔（例如IT7级精度孔），钻扩铰工艺是生产中常用的典型加工方案。,三、镗孔镗孔是在预制孔上用切削刀具使之扩大加工方法，镗孔工作既可以在镗床上进行，也可以在车床上进行。1. 镗孔方式(1) 工件旋 转，刀具作进 给运动,(2)刀具旋转，工件作进给运动,这种镗孔方式镗杆的悬伸长度L一定，镗杆变形对孔的轴向形状精度无影响。但工作台进给方向的偏斜会使孔中心线产生位置误差。,下图为用专用镗模镗孔的情形，镗杆与机床主轴采用浮动联接，镗杆支承在镗模的两个导向套中，刚性较好。,(3)刀具旋转并作进给运动,镗杆的悬伸长度是
21、变化的， 镗杆的受力变形也变化，镗出 来的孔会产生形状误差，靠近 主轴箱处孔径大，远离主轴箱 孔径小，形成锥孔。此外，镗杆悬伸长度增大， 主轴因自重引起的弯曲变形增 大。孔轴线将产生相应的弯曲。这种镗孔方式只适于加工较短的孔。,2. 高速细镗（金刚镗)高速细镗的特点是背吃刀量小、进给量小、切削速度高，它可以获得很高的加工精度 (117IT6 )和很光洁的表面（Ra为0.40.05m)。高速细镗最初是用金刚石镗刀加工，故又称金刚镗；现在普遍采用硬质合金、CBN和人造金刚石刀具进行高速细镗。高速细镗最初用于加工有色金属工件，现在也广泛用于加工铸铁件和钢件。高速细镗的加工质量好，生产效率高，在大批大
22、量生产中它被广泛用于精密孔的最终加工。,3 .镗刀按不同结构，镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。,4 .镗孔的工艺特点及应用范围a.易于加工大孔及孔系，特别是箱体和支坐类零件上的孔。b.易于保证位置精度，但加工质量和生产效率都不如车外圆高。镗孔的加工精度为IT9IT7级，表面粗糙度Ra为3.20.8m。在单件或成批生产中，镗孔是经济易行的方法。在大批大量生产中，为提高效率，常使用镗模。,四、拉孔1 . 拉削与拉刀拉孔是一种高生产率的精加工方法，它是用特制的拉刀在拉床上进行的。,拉孔有三种不同的拉削方式:(1)分层式拉削,拉刀将工件加工余量一层一层顺序地切除。按分层式拉削方式设计的拉刀称作普通拉刀。
23、,(2)分块式拉削,加工表面的每一层金属是由一组尺寸基本相同但刀齿切削位置相互交错的刀齿（通常每组由23个刀齿组成）切除的。每个刀齿仅切去一层金属的一部分。按分块拉削方式设计的拉刀称为轮切式拉刀。,(3)综合式拉削这种方式集中了分层及分块式拉削的优点，粗切齿部分采用分块式拉削，精切齿部分采用分层式拉削。这样既可缩短拉刀长度，提高生产率，又能获得较好的工件表面质量。按综合拉削方式设计的拉刀称为综合式拉刀。,2 . 拉孔的工艺特征及应用范围1) 拉刀是多刃刀具，在一次拉削行程中能顺序完成孔的粗加工、精加工和精整、光整加工工作，生产效率高。2) 拉孔精度主要取决于拉刀的精度，在通常条件下，拉孔精度可
24、达119IT7，表面粗糙度Ra可达6.31.6m。3) 不易保证孔与其他表面的相互位置精度。 4) 可加工圆孔、成形孔，花键孔等。5) 拉刀是定尺寸刀具，形状复杂、价格昂贵，不适合于加工大孔。拉孔常用在大批大量生产中加工孔径为1080 mm、孔深不超过孔径 5 倍的中小零件上的通孔。,五、磨孔 磨孔与铰孔或拉孔比较，有如下特点：(1)可以加工淬硬的工件孔；(2)不仅能保证孔本身的尺寸精度和 表面质量，还可以提高孔的位置精度和 轴线的直线度；(3)用同一个砂轮可以磨削不同直径的孔，灵活性较大；(4)生产率比铰孔低，比拉孔更低。 磨孔与磨外圆比较，存在如下主要问题：(1)表面粗糙度较大(2)生产率
25、较低,磨孔一般仅用于淬硬工件孔的精加工。磨孔的适应性较好，不仅可以磨通孔，还可以磨削阶梯孔和盲孔等，因而在单件小批生产中应用较多，特别是对于非标准尺寸的孔，其精加工用磨削更为合适。,六、珩磨孔1. 珩磨原理及珩磨头,珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。磨条以一定压力作用于工件表面，从工件表面上切除一层极薄的材料，其切削轨迹是交叉的网纹。,2. 珩磨的工艺特点及应用范围1) 能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为IT7IT6级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在35m的范围之内，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。2) 能获得较高的
26、表面质量，Ra为0.20.025m，表层金属的变质缺陷层深度极微（2.525m)。3) 生产率较高。在大批大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工，孔径范围一般为15500mm或更大，并可加工长径比大于10的深孔。但珩磨不适用于加工塑性较大的有色金属工件上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等断续表面。,第五节 平面及复杂曲面加工一、概述1. 平面及加工要求平面加工的技术要求包括：平面本身的精度（例如直线度、平面度），表面粗糙度，平面相对于其他表面的位置精度（例如平行度、垂直度等）。2. 平面加工方法概述常用的平面加工方法有铣、刨、车、拉、磨削等方法。其中铣平面是平面加工应用最广
27、泛的方法。,二、铣平面铣削时，铣刀的旋转运动是主运动。,1铣削方式铣平面有端铣和周铣两种方式。端铣是指用分布在铣力端面上的刀齿进行铣削的方法；周铣是指用分布在铣刀圆柱面上的刀齿进行铣削的方法。按照铣平面时主运动方向与进给运动方向的相对关系，周铣有顺铣和逆铣之分。工件进给方向与铣刀的旋转方向相反称为逆铣，工件进给方向与铣刀的旋转方向相同称为顺铣。,（1）逆铣与顺铣的比较1) 从切屑截面形状分析逆铣时，刀齿的切削厚度由零逐渐增加，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在已加工表面上滑擦一段距离后才能真正切人工件，因而刀齿磨损快，加工表面质量较差。顺铣时则无此现象。实践证明，顺铣时铣刀寿命比逆铣高23倍，加
28、工表面也比较好，但顺铣不宜铣带硬皮的工件。,2)从工件装夹可靠性分析逆铣时，刀齿对工件的垂直作用力FV向上，容易使工件的装夹松动。顺铣时，刀齿对工件的垂直作用力FV向下，使工件压紧在工作台上，加工比较平稳。3)从工作台丝杠、螺母间隙分析逆铣时，工件承受的水平铣削力FH与进给速度vf的方向相反，铣床工作台丝杠始终与螺母接触。顺铣时，工件承受的水平铣削力FH与进给速度vf相同，由于丝杠螺母间有间隙，铣刀会带动工件和工作台窜动，使铣削进给量不均匀，容易打刀。,采用顺铣法加工时必须采取措施消除丝杠与螺母之间的间隙。,(2) 端铣与周铣的比较1)从生产效率上分析端铣高于周铣。2)从加工质量上分析端铣优于
29、周铣。3)从适用范围上分析端铣只能加工平面。周铣除可以加工平面外，还可以加工各种沟槽及成形表面。,2铣刀铣刀的种类很多，按用途可分为圆柱形铣刀、面铣刀、三面刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀等类型，如图3-52所示。这里主要介绍圆柱铣刀和面铣刀的结构和几何角度。(1)圆柱形铣刀的结构刀齿排列在刀体圆周上的铣刀称为圆柱形铣刀。它的结构形式分为由高速钢制造的整体圆柱形铣刀（图3-52a)和镶焊硬质合金刀片的镶齿圆柱形铣刀（图3-53)。圆柱形铣刀一般采用螺旋刀齿，以提高切削工作的平稳性。,(2)面铣刀的结构面铣刀的刀齿排列在刀体端面上，硬质合金面铣刀是加工平面的最主要刀具。,3铣削的工艺
30、特点及应用范围(1)生产率较高。 (2)由于铣刀刀齿都是周期性参加切削，每当刀齿接触工件时，都产生冲击，容易引起振动。铣削加工的精度通常为IT9IT7，表面粗糙度Ra值为6.31.6m。 (3)铣床结构比刨床复杂 铣平面在各种生产批量中都可应用。,三、复杂曲面加工目前复杂曲面加工主要采用数控机床、加工中心加工及CAD/CAM一体化技术。四、螺纹面加工1.攻螺纹和套螺纹2.车螺纹1）牙形由刀具保证2）直径由横向进给控制3）螺距（以单头螺纹为例）运动关系：工件转一圈，刀具移动一个螺距。,因为,所以,式中 z1、z2、z3、z4交换齿轮的齿数；P工工件螺距；P丝丝杠螺距 条件：（1）从给定的齿数中选
31、（2）不干涉条件 z1十z2z3十(1520)z3十z4z2十(1520),例：在丝杠螺距为6mm的车床上车削螺距为0.8mm的螺纹，已知A1，求交换齿轮的齿数。（车床都配有一套齿数分别为20、25、30、35、120的交换齿轮） 由前可得 z1z2208040(1520)z3z4407580(1520)上式结果符合搭配条件，因此交换齿轮的齿数可选为z120，z280，z3=40，z475。,3.铣螺纹(1)用盘形螺纹铣刀铣削(2)用梳形螺纹铣刀铣削,用盘形螺纹铣刀铣削,用梳形螺纹铣刀铣削,4.滚压螺纹5.磨螺纹,五、齿轮齿形加工1.铣齿轮铣齿具有如下特点：(1)成本较低(2)生产率较低(3)
32、精度较低,2.插齿 插齿原理及运动:插齿是用插齿刀在插齿机上 加工齿轮的轮齿，它是按一对圆 柱齿轮相啮合的原理进行加工的。a主运动 即插齿刀的往复直线运动b分齿运动(展成运动) 即 维持插齿刀与被切齿轮之间啮合 关系的运动。c径向进给运动d让刀运动,3.滚齿滚齿原理及运动:滚齿是用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿，它实质上是按一对螺旋齿轮相啮合的原理进行加工的。,a主运动 即滚刀的旋转b分齿运动(展成运动) 即维持滚刀与被切齿轮之间啮合关系的运动。c轴向进给运动,插齿和滚齿的特点及应用 插齿和滚齿具有如下特点：a插齿和滚齿的精度相当，且都比铣齿高在一般条件下，插齿和滚齿能保证78级精度，若采用
33、精密插齿或滚齿，可以达到6级精度。而铣齿仅能达到9级精度。b插齿的齿面粗糙度较小c插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿d插齿刀和齿轮滚刀加工齿轮齿数的范围较大滚齿可以加工直齿圆柱齿轮，还可以加工斜齿圆柱齿轮、蜗轮等，但一般不能加工内齿轮和相距很近的多联齿轮。插齿除可以加工直齿和斜齿圆柱齿轮外，尤其适用于加工用滚刀难以加工的内齿轮、多联齿轮或带有台肩的齿轮等。滚齿和插齿在各种生产类型中都可应用。,4.剃齿 剃齿在原理上属展成法加工,剃齿的精度主要取决于剃齿刀的精度，较剃齿前约提高一级，可达5-6级。由于剃齿刀的耐用度和生产率较高，所用机床简单，调整方便，所以广泛用于齿面未淬硬(低于35HRC)的直齿和
34、斜齿圆柱齿轮的精加工。,5.珩齿珩齿与剃齿的原理完全相同，只不过是不用剃齿刀，而用珩磨轮。珩磨轮是用磨料与环氧树脂等浇铸或热压而成的、具有很高齿形精度的斜齿圆柱齿轮。当它以很高的速度带动工件旋转时，就能在工件齿面上切除一层很薄的金属，使齿面粗糙度尺。值减小到0.4m以下。珩齿对齿形精度改善不大，主要是减小热处理后齿面的粗糙度。,6.磨齿磨齿用来精加工齿面已淬硬的齿轮，按加工原理的不同，也可以分为成形法磨齿和展成法磨齿两种。a成形法磨齿b展成法磨齿用双斜边砂轮磨齿：,用两个碟形砂轮磨齿：以上两种磨齿方法，加工精度较高，一般可达46级。但齿面是由齿根至齿顶逐渐磨出，而不像成形法磨齿一次成形，故生产
35、率低于成形法磨齿。由于磨齿机的价格昂贵，生产率又低，所以磨齿仅适用于精加工齿面淬硬的、高速高精密齿轮。,第六节 特种加工一、电火花加工1加工原理,电火花加工是利用工具电极和工件电极之间的脉冲性电火花放电产生的高温去除工件上多余的材料，使工件获得预定的尺寸和表面粗糙度要求。,电火花加工的类型：1）电火花穿孔加工2）电火花成型加工3）电火花线切割加工按电极丝走丝速度的快慢电火花线切割加工分为快速走丝和慢速走丝两类。慢速走丝电火花线切割的加工质量比快速走丝电火花线切割好，但生产率相对较低。,2工艺特点及应用电火花加工工具不与工件直接接触，没有切削力作用，对机床加工系统的刚度要求不高。电火花加工可加工
36、任何导电材料的工件，不受工件材料强度、硬度、脆性和韧性的影响，为耐热钢、淬火钢、硬质合金等难加工材料的加工提供了有效的加工手段。电火花加工的应用范围很广，可加工各种型孔、曲线孔、微小孔及各种曲面型腔，还可用于切割、刻字和表面强化等。,二、电解加工1加工原理,电解加工是利用金属在电解液中受到电化学阳极溶解， 将工件加工成形的。,下面以NaCl水溶液作电解液加工铁质工件为例说明阳极溶解的过程。1)电解液在电场作用下离解NaCl Na+ClH2O H+OH2)工件(阳极)离解并与电解液反应 Fe2eFe+Fe+2(OH)Fe(OH)2Fe+2Cl FeCl2,3)工具极(阴极)反应2H+2eH2由于
37、Fe(OH)2在水中的溶解度很小，起初为墨绿色的絮状物，时间一长，就逐渐被电解液及空气中的氧氧化，而生成黄褐色的Fe(OH)3(即铁锈)沉淀物，其反应如下：4Fe(OH)2+2H2O十O24Fe(OH)3沉淀物被高速流动的电解液带走，达到去除工件材料的目的。,2工艺特点及应用范围（1）生产效率极高，约为电火花加工的510倍。（2）可以加工形状复杂的型面或型腔。（3）无切削力作用、加工表面周边无毛刺，表面粗糙度Ra可达0.21.25m，尺寸误差在0.1mm范围内。（4）工具电极无损耗，可长期使用。电解加工存在的主要问题是：(1)电解液过滤、循环装置庞大，占地面积大。(2)电解液具有腐蚀性。电解加
38、工广泛应用于加工型孔、型面、型腔。,三、激光加工1加工原理,激光照射在工件表面上，光能被加工表面吸收，并转换成热能，使工件材料被瞬间熔化、汽化去除。,2工艺特点及应用范围（1）不存在工具的磨损问题，工件也无受力变形。（2）激光束能量密度高，可加工各种金属材料和非金属材料，例如硬质合金、陶瓷、石英、金刚石等。激光适于在硬质材料上打小孔，常用于加工金刚石拉丝模、宝石轴承、发动机喷油嘴、航空发动机叶片上的小孔；除打孔外，激光还广泛用于切割、焊接和热处理。,四、超声波加工1加工原理,超声波加工是利用工具端面的超声频振动（振动频率为1900025000Hz )，驱动工作液中的悬浮磨料撞击加工表面的加工方
39、法。工具材料可用较软的材料制造，例如黄铜、20钢、45钢等。,2工艺特点及应用范围超声波加工既能加工导电材料，也能加工不导电体和半导体材料，例如玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、玛瑙、宝石、金刚石等；超声波加工机床的结构相对简单，操作维修方便。超声波加工存在的主要问题是生产效率相对较低。超声波加工适于加工脆硬材料，尤其适于加工不导电的非金属脆硬材料，例如玻璃、陶瓷等。）为提高生产效率，降低工具损耗，在加工难切削材料时，常将超声振动和其他加工方法相结合进行复合加工，例如超声波切削、超声波磨削、超声波电解加工、超声波线切割等。,五、快速原型与制造技术原理：快速原型与制造技术（快速成型）是利用计算机辅助设计
40、建立的数据库中的信息来产生零件的分层截面轮廓数据，然后在计算机控制下，按分层截面轮廓将材料逐层累加成形。特点：可以快速制取任意复杂形状的零件，而且无需刀具、夹具。应用：主要用来快速制造零件原型，供设计评估和样件展示用，也可用来快速制造电火花加工模具型面用的工具电极。,1. 立体光刻法（SLStereolithography)立体光刻法又称为光固化法原理：如图3-85,所用成形原料为光敏树脂（如丙烯酸树脂）。紫外激光按零件分层截面轮廓对表层液态光敏树脂逐点扫描。特点：精度高、原材料的利用率高，适合制造壳体类及形状复杂零件的原型。,2.叠层制造法（LOMLaminated Object Manu-
41、facturing ),原型由与零件各分层截面形状和尺寸都相同的薄纸板、塑料板、金属板等箔材相叠粘结而成。特别适合制造实心零件原型，叠层厚度一般为0.050.5mm，制件的尺寸误差在0.125 mm范围内。,3激光选区烧结法（SLSSelective Laser Sintering),用CO2激光器一层一层地烧结各种粉末材料来成型。叠层厚度为0.050.5mm，制件尺寸误差可控制在（0.1250.4mm）范围内。,4熔积法（FDMFused Deposition Modelling,叠层厚度为0.0251.25 mm，零件原型壁厚为0.256.5mm，制件的尺寸误差可控制在0.2mm范围内。,
