1、,兰州理工大学,学院：1专业：1姓名：1学号：1日期：2013年12月19日,绪论：液压著名公司及我国液 压现状 一.切削加工的基础知识 二.金属切削机床 三.机械加工工艺过程 四.零件表面的加工方案 五.零件的结构工艺性 六.数控加工技术,索引,液压著名公司,绪论,中国前十名：1.贵州力源液压股份有限公司，2.常州市腾和液压技术有限公司，3. 无锡市长江液压缸厂。4.博世力士乐公司。6.阜新市通用液压系统制造公司。7.湖南博伦多液压设备有限公司三维 8.广州机械科学研究院原名广州机床研究所三维网技 9.榆次启东液压机械油封配套厂三维 10. 宁波恒力液压机械制造有限公司,国外著名公司 Rex
2、roth（德国） Parker（派克汉尼汾Parker Hannifin美国） Eaton（德国） sauer-danfoss（丹麦DANFOSS（丹佛斯）欧洲最大的低速高扭力液压马达的生产厂家）等。,返回索引,我国液压现状 中国是制造大国已经是不争的事实，我国工程机械行业销售收入突破5000亿元，同比增加17%以上。不仅全行业产销额双双排名世界第一，而且满足了中国国内近90%的市场需求。然而，在工程机械行业高速发展的背后，却有难言之痛。工程机械行业的核心零部件长期依赖进口。据悉，关键零部件利润丰厚，而我国工程机械企业由于技术不成熟只能将此蛋糕拱手让人。特别是工程机械高端液压元件的缺失，成为了
3、工程机械行业发展的封喉之痛。,返回索引,由于工程机械行业的迅速发展带动。液压元件的市场前景广阔。据不完全统计，2011年我国液气密行业规模以上企业完成工业总产值772.71亿元，同比增长21%.其中液压行业完成436.20亿元，同比增长18.47%； 气动行业完成150.46亿元，同比增长29.60%；密封行业完成186.05亿元，同比增长23.95%.液气密行业125家重点联系企业中，液压行业64家、液力行业6家、气动行业40家、密封行业15家，经济效益综合指数为233.56，超过去年同期的226.44. 这些重点联系企业的工业总产值334.24亿元，同比增长12.94%.其中液压企业实现产
4、值141.71亿元，同比增长7.72%；液力企业产值为5.33亿元，同比下降4.77%；气动企业产值为86.39亿元，同比增长25.12%；密封企业产值为73.20亿元，同比增长11.14%. 一液气密行业的良好发展前景，也吸引了不少业内外投资。据不完全统计，近两年液气密行业的投入资金不少于300亿元，其中工程机械等主机行业投资液压的资金约占总投资额的50%.,返回索引,一 切削加工的基础知识,返回索引,1.1 钳工与机械加工,钳工：通过工人手持工具进行切削加工。 机械加工：采用不同的机床（如车床、铣 床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。,2.零件表面质量的概念,零件几何参数：宏观几何
5、参数：包括：尺寸、形状、位置等要素。微观几何参数：指：微观表面粗糙程度。,2.1 加 工 精 度,加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括： a. 尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。 b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。 c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。,2.1 加 工 精 度,国家标准规定：常用的精度等级分为20级，分别用IT01、IT0、IT1、IT2IT18表示。数字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。 高 精 度：IT5、IT6 通常由磨削加工获得。 中等精度：IT7
6、-IT10 通常由精车、铣、刨获得。 低 精 度：IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。,2.1.1 尺 寸 精 度,25,0 -0.04,零件尺寸要素的误差大小。问：精度的高低与哪两个因 素有关？,基本尺寸和公差大小。,2.1.2 形 状 精 度,25 轴加工后可能产生的形状误差,0 0.013,2.1.2 形 状 精 度,指零件上实际要素的形状与理想形状相符合的程度； 国家标准规定了六类形状公差（见下表）形状精度的标注：框格分为2格， 箭头指向待表达的表面，数字表示 允许误差的大小，单位为毫米。,2.1.3 位 置 精 度,指零件的实际要素（点、线、面）相对于基准之间
7、位置的准确度。,圆圈中的英文字母表示基准，框格分3格，箭头指向待 表达的表面,零件精度等级及其相应的加工方法,2.2 表 面 粗 糙 度,表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 程度。产生的原因：1）切削时刀具与工件相对运动产生的磨擦；2）机床、刀具和工件在加工时的振动；3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；4）加工时零件表面发生塑性变形。,2.2 表 面 粗 糙 度,表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间
8、隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造成表面腐蚀；4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。,2.2 表 面 粗 糙 度 评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差Ra,2.2 表 面 粗 糙 度,Ra,h1 h2 h3hn,2.2 表 面 粗 糙 度,国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级，分别用 表示，数字越大，表面越粗糙。 表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米（m）。,2.2 表 面 粗 糙 度 表面粗糙度符号的意义及应用,2
9、.3 常见加工方法的Ra表面特征,2.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系,精度：宏观几何参数的误差 表面粗糙度：微观几何参数的误差 加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法。 实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。,零件的加工精度与表面粗糙度的关系如何？,提问,机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面基本表面主要由如下的加工方法获得,3.切削运动与切削用量,要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表
10、面的基本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动 切削运动分为主运动和进给运动 主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个 进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给运动可以有多个,3.1 切削运动,3.1 切削运动,机床的切削运动,3.2切削用量,切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量 切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度,用V表示，单位为m/s 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用f表示，车、钻和铣削时单位 为mm/r 背吃刀量: 已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用ap表示，单位为mm，如下图：,3.2.1车削切削速度、背吃刀量的计算,V:切削
11、速度 d:工件直径 n:工件转速,背吃刀量：,切削速度：,dmax:待加工表面直径 dmin:已加工表面直径 ap:背吃刀量,3.3 切削用量的合理选择问题,(1)粗加工按apfv的顺序选择a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛坯尺寸首先选择apb、粗加工不必考虑表面粗糙度，在ap确定后，选取大的f，减少走刀时间c、ap和f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提下选择v (2)精加工按v f ap的顺序选择精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v，然后选择达到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量
12、决定ap,3.4 机械加工方法,机床运动的不同、刀具的不同, 可将切削方法分为几种主要有: 车削、铣削、刨削、磨削、钻削和特种加工等.,一. 车削加工,1.加工表面：车床可以加工各种回转表面、回转体的端面、内外螺纹面等。 2.使用刀具：主要是车刀，还可钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等。 3.主运动：主轴的回转运动进给运动：刀具的直线运动 4.经济精度：IT8 经济表面粗糙：Ra1.6 车削的生产率较高, 切削过程比较平稳, 刀具较简单，是机械加工最常用的方法。,钻中心孔 钻孔 镗孔 铰孔 车锥孔,车端面 切割 车螺纹 滚花 车锥面,车长锥面 车外圆 车成形面 攻丝 车短外圆,二.铣削,铣削加工的特点
13、是, 生产率较高. 不连续切削, 易形成冲击, 切削过程容易产生振动, 表面质量较差, 也加剧了刀具的磨损和破损, 但是散热条件较好.,二 铣削加工,一、概述 1.加工表面：铣床可以加工各种平面、台阶、沟槽、螺旋面等。 2.使用刀具：主要有圆柱铣刀、端铣刀、盘铣刀、立铣刀、键槽铣刀等。 3.主运动：铣刀的回转运动进给运动：工件的直线运动 4.经济精度：IT8级 经济表面粗糙：Ra1.6 5. 典型加工表面,铣刀旋转为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动。可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高,铣削加工具有以下特点：,1）生产效率高。铣削加工主运动为回转运动，切削速度大；进给运动为连续
14、进给；铣刀为多刃刀具，同一时刻有若干刀齿参加切削，各刀齿轮流切削，有充分的时间冷却，有利于刀具延长寿命，可以采用较大的切削用量。 2）加工范围广。铣刀的类型多，铣床的附件多，铣削工艺范围广。 3）加工质量中等。铣削一般属于粗加工或半精加工。铣削时，铣刀刀齿断续切削造成铣削力不断变化，铣削过程不如车削过程平稳，加工质量难以提高。 4）成本较高。铣床的结构比较复杂，铣刀的制造和刃磨比较困难，加工成本较高。,主切削运动是刀具的旋转. 按铣床主轴与工件表面间位置关系不同分为端铣和周铣；按主运动方向与进给运动方向的不同分顺铣和逆铣.,3. 铣削方式,1）逆铣(Vc与Vf方向不同） 顺铣(Vc与Vf方向同
15、） 切削量：小大 大小Ra ： 大 小 刀具寿命：短 长用 于： 粗加工（有硬皮） 精加工（无硬皮）进给丝杠和螺母有间隙 进给丝杠和螺母无间隙,铣削力的水平分力与工件的进给方向相同 工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，引起打刀。 在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。,顺铣,切削厚度从零开始逐渐增大 切削硬化的已加工表面上挤压滑行加速了刀具的磨损 铣削力将工件上抬，易引起振动,逆铣,三 刨削加工,功用：加工平面 精度：IT8级，Ra1.6 主运动、进给运动均为直线 特点：刀具简单，
16、调整方便，特别适合于单件小批加工窄长平面。,四 磨削加工,平面、外圆、内孔精加工的主要手段，适用于淬硬或不淬硬表面 1.经济精度：IT5 IT6级 经济表面粗糙：Ra0.321.25 2.使用刀具：磨料磨具（砂轮、砂带、油石、研磨料等） 3.磨床类型：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床等,刨削加工的特点 1.加工精度低:只能采用中低速切削,易积屑瘤 2.生产效率低:窄长平面多采用刨削加工 3.加工成本低:刨床、刨刀结构简单，刨床的调整和刨刀的刃磨比较方便。,2.机床的典型加工方法 机床的主运动：砂轮的高速旋转运动 进给运动：工件旋转工件纵向直线运动（轴向进给）砂轮横向进给进给,2.机床的典型加工方法
17、,纵磨法磨削外圆柱面 纵磨法磨削小锥度长圆锥面,切入法磨削锥度较大短圆 内圆磨具磨削内圆柱/锥面,一、钻床及钻削加工钻：IT11级，Ra12.5钻-铰：IT9级，Ra3.2（20的孔） 钻-扩-铰：IT9级，Ra3.2（20 80的孔） 钻-（扩）-粗铰-精铰：IT7级；Ra0.8,五 钻削加工,钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面刀具作旋转主运动同时沿轴向移动作进给运动。,镗削加工,在镗床上切削加工，不仅可以镗孔，还可以钻孔、扩孔、铰孔以及用多种刀具对平面、外圆面、沟槽和螺纹进行加工。镗床与其他机床相比，特别适合于箱体上尺寸较大、精度要求高，且有轴间距和位置精度要求的孔。 1
18、.经济精度：IT7IT8级经济表面粗糙：Ra0.81.6 2.使用刀具：镗刀 3.镗削加工是以镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动的切削加工方法。,（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。,（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。剃齿机、珩齿机、磨齿机,六 齿面加工,二、滚齿机 （一）滚齿原理模拟一对螺旋齿轮啮合过程,（二）滚齿机运动分析主运动滚刀旋转运动；展成(啮合)运动齿坯与滚刀按一定速比转动；
19、进给运动滚刀沿齿坯轴向运动。,1.加工直齿圆柱齿轮时的运动分析,内传动链为： 滚刀45ux67齿坯ux为啮合运动传动比。,（3）进给运动A2齿坯78uf910刀架升降，uf为进给运动传动比。,（2）展成运动滚刀旋转运动B11 1/K转(1齿)齿坯旋转运动B12 1/ z 转(1齿),（1）主运动B11电机12uv34滚刀uv为主运动传动比。,（4）滚刀的安装滚刀螺旋升角为0，加工直齿时，滚刀轴线与齿坯端面倾斜角，称为安装角。 =0右旋滚刀如图左旋相反,2.加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析,（1）主运动B11电机12uv34滚刀,（2）展成运动滚刀旋转运动B11 1/K转(1齿)齿坯旋转运动B12
20、1/ z 转(1齿),内传动链为： 滚刀45ux67齿坯,（3）进给运动A21与B22 (螺旋线)齿坯B1278uf910A21A2111uy127齿坯附加转动B22(产生螺旋线的内传动链)uy按被切齿轮的螺旋角调整,实际上必须用合成机构 把展成运动要求工件转 动B12和差动链要求工件 附加转动B22迭加起来， 然后再传给工作台。,滚齿机是根据滚切斜齿轮 的传动原理设计的。当滚 切直齿轮时，将差动链断 开，并把合成机构固定成 一个整体。,（4）滚刀的安装安装角取决于滚刀螺旋升角0 、旋向及齿轮螺旋角、旋向。二者同向时= 0 ；二者反向时= 0右旋滚刀如图左旋相反,（5）齿坯附加转动的方向图a)
21、为右旋滚刀切右旋齿轮，附加转动B22与B12同向，即比切直齿时多转些。图b)为右旋滚刀切左旋齿轮，附加转动B22与B12反向，即比切直齿时少转些。,1. 解决各种难切削材料的加工问题2. 解决各种复杂表面的加工问题3. 解决各种超精或具有特殊要求的零件的加工问题,九 特种加工,特种加工的特点,1. 主要利用电能、电化学能、声能、光 能、热能等去除材料，而不是主要依靠机械能,2. 工具硬度可以低于被加工材料的硬度,3. 加工过程中工具和工件之间不存在显 著的切削力,常用特种加工方法分类表,特种加工影像（点击播放）,加工原理,1.工具与工件之间保持适当间隙,自动进给调节系统,2.火花放电必须是脉冲
22、性放电,采用脉冲电源,3.在有一定绝缘性能的介质中放电,液体绝缘介质,两极之间,火花放电,电腐蚀,去除材料,创造条件：,一） 电火花加工,1工件 2脉冲电源 3自动进给调节系统4工具 5工作液 6过滤器 7工作液泵,图2-2 电火花加工原理示意图,极性效应,工件正极正极性加工,工件负极负极性加工,精加工短脉冲 ti 10 s,粗加工长脉冲 ti 80 s,为充分利用极性效应，一般都采用单向脉冲电源,(a) 电火花加工产品 (b) 线切割加工产品加工产品实例,优 点,1.适于难切削材料的加工硬质合金、淬火钢等 2.加工复杂形状或特殊零件应用领域日益扩大,局限性,1.主要加工金属等导电材料 2.加
23、工速度较慢 3.有电极损耗，影响加工精度,电火花加工的特点及应用,电火花加工工艺方法分类,二） 电解加工,电解加工原理利用金属在电解液中的电化学反应（阳极溶解）将工件加工成形,直流电源10 24V 缓进保持间隙 0.11mm 电解液压力0.52 MPa,1024V,0.52MPa,电解加工特点：,1）可加工任何硬度的金属材料,2）加工叶片、锻模等型面，加工易变形或薄壁零件,4）生产率约为电火花加工的510倍,3）加工表面质量好，无毛刺、变质层、残余应力,5）阴极工具无损耗可长期使用,缺点：,1） 加工精度（0.03 mm）及稳定性不易提高,2） 小孔、窄缝及棱角清晰零件难加工,3） 电极设计制
24、造较麻烦，需多次修整,4） 附属设备多，一次性投资大,5） 防腐蚀及电解泥渣、废液处理问题,电解加工工艺选用原则,1. 难加工材料的加工,2. 复杂形状零件的加工,3. 批量大的零件加工,以上三项均满足时较合理，锻模的 精度要求不高，需求量大，常选用,1激光加工原理,激光加工是一种利用光能进行加工的方法。 激光是一种能量密度高、方向性强、单色性好的相干光。,三） 激光加工,2激光加工特点,1 激光加工不需要工具，没有工具损耗、更换等问题。 2 工件无受力变形，易保证加工精度。 3 几乎能加工所有的金属和非金属材料 4 加工速度快，效率高，热影响区小 5 能进行细微加工 6 能够透过玻璃等透明介
25、质进行加工,3激光加工的应用,1.激光打孔金刚石拉丝模、宝石轴承、 化纤喷丝头、不锈钢板打孔。 2.激光切割,3.激光焊接4.激光表面处理5.激光快速成形,四） 超声波加工,1超声波加工原理利用振动频率超过16 kHz的工具头，通过磨料悬浮液对工件进行成形加工的方法。,2超声波加工装置一般包括：1.超声发生器2.超声换能器3.变幅杆（振幅扩大棒）4.工具头5.磨料悬浮液循环系统,三、超声波加工特点及应用1.适于加工各种硬脆材料，特别是非金属材料，如陶瓷、玻璃及各种半导体材料。2.宏观切削力小，不易引起变形和烧伤，适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。3.加工精度高，表面质量好。4.加工机床及工具均较
26、简单。5.生产率比电火花、电解加工等低。,应用：主要用于对硬脆材料加工圆孔、型孔、套料微细孔，对电火花加工后的各种模具进行抛磨光整加工等。,4.切 削 刀 具,刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能主要取决于两个因素：即刀具材料和刀具的几何角度,4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性：,1.高硬度：HRC60 以上; 2.高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破坏； 3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，热硬性用热硬温度表示； 4.良好的耐磨性； 5.良好的工艺性和经济性；,碳素工具钢：如T7、T8、T9T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；
27、 合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥； 高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速精加工刀具； 硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得,4.1.1 常用的刀具材料,4.1.1 常用的刀具材料,常用的硬质合金有：钨钴钛类（牌号YT）硬质合金：适合于加工钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗加工用YT5, 精加工用YT30;钨钴类（牌号YG）硬质合金：适合于加工铸铁、青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、YG8等，粗加工用Y
28、G8，精加工用YG3。,4.1.2其它刀具材料,陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种： Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较大的冲击载荷。金刚石：它分三种 天然单晶金刚石刀具整体人造聚晶金刚石刀具金刚石复合刀片立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下加入催化剂转变而成,常用的刀具材料,为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助平面： 基面：通过主切削刃上的某一点，与该点切削速度方向垂直的平面。 切削平面：通过主切削刃上的某一点，与该点加工表面相切的平面。 正交平面：通过主切削刃上的某一点，与主切削刃在基面
29、上的投影垂直的平面,4.2 刀具的几何角度 (车刀的基本形状),各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把车刀。车刀分为切削部分和夹持部分，切削部分由三个刀面组成：前刀面、主后刀面、副后刀面。前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃。两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐,返回索引,前角。 ：在正交平面中，前刀面与基面之间的夹角； 后角。：在正交平面中，主后刀面与切削平面之间的夹角； 主偏角Kr ： 在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。 副偏角Kr ：在基面上，副切削刃的投影与进给反方向的夹角。 刃倾角s,4.2.1 车刀的几何角度,4.2.2 前
30、角的正与负一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，应取较小的前角；前角的取值范围常在 -5 +25之间。,4.2.3 刃倾角s,刃倾角s：在切削平面中，主切削刃与基面 之间的夹角。它主要影响刀头的强度和 排屑方向。一般取s = 10 +10 , 粗加工时常取负值，增加刀头强度；精加工时常取正值，避免切屑擦伤已加工表面。,4.2.4 刃倾角s的正与负,当刀尖在主切削刃上最高点时，s为正值，反之为负值。,4.3 刀具角度的合理选择问题,原 则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，为了保证零件质量因此刀具较锋利。 粗加工：前角、后角均小，强度高 精加
31、工：前角、后角均大，刀具锋利 主偏角：车台阶轴：取90度既车外圆又车端面，取45度 副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：5-15度刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值,麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分又包括导向部分和切削部分,4.4 麻花钻的基本形状,螺旋角：刃带切线与钻头轴线的夹角,一般=18-30度； 前角：。 后角：f 顶角2： 两个主切削刃在垂直钻头轴线平面上投影的夹角，通常2 =116-120度之间； 横刃斜角 ： 它是横刃与主切削刃在钻头垂直轴线平面上投影的夹角。通常为47-55度；,4.4.1 麻花钻的主要几何角度,砂轮：是磨削加工的刀具，它是由磨料和结合剂烧结而
32、成的。 磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，担负切削作用，所以磨料有很高的硬度。 粒度：是指磨料颗粒的大小。 结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用。 硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度。,4.5 砂轮的材料及形状,4.5.1 常用的磨料的特性及用途,4.5.2 砂轮的形状、代号及用途,5.刀具磨损和刀具耐用度,刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦和切削热的作用，使刀具变钝，切削温度上升，影响加工精度和表面质量，因此必须及时刃磨。 刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨损限度为止的切削时间。例：硬质合金焊接刀具的耐用度规定为60分钟。,刀具使用,磨钝,刃磨刀具,包括：三种磨损形式与三个磨损阶段,5.1 刀具的使
33、用过程,金属切削过程是指从工件表面切除一层多余的金属，从而形成切屑的过程：1.金属在刀具前刀面的作用下，受到挤压产生弹性变形。2.应力逐渐变大，产生塑性变形滑移。3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑。4.切离。,1弹性变形 2 塑性变形 3 挤裂切屑,6. 金属的切削过程,常见的切屑有如下三种： a.带状切屑：用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。 b.节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时出现。形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂和切离阶段，是典型的切削过程，但切
34、削力波动大，工件表面粗糙。 c.崩碎切屑：加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。,6. 1 金属的切屑类型,6.2 积 屑 瘤,积屑瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形成了积屑瘤。,积屑瘤的影响： 1、保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤 2、本身不断形成和脱落，会引起振动，影响工件表面粗糙度，精加工不希望产生积屑瘤。,6.3 切削力,1、切向力（切削力）Fz ：总切削力在主运动方向上的正投影，其大小约占总切削力的9599%,是三个分力中最大的。消耗功率最多的
35、分力，它是机床动力、重要零件的强度和刚度设计和校核的主要依据； 2、轴向力（进给力）Fx : 总切削力在进给方向上的正投影，其大小约占总切削力的15%, 它是设计和验算机床进给机构必须的参数； 3、径向力（背向力）Fy: 总切削力在垂直工作平面上的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变形，同时引起振动，影响加工精度。所以加工刚性较差的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力。,6.3 切削力,Fy,切削力Fr的方向如左下图：可以沿三个方向分解为： 1.切向力Fz 2.轴向力Fx 3.径向力Fy,6.3 切削力,主偏角影响径向力的分配：,6.4 切削热,切削热产生原因：1.切屑变形；2.工
36、件与刀具的摩擦；切削热传出途径：a.由切屑带走，带走越多越有利；b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越多越有利；c.传入工件，使工件温度升高 ，引起工件变形，产生误差；d. 传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降低，磨损加快。,6.5 降低切削温度的措施,1.减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变形，选用大的背吃刀量和小的进给量。 2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；冷却液一般有：水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。 乳化液：具有良好的流动性和导热性
37、，它由乳化油加水稀释而成，应用最广泛。,二 金属切削机床,返回索引,1、机床的类型,金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类； 按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种； 按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。 机床的型号：如：C6136表示,2、机床的基本结构,1.主传动部件： 用来实现机床主运动； 2 .进给传动部件：主要用来实现机床进给运动； 3 .工件安装装置：用来安装工件； 4 .刀具安装装置 ：用来安装刀具； 5 .支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基
38、础构件； 6 .机床动力部件：为机床提供动力。,3、机床的传动,机床的传动有机械、液压、气动、电气等多种形势，最常见的是机械传动和液压传动。机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动,3.1 皮带传动,皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨擦作用，将主动皮带轮的转动传递到另一个被动皮带轮上去的。皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大，结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精确的传动比，且磨擦损失大，传动效率较低。,3.1 皮带传动,如果考虑皮带与皮带轮之间的滑动，其传动比为：i = ( d1 / d2) = (n2 / n1) 式中： d
39、1 主动皮带轮的直径 d2 被动皮带轮的直径n1 主动皮带轮的转速 n2 被动皮带轮的转速 滑动系数，约为0.98,3.2 齿轮传动,齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，这种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿轮传动等，最常见的是直齿圆柱齿轮。设 ：z1和n1分别为主动轮的齿数和转速z2和n2分别为被动轮的齿数和转速 传动比 i = ( z1 / z2) = (n2 / n1),3.3 涡轮、蜗杆传动,采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传动，其传动的优点是：可获得较大的降速比，传动平稳、噪音小，结构紧凑。其缺点是传动效率低，并需要良好的润滑条件,3.4 齿轮、齿条传动,齿轮齿条传
40、动机构可将旋转运动转变为直线运动（当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变为旋转运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，以前者居多。齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时，传动的平稳性和准确性较差。,3.5 丝杆、螺母传动,丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，例如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后，刀架便作纵向运动。其传动的优点是工作平稳，无噪音，其缺点是传动效率较低。,4、机床的变速机构,在一般的通用机床上通过变速机构实现接近理想值的切削速度。变换机床转速的主要装置是机床的齿轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，最常见的为滑动齿轮变速机构和离合器式齿轮变速机构,4.1 滑动齿轮变速机构
41、,带长键的从动轴上装有滑动齿轮z2, z4, z6 , 通过手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主动轴上的齿轮z1, z3, z5 相啮合，其传动比i 1= z1 / z2 i 2= z3 / z4 i 3= z5 / z6 轴的转速分别为：n2= i 1n1 或n2= i 2n1或 n2= i 3n1 （式中n1为轴的转速, n2为轴的转速）,4.2 离合器式齿轮变速机构,从动轴两端空套有齿轮z2和z4，它们分别与固定在主动轴上的齿轮z1和z3啮合。轴中部带有键3，并装有压嵌式离合器4。当手柄左移或右移离合器时，离合器的爪1与齿轮z2啮合或爪2与齿轮z4啮合，这样轴可得到两种不同的转速，其传动比
42、是： i1= z1 / z2i 2= z3 / z4,5、 车床的基本结构,主电机及变速机构,挂轮箱,床头箱,进给箱,卡盘,中心架,溜板箱,尾架,丝杆,光杆,5.1车床的主传动,车削的进给量,如果工件的转速加快，进给量是否会变化？ 答：所谓进给量，是指主轴转一圈（一个工作循环）、刀架沿进给方向移动的距离，只要进给箱的挂轮手柄没有调整，主轴到进给箱的传动比没有变化，进给量就不会发生变化。,5.1.1 车床的传动框图,5.2车削的加工范围,车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。,5.3 车削的
43、工艺特点,粗加工：经济精度可达到IT10，表面粗糙度在25-12.5之间; 精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗糙度Ra6.3-1.6之间。 2. 易于保证相互位置精度要求。一次装夹可加工几个不同的表面，避免安装误差。 3. 刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的几何形状和角度，有利于提高生产率。 4. 应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体表面及端面，均可以用车削方法达到要求。 5. 可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）,6 铣削加工,主轴箱,主轴,横溜板,工作台,升降台,底座,6.1立式铣床的基本结构,6.2 铣削的主要加
44、工范围,6.3 铣床的分度加工功能,分度头手柄,工件,铣刀,卡盘,尾架,扇形夹,1.分度头手柄与卡盘中心轴之间的传动比为40：1，即手柄转 40圈，卡盘或工件转1圈。 2.孔圈和扇形夹的张开角度用于非整数圈的定位,孔圈,问题：今欲在铣床上加工一个12等分的零件，分度手柄应转多少圈，用分度盘的哪个孔圈，扇形夹应张开多少个孔距？（已知：分度盘孔圈孔数有：24、25、28、30、37） 解：因为主轴上固定有齿数为40的蜗轮，它与单头蜗杆相啮合。当分度手柄转一圈的同时，主轴(工件)转动了1/40 转即设工件等分数为Z，则每次分度时，工件应转过1/Z，因此手柄转数根据题中已知条件，可选孔圈数24、扇形夹
45、张开孔距为8孔，可选孔圈数30，扇形夹张开孔距为10孔,6.3 铣床的分度加工功能,6.4 逆铣和顺铣,逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反 顺铣：铣刀旋向与进给方向一致,F,F,V,V,齿轮的种类和用途,6.5 铣削的工艺特点,1.铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度可达6.3-1.6左右 2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所以铣削的生产效率比刨削高。 3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。 4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。 5.与刨床
46、相比，铣床价格高，适用于批量生产。,7. 刨（插）削加工,刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种,牛头刨床:刨刀的直线往复运动是主运动，工件在刨刀返回行程将结束时作横向进给运动。牛头刨床主要用于加工中小型零件,龙门刨床:工作台往复运动，横梁上的刀架可以水平或垂直运动 龙门刨床主要用于加工大型零件,7. 1 牛头刨床的摆杆机构,牛头刨床的摆杆机构 摆杆齿轮带动摇杆左右摆动，摇杆带动滑枕做往复运动。 摆杆机构的特点：返回行程比工作行程时间快。,7.2 刨削加工的范围,3. 1 插削加工,插床又称立式刨床，其运动原理与牛头刨床相似，主要用于孔内表面加工，如方孔、多边形孔、键槽等的加工。,工件在工作台上可做
47、纵向、横向和回转的运动，滑枕做上下往复运动。,7.3 插削主要加工范围,7.4 刨削加工的工艺特点,1.加工精度通常为：精刨：IT7-IT10，粗糙度Ra为6.3-1.6之间。 2.通用性好，刨床简单、价格低、调整和操作简便，刨刀形状简单，制造、刃磨方便。 3.生产率一般比较低，主运动为往复直线运动，返回行程不参加切削。 4.适用于单件小批生产。,8.钻削加工,钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。如图：工件直径12mm的孔一般使用台式钻床加工，孔径50mm的中小型零件在立式钻床上加工，大型工件上的孔在摇臂钻床上加工。,钻夹头是钻孔的常用夹具，一般用于孔径较小( 12mm)的工件，大直径的零件
48、用锥度套筒装入钻轴。对精度要求高，粗糙度低的零件钻孔后还必须进行精加工。,钻削加工的范围,8.1扩孔,用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的孔进行扩大和提高精度的加工，称为扩孔。扩孔钻如下图所示。其结构与麻花钻相似，但切削刃有34个，前端是平的，无横刃，螺旋槽较浅，钻头刚度好。扩孔余量小，切削比较平稳，所以扩孔精度比钻孔高。其尺寸公差等级可达IT10IT9，表面粗糙度Ra值可达6.33.2m。扩孔可作为终加工，也可作为铰孔前的预加工。,8.2 铰 孔,铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种(图a)。手用铰刀为直柄，工作部分较长。机用铰刀多为锥柄，可装在钻床、车床或镗床上铰孔。铰刀的工作部分由切削部分和修光部分组成。切削部分呈锥形，担负切削工作。修光部分起导向和修光作用。铰刀有612个切削刃，制造精度高，心部直径较大，刚度和导向性好。铰孔余量小，切削平稳。铰孔尺寸公差等级可达IT8IT6，表面粗糙度Ra值达1.60.4m。手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给(图b)。铰刀不能倒转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂,
