1、,1.机床的分类与编号 2. 常用金属机械零件的成型工艺方法 3.学习本课程的任务和目的,绪论,按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床 按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度 按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床 按机床质量分：仪表机床、中型、大型、重型机床,按加工方式分为：12大类：,12.1.1机床的编号,例如： C A 6 1 4 0 机床类别代号（车床机类） 机床特性代号（结构特性） 机床组别代号（落地及卧式车床组） 机床系别代号（卧式车床系） 机床主参数代号（最大车削直径400mm）,按GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法规定 通用机床型号的编制方法如下。,
2、机床的类别代号,机床特性代号,通用特性代号结构特性代号区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”不能用。例：CA6140型普通车床,主要参数代号,机床的组别和系别代号每类机床分10组（从09组），每组又分10系（从09型） 主要参数代号代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。 机床重大改进序号用字母“A、B、C ”表示，附机床型号末尾，以示区别,12.2车削加工范围,二、CA6140型普通车床,1、车床的外形及结构布局 车床的外形,进给箱,主轴箱,卡盘,刀架,尾架,溜板箱,床
3、身,车床的结构与布局,主轴箱功能是支承主轴，并实现其开、停、换向、制动和变速，把进给运动从主轴传向进给系统。 溜板箱 功用是将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向和正、反向机动走刀或快速移动。,车床的结构与布局,2、车床的功能,3、车床的传动系统,车床的传动系统（重点）学习的要点：读懂CA6140型普通车床的传动系统图，并根据传动系统图分别写出主运动传动链、纵向进给传动链和车螺纹进给传动链的末端件、计算位移和运动平衡式。,CA6140型卧式车床传动系统图,二、工件在车床上的安装,1、卡盘 卡盘是应用广泛的车床附件，用于装夹轴类、盘套类工件。卡盘分为三爪卡
4、盘、四爪卡盘和花盘等。 2、顶尖 在车床上加工实心轴类零件时，经常用顶尖装夹工件，装在主轴上的顶尖称为前顶尖，装在尾座上的称为后顶尖。后顶尖又分为死顶尖和活顶尖。 3、心轴 在车床上加工带孔的盘套类工件的外圆和端面时，先把工件装夹在心轴上，再把心轴装夹在两顶尖之间进行加工。 4、中心架和跟刀架 加工细长轴类工件时，需要采用辅助的装夹机构，如中心架和跟刀架等。中心架适用于细长轴类工件的粗加工，而跟刀架适用于精加工或半精加工。,三爪自定心 卡盘装夹,两顶尖之间装夹,双三爪定心卡盘装夹,卡盘和顶尖装夹,常 用 装 夹 方 式,三、车削加工的工艺特点与应用,1、车削加工的工艺特点 加工范围广、生产率高
5、、生产成本低、容易保证工件各加工面的位置精度。 2、车削加工的应用 车外圆、车端面和车台阶、车槽和切断、车圆锥面、车螺纹和孔加工。如图12-3所示。,第三节 钻削和镗削加工,1、钻床,2、钻削加工,（1）麻花钻的组成 标准高速钢麻花钻主要由工作部分、颈部和柄部等三部分组成。工作部分担负切削与导向工作 ，柄部是钻头的夹持部分，用于传递扭矩。 麻花钻有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃，两条螺旋槽钻沟形成前刀面，主后刀面在钻头端面上。钻头外缘上两小段窄棱边形成的刃带是副后刀面，在钻孔时刃带起导向作用，为减小与孔壁的摩擦，刃带向柄部方向有减小的倒锥量 ，从而形成副偏角。在钻心上的切削刃叫横刃，两条
6、主切削刃通过横刃相连接。为保证钻头必要的刚性和强度，其钻心直径dc向柄部方向递增。,铰刀,钻头,丝锥,钻削刀具,一、扩孔,a.刀具刀刃多，切削用量小， 无横刃，刚性好,b.加工精度较高 IT10，Ra 3.2-6.3m,c.加工效率较高,d.用于一般精度孔的最终加工，高精度孔的半精加工,用扩孔刀对已有的孔进行扩大的加工。,扩孔 （core drilling),二、铰削加工,a.铰刀刀刃多,导向性好,刚性好,b.铰刀制造精度高,c.铰刀有修光刃,可校准孔径和修光孔壁,d.铰孔加工余量小,切削力小,切削热少,排屑,冷却润滑条件好e.加工精度高 IT6-IT8 , Ra 0.4-1.6m,图： 绞刀
7、的种类 (a)直柄机用铰刀(b)锥柄机用铰刀(c)硬质合金锥柄机用铰刀(d)手用铰刀(e)可调节手用铰刀(f)套式机用铰刀(g)直柄莫式圆锥铰刀(h)手用1:50锥度铰刀,铰刀的结构,三、镗削加工,镗削加工是镗刀回转作主运动，工件或镗刀移动作进给运动的切削加工方法。镗削加工主要在镗床上进行。 1、镗床的功用和运动 镗床以刀具的回转和工件与刀具间的相对移动作为它们的表面成形运动。镗孔时，刀尖的轴向移动形成直线母线，工件与刀具的相对回转，可以看成是直线母线沿圆导线运动，形成内圆柱面。 镗床不仅可以镗孔，还可以铣平面、铣沟槽、钻孔、扩孔、铰孔、车端面等。 2、镗削加工 在镗床上镗孔时，可以用工作台进
8、给，也可以用工作台进给。 3、镗削加工工艺特点 加工范围广，一把镗刀可以加工一定范围内不同直径的孔；能修正底孔轴线的位置；成本较低；生产效率低。 5、镗削加工的应用 镗削加工的精度主要取决于镗床的精度。在坐标镗床上可加工出精度很高的孔系。,镗刀结构,第四节 铣削加工,铣削加工适用于平面、台阶沟槽、成形表面和切断等加工。生产率高，加工、表面粗糙度值较小。铣刀的每一个刀齿相当于一把车刀，它的切削基本规律与车削相似，但铣削是断续切削，切削厚度与切削面积随时在变化，所以铣削过程又具有一些特殊规律。,周铣法,顺铣,逆铣,端铣法,周铣法与端铣法的比较,铣削加工的工艺特点,用圆柱铣刀的圆周上分布的刀齿加工平
9、面的方法,用圆柱铣刀端面分布的刀齿加工平面的方法,典型铣削加工表面,一、铣床,二、铣刀,a)圆柱形铣刀 b)硬质合金面铣刀 c)错齿三面刃铣刀 d)锯片铣刀 e)立铣刀 f)模具铣刀 g)键槽铣刀 h)单角铣刀 i)双角铣刀 j）成形铣刀,三、铣削要素,1、切削用量要素 铣削时的切削用量要素如图12-9所示。 （1）切削速度 铣削时，切削刃选定点通常是指铣刀最大直径外切削刃上的一点。铣削时的切削速度则是该选定点的圆周速度。 （2）进给速度或进给量 进给速度是切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度。进给速度也可用每齿进给量或每转进给量表示。 （3）背吃刀量 铣削时的背吃刀量是指平行于铣刀轴
10、线方向测量的切削层尺寸。 （4）侧吃刀量 铣削时的侧吃刀量是指垂直于铣刀轴线和工件进给方向测量的切削层尺寸。 2、切削层尺平面要素 是指切削层公称厚度、切削层公称宽度和切削层公称截面积。,四、铣削方式,1端铣和周铣 端铣是指用面铣刀铣削工件的表面。周铣是指用圆柱铣刀铣削工件的表面。其主要特点可比较如下： （1）端铣的表面较光洁，较平稳，精度较高，且生产率较高； （2）周铣的加工范围较广泛。一般端铣优于周铣。 2、顺铣和逆铣 铣削时，在铣刀与工件的接触处，若铣刀的回转方向与工件的进给方向相同，则称为顺铣；若铣刀的回转方向与工件的进给方向相反，则称为逆铣。 顺铣刀具使用寿命较高，铣削过程较平稳，但
11、顺铣工作台可能窜动。因此，顺铣的加工范围限于硬皮的工件，其加工表面的质量较好，多用于精加工。逆铣多用于粗加工。 3、铣削的应用 铣平面、铣槽（普通槽、成形槽、螺旋槽）和铣成形面等。 4、铣削加工的工艺特点 生产率高，加工范围广，加工质量中等，成本较高。,周铣,铣削方式与特点： 逆铣：切削厚度从零逐渐增大，切削平稳；由于铣刀的钝圆刃刚切入工件时为负前角切入，故工件已加工表面加工硬化严重，后续刀齿都从加工硬化层上切入，刀具磨损严重。 顺铣：切削厚度从最大逐渐变为零，刀齿切入时避开了加工硬化层，刀具耐用度比逆铣提高23倍；但当工件表面有硬皮时，刀齿从硬皮上切入，刀齿磨损严重。故一般情况应采用顺铣，工
12、件表面有硬皮时应采用逆铣。,顺铣法逆铣法,1）顺铣法（down milling) 每齿切削厚度从最大到最小，刀具易切入工件，刀具耐用度较高。 刀齿对工件的切削分力F1向下，有利于工件的夹紧，故顺铣的切削过程比较平稳。 顺铣时因切削水平分力F2与工件进给方向一致，当水平分力大于工作台的摩擦阻力时，由于工作台进给丝杆与固定螺母间一般存在较大间隙，造成工作台串动。因此，顺铣时应调整好丝杠与螺母间的间隙。 顺铣在开始切削时切削力较大，如果刀杆刚性较差，就会出现扎刀现象。 2）2）逆铣法（up milling) 逆铣时切削水平分力F2方向与工件进给方向相反，因此，切削送进平稳，有利于提高表面质量和防止扎
13、刀现象。逆铣时水平分力F1向上，不利于工件的夹紧。逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较大，且影响已加工表面质量。,第五节 刨削、插削和拉削加工,一、刨削加工 刨削加工是用刨刀对工件作水平直线往复运动的切削加工方法，常用刨床有牛头刨床和龙门刨床。 刨削加工主要用于刨平面和刨槽。其特点如下： 1、加工质量 切削速度低，有冲击和振动现象，其加工精度和表面粗糙度与铣削相当。 2、生产率 刨削时直线往复主运动，不仅限制了切削速度的提高，而且空行程又显著降低了切削效率。 3、加工成本 刨床结构简单，调整方便。刨刀的制造和刃磨容易，成本低廉。故加工成本低。 4、加工范围 其工艺范围窄，仅局限于平面、直
14、线型成形面和平面沟槽。 二、插削加工 插削加工可以认为是立式刨削加工。主要用于单件小批量生产中加工零件的内表面。插削在插床上进行。 其工艺特点：插刀的工作条件不如刨刀；插削的加工质量和生产率也低于刨削。 三、拉削加工 拉削是一种高效率的加工方法，利用拉刀在拉床上进行。拉刀是一咱加工内外表面的多刃高效刀具，它依靠刀齿的尺寸或廓形变化切除加工余量。有以下加工工艺特点： （1）拉削生产效率高 由于拉削时，拉刀同时工作的刀齿数多，切削刃长，且在一次行程中就能够完成工件的粗、精加工及修光。 （2）拉削的加工质量较高 拉刀为定尺寸刀具，具有校准齿进行修光、校准。 （3）拉刀使用寿命长 由于拉削时，切削速度
15、低、切削厚度小；在每次拉削过程中，每个刀齿只切削一次，工作时间短，拉刀磨损慢；加之，拉刀刀齿磨钝后，还可重磨几次。 （4）拉削是属于封闭式切削，容屑、排屑和散热均较困难。 （5）拉刀制造复杂，成本高。,拉刀,拉床只有主运动，结构简单，可一次加工成形，质量好，效率高，但刀具设计制造复杂，适于大批量生产。 圆孔拉刀：,1.前柄 2.颈部 3.过渡锥 4.前导部 5.切削齿 6.校准齿 7.后导部 8.后柄,第六节 磨削与光整加工,一、磨床 磨床是用磨具或磨料加工工件各表面的机床。通常，磨床以砂轮回转和工件移动或回转作为它的表面成形运动。 磨床的种类很多，主要类型有外圆磨床（包括万能外圆磨床、普通外
16、圆磨床等）、内圆磨床（包括普通内圆磨床、行星内圆磨床等）、平面磨床（包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床等）和刀具刃具等工具磨床。 三、磨削加工 1、磨削用量 磨床以砂轮回转作主运动。磨外圆时有三种进给运动：工件圆周进给、工件纵向进给和砂轮相对于工件的横向进给。因此磨削加工有四个用量要素，即磨削速度、工件圆周进给速度、纵向进给量和横向进给量。 2、磨削加工方法 （1）磨外圆 在外圆磨床上进行，通常作为半精车之后的精加工。此时，工件随工作台作纵向进给运动（纵磨法），或工件不作纵向进给运动而砂轮以缓慢的速度连续相对于工件作横向的进给运动。 （2）磨内圆 在大批量生产中，采用内圆磨床磨孔；在单件小
17、批量生产中，采用万能外圆磨床的内圆磨头磨孔。 （3）磨平面 主要是在平面磨床上进行。 （4）无心磨床 在无心外圆磨床上进行。磨削时，工件不需要装夹。,二、砂轮,砂轮是用结合剂把磨料粘结成形，再经烧结制成的一种多孔物体。因此其基本组成要素是磨料、结合剂和孔隙。 磨料是砂轮的主要组成部分，砂轮通过磨料进行切削加工。磨料具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的特点。 结合剂的种类和性能影响砂轮的强度、韧度、耐热性、成形性和自锐性等。 孔隙是指砂轮中除磨料和结合剂以外的部分。孔隙不仅能容纳切屑，还能把切削液及空气带进切削区域，从而有利于降低切削温度。孔隙使砂轮逐层均匀脱落，从而获得满意的“自锐”效果。,磨削运
18、动,中心磨,纵向进给,横向进给,无心磨,四、光整加工,光整加工是指精加工后，从工件上不切除或切除极薄的金属层，用以降低工件表面粗糙度或强化其表面过程。 1、研磨 研磨是用研具和研磨剂从工件上研去一层极薄的表面层的精加工方法。研磨分为手工研磨和机械研磨两种。一般小批量生产时，采用手工研磨；大批量生产时采用机械研磨。 2、珩磨 珩磨是利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩磨工具同时作相对回转和直线往复运动，从而切除工件上极小余量的精加工方法。主要用于大批量生产中。 3、抛光 抛光是利用机械及化学或电化学的作用，使工件获得光亮而平整的表面的加工方法。抛光后，工件表面粗糙度很低，光亮度明显增加，但抛光
19、不能改善加工表面的尺寸精度和形状精度，因此抛光前要进行精加工。主要用在零件表面的修饰加工及电镀前的预加工。,第七节 螺纹、齿轮加工,一、螺纹加工 1、螺纹的车削加工 （1）用螺纹车刀车削内、外螺纹 在卧式车床和丝杠车床瞬息螺纹车刀车削螺纹时，螺纹的廓形由车刀的刃形决定，而螺纹的螺距则是依靠调整机床的运动来保证。这种方法，刀具简单，适应性广、无需专用设备，但生产率不高，主要用于小批量生产。 （2）用螺纹梳刀车削螺纹 在成批生产中常采用各种螺纹梳刀车削螺纹。用梳刀加工螺纹的生产效率高。 2、螺纹的铣削加工 螺纹的铣削加工多用于加工大直径的梯形螺纹和模数螺纹。加工精度低、表面粗糙度大，生产效率较高，
20、故常用于大批量生产中作为螺纹的粗加工或半精加工。 3、攻螺纹和套螺纹 单件小批量生产中，用手用丝锥攻螺纹；批量较大时，用机用丝锥在车床、钻床或攻丝机上攻螺纹。对小尺寸的内螺纹，攻螺纹几乎是唯一有效的方法。套螺纹的螺纹直径一般小16mm，既可手工也可在机床上进行。加工精度低，故主要用于加工精度要求不高普通螺纹。 4、滚压螺纹 滚压螺纹是一种无屑加工方法。其方法有搓螺纹和滚螺纹，适用于大批量生产时加工外螺纹。,螺纹切削方式,螺纹切削方式,螺纹加工方法,螺纹 加工方法,螺纹加工方法,螺纹 加工方法,二、齿轮加工,齿轮的齿形加工按其原理分为成形法和展成法两种。 1、成形法 成形法是用与被加工齿轮齿槽形
21、状完全相等的成形刀具加工齿形的方法。该法加工生产效率低，加工精度低，但加工成本低。 2、展成法 是指利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动，在齿轮加工机床上切出齿形的加工方法。常用的有插齿和滚齿两种方法。 （1）插齿 插齿是插齿刀按展成法在插齿加工机上加工齿轮的齿形。插齿原理相当于一对轴线平行的直齿圆柱齿轮相啮合。插齿时，插齿刀每转过一个齿，被加工的齿轮也转过一个齿。同时，插齿刀作上下往复运动，逐渐切出齿轮坯上的渐开线齿形。 特点：加工精度高；齿面的粗糙度值小；一把插齿刀可加工模数和压力角与其机同而齿数不同的圆柱齿轮；生产效率较低。 （2）滚齿 滚齿是指用滚刀在滚齿机上加工齿轮的齿形。滚齿过程相当于
22、一对交错轴螺旋齿轮副的啮合滚动过程。将其中一个齿轮的齿数减小到一个或几个，其螺旋角很大，就形成了蜗杆，并在其上开槽并铲背，就形成了齿轮滚刀。滚刀与齿轮坏之间的相互切削运动，即可滚切出齿形。 特点：滚齿精度与插齿相当；齿面的粗糙度较大；一把滚刀可加工模数和压力角与其相同的齿轮；生产效率高。,小结 机床传动系统计算,12.9 各种表面加工方案分析,主要内容,外圆表面切削成形,平面切削成形,孔的加工成形,成形面切削成形,本章目的,了解各种不同类型的加工方法及相应机床的工艺特点及适用范围，从而能根据不同零件的特点，正确选择加工方法及机床，制订最佳加工方案,12.9.1平面切削,1、平面车削(plane
23、 turning),2、平面刨削(planing),外圆表面的车削,外圆表面的典型零件,轴类零件,盘类零件,外圆表面的典型加工方法,外圆表面的技术要求,车削,磨削,1、尺寸精度 2、形状精度,3、位置精度 4、表面质量,外圆加工方案的制订,a.影响外圆加工方案的主要因素,工件材料,加工精度,热处理状态,b.典型外圆加工方案,1.粗车,2.粗车-半精车,3.粗车-半精车-精车,4.粗车-半精车-磨削,5.粗磨-精磨-研磨,加工路线,车削,磨削,孔的加工,(1) 钻孔,利用钻头在实体材料上加工内孔的工艺方法,a.钻头切削部分的组成,刀具简单,钻头刚性较差,容易引偏,排屑困难,c.钻孔工艺的应用,低
24、精度孔的最终加工,只能保证单个孔的精度,高精度孔的粗加工,b.钻孔的工艺特点,钻孔,扩孔,(2) 扩孔 （core drilling),a.刀具刀刃多，切削用量小， 无横刃，刚性好,b.加工精度较高 IT10，Ra 3.2-6.3m,c.加工效率较高,d.用于一般精度孔的最终加工，高精度孔的半精加工,用扩孔刀对已有的孔进行扩大的加工。,(3) 铰孔(reaming),a.铰刀刀刃多,导向性好,刚性好,b.铰刀制造精度高,c.铰刀有修光刃,可校准孔径和修光孔壁,d.铰孔加工余量小,切削力小,切削热少,排屑,冷却润滑条件好,e.加工精度高 IT6-IT8 , Ra 0.4-1.6m,镗孔,车床镗孔
25、 镗床镗孔,镗削工艺特点,a.适应性广,b.不仅可以保证单个孔的尺寸精度和形状,而且可以保证孔与孔之间的相互位置精度.,d.生产率低,c.广泛用于单件,小批量生产中的孔或孔系的加工,磨孔,磨孔是孔的精加工方法之一，加工精度IT6-IT8，Ra 0.4-1.6m,与外圆磨削相比较,具有以下工艺特点,a.表面粗糙度较大,b.磨削精度控制比较困难,c.生产率较低,结论：磨孔主要用于不宜或无法进行镗削，铰削或拉削的高精度及淬硬孔的精加工,孔加工方案的制订,成形面切削,成形面的种类,回转成形面,直线成形面,立体成形面,成形面的技术要求,a.尺寸精度,b.形状精度,c.位置精度,d.表面质量,用成形刀具加工,车削成形面,铣削成形面,刨削成形面,拉削成形面,磨削成形面,工艺特点:,a.加工精度主要取决于刀具精度,b.易于保证同一批零件形状及尺寸的一致性和互换性,c.生产率高,d.刀具重磨次数多,使用寿命长,e.刀具设计制造复杂,成本高,车削成形面,铣削成形面,用简单刀具加工,(1)用靠模装置加工成形面,a.生产效率高,b.加工精度由靠模决定,c.靠模形状复杂,成本高,e.靠模易摩损,d.适合成批生产中应用,
