機械加工工藝基礎(chǔ)(完整免費版)

1、,,中南大學(xué)Central South University,機械制造工程訓(xùn)練,中南大學(xué)工程訓(xùn)練中心,多媒體教學(xué)課件,材料成形工藝基礎(chǔ)： 主要介紹機械零件毛坯成形方法的工藝特點、工藝參數(shù)的選擇、各類零件毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性、零件的材料選擇與成形方法選擇的基本原則。,機械加工工藝基礎(chǔ)： 主要介紹機械加工的基本概念、切削基本原理、切削機床與刀具、切削加工基本工藝過程、選擇切削加工方法的基本原則，

2、以及零件機械加工結(jié)構(gòu)工藝性。,機械加工工藝基礎(chǔ),中南大學(xué) 工業(yè)訓(xùn)練中心,,中南大學(xué)Central South University,第一章.切削加工的基礎(chǔ)知識第二章.金屬切削機床第三章.機械加工工藝過程第四章.零件表面的加工方案第五章.零件的結(jié)構(gòu)工藝性第六章.數(shù)控加工技術(shù),索引,第一章 切削加工的基礎(chǔ)知識,返回索引,1.1 鉗工與機械加工,鉗工：通過工人手持工具進(jìn)行

3、切削加工。機械加工：采用不同的機床（如車床、銑 床、刨床、磨床、鉆床等）對工 件進(jìn)行切削加工。,2.零件表面質(zhì)量的概念,零件幾何參數(shù)： 宏觀幾何參數(shù)： 包括：尺寸、形狀、位置等要素。 微觀幾何參數(shù)： 指：微觀表面粗糙程度。,,,,2.1 加 工 精 度,加工精度：指零件經(jīng)切

4、削加工后，其尺寸、形狀、位置等參數(shù)同理論參數(shù)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：零件尺寸參數(shù)的準(zhǔn)確程度。b.形狀精度：零件形狀與理想形狀接近程度。c.位置精度：零件上實際要素（點、線、面）相對于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度。,,,,,,2.1 加 工 精 度,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：常用的精度等級分為20級，分別用IT01、IT0、IT1、IT2…IT18表示。數(shù)字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。

5、高 精 度：IT5、IT6 通常由磨削加工獲得。中等精度：IT7-IT10 通常由精車、銑、刨獲得。低 精 度：IT11-IT13 通常由粗車、銑、刨、鉆 等加工方法獲得。,,,2.1.1 尺 寸 精 度,,,,,,,Φ25,0-0.04,零件尺寸要素的誤差大小。 問：精度的高低與哪兩個因 素有關(guān)？,基本尺寸和公差大小。,2.1.2 形 狀 精 度,Φ

6、25 軸加工后可能產(chǎn)生的形狀誤差,0－0.013,2.1.2 形 狀 精 度,指零件上實際要素的形狀與理想形狀相符合的程度；國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了六類形狀公差（見下表）形狀精度的標(biāo)注：框格分為2格，箭頭指向待表達(dá)的表面，數(shù)字表示允許誤差的大小，單位為毫米。,2.1.3 位 置 精 度,指零件的實際要素（點、線、面）相對于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度。,圓圈中的英文字母表示基準(zhǔn)，框格分3格，箭頭指向待表達(dá)的表面,

7、零件精度等級及其相應(yīng)的加工方法,2.2 表 面 粗 糙 度,表面粗糙度：零件微觀表面高低不平的 程度。 產(chǎn)生的原因： 1）切削時刀具與工件相 對運動產(chǎn)生的磨擦； 2）機床、刀具和工件在加工時的振動； 3）切削時從零件表面撕裂的切屑產(chǎn)生的痕跡； 4）加工時零件表面發(fā)生塑性變形。,2.2 表 面 粗 糙 度,

8、表面粗糙度對零件質(zhì)量的影響： 零件的表面粗糙度對機器零件的性能和使用壽命影響較大，主要有以下幾個方面： 1）零件表面粗糙，將使接觸面積減小，單位面積壓力加大，接觸 變形加大，磨擦阻力增大，磨損加快； 2) 表面粗糙度影響配合性質(zhì)。對于間隙配合，表面粗糙易磨損， 造成間隙迅速加大；對于過盈配合，在裝配時，可使微小凸峰 擠平，有效過盈量減少，

9、使配合件強度降低； 3）零件表面粗糙，低谷處容易聚積腐蝕性物質(zhì)，且不易清除，造 成表面腐蝕； 4）當(dāng)零件承受載荷時，凹谷處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，以致產(chǎn)生裂紋而 造成零件斷裂。,2.2 表 面 粗 糙 度評定參數(shù)：常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra,2.2 表 面 粗 糙 度,,,,,,,,Ra,,,,,,,,h1 h2 h3…h(huán)n,2.2 表 面 粗 糙

10、 度,,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：表面粗糙度分為14個等級，分別用 表示，數(shù)字越大，表面越粗糙。表面粗糙度符號上的數(shù)值Ra,單位是微米（μm）。,,2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度符號的意義及應(yīng)用,2.3 常見加工方法的Ra表面特征,2.4零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系,精度：宏觀幾何參數(shù)的誤差表面粗糙度：微觀幾何參數(shù)的誤差加工精度高，必須采用一系列的高精度的加工方法，而經(jīng)過高

11、精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必須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。實例：各種機床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。,,,零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系如何？,提問,機器零件的基本表面包括：外圓、內(nèi)圓（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法獲得,3.切削運動與切削用量,要完成零件表面的切削加工，刀具和工件應(yīng)具備形成表

12、面的基本運動，即切削運動切削運動：刀具和工件的相對運動切削運動分為主運動和進(jìn)給運動主運動：提供切削可能性的運動。主運動只有 一個進(jìn)給運動：提供連續(xù)切削可能性的運動。進(jìn)給 運動可以有多個,3.1 切削運動,3.1 切削運動,機床的切削運動,3.2切削用量,切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量切削速度：切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬 時速度,用V表示，單位

13、為m/s 進(jìn) 給 量：刀具在進(jìn)給運動方向上相對于工件的位 移量，用f表示，車、鉆和銑削時單位 為mm/r背吃刀量: 已加工表面和待加工表面之間的垂直距 離，用ap表示，單位為mm，如下圖：,3.2.1車削切削速度、背吃刀量的計算,V:切削速度d:工件直徑n:工件轉(zhuǎn)速,背吃刀量：,,切削速度：,dmax:待加工表面直徑dmin:已加工表面直

14、徑ap:背吃刀量,3.3 切削用量的合理選擇問題,(1)粗加工按ap－f－v的順序選擇 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次數(shù)盡快切除多 余金屬，只留后續(xù)工序的加工余量，所以應(yīng)根據(jù)毛 坯尺寸首先選擇ap b、粗加工不必考慮表面粗糙度，在ap確定后，選取大 的f，減少走刀時間 c、ap和f確定后，在機床功率和刀具耐用度允許的前提

15、 下選擇v(2)精加工按v －f－ ap的順序選擇 精加工的主要目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低零件的表面粗糙度。因此首先應(yīng)選擇盡可能高的v，然后選擇達(dá)到表面粗糙度要求的f，最后再根據(jù)精加工余量決定ap,4.切 削 刀 具,刀具性能的好壞也是直接影響切削效果的一個重要因素，刀具性能主要取決于兩個因素：即刀具材料和刀具的幾何角度,4.1 刀具材料應(yīng)具備如下五個基本特性：,1.高硬度：HRC>60 以上;2.高

16、的強度與韌性：保證能夠承受切削力的作用而不破壞；3.高的熱硬性：材料在高溫下仍然保持高硬度的性能，熱硬性用熱硬溫度表示；4.良好的耐磨性；5.良好的工藝性和經(jīng)濟性；,碳素工具鋼：如T7、T8、T9…T13等。適合于制造簡單的手工工具，如銼刀、鋸條等；合金工具鋼：在碳素工具鋼中加入少量的鎢、鉻、錳、硅等元素，耐熱性較低，如9SiCr等，適合于制造低速成型刀具，如絲錐；高速鋼：含較多的鎢、鉻、釩等合金元素、常用的有：W18Cr4V

17、、W6Mo5Cr4V等。適合于制造中速精加工刀具；硬質(zhì)合金：成分由WC、TiC和Co組成，采用燒結(jié)方法獲得,4.1.1 常用的刀具材料,4.1.1 常用的刀具材料,常用的硬質(zhì)合金有： 鎢鈷鈦類（牌號YT）硬質(zhì)合金：適合于加工鋼等塑性材料，其代號有YT5、YT15、YT30等，粗加工用YT5, 精加工用YT30; 鎢鈷類（牌號YG）硬質(zhì)合金：適合于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，其代號有YG3、YG6、YG8等，粗加工

18、用YG8，精加工用YG3。,4.1.2其它刀具材料,陶瓷：常用的刀具陶瓷有兩種： Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特點是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐熱性，其主要缺點是抗彎強度低，沖擊韌性很差，不能承受較大的沖擊載荷。 金剛石：它分三種 天然單晶金剛石刀具 整體人造聚晶金剛石刀具 金剛石復(fù)合刀片 立方氧化硼：由軟的立方氧化硼在高溫高壓

19、下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成,常用的刀具材料,各種多齒刀具或復(fù)雜刀具，就其一個刀齒而言，都相當(dāng)于一把車刀。 車刀分為切削部分和夾持部分，切削部分由三個刀面組成：前刀面、主后刀面、副后刀面。,前刀面和主后刀面的交線叫主切削刃前刀面和副后刀面的交線叫副切削刃兩條切削刃的交點叫刀尖，但刀尖并非絕對尖銳,為了研究刀具的幾何角度，建立三個輔助平面：基面：通過主切削刃上的某一點，與該點切削速度方向垂直的平面。切削平面：通過主切削刃上的

20、某一點，與該點加工表面相切的平面。正交平面：通過主切削刃上的某一點，與主切削刃在基面上的投影垂直的平面,4.2 刀具的幾何角度 (車刀的基本形狀),前角γ。 ：在正交平面中，前刀面與基面之間的夾角；后角α。：在正交平面中，主后刀面與切削平面之間的夾角；主偏角Kr ： 在基面上，主切削刃的投影與進(jìn)給方向的夾角。副偏角Kr’ ：在基面上，副切削刃的投影與進(jìn)給反方向的夾角。刃傾角λs,4.2.1 車刀的幾何角度,4.2.2 前角的

21、正與負(fù) 一般加工韌性材料，應(yīng)取較大的前角；加工脆性材料，應(yīng)取較小的前角；前角的取值范圍常在 -5°~ +25°之間。,,4.2.3 刃傾角λs,刃傾角λs：在切削平面中，主切削刃與基面 之間的夾角。 它主要影響刀頭的強度和 排屑方向。一般取λs = －10° ~ +10 °

22、, 粗加工時常取負(fù)值，增加刀頭強度；精加工時常取正值，避免切屑擦傷已加工表面。,4.2.4 刃傾角λs的正與負(fù),當(dāng)?shù)都庠谥髑邢魅猩献罡唿c時，λs為正值，反之為負(fù)值。,4.3 刀具角度的合理選擇問題,原 則：粗加工時，為了提高切削效率，切削力會較大，因此強度要高；精加工時，切削力較小，為了保證零件質(zhì)量因此刀具較鋒利。粗加工：前角、后角均小，強度高精加工：前角、后角均大，刀具鋒利主偏角：車臺階軸：取90度

23、 既車外圓又車端面，取45度副偏角：為降低表面粗糙度，取小值：一般為： 5-15度 刃傾角：粗加工常取負(fù)值，精加工取正值,,麻花鉆由工作部分、頸部和柄部組成，工作部分又包括導(dǎo)向部分和切削部分,4.4 麻花鉆的基本形狀,螺旋角β：刃帶切線與鉆頭軸線的夾角,一般β=18-30度；前角：γ。后角：αf 頂角2Φ： 兩個主切削刃在垂直鉆頭軸線平面上投影的夾角，通常2Φ =116-120度之間；橫刃斜角ψ ：

24、它是橫刃與主切削刃在鉆頭垂直軸線平面上投影的夾角。通常為47-55度；,4.4.1 麻花鉆的主要幾何角度,砂輪：是磨削加工的刀具，它是由磨料和結(jié)合劑燒結(jié)而成的。磨料：磨料是砂輪的主要組成因素，擔(dān)負(fù)切削作用，所以磨料有很高的硬度。粒度：是指磨料顆粒的大小。結(jié)合劑：結(jié)合劑起粘結(jié)磨粒的作用。硬度：指砂輪上的磨粒脫落的難以程度。,4.5 砂輪的材料及形狀,4.5.1 常用的磨料的特性及用途,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

25、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4.5.2 砂輪的形狀、代號及用途,5.刀具磨損和刀具耐用度,刀具經(jīng)過一定時間的使用后，由于摩擦和切削熱的作用，使刀具變鈍，切削溫度上升，影響加工精度和表面質(zhì)量，因此必須及時刃磨。刀具耐用度是刀具從開始切削至達(dá)到磨損限度為止的切削時間。例：硬質(zhì)合金焊接刀具的耐用度規(guī)定為60分鐘。,,,刀具使用,,磨鈍,,刃磨刀具,,,,,包括：三種磨損形式

26、與三個磨損階段,5.1 刀具的使用過程,金屬切削過程是指從工件表面切除一層多余的金屬，從而形成切屑的過程： 1.金屬在刀具前刀面的作用下，受到擠壓產(chǎn)生彈性變形。 2.應(yīng)力逐漸變大，產(chǎn)生塑性變形—滑移。 3.應(yīng)力達(dá)到強度極限，剪切滑移被擠裂形成切屑。 4.切離。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1彈性變形 2 塑性變形 3 擠裂切屑,,

27、,,6. 金屬的切削過程,,常見的切屑有如下三種：a.帶狀切屑：用大前角刀具、高切削速度、小進(jìn)給量加工塑性材料時出現(xiàn)。形成帶狀切屑時，切削力平穩(wěn)，表面光潔，但切屑連續(xù)不斷，不安全或容易刮傷已加工表面。b.節(jié)狀切屑：用低切削速度，大進(jìn)給量加工中等硬度的鋼材時出現(xiàn)。形成這種切屑時，金屬經(jīng)彈性變形、塑性變形、擠裂和切離階段，是典型的切削過程，但切削力波動大，工件表面粗糙。c.崩碎切屑：加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時出現(xiàn)，形成這種切屑時，切

28、削熱和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨損。,6. 1 金屬的切屑類型,6.2 積 屑 瘤,積屑瘤：當(dāng)切屑沿前刀面流出時，與前刀面接觸的切屑底層受到摩擦阻力，速度變慢，形成滯流層，于是，金屬粘附在切削刃附近，形成了積屑瘤。,,積屑瘤的影響：1、保護切削刃，粗加工時，希望產(chǎn)生積屑瘤2、本身不斷形成和脫落，會引起振動，影響工件表面粗糙度，精加工不希望產(chǎn)生積屑瘤。,6.3 切削力,1、切向力（切削力）Fz ：總切削力在主運動方

29、向上的正投影，其大小約占總切削力的95~99%,是三個分力中最大的。消耗功率最多的分力，它是機床動力、重要零件的強度和剛度設(shè)計和校核的主要依據(jù)；2、軸向力（進(jìn)給力）Fx : 總切削力在進(jìn)給方向上的正投影，其大小約占總切削力的1~5%, 它是設(shè)計和驗算機床進(jìn)給機構(gòu)必須的參數(shù)；3、徑向力（背向力）Fy: 總切削力在垂直工作平面上的分力，它作用在工件剛性較差的方向，容易使工件變形，同時引起振動，影響加工精度。所以加工剛性較差的工件（如細(xì)長

30、軸）時，應(yīng)該力求減少切削力。,6.3 切削力,,Fy,切削力Fr的方向如左下圖：可以沿三個方向分解為：1.切向力Fz 2.軸向力Fx3.徑向力Fy,6.3 切削力,主偏角影響徑向力的分配：,6.4 切削熱,切削熱產(chǎn)生原因： 1.切屑變形； 2.工件與刀具的摩擦； 切削熱傳出途徑： a.由切屑帶走，帶走越多越有利； b.由周圍空氣和冷卻介質(zhì)帶走，同樣帶走越多越有利； c

31、.傳入工件，使工件溫度升高 ，引起工件變形，產(chǎn)生誤差； d. 傳入刀具，使刀具溫度升高。刀具硬度降低，磨損加快。,6.5 降低切削溫度的措施,1.減少切削熱的產(chǎn)生：包括選擇合理的刀具幾何角度和切削用量，比如適當(dāng)增大刀具的前角以減少切屑變形，選用大的背吃刀量和小的進(jìn)給量。2.改善散熱條件：包括使用冷卻液等各種冷卻措施； 冷卻液一般有： 水溶液：比熱大，導(dǎo)熱性好，但不能起潤滑作用，如蘇打水，蘇打用于防銹。用于粗磨。

32、 切削油：如礦物油；比熱小，但有潤滑作用。 乳化液：具有良好的流動性和導(dǎo)熱性，它由乳化油加水稀釋而成，應(yīng)用最廣泛。,第八章 零件表面的加工方案,復(fù)習(xí)思考題1、試說明下列加工方法的主運動和進(jìn)給運動： （1）車端面； （2）在車床上鉆孔； （3）在鉆床上鉆孔； （4）在銑床上銑平面； （5）在平面磨床上磨平面； （6）在外圓磨床上磨孔。

33、2、試說明車削的切削用量（包括名稱、定義、代號和單位），簡述切削用量選擇的原則。,3、對刀具材料的性能有那些要求？4、高速鋼和硬質(zhì)合金在性能上的主要區(qū)別是 什么？各適合做什么刀具？5、積屑瘤是如何形成的？它對切削加工有何 影響？6、試分析車外圓時各切削分力的作用和影 響。7、切削熱對切削加工有什么影響？8、簡述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和 刃傾角的作用及選擇原則。,

34、第八章 零件表面的加工方案,9、切削液的主要作用是什么？常根據(jù)哪些主要因素選用切削液？10、已知下列車刀的主要角度，試畫出它們切削部分的示意圖： （1）外圓車刀：γo=10 αo=8° κγ=60° κγ?=10° λs =4° (2)

35、 切斷刀：γo=10° αo=6° κγ=90° κγ?=2° λs =0°11、車削外圓時，工件轉(zhuǎn)速n＝360 r/min ，切削速 度v =150 m/min , 試求工件直徑d 。12、為什么不宜用碳素工具鋼制造銑刀、鉆花等復(fù)雜刀具？為什么目前常采用高速鋼制造這類刀具？而較少采用硬質(zhì)合金？,第二

36、章 金屬切削機床,返回索引,1、機床的類型,金屬切削機床是用來對工件進(jìn)行加工的機器，故稱為“工作母機”，習(xí)慣上稱機床。 按加工性質(zhì)和所用刀具分類：分為車床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機床等12大類；按精度分類：分為普通精度、精密和高精度三種；按重量分類：分為一般機床、大型機床和重型機床。機床的型號：如：C6136表示…,2、機床的基本結(jié)構(gòu),1.主傳動部件： 用來實

37、現(xiàn)機床主運動；2 .進(jìn)給傳動部件：主要用來實現(xiàn)機床進(jìn)給運動； 3 .工件安裝裝置：用來安裝工件； 4 .刀具安裝裝置 ：用來安裝刀具； 5 .支承件：用來支承和連接機床各零部件，是機 床的基礎(chǔ)構(gòu)件；6 .機床動力部件：為機床提供動力。,3、機床的傳動,機床的傳動有機械、液壓、氣動、電氣等多種形勢，最常見的是機械傳動和液壓傳動。 機械傳動包括皮帶傳動、齒輪傳動

38、、渦輪蝸桿傳動、齒輪齒條傳動和絲桿螺母傳動,3.1 皮帶傳動,皮帶傳動是靠膠帶與帶輪之間的磨擦作用，將主動皮帶輪的轉(zhuǎn)動傳遞到另一個被動皮帶輪上去的。 皮帶傳動的優(yōu)點是傳動平穩(wěn)、軸間距較大，結(jié)構(gòu)簡單、制造維修方便，過載時皮帶打滑。不易引起機器損壞；其缺點是不能保證精確的傳動比，且磨擦損失大，傳動效率較低。,3.1 皮帶傳動,如果考慮皮帶與皮帶輪之間的滑動，其傳動比為： i = (

39、 d1 / d2) ε= (n2 / n1) ε 式中： d1— 主動皮帶輪的直徑 d2— 被動皮帶輪的直徑 n1— 主動皮帶輪的轉(zhuǎn)速 n2— 被動皮帶輪的轉(zhuǎn)速 ε— 滑動系數(shù)，約為0.98,3.2 齒輪傳動,齒輪傳動是目前機床中應(yīng)用最多的一種傳動方式，這種傳動方式種類多，如直齒、斜齒、人字齒、圓弧齒輪傳動等，最常見的是直齒圓柱齒輪。

40、 設(shè) ：z1和n1分別為主動輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速 z2和n2分別為被動輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速 傳動比 i = ( z1 / z2) = (n2 / n1),3.3 渦輪、蝸桿傳動,采用這種方式，只能由蝸桿帶動蝸輪傳動，其傳動的優(yōu)點是：可獲得較大的降速比，傳動平穩(wěn)、噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點是傳動效率低，并需要良好的潤滑條件,3.4 齒輪、齒條傳動,齒輪齒條傳動機構(gòu)可將

41、旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動（當(dāng)齒輪為主動輪時），也可將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動（當(dāng)齒條為主動件時），在實際運用中，以前者居多。 齒輪齒條傳動的效率很高，但制造精度不高時，傳動的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性較差。,3.5 絲桿、螺母傳動,絲桿、螺母傳動可使旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，例如在車床上車螺紋時，絲桿旋轉(zhuǎn)，合上開合螺母后，刀架便作縱向運動。 其傳動的優(yōu)點是工作平穩(wěn)，無噪音，其缺點是傳動效率較低。,4、機床

42、的變速機構(gòu),在一般的通用機床上通過變速機構(gòu)實現(xiàn)接近理想值的切削速度。 變換機床轉(zhuǎn)速的主要裝置是機床的齒輪箱，齒輪箱變速機構(gòu)的形式多樣，最常見的為滑動齒輪變速機構(gòu)和離合器式齒輪變速機構(gòu),4.1 滑動齒輪變速機構(gòu),帶長鍵的從動軸Ⅱ上裝有滑動齒輪z2, z4, z6 , 通過手柄上的撥叉可使它們分別與固定在主動軸Ⅰ上的齒輪z1, z3, z5 相嚙合，其傳動比 i 1= z1 / z2

43、 i 2= z3 / z4 i 3= z5 / z6 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速分別為：n2= i 1n1 或n2= i 2n1或 n2= i 3n1 （式中n1為軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速, n2為軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速）,4.2 離合器式齒輪變速機構(gòu),從動軸Ⅱ兩端空套有齒輪z2和z4，它們分別與固定在主動軸Ⅰ上的齒輪z1和z3嚙合。軸Ⅱ中部帶有鍵3，并裝有壓嵌式離合器4。當(dāng)手柄左移或右移離合器時，離合器的爪1與齒

44、輪z2嚙合或爪2與齒輪z4嚙合，這樣軸Ⅱ可得到兩種不同的轉(zhuǎn)速，其傳動比是： i1= z1 / z2 i 2= z3 / z4,,,,,,,,,5、 車床的基本結(jié)構(gòu),,,主電機及變速機構(gòu),掛輪箱,床頭箱,進(jìn)給箱,卡盤,中心架,溜板箱,尾架,絲桿,光桿,5.1車床的主傳動,,,,,,,車削的進(jìn)給量,如果工件的轉(zhuǎn)速加快，進(jìn)給量是否會變化？答：所謂進(jìn)給量，是指主軸轉(zhuǎn)一圈（一個工作循環(huán)）、刀架沿進(jìn)給方向移動的距離，只要進(jìn)給箱的

45、掛輪手柄沒有調(diào)整，主軸到進(jìn)給箱的傳動比沒有變化，進(jìn)給量就不會發(fā)生變化。,5.1.1 車床的傳動框圖,5.2車削的加工范圍,車削是以加工回轉(zhuǎn)體為主要加工目的。在車床上可以加工：外圓、端面、錐度、鉆孔、鉆中心孔、鏜孔、鉸孔、切斷、切槽、滾花、車螺紋、車成型面、繞彈簧等。,5.3 車削的工藝特點,粗加工：經(jīng)濟精度可達(dá)到IT10，表面粗糙度在25-12.5之間; 精加工：經(jīng)濟精度可達(dá)IT7左右，表面粗糙度Ra6.3-1.6之間。2.

46、易于保證相互位置精度要求。一次裝夾可加工幾個不同的表面，避免安裝誤差。3. 刀具簡單，制造、刃磨和安裝方便，容易選用合理的幾何形狀和角度，有利于提高生產(chǎn)率。4. 應(yīng)用范圍廣泛，幾乎所有繞定軸心旋轉(zhuǎn)的內(nèi)外回轉(zhuǎn)體表面及端面，均可以用車削方法達(dá)到要求。5. 可以用精細(xì)車的辦法實現(xiàn)有色金屬零件的高精度的加工（有色金屬的高精度零件不適合采用磨削）,6 銑削加工,,,,,,,主軸箱,主軸,橫溜板,工作臺,升降臺,底座,6.1立式銑床的基本結(jié)

47、構(gòu),6.2 銑削的主要加工范圍,6.3 銑床的分度加工功能,,,,,,分度頭手柄,工件,銑刀,卡盤,尾架,扇形夾,1.分度頭手柄與卡盤中心軸之間的傳動比為40：1，即手柄轉(zhuǎn) 40圈，卡盤或工件轉(zhuǎn)1圈。2.孔圈和扇形夾的張開角度用于非整數(shù)圈的定位,,,孔圈,問題：今欲在銑床上加工一個12等分的零件，分度手柄應(yīng)轉(zhuǎn)多少圈，用分度盤的哪個孔圈，扇形夾應(yīng)張開多少個孔距？（已知：分度盤孔圈孔數(shù)有：24、25、28、30、37）解：因為主軸上固定

48、有齒數(shù)為40的蝸輪，它與單頭蝸桿相嚙合。當(dāng)分度手柄轉(zhuǎn)一圈的同時，主軸(工件)轉(zhuǎn)動了1/40 轉(zhuǎn) 即 設(shè)工件等分?jǐn)?shù)為Z，則每次分度時，工件應(yīng)轉(zhuǎn)過1/Z，因此手柄轉(zhuǎn)數(shù) 根據(jù)題中已知條件，可選孔圈數(shù)24、扇形夾張開孔距為8孔，可選孔圈數(shù)30，扇形夾張開孔距為10孔,,6.3 銑床的分度加工功能,6.4 逆銑和順銑,逆銑：銑刀旋向（或銑削力）與進(jìn)給方向相反順銑：銑刀旋向與進(jìn)給方向一致,,F,,F,,V,,

49、V,齒輪的種類和用途,,6.5 銑削的工藝特點,1.銑削加工的精度可達(dá)IT10-IT7，表面粗糙度可達(dá)6.3-1.6左右2.生產(chǎn)效率高，銑刀是多刀齒刀具，銑削時有幾個刀齒同時參加切削，主運動是刀具的旋轉(zhuǎn)，所以銑削的生產(chǎn)效率比刨削高。3.容易產(chǎn)生振動，銑刀的刀齒切入和切出時產(chǎn)生振動，加工過程中切削面積和切削力變化較大。4.刀齒的散熱條件較好，在刀具旋轉(zhuǎn)過程的不切削時間內(nèi)，刀具可以得到一定的冷卻。5.與刨床相比，銑床價格高，適用于

50、批量生產(chǎn)。,7. 刨（插）削加工,刨床主要有牛頭刨床和龍門刨床兩種,牛頭刨床:刨刀的直線往復(fù)運動是主運動，工件在刨刀返回行程將結(jié)束時作橫向進(jìn)給運動。牛頭刨床主要用于加工中小型零件,龍門刨床:工作臺往復(fù)運動，橫梁上的刀架可以水平或垂直運動龍門刨床主要用于加工大型零件,7. 1 牛頭刨床的擺桿機構(gòu),,牛頭刨床的擺桿機構(gòu)擺桿齒輪帶動搖桿左右擺動，搖桿帶動滑枕做往復(fù)運動。擺桿機構(gòu)的特點：返回行程比工作行程時間快。,,7.2 刨削加工的范

51、圍,,3. 1 插削加工,,,,插床又稱立式刨床，其運動原理與牛頭刨床相似，主要用于孔內(nèi)表面加工，如方孔、多邊形孔、鍵槽等的加工。,,工件在工作臺上可做縱向、橫向和回轉(zhuǎn)的運動，滑枕做上下往復(fù)運動。,7.3 插削主要加工范圍,,7.4 刨削加工的工藝特點,1.加工精度通常為：精刨：IT7-IT10，粗糙度Ra為6.3-1.6之間。2.通用性好，刨床簡單、價格低、調(diào)整和操作簡便，刨刀形狀簡單，制造、刃磨方便。3.生產(chǎn)率一般比較低，

52、主運動為往復(fù)直線運動，返回行程不參加切削。4.適用于單件小批生產(chǎn)。,8.鉆削加工,鉆床包括臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。如圖： 工件直徑≤12mm的孔一般使用臺式鉆床加工，孔徑<50mm的中小型零件在立式鉆床上加工，大型工件上的孔在搖臂鉆床上加工。,鉆夾頭是鉆孔的常用夾具，一般用于孔徑較小(≤ 12mm)的工件，大直徑的零件用錐度套筒裝入鉆軸。 對精度要求高，粗糙度低的零件鉆孔后還必須進(jìn)行精加工。,鉆削加工的范圍,

53、8.1擴孔,用擴孔鉆對已經(jīng)鉆出或鑄出、鍛出的孔進(jìn)行擴大和提高精度的加工，稱為擴孔。擴孔鉆如下圖所示。其結(jié)構(gòu)與麻花鉆相似，但切削刃有3?4個，前端是平的，無橫刃，螺旋槽較淺，鉆頭剛度好。擴孔余量小，切削比較平穩(wěn)，所以擴孔精度比鉆孔高。其尺寸公差等級可達(dá)IT10?IT9，表面粗糙度Ra值可達(dá)6.3?3.2?m。擴孔可作為終加工，也可作為鉸孔前的預(yù)加工。,8.2 鉸 孔,鉸刀有手用鉸刀和機用鉸刀兩種(圖a)。手用鉸刀為直柄，工作部分較

54、長。機用鉸刀多為錐柄，可裝在鉆床、車床或鏜床上鉸孔。鉸刀的工作部分由切削部分和修光部分組成。切削部分呈錐形，擔(dān)負(fù)切削工作。修光部分起導(dǎo)向和修光作用。鉸刀有6?12個切削刃，制造精度高，心部直徑較大，剛度和導(dǎo)向性好。鉸孔余量小，切削平穩(wěn)。鉸孔尺寸公差等級可達(dá)IT8?IT6，表面粗糙度Ra值達(dá)1.6?0.4?m。 手鉸孔時，用鉸桿轉(zhuǎn)動鉸刀并輕壓進(jìn)給(圖b)。鉸刀不能倒轉(zhuǎn)，否則鉸刀與孔壁之間易擠住切屑，造成孔壁劃傷或刀刃崩裂,鉸孔適用

55、于加工精度高、直徑不大孔的終加工。手鉸時，切削速度低，切削力小，不受機床振動等影響，加工質(zhì)量比機鉸好，但生產(chǎn)率低。,鏜削一般是指在鏜床上進(jìn)行的切削加工。圖為常用的臥式鏜床。由床身、立柱、主軸箱、尾架和工作臺等部分組成。鏜床的主軸能作旋轉(zhuǎn)主運動和軸向進(jìn)給運動。安裝工件的工作臺可以實現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運動，并可回轉(zhuǎn)一定的角度。主軸箱可沿立柱導(dǎo)軌作上下運動。尾架可沿床身導(dǎo)軌水平移動，其上的鏜桿支承也可與主軸箱同時上下運動。,8.3 鏜削加工,

56、8.4 鏜孔加工的工藝特點,1.鏜床主要用于加工大型工件或形狀復(fù)雜工件上的孔和孔系。例如變速箱、發(fā)動機缸體等。2.鏜孔尺寸公差等級可達(dá)IT8?IT7，表面粗糙度值一般為1.6～0.8?m。 3.鏜孔可以校正孔原有的軸線偏差或位置偏差。,,鏜刀的形狀,8.5 鉆削的工藝特點,1.鉆削屬于低精度（IT11-IT13）和高表面粗糙度的(Ra50-12.5)加工方法2.容易產(chǎn)生“引偏”，是加工過程中由于鉆頭彎曲產(chǎn)生孔徑擴大、孔不圓等缺陷

57、。原因是刀具呈細(xì)長狀，剛性較差。3.排屑困難，鉆孔在半封閉的狀態(tài)下進(jìn)行，切下來的切屑沿刀具兩側(cè)的螺旋槽上升，容易與已經(jīng)加工出的表面發(fā)生摩擦和擠壓，刮傷已加工表面，降低表面質(zhì)量4.切削熱不容易傳散，切削液難以傳 到切削區(qū)。限制切削速度的提高,9. 磨削加工,磨削加工的機床是磨床，刀具是砂輪磨削加工可以磨削外圓、孔和平面，磨削加工的夾具通常有電磁吸盤、三爪卡盤、頂尖等右圖是磨床的液壓傳動原理圖,,,,,,,,磨床包括外圓磨

58、、內(nèi)圓磨、無心磨等幾種，下圖是萬能外圓磨床的圖形。 M1432A萬能外圓磨床(M—磨床；14—萬能外圓磨床；32—最大磨削直徑的1/10，即最大磨削直徑為320mm；A—性能和結(jié)構(gòu)上經(jīng)過一次重大改進(jìn))。,9.1 磨床類型,9.2磨削的工藝特點,1.磨削的精度高，IT6-IT5，粗糙度低，Ra0.8-0.2，砂輪表面有極多的切削刃同時參加切削。2.可以加工一些難以加工的材料。如淬火鋼、高速鋼以及毛坯的清理。3.切削速度高（30

59、m/s以上）切削溫度高（1000℃以上）。使用冷卻液。4.砂輪有自銳作用，這是其它刀具所不具備的。即磨粒不斷脫落，新的磨粒又是鋒利的。5.磨削力的徑向分力較大，因此，在達(dá)到尺寸以后，還要進(jìn)行多次無進(jìn)給磨削。,10. 齒輪加工概述,齒輪應(yīng)用廣泛。常見的有圓柱齒輪、圓錐齒輪及蝸桿蝸輪等。其中以漸開線圓柱齒輪應(yīng)用最廣。 圓柱齒輪中，齒向平行于軸線的稱直齒輪；齒向呈螺旋線形狀的稱斜齒輪。其齒廓曲線通常采用漸開線。 為了保證齒

60、輪的傳動質(zhì)量，對齒輪加工提出下列要求： (1)傳動運動的準(zhǔn)確性 為保證齒輪傳動速比的準(zhǔn)確性，應(yīng)要求齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差不超過允許值。為此，在齒輪加工中，分齒應(yīng)均勻。 (2)傳動的平穩(wěn)性 所謂傳動平穩(wěn)，是指振動和噪音小，沖擊要小。因此，應(yīng)限制局部齒形的制造誤差，以限制瞬時速比的變動量。 (3) 載荷分布的均勻性 為避免造成齒面應(yīng)力集中，局部磨損，影響使用壽命。,(4)齒側(cè)間隙 指齒輪副在工作狀態(tài)下，非工作齒面間應(yīng)

61、有一定的間隙，以補償齒輪的加工和安裝誤差，補償熱變形，保證齒輪能自由回轉(zhuǎn)和貯存潤滑油。齒側(cè)間隙是由工作條件確定的。制造時，通過控制齒輪齒厚來獲得。 為了適應(yīng)機械產(chǎn)品不同的需要，我國將漸開線圓柱齒輪分為12個精度等級(GBl0095一88)，精度由高至低依次為1?12級。在一般機械中，以7、8級的齒輪應(yīng)用最廣。 齒輪加工分齒坯加工和齒面加工兩個階段，而齒面加工是整個齒輪加工的關(guān)鍵。下面著重介紹漸開線齒面的切削加工。 齒面

62、加工按其加工原理分為成形法和展成法兩類。若刀刃形狀與被切齒輪齒槽的形狀相符，齒面由成形刀具直接切出時，稱成形法，例如銑齒等。若齒面是根據(jù)齒輪的嚙合原理來形成的，稱展成法，例如滾齒、插齒等。,10.1齒輪加工之 銑齒輪,銑齒通常是利用成型刀具（如齒輪銑刀）以及分度盤來進(jìn)行加工。 通過銑削加工的齒輪通常精度不高，這是由于分度盤的精度不高導(dǎo)致的。銑齒適用于加工單件小批量低精度的齒輪。 通常銑齒成本較低，生產(chǎn)率較低。,圖為在臥式

63、萬能銑床上銑直齒輪的示意圖。齒坯安裝在銑床的分度頭上，銑刀旋轉(zhuǎn)作主運動，工作臺帶動齒坯作直線進(jìn)給運動。每銑完一個齒槽后，工件退回，進(jìn)行分度，再銑下一個齒槽。重復(fù)進(jìn)行上述過程，直至銑出全部齒面為止。,10.2齒輪加工之插齒原理和插齒,插齒加工是用插齒刀在插齒機上加工齒輪的，它是按一對圓柱齒輪的嚙合原理進(jìn)行的。如圖：一個是工件，另一個是刀具（插齒刀采用高速鋼制造），在刀具上磨出前角和后角度，工件和刀具之間按傳動比做純滾動旋轉(zhuǎn)，插齒刀同時再做

64、上下往復(fù)運動，可在工件上插出齒輪來。,插齒過程中：插齒刀與工件之間必須維持嚴(yán)格的嚙合關(guān)系，這種運動稱為分齒運動,齒輪加工之插齒原理和插齒,插齒運動的主運動是刀具的上下往復(fù)運動，進(jìn)給運動包括分齒運動（展成運動）、徑向進(jìn)給運動，讓刀運動。讓刀運動的作用是：避免刀具在返回時，刀齒的后刀面與工件發(fā)生摩擦。,10.3齒輪加工之滾齒原理和滾齒,滾刀形狀類似蝸桿，其加工過程與蝸桿蝸輪的嚙合過程相似。為了形成切削刃和容屑槽，滾刀在垂直螺旋線方向等分地

65、開出若干刀槽，并經(jīng)過鏟背、淬火和前、后刀面的刃磨，其刃形又近似于齒條齒形。滾齒時，每個齒形都是由滾刀在旋轉(zhuǎn)中依次對齒坯切削的若干條切削刃包絡(luò)而成的(圖)。當(dāng)滾刀與齒坯進(jìn)行強制嚙合運動時，就在齒坯上切出了漸開線齒形。,齒輪加工之滾齒原理和滾齒,主運動 即滾刀的旋轉(zhuǎn)運動， 展成運動 即滾刀與齒坯之間的嚙合運動，兩者應(yīng)準(zhǔn)確地保持齒輪嚙合傳動比關(guān)系。設(shè)滾刃的頭數(shù)為K(通常K=1)，被加工齒輪的齒數(shù)為Z，則滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，齒坯應(yīng)沿嚙合運動方

66、向轉(zhuǎn)K個齒，即轉(zhuǎn)K／Z轉(zhuǎn)。 垂直進(jìn)給運動 為了切出整個齒寬上的齒形，滾刀須沿齒坯軸線方向作連續(xù)進(jìn)給運動。,第八章 零件表面的加工方案,復(fù)習(xí)思考題車床適合加工何種表面？為什么？用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆孔，為什么精度低且表面粗糙？擴孔和鉸孔為什么能達(dá)到較高的精度和較小的表面粗糙度？鏜孔和鉆孔、擴孔和鉸孔比較，有何特點？鏜床鏜孔與車床鏜孔有何不同，各適用于什么場合？一般情況下，刨

67、削的生產(chǎn)率為什么比銑削低？按加工原理的不同，齒輪齒形加工可以分為哪兩大類？,第八章 零件表面的加工方案,為什么在銑床上銑齒的精度和生產(chǎn)率皆較低？銑齒適合于什么場合？軸上銑鍵槽可選用什么機床和刀具？而孔內(nèi)鍵槽選用什么機床和刀具？插齒和滾齒各適合于加工何種齒輪？磨削為什么能達(dá)到較高的精度和較小的表面粗糙度？加工要求精度高、表面粗糙度低的紫銅或鋁合金軸件外圓時，應(yīng)選用哪種加工方法

68、？為什么？,第三章 機械加工工藝過程,返回索引,1.下料2. 粗車3.焊接4.精車5.磨削6.鉆孔,生產(chǎn)過程中，直接改變毛坯形狀、尺寸和性能，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為工藝過程。工藝過程由很多工序組成。工序是指在一個工作地點對一個或一組工件所連續(xù)完成的部分工藝過程。例：,1.生產(chǎn)類型,按產(chǎn)量劃分：,1.生產(chǎn)類型,1.單件小批生產(chǎn)：很少重復(fù)，重型機器和試制零件時通常是這種