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1、1/62,機械制造技術基礎,北京交通大學機電學院 劉偉,2/62,,機械制造技術基礎,第2章 機械制造過程基礎知識 Fundamental of Mechanical Manufacturing Process,2.2 零件機械加工方法 Mechanical Machining Method for Parts,3/62,機器零件都是由若干不同類型的基本表面（例如外圓表面、內圓表面、平面等）構成的，零件的加工過程實際上就是獲得這些表面的過程。,4/62,零件表面的切削加工成形方法 切削加工的成形運動 典型表面加工方法 切削用量與切削層截面參數(shù),1,4,2,3,5/62,1 零件表面的切 削加

2、工成形方法,,6/62,,,加工過程中質量的變化 （ ）,0：材料去除加工,=0：材料成形加工：如鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金等。,0：材料累積：加工利用微體積材料逐漸疊加的方式使零件成形,切削加工：利用切削刀具從工件上切除多余材料 特種加工：指利用機械能以外的其他能量直接去除材料,一、機械制造中的加工方法,7/62,,二、零件表面的切削加工成形方法 1零件表面的形狀 零件表面可以看作是一條線（稱為母線）沿另一條線（稱為導線）運動的軌跡。母線和導線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線。常見的零件表面按其形狀可分為3類：,,,,8/62,（1）旋轉表面：,（3）特形表面：,（2）縱向表面：,9/62,2零件

3、表面的形成方法,軌跡法：刀具切削點按一定的規(guī)律作軌跡運動，形成所需的發(fā)生線（刀具需要有一個獨立的成形運動 。,成形法：刀具刀刃就是切削線，它的形狀及尺寸與需要成形的發(fā)生線一致（刀具不需要專門的成形運動）。,,,10/62,相切法：刀具中心按一定規(guī)律作軌跡運動，切削點運動軌跡與工件相切就形成了發(fā)生線（刀具需要有兩個獨立的成形運動，即刀具的旋轉和刀具中心按一定規(guī)律運動）。,展成法：又稱范成法，其工件的一條生線也是刀刃運動軌跡的包絡線，且包絡線需通過刀具與工件之間的范成運動來生成。,11/62,,,,,2切削加工的成形運動,12/62,,,, 主運動和進給運動是實現(xiàn)切削加工的基本運動，可以由刀具來完

4、成，也可以由工件來完成；可以是直線運動（用 T 表示），也可以是回轉運動（用 R 表示）。正是由于上述不同運動形式和不同運動執(zhí)行元件的多種組合，產生了不同的加工方法。,2切削加工的成形運動,13/62,3 典型表面加工方法,,14/62,,3.1 外圓表面加工方法 一、外圓表面的車削加工,3精細車,2精車,1粗車,15/62,提高外圓表面車削生產效率的途徑 車削是軸類、套類和盤類零件外圓表面加工的主要工序，也是這些零件加工耗費工時最多的工序。提高外圓表面車削生產效率的途徑主要有：,16/62,2）采用強力切削 強力切削是通過增大切削面積來提高生產效率的。,l）采用高速切削 高速切削是通過提

5、高切削速度來提高加工生產效率的。切削速度的提高除要求車床具有高轉速外，主要受刀具材料的限制。,17/62,,3）采用多刀加工方法,18/62,二、外圓表面的磨削加工 （一）加工方法 1工件有中心支承的外圓磨削,19/62,（1）縱向進給磨削,20/62,（2）橫向進給磨削（切入磨削）,21/62,,(3)外圓和端面同時磨削,22/62,2工件無中心支承的外圓磨削,2-4 無心外圓磨削,23/62,（二）外圓磨削的尺寸控制,24/62,三、外圓表面的精整、光整加工 精整、光整加工是精加工后，從工件表面上不切除或切除極薄金屬層，用以提高加工表面的尺寸和形狀精度、減小表面粗糙度或用以強化表面的加

6、工方法。,25/62,1. 研磨,研磨是指用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄表面層的精加工方法。 研磨是以物理和化學作用除去零件表層金屬的一種加工方法，因而包含著物理和化學的綜合作用。,26/62,研磨分手工研磨和機械研磨兩種。,,圖2-5 機械研磨外圓,27/62,2超精加工 （1）定義：用極細磨料的油石，以恒定壓力（520Mp）和復雜相對運動對工件進行微量切削，以降低表面粗糙度為主要目的的精密加工方法。 （2）加工方法：工件以較低速度旋轉，油石做往復振動和縱向進給 （3）加工范圍：大批量生產中加工曲軸、凸輪軸的軸徑外圓、飛輪、離合器盤的端平面以及滾動軸承的滾道等。,28/62,,2超

7、精加工,,圖2-6 外圓的超精加工,29/62,3.2 內圓表面加工,,30/62,1鉆孔,一、鉆孔與擴孔加工,圖2-7 兩種鉆孔方式,31/62,常用的鉆孔刀具有：麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等。標準麻花鉆的結構如圖。,32/62,擴孔是用擴孔鉆對已經鉆出、鑄出或鍛出的孔作進一步加工。擴孔鉆與麻花鉆相似，但刀齒數(shù)較多，沒有橫刃。,2擴孔,圖2-8 擴孔,圖2-9 擴孔鉆,33/62,擴孔除了可以加工圓柱孔之外，還可以用各種特殊形狀的擴孔鉆（亦稱锪鉆）來加工各種沉頭座孔和锪平端面。锪鉆的前端常帶有導向柱，用已加工工孔導向。,圖2-10 锪鉆,34/62,二、鉸孔 鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產

8、中應用很廣。對于較小的孔，相對于內圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經濟實用的加工方法。,,35/62,鉸刀,,36/62,三、鏜孔 鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法，鏜孔工作既可以在鏜床上進行，也可以在車床上進行。,鏜孔有三種不同的加工方式。,1鏜孔方式,37/62,（1）工件旋轉，刀具作進給運動,,,圖2-11 工件旋轉、刀具進給的鏜孔方式,38/62,,（2）刀具旋轉，工件作進給運動,,圖2-12 刀具旋轉、工件進給的鏜孔方式,39/62,（3）刀具旋轉并作進給運動,圖2-13 刀具既回轉又進給的鏜孔方式,40/62,1珩磨原理及珩磨頭,四、珩磨孔,珩磨是利用帶有磨條（

9、油石）的珩磨頭對孔進行精整、光整加工的方法。,圖2-14 珩磨原理,41/62,珩磨頭磨條的徑向伸縮調整有手動、氣動和液壓等多種結構形式。 圖為手動調整結構。,,,圖2-15 珩磨頭,42/62,五、拉孔,圖2-16 在臥式拉床上拉孔,,43/62,3.3 平面及復雜曲面加工,,44/62,一、概述 平面是箱體類零件、盤類零件的主要表面之一，平面加工的技術要求包括：平面本身的精度（例如直線度、平面度），表面粗糙度，平面相對于其他表面的位置精度（例如平行度、垂直度等）。 加工平面的方法很多，常用的有銑、刨、車、拉、磨削等方法。其中銑平面是平面加工應用最廣泛的方法。,45/62,二、銑平面

10、,圖2-17 銑平面,46/62,銑削方式,順銑,,,1.銑削方式,逆銑,47/62,順銑和逆銑各有特點，應根據加工的具體條件合理選擇。,由于端銑的加工質量和生產效率比周銑高，在大批量生產中端銑比周銑用得多。周銑可使用多種形式的銑刀，能銑槽、銑成形表面，并可在同一刀桿上安裝幾把刀具同時加工幾個表面，適用性好，在生產中用得也比較多。,48/62,3.4 齒輪加工,,49/62,圓柱齒輪加工的方法主要有滾齒和插齒等；錐齒輪的加工方法有加工直齒圓錐齒輪的刨齒、銑齒、拉齒和加工弧齒輪的銑齒。,50/62,一、插齒,51/62,插齒原理及所需要的運動,圖2-19 插齒原理及加工時所需的運動,52/62,

11、插齒刀刀刃運動軌跡形成一個齒輪，稱為產形齒輪，直齒插齒刀刀刃在端面上的投影就是產形輪的齒形。,53/62,齒輪滾刀在齒輪制造中應用很廣泛，可以用來加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標準齒輪和變位齒輪。用齒輪滾刀加工齒輪的過程，相當于一對螺旋齒輪嚙合滾動的過程。,二、滾齒,54/62,用齒輪滾刀加工齒輪的情況,圖2-20 滾齒,55/62,三、剃齒,1、剃齒工作原理,盤形剃齒刀外型很像齒輪，加工時剃齒刀和齒輪軸交錯成一角度，作螺旋齒輪嚙合。,圖2-21 剃齒工作情況 1-剃齒刀；2工件,56/62,2、剃齒刀的用途和種類,,剃齒刀是一種精加工齒輪刀具，主要限制是不能加工淬硬的齒輪。,57/62,圖2-

12、22 幾種典型的剃齒刀,58/62,四、磨齒機床 磨齒機多用于對淬硬的齒輪進行齒廓的精加工。 1、成形砂輪磨齒機的原理和運動,59/62,2、展成法磨齒機的原理和運動 1）連續(xù)磨齒 2）分度磨齒,60/62,4. 切削用量與切削層截面參數(shù),切削運動刀具與工件間的相對運動,1.主運動,速度最高、消耗機床功率最多的運動,2.進給運動,金屬層不斷投入切削的運動,3.合成運動,主運動、進給運動合成的運動,4.加工表面,待加工表面、過渡表面、已加工表面,61/62,4. 切削用量與切削層截面參數(shù),切削參數(shù),切削用量,1.切削速度 vc,切削刃上點在主運動方向的瞬時速度,2.進給量 f,每轉刀具相對工件的位移量,進給速度vf,3.背吃刀量 ap,垂直于主運動和進給運動的切削層最大尺寸,俗稱切削深度,62/62,4. 切削用量與切削層截面參數(shù),切削參數(shù),切削用量,切削層參數(shù),1.切削層公稱厚度 hD,垂直于過渡表面測量的切削層尺寸,hD f sinr,2.切削層公稱寬度 bD,沿過渡表面測量的切削層尺寸,bD ap /sinr,3.切削層公稱橫截面積 AD,切削層橫截面積,ADhDbD apf,,63/62,圖2-23 切削運動與加工表面,,,64/62,圖2-24 切削用量和切削層參數(shù),,,