(機(jī)械制造基礎(chǔ)第三版)學(xué)習(xí)情境二軸類(lèi)、箱體類(lèi)零件的冷加工方法.ppt

1、機(jī)械制造基礎(chǔ) (第三版) 主編：陳強(qiáng) 張雙俠,學(xué)習(xí)情境二 軸類(lèi)、箱體類(lèi)零件的冷加工方法,任務(wù)1 刀具的認(rèn)識(shí)與切削現(xiàn)象分析,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.了解切削運(yùn)動(dòng)與切削用量。 2.掌握車(chē)刀結(jié)構(gòu)、組成。 3.常用刀具材料與加工適用范圍。 4.能夠進(jìn)行刀具選用與刃磨。 5.掌握切削加工中各種物理現(xiàn)象對(duì)加工的影響。 【情境導(dǎo)入】 同學(xué)們，大家了解圖2-1所示中這些車(chē)削常用刀具嗎？它們是又哪些部分組成？在加工中如何在相同條件下刀具使用壽命會(huì)最大？這些內(nèi)容是我們每一名學(xué)習(xí)車(chē)削加工知識(shí)的同學(xué)都必須要面臨的問(wèn)題。機(jī)械產(chǎn)品由毛坯到成品的加工過(guò)程用什么樣的刀具、機(jī)床、怎樣操作才能加工出合格產(chǎn)品，這些問(wèn)題同學(xué)們思考過(guò)嗎？加

2、工過(guò)程中伴隨刀具與機(jī)床會(huì)出現(xiàn)哪些加工現(xiàn)象？這些問(wèn)題讓我們通過(guò)下面的學(xué)習(xí)來(lái)一起解決吧。,圖2-1 常用車(chē)刀,【任務(wù)描述】 獨(dú)立完成外圓車(chē)刀角度繪制，已知刀具主偏角r=450；副偏角r =100；前角o =150；后角o =50；刃傾角s=100，刀體厚度與寬度自定義。同時(shí)闡述車(chē)削加工過(guò)程中伴隨有哪些物理現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)刀具壽命有何影響？對(duì)零件進(jìn)行簡(jiǎn)單工藝分析，學(xué)會(huì)車(chē)刀角度的刃磨，并能獨(dú)立加工出合格產(chǎn)品，從而達(dá)到本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。 【任務(wù)分析】 此次任務(wù)是以外圓車(chē)刀為例，全面介紹車(chē)刀組成、角度、切削變形、切削力、切削溫度、刀具磨損等詳細(xì)內(nèi)容，以刀具角度繪制任務(wù)為載體引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)掌握刀具幾何角度

3、等難點(diǎn)問(wèn)題，為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。 【相關(guān)知識(shí)】 2.1.1切削加工基本知識(shí) 1. 切削運(yùn)動(dòng) 為切除工件上多余的金屬層，加工過(guò)程中刀具與工件之間必須要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)。 （1）主運(yùn)動(dòng) 由機(jī)床或人力提供運(yùn)動(dòng)，使工件與刀具之間產(chǎn)生的主要相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它是進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的特征是速度最高，消耗功率最多。,（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是為了使切削活動(dòng)能夠連續(xù)或間斷地進(jìn)行下去所必須的運(yùn)動(dòng)。 （3）合成切削運(yùn)動(dòng) 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，刀具切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為合成切削運(yùn)動(dòng)，其大小與方向用合成速度向量ve 表示。,圖2-2 主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng),圖2-3 合成切削運(yùn)

4、動(dòng),2. 加工表面與切削用量 （1）工件的加工表面 在切削加工過(guò)程中，工件上始終有三個(gè)不斷變化著的表面，如圖2-4所示。 待加工表面 即將被切去金屬層的表面。 過(guò)渡表面（也稱(chēng)為加工表面）切削刃正在切削著的表面。 已加工表面 工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。,圖2-4 工件上的表面,（2）切削用量 切削速度 切削速度vc是刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)線(xiàn)速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的距離，單位是m/s或m/min。 vc =dn/1000 進(jìn)給量f 進(jìn)給量是刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件的位移量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來(lái)表述和度量，其單位是mm/r或

5、mm/str。 背吃刀量ap 背吃刀量一般指工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。 車(chē)外圓時(shí): ap =（dw-dm）/2,圖2-5 切削用量,3. 切削層參數(shù) 刀具切削刃在一個(gè)進(jìn)給量的進(jìn)給中，從工件待加工表面上切下來(lái)的金屬層稱(chēng)為切削層。切削層參數(shù)就是指這個(gè)切削層的截面尺寸，它決定了刀具所承受負(fù)荷的大小及切屑的尺寸大小，還影響切削力和刀具磨損、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率。如圖2-6所示，切削層尺寸可用以下三個(gè)參數(shù)表示: （1）切削層公稱(chēng)厚度（hD） 是切削刃兩瞬時(shí)位置過(guò)渡表面間的距離。 （2）切削層公稱(chēng)寬度（bD） 是沿過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸。 （3）切削層公稱(chēng)橫截面面積（AD） 是切削層橫截面的

6、面積。,圖2-6 車(chē)外圓時(shí)切削層參數(shù),2.1.2 刀具幾何角度 1. 車(chē)刀的組成 以外圓車(chē)刀為例，車(chē)刀由刀柄和刀頭組成，如圖2-7所示。,圖2-7 車(chē)刀的組成,2. 刀具靜止參考系 （1）正交平面靜止參考系 正交平面靜止參考系由相互垂直的Pr、Ps、Po三個(gè)坐標(biāo)平面組成，如圖2-8所示。 （2）正交平面靜止參考系中刀具角度的定義與標(biāo)注（如圖2-9所示） 3. 刀具工作角度 （1）縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響 （2）橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響 （3）刀具安裝高、低的影響 （4）刀桿軸線(xiàn)不垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的影響,圖2-8 正交平面靜止參考系,圖2-9 正交平面靜止參考系中刀具角度的定義

7、與標(biāo)注,圖2-12 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響,圖2-13 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響,圖2-14刀具安裝高、低對(duì)刀具工作角度的影響,圖2-15刀桿軸線(xiàn)不垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的工作角度,2.1.3 金屬切削變形 1. 切削變形與變形系數(shù) （1）切削變形 切削層金屬形成切屑的過(guò)程就是在刀具的作用下發(fā)生變形的過(guò)程，切削過(guò)程中切削層金屬的變形大致可劃分為三個(gè)區(qū)域，如圖2-16所示。 第一變形區(qū) 從OA線(xiàn)開(kāi)始發(fā)生塑性變形，到OM線(xiàn)金屬晶粒的剪切滑移基本完成。從OA線(xiàn)到OM線(xiàn)區(qū)域（圖中區(qū)）稱(chēng)為第一變形區(qū)。OA稱(chēng)作始滑移線(xiàn)，OM稱(chēng)作終滑移線(xiàn)。在第一變形區(qū)內(nèi)，變形的主要特征就是沿滑移線(xiàn)的剪切變形，

8、以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。 第二變形區(qū) 切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，基本上和前刀面平行。這一區(qū)域（圖中區(qū)）稱(chēng)為第二變形區(qū)。 第三變形區(qū) 已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦，造成表層金屬纖維化與加工硬化。這一區(qū)域（圖中區(qū)）稱(chēng)為第三變形區(qū)。 （2）變形系數(shù) 切削層金屬經(jīng)過(guò)切削加工形成的切屑，其長(zhǎng)度較切削層長(zhǎng)度縮短，厚度較切削層厚度增加，說(shuō)明切削層金屬發(fā)生了變形，總體呈現(xiàn)收縮趨勢(shì)。如圖2-17所示。 其變形程度的大小，可近似地用變形系數(shù)來(lái)衡量。變形系數(shù)等于切削層金屬的長(zhǎng)度與切屑的長(zhǎng)度之比，也等于切屑的厚度與切削層金屬的厚度之比，即 =l/l

9、c=hch/hD1,圖2-16 切削變形區(qū),圖2-17切削層金屬的變形,2. 切屑類(lèi)型與積屑瘤 （1）切屑類(lèi)型 切削金屬時(shí)，由于工件材料、刀具幾何角度、切削用量等差異，會(huì)出現(xiàn)四種不同形態(tài)的切屑，如圖2-18所示。觀(guān)察不同形態(tài)的切屑，便于分析切削過(guò)程，主動(dòng)地控制切削條件，使切屑形態(tài)向著有利于生產(chǎn)的方向轉(zhuǎn)化。 帶狀切屑 切屑連續(xù)成較長(zhǎng)的帶狀，底面光滑，背面無(wú)明顯裂紋，呈微小鋸齒形，如圖2-18（a）所示。一般加工塑性金屬，如加工低碳鋼、銅、鋁等材料時(shí)形成此類(lèi)切屑，必要時(shí)需采取斷屑措施。 節(jié)狀切屑 切屑背面有較深的裂紋，呈較大的鋸齒形，如圖2-18（b）所示。這是由于剪切面上的局部剪切應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)

10、度極限的結(jié)果。 粒狀切屑（單元切屑） 切削塑性材料時(shí)，若整個(gè)剪切面上的剪切應(yīng)力超過(guò)了材料斷裂強(qiáng)度，所產(chǎn)生的裂紋貫穿切屑斷面時(shí)，擠裂呈粒狀切屑，如圖2-18（c）所示。 崩碎切屑 切削鑄鐵、青銅等脆性材料時(shí)，切削層通常在彈性變形后未經(jīng)塑性變形，突然崩碎而成為碎粒狀切屑，如圖2-18（d）所示。,圖2-18 切屑的基本形態(tài),（2）積屑瘤 積屑瘤是在一定切削速度范圍內(nèi)，加工鋼材、有色金屬等塑性材料時(shí)，在切削刃附近的前刀面上會(huì)出現(xiàn)一塊高硬度的楔狀金屬，它包圍著切削刃，且覆蓋著部分前刀面，可代替切削刃對(duì)工件進(jìn)行切削加工，這塊硬度很高（硬度約為工件材料的23倍）的金屬稱(chēng)為積屑瘤。 積屑瘤的產(chǎn)生與成長(zhǎng) 在一

11、定的切削速度范圍內(nèi)，切屑底層與前刀面發(fā)生劇烈摩擦，使切屑底層流動(dòng)緩慢，稱(chēng)為滯留層。滯留層與前刀面發(fā)生粘結(jié)，隨著切削的進(jìn)行，滯留層不斷堆積，粘結(jié)越來(lái)越大，逐漸成長(zhǎng)為積屑瘤，如圖2-19所示。產(chǎn)生積屑瘤的決定因素是切削溫度，加工硬化與粘結(jié)是形成積屑瘤的必要條件。,圖2-19 積屑瘤的產(chǎn)生與成長(zhǎng), 積屑瘤的脫落與消失 隨著切削速度的提高，切削溫度達(dá)到或超過(guò)500-600時(shí)，由于溫度高，加工硬化消失，金屬軟化，前刀面上的硬塊被切屑帶走，這樣積屑瘤便脫落或消失。 積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響 增大刀具前角 影響刀具的壽命 增大切削厚度 降低工件表面質(zhì)量 控制積屑瘤的措施 降低工件材料的塑性減小刀具與切屑間的摩

12、擦系數(shù)，減少黏結(jié)，抑制積屑瘤的生長(zhǎng)。 控制切削速度 當(dāng)切削速度控制為vc 100m/min的高切削速度時(shí)，前刀面不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。,2.1.4 切削力 1. 切削力的來(lái)源及分解 切削力主要來(lái)源于兩個(gè)方面：一是克服切屑形成過(guò)程中金屬產(chǎn)生彈、塑性變形的變形抗力所需要的力；二是克服切屑與刀具前刀面、工件表面與后刀面之間的摩擦阻力所需要的力。 總切削力可以分解為: （1）主切削力Fc 總切削力F在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力，也稱(chēng)切向力，與基面垂直。 是計(jì)算刀具強(qiáng)度、設(shè)計(jì)機(jī)床零件、確定機(jī)床功率的主要依據(jù)，消耗切削總功率的95%左右。 （2）進(jìn)給力Ff 總切削力F在進(jìn)給方向上的分力，也稱(chēng)進(jìn)給抗力、走刀抗力或軸向力。

13、它作用在工件與機(jī)床剛性最差的方向上，使工件在水平面內(nèi)變形，影響加工精度，并易引起振動(dòng)。它是校驗(yàn)機(jī)床剛度的主要依據(jù)。 （3）背向力Fp總切削力F在垂直進(jìn)給方向上的分力，也稱(chēng)徑向力或吃刀抗力。用來(lái)計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度等。,圖2-21 總切削力及分力,2.1.5切削熱與切削溫度 1.切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo),圖 2-22 切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo),2.切削溫度,圖2-23切削溫度的分布,2.1.6 刀具磨損與刀具耐用度 1.刀具磨損的形式 （1）前刀面磨損 前刀面磨損是指在刀具前刀面上距切削刃一定距離處出現(xiàn)月牙洼的磨損現(xiàn)象，如圖2-24所示。 （2）后刀面磨損 指磨損的部位主要發(fā)生在后刀面。 （3）前、后刀面同時(shí)磨

14、損 當(dāng)切削塑性金屬時(shí)，如果切削厚度適中，則經(jīng)常會(huì)發(fā)生前刀面與后刀面同時(shí)磨損的磨損形式。,圖2-24 刀具磨損,2.刀具磨損過(guò)程 正常磨損情況下，刀具的磨損量隨切削時(shí)間的增加而逐漸擴(kuò)大。以后刀面磨損為例，其典型磨損過(guò)程大致分為三個(gè)階段，如圖2-25所示。,（1）初期磨損階段（圖示OA階段） 在刀具開(kāi)始切削的短時(shí)間內(nèi)磨損較快。這是因?yàn)榈毒咴谌心ズ螅睹娴谋砻娲植诙戎荡?，表層組織不耐磨所致。 （2）正常磨損階段（圖示AB階段） 隨著切削時(shí)間的增加，磨損量以較均勻的速度加大。這是由于刀具表面高低不平及不耐磨的表層已被磨去，形成一個(gè)穩(wěn)定區(qū)域，因而磨損速度較以前緩慢。但磨損量隨切削時(shí)間而逐漸增加。這一階段

15、也是刀具工作的有效階段。 （3）急劇磨損階段（圖示BC階段） 當(dāng)?shù)毒吣p量達(dá)到某一數(shù)值后，磨損急劇加速，繼而刀具損壞。這是由于切削時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，刀具磨損嚴(yán)重，切削溫度劇升，刀具強(qiáng)度、硬度降低所致。生產(chǎn)中為合理使用刀具并保證加工質(zhì)量，應(yīng)在這一階段到來(lái)之前就及時(shí)重磨刀具或更換新刀。,圖2-25刀具磨損過(guò)程,3.刀具磨損限度 刀具磨損限度是對(duì)刀具規(guī)定一個(gè)允許磨損量的最大值，或稱(chēng)刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具磨損限度一般規(guī)定在刀具后刀面上，以磨損量的平均值VB表示。這是因?yàn)榈毒吆蟮睹婺p便于測(cè)量，且對(duì)加工質(zhì)量影響大。 4.刀具的耐用度 刃磨好的刀具從開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止總的切削時(shí)間稱(chēng)為刀具耐用度，用T表

16、示。也可用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)前的切削路程長(zhǎng)度或加工出的零件數(shù)來(lái)表示刀具的耐用度。 刀具耐用度是確定換刀時(shí)間的重要依據(jù)，也是衡量工件材料切削加工性和刀具切削性能優(yōu)劣以及刀具幾何參數(shù)和切削用量選擇是否合理的重要指標(biāo)。刀具耐用度與刀具壽命的概念不同。所謂刀具壽命，是指一把新刀從投入使用到報(bào)廢為止總的切削時(shí)間，它等于刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)。,2.1.8切削液的合理選擇,1.切削液的作用 （1）潤(rùn)滑作用 （2）冷卻作用 （3）清洗與防銹作用,2.切削液的種類(lèi) （1）水溶液 水溶液是以水為主要成分并加入防銹添加劑的切削液。由于水的熱導(dǎo)率、比熱和汽化熱較大，因此，水溶液主要起冷卻作用，同時(shí)由于其潤(rùn)滑性能較差，所以

17、主要用于粗加工和普通磨削加工中。 （2）切削油 切削油是以礦物油為主要成分并加入一定的添加劑而構(gòu)成的切削液。切削油主要起潤(rùn)滑作用。 （3）乳化液 乳化液是乳化油加95%98%水稀釋成的一種切削液。乳化油由礦物油、乳化劑配制而成。乳化劑可使礦物油與水乳化形成穩(wěn)定的切削液。,【任務(wù)實(shí)施】 已知刀具主偏角r=450；副偏角r =100；前角o =150；后角o =50；刃傾角s=100，刀體厚度與寬度自定義。以二維圖表示刀具各幾何角度，如圖2-30所示。,圖2-30 車(chē)刀幾何角度,任務(wù)2 階梯軸的車(chē)削加工 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.了解我國(guó)機(jī)床的分類(lèi)與型號(hào)編制。 2.車(chē)削加工范圍、CA6140車(chē)床組成與結(jié)構(gòu)

18、。 3.掌握常用車(chē)刀結(jié)構(gòu)分類(lèi)。 4.能夠進(jìn)行刀具選用與刃磨。 5.掌握階梯軸車(chē)削加工方法。 【情境導(dǎo)入】 在我們的日常生活中回轉(zhuǎn)類(lèi)階梯軸隨處可見(jiàn)，如圖2-31所示。如變速箱中支撐齒輪的傳動(dòng)軸、機(jī)床的各種主軸等，這些零件事如何加工車(chē)來(lái)的呢？加工過(guò)程中，除了我們學(xué)習(xí)過(guò)的刀具相關(guān)知識(shí)外，加工用車(chē)床也是我們接下來(lái)要學(xué)習(xí)的重要部分，只有這樣，才能通過(guò)刀具與機(jī)床加工出合格的產(chǎn)品。,圖2-31 階梯軸,【任務(wù)描述】 獨(dú)立完成如圖2-32所示階梯軸加工操作。企業(yè)加工中要分析毛坯材料，了解加工中所 涉及的加工表面，對(duì)零件進(jìn)行簡(jiǎn)單工藝分析。學(xué)會(huì)車(chē)刀角度的刃磨，并能獨(dú)立加工出合格產(chǎn)品，從而達(dá)到本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。 【

19、任務(wù)分析】 此次任務(wù)是以CA6140外圓車(chē)床為例，全面介紹車(chē)床型號(hào)、組成、種類(lèi)、車(chē)刀類(lèi)型、刀具刃磨等相關(guān)知識(shí)，以階梯軸加工任務(wù)為載體引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)掌握機(jī)床結(jié)構(gòu)等難點(diǎn)問(wèn)題，為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。通過(guò)分析零件圖，完成以下具體任務(wù)： 1認(rèn)識(shí)車(chē)刀，了解車(chē)刀的組成 2能正確選用車(chē)刀材料與刃磨車(chē)刀。 3階梯軸加工方法分析,圖2-32 加工用階梯軸,2.2.1 機(jī)床的分類(lèi)和型號(hào)編制 1.機(jī)床的分類(lèi) 我國(guó)機(jī)床的傳統(tǒng)分類(lèi)方法主要是按加工性質(zhì)和所用刀具進(jìn)行分類(lèi)，即將機(jī)床分為11大類(lèi):車(chē)床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、鋸床、其他機(jī)床（含特種加工機(jī)床）。在每一類(lèi)機(jī)床中，又按工

20、藝范圍、布局形式和結(jié)構(gòu)等分為若干組，每一組又細(xì)分為若干系列。,2.機(jī)床的型號(hào)編制方法,圖2-33 通用機(jī)床型號(hào)的表示方法,2.2.2 車(chē)削加工范圍與特點(diǎn) 1.車(chē)削加工范圍 主要用來(lái)加工各種回轉(zhuǎn)體表面以及回轉(zhuǎn)體的端面，還可進(jìn)行切斷、切槽、車(chē)螺紋、鉆孔、絞孔、擴(kuò)孔等工作。對(duì)車(chē)床進(jìn)行適當(dāng)改裝或使用其他附件和夾具，可加工形狀更為復(fù)雜的零件，還可實(shí)現(xiàn)鏜削、磨削、研磨、拋光、滾花、繞彈簧等加工。車(chē)削加工可以對(duì)鋼、鑄鐵、有色金屬及許多非金屬材料進(jìn)行加工。 2.車(chē)削加工特點(diǎn) （1）率高、工藝范圍廣 （2）生產(chǎn)成本低 （3）高速細(xì)車(chē)是加工小型有色金屬零件的主要方法 （4）精度范圍大 2.2.3 普通車(chē)床 1.車(chē)

21、床的種類(lèi) 車(chē)床主要可分為臥式車(chē)床、立式車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床、馬鞍車(chē)床、多刀半自動(dòng)車(chē)床、仿形車(chē)床及仿形半自動(dòng)車(chē)床、單軸自動(dòng)車(chē)床、多軸自動(dòng)車(chē)床及多軸半自動(dòng)車(chē)床等。此外，還有各種專(zhuān)門(mén)化車(chē)床，如凸輪軸車(chē)床、鏟齒車(chē)床、曲軸車(chē)床、高精度絲杠車(chē)床等。其中以普通臥式車(chē)床應(yīng)用最為廣泛。 2.CA6140普通型臥式車(chē)床 圖2-34所示為CA6140普通型臥式車(chē)床外觀(guān)圖。,圖2-34 CA6140普通型臥式車(chē)床外觀(guān)圖,2.2.4 車(chē)刀 車(chē)刀是用于數(shù)控車(chē)床、普通車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床和自動(dòng)車(chē)床的刀具。它是生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種刀具。 1.車(chē)刀按用途分類(lèi) 車(chē)刀按用途可分為外圓車(chē)刀、成形車(chē)刀、螺紋車(chē)刀等，如圖2-38所示。,圖2-3

22、8 車(chē)刀按用途分類(lèi),2.車(chē)刀按結(jié)構(gòu)分類(lèi) 車(chē)刀按結(jié)構(gòu)可分為整體車(chē)刀、焊接車(chē)刀、機(jī)夾車(chē)刀、可轉(zhuǎn)位車(chē)刀和成形車(chē)刀等，如圖2-39所示。,圖2-39車(chē)刀按結(jié)構(gòu)分類(lèi),【任務(wù)實(shí)施】 完成圖示2-32所示階梯軸加工。綜合考慮材料與毛坯余量因素，制定工序安排如表2-3所示。 表2-3 階梯軸加工評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),任務(wù)3 變速箱殼體的銑削加工 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.學(xué)習(xí)銑削加工范圍。 2.掌握常用銑床XA6132臥式萬(wàn)能銑床和XA5032立式銑床操作。 3.能夠合理確定切削用量對(duì)表面進(jìn)行加工。 4.了解銑削加工方式。 5.能夠正確進(jìn)行銑刀安裝與調(diào)整，排除機(jī)床常見(jiàn)故障，安排零件銑削加工工藝。 6.能分析加工表面質(zhì)量。 【情境

23、導(dǎo)入】,圖2-41所示為銑削加工中一些典型零件，這些腔體類(lèi)零件、凸臺(tái)、軸上的各種鍵槽是如何銑削出來(lái)的呢？用什么樣的刀具、機(jī)床、怎樣操作才能加工出合格產(chǎn)品，這些問(wèn)題同學(xué)們思考過(guò)嗎？加工過(guò)程中伴隨刀具與機(jī)床會(huì)出現(xiàn)哪些加工現(xiàn)象？這些問(wèn)題讓我們通過(guò)下面的學(xué)習(xí)來(lái)一起解決吧。,圖2-41 銑削典型零件,【任務(wù)分析】 如圖2-42所示零件，以臺(tái)階面銑削為任務(wù)載體，熟知常用銑床的操作，掌握銑削加工方式的分類(lèi)與各自特點(diǎn)，能自主根據(jù)加工工件選擇相應(yīng)銑刀，能獨(dú)立進(jìn)行銑刀的安裝與調(diào)整。以臺(tái)階面銑削為載體引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)分析零件圖，完成以下具體任務(wù)為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。 1零件圖加工表面分析。 2認(rèn)識(shí)銑刀，了解銑削加

24、工方式 3能正確安裝銑刀。 4臺(tái)階面加工,圖2-42 銑削臺(tái)階面零件,【相關(guān)知識(shí)】 2.3.1 銑削加工特點(diǎn)與應(yīng)用 1.銑削加工特點(diǎn) （1）生產(chǎn)率較高 銑刀是多刃刀具，銑削時(shí)有多個(gè)刀刃同時(shí)進(jìn)行切削，總的切削寬度較大。銑削的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)，便于采用高速銑削，所以銑削的生產(chǎn)率較高。 （2）銑削過(guò)程不平穩(wěn) 銑刀的刀刃切入和切出會(huì)產(chǎn)生切削力沖擊，并引起同時(shí)工作刀刃數(shù)的變化;每個(gè)刀刃的切削厚度是變化的，這將使切削力發(fā)生波動(dòng)。因此，銑削過(guò)程不平穩(wěn)，易產(chǎn)生振動(dòng)。為保證銑削加工質(zhì)量，要求銑床在結(jié)構(gòu)上有較高的剛度和抗振性。 （3）散熱條件較好 銑刀刀刃間歇切削，可以得到一定的冷卻，因而散熱條件較好。但是，切

25、入和切出時(shí)溫度的變化、切削力的沖擊，將加速刀具的磨損，甚至可能引起硬質(zhì)合金刀片的碎裂。此外，銑床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，銑刀的制造和刃磨比較困難。 2.銑削加工應(yīng)用 銑削主要對(duì)平面、臺(tái)階面、溝槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面進(jìn)行切削加工，如圖2-43所示。,圖2-43 銑削加工應(yīng)用,2.3.2 銑削加工用量 1.銑削運(yùn)動(dòng) 由圖2-43可知，不論哪一種銑削加工，為完成銑削過(guò)程必須有以下運(yùn)動(dòng): （1）主運(yùn)動(dòng)（vc） 銑刀的旋轉(zhuǎn); （2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（vf） 工件隨工作臺(tái)緩慢的直線(xiàn)移動(dòng)。 2.銑削用量 銑削時(shí)的銑削用量由銑削速度vc、進(jìn)給量f、背吃刀量（又稱(chēng)銑削深度）ap和側(cè)吃刀量（又稱(chēng)銑削寬度）ae四要素組成。

26、 （1）銑削速度vc 銑削速度即銑刀最大直徑處的線(xiàn)速度，可由下式計(jì)算: vc =dn/1000（m/min） （2）進(jìn)給量f 銑削時(shí)，工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于刀具的移動(dòng)量即為銑削時(shí)的進(jìn)給量。由于銑刀為多刃刀具，計(jì)算時(shí)按單位時(shí)間不同，有以下三種度量方法: 每齒進(jìn)給量fz，其單位為毫米每齒（mm/z）。 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f，其單位為毫米每轉(zhuǎn)（mm/r）。 每分鐘進(jìn)給量vf，又稱(chēng)進(jìn)給速度，其單位為毫米每分鐘（mm/min）。 上述三者的關(guān)系為 vf =fn=fz zn（mm/min）,（3）背吃刀量（銑削深度）ap 如圖2-44所示，背吃刀量為平行于銑刀軸線(xiàn)方向測(cè)量的切削層尺寸，單位為毫米。因周銑與端銑

27、時(shí)相對(duì)于工件的方位不同，故ap在圖中的標(biāo)示也有所不同。,圖2-44 銑削運(yùn)動(dòng)和銑削用量,2.3.3 銑削加工方式 1.圓柱銑刀銑削 圓柱銑刀銑削有逆銑和順銑兩種方式。如圖2-45所示，銑刀旋轉(zhuǎn)切入工件的方向與工件的進(jìn)給方向相反時(shí)稱(chēng)為逆銑，相同時(shí)稱(chēng)為順銑。,圖2-45 逆銑與順銑,2.端銑刀銑削 用端銑刀銑削平面時(shí)，可分為三種不同的銑削方式，如圖2-46所示。,圖2-46 端銑的銑削方式,【任務(wù)實(shí)施】 完成圖示2-42所示臺(tái)階面銑削加工。準(zhǔn)備立式銑床，16立銑刀5把,10鉆頭5把(配相應(yīng)刀柄),百分表5個(gè),磁性表座5個(gè),25-50外徑千分尺5把;，游標(biāo)卡尺5把。 當(dāng)臺(tái)階面深度不大時(shí)，在刀具及機(jī)床

28、功率允許的前提下，可以一次完成臺(tái)階面銑削，刀具進(jìn)給路線(xiàn)如圖2-58所示。 如臺(tái)階底面及側(cè)面加工精度要求高時(shí)， 可在粗銑后留 0.31mm余量進(jìn)行精銑。,圖2-58 一次銑削臺(tái)階面的進(jìn)刀路線(xiàn) （a）刀具到達(dá)臺(tái)階側(cè)面；（b）刀具到達(dá)臺(tái)階底面。,當(dāng)深度較大時(shí)，不能一次完成臺(tái)階面銑削時(shí)，可采取如圖2-59所示進(jìn)刀路線(xiàn)，在寬度方向分層銑削臺(tái)階面。但這種銑削方式存在“讓刀”現(xiàn)象，將影響臺(tái)階側(cè)面相對(duì)于底面的垂直度。,圖2-59 在寬度方向分層銑削臺(tái)階面的進(jìn)刀路線(xiàn),任務(wù)4 零件的磨削加工 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 能夠根據(jù)零件選用砂輪 2. 能夠完成圓柱面、錐面、及臺(tái)階面的磨削 3.能夠獨(dú)立操作、排除機(jī)床常見(jiàn)故障，

29、分析加工中的各種物理現(xiàn)象。 【情境導(dǎo)入】 如圖2-60所示為日常生活中常見(jiàn)的齒輪，同學(xué)們知道嗎？為保證齒輪傳動(dòng)過(guò)程中傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小，每個(gè)齒輪的牙齒面都是要經(jīng)過(guò)磨削才能用于生產(chǎn)生活的，磨削用的砂輪怎么選用？選什么樣的磨床？如何裝夾找正工件？采用何種操作方法才能加工出合格產(chǎn)品呢？磨削過(guò)程是否使用磨削液？這些問(wèn)題大家思考過(guò)嗎？讓我們通過(guò)下面的學(xué)習(xí)一起來(lái)解決吧。,圖2-60 磨削用齒輪,【任務(wù)分析】 磨削圖2-60所示齒輪，按齒形的形成方法，磨齒可分為成形法和展成法兩種。大多數(shù)磨齒均以展成法原理來(lái)加工。磨齒加工主要用于對(duì)高精度齒輪或淬硬的齒輪進(jìn)行齒形的精加工，齒輪的精度可達(dá)6級(jí)以上。 【相關(guān)知識(shí)】

30、2.4.1磨削加工特點(diǎn)及應(yīng)用 1.磨削加工特點(diǎn) （1）加工精度高 （2）加工范圍廣，可以加工高硬度材料 （3）砂輪的自銳性 （4）磨削速度高，切削厚度小，徑向切削力大。 （5）磨削溫度高 2. 磨削加工的應(yīng)用 磨削加工的工藝范圍很廣，不僅能加工內(nèi)外圓柱面、錐面和平面，還能加工螺紋、花鍵軸、曲軸等特殊的成形面 2.4.2磨床種類(lèi) 磨床的種類(lèi)很多，主要有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床，還有專(zhuān)門(mén)用來(lái)磨削特定表面和工件的專(zhuān)門(mén)化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。大多數(shù)磨床以砂輪作切削工具，也有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。,圖2-61 M1432

31、A型萬(wàn)能外圓磨床的外形圖,圖2-62無(wú)心外圓磨床工作原理圖,圖2-63 普通內(nèi)圓磨床,圖2-64 普通內(nèi)圓磨床的磨削方法,圖2-65 無(wú)心內(nèi)圓磨削,圖2-66 行星內(nèi)圓磨削,圖2-67 平面磨床,圖2-68 工具磨床,2.4.3 砂輪 1.砂輪的特性 （1）磨料 磨料是制造砂輪的主要原料，它擔(dān)負(fù)著切削工作。因此，磨料必須鋒利，并具備高的硬度、良好的耐熱性和一定的韌性。常用磨料的名稱(chēng)、代號(hào)、特性和用途見(jiàn)表2-4所示。,（2）粒度 粒度指磨料顆料的大小。粒度分磨粒與微粉兩組。磨粒用篩選法分類(lèi)，它的粒度號(hào)以篩網(wǎng)上一英寸長(zhǎng)度內(nèi)的孔眼數(shù)來(lái)表示。,（3）結(jié)合劑 砂輪中用以粘結(jié)磨料的物質(zhì)稱(chēng)結(jié)合劑。,（4）組

32、織 砂輪的組織是指磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，用來(lái)表示結(jié)構(gòu)緊密或疏松的程度。 （5）硬度 砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟，表示砂輪的磨粒容易脫落，砂輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。 （6）形狀和尺寸 根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)與磨削加工的需要，砂輪制成各種形狀與尺寸。 2.砂輪選用 （1）按工件材料及其熱處理方法選擇磨料 （2）按工件表面粗糙度和加工精度選擇粒度 （3）砂輪硬度的選擇 （4）結(jié)合劑的選擇 在絕大多數(shù)磨削工序中，一般采用陶瓷結(jié)合劑砂輪。 在荒磨和粗磨等沖擊較大的工序中，為避免工件發(fā)生燒傷和變形，常用樹(shù)脂結(jié)合劑。 切斷與開(kāi)槽工序中常用樹(shù)脂結(jié)合劑或

33、橡膠結(jié)合劑。 【任務(wù)實(shí)施】 完成圖2-60所示齒輪牙的磨削加工，采用如下方法。 1.連續(xù)分度展成法磨齒原理,圖2-69 砂輪磨齒工作原理,2.單齒分度展成法磨齒原理 單齒分度展成法磨齒根據(jù)砂輪形狀不同有錐形砂輪磨齒和雙片碟形砂輪磨齒兩種方法，都是利用齒條和齒輪的嚙合原理來(lái)磨削齒輪的。磨齒時(shí)被加工齒輪每往復(fù)滾動(dòng)一次，完成一個(gè)或兩個(gè)齒面的磨削，因此，須經(jīng)多次分度及加工才能完成全部輪齒齒面的加工。,圖2-70 單齒分度展成法磨齒原理,任務(wù)5 刨、鉆、鏜及拉削加工 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 了解刨削、鉆削、鏜削及拉削加工的工藝范圍；熟悉刨、鉆、鏜及拉削鉆床的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)、主要組成部件；機(jī)床的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)、主要組成部件

34、；了解鉆床和鏜床的操作要點(diǎn)。 【情境導(dǎo)入】 變速箱殼體加工，要經(jīng)過(guò)毛坯件刨削、組合機(jī)床群鉆削加工；對(duì)于方孔等不規(guī)則零件內(nèi)孔要經(jīng)過(guò)拉削等加工，讓我們一起學(xué)習(xí)刨削、鉆削、鏜削及拉削加工吧。 【任務(wù)分析】 如圖2-71所示變速箱殼體，如何由毛坯到成品的加工，安排加工工藝。重點(diǎn)掌握加工過(guò)程中涉及到的刨削、鉆等加工方法的應(yīng)用，全面了解常規(guī)機(jī)械加工設(shè)備使用與操作，熟悉這些設(shè)備加工范圍，為全面掌握機(jī)械加工方法奠定基礎(chǔ)。,圖2-71 變速箱殼體零件,【相關(guān)知識(shí)】 2.5.1刨床 1. 牛頭刨床,牛頭刨床是指刨刀安裝在滑枕的刀架上，作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的刨床。牛頭刨床的組成如圖2-72所示。,圖2-72 牛頭刨床 1

35、-工作臺(tái)；2-刀架；3-滑枕；4-行程位置調(diào)節(jié)手柄； 5-床身；6-擺桿機(jī)構(gòu)；7-變速手柄；8-行程長(zhǎng)度調(diào)； 整方榫；9-進(jìn)給機(jī)構(gòu)；10-橫梁,2.龍門(mén)刨床 龍門(mén)刨床用于加工大型或重型零件上的各種平面、溝槽和各種導(dǎo)軌面（如棱形、V形導(dǎo)軌面），也可在工作臺(tái)上一次裝夾數(shù)個(gè)中小型零件進(jìn)行多件加工。龍門(mén)刨床是具有雙立柱和橫梁，工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，立柱和橫梁上分別裝有可移動(dòng)的側(cè)立架和垂直刀架的刨床，如圖2-73所示。,圖2-73 龍門(mén)刨床,3. 刨削方法 1 刨平面 2刨垂直面 3刨斜面 4刨T形槽 5刨燕尾槽 2.5.2 鉆床 鉆床是孔加工用機(jī)床，主要用來(lái)加工外形比較復(fù)雜、沒(méi)有對(duì)稱(chēng)回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)

36、的工件上的孔，如杠桿、蓋板、箱體和機(jī)架等零件上的各種孔。在鉆床上加工時(shí)，工件固定不動(dòng)，刀具旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，同時(shí)沿軸向移動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、锪沉頭孔和锪端面等工作。鉆床的加工方法及所需的運(yùn)動(dòng)如圖2-79所示。,a) b) c) d) e) f) 圖2-79 鉆削加工的范圍 a)鉆孔；b)擴(kuò)孔；c)鉸孔；d)攻螺紋；e)锪沉頭孔；f)锪端面,1.臺(tái)鉆 臺(tái)式鉆床簡(jiǎn)稱(chēng)臺(tái)鉆，是一種體積小巧，操作簡(jiǎn)便，通常安裝在專(zhuān)用工作臺(tái)上使用的小型孔加工機(jī)床。臺(tái)式鉆床鉆孔直徑一般在13毫米以下，最大不超過(guò)16毫米。其主軸變速一般通過(guò)改變?nèi)菐г谒蛶л喩系奈恢脕?lái)實(shí)現(xiàn)，主軸進(jìn)給靠手動(dòng)操作。臺(tái)式

37、鉆床可安放在作業(yè)臺(tái)上，主軸垂直布置的小型鉆床，如圖2-80所示。 2.立式鉆床 主軸箱和工作臺(tái)安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。常用于機(jī)械制造和修配工廠(chǎng)加工中、小型工件的孔，加工前，須先調(diào)整工件在工作臺(tái)上的位置，使被加工孔中心線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)刀具軸線(xiàn)。加工時(shí)，工件固定不動(dòng)，主軸在套筒中旋轉(zhuǎn)并與套筒一起作軸向進(jìn)給。工作臺(tái)和主軸箱可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整位置，以適應(yīng)不同高度的工件。如圖2-81所示。,圖2-80 臺(tái)式鉆床 圖2-81 立式鉆床 1底座；2主軸；3變速箱；4手柄；5立柱 1底座；2工作臺(tái)；3主軸箱； 4立柱；5手柄,3.搖臂鉆床,搖臂鉆床是一種搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)和升降，通常主軸箱在搖臂上作水平移動(dòng)的鉆床。搖臂鉆床能用移動(dòng)刀具中的位置來(lái)對(duì)中，這給在單件及小批生產(chǎn)中，加工