機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)

北京交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院劉偉1第2章機(jī)械制造過(guò)程根底知識(shí)FundamentalofMechanicalManufacturingProcess2.2

零件機(jī)械加工方法MechanicalMachiningMethodforParts2機(jī)器零件都是由假設(shè)干不同類型的根本外表〔例如外圓外表、內(nèi)圓外表、平面等〕構(gòu)成的，零件的加工過(guò)程實(shí)際上就是獲得這些外表的過(guò)程。3零件外表的切削加工成形方法切削加工的成形運(yùn)動(dòng)典型外表加工方法切削用量與切削層截面參數(shù)142341零件外表的切削加工成形方法5加工過(guò)程中質(zhì)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?！?：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(jī)械能以外的其他能量直接去除材料一、機(jī)械制造中的加工方法6

二、零件外表的切削加工成形方法1．零件外表的形狀零件外表可以看作是一條線〔稱為母線〕沿另一條線〔稱為導(dǎo)線〕運(yùn)動(dòng)的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成外表的發(fā)生線。常見的零件外表按其形狀可分為3類：7〔1〕旋轉(zhuǎn)外表：〔3〕特形外表：〔2〕縱向外表：82．零件外表的形成方法軌跡法：刀具切削點(diǎn)按一定的規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)，形成所需的發(fā)生線〔刀具需要有一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)〕。9相切法：刀具中心按一定規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)，切削點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與工件相切就形成了發(fā)生線〔刀具需要有兩個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，即刀具的旋轉(zhuǎn)和刀具中心按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)〕。

展成法：又稱范成法，其工件的一條生線也是刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線，且包絡(luò)線需通過(guò)刀具與工件之間的范成運(yùn)動(dòng)來(lái)生成。

10主運(yùn)動(dòng)

指直接切除工件上的余量形成加工表面的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的速度即切削速度，用v（m/s）表示。

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

指為不斷把余量投入切削的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度用進(jìn)給量（f—mm/r）或進(jìn)給速度（vf—mm/min）表示。定位和調(diào)整運(yùn)動(dòng)

使工件或刀具進(jìn)入正確加工位置的運(yùn)動(dòng)。如調(diào)整切削深度，工件分度等。2．切削加工的成形運(yùn)動(dòng)11

◆主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)切削加工的根本運(yùn)動(dòng)，可以由刀具來(lái)完成，也可以由工件來(lái)完成；可以是直線運(yùn)動(dòng)〔用T表示〕，也可以是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)〔用R表示〕。正是由于上述不同運(yùn)動(dòng)形式和不同運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件的多種組合，產(chǎn)生了不同的加工方法。2．切削加工的成形運(yùn)動(dòng)123典型外表加工方法133.1外圓外表加工方法一、外圓外表的車削加工3．精細(xì)車2．精車1．粗車14提高外圓外表車削生產(chǎn)效率的途徑車削是軸類、套類和盤類零件外圓外表加工的主要工序，也是這些零件加工消耗工時(shí)最多的工序。提高外圓外表車削生產(chǎn)效率的途徑主要有：152〕采用強(qiáng)力切削強(qiáng)力切削是通過(guò)增大切削面積來(lái)提高生產(chǎn)效率的。l〕采用高速切削高速切削是通過(guò)提高切削速度來(lái)提高加工生產(chǎn)效率的。切削速度的提高除要求車床具有高轉(zhuǎn)速外，主要受刀具材料的限制。163〕采用多刀加工方法17二、外圓外表的磨削加工〔一〕加工方法1．工件有中心支承的外圓磨削18〔1〕縱向進(jìn)給磨削19〔2〕橫向進(jìn)給磨削〔切入磨削〕20(3)外圓和端面同時(shí)磨削212．工件無(wú)中心支承的外圓磨削2-4無(wú)心外圓磨削22〔二〕外圓磨削的尺寸控制23三、外圓外表的精整、光整加工精整、光整加工是精加工后，從工件外表上不切除或切除極薄金屬層，用以提高加工外表的尺寸和形狀精度、減小外表粗糙度或用以強(qiáng)化外表的加工方法。241.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外表層的精加工方法。研磨是以物理和化學(xué)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(xué)的綜合作用。25研磨分手工研磨和機(jī)械研磨兩種。

圖2-5機(jī)械研磨外圓262．超精加工〔1〕定義：用極細(xì)磨料的油石，以恒定壓力〔5～20Mp〕和復(fù)雜相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行微量切削，以降低外表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(zhuǎn)，油石做往復(fù)振動(dòng)和縱向進(jìn)給〔3〕加工范圍：大批量生產(chǎn)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(dòng)軸承的滾道等。272．超精加工圖2-6外圓的超精加工283.2內(nèi)圓外表加工291．鉆孔鉆頭旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)一、鉆孔與擴(kuò)孔加工圖2-7兩種鉆孔方式30常用的鉆孔刀具有：麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的結(jié)構(gòu)如圖。31

擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對(duì)已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔作進(jìn)一步加工。擴(kuò)孔鉆與麻花鉆相似，但刀齒數(shù)較多，沒(méi)有橫刃。2．?dāng)U孔圖2-8擴(kuò)孔圖2-9擴(kuò)孔鉆32擴(kuò)孔除了可以加工圓柱孔之外，還可以用各種特殊形狀的擴(kuò)孔鉆〔亦稱锪鉆〕來(lái)加工各種沉頭座孔和锪平端面。锪鉆的前端常帶有導(dǎo)向柱，用已加工工孔導(dǎo)向。加工沉頭座孔加工錐面锪平端面圖2-10锪鉆33二、鉸孔

鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。對(duì)于較小的孔，相對(duì)于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加工方法。34鉸刀35三、鏜孔

鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工方法，鏜孔工作既可以在鏜床上進(jìn)行，也可以在車床上進(jìn)行。鏜孔有三種不同的加工方式。1．鏜孔方式36〔1〕工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

鏜圓柱孔鏜錐孔圖2-11工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給的鏜孔方式37〔2〕刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏜床上鏜孔專用鏜模鏜孔鏜桿鏜刀工件工件臺(tái)主軸鏜模拖板鏜刀鏜桿工件圖2-12刀具旋轉(zhuǎn)、工件進(jìn)給的鏜孔方式38〔3〕刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏜桿鏜刀工件工件臺(tái)主軸圖2-13刀具既回轉(zhuǎn)又進(jìn)給的鏜孔方式391．珩磨原理及珩磨頭

四、珩磨孔珩磨是利用帶有磨條〔油石〕的珩磨頭對(duì)孔進(jìn)行精整、光整加工的方法。圖2-14珩磨原理40珩磨頭磨條的徑向伸縮調(diào)整有手動(dòng)、氣動(dòng)和液壓等多種結(jié)構(gòu)形式。圖為手動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)。螺母彈簧調(diào)整錐磨條本體沙條座頂銷彈簧卡箍圖2-15珩磨頭41五、拉孔臥式拉床圓孔拉削壓力表液壓缸活塞拉桿隨動(dòng)支架夾頭床身拉刀靠板工件滑動(dòng)托架球面支承墊圈工件拉刀圖2-16在臥式拉床上拉孔423.3平面及復(fù)雜曲面加工4344二、銑平面圖2-17銑平面45銑削方式順銑1.銑削方式端銑端銑逆銑周銑周銑46順銑和逆銑各有特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)加工的具體條件合理選擇。由于端銑的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率比周銑高，在大批量生產(chǎn)中端銑比周銑用得多。周銑可使用多種形式的銑刀，能銑槽、銑成形外表，并可在同一刀桿上安裝幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)外表，適用性好，在生產(chǎn)中用得也比較多。473.4齒輪加工48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。49一、插齒50插齒原理及所需要的運(yùn)動(dòng)圖2-19插齒原理及加工時(shí)所需的運(yùn)動(dòng)51

插齒刀刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡形成一個(gè)齒輪，稱為產(chǎn)形齒輪，直齒插齒刀刀刃在端面上的投影就是產(chǎn)形輪的齒形。52

齒輪滾刀在齒輪制造中應(yīng)用很廣泛，可以用來(lái)加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪。用齒輪滾刀加工齒輪的過(guò)程，相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪嚙合滾動(dòng)的過(guò)程。二、滾齒53用齒輪滾刀加工齒輪的情況圖2-20滾齒54三、剃齒1、剃齒工作原理

盤形剃齒刀外型很像齒輪，加工時(shí)剃齒刀和齒輪軸交錯(cuò)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552、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。56盤形剃齒刀小模數(shù)剃齒刀蝸輪剃齒刀圖2-22幾種典型的剃齒刀57四、磨齒機(jī)床

磨齒機(jī)多用于對(duì)淬硬的齒輪進(jìn)行齒廓的精加工。1、成形砂輪磨齒機(jī)的原理和運(yùn)動(dòng)582、展成法磨齒機(jī)的原理和運(yùn)動(dòng)1〕連續(xù)磨齒2〕分度磨齒594.切削用量與切削層截面參數(shù)●切削運(yùn)動(dòng)—刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)1.主運(yùn)動(dòng)—速度最高、消耗機(jī)床功率最多的運(yùn)動(dòng)2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)—金屬層不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)3.合成運(yùn)動(dòng)—主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)4.加工外表—待加工外表、過(guò)渡外表、已加工外表604.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(diǎn)在主運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)速度2.進(jìn)給量f—每轉(zhuǎn)刀具相對(duì)工件的位移量進(jìn)給速度vf3.背吃刀量ap—垂直于主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削層最大尺寸俗稱切削深度614.切削用量與切削層截面參數(shù)●切削參數(shù)