第7章 金屬切削加工

第7章金屬切削加工

7.1金屬切削機(jī)床的基本知識

7.1.1金屬切削機(jī)床的分類1.基本分類法:目前我國機(jī)床分為十二類：車床、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、超聲波及電加工機(jī)床，切斷機(jī)床及其它機(jī)床。2.其它分類法.機(jī)床的通用化程度可分為：通用機(jī)床、專門化按機(jī)床和專用機(jī)床。按機(jī)床的加工精度可分為：普通精度機(jī)床、精密精度機(jī)床和高精度機(jī)床。按機(jī)床的自動(dòng)化程度可分為：手動(dòng)機(jī)床、機(jī)動(dòng)機(jī)床、半自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床。按機(jī)床的質(zhì)量不同可分為：儀表機(jī)床、中型機(jī)床、大型機(jī)床和重型機(jī)床。7.1.2金屬切削機(jī)床型號的編制方法1.通用機(jī)床型號:(1)機(jī)床的類別代號。機(jī)床的類別代號用漢語拼音大寫字母表示。如“車床”的漢語拼音是“Chechuang”，用“C”表示，讀著“車”。(2)機(jī)床的特性代號。機(jī)床的特性代號用漢語拼音大寫字母表示。1）通用特性代號。2）結(jié)構(gòu)特性代號。(3)機(jī)床的組、型代號。機(jī)床的組、型代號用兩位數(shù)字表示。(4)主參數(shù)的代號。主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小的一種參數(shù)，在機(jī)床型號中用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，通常用主參數(shù)的折算值（1、1/10或1/100）來表示。(5)機(jī)床重大改進(jìn)序號。(6)同一型號機(jī)床的變型代號。（△）□（□）△△（·△）(□)（/△）（×△）

2.專用機(jī)床型號：專用機(jī)床型號表示方法通式如下：□——△

7.1.3金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)

1．表面成形運(yùn)動(dòng)：機(jī)床在切削過程中，使工件獲得一定表面形狀所必需的刀具和工件間的相對運(yùn)動(dòng)稱為表面成形運(yùn)動(dòng)。機(jī)床加工時(shí)所需表面成形運(yùn)動(dòng)的形式、數(shù)目與被加工表面形狀、所采用的加工方法和刀具結(jié)構(gòu)有關(guān)。機(jī)床在進(jìn)行切削加工時(shí)，必定有、且通常只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，但進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可能有一個(gè)或幾個(gè)，也可能沒有。

2.輔助運(yùn)動(dòng):除表面成形運(yùn)動(dòng)外，機(jī)床在切削加工過程中所必需的其它運(yùn)動(dòng)，都是輔助運(yùn)動(dòng)

7.1.4金屬切削機(jī)床的技術(shù)性能

（1）工藝范圍。

（2）技術(shù)參數(shù)。（3）加工質(zhì)量。（4）自動(dòng)化程度。（5）人機(jī)關(guān)系。（6）成本。

7.2

車削加工

7.2.1概述

車床類機(jī)床主要用于車削加工。在車床上使用的刀具主要是車刀，還可使用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等孔加工刀具。車床的主運(yùn)動(dòng)為主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常為刀具的直線運(yùn)動(dòng)。

7.2.2CA6140型臥式車床

1．機(jī)床的組成,2．機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)

7.2.2CA6140型臥式車床(續(xù)）(1)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈

7.2.2CA6140型臥式車床(續(xù)）(2)車削螺紋傳動(dòng)鏈。

CA6140型臥式車床可以車削普通、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制4種標(biāo)準(zhǔn)螺紋、大導(dǎo)程螺紋、非標(biāo)準(zhǔn)的和較精密的螺紋，以及上述各種螺紋的左旋和右旋螺紋。

1）車削普通螺紋。普通螺紋的導(dǎo)程S（mm）為S=KP。K-頭數(shù)，P-螺距。

7.2.2CA6140型臥式車床(續(xù)）適當(dāng)?shù)剡x擇和的值，就可以得到各種S值。在XIV軸和XV軸之間共有8種不同的傳動(dòng)比為U基。ⅩⅥ軸和ⅩⅧ軸之間有4種不同的傳動(dòng)比為U倍。

7.2.2CA6140型臥式車床(續(xù)）②車削英制螺紋。英制螺紋以每英寸長度上螺紋扣（牙）數(shù)a（扣/英寸）表示。為使傳動(dòng)計(jì)算方便，將英制導(dǎo)程換算成米制導(dǎo)程為：

③車削徑節(jié)制螺紋。徑節(jié)制螺紋用在英制蝸桿中，它是以徑節(jié)DP（牙/英寸）來表示的。徑節(jié)表示齒輪或蝸桿折算到1英寸分度圓直徑上的齒數(shù)，所以英制蝸桿的軸向齒距（徑節(jié)螺紋的螺距）PDP（mm）為

2）車削其它螺紋

①車削模數(shù)制螺紋。模數(shù)制螺紋主要用于米制蝸桿，它用模數(shù)m表示，則螺紋的導(dǎo)程Sm(mm)為：7.2.2CA6140型臥式車床(續(xù)）

④車削非標(biāo)準(zhǔn)螺距螺紋和較精密螺紋。其運(yùn)動(dòng)平衡式為

(3)機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈

7.2.3其它車床簡介

1.立式車床

2.轉(zhuǎn)塔車床

7.2.4車刀

(1)按用途分可分為如圖7-7所示幾種

(2)按切削部分材料可分為：高速鋼車刀、硬質(zhì)合金車刀、陶瓷車刀。(3)按結(jié)構(gòu)形式可分為：整體式車刀、焊接式硬質(zhì)合金車刀、機(jī)夾重磨式車刀、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀，如圖7-8。

7.3銑削加工

7.3.1概述銑削加工是用銑刀在銑床完成的，它是目前應(yīng)用最廣的切削加工方法之一，適用于各種平面、臺階、溝槽、螺旋面等的加工。還可利用分度頭進(jìn)行分度加工。加工工件的情況如圖7-9所示。

銑床的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件的直線移動(dòng)。在有些銑床上，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也可以是工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)。

7.3.2銑床

銑床的類型很多，有立式或臥式升降臺式銑床，工作臺不升降銑床，龍門銑床，工具銑床、仿形銑床及其它專門化銑床。

1．X6132臥式萬能升降臺銑床：(1)主要組成部件如圖7-10。（2）傳動(dòng)系統(tǒng)如圖7-11。

7.3.2銑床（續(xù)）

2．其它銑床(1)立式升降臺銑床。

(2)工作臺不升降銑床。

(3)龍門銑床

7.3.3銑刀

1.銑刀的類型與應(yīng)用2.銑削方式順銑和逆銑。對稱銑削與不對稱銑削

7.3.4萬能分度頭

(1)分度頭的用途。分度頭是銑床上常用的一種附件，用來擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。如：完成等分或不等分的圓周分度工作、通過配換掛輪，與工作臺的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相配合，并由分度頭使工件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以加工螺旋齒輪、螺旋槽和阿基米德螺旋線凸輪等、用卡盤夾持工件，使工件軸線相對于銑床工作臺傾斜一所需角度，以加工與工件軸線相交成一定角度的平面、溝槽等。

(2)分度方法：直接分度法、簡單分度法、其它分度法。

第一塊：16、24、30、36、41、47、57、59；第二塊：23、25、28、33、39、43、51、61；第三塊：22、27、29、31、37、49、53、63。

7.4磨削加工

7.4.1概述7.4.2M1432A型萬能外圓磨床1．機(jī)床的組成

2．機(jī)床的典型加工方法（四種如圖7-20）

7.4.2M1432A型萬能外圓磨床（續(xù)）

3．機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)

7.4.3其它磨床簡介

1．普通外圓磨床

2．無心外圓磨床（圖7-22）

無心外圓磨床工作原理

3．內(nèi)圓磨床

普通內(nèi)圓磨床磨削方法

4．平面磨床

平面磨床加工方法

臥軸矩臺平面磨床

立軸圓臺平面磨床

7.4.4砂輪

砂輪是磨削加工中使用最廣的旋轉(zhuǎn)式磨具，它由磨料加結(jié)合劑經(jīng)壓制與焙燒而制成，如圖7-29所示。組成砂輪的三要素有：磨粒、結(jié)合劑和氣孔。1．磨料:砂輪主要采用人造磨料制造，普通磨料有剛玉系和碳化硅系等，超硬磨料有人造金剛石、立方氮化硼等。2．磨料的粒度:磨料的粒度是指磨料顆粒尺寸的大小。有兩種表示方法：(1)用篩選法分的較大磨粒，主要用來制造砂輪，粒度號以篩網(wǎng)上每英寸長度的篩孔數(shù)來表示。如60#粒度的磨料，是指每英寸長度上有60個(gè)篩孔。(2)用顯微鏡測量尺寸區(qū)分的磨粒稱微粉，主要用于研磨，以其最大尺寸前加F表示。如F320，表示粒度的實(shí)際尺寸在40～28μm之間。3．結(jié)合劑:結(jié)合劑的作用是將磨粒粘結(jié)在一起。砂輪的硬度、抗沖擊性、耐熱性、抗腐蝕性及使用壽命等，主要取決于結(jié)合劑的性能。常用的結(jié)合劑有陶瓷結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑、橡膠結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑等.4．硬度:砂輪的硬度是指在磨削力作用下磨粒脫落的難易程度。5．組織:砂輪的組織表示磨料、結(jié)合劑和氣孔三者之間體積的比例關(guān)系。磨料和結(jié)合劑在砂輪中占據(jù)的體積大，氣孔占據(jù)的體積就小，組織就緊密，反之，組織就疏松。砂輪組織的表示方法有兩種：一種是用砂輪中氣孔數(shù)量的大小即氣孔率來表示；另一種是用磨粒在砂輪中所占的百分比即磨料率來表示。

7.4.5磨削加工的特點(diǎn)及砂輪的修整

1．磨削加工的特點(diǎn):磨削是用分布在砂輪表面的磨粒通過砂輪與被磨工件的相對運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行切削的，本質(zhì)上屬于切削加工。(1)磨削過程復(fù)雜:切削作用,刻劃作用,拋光作用.(2)磨削速度高、切削厚度小、產(chǎn)生熱量大:磨削區(qū)的瞬時(shí)高溫可達(dá)800～1000℃,較高的加工精度（IT5～lT6）和較低的加工表面粗糙度值（Ra=0.8～0.2μm）,使用大量的切削液，以有效降低溫度。(3)可以加工高硬材料。磨削可以加工一般的金屬切削刀具難加工甚至是無法加工的高硬度材料，如淬火鋼、高強(qiáng)度合金、硬質(zhì)合金和陶瓷等。(4)砂輪的自銳性。砂輪的自銳性是指磨粒磨鈍后，在切削力作用下可自行脫落露出鋒利的新磨粒來進(jìn)行切削工作。(5)徑向磨削力大。磨削時(shí)由于磨粒以負(fù)前角切削等因素，徑向磨削力較大，一般是切向磨削力的2～3倍。2．砂輪的修整:1）用單顆金剛石或單排金剛石等修整。2）用金剛石修整滾輪修整。3）用滾壓輪修整。

7.5齒輪的齒形加工

7.5.1概述1．齒輪齒形加工方法:齒輪齒形加工的方法很多，按齒形的成形原理可分為成形法和展成法兩大類。(1)成形法。成形法加工齒輪，所用刀具切削部分的廓形與被加工齒輪齒槽的截面形狀相同。圖7-30,7-31.

(2)展成法。展成法是利用齒輪與齒輪或齒條與齒輪嚙合的原理，將其中一個(gè)作成刀具，用它對另一個(gè)進(jìn)行切削加工，在齒坯上留下刀具刃形的包絡(luò)面，生成齒輪的齒面。這種加工方法所用刀具的截形，是齒條或齒輪的齒廓形狀，與被加工齒輪工件的齒數(shù)無關(guān).

2．齒輪齒形加工機(jī)床的種類:圓柱齒輪齒形加工機(jī)床,錐齒輪齒形加工機(jī)床。

7.5.2滾齒

1．滾齒原理:滾齒是用展成法加工齒輪的一種方法。齒輪滾刀是一個(gè)齒數(shù)極少（單頭滾刀齒1）的螺旋齒輪，它的螺旋升角很小，輪齒很長，可繞軸線很多圈，呈蝸桿狀。2．滾齒運(yùn)動(dòng)分析:滾切直齒圓柱齒輪的齒形時(shí)---主運(yùn)動(dòng),展成運(yùn)動(dòng),垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng).滾切斜齒圓柱齒輪的齒形時(shí)，除需滾切直齒圓柱齒輪齒形的三個(gè)運(yùn)動(dòng)外，還需給工件一個(gè)附加運(yùn)動(dòng)，如圖7-32,7-33所示。

7.5.2滾齒(續(xù))3．滾刀的安裝:滾齒時(shí)，為了切出準(zhǔn)確的齒形，應(yīng)使?jié)L刀和工件處于正確的“嚙合”位置，即滾刀在切削點(diǎn)的螺旋線方向應(yīng)與被加工齒輪齒槽的方向一致。為此，需要將滾刀軸線與工件頂面安裝成一定的角度，即為安裝角δ。加工直齒圓柱齒輪齒形時(shí)，滾刀安裝角δ等于滾刀的螺旋升角λ。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，滾刀的安裝角δ不僅與滾刀的螺旋線方向及螺旋升角λ有關(guān)，還與齒輪工件的螺旋方向及螺旋角β有關(guān)。即δ=β±λ。

7.5.2滾齒(續(xù))4．Y3150E型滾齒機(jī)機(jī)床的組成,機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。

7.5.2滾齒(續(xù))1）滾切直齒圓柱齒輪齒形①主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈

②展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈③垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈

7.5.2滾齒(續(xù))2）滾切斜齒圓柱齒輪齒形:①主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的調(diào)整計(jì)算與加工直齒圓柱齒輪時(shí)相同。②展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，合成機(jī)構(gòu)換上離合器Ｍ2，u合1=-1，掛輪計(jì)算公式為:

③垂直進(jìn)給傳動(dòng)鏈。垂直進(jìn)給傳動(dòng)鏈的調(diào)整計(jì)算與加工直齒圓柱齒輪時(shí)相同。

④附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈

7.5.3其它齒輪齒形加工機(jī)床

1．插齒

2．剃齒與.珩齒

3．磨齒(1)成形法磨齒。(2)展成法磨齒

7.5.4齒輪齒形加工刀具

1．輪齒成形銑刀

2．齒形滾刀

3．齒形的插齒刀

7.6其它切削加工簡介

7.6.1鉆削加工

鉆削用機(jī)床屬于孔加工機(jī)床，主要用鉆頭鉆削精度要求不太高的孔，還可以完成擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻絲等工作，如圖7-45所示。

1．立式鉆床,2．搖臂鉆床,3．其它鉆床

4．麻花鉆及鉸刀

7.6.2鏜削加工

1．臥式鏜床

7.6.2鏜削加工(續(xù))2．坐標(biāo)鏜床

3．鏜刀

7.6.3刨削加工及拉削加工

1．刨床

7.6.3刨削加工及拉削加工(續(xù))2．拉床與拉刀

習(xí)題課例1．CA61