《制造工程基礎》課件 第六章 金屬切削機床與刀具

第六章金屬切削機床與刀具一.機床的分類1.按加工性質可分為12類：2.按照萬能程度:通用、專門化、專用。3.按加工精度：普通、精密、高精密。4.按重量：儀表、中型、大型、重型。5.按自動化程度：手動、機動、半自動、自動。第1節(jié)機床的分類及型號編制二.機床的編號通用特性代號：第1節(jié)機床的分類及型號編制主參數(shù)代號：通常用主參數(shù)的折算值1/10或1/100。普通車床：能加工的最大工件的回轉直徑1/10表示。立式車床：最大切削直徑的1/100表示。

鉆床：用最大鉆孔直徑。大型機床：用主參數(shù)1/100表示。第1節(jié)機床的分類及型號編制第1節(jié)機床的分類及型號編制三.機床的基本構造（1）主傳動部件:（2）進給傳動部件:（3）工件安裝裝置:（4）刀具安裝裝置:（5）支承件:（6）動力源:

主軸箱、變速箱

進給箱、溜板箱、光桿、絲桿卡盤、尾架刀架、尾架床身、立柱等電動機四.機床的傳動1.機械傳動 傳動元件第1節(jié)機床的分類及型號編制(1)帶傳動特點：結構簡單，傳動平穩(wěn)，可實現(xiàn)較大距離的傳動，靠摩擦傳動，有過載保護作用，制造維修方便，但摩擦損失較大，傳動效率較低，傳動比不準確。III基本傳動元件及其代表符號(2)齒輪傳動齒輪傳動的傳動特點：

結構緊湊，傳動比準確，可傳遞較大的功率，傳動效率高，但齒輪的制造相對復雜，且當制造精度不高時，傳動不平穩(wěn)，有噪聲?；緜鲃釉捌浯矸栁佪單仐U的傳動特點：

可獲得較大的降速比,還可以實現(xiàn)垂直軸的傳動，傳動平穩(wěn)，噪音小。但傳動效率比齒輪傳動低，需要有良好的潤滑條件。(3)蝸輪蝸桿

K--蝸桿頭數(shù)

Z—蝸輪齒數(shù)基本傳動元件及其代表符號(4)齒輪齒條傳動特點:

既可將旋轉運動變成直線運動，也可將直線運動變?yōu)樾D運動。傳動效率高，但當加工精度不高時，傳動的平穩(wěn)性和準確度較差。d—分度圓直徑，d=mz基本傳動元件及其代表符號(5)絲桿螺母傳動特點：用于將旋轉運動變?yōu)橹本€運動。單頭絲桿：v=Pn雙線絲桿：頭數(shù)為2，v=2pn基本傳動元件及其代表符號2.變速機構(1)滑動齒輪

同一時間只有一對齒輪參加嚙合。傳動路線:

I——II基本傳動元件及其代表符號（2）離合器傳動路線:

I——II基本傳動元件及其代表符號圖換向機構（a）接入介輪 b）脫開介輪基本傳動元件及其代表符號第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)表傳動簡圖符號第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)表傳動簡圖符號帶傳動進給箱主軸箱絲杠尾座拖板箱置換齒輪光杠傳動路線:第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)一.機床的傳動系統(tǒng)1.主運動傳動鏈第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)→Ⅱ→

{39/41，22/58，30/50}→Ⅲ→第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)1.主運動傳動鏈第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)1.主運動傳動鏈第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)主運動傳動鏈表達式：主運動轉速圖第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)2.進給運動傳動鏈運動從主軸上齒輪58或軸III上齒輪44傳出

第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)2.進給運動傳動鏈1）螺紋進給第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)(置換齒輪)第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)2.進給運動傳動鏈1）螺紋進給

i基，8種傳動比2.進給運動傳動鏈1）螺紋進給第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)XVI→

28/35×35/28,18/45×35/28,→28/35×15/48,→18/45×15/48,XVIII→M5接上→ XIXub，4種傳動比2.進給運動傳動鏈1）螺紋進給第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)進給運動傳動鏈表達式：第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)車非標螺紋原理第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)2）縱向、橫向進給傳動鏈第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)第2節(jié)機床運動及其傳動系統(tǒng)第3節(jié)車床及車削加工一.車床上的主要工作

車端面

車外圓

車孔

切槽

鉆中心孔

鉆孔

鉸孔

車內環(huán)槽第3節(jié)車床及車削加工

車錐面

車外螺紋

攻絲

車內螺紋锪口

車曲面

滾花第3節(jié)車床及車削加工三.車削的工藝的應用加工精度：IT8-IT7，Ra1.6-6.3μm四、加工機床：普通車床

立式車床

轉塔車床

自動車床4.刀具簡單1.易于保證各加工面的位置精度2.切削過程比較平穩(wěn)3.適用于有色金屬零件的精加工二.車削的工藝特點第3節(jié)車床及車削加工六角車床第3節(jié)車床及車削加工1、銑床上的主要工作

銑平面

銑臺階

銑鍵槽

銑T型槽

銑V型槽

銑齒輪

銑螺紋

銑螺旋槽

銑曲線

銑圓弧第4節(jié)銑床及銑削加工

銑溝槽第4節(jié)銑床及銑削加工2、銑刀的種類第4節(jié)銑床及銑削加工圓柱銑刀的幾何角度第4節(jié)銑床及銑削加工端銑刀的幾何角度第4節(jié)銑床及銑削加工3、銑削的方式端銑與周銑第4節(jié)銑床及銑削加工周銑當切削刃轉到任意一點（F）點時，平均切削厚度(1)切削厚度4、銑削切削層參數(shù)第4節(jié)銑床及銑削加工端銑平均切削厚度第4節(jié)銑床及銑削加工端銑刀（見上圖）圓柱銑刀直齒：螺旋齒：(2)切削寬度第4節(jié)銑床及銑削加工5.逆銑與順銑第4節(jié)銑床及銑削加工第4節(jié)銑床及銑削加工6、銑削的工藝特點第4節(jié)銑床及銑削加工總結:（1）銑削帶硬皮的表面（鑄件、鍛件），應采用逆銑；（2）在一般機床上，采用逆銑；（3）順銑加工質量好、刀具壽命長，夾緊力小。僅適用于裝有間隙消除裝置的銑床上。

切削過程不平穩(wěn)，易產生振動；生產率較高、加工范圍大；刀齒散熱條件較好；銑削設備和刀具較復雜。

端銑刀的應用第4節(jié)銑床及銑削加工

用砂輪等磨料磨具高速對工件表面進行加工的方法。砂輪結合劑磨粒磨屑氣孔工件第5節(jié)磨床及磨削加工1、外圓磨削

縱磨法：橫向進給量小，表面質量好，使用廣泛。橫磨法：生產率高，適用于磨削長度較短的外圓表面，要求工件剛性較好。無心磨：精度高，調整困難，適用于小型圓柱體工件大批量生產，但不能磨削有斷續(xù)的表面。第5節(jié)磨床及磨削加工1、磨床上的主要工作比較外圓磨削與內圓磨削：砂輪小，線速度低、轉速較高振動大，表面粗糙度值大。砂輪軸直徑小，懸伸長，剛性差，效率低。磨損快，排屑冷卻困難。比較磨孔與鉸孔、拉孔：適應性好，同一砂輪可磨削不同直徑。可加工淬硬的孔。可提高孔的位置精度和修正軸線誤差。生產率低。2、內圓磨削——適合淬硬孔第5節(jié)磨床及磨削加工磨內圓第5節(jié)磨床及磨削加工磨內圓橫磨法第5節(jié)磨床及磨削加工磨內圓無心內圓磨1—滾輪；2—壓緊輪；3—工件；4—導輪

第5節(jié)磨床及磨削加工

周磨法：接觸面小，排屑冷卻好，但效率低，用于精磨。端磨法：效率高，但精度低，用于粗磨。3、平面磨削第5節(jié)磨床及磨削加工精度高:可達IT7~IT6，

Ra

=0.2~0.8μm?？赡ハ饔捕容^高的材料。砂輪有自銳作用。徑向分力Fy大。磨削溫度高。第5節(jié)磨床及磨削加工2、磨削的工藝特點1.麻花鉆的結構第6節(jié)孔加工機床及常用方法一、鉆孔第6節(jié)孔加工機床及常用方法一、鉆孔第6節(jié)孔加工機床及常用方法一、鉆孔第6節(jié)孔加工機床及常用方法一、鉆孔2.麻花鉆的結構缺陷細長,剛性和導向性差橫刃增大軸向力定心差,鉆頭易擺動排屑、散熱條件差兩條主切削刃磨得不對稱3.鉆削的特點容易引偏排屑困難切削熱不易傳散第6節(jié)孔加工機床及常用方法4.麻花鉆的結構缺陷的改進方法可將麻化鉆修磨成群鉆第6節(jié)孔加工機床及常用方法1.擴孔鉆與麻花鉆比較:

避免了橫刃的不良影響；切屑薄而窄,容屑槽淺,擴孔鉆剛性好；刀齒多,效率高,棱帶多,導向性好,切削平穩(wěn)。第6節(jié)孔加工機床及常用方法二、擴孔1.鉸刀的結構:柄部、

頸部、

工作部分：切削部分

修光部分2.鉸孔的特點：預制孔的精度對鉸孔質量影響很大；加工余量小、切削速度低、切削熱少，避免積屑瘤；鉸孔過程是切削和擠壓摩擦的聯(lián)合作用；生產率高。第6節(jié)孔加工機床及常用方法三、鉸孔第6節(jié)孔加工機床及常用方法四、鉆床第6節(jié)孔加工機床及常用方法四、鉆床1.鏜刀的種類:單刃鏜刀：雙刃鏜刀：多刃鏜刀：2.鏜削的應用特別適合加工孔和孔系加工端面、內環(huán)槽、成形面加工螺紋第6節(jié)孔加工機床及常用方法五、鏜孔臥式鏜床外形圖第6節(jié)孔加工機床及常用方法五、鏜孔（a）主軸進給；（b）工作臺縱向進給平旋盤裝刀（鏜大直徑孔）；（c）平旋盤徑向進給（車端面）；（d）鉆孔；（e）工作臺縱向進給平旋盤裝刀（車大直徑螺紋）；（f）有后支承橫向進給銑成形面；（g）工作臺橫向或主軸箱向下進給銑平面；（h）有后支承軸向進給。第6節(jié)孔加工機床及常用方法五、鏜孔一、刨床第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法1.刨床的組成及運動第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法一、刨床1.刨床的組成及運動第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法一、刨床1.刨床的組成及運動第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法一、刨床2.刨床上的主要工作3、刨削的工藝特點

特別適合加工狹長平面生產率一般較低沖擊大,適合中、低速切削工件表面硬化小4.寬刀精刨Ra=0.4—0.8μ平面度0.02/1000第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法2、插削：特別適合加工盲孔或有障礙臺肩的內表面及外表面1、插床：為立式的牛頭刨床第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法二、插床第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法三、拉床1、拉刀結構及進給原理第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法刀齒幾何參數(shù)：

齒升量fz、齒距p、前角γ0、后角α0和刃帶寬度

(ba)。第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法2、拉削的工藝特點

生產率高加工范圍廣加工精度高，表面粗糙度較小拉床簡單拉刀壽命長適用于大批大量生產第7節(jié)刨床、插床、拉床及其加工方法齒輪加工一、齒輪加工的技術要求1.傳遞運動的準確性 對于分度運動傳動用齒輪,主要要求是齒輪運動精度,使傳遞運動準確可靠；2.傳動平穩(wěn)性 對于高速運動傳動用齒輪，必須工作平穩(wěn)，沒有沖擊和噪聲；第8節(jié)齒輪與螺紋加工3.載荷分布的均勻性 對于高速重載齒輪，則要求齒輪的接觸精度高，是齒輪整個齒寬接觸面在3／4以上，以提高齒面的承載能力；4.傳動側隙 對于換向傳動和讀數(shù)機構，齒側間隙的要求很高，間隙控制精度很高。一、齒輪加工的技術要求第8節(jié)齒輪與螺紋加工1、成型法加工 依靠刀齒或砂輪的形狀加工工件的方法，如：銑齒和成型法磨齒

。第8節(jié)齒輪與螺紋加工2、展成法加工

通過刀具或砂輪的運動包絡出零件的型面，如：滾齒和插齒。第8節(jié)齒輪與螺紋加工1、銑齒：

屬成形法，加工精度9級以下，生產率低生產成本低。銑刀碼12345678加工齒數(shù)8件套m<912-13-14-16-17-20-21-25-36-34-35-54-55-134-135-∞15件套12131415-1617-1819-2021-2223-2526-2930-3435-4142-5455-7980-134135-∞第8節(jié)齒輪與螺紋加工2、滾齒及插齒：

均屬展成法，滾齒生產率高于插齒。滾齒加工原理第8節(jié)齒輪與螺紋加工齒輪滾刀的基本蝸桿第8節(jié)齒輪與螺紋加工插齒加工的運動及原理第8節(jié)齒輪與螺紋加工滾齒的特點適應性好。由于滾齒是采用展成法加工，因而一把滾刀可以加工與其模數(shù)、齒形角相同的不同齒數(shù)的齒輪；生產效率高。因為滾齒是連續(xù)切削，無空行程損失。被切齒輪的齒距偏差??；齒廓表面粗糙度大于插齒。工件轉過一個齒，滾刀轉過1/k轉（k為滾刀線數(shù)）。因此，在工件上加工出一個完整的齒槽，刀具相應地轉1/k轉。如果在滾刀上開有n個刀槽，則工件的齒廓是由j=n/k個折線組成。滾齒不可用于加工多聯(lián)齒及內齒輪等插齒的特點齒形精度比滾齒高；插齒刀沒有設計誤差。齒廓表面粗糙度小于滾齒；運動精度低于滾齒。由于插齒時，插齒刀上各個刀齒順次切削工件的各個齒槽，所以刀具的齒距累積誤差將直接傳遞給被加工齒輪，從而影響被切齒輪的運動精度。齒向偏差比滾齒大。由于插齒刀往復運動頻繁，主軸與套筒容易磨損，所以齒向偏差常比滾齒加工時要大。效率較低，適合內齒輪、多聯(lián)齒輪、齒條、扇形齒輪。2.珩齒及剃齒

均屬齒形精加工，珩齒使用的工具為珩磨輪，適用于硬齒面；而剃齒使用的工具為剃齒刀,適用于軟齒面。第8節(jié)齒輪與螺紋加工第8節(jié)齒輪與螺紋加工3、磨齒屬齒形精加工，分：成型法磨齒、展成法磨齒。第8節(jié)齒輪與螺紋加工二、齒輪加工方案分析加工方法加工原理齒面粗糙度Ra/μm精度等級設備生產率適用范圍銑齒成型法6.3～3.29普通銑床低單件、修配或精度低的齒輪插齒展成法3.2～1.68～7插齒機較滾齒低加工多聯(lián)齒的小齒輪及內齒輪滾齒展成法3.2～1.68～7滾齒機較高單件或成批生產剃齒展成法0.8～0.47～6剃齒機高軟齒面的精加工珩齒展成法0.8～0.47～6珩齒機很高硬齒面的精加工，成批大量生產磨齒展成法／成型法0.8～0.26～3磨齒機展成法較成型法低硬齒面的精加工，一、螺紋的種類按螺紋的作用分：緊固螺紋傳動螺紋第8節(jié)齒輪與螺紋加工螺紋加工緊固螺紋主要有：三角螺紋、平面螺紋第8節(jié)齒輪與螺紋加工傳動螺紋分：梯形螺紋、方型螺紋、方型螺紋第8節(jié)齒輪與螺紋加工1.螺紋公差的組成二、螺紋加工的技術要求第8節(jié)齒輪與螺紋加工緊固螺紋或非精密傳動螺紋:中徑公差、頂徑公差頂徑：外螺紋為大徑，內螺紋為小徑。精密傳動螺紋：大、中、小徑公差及螺距、牙形公差2.螺紋代號及技術要求第8節(jié)齒輪與螺紋加工第8節(jié)齒輪與螺紋加工車螺紋z4第8節(jié)齒輪與螺紋加工

螺紋車削原理刀尖上一點的速度應等于絲桿上螺母移動的速度即第8節(jié)齒輪與螺紋加工銑螺紋盤狀銑刀銑螺紋第8節(jié)齒輪與螺紋加工螺紋(螺旋槽)銑削原理第8節(jié)齒輪與螺紋加工磨螺紋第8節(jié)齒輪與螺紋加工滾壓螺紋搓絲板搓絲第8節(jié)齒輪與螺紋加工1.車螺紋：單件小批量生產，精度9～4級2.銑螺紋：成批生產，精度9～8級3.磨螺紋：單件小批量生產,精度可達4～3級4.滾壓：大批大量生產,精度可達6～4級5.攻絲套扣：修配或單件生產；機攻用于成批生產三、螺紋加工方法分析第8節(jié)齒輪與螺紋加工一、高精度磨削(Ra<0.16μm)1．加工原理砂輪經精細修整后，磨粒形成能同時參加切削的許多等高微刃，因而能磨出Ra較小的平面。2．應用 精密磨削

(

Ra0.16~0.04μm)；

超精密磨削

(

Ra0.04~0.01μm)；

鏡面磨削

(<Ra0.01μm)。第9節(jié)光整加工

——在較低的切削速度和壓力下，用細粒度油石加工工件表面的加工方法。

切削過程：①強烈切削階段；②正常切削階段；③微弱切削階段；④自動停止切削階段。二、超精加工

（Ra

0.04~0.01μm)第9節(jié)光整加工1．用裝有細磨粒、低硬度磨條（油石）的磨頭，在一定壓力下低速加工工件表面。2．工藝特點及應用工件表面質量、耐磨性好；加工余量?。?~10μm）；工件表面變質層淺，無燒傷現(xiàn)象；只提高表面質量，不能提高尺寸精度、形狀精度。

第9節(jié)光整加工

三、研磨研磨是利用研磨工具和研磨劑，借助于研具與工件在一定的壓力下的相對運動，從工件上研去一層極薄表面層的精密加工方法。第9節(jié)光整加工

三、研磨常用的研具材料常用的研具材料有鑄鐵（精研）、軟鋼、黃銅紫銅（粗研）、硬木等。常用磨料常用的磨料有氧化物系剛玉和碳化物系的碳化硅，還有高硬度的金剛石和碳化硼。在精研時，還采用軟磨料，如氧化鐵