切削加工方法.ppt

1、第4章切削加工方法,基本內容,2,2,車削加工,鉆、擴、鉸、鏜加工,刨削、插削和拉削加工,特種加工,銑削加工,磨削加工,光整加工,1,4.1 車削加工,何謂車削加工？用車刀在車床上加工工件的工藝過程稱為車削加工。 主運動：工件隨車床主軸旋轉 進給運動：刀具沿軸向或徑向作進給運動 加工精度: 一般車削加工精度可達IT7IT8，表面粗糙度 Ra為6.31.6m。 適用范圍：各種回轉體表面。,常用車床類型,普通臥式車床,普通車床 適于各種中、小型軸、盤、套類零件的單件、小批量生產(chǎn)。,適用范圍：適于加工直徑大，長度短且質量較大的大型盤套類零件。,常用車床類型,立式車床,（二）,適用范圍：成批加工形狀復

2、雜的盤套類零件。適于加工零件尺寸較小、形狀較復雜的中、小型軸、盤、套類零件。 結構特點：沒有絲杠和尾座，而在床尾裝有一個可縱向移動的轉塔刀架，其上可裝多把刀，工作中周期性轉位，順序地對工件進行加工。刀具行程由擋塊控制，易保證精度，提高生產(chǎn)率。,轉塔車床（六角車床）,常用車床類型,1.擋塊限送料長度； 2.雙刀同時車外圓； 3.車外圓及倒角； 4.打中心孔； 5.鉆孔； 6.套車外螺紋； 7.前刀架刀切槽； 8.前刀架刀倒角； 9.前刀架刀滾花； 10.切斷刀切下工件,轉塔車床（六角車床）,常用車床類型,精密單軸縱切自動車床,1.機床的用途 形狀較復雜，精度要求高，一次成形的小型軸類零件。 用于

3、成批大量生產(chǎn)的鐘表、儀器儀表行業(yè)。毛坯為棒料 2.機床的工作原理 送料、夾緊、放松、縱向和橫向進給皆由分配軸上的鼓輪或凸輪分別進行控制。分配軸轉一轉，完成一個工作循環(huán)。,常用車床類型,數(shù)控車床,臥式數(shù)控車床,立式數(shù)控車床,數(shù)控車床 適于多品種、小批量生產(chǎn)復雜形狀的零件,單刀架數(shù)控車床,雙刀架數(shù)控車床,數(shù)控車床,經(jīng)濟型數(shù)控車床,普通數(shù)控車床,數(shù)控車床,4.1.1 車削加工的工藝特點,1.易于保證工件各加工表面的位置精度 在一次裝夾中零件各加工表面具有同一的回轉軸線，所以能保證工件各加工表面的同軸度精度。工件端面與軸線的垂直度則由機床本身的精度保證，它取決于車床橫拖板導軌與工件回轉軸線的垂直度。

4、裝夾方式： （1）對短軸類或盤類零件，常采用卡盤或花盤裝夾； （2）長軸類零件常采用雙頂尖+撥盤或雙頂尖+卡盤裝夾；,三爪卡盤,四爪卡盤,2.加工過程比較平穩(wěn) 車削加工過程一般是連續(xù)切削，切削力變化較小，不會產(chǎn)生沖擊，加工過程比較平穩(wěn)，可以采用大切削用量，提高了生產(chǎn)率。 3.適合于有色金屬零件的精加工 鋼鐵：粗車 半精車 精車 磨削 有色金屬：粗車 半精車 精車 精細車 4.刀具簡單,車削加工的工藝特點,（a）直頭外圓車刀； （b）彎頭車刀； （c）偏刀； （d）切槽或切斷刀； （e）鏜孔刀； （f） 螺紋車刀； （g）成形車刀。,車刀主要類型,4.1.2 車削加工的應用,車削加工是機械加工中

5、最基本的、應用范圍非常廣泛的一種加工方法。其應用如下：,車削加工的應用,1.車外圓面,2.車內園面（車床上鏜孔）,3.車端面、切槽、切斷,粗車：,精車：, 實體零件：,鉆孔,車（鏜）,擴、鉸, 已鑄出、鍛出孔：,鏜孔,4.車錐面,1) 轉動小刀架法,2) 成形刀法,3) 偏移尾架法,4) 靠模尺法,可加工內外圓錐面，且不受工件錐角大小的限制。,適于加工錐面較短的內外圓錐面，且不受工件錐角大小的限制。,可加工較長的錐面，但不能加工錐孔及錐角較大的錐面。,適用于大批量生產(chǎn)，可加工內外錐面。,5.車成形面,1) 雙手控制法,2) 成形刀法,3) 靠模尺法(軌跡法）,6.車螺紋,7. 滾花,4.2 鉆

6、、擴、鉸、鏜加工,4.2.1 鉆削加工 用鉆頭在實體材料上加工孔的工藝方法稱為鉆削加工。鉆削是孔加工的基本方法之一，通常在鉆床或車床上進行，也可以在鏜床或銑床上進行。,孔加工刀具按用途可分為兩大類： 一類是從實體材料中加工出孔的刀具，如：麻花鉆、扁鉆、中心鉆和深孔鉆等； 另一類是對工件上已有孔進行再加工的刀具，常用的有擴孔鉆，鉸刀及鏜刀。,1.鉆床及其加工范圍,鉆床是用鉆頭在工件上加工孔的機床，可完成鉆孔、擴孔、鉸孔及攻螺紋等工作 。 運動分析：工件固定，刀具作旋轉主運動，同時沿軸向作進給運動。 鉆床的主參數(shù)：最大鉆孔直徑。 分類： 臺式鉆床：小型鉆床，常安裝在臺桌上，加工直徑小于 12mm的

7、孔。 立式鉆床：適用于中小工件的單件，小批量生產(chǎn)。 搖臂鉆床：適用于加工一些大而重的工件上的孔。 深孔鉆床及其他鉆床。,鉆床,臺式鉆床,立式鉆床,搖臂鉆床,2.鉆削刀具麻花鉆,麻花鉆是鉆削加工的最常用刀具。標準高速鋼麻花鉆由三部分組成：柄部、頸部、工作部分,柄部 用在與機床或夾具聯(lián)接，起夾持定位作用，并傳遞扭矩和軸向力。 頸部 位于工作部分和柄部之間，磨削柄部時，是砂輪的退刀槽。鉆頭的標記也常注于此。 工作部分 由切削部分和導向部分組成。,麻花鉆的結構,麻花鉆的結構,鉆頭切削部分,5個刀刃,6個刀面,兩條主切削刃:螺旋槽與主后刀面的兩條交線,兩條副切削刃:棱邊與螺旋槽的兩條交線,一條橫刃:兩后

8、刀面在鉆芯處的交線,兩個螺旋形前刀面:螺旋槽的螺旋面,兩個經(jīng)刃磨獲得的主后刀面:與工件過渡表面（孔底）相對的端部兩曲面,兩個副后刀面:與孔壁相對的棱帶,麻花鉆的工作部分有兩個對稱的刃瓣，可以看作兩把對稱的車刀，兩條對稱的螺旋槽用于容屑和排屑；為了減少與加工孔壁的摩擦，導向部分磨有兩條棱帶，棱邊直徑磨有(0.030.12）/100的倒錐量，形成副偏角r。,麻花鉆的幾何角度,麻花鉆的主要幾何參數(shù)有: (1)螺旋角 是鉆頭軸心線與棱帶螺旋線切線之間的夾角。螺旋角越大，切削越容易，但鉆頭的強度低。一般=1830 ,直徑較小的鉆頭應取小值。 (2)前角o 主剖面(N-N)內測量的前刀面與基面的夾角。因為

9、前刀面是螺旋面，所以主切削刃各點的前角是變化的，從外緣處的大約+30逐漸減小到鉆芯處的大約-30。 (3)后角。 軸向主剖面(X-X)內測量的主后刀面與切削平面的夾角。切削刃各點的后角也是變化的，從外緣處的大約8 14逐漸增加到鉆芯處的大約20 25 。 (4)頂角2 是兩條主切削刃之間的夾角，一般，2= 116 120 (5)橫刃斜角 是在端面投影圖中橫刃與主切削刃之間的夾角，一般，=5055,3.鉆削運動,在鉆床上鉆孔時,鉆頭的旋轉為主運動,鉆頭沿工件的軸向移動為進給運動；在車床上鉆孔時,工件的旋轉為主運動, 裝在尾架上的鉆頭沿工件軸向移動為進給運動。 鉆削用量： （1）鉆削速度（m/s）

10、,式中：d鉆頭直徑（mm） n鉆頭或工件的轉速，r/min,3.鉆削運動,（2）鉆削進給量f （mm/r） 鉆頭或工件每轉一周，鉆頭沿軸向移動的距離。 （3）切削深度ap （mm）,式中：d鉆頭直徑（mm）,4.鉆削加工的工藝特點,1）鉆孔是孔的粗加工方法； 2）可加工直徑0.05125mm的孔； 3）孔的尺寸精度在IT10以下； 4）孔的表面粗糙度一般大于Ra12.5m； 5） 對于精度要求不高的孔，如螺栓的貫穿孔、油孔以及螺紋底孔，可直接采用鉆孔； 6) 一些內螺紋在攻絲前，要先鉆孔； 7) 刀具剛性差，容易發(fā)生“引偏”； 8) 排屑困難，切削熱不易排出 。,引偏及預防,引偏：是指加工時鉆

11、頭彎曲引起的孔徑擴大、孔不圓或孔軸線歪斜等缺陷。 原因：（1）鉆頭的剛性差，導向作用差； （2）鉆頭的橫刃有很大的負前角，很難進行切削； （3）鉆頭的兩條主切削刃很難刃磨得完全對稱，徑向力很難抵消，容易產(chǎn)生“引偏”。 減少引偏的措施： （1）預鉆錐形定心坑；（2）用鉆套為鉆頭導向； （3）盡量將鉆頭的兩條主切削刃刃磨得對稱一致。,排屑困難及改善措施,鉆孔時，由于切屑較寬，容屑槽尺寸又受到限制，因而切屑與孔壁產(chǎn)生較大的摩擦、擠壓、拉毛，刮傷已加工表面，降低表面質量，有時甚至會將鉆頭扭斷。 改善措施： （1）在鉆頭上修磨出分屑槽（群鉆），將寬的切屑分成窄條，以利于排屑。 （2）當鉆深孔（L/D51

12、0）時，采用深孔鉆加工。,5.鉆削的應用,鉆削的應用 鉆孔主要用于粗加工。如螺釘孔，油孔，內螺紋底孔等。 單件、小批生產(chǎn)中、小型工件上的小孔（D13mm）， 常用臺式鉆床加工。 中、小型工件上較大的孔（D50mm），常用立式鉆床加工。 大型工件上的孔，則采用搖臂鉆床加工。 回轉體工件上的孔，多在車床上加工。,4.2.2 擴孔和鉸孔,1.擴孔 擴孔是用擴孔鉆對工件上已有的孔進行擴大加工。常用作鉸孔或磨床前的預加工擴孔以及毛坯孔的擴大，常作為孔的半精加工，在成批或大量生產(chǎn)時應用較廣。擴孔的加工精度可達IT10-IT9，Ra可達6.3-3.2m。,1.切削刃不必自外圓延續(xù)到中心，避免了橫刃及其由橫刃

13、引起的不良影響； 2.由于擴孔的余量小，切削深度ap（ap=（dm-dw）/2）小,切屑窄,易排除，不會劃傷已加工表面，同時排屑槽可作得較小較淺,增加了刀具剛度，所以可以加大切削用量，改善加工質量； 3.導向性較好,切削平穩(wěn)，生產(chǎn)率高； 4.擴孔是孔的半精加工工藝，當孔的精度和表面質量要求更高時，需要進行精加工鉸孔。,擴孔特點,2.鉸孔 鉸孔是應用普遍的孔的精加工方法之一，一般加工精度可達IT9-IT7，Ra可達1.6-0.4m。 鉸刀分為： 機用鉸刀:用于在機床上鉸孔,常用高速鋼制造,有錐柄和直柄兩種型式； 手用鉸刀:常為整體式結構，直柄方頭,結構簡單，手工操作,使用方便。,鉸孔,鉸刀的結構

14、及鉸孔的特點,1、鉸孔加工質量較高； 2、鉸刀的刀刃多（612個），容屑槽很淺，剛性和導向性比擴孔鉆更好； 3、鉸刀本身的精度很高，而且具有修光部分，可校準孔徑和修光孔壁； 4、鉸孔的切削余量小，切削速度低，切削力小，產(chǎn)生的切削熱少，所以工件的變形小，鉸孔表面質量較高。,鉆-擴-鉸是經(jīng)常采用的典型加工工藝，但一般只能保證孔本身的精度，而不能保證孔的位置精度，一般使用鉆模、多軸鉆和組合機床來解決。對直徑較大或非標準孔則采用鏜削加工。,對于直徑較大的孔（一般孔徑大于30mm），生產(chǎn)中常采用鏜削來代替擴孔和鉸孔。因為鏜刀結構簡單，價格比大直徑的擴孔鉆和鉸刀便宜得多，并且輕便。 鏜孔的通用性好，可進行

15、粗、半精、精加工，特別適用于加工批量零件。鏜孔質量取決于機床精度。 鏜孔可以在多種機床上進行，常見的主要有在車床上鏜孔和在鏜床上鏜孔。,4.2.3 鏜削加工,1.車床上鏜孔 在車床上鏜孔主要適用于回轉體零件上的單孔和零件上的軸承孔的加工。 a圖，在車床上用卡盤裝夾工件，一次完成內孔、外圓和端面的加工，可保證同軸度和垂直度； b圖，在車床上用花盤彎板裝夾小型支架類工件，鏜削加工軸承孔。,4.2.3 鏜削加工,2.鏜床上鏜孔 對于箱體類和支架類零件上的孔和孔系，常用鏜床加工。 鏜床： 鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機床。通常用于加工尺寸較大，精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上，孔距和位

16、置精度要求較高的孔，如箱體上的孔 。還可以銑平面、銑溝槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等。 運動分析： 主運動為鏜刀的旋轉運動，進給運動為鏜刀或工件的移動 。,4.2.3 鏜削加工,鏜床分類：,臥式鏜床 臥式鏜床既可完成粗加工（如粗鏜、粗銑、鉆孔等），又可進行精加工（如精鏜孔）。臥式鏜床主要是加工孔，特別是箱體零件上的許多大孔、同心孔、平行孔等。易于保證被加工孔的尺寸精度和位置精度。鏜孔的尺寸精度可達IT7，表面粗糙度Ra值為1.6-0.8m。,臥式鏜床外形圖,臥式鏜床,臥式鏜床,臥式鏜床,坐標鏜床 坐標鏜床是一種高精度的機床。主要用來鏜削精密孔（IT5級或更高），例如鉆模、鏜模上的精密孔。 坐標鏜床可以

17、鏜孔、鉆孔、擴孔、鉸孔以及精銑平面和溝槽，還可以進行精密刻線和劃線，以及進行孔距和直線尺寸的精密測量工作 。,臥式坐標鏜床 1-下滑座；2上滑座；3工作臺； 4立柱；5主軸箱；6床身底座,坐標鏜床,金剛鏜床 金剛鏜床以使用金剛鏜刀而得名，是一種高速精密鏜床。主要特點是主運動速度很高，切削深度和進給量很小，加工精度可達IT5IT6，Ra達0.63-0.08m。,臥式單面金剛鏜床,臥式雙面金剛鏜床,金剛鏜床,在鏜床上常用的鏜刀一般可分為單刃鏜刀和多刃鏜刀兩 大類。 單刃鏜刀 結構簡單，制造方便，通用性好，可以校正原有孔的軸線歪斜或位置偏差，但生產(chǎn)率較低。單刃鏜刀的結構與車刀類似，它是將鏜刀垂直或按

18、某一角度安裝在鏜刀桿上。,鏜 刀,單刃鏜刀,a) 鏜盲孔,b）鏜通孔,雙刃鏜刀 1-刀塊 2刀片 3調節(jié)螺釘 4斜面墊板 5緊固螺釘,多刃鏜刀 兩端都有切削刃,工作時可消除徑向力對鏜桿的影響,工件的孔徑尺寸與精度由鏜刀徑向尺寸保證。多采用浮動連接結構,可減少鏜刀塊安裝誤差及鏜桿徑向跳動所引起的加工誤差。孔的加工精度可達IT6-IT7,Ra達0.8m。,鏜 刀,浮動鏜刀,（1）鏜床的加工范圍廣泛，萬能性強； （2）鏜孔可對不同孔徑的孔或孔系進行粗、半精和精加工； （3）鏜孔的加工精度可達IT7IT6；孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3 0.8m。 （4）能修正前一道工序造成的孔軸線的彎曲、偏斜等形

19、狀、位置誤差； （5）刀具結構簡單，通用性大； （6）生產(chǎn)率較低，大批量生產(chǎn)中則需使用鏜模，以提高生產(chǎn)率。,鏜床加工的工藝特點,4.3 刨削、插削和拉削加工,4.3.1 刨削、插削加工 在刨床上用刨刀加工工件的方法稱為刨削，刨削加工是平面加工的主要方法之一，也可以刨削溝槽。常用的刨削加工機床有牛頭刨床、龍門刨床和插床。 1.刨削加工的工藝特點 （1）刨床與刨刀結構簡單，通用性好； （2）刨床是直線往復運動的機床，主運動速度不能太高(因為滑枕換向時有大的慣性力)，加之只能單刀加工,且在反向運動時不加工, 所以生產(chǎn)率較低； （3）加工精度較低，一般可達IT9IT7；表面粗糙度Ra可控制在6.3 1

20、.6m。在龍門刨床上用寬刃刨刀精刨時，表面粗糙度Ra達0.8 0.4m。,牛頭刨床,龍門刨床,插 床,2.刨削加工的應用: 主要適用于單件、小批量生產(chǎn)或機修、模具車間，主要用來加工平面，包括水平面、垂直面和斜面，也廣泛用于加工溝槽如直角槽、燕尾槽、T形槽等。插床實質上是立式刨床，可以加工齒輪、齒條、花鍵等。,刨削、插削加工,4.3 刨削、插削和拉削加工,4.3.2 拉削加工 在拉床上用拉刀加工工件的方法稱為拉削，拉削加工是一種高生產(chǎn)率和高精度的加工方法。 拉削加工的主運動是拉刀的直線運動，進給運動是依靠拉刀的后一個刀齒高出前一個刀齒實現(xiàn)的。刀齒的高出量稱為齒升量af ：,拉削所用的刀具稱為拉刀

21、。拉刀的制造精度高，形狀復雜，制造困難，成本高，所以拉削加工只適用于大批量生產(chǎn)。如圓孔拉刀的結構：,拉 刀,拉 床,（1）生產(chǎn)率高； （2）加工精度高，一般可達IT8IT7；表面粗糙度小，Ra可控制在 0.80.4m； （3）拉床結構簡單，操作方便； （4）拉刀壽命長； （5）加工范圍較廣，可加工平面、各種形狀的通孔等，如下圖所示：,拉削加工的工藝特點,拉孔和推孔,圖4-24 推孔,圖4-23 拉孔,4.4 銑削加工,在銑床上用銑刀加工工件的方法稱為銑削，銑削加工的主運動是銑刀的旋轉運動，進給運動是工件的直線運動。 銑床的種類很多，常見銑床有：臥式升降臺銑床、立式升降臺銑床、圓臺銑床和龍門銑床

22、。 4.4.1 銑削過程 1.銑削加工的切削用量 在銑床上銑削工件時，銑削用量有“四要素”：銑削速度V、進給量f、銑削寬度ae、銑削深度ap。,常用銑床,萬能臥式升降臺銑床,1底座 2床身 3懸梁 4主軸 5支架 6工作臺 7回轉盤 8床鞍 9升降臺,常用銑床,床身,底座,主軸,工作臺,床鞍（滑座）,升降臺,立式升降臺銑床,常用銑床,床身,主軸箱,工作臺,床鞍（滑座）,立柱,圓臺銑床,常用銑床,龍門銑床,銑削用量四要素銑削速度V,（1）銑削速度V （m/s）指銑刀最大直徑處切削刃的線速度，即 式中，D銑刀最大直徑，單位：mm； n銑刀轉速，單位：r/min。,（2）進給量f 銑削時，進給量的表

23、示方法有三種： 每齒進給量fz（mm/齒）銑刀每轉一齒，工件對銑刀的移動量； 每轉進給量fr（mm/r） 銑刀每轉一轉，工件對銑刀的移動量； 每秒進給量fs（mm/s） 銑刀每轉一秒，工件對銑刀的移動量； 三者之間的關系為：,銑削用量四要素進給量f,（3）銑削寬度ae （mm）指垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸。,銑削用量四要素銑削寬度ae,銑削用量四要素銑削深度ap,（4）銑削深度ap（mm）指平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸。,銑削寬度ae與銑削深度ap,4.4.2 銑削方式,銑平面是銑削加工的主要工作之一，常用的銑削方法有周銑法和端銑法兩種。,逆銑 銑刀的旋轉方向和工件的進給方向相反

24、。逆銑時切削厚度從零開始逐漸增大，因而刀刃開始經(jīng)歷了一段在切削硬化的已加工表面上擠壓滑行的階段，加速了刀具的磨損。逆銑時銑削力將工件上抬，易引起振動，這是不利之處。,1、周銑法,逆銑時的銑削力,順銑 銑刀的旋轉方向和工件的進給方向相同。銑削力的水平分力與工件的進給方向相同，工作臺進給絲杠與固定螺母之間一般有間隙存在，因此切削力容易引起工件和工作臺一起向前竄動，使進給量突然增大，引起打刀。采用順銑法加工時必須采取措施消除絲杠與螺母之間的間隙。 在銑削鑄件或鍛件等表面有硬皮的工件時，順銑刀齒首先接觸工件硬皮，加劇了銑刀的磨損。,順銑時的銑削力,2.端銑法用分布在銑刀端面上的刀齒進行銑削的方法。端銑

25、法可以通過調整銑刀和工件的相對位置，調節(jié)刀齒切入和切出時的切削厚度，達到改善銑削過程的目的。端銑法有對稱銑與不對稱逆銑、不對稱順銑三種方式。 從減小刀齒切入工件時受到的沖擊考慮，不對稱銑比對稱銑較為有利。,端銑法,端銑法,3.周銑法和端銑法的比較 （1）端銑法的加工質量和生產(chǎn)效率比周銑高，在大批量生產(chǎn)中端銑比周銑用得多。 在刀齒切入階段，刀齒完全切入工件的過渡時間越短，刀齒受到的沖擊越大。刀齒完全切入工件時間的長短與刀具的接觸角有關，接觸角越大，刀齒全部切入工件的過渡時間越長，刀齒受到的沖擊就越小。端銑時，銑刀與工件的瞬時接觸角較大，切削過程比較平穩(wěn)，有利于提高加工質量；,周銑法和端銑法的比較

26、,端銑時刀齒與刀具的接觸角,周銑時刀齒與刀具的接觸角,端銑時，銑刀的主切削刃擔任主要切削工作，副切削刃進行修光，所以工件的表面粗糙度較小，表面質量較高； 端銑刀可以鑲裝硬質合金刀片，可高速銑削，生產(chǎn)效率較高。 （2）周銑法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(chǎn)中用得也比較多。,4.4.3 銑削工藝特點及應用,1. 銑削的工藝特點 （1）同時參加切削的刀齒較多,生產(chǎn)率較高； （2）刀刃的散熱條件好； （3）銑削時斷續(xù)切削，沖擊大，易產(chǎn)生振動，影響加工質量； （4）銑削加工精度公差等級一般為IT9IT8； 表面粗糙度Ra值一般為6.

27、31.6m。,2.銑削的應用 （1）加工平面； （2）加工各種溝槽(鍵槽,T型槽,燕尾槽等) ； （3）還可以進行分度工作，加工多齒零件的齒槽(齒輪,鏈輪,棘輪,花鍵軸等),螺紋形表面及各種曲面。,4.4.3 銑削工藝特點及應用,4.4.4 銑削與刨削加工分析比較,銑削與刨削是平面粗、半精加工的兩種基本方法，但它們的工藝特點有較大差別。 1.銑削與刨削加工的生產(chǎn)率對比 多數(shù)情況下，銑削比刨削的生產(chǎn)率高，加工窄長零件時，刨削的生產(chǎn)率高。 2.銑削與刨削的加工質量對比 兩者接近，精度都能達到IT9IT7；表面粗糙度Ra值可達6.31.6m。 3.銑削與刨削的應用場合對比 銑削：大批量生產(chǎn)，適應性強

28、，加工范圍廣，可分度，可加工圓弧形和螺旋形溝槽，可加工離合器和齒輪； 刨削：單件、小批量生產(chǎn)，加工范圍較小，但可加工銑削無法加工的內孔鍵槽、多邊形孔等。,4.5 磨削加工,磨削加工就是用磨料對工件表面進行切削加工的一種方法，是零件精加工的主要方法之一。它的應用范圍很廣，不僅能加工一般材料，如鋼、鑄鐵等，還可以加工一般刀具難以加工的材料，如淬火鋼、硬質合金及陶瓷等。 4.5.1 砂輪 砂輪是磨削加工的主要工具，它是由磨料和結合劑構成的疏松多孔物體。磨粒、結合劑和空隙是構成砂輪的三要素。,主要起切削作用,主要起粘接作用,主要起容屑和冷卻作用,1.砂輪特性 砂輪特性與磨粒、結合劑及砂輪的制造工藝密切

29、相關。 （1）磨料 磨料是制造砂輪的主要原料，起切削作用。所以磨料必須鋒利，并具備高的硬度和一定的韌性。常用磨料,砂輪特性,常用磨料,砂輪的磨料,（2）粒度 取決于加工表面的粗糙度和生產(chǎn)率 粒度是指磨料顆粒的大小。它分為磨粒與微粉。粒度號是指一英寸長度內的孔眼數(shù)。當磨料顆粒直徑小于40m時稱為微粉。,磨削余量大，加工表面粗糙度值越大 選用越粗的磨料,磨削余量小，加工表面粗糙度值越小 選用越細的磨料,砂輪特性,（3）結合劑 結合劑是砂輪中用來粘結磨料的物質。砂輪的強度、抗沖擊性、耐熱性及抗腐蝕能力主要取決于結合劑的性能。,結合劑,陶瓷結合劑A,樹脂結合劑S,金屬結合劑J,高速、高精度磨削，能制成

30、薄片砂輪,砂輪的結合劑,橡膠結合劑X,價格便宜，耐酸、耐堿，用的最多，使用90%以上,制造各種金剛石磨具，壽命長,可制造軸承溝道砂輪、無心磨砂輪、薄片砂輪、拋光砂輪等,砂輪硬度,砂輪特性,（4）硬度 砂輪硬度是指砂輪表面上的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。易脫落的稱軟砂輪，反之稱硬砂輪。同一種磨料可可做成不同硬度的砂輪，砂輪的軟硬決定于結合劑的性能、數(shù)量及砂輪的制造工藝。,砂輪特性,（5）形狀與尺寸 根據(jù)機床類型與磨削加工的需要，砂輪制成各種標準的形狀和尺寸。常用的砂輪形狀、代號和用途見表：,砂輪的代號,磨料 白剛玉,GB 60 ZR1 A P 40050203,外徑厚度內徑,形狀 平形砂輪,

31、粒度號,硬度 中軟1,結合劑 陶瓷結合劑,2.砂輪的安裝、平衡與修整 （1）砂輪的安裝 砂輪旋轉速度高，若安裝不當，工作時容易引起碎裂，所以在磨床上安裝砂輪應特別注意。,砂輪的安裝、平衡與修整,（2）砂輪的平衡 砂輪旋轉速度高，為使砂輪平穩(wěn)工作，一般直徑大于125mm的砂輪都要進行平衡，使砂輪的重心與其旋轉軸線重合。 砂輪的平衡方法就是在砂輪法蘭盤的環(huán)形槽內裝入幾塊平衡塊，通過調整平衡塊的位置，使砂輪重心與回轉軸線重合。,砂輪的安裝、平衡與修整,（3）砂輪的修整 砂輪工作一定時間后會逐漸磨損，磨損表現(xiàn)為磨耗磨損和破碎磨損。砂輪的自銳性有限，應及時修整，保證砂輪有合理使用壽命，否則會引起振動、R

32、a值增大、表面燒傷或裂紋等。 砂輪常用修整工具有單粒金剛石、金剛石粉末燒結型修整器等。修整時應使用充足的切削液。,砂輪的安裝、平衡與修整,4.5.2 磨削工藝,1.磨削原理 磨削是用砂輪表面的磨粒從工件表面切除細微的金屬層。 磨削時砂輪表面上有許多磨粒參與磨削工作，每個磨粒都可以看做是一把微小的刀具。磨削是磨粒對工件的滑擦、刻劃和切削三個過程的綜合作用。 （1）滑擦階段 磨粒剛開始與工件接觸時，由于切削厚度非常小，磨粒只是在工件上滑擦，砂輪和工件接觸面上只有彈性變形和由摩擦產(chǎn)生的熱量； （2）刻劃階段 隨著切削厚度逐漸加大，磨粒逐漸切入工件表層材料中。表層材料被擠向磨粒的前方和兩側，工件表面出

33、現(xiàn)溝痕，溝痕兩側產(chǎn)生隆起； （3）切削階段 當磨粒的切削厚度增加到某一臨界值時，磨粒前面的金屬產(chǎn)生明顯的剪切滑移形成切屑。,2. 磨削的工藝特點 （1）磨削是一種精加工方法，尺寸精度可達IT6IT7， 表面粗糙度能達到0.1m以下； （2）徑向分力Fy較大，工件易產(chǎn)生變形，影響尺寸和形狀精度。在最后工序，吃刀量應盡量小，消除這種誤差。,4.5.2 磨削工藝,（3）砂輪具有自銳性,可部分地恢復砂輪的切削能力。但自銳性是有限的，在磨削一定時間后，仍需對砂輪進行修整。 （4）磨削溫度高。磨削速度高，砂輪與工件擠壓、摩擦嚴重，單位能耗大，砂輪導熱性差，瞬時高溫可達8001000，要用大量切削液降溫。

34、（5）可加工高硬度材料。除加工一般材料外，可加工淬硬鋼、耐熱鋼、硬質合金等，但不宜精加工韌性較大的有色金屬。 （6）加工工藝范圍廣泛?？杉庸ね鈭A面、內孔、平面、螺紋、齒形等成形面，還可刃磨刀具；不僅用于精加工，也可用于粗加工、毛坯去皮加工。,4.5.2 磨削工藝,常用的磨削方法：,4.5.3 磨削方法,1.外圓磨削方法,4.5.3 磨削方法,（1）縱磨法 縱磨法即縱向進給磨削，砂輪高速旋轉是主運動，工件除了旋轉外，還和工作臺一起縱向往復運動。在磨削的最后階段，要作幾次無橫向進給的光磨行程，以消除由于徑向磨削力作用的影響，直到磨削火花消失為止。,縱磨法因磨削深度小、磨削力小、散熱條件好，所以磨削

35、精度較高，表面粗糙度較?。坏捎诠ぷ餍谐檀螖?shù)多，生產(chǎn)率較低。它適用于在單件、小批生產(chǎn)及精磨，或磨削細長的外圓表面。,1.外圓磨削方法,（2）橫磨法 橫磨法即橫向進給磨削，砂輪旋轉是主運動，工件作圓周進給運動，砂輪相對工件作連續(xù)或斷續(xù)的橫向進給運動，直到磨去全部余量。 橫向進給磨削的生產(chǎn)效率高，但加工精度低，表面粗糙度較大。這是因為橫向進給磨削時工件與砂輪接觸面積大，磨削力大、發(fā)熱量多、磨削溫度高，工件易發(fā)生變形和燒傷。它適用于在大批大量生產(chǎn)中加工剛性較好的工件外圓表面。 若將砂輪修整成一定形狀，還可以磨削成形表面。,1.外圓磨削方法,（3）無心外圓磨 無心外圓磨即工件無中心支承的外圓磨削。磨削

36、時，工件放在砂輪與導輪之間的托板上，不用中心孔支承，故稱為無心磨削。導輪是用摩擦系數(shù)較大的橡膠結合劑制作的磨粒較粗的砂輪，其轉速很低，靠摩擦力帶動工件旋轉。磨削砂輪和工件的軸線總是水平放置的，而導輪的軸線通常傾斜一個角度，其目的是使工件獲得一定的軸向進給速度。 無心磨削的生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)自動化；加工精度高，可達IT5-IT6，表面粗糙度Ra1.25-0.16m；但所能加工的零件具有一定的局限性，不能磨削斷續(xù)表面，如花鍵、單鍵槽表面。 無心外圓磨在無心外圓磨床上進行。,無心外圓磨削的加工示意圖,無心外圓磨床,4.5.3 磨削方法,2.平面磨削方法 平面磨削常用來磨削齒輪端面、滾動軸承環(huán)、活塞環(huán)

37、及大型工件的平面。它與平面銑類似，分為周磨和端磨兩種方式。 （1）周磨法 周磨是利用砂輪的外圓面進行磨削。周磨平面采用臥軸矩臺平面磨床。因為砂輪和工件接觸面較小，發(fā)熱量少，冷卻和排屑條件較好，所以周磨法可獲得較高的加工精度和較小的的表面粗糙度值。主要加工質量要求高的工件。 但剛性小，磨削用量較小，生產(chǎn)率低，適于精磨。,2.平面磨削方法,（2）端磨法 端磨是利用砂輪的端面磨削。端磨一般用立軸平面磨床。端磨的砂輪直徑比較大，能一次磨出工件的全寬，磨削面積較大，生產(chǎn)率較高，適用于大批量生產(chǎn)。 但端面磨削時砂輪和工件表面是成弧形線或面接觸，接觸面積大，冷卻困難，且磨屑不易排除，所以加工精度較低，表面粗

38、糙度值較大。適于粗磨或半精磨。,4.5.3 磨削方法,3.內圓磨削方法 內圓磨削可以在內圓磨床上進行，也可以在萬能外圓磨床上進行。 目前廣泛應用的內圓磨床是卡盤式的，加工時工件夾持在卡盤上，工件和砂輪按相反方向旋轉，同時砂輪還沿被加工孔的軸線作直線往復運動和橫向進給運動。,內圓磨床用來加工容易固定在機床卡盤上的工件，如齒輪上的孔、滾珠軸承環(huán)、錐孔等。 內圓磨削也分為縱磨法和橫磨法。,4.5.3 磨削方法,內圓磨削的工藝特點： （1）內圓磨削用的砂輪直徑?。榭讖降?.6 0.9倍），磨削速度低，砂輪磨損快，需要修整和更換，因此生產(chǎn)率較低，表面粗糙度數(shù)值大； （2）砂輪軸的直徑小，懸伸長，剛性差

39、，不宜采用大的磨削深度和進給量，這也將使生產(chǎn)率低，表面粗糙； （3）磨孔一般僅適用于淬硬孔的精加工。,先進磨削方法,4. 磨削的發(fā)展 磨削的兩個發(fā)展方向：一個是高精度、小粗糙度磨削，另一個是高效磨削。 （1）高精度、小表面粗糙度磨削 它包括精密磨削（ Ra為0.050.1m）、超精密磨削（ Ra為0.0120.025m）和鏡面磨削（ Ra0.008m），是近年來發(fā)展很快的先進磨削方法之一，不僅磨削質量好，生產(chǎn)率高，而且可以代替研磨加工。 高精度、小表面粗糙度磨削必須在剛度好的高精度磨床上進行，還要合理選用工藝參數(shù)，此外砂輪的修整技術及切削液的選擇和使用等都有相應的要求。,先進磨削方法,（2）高

40、效磨削 磨削速度v50m/s的磨削加工稱為高速磨削，生產(chǎn)率高，加工精度高，表面粗糙度低。 （3）強力磨削大切深、緩進給磨削 強力磨削是指大切深（一次磨削深度可達幾毫米甚至幾十毫米）、緩進給（工件的縱向進給速度僅為1030mm/min）磨削。強力磨削的生產(chǎn)率很高。但對磨床、砂輪及冷卻方式的要求很高。,（4）砂帶磨削 砂帶磨削是用砂帶代替砂輪的一種磨削方法，是一種新的高效磨削方法。砂帶磨削的設備簡單、操作方便，生產(chǎn)效率高，加工質量好，是磨削加工的發(fā)展方向之一，應用范圍越來越廣。,4.6 光整加工,光整加工是生產(chǎn)中常用的精密加工。常用的光整加工方法有研磨、珩磨、超級光磨、拋光等。光整加工的目的是使工

41、件獲得極低的表面粗糙度（ Ra0.025m ）。 4.6.1 研磨 1.加工原理 研磨是在剛性研具上注入研磨劑，在一定壓力下，通過研具與工件的相對運動，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以達到高級幾何精度和優(yōu)良表面粗糙度的加工方法。研磨時，工件和研具之間的相對運動較復雜，研磨劑中的每一顆磨粒一般都不會在工件表面上重復自己的運動軌跡，具有較強的對誤差與缺陷的修正能力。,研 磨,研具材料應軟硬適當，組織均勻，一般為軟鋼、鑄鐵、紅銅、鋁、塑料等。粗研時采用銅、鋁，精研時常用鑄鐵，它適于加工各種材料，并能保證研磨質量和生產(chǎn)率。 研磨劑由磨料、研磨液和輔助填料混合而成。 磨料：起切削作用，種類有

42、金剛石微粉，剛玉，碳化硅，氧化鋁等。 研磨液：起冷卻和潤滑作用，并能使磨粒均勻分布在研具表面，通常用煤油、機油、汽油等。 輔助填料：起調和磨料、使金屬表面形成極薄的化合物薄膜的作用，常用油酸、凡士林、硬脂酸等。,2.研磨方法 研磨分手工研磨和機械研磨兩種。 手工研磨是手持研具進行研磨，研磨外圓時，可將工件裝夾在車床卡盤上或頂尖上作低速旋轉運動，研具套在工件上用手推動研具作往復運動。 機械研磨在研磨機上進行。,研 磨,手工研磨,機械研磨,3.研磨特點 （1）加工表面質量高，研磨外圓可獲得很高的尺寸精度（IT6IT5）和極小的表面粗糙度（ Ra為0.20.012m）以及較高的形狀精度（圓度誤差為0

43、.0030.001mm），但研磨不能提高位置精度； （2）研磨的設備和研具簡單、成本低、容易保證質量； （3）研磨前加工面要進行良好的精加工，研磨余量在直徑上一般為0.10.03mm，生產(chǎn)效率較低。 4.研磨的應用 研磨可加工鋼、鑄鐵、硬質合金、光學玻璃、陶瓷等多種材料。研磨可對平面、圓柱面、孔、錐面、齒輪面進行光整加工，常作為精密零件的最后加工工序。,研 磨,1珩磨原理及珩磨頭,4.6.2 珩 磨,珩磨是利用帶有磨條（油石）的珩磨頭對孔進行精整、光整加工的方法。 1.加工原理 珩磨時，工件固定不動，珩磨頭由機床主軸帶動旋轉并作往復直線運動。在相對運動過程中，磨條以一定壓力作用于工件表面，從工

44、件表面上切除一層極薄的材料，其切削軌跡是交叉而不重復的網(wǎng)紋。珩磨可獲得很高的加工精度和很小的表面粗糙度。,珩磨示意圖,2珩磨的工藝特點 （1）珩磨可提高孔的表面質量（ Ra可達0.40.05m）、尺寸精度（IT7IT6）和形狀精度（圓度和圓柱度誤差 0.005mm），但不能提高位置精度； （2）珩磨的設備簡單、成本低； （3）與磨削速度相比，珩磨頭的圓周速度雖不高，但由于砂條與工件的接觸面積大，往復速度相對較高，所以珩磨仍有較高的生產(chǎn)率。 3珩磨的應用范圍 珩磨在大批大量生產(chǎn)中廣泛用于加工精密孔，孔徑范圍為151500，并可加工長徑比大于10的深孔。但珩磨不適用于加工塑性較大的有色金屬工件上的

45、孔，也不能加工帶鍵槽的孔、花鍵孔等斷續(xù)表面。,珩 磨,1.加工原理 超級光磨是用細粒度、低硬度的磨條進行微量磨削的一種光整加工方法。加工時工件作低速旋轉，磨條以恒定壓力壓向工件表面，在磨頭沿工件軸向進給的同時，磨條作軸向低頻振動，對工件表面進行修磨。 加工運動：A、工件低速回轉運動；B、磨條軸向進給運動：C、磨條高速往復振動。 超級光磨需加注大量冷卻潤滑液，一方面為了清除切屑，一方面為了形成油膜。,4.6.3 超級光磨,2.加工過程 超級光磨可分為四個階段： （1）強烈切削階段：少數(shù)波峰上壓強很大，切削作用劇烈。 （2）正常切削階段：接觸面積增大，接觸壓強減小，切削作用減弱。 （3）微弱切削階

46、段：接觸面積進一步增大，接觸壓強進一步減小，磨條起拋光作用。 （4）停止切削階段：工件被研平，接觸壓強很小，磨條與工件之間形成連續(xù)的油膜，切削自動停止。,4.6.3 超級光磨,3.超級光磨的工藝特點 （1）超級光磨適用于軸類零件圓柱表面的光整加工； （2）超級光磨能減小工件的表面粗糙度（Ra可達0.10.01mm），但不能提高尺寸精度和形狀位置精度，工件精度由前工序保證； （3）設備簡單、自動化程度較高、操作簡便、生產(chǎn)效率高。,4.6.3 超級光磨,1.拋光原理 拋光原理與研磨相似，只是研具采用無紡布等軟質材料。拋光加工模型如圖，是磨粒(1m以下)的微小塑性切削作用和加工液的化學性溶析作用的結

47、合。 拋光輪由毛氈、皮革、尼龍等材料制成。 拋光膏用油脂（硬脂酸、煤油、石蠟等）和磨料（氧化鐵、氧化鉻）混合調制而成。,4.6.4 拋 光,拋光是在高速旋轉的拋光輪上涂以拋光膏，對工件表面進行光整加工的方法。,拋光原理(續(xù)) 拋光是依靠拋光膏的機械刮擦和化學作用去除工件表面粗糙度的凸峰，使表面光亮。拋光一般不去除加工余量，因而不能提高工件的精度，有時可能還會損壞已獲得的精度；拋光也不可能減小零件的形狀和位置誤差。工件表面經(jīng)拋光后，表面層的殘余拉應力會有所減少。 2.拋光的工藝特點 （1）拋光一般不能提高工件形狀精度和尺寸精度，主要用于表面裝飾加工及電鍍前的預加工； （2）可加工外圓、孔、平面，

48、也可加工自由曲面。,4.6.4 拋 光,研磨、珩磨、超級光磨、拋光的對比,社會發(fā)展對制造業(yè)提出的新要求： 1. 解決各種難切削材料的加工問題 2. 解決各種復雜表面的加工問題 3. 解決各種超精或具有特殊要求的零件的加工問題,特種加工的特點： 1.主要利用電能、電化學能、聲能、光能、熱能等去除材料，而不是依靠機械能； 2.工具硬度可以低于被加工材料的硬度 3.加工過程中工具和工件之間不存在顯 著的切削力。,4.7 特種加工,常用特種加工方法分類表,1.電火花加工基本原理： 利用工具電極與工件電極之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來去除多余的金屬，達到加工的目的。火花放電時產(chǎn)生瞬時高溫，工件材料被

49、熔化和氣化，使工具和工件表面都電蝕掉一小部分金屬，各自形成一個小凹坑（下右圖）。隨著相當高頻率、連續(xù)不斷地重復放電，工具電極不斷地向工件進給，就可以將工具的形狀復制在工件上，加工出所需要的零件。整個加工表面由無數(shù)個小凹坑組成。,4.7.1 電火花加工,加工條件： （1）工具與工件之間保持適當間隙 自動進給調節(jié)系統(tǒng) （2）火花放電必須是脈沖性放電 采用脈沖電源 （3）在有一定絕緣性能的介質中放電 液體絕緣介質,同時，該處絕緣液體也被局部加熱，急速氣化，體積發(fā)生膨脹，隨之產(chǎn)生很高的壓力。在這種高壓作用下，已經(jīng)熔化、氣化的材料就從工件的表面迅速被除去。,電火花加工系統(tǒng) 1工件 2脈沖電源 3自動進給

50、調節(jié)系統(tǒng) 4工具 5工作液 6過濾器 7工作液泵,2.電火花加工系統(tǒng) 上述加工條件是由電火花加工系統(tǒng)來實現(xiàn)的。,電火花加工機床,工具電極材料要求導電，損耗小，易加工。常用材料：紫銅、石墨、鑄鐵、鋼、黃銅等，其中石墨最常用。 工作液必須具有較高的絕緣強度，有利于產(chǎn)生脈沖性火花放電，加速電蝕產(chǎn)物排出；對電極表面有較好的冷卻作用。常用工作液有煤油、機油、去離子水、乳化液等。 放電間隙合理的間隙（常為幾微米至幾百微米）是保證火花放電的必要條件。為保持適當?shù)姆烹婇g隙，在加工過程中，需采用自動調節(jié)器控制機床進給系統(tǒng)，并帶動工具電極緩慢向工件進給。,電火花加工工作要素,脈沖寬度與間隔影響加工速度、表面粗糙度

51、、電極消耗和表面組織等。脈沖頻率高、持續(xù)時間短，則每個脈沖去除金屬量少，表面粗糙度值小，但加工速度低。 通常放電持續(xù)時間為10-710-3s，各個脈沖的能量2mJ到20J之間。,不受加工材料硬度限制，可加工任何硬、脆、韌、軟的導電材料。 加工時無顯著切削力，發(fā)熱小，適于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲線孔等，且加工質量較好。 脈沖參數(shù)調整方便，可一次裝夾完成粗、精加工。 易于實現(xiàn)數(shù)控加工。,電火花加工特點,電火花加工應用,電火花打孔常用于加工冷沖模、拉絲模、噴嘴、噴絲孔等。型腔加工包括鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模等型腔加工，以及葉輪、葉片等曲面加工。,3.電火花加工特點及應用,局限性,1.

52、主要加工金屬等導電材料 2.加工速度較慢 3.有電極損耗，影響加工精度,基本原理：用連續(xù)移動的鉬絲（或銅絲）作工具陰極，工件為陽極。機床工作臺帶動工件在水平面內作兩個方向移動，可切割出二維圖形。同時，絲架可作小角度擺動，可切割出斜面。二維圖形的運動軌跡可以用靠模仿形、光電跟蹤、數(shù)字程序控制等方法控制。,4.電火花線切割加工,電火花線切割機床,電火花線切割加工,加工過程顯示,電火花線切割的特點及應用 電火花線切割的特點：節(jié)省工具成本，縮短了生產(chǎn)周期，線電極損耗少，加工精度高，形狀容易控制。 電火花線切割應用：廣泛用于加工各種硬質合金和淬硬鋼的沖模、樣板、各種形狀復雜的板類零件、窄縫等。,電火花數(shù)

53、控線切割加工的過程中主要包含下列三部分內容： （1）切割刀具(銅絲或鉬絲)和工件之間的電腐蝕作用； （2）電極絲沿其軸向(垂直或Z方向)作走絲運動； （3）工件相對于電極絲在X、Y平面內作數(shù)控運動。,數(shù)控線切割機床的分類： 數(shù)控線切割機床根據(jù)工作狀態(tài)不同分為快走和慢走兩種： 快走絲機床用鉬絲作為加工刀具，鉬絲在使用中往復快速運動。工作中鉬絲的運動速度可以達到10ms以上。,數(shù)控線切割快走絲機床,慢走絲線切割機床使用銅絲作為切割加工刀具，加工中銅絲的運動速度最低只有20mm/s，大大低于快走絲線切割機床。,數(shù)控線切割慢走絲機床,1.工作原理：工件接陽極，工具（銅或不銹鋼）接陰極，兩極間加直流電壓624V，極間保持0.11mm間隙。在間隙處通以 660m/S高速流動電解液，形成極間導電通路，工件表面材料不斷溶解，溶解物及時被電解液沖走。工具陰極不斷進給，保持極間間隙。,4.7.2 電解加工,電解加工的化學反應比較復雜，隨工件材料、電解液成分等不同而不同。若用氯化鈉水溶液作電解液，工件材料為鋼時，主要電化學反應為： （1