金属工艺各种表面切削加工

第17章各种表面的加工金属工艺学第17章各种表面的加工17.1金属切削机床的基本知识金属机床简称机床，它是用切削加工方法将金属（或其它材料）的毛坯或半成品加工成零件的机器。由于是制造机械的机器，故又称“工作母机”或“工具机”。在一般机械制造工厂中，机床是主要的加工设备。按台数计，机床约占50％～80％。机床的技术性能直接影响机械工业产品的质量和劳动生产率。高精度机床和大型、重型机床在高技术产品、尖端武器和大型设备的制造中，还起着关键作用。机床制造业是现代化国民经济建设的基础和科学技术发展的可靠保障。第17章各种表面的加工金属工艺学机床和分类与编号1.机床的分类机床主要按使用刀具和加工性质，分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、切割机床、电加工机床和其他机床等共12类。在同一类机床中，按照加工精度不同，又分为普通机床、精密机床和高精度机床三个等级；按使用范围，分为通用机床和专用机床；按自动化程度，分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床；按尺寸和质量，可分为一般机床和重型机床等。第17章各种表面的加工金属工艺学车端面的主运动是工件的旋转运动，进给运动是车刀的径向直线运动；车床钻孔的主运动是工件的旋转运动，进给运动是钻头的轴向直线运动；车孔的主运动是工件的旋转运动，进给运动是车刀的轴向和径向直线运动；钻床钻孔的主运动是钻头的旋转运动，进给运动是钻头的直线运动；第17章各种表面的加工金属工艺学牛头刨床刨平面的主运动是刨刀的直线运动，进给运动是工件的直线运动，刀具由刀架带动的直线进给运动；龙门刨床刨平面的主运动是工件的直线运动，进给运动是刨刀的直线运动；铣床铣平面的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线运动；外圆磨床磨外圆的主运动是砂轮（刀具）的旋转运动，进给运动是砂轮（刀具）的直线运动和工件的旋转运动。第17章各种表面的加工金属工艺学2.机床的型号编制方法机床的型号是用来表示机床类别、主要参数和主要特性的代号。机床的型号编制采用汉语拼音和阿拉伯数字按一定规律组合的方式来表示。例如，CM6132精密卧式车床，其型号中的代号及数字的含义如下：CM6132类代号特性代号级别代号系列代号主参数代号车床精密落地及卧式最大回转类卧式车床直径320mm第17章各种表面的加工金属工艺学3.新旧型号机床的区别（1）新型号机床分别用一位数表示组和系代号，而旧型号没有组和系之分；如：C618、C6136（2）新型号机床的改进顺序号用字母表示，而旧型号在型号末尾用数字表示；如：C6140A、C620-1（3）新型号机床的特性代号在类代号后，而旧型号的类代号则在型号的末尾。如：CA6140、X62W第17章各种表面的加工金属工艺学17.2外圆表面的加工方法在各种机械中，具有外圆表面的零件占有很大比重，例如轴类、套筒类、圆盘类等零件。外圆表面的技术要求包括：本身精度（直径与长度的尺寸精度，圆度、圆柱度等形状精度）；位置精度（与其它外圆面或孔的同轴度、与端面的垂直度等）；表面质量（粗糙度、表面硬度、残余应力等）。外圆表面的加工方法主要有车削加工和磨削加工。第17章各种表面的加工金属工艺学17.2.1车削加工车床主要用于外圆表面加工，生产上常用的有卧式车床、立式车床、转塔车床、自动和半自动车床等，其中卧式车床应用最广。图17.2为CA6140车床，图17.3为外圆表面在车床上的车削及所用刀具。车外圆分为粗车、半精车和精车.第17章各种表面的加工金属工艺学粗车是以切除大部分加工余量为主要目的的加工，对精度及表面粗糙度无太高要求。公差等级为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为50～12.5μm。半精车是在粗车基础上，进一步提高精度和减小粗糙度值。可作为中等精度表面的终加工，也可作为精车或磨削前的预加工。其公差等级为IT10～IT9，表面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm。精车是使工件达到预定的精度和表面质量的加工。精车的公差等级为IT8～IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μm。第17章各种表面的加工金属工艺学车削加工车床的主运动通常是工件的旋转运动，进给运动通常由刀具的直线运动来完成。主要用于回转体零件的加工。在卧式车床上可以完成的主要加工工艺有：钻中心孔、车外圆、车端面、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹、滚花、车锥面、车成形面、攻螺纹等。一、车床（一）卧式车床的组成由主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、床身、电气箱、床脚等组成。第17章各种表面的加工金属工艺学CA6140车床第17章各种表面的加工金属工艺学主轴箱——改变齿轮的啮合获得合适的主轴转速；进给箱——传递运动，改变进给速度；溜板箱——改变运动方向，并有互锁保护装置刀架——固定和安装刀具；尾座——安装孔加工刀具，并可支承长工件；床身——支承各部件。第17章各种表面的加工金属工艺学二、车削基本工艺1.卡盘——装夹轴类、盘套类工件。有三爪卡盘、四爪卡盘和花盘2.顶尖——装夹实心轴类零件。3.心轴——盘套类零件的装夹。4.中心架和跟刀架——加工细长轴类工件，提高刚性，减少变形。（一）车外圆长径比L/D4时，常用三爪卡盘或四爪卡盘装夹；长径比L/D4时，常用卡盘、顶尖组合或拨盘、顶尖组合装夹；长径比L/D10时，常用顶尖、中心架、跟刀架组合装夹。第17章各种表面的加工金属工艺学三爪卡盘第17章各种表面的加工金属工艺学四爪卡盘第17章各种表面的加工金属工艺学花盘第17章各种表面的加工金属工艺学（二）车端面粗车或加工大直径工件时，用弯头车刀由外向里切削；精车或加工小直径时用右偏刀由里向外切削。（三）车槽与车断车窄槽时，刀刃与槽宽相同；车宽槽时用同样的车刀，依次横向进刀。车断用车断刀。（四）孔加工钻孔时，刀具安装在尾架上；车孔时，刀具安装在小刀架上纵向运动。第17章各种表面的加工金属工艺学C630CA6140Cw6163车床中心架第17章各种表面的加工金属工艺学CA6140CW6136BCD6140A车床跟刀架第17章各种表面的加工金属工艺学CA6140CDZ6140车床刀架第17章各种表面的加工金属工艺学端面拨动顶尖固定顶尖伞形顶尖回转顶尖顶尖第17章各种表面的加工金属工艺学CA6140C620车床尾座第17章各种表面的加工金属工艺学（五）车锥面1.小滑板转位法——适用于加工短锥面；2.偏移尾座法——加工锥角较小的外锥面。式中，L——工件长度（mm）；C——锥度；l——锥面长度（mm）D、d——分别为锥面大小端直径；——锥角（°）；3.靠模法——用于加工锥面长、精度高、批量大的内外圆锥面加工。2tan22LLCLsldD第17章各种表面的加工金属工艺学（六）车螺纹式中，P工——待加工螺纹螺距（或导程）（mm）；P丝——车床丝杠螺距（mm）；z1、z2、z3、z4——交换齿轮齿数。（七）成形加工双手操纵中、小滑板，控制横向、纵向进给量。这种方法加工精度低，生产率，适用于单件小批量生产。4321zzzzpP丝工第17章各种表面的加工金属工艺学§8.4铣削、刨（插）削、拉削加工一、铣削加工多刃刀具，生产效率高，加工范围广。适用于平面、沟槽、斜面及成形面加工等。（一）铣床1.铣床的组成和运动床身、横梁、主轴、升降台、工作台。主运动——刀具旋转运动；进给运动——纵向、横向、垂直运动。2.工件在铣床上的装夹第17章各种表面的加工金属工艺学XD6132A型万能升降台铣床第17章各种表面的加工金属工艺学（二）铣刀、铣削用量（1）切削速度（2）进给量式中，z——铣刀齿数；n——铣刀转数。（3）铣削深度（4）铣削宽度min/1000mDnVCznafnVff第17章各种表面的加工金属工艺学铣刀第17章各种表面的加工金属工艺学铣刀第17章各种表面的加工金属工艺学（三）铣削基本工艺1.铣平面（1）端铣和周铣1）端铣的表面较光洁2）端铣较平稳3）端铣的精度较高4）端铣的生产率较高5）周铣的刀具使用寿命较低6）周铣的加工范围广泛（2）顺铣与逆铣1）顺铣刀具使用寿命较高2）顺铣加工过程平稳3）顺铣时工件台可能窜动2.铣槽（1）普通槽（2）成形槽（3）螺旋槽第17章各种表面的加工金属工艺学第17章各种表面的加工金属工艺学二、刨削、插削加工（一）刨床与插床1.牛头刨床牛头刨床由床身、底座、横梁、工作台、滑枕和刀架等组成。运动：刀具和工件的直线运动应用：刨削平面和刨槽。2.龙门刨床由床身、立柱、横梁、工作台、垂直刀架和侧刀架、变速装置及电气系统等组成。3.插床（二）刨削加工第17章各种表面的加工金属工艺学牛头刨床第17章各种表面的加工金属工艺学龙门刨床第17章各种表面的加工金属工艺学插床第17章各种表面的加工金属工艺学三、拉削加工主运动为拉刀的平稳低速直线运动。特点：（1）拉削生产率高（2）拉削加工质量较高（3）拉刀使用寿命长（4）排屑和散热较困难（5）拉刀制造复杂，成本高第17章各种表面的加工金属工艺学在拉床上用拉刀加工工件的工艺过程，称为拉削加工。拉削工艺范围广，不但可以加工各种形状的通孔，还可以拉削平面及各种组合成形面。由于受拉刀制造工艺以及拉床动力的限制，过小或过大尺寸的孔不适宜拉削加工（拉削孔径一般为10～100mm，孔的深径比一般不超过5），盲孔、台阶孔和薄壁孔也不适宜拉削加工。第17章各种表面的加工金属工艺学第17章各种表面的加工金属工艺学圆孔拉刀的结构及拉削过程第17章各种表面的加工金属工艺学小径定心渐开线花键拉刀第17章各种表面的加工金属工艺学键槽拉刀第17章各种表面的加工金属工艺学花键拉刀第17章各种表面的加工金属工艺学圆拉刀第17章各种表面的加工金属工艺学异形拉刀第17章各种表面的加工金属工艺学YL-6120A型拉床第17章各种表面的加工金属工艺学§8.5钻削、镗削一、钻削（一）钻床钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较小，精度要求不太高的孔。可完成钻孔，扩孔，铰孔及攻螺纹等工作。工件固定，刀具作旋转主运动，同时沿轴向作进给运动。第17章各种表面的加工金属工艺学第17章各种表面的加工金属工艺学（1）立式钻床：适用于中小工件的单件，小批量生产。（2）摇臂钻床：适用于加工一些大而重的工件上的孔（工件不动，移动主轴）（3）其他钻床：台式钻床是一种小型钻床，常安装在台桌上，用来加工直径13mm的孔；中心孔钻床用来加工轴类零件两端面上中心孔；深孔钻床用于加工孔深与直径比l/d5深孔。第17章各种表面的加工金属工艺学Z5132Z5140AZ5150ZQ5040A立式钻床第17章各种表面的加工金属工艺学摇臂钻床，设计精巧，外型美观、维修方便，主轴箱、摇臂、内外柱采用手动机械夹紧机构，转速和进给量范围宽，机床操作集中，灵巧可靠，有足够的刚性和较大的功率。可用来钻孔、扩孔、锪平面、铰孔、攻螺纹，有工艺装备时，还可用来镗孔。广泛适用于机械加工各部门。Z3032X10摇臂钻床第17章各种表面的加工金属工艺学数控立式钻床，可进行钻、铰、镗、锪、攻丝等工序。整机刚性强、稳定性好。机床采用适宜于高速直线运动的线性导轨结构，具有较好的精度稳定性和耐磨性。三轴由数控系统和伺服电机控制，定位精度高。该机床编程简单，操作方便，易维护，适用于中小批量及多品种的机械加工。ZK5125A数控立式钻床第17章各种表面的加工金属工艺学四、镗孔用镗刀在已加工孔的工件上使孔径扩大并达到精度和表面粗糙度要求的加工方法，称为镗孔。镗孔可以校正孔的位置。镗孔可在镗床上或车床上进行。在镗床上镗孔时，镗刀基本与车刀相同，不同之处是工件不动，镗刀在旋转。镗孔加工精度一般为IT9～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～0.8mm。镗削加工适用于加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的孔径较大、尺寸精度要求较高、有位置要求的孔和孔系。第17章各种表面的加工金属工艺学第17章各种表面的加工金属工艺学第17章各种表面的加工金属工艺学第17章各种表面的加工金属工艺学1.应用：镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔