机械制造基础基础-金属切削加工基本方式New.ppt

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1、5-5 金属切削加工 基本方法,金属切削加工基本方式,5-5-1 车削,5-5-2 钻削加工,5-5-3 扩孔和铰孔,5-5-4 镗孔,5-5-5 刨削,5-5-6 拉削,5-5-7 铣削,5-5-8 磨削,车削应用,特别适于加工回转面（车螺纹车、车成形面-成形车刀或靠模法）； 加工精度可达IT8-IT7，表面粗糙度Ra值为6.3-1.6 um； 设备 普通卧车：中、小型零件，中、小批量生产； 立车：大、重型零件； 自动车、半自动车：大批量生产的零件； 专用车：曲轴等（曲轴车床）。,用三爪自定心卡盘安装工件 （L/D小于4）。 用一夹一顶安装工件 ：对一般较长的工件，尤其是较重要的工件，不能直

2、接用三爪自定心卡盘装夹，而要用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。,工件安装,四个爪通过4个螺杆独立移动。其装夹后不能自动定心，装夹时必须用划线盘或百分表找正，使工件回转中心与车床主轴中心对齐。,用花盘、弯板及压板、螺栓安装工件 ：形状不规则的工件。 在花盘上安装零件 在花盘上用弯板安装零件,车削加工的工艺特点,易于保证各加工表面的位置精度； 切过程削中比较平稳(连续进行，无冲击。几何形状、背吃刀量、进给量一定，切削公称面积不变，切削力固定)； 适于有色金属精加工(不易磨削-细车或精细车IT6-IT5，Ra0.1-0.4)； 刀具简单，适应性广。,钻削,孔是组成零件的基本表面之一，钻削和镗

3、削是加工孔的基本方法； 钻孔：小孔，粗加工，钻-扩-铰； 镗孔：大孔或孔系，粗-精加工。,摇臂D80,台式D13,立式D50,钻削的工艺特点,钻头（麻花钻）的刚性差，易“引偏”； 排屑困难； 切削热不易传散。,防止引偏的措施,预钻锥形定心坑； 用钻套为钻头导向； 刃磨时.主切削刃要求对称。,减小“引偏”措施,横刃较长，很难定心，并产生大的轴向力； 两条主切削刃刃磨不对称，径向力不能抵消； 刃刚性差，导向差。,产生“引偏”原因,钻削的应用,钻孔主要用于粗加工和要求不高的孔： 一般在IT10 以下，Ra值在 12.5um 以上，属于一种粗加工； 生产率也较低，用于加工螺钉孔，油孔等（精度和粗糙度均

4、要求不高）； 对精度和粗糙度要求较高的孔，也常常要以钻孔作为预加工工序。 在成批和大量生产中，为了进一步提高生产率和降低成本，保证加工精度，多使用钻模，多轴钻或组合机床。 中、小型零件常用台钻，大、中型零件用摇臂钻，回转体多在车床上加工。,扩孔和铰孔,扩孔 扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔（铸孔或锻孔）进行扩大加工的过程 。 一般采用扩孔钻 ；扩孔时的切削深度ap=（D-d）/2，比钻孔是ap=d/2小得多，因而刀具的结构和切削条件比钻孔时好得多。,比较扩孔与钻孔的特点,扩钻孔没有横刃，避免了横刃对切削的不利影响； 扩孔余量小（一般为孔径的 1/8 左右），因此容屑槽较浅，刀体承载能力高，刚度好，能

5、采用较大的切削速度和进给量； 扩孔钻一般有34刀齿，导向性好切削比较平稳。,扩孔的优点,扩孔的质量比较高，一般精度可IT10IT9，Ra值为6.33.2，而且生产效率高。因此，在加工直径较大的孔时（D=35)，一般先用直径较小的钻头（孔径的0.50.7）预钻孔； 扩孔常作为孔的半精加工，当孔的精度和Ra要求较高时，则要采用铰孔。,铰孔,铰孔是用铰刀对孔进行精加工的过程； 铰刀又分手用和机用铰刀两种，它们结构上有所不同： 手用铰刀刀刃锥角很小，工作部分较长，以利于铰孔时的导向，尾部为直柄； 机用铰刀尾部为锥柄，依靠安装铰刀的机床主轴导向。,比较铰刀与扩孔钻的特点,铰刀一般有612个切削刃，制造精

6、度高； 有较长的修光部分，具有导向，修光和校准的作用，工作平稳； 容屑槽浅而窄，心部直径大，刚度好； 修光部分的后半部分有很大的倒锥，其作用是减少棱边与孔壁摩擦和避免孔径产生扩大现象。,铰孔的特点,铰孔特点是加工余量小（精度0.05 0.15mm，粗铰余量为0.15 0.35mm），切削速度低（Rv = 0.0160.10m/s），切削热少，因此减少了工件的发热和变形，可避免积屑瘤的不利影响，从而可得到较高的加工质量，一般机加工精度可达 IT8IT7 ，Ra 值为 1 .60.8 um,手铰可达IT6，Ra 为 0.40.2 um。 钻-扩-铰只能保证孔本身的精度，而不易保证孔与孔之间的位置精

7、度。可利用夹具（如钻模）进行加工，或者采用镗孔。,镗孔,是利用镗刀对已有的孔进行加工的过程。 直径较大孔（D80100mm） 内成形面 孔内的环形槽 孔系加工 镗床还适于加工大型箱件,平行孔,卧式镗床,孔系加工：镗平行孔系、垂直孔系、同轴孔系,孔加工方式(可在多种机床上进行),工件转动，刀具移动 车回转体零件上的孔： 工件不转动，刀具转动并移动 不太深的孔（主轴外伸，刚度变化） 刀具转动，工件移动 同轴孔，深孔，大孔,单刃镗刀镗孔,单刃镗刀结构与车刀类似，刚度比外圆车刀低。有如下特点： 适应性较广，灵活性较大； 可以校正原有孔的轴线歪斜或位置偏差 ； 但是生产效率较低 。,适应性较广,单刃镗刀

8、结构简单，使用方便； 既可粗加工，也可半精加工或精加工； 一把镗刀可加工直径不同的孔，孔的尺寸主要由工人的操作来保证，而不像钻孔、扩孔或铰孔那样，是由刀具本身尺寸保证的，但是对工人技术水平的依赖性也较强。,孔的轴线歪斜或位置偏差的校正,可以校正原有孔的轴线歪斜或位置偏差， 镗孔质量主要取决于机床精度和工人的技术水平，如用扩孔或铰孔是不易达到的。,生产效率较低,由于单刃镗刀刚性比较低（单刃镗刀结构与车刀类似，刚度比外圆车刀低） ，为了减少镗孔时镗刀的变形和振动，不得不采用较小的切削用量；加之仅有一个主切削刃参加工作，所以生产率比扩孔或铰孔低。 由于以上特点，单刃镗刀镗孔比较适用于单件小批生产。,

9、浮动镗（浮动镗刀片镗孔）,浮动镗刀片镗孔是指在多刃镗刀中，有一种可调浮动镗刀片。镗孔时，镗刀片不是固定在镗杆上，而是插在镗杆的长方孔中，并能在垂直于镗杆轴线的方向上自由滑动，由两个对称的切削刃产生的切削力，自动平衡其位置。,浮动镗的特点（与单刃镗刀相比）,加工质量高（精度高，表面质量好）； 但不能校正孔的歪斜及位置精度； 生产率较高； 刀具成本较单刃镗刀高。,加工质量高,由于镗刀片在加工过程中的浮动，可抵偿刀具安装误差或镗杆偏摆所引起的不良影响，提高了孔的加工精度， 较宽的修光刃，可修光孔壁，减小表面粗糙度， 但是他与铰孔类似，不能校正原有的轴线歪斜或位置偏差,镗削的应用,由于以上特点，主要用

10、于批量生产，精加工箱体类零件上直径较大的孔。 另外，在卧式镗床上还可进行钻孔、车端面、铣平面或车螺纹等。 一般镗孔精度达 IT8IT7，Ra值为0.81.6um，精细镗时，精度可达 IT7IT6，Ra 值为0.80.2 um。,刨削加工,基本方式 主要用于单件、小批量生产中； 主要用来加工平面（包括水平面、垂直面和斜面），也广泛用于加工直槽，还可以用来加工齿轮、齿条、花键和母线为直线的成形面等； 特别适合加工狭长平面； 在维修车间和模具车间也应用较多。,牛头刨床,牛头刨床特别适合加工狭长平面； 但是，由于牛头刨床的最大刨削长度一般不超过1000mm，因此，只适用于加工中、小型工件。,龙门刨床主

11、要用来加工大型工件，或同时加工多个中、小型工件； 由于龙门刨床一般刚性较好，而且有24个刀架可同时工作，所以加工精度和生产率均比牛头刨床高。,刨削主要应用,刨削加工的工艺特点,通用性好：刀具简单，操作方便，加工费用低； 生产率一般较低：往复行程伴有两次冲击，限制切削用量提高，有空行程损失，对狭长平面的加工生产率较高。 加工精度低：切削条件差，伴有冲击和震动。 一般刨削 IT9-TI8，Ra 6.3-1.6um,拉削加工,拉削是刨削的发展，拉刀可以看成是多把刨刀的组合体。 拉削运动：只有拉刀的主运动，没有进给运动，切削速度为v，进给运动是由后一刀齿高出前一刀齿（齿升量af）来合成的，从而能在一次

12、行程中，一层一层的从工件上切出多余的金属层，而获得所要求的表面。,拉削的工艺特点,生产率较高；由于拉刀是多齿刀具，同时参加工作刀齿数较多，多刃切削，总的切削宽度大；并且拉刀的一次行程，就能完成粗加工、半精加工和精加工。 加工范围较广；不但可以加工平面和没有障碍的外表面，还可以加工各种形状的孔（通孔）。 加工精度高； IT8IT7 ，Ra 值为 0.80.4 um. 拉床简单 ；只有一个主运动，结构简单，工作平稳，操作方便。 拉刀制造困难，成本高，但是拉刀耐用度高。,拉削的特点,由于拉刀制造困难，成本高，制造周期长，所以仅适用于成批或大量生产； 在单件、小批生产中，对于某些精度要求较高，形状特殊

13、的成形面，以及用其他方法加工困难的表面，也可采用拉削加工； 但对于盲孔、深孔、阶梯孔和有障碍的外表面，则不能采用拉削加工。,推削的特点,若加工时，刀具所受到力不是拉力而是推力，则称为推削，所用刀具称为推刀。 推削加工时，为避免推刀弯曲，其长度比较短（ L / D 1215 ），总的金属切除量较少； 所以只适用于加工余量较小的各种形状的内表面，其应用范围远不如拉削加工广泛。,铣削加工,平面的主要加工方法之一，常用的是升降台卧式、立式铣床和万能铣床；,铣削方式 平面的铣削 周铣法是用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面的一种方法； （顺铣和逆铣） 端铣法是用端铣刀的端面刀齿加工平面的一种方法；,铣削方式,周

14、铣法与端铣法的比较,端铣刀一般直接安装在铣床的主轴端部，刀具系统的刚性较好。而圆柱铣刀安装在细长的刀轴上，刚性远不如端铣刀。同时，端铣刀可方便地镶装硬制合金刀片。所以端铣时，可以采用高速铣削。 所以，在平面的铣削中，目前大都采用端铣法，但是，周铣法的适应性较广，还可以进行沟槽、齿形和成形面等的加工，故生产中仍常用。,周铣法与端铣法的比较,周铣时，同时工作的刀齿数与加工余量有关，一般仅有12个，而端铣时，同时工作的刀齿数与被加工表面的宽度有关，有较多的刀齿同时工作，因此，端铣的切削过程平稳，有利于提高加工质量。 端铣刀的刀齿切入和切出工件时，不像周铣时切削厚度变为零，从而改善了刀具后刀面与工件的

15、摩擦状况，还可利用修光已加工表面。因此，端铣可达到较小的 Ra 。,逆铣和逆铣比较,顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。,逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。,铣削的工艺特点,刀齿散热条件较好铣刀是多齿切削，每个刀齿在切离工件的一段时间内，可以得到一定的冷却； 生产率较高有较多的刀齿参加切削，总的切削宽度较大；主运动是铣刀的旋转，有利于采用高速铣削。 容易产生振动 刀齿切入和切出时产生冲击，并且，同时工作刀齿数的增减，以及每个刀齿的切削厚度的变化，这都会引起了切削面积和切削力的变化，因此，铣削过程不平稳，限制了加工质量和生产率的进一步提高。 精度一般可达IT8I

16、T7，Ra值为6.31.6um。,铣削的应用,铣削的加工范围 a)圆柱形铣刀铣平面 b)面铣刀铣台阶面 c)三面刃铣刀铣直槽 d)面铣刀铣平面 e)立铣刀铣平面 f)锯片铣刀切断,铣削的加工范围 g)凸半圆弧铣刀铣凹圆弧面 h)凹半圆弧铣刀铣凸圆弧面 i)齿轮铣刀铣齿轮 j)角度铣刀铣V形槽 k)燕尾槽铣刀铣燕尾槽 l)T形槽铣刀铣T形槽,铣台阶面：台阶面可用三面刃铣刀在卧式铣床上铣削；也可用大直径的立铣刀在立式铣床上铣削；在成批生产中，则用组合铣刀在卧式铣床上同时铣削几个台阶面。,铣台阶面 a)三面刃盘铣刀铣削 b)立铣刀铣削 c)组合铣刀铣削,铣斜面：铣斜面通常有三种方法如下： 把工件倾斜

17、成所需的角度铣斜面。,铣斜面 a)平口钳装夹铣斜面 b)万能转台装夹铣斜面 c)专用夹具装夹铣斜面,把铣刀转成所需角度铣斜面。 用角度铣刀铣斜面。,把铣刀转成所需角度铣斜面,用角度铣刀铣斜面,磨削,用砂轮或其他磨具加工工件，称为磨削。主要讨论用砂轮在磨床上加工工件。较常见的有：外圆、内圆和平面磨床等。 砂轮是由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。 砂轮特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等。 实质为具有极多微小刀齿的小铣刀。,锋利磨粒的磨削过程是切削、刻划、滑擦三种作用的综合。,1）第一阶段滑擦：开始砂轮表面磨粒从工件表面滑擦而过、产生弹性变形，此时无切削工作。,2）第二

18、阶段刻划：磨粒切入工件表面的表层，刻划出沟痕，产生塑性变形，并形成隆起，此时也无切削动作。,3）第三阶段切削：切削层厚度增大到某一临界值时，开始切下切屑。,磨削过程,砂轮自锐性,在磨削过程中： （1）作用于磨粒上的力不断增大，当此力超过强度极限时，磨粒就会破损，产生新的较锋利的棱角； （2）若此力超过结合剂的粘结力时，圆钝磨粒脱落，露出一层新鲜锋利的磨粒。 砂轮的这种自行推陈出新，以保持自身锋锐的性能，称为“自锐性”。 但砂轮也需定期修整打砂轮： （1）切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞 （2）磨粒随机脱落使砂轮失去外形精度,磨削的工艺特点,精度高、表面粗糙度小； 切削速度高； 径向分力 Py 较大；

19、磨削温度高，易烧伤工件； 不适合有色金属磨削！,切削速度高,切削速度很高，每个磨刃仅从工件上切下极少量的金属，残留面积高度很小，可达IT7-IT6，Ra 值为 0.8 - 0.2 um 。 当采用小粗糙度磨削时，可达 0.1-0.008 um。,精度高、表面粗糙度小,速度高，不易形成积屑瘤 刃口圆弧半径较小，能够切下一层很薄的金属，切削厚度可以小到数微米精度高、表面粗糙度小 ； 磨床精度高，刚性及稳定性较好，并有微量进给机构。,磨削中 ，Fc为磨削力，Fp为背向磨削力，Ff为进给磨削力。由于磨削深度和切削厚度均较小，Fc 较小， Ff更小。砂轮与工件的接触宽度较大，磨粒多以负前角切削。 Fp

20、= (1.53 ) Fc， 工件材料塑性越小，比值越大。 作用在工艺系统刚性较差的方向，使工艺系统变形， 产生腰鼓形，会使磨削深度比名义值小，要进行最后的光磨走刀，但是，这样将降低加工效率。,径向分力 Fp 较大,磨削温度高,切削速度为一般切削加工的 1020倍，磨粒多为负前角切削，导致挤压和磨擦较严重，砂轮的导热性差，有时高达8001000C 。 易烧伤工件表面。使淬火钢件表面退火，由于切削液的浇注，可能会发生二次淬火，使工件表层产生张应力及微裂纹。高温下、工件材料易变软而容易堵塞砂轮，影响耐用度和工件的表面质量。 为了减少磨削热对加工质量的影响，应大量使用切削液。并冲走细碎的切屑和脱落的磨

21、粒。磨削脆性材料时，一般用吸尘器。,磨削既可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能加工高硬度的硬质合金、陶瓷和玻璃等难切削的材料。 磨外圆：外圆磨削的精度可达IT7IT6，表面粗糙度0.40.2m。,磨削的应用,a.纵磨法 （1）磨削量小磨削力小产生热量,散热 （2）无横向进给的光磨行程精磨，精度 （3）适应性好，可用一个砂轮加工不同长度的工件。 （4）生产效率较低，广泛用于单件、小批生产及精磨，特别适用于细长轴的磨削。,轴线方向进给,b.横磨法 （1）生产率高，适用于成批及大量生产 （2）尤其是工件上的成形表面，只要将砂轮修整成形，就可直接磨出，较为简便 （3）横磨时工件与砂轮接触面积大

22、，磨削力较大，发热量多，磨削温度高，工件易发生变形和烧伤，适于加工表面不太宽且刚性较好的工件。,半径方向进给,c.综合磨法 先用横磨法将工件表面分段进行粗磨相邻两段间有510mm的搭接，工件上留下0.010.03mm的余量,然后用纵磨法进行精磨。综合了横磨法和纵磨法的优点。,d.深磨法 磨削时用较小的纵向进给量（一般12mm/r）、较大的背吃刀量（一般为0.3mm左右），在一次行程中切除全部余量。 特点： 生产率较高、锥面进行粗磨，圆柱部分起精磨和修光作用； 只适用于大批大量生产中，加工刚度较大的工件，且被加工表面两端要较大的距离。,无心外圆磨削时，工件两端不需装夹定位，安装也比较方便；并且机

23、床调整好之后，可连续进行加工，易于实现自动化，生产效率较高。,在无心外圆磨床上磨外圆：,2、孔的磨削,多是卡盘式的，分为横磨法和纵磨法，由于砂轮轴的刚性很差，横磨法仅适用于磨削短孔及内成形面。 砂轮直径较小（为孔径的0.5 0.9 倍），线速度小。砂轮轴的刚性差，不宜采用较大的磨削深度和进给量，冷却液不宜注入磨削区，质量和生产率均不如外圆磨削。 主要适用于淬硬工件孔的加工及非标准孔、阶梯孔和盲孔等。,孔的磨削可以内圆磨床上进行，也可以在万能外圆磨床上进行。,与铣削类似，有周磨和端磨两种方式： 周磨平面时，加工质量较高，生产率较低。 端磨时，刚度较好，接触面积大，生产率较高，加工质量较周磨差。 作为精加工，特别适用于磨削淬硬工件，以及具有平行表面的工件。,3、平面磨削,