切削加工工艺基础.ppt

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1、机械制造基础,金工教研室制造科学与工程学院2007年春季学期,第五讲：切削加工工艺常识,2004 金工教研室,机械制造基础,机器制造的全过程：认识切削加工,2004 金工教研室,机械制造基础,基本常识,机器是如何制造出来的？零件制造装配,2004 金工教研室,机械制造基础,基本常识,零件制造（材料成形）的方法有哪些？去除成形用分离的方法，把多余材料有序地从基体上分离出去而成形的方法。如机械加工、钳工、电火花加工、激光加工等受迫成形利用材料的可成形性，使之在一定约束的条件下（如温度、边界、外力等）成形。如铸造、锻造、粉末冶金等堆积成形运用合并与连接的方法，把材料（气、液、固态）有序地堆积起来的成

2、形方法。如焊接、RP生长成形利用材料的活性进行成形的方法，如“克隆”生物,2004 金工教研室,机械制造基础,本讲内容,零件加工质量常识零件切削加工概述刀具及其切削加工磨具磨削加工概述精密与超精密加工概述,2004 金工教研室,机械制造基础,一、零件加工质量常识,加工精度表面质量,2004 金工教研室,机械制造基础,1、加工精度的概念,加工精度的概念尺寸精度IT01,IT0,IT1,IT2,IT18 等级形状精度直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度位置精度平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动,2004 金工教研室,机械制造基础,加工精度和表面质量,加工精度

3、的影响因素加工原理误差近似的加工方法机床,刀具及夹具误差工件装夹误差工艺系统变形误差内应力,2004 金工教研室,机械制造基础,工件装夹误差,2004 金工教研室,机械制造基础,工艺系统变形误差,2004 金工教研室,机械制造基础,内应力,2004 金工教研室,机械制造基础,2、表面质量,表面质量的概念表面粗糙度表面变形强化残余应力表面质量的影响因素切削残留面积积屑瘤工艺系统振动,2004 金工教研室,机械制造基础,二、零件切削加工概述,2004 金工教研室,机械制造基础,零件切削加工概述,切削加工的基本模型按照切削运动的实现方式钳工:人工和手动工具机加工:机械设备和机加工刀具刀具切削、磨具磨

4、削、特种加工、精密/超精密加工,2004 金工教研室,机械制造基础,关于钳工,工程训练中钳工基本操作加工类操作:锯/锉/划线/刮削/钻孔/攻丝装配操作现代制造企业中的钳工另外还有很多类型工具钳工(例如FORD公司的工具钳工三代单传)检验钳工维修钳工 没有什么机器可以代替人来维修机器,多媒体演示装配钳工,2004 金工教研室,机械制造基础,关于机加工,机加工的基本模型刀具装在机床上工件装在机床上切削运动是机床带动刀具和工件来实现的零件：可以装配到机器上的成品毛坯：切削加工前的零件工件：切削加工中的零件常见机加工机床：车、铣、刨、磨、钻,多媒体演示机械加工,2004 金工教研室,机械制造基础,讨论

5、:钳工的价值,现代制造企业离不开钳工的理由特定情况下：灵活、经济、方便例如维修和修配、复杂刀具的刃磨特定情况下：更容易保证产品质量例如复杂产品的装配调整钳工也在不断自动化，那么钳工将要消失吗？肯定不会根本原因：人仍然是制造过程的核心因素在许多环节上离不开人的主动参与，完全的无人制造是不可行、不现实的,2004 金工教研室,机械制造基础,切削加工工艺方法的特点,对零件有基本要求有切削力，零件刀具必须有一定强度和刚度应能找到比零件材料硬的刀具材料方法种类多，适应性强精度范围宽：IT13IT3 Ra250.008加工零件的尺寸、重量、形状、材料范围宽型面类型不受限制，只要能装在机床上大小尺寸不受限制

6、（轻的几克、葛洲坝船闸30米600吨）生产效率高,2004 金工教研室,机械制造基础,因此：切削加工是制造业的基础,只有少数零件：通过精密铸造、精密锻造、粉末冶金成形塑料制品通过压制成形绝大多数机器零件是切削加工最终成形占机器制造总工作量的 4060但是少数零件难以成形：细微结构零件、高硬度或高强度零件解决方法：发展特种加工方法,2004 金工教研室,机械制造基础,特殊的机加工：精密和超精密零件加工,超精密零件加工基本理论：去除的切削层越薄零件精度越高例如：金刚石车：去除1纳米厚的切削层（日本）零件表面原子重排：“IBM”常见精密/超精密加工方法研磨、离子束加工 等均不能采用简单的机械切削加工

7、，而必须采用非机械切削方法：电、激光、化学、离子束,2004 金工教研室,机械制造基础,特殊的机加工：特种加工方法,传统机械加工难以处理的零件材料特殊：很硬的零件：5淬火圆球中心钻1的孔很软的零件：纯金属、铝合金，很粘刀很脆的零件：玻璃上钻孔、硅晶片切割很贵的零件：不能形成很碎、难以回收的切屑形状复杂或者特殊：板材上雕刻的形状模具上复杂的型腔怎么办？,2004 金工教研室,机械制造基础,非机械切削加工方法,电电火花：电火花线切割、电火花打孔电解：复杂型腔电子束和离子束光激光打孔、切割板材声超声振动切割：脆性材料切割其他方法：水射流、RP等,多媒体演示特种加工,2004 金工教研室,机械制造基础

8、,切削加工的发展方向：多种技术融合,信息技术、自动控制、AI、CAD/CAM、CIMS等高技术相互融合，向高精度、高效率、自动化、柔性化、智能化方向发展加工设备数控化自动化、精密超精密、高速超高速刀具超硬材料：陶瓷、聚晶金刚石和立方氮化硼切削速度达到（数千米/分钟）生产规模单件小批量、单品种大批量 多品种变批量,2004 金工教研室,机械制造基础,三、刀具及其切削加工,2004 金工教研室,机械制造基础,1、切削加工中的零件,零件的构成模型,零件,型面,机器,锥面、螺纹、齿形、各种成型沟槽等,2004 金工教研室,机械制造基础,零件的组成,2004 金工教研室,机械制造基础,零件表面的成形方法

9、,轨迹法,成形法,展成法,2004 金工教研室,机械制造基础,切削零件的分类,因此，切削加工方法全部是针对型面的零件分为6类：功能及切削加工特点回转体：2类轴类、盘套类非回转体：4类支架箱体类、六面体类、机身机座类特殊类：其它难以归类的零件,2004 金工教研室,机械制造基础,轴类零件,2004 金工教研室,机械制造基础,盘套类零件,2004 金工教研室,机械制造基础,支架箱体类零件,2004 金工教研室,机械制造基础,六面体类零件,2004 金工教研室,机械制造基础,机身机座类零件,2004 金工教研室,机械制造基础,特殊类零件,2004 金工教研室,机械制造基础,2、机床的切削运动,主运动

10、含义：由机床或人力提供的，促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使前刀面接近工件作用：是完成切削任务的主要运动特征：速度较高，消耗机床功率多一般普通机床的主运动只有一个,2004 金工教研室,机械制造基础,2、机床的切削运动,进给运动含义使刀具和工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除材料，并获得具有一定几个特征的表面作用使工件不断投入切削过程中特征速度较主运动低，消耗机床功率少，对于某个机床加工零件时，进给运动可以是一个或多个,2004 金工教研室,机械制造基础,主运动与进给运动,2004 金工教研室,机械制造基础,课堂讨论,下列切削加工方法的主运动和进给运动,2004 金

11、工教研室,机械制造基础,机床的切削运动,切削用量三要素(Vc、f、p)切削速度Vc,进给量f背吃刀量p,2004 金工教研室,机械制造基础,课堂练习,计算切削速度Vc（单位：m/min）车外圆，外圆直径为mm，主轴转速为r/minVc.m/min刨平面，行程长度为mm，滑枕每分钟往返次Vc.m/min,2004 金工教研室,机械制造基础,实战演练,观察不同切削速度下：转速与切削速度的关系转速一定，不同直径下的切削速度不同切削速度的切削效果端面切削的切削速度变化,2004 金工教研室,机械制造基础,进给量f,描述进给速度大小mm/min、mm/s每转进给量每齿进给量后两种意义更大,2004 金工

12、教研室,机械制造基础,工件上的表面,2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察,2004 金工教研室,机械制造基础,背吃刀量（吃刀深度）ap,指出图中：待加工面加工表面已加工面ap待加工表面与已加工表面的垂直距离,2004 金工教研室,机械制造基础,切削三要素,2004 金工教研室,机械制造基础,另外两个问题,切断的待加工面钻孔时的ap,2004 金工教研室,机械制造基础,3、切削加工的阶段,为什么要划分阶段避免毛坯内应力的释放而影响加工精度避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精度的影响通过粗加工可及时发现毛坯的内在缺陷而决定取舍，避免浪费更多工时。合理使用机床，以使精

13、密机床长期保持其精度便于在加工过程中合理安排热处理工序怎样划分阶段,热处理在工艺过程中的安排,2004 金工教研室,机械制造基础,课堂讨论,图示阀杆零件简图，整体淬火5560HRC，请安排15h3和12外圆表面的加工工艺,粗车半精车淬火粗磨精磨,2004 金工教研室,机械制造基础,4、金属切削刀具的结构,2004 金工教研室,机械制造基础,（1）关于切削的认识,2004 金工教研室,机械制造基础,车刀最基本的金属切削刀具,2004 金工教研室,机械制造基础,（2）刀具结构种类,整体式,焊接式,机夹式,可转位式,这是什么类型的刀具？,2004 金工教研室,机械制造基础,机夹式可转位刀具,2004

14、 金工教研室,机械制造基础,可转位刀片,2004 金工教研室,机械制造基础,可转位刀具,2004 金工教研室,机械制造基础,SIMENS的可转位刀片,2004 金工教研室,机械制造基础,SIMENS的可转位铣刀,2004 金工教研室,机械制造基础,（3）车刀切削部分的组成,“三面两刃一尖”,2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察,2004 金工教研室,机械制造基础,（4）刀具角度静止参考系,基面Pr切削平面Ps正交平面(旧称主剖面)Po假定工作平面(旧称进给平面)Pf背平面Pp,2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度静止参考系,2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察,2004

15、 金工教研室,机械制造基础,仔细观察,2004 金工教研室,机械制造基础,另外一种静止参考系,2004 金工教研室,机械制造基础,比较两种刀具角度静止参考系,2004 金工教研室,机械制造基础,（5）刀具角度标注,在主剖面中测量的角度前角o使刀口锋利,影响切削刃的强度，525后角o减少刀具与工件之间的摩擦和磨损,412,2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度标注,在基面中测量的角度主偏角Kr其大小影响背向力与进给力的比例以及刀具寿命，外圆车刀的Kr可取90、75、60、45副偏角Kr减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦,减少振动,影响已加工表面粗糙度,515,2004 金工教研室,机械制造

16、基础,刀具角度标注,在切削平面中测量的角度刃倾角s影响刀尖强度和切屑流向,2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度标注,外圆车刀,2004 金工教研室,机械制造基础,刀具角度标注,镗孔车刀,2004 金工教研室,机械制造基础,仔细观察：外圆车刀,2004 金工教研室,机械制造基础,外圆车刀标注角度简图绘制,2004 金工教研室,机械制造基础,更多示例,作图车外圆车端面切断镗通孔镗不通孔刨削平面,2004 金工教研室,机械制造基础,（6）刀具角度的作用,主偏角的作用,2004 金工教研室,机械制造基础,主偏角对背向力p和刀具寿命的影响,2004 金工教研室,机械制造基础,副偏角的作用,200

17、4 金工教研室,机械制造基础,副偏角r对a的影响,2004 金工教研室,机械制造基础,刃倾角的作用,2004 金工教研室,机械制造基础,刃倾角对切屑流向的影响,2004 金工教研室,机械制造基础,前角作用：锋利与坚固,2004 金工教研室,机械制造基础,后角的作用：锋利,2004 金工教研室,机械制造基础,（7）刀具的工作角度,2004 金工教研室,机械制造基础,刀具的工作角度,2004 金工教研室,机械制造基础,刀具的工作角度,2004 金工教研室,机械制造基础,刀具的工作角度,2004 金工教研室,机械制造基础,5、刀具材料,结合生活中的实际,如削苹果和削铅笔等,思考刀具材料应具备什么样的

18、性能?切削加工对刀具材料的要求:高硬度,高耐磨性,高耐热性,足够的强度和韧性以及一定工艺性能能找到这样的材料吗？,2004 金工教研室,机械制造基础,（1）刀具材料的种类,手动工具材料V100m/min（最高达1400m/min）,2004 金工教研室,机械制造基础,常用手动工具材料,碳素工具钢T8A，T10A，T12A等切削温度250以内，切削速度5m/min用于手动刀具,如丝锥,板牙,锯条,铰刀,锉刀可冷热加工成形,工艺性能良好,磨削性好,需热处理合金工具钢9CrSi，CrWMn等切削温度250以内，切削速度510m/min用于手动或低速机动刀具,如丝锥,板牙,拉刀可冷热加工成形,工艺性能

19、良好,磨削性好,需热处理,2004 金工教研室,机械制造基础,（2）普通刀具材料,高速钢20世纪初，切削速度比手动工具材料提高10倍，因此得名硬质合金一种粉末冶金产品最流行的普通刀具材料,2004 金工教研室,机械制造基础,高速钢,高速钢白钢常用牌号W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2Al，W10Mo4Cr4V等用于各种刀具,特别是复形状杂的刀具钻头，铣刀，拉刀，齿轮刀具，丝锥，板牙，刨刀，各类成形刀具等切削性能能耐650 的切削温度切削速度达到40m/min工艺性能好可冷热加工成形：锋钢、风钢磨削性好(高钒类较差)，需热处理,2004 金工教研室,机械制造基础,硬质合金,硬质合金冶金制作过程

20、WC/TiC/Co粉末酒精成形模具烧结WC/TiC很硬，Co是粘结剂常见类型P、K、M类原标准是钨钴钛类YT、钨钴类YG性能能耐8001000 的切削温度切削速度达到80100m/min,2004 金工教研室,机械制造基础,P类硬质合金,性能概要：相当于钨钴钛类YT外观：蓝色含：TiC WC Co适合加工长切屑的黑色金属如碳素钢，合金钢牌号P01,P10,P20,P30,P40,P50牌号越大，TiC含量越少，越不耐磨，但越耐冲击精加工：小牌号P01；半精加工：中间P20粗加工：大牌号P30,2004 金工教研室,机械制造基础,K类硬质合金,性能概要：相当于钨钴钛类YG外观：红色含：WC Co

21、适合加工短切屑的金属与非金属材料如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料牌号K01,K10,K20,K30,K40 等牌号越大，Co含量越多，粘结越牢固、越不耐磨，但越耐冲击精加工：小牌号K01；半精加工：中间K10、K20粗加工：大牌号K30,2004 金工教研室,机械制造基础,M类硬质合金,性能概要：相当于钨钴钛类YW外观：黄色性能介于P类和K类之间适合加工各种长短切屑的金属如钢、铸铁、不锈钢、灰口铸铁、有色金属牌号M10,M20,M30,M40 等牌号越大，耐磨性越差，但越耐冲击精加工：小牌号M10；半精加工：中间M20粗加工：大牌号M30,2004 金工教研室,机械制造基础,普通刀具材料性能的改

22、进,涂层刀具材料原理：梯度材料的原型基体坚韧，保证强度，耐冲击，表层：硬度很高，耐磨、耐高温基体材料：高速钢、硬质合金涂层工艺：几微米涂层材料：TiC、TiN、Al2O3、金刚石粉末方法：化学、物理、激光涂层（金刚石粉末)性能硬质合金耐用度提高13倍高速钢耐用度提高210倍,2004 金工教研室,机械制造基础,（3）超硬刀具材料,金属陶瓷主要成分：Al2O3切削性能常温硬度HRA9195切削速度100400m/min，甚至750m/min耐1200 高温抗弯强度低，冲击韧性差适用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的精加工和半精加工,2004 金工教研室,机械制造基础,人造聚晶金刚石(PCD

23、),成形工艺高温高压下将金刚石微粉聚合而成性能硬度高 HV5000以上（天然金刚石HV10000）耐磨性好、韧性、抗弯强度差700800 失去硬度，红硬性不好高温下与黑色金属中的碳亲和力极强用途有色金属、陶瓷、合成纤维、强化塑料和硬橡胶的精加工,2004 金工教研室,机械制造基础,立方氮化硼(CBN),性能硬度HV7000-8000，耐高温1200，耐磨性好，耐高温比金刚石好高温12001300 下与铁和碳不会发生化学反应用途整体刀片、复合刀片精加工、半精加工：淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等难加工材料,2004 金工教研室,机械制造基础,讨论,现代数控机床上广泛使用的刀具材料数控机床的加工对象追

24、求高效加工常用刀具材料金属陶瓷极端情况下高速切削（1400m/min）该用什么材料？,2004 金工教研室,机械制造基础,选择合适的刀具材料,为工件选择合适的刀具材料粗车钢件精车铸铁件精加工淬硬钢高速精车高硅铝合金高速加工冷激铸铁为刀具选择合适的材料麻花钻、锉刀、机用丝锥、成形铣刀,2004 金工教研室,机械制造基础,6、切削过程中的物理现象,一、刀具切削过程二、切屑类型三、积屑瘤四、切削力和切削热,2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,1.不同的切削对象,2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,1.不同的切削对象,2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削

25、过程,2.刀具切削过程实质塑性材料:比如切橡皮泥挤压弹性变形塑性变形挤裂切离,切屑,2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,3.切削过程中切屑的形成切离滑移,2004 金工教研室,机械制造基础,一、刀具切削过程,4.三个切削变形区：滑移基本变形区切削力/热的主要来源：切屑与前刀面摩擦影响积屑瘤形成：工件与后刀面摩擦加工硬化!切屑会收缩变短,2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,1.带状切屑 内表面是光滑的：切屑内表面与前刀面挤压外表面呈毛茸状：滑移变形所致加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成此类切屑。,2004 金工教研室,机械

26、制造基础,二、切屑类型,带状切屑的特点切削过程平稳切削力变化小加工质量高不安全,2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,节状切屑又称挤裂切屑它的外表面呈锯齿形内表面有时有裂纹在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生此类切屑,2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,崩碎切屑也称粒状切屑加工脆性材料切削厚度越大越易得到这类切屑,2004 金工教研室,机械制造基础,二、切屑类型,三种切屑类型比较,2004 金工教研室,机械制造基础,三、积屑瘤,积屑瘤现象：刀尖上急剧塑性变形而被强化的硬度很高的的附着物生产中又称为刀瘤,2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤的动态形成

27、过程,2004 金工教研室,机械制造基础,高速摄影拍摄的积屑瘤,不断形成、长大、破碎的动态过程碎片的流向切屑带走留在工件上,2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤的形成条件,必要条件加工塑性金属材料中速切削不使用切削液时容易产生,5m/min,60m/min,2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤改变刀具切削条件,刀尖被包裹起来前角增大切削深度变化工件上的已加工表面变粗糙,2004 金工教研室,机械制造基础,积屑瘤是否有害呢？,对工件的影响加工表面的粗糙度增加（变差）鳞刺可能就是因积屑瘤破裂形成的切深变化工件尺寸精度下降对刀具的影响刀尖没有参与切削保护刀尖刀具实际前角增大切削更轻快,2

28、004 金工教研室,机械制造基础,粗加工与精加工,粗加工可以利用积屑瘤粗加工精度不是主要问题增大前角保护刀尖精加工一定要回避积屑瘤保证精度保证表面质量,2004 金工教研室,机械制造基础,粗加工与精加工,精加工应尽量避免积屑瘤选择切削速度，避开产生积屑瘤的区域高速：Vc60m/min高速精加工低速：Vc 5m/min铰孔和拉削适当提高工件材料硬度，降低塑性增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力使用润滑性能好的切削液，减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦,2004 金工教研室,机械制造基础,下面的加工情况容易产生积屑瘤吗？,加工HT200外径D=30，转速n=300 rpmVc28 m/m

29、in加工45钢外径D=100，转速n=300 rpmVc 94 m/min,2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,1.切削力和切削热的来源切削层金属弹塑性变形哪里有变形？摩擦哪里有摩擦？,2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,2.四个因素对切削力的影响（1）工件硬度、强度、韧性 切削加工性能（2）刀具前角、后角 锋利程度（3）切削用量f 和 ap 的影响相似主运动速度V 有没有影响？（4）切削液：润滑减小摩擦,2004 金工教研室,机械制造基础,总切削力及其分解,2004 金工教研室,机械制造基础,总切削力F的分解,F=Fc+Ff+Fp其中Fc消耗动力最多,

30、占机床总功率的9599%.因其对切削加工会产生不利影响,应尽量减小Ff只消耗机床总功率的510%Fp不消耗机床功率,但影响工艺系统的刚度,容易引起振动,影响加工精度Fp f apP 一个与切削条件有关的常数,2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,3.切削用量对切削热的影响哪个参数影响最大？,2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,4.切削热的传散途径切屑刀具工件介质,2004 金工教研室,机械制造基础,四、切削力和切削热,切削温度可以用红外仪测量切削区域的温度场切削发热大切削温度就高吗？实际上只有很小的区域能达到 800 Co切削液的作用降温：水类切削液润滑：

31、油类切削液,2004 金工教研室,机械制造基础,五、表面变形强化和残余应力,成因塑性变形 冷作强化表面变形强化的利弊耐磨、抗疲劳磨损刀具残余应力的影响及消除办法成因：表面受到力和热的影响变形、精度降低通常降低塑性变形、切削力、切削热的措施均可减小表面强化和残余应力的形成趋势,2004 金工教研室,机械制造基础,小结：金属切削有独特的现象,刀具切削过程：偏挤压切屑变形：三个变形区切屑类型：带状、节状、崩碎积屑瘤：成因和避免方法切削力：来源于变形和摩擦切削热：算不上“冷”加工？工件表面加工硬化：刨削后的鎯头表面很硬还有其他独特的现象刀具磨损、刀具寿命、工件切削加工性能等同学们可以写报告,2004

32、金工教研室,机械制造基础,7、普通刀具切削加工方法综述,传统切削加工方法车削钻削镗削铣削刨削插削拉削,2004 金工教研室,机械制造基础,2004 金工教研室,机械制造基础,2004 金工教研室,机械制造基础,2004 金工教研室,机械制造基础,2004 金工教研室,机械制造基础,2004 金工教研室,机械制造基础,（1）车削加工,加工范围：回转体上的回转表面、端面(平面)、特殊回转表面精度等级粗车：IT12IT11，Ra2512.5m半精车：IT10IT9，Ra6.33.2m精车：IT8IT7，Ra1.60.8m所用机床：车床立式车床、卧式车床、转塔车床、仿形车床、自动车床、数控车床、专用车

33、床,2004 金工教研室,机械制造基础,普通卧式车床,2004 金工教研室,机械制造基础,立式车床,2004 金工教研室,机械制造基础,车外圆,2004 金工教研室,机械制造基础,车孔（镗孔）,2004 金工教研室,机械制造基础,车平面,2004 金工教研室,机械制造基础,车圆锥,2004 金工教研室,机械制造基础,车螺旋沟槽,2004 金工教研室,机械制造基础,（2）钻削加工,加工精度钻孔属于粗加工：IT1211，Ra2512.5m扩孔属于半精加工：IT109，Ra6.33.2m铰孔属于精加工：IT86，Ra1.60.4m机床：钻床、车床、镗床台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、车床、铣床、铣镗床

34、等零件形状：非回转体？,2004 金工教研室,机械制造基础,立式钻床,2004 金工教研室,机械制造基础,摇臂钻床,2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工,麻花钻的结构两条主切削刃两条副切削刃一条横刃,2004 金工教研室,机械制造基础,钻削的工艺特点,工艺特点：精度差、效率低刚度差、导向性差、切削条件差、轴向力大引偏现象：车床上孔径扩大、钻床上轴心偏斜改进措施对称、预钻、钻套关于枪钻能不能在斜面上钻孔？,2004 金工教研室,机械制造基础,改进措施-群钻,2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工-钻孔,2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工-扩孔,扩孔钻结构和特点34个刀齿无

35、横刃切屑薄而窄刚度,导向性较好,轴向力较小,切削条件较好扩孔的方法,2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工-铰孔（精度高？）,2004 金工教研室,机械制造基础,钻削加工-锪孔,锪平底孔,锪锥孔,2004 金工教研室,机械制造基础,（3）镗削加工,加工范围孔、外圆、端面(平面)精度等级粗镗：IT12IT11，Ra2512.5m半精镗：IT10IT9，Ra6.33.2m精镗：IT8IT7，Ra1.60.8m机床：镗床零件：箱体、支架,2004 金工教研室,机械制造基础,卧式镗床,2004 金工教研室,机械制造基础,镗削加工-单刃镗,2004 金工教研室,机械制造基础,镗削加工-浮动镗,20

36、04 金工教研室,机械制造基础,镗削加工-镗端面,2004 金工教研室,机械制造基础,（4）铣削加工,加工范围平面：水平面、垂直面、斜面沟槽：V形槽、T形槽、燕尾槽、直角槽、键槽、圆 弧槽、螺旋槽等成形面孔：钻、扩、铰孔、铣孔分度加工精度粗铣：IT12IT11，Ra2512.5m半精铣：IT10IT9，Ra6.33.2m精铣：IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.080.12mm/m,2004 金工教研室,机械制造基础,卧式万能铣床,2004 金工教研室,机械制造基础,龙门铣床,2004 金工教研室,机械制造基础,铣削方式,端铣vs周铣,2004 金工教研室,机械制造基础,周铣方式,顺铣

37、,2004 金工教研室,机械制造基础,顺铣,切屑层变化？加工质量？切削力影响？进给平稳？,2004 金工教研室,机械制造基础,周铣方式,逆铣,2004 金工教研室,机械制造基础,逆铣,切屑层变化？加工质量？切削力影响？进给平稳？,2004 金工教研室,机械制造基础,铣削加工-铣平面,2004 金工教研室,机械制造基础,铣削加工-铣平面,2004 金工教研室,机械制造基础,铣削加工-铣沟槽,2004 金工教研室,机械制造基础,（5）刨削加工,加工范围平面：水平面、垂直面、斜面沟槽：直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽母线为直线的成形面加工精度粗刨：IT12IT11，Ra2512.5m半精刨：IT10I

38、T9，Ra6.33.2m精刨：IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.040.08mm/m,2004 金工教研室,机械制造基础,牛头刨床,2004 金工教研室,机械制造基础,刨削平面,2004 金工教研室,机械制造基础,刨削加工-刨削平面,2004 金工教研室,机械制造基础,刨削沟槽,2004 金工教研室,机械制造基础,铣削 VS 刨削,加工范围铣削刨削加工质量铣削=刨削(加工大平面时,铣削刨削(窄长面加工时则相反)加工成本铣削刨削应用范围铣削刨削,2004 金工教研室,机械制造基础,（6）插削加工,“立式刨削”加工范围内表面（各种型孔）或某些外表面加工精度与刨削相同,2004 金工教研室

39、,机械制造基础,立式插床,2004 金工教研室,机械制造基础,插削加工举例,2004 金工教研室,机械制造基础,（7）拉削加工,加工范围内表面，如各种型孔外表面，如平面、母线为直线的曲面等加工精度粗拉：IT8IT7，Ra1.60.8m精拉：IT7IT6，Ra0.80.4m,2004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工-拉圆孔,2004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工-拉孔内单键槽,2004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工-拉平面,2004 金工教研室,机械制造基础,拉削加工举例,2004 金工教研室,机械制造基础,四、磨具磨削加工概述,2004 金工教研室,机械制造基础,1、磨具,磨具

40、结构固结磨具涂覆磨具,2004 金工教研室,机械制造基础,磨具,固结磨具的主要特性磨料A-棕刚玉；WA-白刚玉；C-黑碳化硅；GC-绿碳化硅粒度27个等级4#，5#.36#，40#，46#，54#，60#，70#，80#，90#，120#，150#，180#，220#，240#结合剂陶瓷结合剂（V）；树脂结合剂（B）；橡胶结合剂（R）硬度超软-D,E,F;软-G,H,J;中软K,L;中-M,N;中硬-P,Q,R;硬-S,T;超硬-Y磨具硬度越低，则磨粒越容易脱落组织磨粒、结合剂和气孔的比例关系,2004 金工教研室,机械制造基础,磨具,固结磨具的主要特性形状和尺寸,2004 金工教研室,机械制

41、造基础,磨具,固结磨具的主要特性形状和尺寸,2004 金工教研室,机械制造基础,磨具,固结磨具的主要特性磨具标记P400*150*203A60L5B35P为砂轮形状代号（平形砂轮）400*150*203为外径*厚度*内径A为磨料代号（棕刚玉）60为粒度号（较细，精磨用）L为硬度（中软）5为组织代号（中等组织）B为结合剂（树脂结合剂）35为最高工作线速度（m/s）N450*400*260WA80KV35的含义是什么?,2004 金工教研室,机械制造基础,2、磨削过程,磨削过程磨粒切削时的刀具角度,2004 金工教研室,机械制造基础,磨削情况,2004 金工教研室,机械制造基础,磨削过程,磨削过程

42、实质是切削、刻划、和摩擦抛光的综合作用过程,2004 金工教研室,机械制造基础,磨削过程,磨削过程的特点背向磨削力Fp大磨削温度高表面变形强化和残余应力严重,2004 金工教研室,机械制造基础,3、磨削加工方法综述,普通磨削无心磨削高效磨削砂带磨削低粗糙度磨削,2004 金工教研室,机械制造基础,（1）普通磨削,加工范围外圆,内圆,锥面,平面等加工精度粗磨:IT8IT7,Ra0.80.4m精磨:IT6IT5,Ra0.40.2m,2004 金工教研室,机械制造基础,外圆磨床,2004 金工教研室,机械制造基础,液压机构,2004 金工教研室,机械制造基础,普通磨削磨外圆,横磨法,纵磨法,2004

43、 金工教研室,机械制造基础,磨外锥面,2004 金工教研室,机械制造基础,内圆磨床,2004 金工教研室,机械制造基础,普通磨削磨内圆难,2004 金工教研室,机械制造基础,磨内锥面,2004 金工教研室,机械制造基础,平面磨床,2004 金工教研室,机械制造基础,磨平面,2004 金工教研室,机械制造基础,普通磨削磨平面,2004 金工教研室,机械制造基础,磨平面,2004 金工教研室,机械制造基础,端磨 vs 周磨,2004 金工教研室,机械制造基础,问题：普通磨削磨导轨面,这是什么“磨法”?,2004 金工教研室,机械制造基础,（2）无心磨削,无心纵磨法,2004 金工教研室,机械制造基

44、础,无心横磨法,无心横磨法,2004 金工教研室,机械制造基础,（3）高效磨削,高速磨削普通为3035m/sVc45m/s为高速磨削5060m/s80m/s、230m/s提高效率30100砂轮耐用度提高 0.71倍,2004 金工教研室,机械制造基础,缓进给深磨削,2004 金工教研室,机械制造基础,恒压力磨削,2004 金工教研室,机械制造基础,宽砂轮,2004 金工教研室,机械制造基础,多砂轮磨削,2004 金工教研室,机械制造基础,（4）砂带磨削,2004 金工教研室,机械制造基础,（5）其它磨削方法,超硬磨料砂轮磨削金刚石砂轮磨削或切割光学玻璃,宝石,硬质合金,陶瓷,半导体等高硬脆材料

45、;但不宜磨削铁族金属立方氮化硼砂轮不锈钢,高速钢,钛合金,高温合金等高硬度,高强度材料,2004 金工教研室,机械制造基础,磨削VS普通刀具切削加工,加工精度高可加工高硬度材料应用范围越来越广泛,2004 金工教研室,机械制造基础,五、精密加工方法综述,加工精度IT6IT5或以上,Ra0.10.008m加工方法刮削宽刀细刨研磨珩磨低粗糙度磨削超精加工抛光,2004 金工教研室,机械制造基础,1、精密加工刮削,(1)平面刮削的直线度可达0.01mm/m，最高可达0.0050.0025mm/m(2)手工操作，技术要求高，劳动强度大，生产率低,2004 金工教研室,机械制造基础,2、精密加工宽刀细刨

46、,采用大进给量和低速切削(Vc5m/min)直线度可达0.010.02mm/m，Ra1.60.8m成批或大批量加工大型工件上精度较高的平面,2004 金工教研室,机械制造基础,3、精密加工研磨,2004 金工教研室,机械制造基础,内圆研磨,2004 金工教研室,机械制造基础,平面研磨,2004 金工教研室,机械制造基础,4、精密加工珩磨,生产率较高，多用于加工105 00mm的圆柱孔IT6IT4，Ra0.80.05m不宜加工塑性较大的有色金属,2004 金工教研室,机械制造基础,5、精密加工低粗糙度磨削,Ra0.2m的磨削工艺精密磨削(Ra 0.10.05m)超精密磨削(Ra 0.0250.0

47、12m)镜面磨削(Ra 0.012m),2004 金工教研室,机械制造基础,6、精密加工超精加工,2004 金工教研室,机械制造基础,7、精密加工抛光,2004 金工教研室,机械制造基础,8、超精密加工与微细加工,（1）超精密加工概念一般加工：IT7IT5，Ra1.60.2 精密加工：IT5IT3，Ra0.1以下 超精密加工：公差0.10.01m，Ra0.001（2）精密与超精密加工方法金刚石超精密车削微细加工多采用光刻（集成电路）,2004 金工教研室,机械制造基础,关于切削加工最后的话题,看看国外切削加工技术的进展超硬切削刀具车削加工刀具,2004 金工教研室,机械制造基础,总结,零件的加工质量：精度、表面质量切削加工方法切削加工对零件的认识、型面的成形方法、切削运动、切削加工阶段刀具：结构、角度、材料刀具切削过程的常见现象切削变形区、切屑变形、切削力、切削热、积屑瘤、表面强化和残余应力常见切削加工方法：车铣刨磨钻镗插拉磨具磨削过程与磨削方法精密与超精密加工方法,2004 金工教研室,机械制造基础,作业！,作业：冷加工习题集一（114，1630）二（6679）三（1，96115）P10（1）P11（2、3、4）P12(5),