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1、机械制造基础,梅筱琴制造学院 金工教研室,第二讲 切削加工方法综述,本章主要内容,普通刀具切削加工方法综述磨削加工方法综述精密加工方法综述加工精度和表面质量,2.1 普通刀具切削加工方法综述,车削钻削镗削铣削刨削插削拉削,车削,铣削,刨削,平面磨削,外圆磨削,一、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、专用车床,普通卧式车床,立式车床,1.车外圆,2.车孔（镗孔）,3
2、.车平面,4.车锥面,锥面的特点及应用特点：配合紧密，拆卸方便，对中精度高；锥度很小时，可以传递一定的扭距应用：要求对中准确，经常拆卸的配合件标准圆锥莫氏圆锥7个号：0，1，2，6；锥度在130左右锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。如车床主轴锥孔、顶尖、钻头和铰刀等米制圆锥：8个号：4，6，80，100，120，140，160，200；锥度固定1：20应用同莫氏圆锥专用圆锥锥度不固定，常见的有1：4，1：12，1：50，7：24多用于机器零件或某些刀具的特殊部位，如铣床主轴锥孔和铣刀杆的锥柄HSK刀柄锥度1:10,4.车圆锥宽刀法,4.车圆锥偏转小刀架,4.车圆锥偏移尾座,4.车圆锥靠模,
3、5.车螺纹及螺旋沟槽,螺纹车刀配换齿轮,二、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、铣镗床等零件形状：非回转体？,立式钻床,摇臂钻床,1.麻花钻的结构,两条主切削刃两条副切削刃一条横刃,2.钻孔的工艺特点,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？,改进措施-群钻,3.钻削加工-钻孔,4.钻削加工-扩孔,
4、扩孔钻结构和特点34个刀齿无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IT109，Ra6.33.2m扩孔的方法扩孔钻扩孔麻花钻扩孔,5.钻削加工-铰孔,特点属于精加工，粗铰IT87，Ra1.60.8m，精铰IT76，Ra0.80.4m加工精度取决于铰刀的制造精度、安装方式以及加工余量、切削用量和切削液等条件应用定尺寸刀具加工；适宜加工中批或大批量的孔，小批量生产的小孔、细长孔和定位销孔常用加工路线：钻扩铰；钻铰；粗车半精车铰孔,钻削加工-铰孔,4.钻削加工-锪孔,三、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，
5、Ra6.33.2m精镗：IT8IT7，Ra1.60.8m机床：镗床零件：箱体、支架,卧式镗床,1.镗削加工-单刃镗,2.镗削加工-浮动镗,3.镗削加工-镗端面,四、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,卧式万能铣床,龙门铣床,1.铣削方式,端铣vs周铣,周铣方式,顺铣,周铣方式,逆铣,2.铣削加工-铣平面,2.铣削加工-铣平面,3.铣
6、削加工-铣沟槽,3.铣削加工-铣沟槽,五、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：IT10IT9，Ra6.33.2m精刨：IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.040.08mm/m,牛头刨床,1.刨削平面,1.刨削加工-刨削平面,2.刨削沟槽,3.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,六、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,立式插床,插削
7、加工举例,七、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,1.拉削加工-拉圆孔,2.拉削加工-拉孔内单键槽,3.拉削加工-拉平面,拉削加工举例,小结,磨具及磨削过程磨削过程、磨具各种加工方法概述机床、零件、表面工艺特点、典型工艺问题,2.2 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,一、普通磨削,加工范围内、外圆柱，内、外圆锥面，平面，成型面等加工精度粗磨:IT8IT7,Ra0.80.4m精磨:IT6IT5,Ra0.40.2m,万能外圆磨床,液压机构,1.普通磨
8、削磨外圆,横磨法,纵磨法,生产效率高，但加工精度低，表面粗糙度较大；这是因为横向进给磨削时工件与砂轮接触面积大，磨削力大、发热量多、磨削温度高、工件易发生变形和烧伤；它适于在大批大量生产中加工刚性较好的工件外圆表面。如将砂轮修整成一定形状，还可以磨削成形表面。,磨削深度小、磨削力小、散热条件好，磨削精度较高，表面粗糙度较小；但由于工作行程次数多，生产率较低；它适于在单件小批生产中磨削较长的外圆表面。,2.磨外锥面,内圆磨床,3.普通磨削磨内圆难,4.磨内锥面,平面磨床,5.磨平面,普通磨削磨平面,磨平面,端磨 vs 周磨,问题：普通磨削磨导轨面,这是什么“磨法”?,二、无心磨削,无心纵磨法,磨
9、削时工件放在砂轮与导轮之间的托板上，不用中心孔支承，故称为无心磨削。导轮是用摩擦系数较大的橡胶结合剂制作的磨粒较粗的砂轮，其转速很低（2080mmmin），靠摩擦力带动工件旋转。,二、无心磨削,无心横磨法,无心磨削的生产效率高，容易实现工艺过程的自动化；但所能加工的零件具有一定的局限性，不能磨削带长键槽和平面的圆柱表面。无心纵磨不能用于磨削同轴度要求较高的阶梯轴外圆表面。,数控直线滚动导轨磨床,龙门导轨磨床,三、高效磨削 高速和超高速磨削,根据磨削速度分类普通磨削：Vc 45m/s高速磨削：Vc：45150m/s超高速磨削：Vc150m/s提高加工效率，需要加快磨削速度，则磨削温度急剧上升德国
10、博士提出 的“热沟”假设为高速和超高速磨削的发展指明了方向。1983年，Gubring Automation公司制造了世界上第一台高效深磨削磨床1990年，英国等人进行了200m/s的超高速磨削实验研究据报道，日本的研究已经达到了磨削线速度实际接近1000m/s超高速磨削的特点：有效提高生产率；磨削力降低，零件加工精度提高；砂轮耐用度提高，使用寿命延长；能够避免“热沟”的影响，有效防止加工表面烧伤，提高零件疲劳强度；可以实现硬脆材料的延性域磨削。,超高速磨削主要技术,快速点磨削德国Junker公司1994年开发，继承了超高速磨削、CBN超硬磨料和CNC柔性加工三大先进技术，使超高速磨削技术在高
11、效率、高柔性和大批量生产高质量稳定性方面的又一新发展，主要用于轴、盘类零件加工；缓进给磨削采用大的切削深度和很小的工件进给速度，通过大砂轮切深来增加磨削长度，以获得高磨除率，该方法在平面磨削中占主导地位，主要用于磨削沟槽和成型表面；高效深磨一种集合了砂轮高速度、高进给度和大切深的高效率磨削技术，可以获得与普通磨削技术相近的表面粗糙度，而使材料磨除率比普通磨削高得多，德国Guhring Automation公司、日本三菱重工、美国Edgetrk Machine等都是知名的深磨机床生产商；超高速精密磨削砂轮速度的提高可以减小工件表面残留凸峰性变形的程度，从而有助于减少磨削表面粗糙度，该技术提高加工
12、工件表面精度和质量；砂带磨削在材料表面经加工中有着“万能磨削”和“冷态磨削”之称的新型涂附磨削工艺，已被认为是与砂轮磨削同等重要的不可缺少的加工方法。,快速点磨削,砂轮与工件理论上为“点接触”磨削温度低，可实现少、无磨削液加工；磨削力极小，特别适合刚性较差的细长轴磨削；砂轮使用寿命长，生产效率高；柔性高，一次装夹可完成外圆、锥面、螺纹、沟槽、曲面的加工。,快速点磨削凸轮轴,点磨削超薄CBN砂轮（碳素纤维强化塑料CFRP基体）,缓进给深磨削-强力磨削,在此基础上发展而来的高效深切磨削，是一种集砂轮高速度（100250m/s），高进给速度（0.510m/min）和大背吃刀量（0.130mm）于一体
13、的高效磨削技术。可以看成是缓进给磨削和超高速磨削的集成。,恒压力磨削,在一定的磨削条件下，存在一个最佳背向磨削力Fp范围，在该范围内磨削，生产率高，磨削质量也有保证。恒压力磨削使砂轮以恒定压力压向工件，磨削初始阶段砂轮锋利，切深大，生产率高；砂轮磨钝后，能自动减少径向进给量，避免了振动和工件表面烧伤。,宽砂轮,多砂轮磨削,砂带磨削,四、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；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,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,2
14、.3 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、高速精车、高速精镗研磨珩磨低粗糙度磨削超精加工抛光,一、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,二、宽刀细刨,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,三、研磨,利用研具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表层材料的精密加工方法研磨剂由磨料、研磨液和辅料调制而成研具是研磨剂的载体，常用铸铁制造可达IT5IT3，Ra
15、0.10.008m特点：“三性”-微细性，随机性，针对性生产率低，不能提高位置精度,内圆研磨,平面研磨,四、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,五、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 0.0250.012m)镜面磨削(Ra 0.012m),六、超精加工,用极细磨料的油石，以恒定压力（520MPa）和复杂相对运动对工件进行微量切削，以降低表面粗糙度为主要目的的精密加工方法。,七、抛光,用涂有抛光膏的软轮高速旋转队工件进行微弱切削，可达Ra0.10.012m软轮用皮革、
16、毛毡、帆布等材料叠制而成，具有一定得弹性。抛光膏由较软的磨料（氧化铁、氧化铬等）和油脂调制而成。,八、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）,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,
