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1、机械制造技术基础第一章 机械加工方法第二部分 面及齿轮等加工工艺,2015-2016学年 秋季学期,主要内容,外圆加工,孔加工,面加工,齿轮加工,螺纹加工,成形面加工,特种加工,平面车削工艺,平面车削,表面粗糙度Ra值12.5-1.6 m。,铣削工艺,平面铣削,尺寸公差等级IT13-IT7、表面粗糙度Ra值25-1.6 m。,铣削工艺,铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。,铣削一般在铣床或镗床上进行,适于加工平面、沟槽、各种成形面(如花键、齿轮和螺纹)和模具的特殊形面等。,铣削的特征是：1）铣刀各刀齿周期性地参与间断切削；2）每个刀齿在切削过程中的切削厚度是变化的。3）每齿进
2、给量（毫米/齿）,表示铣刀每转过一个刀齿的时间内工件的相对位移量。,铣削工艺,铣削工艺,铣削工艺,铣削工艺,平口虎钳装夹,压板螺栓装夹,V型铁装夹,分度头装夹,分度头装夹,分度头装夹,铣削工艺,逆铣,铣削方式,铣削工艺,铣削工艺,铣削方式,周（卧）铣,端（立）铣,铣削工艺,铣削方式,铣削工艺,周铣和端铣比较：（1）端铣加工质量高；（2）端铣生产率比周铣高；（3）周铣适应性强；,铣削工艺,有端铣、周铣和二者兼有三种方式,刀具有镶齿端铣刀、套式立铣刀、圆柱铣刀、三面刃铣刀和立铣刀等,铣平面；,铣削工艺,铣削工艺特点：1）生产率较高2）刀齿散热条件较好3）切削过程不平稳4）铣削加工精度IT97，Ra
3、6.31.6m；高速铣精度IT76，Ra1.60.4m,刨削工艺,刨刀与工件作水平方向相对直线往复运动的切削加工方法。,刨削主要用来加工平面(包括水平向、垂直面和斜面)，也广泛地用于加工直槽，如直角槽、燕尾槽和T形槽等、如果进行适当的调整和增加某些附件，还可以用来加工齿条.齿轮、花键和母线为直线的成形面等。,工艺范围,刨削工艺,工艺特点：,刨削工艺,1）通用性好：可加工垂直、水平的平面，还可加工T型槽、V型槽，燕尾槽等。2）生产率低：往复运动，惯性大，限制速度，单次加工，但狭长表面不比铣削低3）加工精度不高：IT87，Ra为1.66.3m，但在龙门刨床上用宽刀细刨，Ra为0.40.8m,刨削工
4、艺,刨削可以在牛头刨床或龙门刨床上进行，刨削的主运动是变速往复直线运动。在变速时有惯性，限制了切削速度的提高，并且在回程时不切削，所以刨削加工生产效率低。,但刨削所需的机床、刀具结构简单，制造安装方便，调整容易，通用性强。因此在单件、小批生产中特别是加工狭长平面时被广泛应用。,平面加工方案分析,1低精度的加工方案,对精度要求不高的各种零件（淬火钢零件除外）的平面，经粗刨、粗铣、粗车等即可达到要求。表面粗糙度Ra值达50-12.5m。,平面加工工艺,2中等精度的加工方案,（1）粗刨-精刨。此方案适用于加工狭长平面。（2）粗铣-精铣。此方案适用于加工宽大平面。（3）粗车-精车。此方案适用于加工轴、
5、套、盘、环等回转体零件的端面、大型盘类零件的端面，一般在立式车床上加工。上述各加工方案表面粗糙度Ra值可达6.3-1.6m。,平面加工工艺,3高精度的加工方案,（1）粗刨-精刨-宽刃精刨（代刮研）。此方案适用于加工未淬火钢件、铸铁件、有色金属等材料的狭长平面。（2）粗铣-精铣-高速精铣。此方案适用于加工未淬火钢件、铸铁件、有色金属等材料的宽平面。（3）粗铣（粗刨）-精铣（精刨）-磨削。此方案适用于加工淬火钢件、非淬火钢件和铸铁件的各种平面。上述各加工方案表面粗糙度Ra值可达0.8-0.2m。,4精密平面的加工方案,表面粗糙度Ra值可达0.4-0.012m。,平面加工工艺,主要内容,外圆加工,孔
6、加工,面加工,齿轮加工,螺纹加工,成形面加工,特种加工,齿面加工工艺,成形法加工盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀,齿轮齿面加工：成形法普通铣床+成形铣刀展成法滚齿机、插齿机,齿轮刀具：成形齿轮刀具盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀,齿面加工工艺,齿面加工工艺,展成法加工插齿法,齿面加工工艺,展成法加工插齿法,齿面加工工艺,展成法加工滚齿法用齿轮滚刀或蜗轮滚刀按展成法加工齿轮或蜗轮等的齿面。,齿面加工工艺,1-主运动：滚刀的旋转运动称为主运动，用转速n刀（r/min）表示。2-分齿运动：强制齿轮坯与滚刀保持与齿条的啮合运动关系的运动称为分齿运动。,3-垂直进给运动：为了在整个齿宽上切出齿形，滚刀须沿被切齿轮轴
7、向向下移动，即为垂直进给运动。,齿面加工工艺,剃齿,剃齿是用剃齿刀对齿轮的齿面进行精加工的一种方法。,齿面加工工艺,剃齿刀,齿面加工工艺,磨齿,磨齿是用砂轮在磨齿机上加工高精度齿形的一种方法。,1）锥形砂轮磨齿（图a）,2）双碟形砂轮磨齿(图b),齿面加工工艺,齿面加工工艺,主要内容,外圆加工,孔加工,面加工,齿轮加工,螺纹加工,成形面加工,特种加工,插削工艺,插削工艺：插削加工指用插刀对工件作铅直相对直线往复运动的切削加工方法；插削的加工精度比刨削的差，插削加工的Ra为6.31.6m；,插削工艺,常用插刀：,插削工艺,按用途螺纹分为：1）紧固螺纹-用于紧固连接。螺纹牙型多数为三角形。2）传动
8、螺纹-用于传递运动和动力，牙型为梯形和锯齿形。螺纹的技术要求：1）尺寸精度-一般要求中径和顶径尺寸精度及螺距精度。2）形状精度-牙形和角度精度。3）表面质量-表面粗糙度。,螺纹加工工艺,41,螺纹加工工艺,1）攻丝和套扣 用于加工精度要求不高的普通螺纹。2）车螺纹 主要用于单件小批加工各种牙形的较大尺寸内、外螺纹。3）铣螺纹 批量生产时，广泛采用铣削法加工螺纹。4）磨螺纹 常用于淬硬螺纹的精加工。,42,螺纹加工工艺,攻螺纹是指用丝锥在内表面上加工出螺纹的加工方法。主要加工内螺纹，分为手攻和机攻。,1）攻螺纹,螺纹加工工艺,a）手用丝锥 b）机用丝锥,丝锥一般分为手用丝锥和机用丝锥，常采用高速
9、钢制成。,套螺纹是用板牙在圆柱表面上加工出外螺纹的加工方法，分为手工套螺纹和机器套螺纹。圆板牙大多用合金工具钢制成，板牙两端的锥角是切削部分，正反都可使用。,1）套螺纹,a）封闭式 b）开槽式,螺纹加工工艺,2）车削螺纹,车削螺纹是在车床上采用螺纹车刀加工螺纹的一种方法。车削螺纹的精度可达IT6，表面粗糙度Ra值可达1.6m。车削螺纹适用于加工尺寸较大的螺纹。,螺纹加工工艺,3）铣削螺纹,铣削螺纹是在专用的螺纹铣床上采用螺纹铣刀加工螺纹的一种方法，多用于直径和螺距较大的螺纹加工。,（1）用盘形螺纹铣刀铣螺纹,（2）用梳形螺纹铣刀铣螺纹,螺纹加工工艺,47,螺纹加工工艺,铣削丝杠,4）磨削螺纹,
10、对于精度较高的螺纹，可在该螺纹经车削或铣削的粗加工和半精加工后，选择磨削螺纹的方法完成精加工。磨削螺纹的加工精度可达IT5 IT4，表面粗糙度Ra值可达0.40.1m。,螺纹加工工艺,多线砂轮磨螺纹,5）滚压螺纹,滚压螺纹是一种使材料在常温条件下产生塑性变形而形成螺纹的无屑加工方法。,螺纹加工工艺,a)搓丝板滚压螺纹 b)滚丝板滚压螺纹,螺纹加工工艺,主要内容,外圆加工,孔加工,面加工,齿轮加工,螺纹加工,成形面加工,特种加工,特种加工技术及其特点特种加工是利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能和特殊机械能等使材料成型的工艺方法。特种加工技术的主要特点：（1）加工材料范围广，不受其力学性
11、能的限制；（2）易于加工复杂型面、细微表面以及柔性零件；（3）能获得良好的加工质量，热应力、残余应力、变形小；（4）各种加工方法易于复合形成新的工艺方法。,制造技术发展趋势：高精度、高效率、多品种、小批量、小型化微型化；材料强度高、硬度高、耐热耐压等,特种加工工艺,电火花加工（EDM）超声加工（USM）电解加工、电铸加工（ECM）激光加工（LBM）快速成型技术,特种加工工艺,电火花加工（EDM）：在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。,特种加工工艺,当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道
12、中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。,特种加工工艺,电火花加工的主要用途是：1）加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；2）加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等；3）加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；4）加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。,特种加工工艺,电火花加工的主要特点是：1）能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；2）加工时无切削力；3）不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；4）工具电极材料无须比工件材料硬；
13、5）直接使用电能加工，便于实现自动化；6）加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；7）工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。,特种加工工艺,超声加工（USM）：利用超声振动的工具，带动工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，以及利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。,特种加工工艺,特种加工工艺,超声加工主要用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔(包括圆孔、异形孔和弯曲孔等)、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。,特种加工工艺,超声加工的
14、主要特点是：1）不受材料是否导电的限制；2）工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件；3）被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或强度、韧性越大则越难加工；4）由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；5）可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。,特种加工工艺,电解加工（ECM）：利用金属在电解液中产生的阳极溶解的原理去除工件材料的特种加工。,特种加工工艺,工件阳极和工具阴极（大多为成型工具阴极）间保持很小的间隙（称作加工间隙），分别和直流电源连接。电解液从加工间隙中不
15、断高速流过，工件上与工具阴极凸起部位的对应处比其他部位溶解更快。随着工具阴极不断缓慢地向工件进给，工件不断地按工具端部的型面溶解，最终工具的形成状就“复制”在工件上。,特种加工工艺,电解加工的工艺特点：1）加工范围广。电解加工几乎可以加工所有的导电材料，常用于加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难加工材料。,2）生产率高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。电解加工能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型腔、型面和型孔，而且加工速度可以和电流密度成比例地增加，甚至可以超过机械切削加工。,特种加工工艺,3）加工质量好。可获得一定的加工精度和较低的表面粗糙度。4）可用于加工薄壁和易
16、变形零件。不存在机械切削力，不产生残余应力和变形，没有飞边毛刺。,5）工具阴极无损耗。在电解加工过程中工具阴极上仅仅析出氢气，而不发生溶解反应，所以没有损耗。只有在产生火花、短路等异常现象时才会导致阴极损伤。,特种加工工艺,电解加工的局限性：1）加工精度和加工稳定性不高。电解加工的加工精度和稳定性取决于阴极的精度和加工间隙的控制。2）由于阴极和夹具的设计、制造及修正困难，周期较长，因而单件小批量生产的成本较高。3）电解加工所需的附属设备较多，占地面积较大，且机床需要足够的刚性和防腐蚀性能，造价较高。,激光加工（LBM）：利用能量密度极高的激光束照射工件的被加工部位，使其材料瞬间熔化或蒸发，并在
17、冲击波作用下，将,特种加工工艺,熔融物质喷射出去，从而对工件进行穿孔、蚀刻、切割，或采用较小能量密度，使加工区域材料熔融黏合或改性，对工件进行焊接或热处理。,特种加工工艺,激光加工工艺的特点：1）激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工；,2）激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；3）工件不受应力，不易污染；4）可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；,特种加工工艺,5）激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，
18、因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；,6）激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；7）在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工；,特种加工工艺,快速成形技术：利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。,特种加工工艺,特种加工工艺,快速成型技术特点：1)制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；2)原型的复制性、互换性高；3)制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；4)加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上；5)高度技术集成，可实现了设计制造一体化；,本次课结束 谢谢！问题与建议？,
