2023年常用加工方法（教学课件）.ppt

第19章 常用加工方法综述 机械零件种类繁多，但其形状都是由一些根本外表组合而成。零件的最终成形，实际上是由一种外表形式向另一种外表形式的转化，包括不同外表的转化、不同尺寸的转化及不同精度的转化。转化过程的实现，主要依靠切削运动。常见的切削加工工艺有：车、刨、铣、钻、磨、镗等。19.1 车削加工 一般在机床加工车间内，车床约占机床总数的50%。车削加工的主运动是工件的回转，刀具沿工件轴向的运动是进给运动。19.1.1 车床(1)卧式车床 卧式车床是目前生产中应用最广的一种车床，它具有性能良好、结构先进、操作轻便、通用性大和外形整齐美观等优点。卧式车床的主要部件有：主轴箱、溜板箱、进给箱、丝杠、光杠、刀架、尾座、床身、挂轮变速机构等。CA6140型卧式车床(2)立式车床 立式车床的主要特征是主轴立式布置，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横梁或立柱上移动。立式车床适合加工直径大、长度短的大型和重型工件。(3)转塔、回轮车床 转塔、回轮车床适于成批生产外形较复杂，且具有内孔及螺纹的中小型轴、套类零件。(4)自动、半自动车床 能实现自动装料、卸件，自动完成所有预定加工工步的机床称为自动机床。装料、卸件需手工进行，加工工步全部自动实现的称为半自动机床。自动、半自动车床主要适于大批、大量生产形状不太复杂的小型的轴、盘、套类零件，尤其适于加工细长的工件。可车削圆柱面、圆锥面和成型外表，当采用各种附属装置时，还可完成螺纹加工、孔加工、钻横孔、铣槽、滚花等工作。(5)数控车床 数控车床的主要特征具有实现自动控制的数控系统。滑鞍转塔车床 回轮车床 19.1.2 车刀 车刀可按用途和结构分类。按用途分类 车刀可分为外圆车刀、内孔车刀、端面车刀、切断车刀、螺纹车刀等。详见图19.7。按结构分类 车刀按其结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀和可转位车刀。19.1.3 工件的安装 在车床上安装工件时，应使被加工外表的回转中心与车床主轴的轴线重合，以保证工件位置准确；要把工件夹紧，以承受切削力，保证工作时平安。在车床上加工工件时，主要有以下几种安装方法。(1)用三爪卡盘安装 三爪卡盘由于三爪联动，能自动定心，但夹紧力小，故适用于装夹圆棒料、六角棒料及外外表为圆柱面的工件。(2)用四爪卡盘安装 由于四爪单动，夹紧力大，但装夹时工件需找正，故适合于装夹毛坯、方形、椭圆形和其他形状不规那么工件及较大工件。(3)用顶尖安装 为了增加工件的刚性(加工长径比为410的轴类零件时)，往往采用双顶尖安装工件，如图19.10所示。(4)用心轴安装 适用于已加工内孔的工件。用心轴装夹可以保证工件孔与外圆、孔与端面的位置精度。(5)用花盘-弯板安装 形状不规那么、无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件，可用花盘装夹。花盘是刻有长槽的大圆盘，安装在车床主轴上。长槽的作用是穿放螺栓。见P294图19.14。弯板是辅助支承角铁。用花盘-弯板安装时，需要仔细将工件找正。19.1.4 车削的工艺特点 易于保证工件各加工外表的位置精度；切削过程比较平稳；适用于有色金属零件的精加工；刀具简单。19.1.5 车削的应用 在车床上使用不同的车刀或其他刀具，可以加工各种回转外表，如内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、沟槽、端面和成形面等。加工精度可达IT8IT7，外表粗糙度Ra值为1.60.8m。(1)车锥面 1)转动小滑板 它适合于车削长度短、锥度大的内、外锥体和整体圆锥(如顶尖)。详见图19.17。2)偏移尾座法 如图19.18，把尾座偏移S，使工件轴线与车床主轴轴线之间的夹角等于工件锥体的斜角，就可用床鞍自动进给车削外圆锥。S=Lsin(L为两顶尖之间的距离)，当很小时，sintan，故S=Ltan，或 偏移尾座法车锥面 这种方法的优点是能利用床鞍自动进给，车出锥体外表质量好。它的缺点是顶尖与中心孔接触不良，磨损不均匀，中心孔的精度容易丧失，而且不能车内锥体和整体圆锥。它适合车削长度大、锥度小的外锥体。3)靠模法 采用靠模法加工锥体，生产率高，加工精度高，外表质量好。但需要在车床上安装靠模，它适于成批生产车削长度大、锥度小的外锥体。4)宽刀法 宽刀法只适宜加工较短的锥面，生产率较高，在成批和大量生产中应用较多。(2)车成形面 在车床上加工的成形面是由一条曲线(母线)绕固定轴线回转而成的外表，如手柄、圆球等。车成形面的方法主要以下几种：1)双手控制法：操作水平要求高、生产率低，适合单件要求不高的制件的生产。2)成形刀法：成形刀具复杂，适合形状简单、要求不高的制件的生产。3)靠模法：与普通靠模加工相似，操作简单、生产率高，多用于成批生产。(3)车螺纹 各种螺纹车削的根本规律大致相同。现以车削普通螺纹为例加以说明。1)保证牙型：正确刃磨车刀(刀尖角等于牙型角、背前角等于0)和安装车刀(刀尖与工件回转中心等高、刀尖角平分线垂直于工件轴线，常使用对刀样板)。2)保证螺距：为了获得所需要的工件螺距P工，必须正确调整车床和配换齿轮，并在车削过程中防止“乱扣。19.2 钻、镗加工 19.2.1 钻床及其加工范围 常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种。安装在主轴上的刀具旋转是主运动，刀具沿着主轴轴线方向的移动是进给运动。(1)台式钻床 台式钻床是一种放在钳工桌上使用的小型钻床。适合于在小型工件上加工直径12 mm以下的小孔。(2)立式钻床 立式钻床的主轴在水平面上的位置是固定的，这一点与台式钻床相同。在加工时，必须移开工件，使要加工的孔的中心对准主轴轴线。立式钻床适合于中小型工件上孔的加工(孔径小于50 mm)。(3)摇臂钻床 摇臂钻床有一个能绕立柱旋转的摇臂，摇臂带着主轴箱可沿立柱垂直移动，同时主轴箱还能在摇臂上做横向移动，主轴可沿自身轴线垂向移动或进给。适宜加工一些笨重的大型工件及多孔工件上的大、中、小孔，广泛应用于单件和成批生产中。19.2.2 钻孔 用钻头在实体材料上加工孔称为钻孔。(1)钻头 1)麻花钻的构造：钻头用高速钢制成，由柄部、颈部和工作局部三局部组成。2)麻花钻的改进与群钻 在钻头后面近横刃处磨出月牙槽，形成凹圆弧刃R，增加了该处各点的前角，克服了横刃附近主切削刃上各点前角太小的缺点。修磨横刃，使横刃缩短为原来长度的1/51/7，大大地减少了横刃的不利影响。磨出分屑槽，把整块切屑分散为几块，使切屑能顺利地排出，同时也便于冷却润滑液注入，不仅可把切削热较快地带出，还可减少切屑与钻头和孔壁的摩擦。此外，根据理论分析和实践证明，分屑后还可减少切削力。(2)钻削的工艺特点 1)容易产生“引偏：指加工时由于钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。2)排屑困难：钻屑与孔壁和钻头的排屑槽发生较大的摩擦。3)切削热不易传散：钻削是半封闭切削，切削液难以注入切削区。实验说明，仅28%的热量被钻屑带走。在实际加工中，常采用如下措施来减少引偏：预钻锥形定心坑，见图19.31(a)。首先用小顶角(290100)大直径短麻花钻，预先钻一个锥形坑，然后再用所需的钻头钻孔。用钻套为钻头导向，见图19.31(b)。这样可以减少钻孔开始时的“引偏，特别是在斜面或曲面上钻孔时，更为必要。刃磨时，应尽量把钻头的两个主切削刃磨得对称一致，使两主切削刃的径向切削力互相抵消，从而减少钻头的“引偏。图19.31 减少引偏的措施 19.2.3 扩孔 扩孔是用扩孔钻对工件上已有孔进行扩大加工。主要特点：1)切削刃不必自外圆延续到中心，防止了横刃和由横刃所引起的一些不良影响。2)切屑窄，易排出，不易擦伤已加工外表。同时容屑槽也可做得较小较浅，从而可以加粗钻心，大大提高扩孔钻的刚度，有利于加大切削用量和改善加工质量。3)刀齿多(34个)，导向作用好，切削平稳，生产率高。19.2.4 铰孔 铰孔是应用较为普遍的孔的精加工方法之一，一般加工精度可达IT9IT7，外表粗糙度Ra值为0.41.6m。主要特点：1)铰刀有修光局部，提高孔加工质量；2)加工量小(粗铰0.15-0.35mm，精铰0.05-0.15mm)，故切削热少。铰孔有机械铰孔和人工铰孔两种方式。钻-扩-铰是最常用的孔加工工艺。19.2.5 镗削加工 用镗刀对已有孔进行再加工称为镗孔。较大孔(一般D80100 mm)和孔内的环形槽等，镗削是惟一适宜的加工方法。主运动是安装在主轴上的镗刀的回转，进给运动是工作台沿主轴轴线的移动(卧式镗床)或主轴箱沿立柱的上下移动(立式镗床)。尺寸精度为IT10-IT7，粗糙度Ra值为0.86.3m。(1)镗床 镗床主要有卧式镗床、坐标镗床和铣镗加工中心三种。卧式镗床主要由主轴和平旋盘、主轴箱、前立柱、后立柱和工作台几大局部组成。详见P305图19.35。坐标镗床是高度精密机床，主要用于尺寸和位置精度要求很高的孔系的加工。如钻模、镗模和量具上的精密孔系。铣镗加工中心是高度自动化的数控加工中心，可一次装夹完成多工序加工。(2)镗刀 镗刀有单刃镗刀和多刃镗刀之分。1)单刃镗刀(P307图19.38，适用于单件小批生产)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；生产率较低。2)多刃镗刀(图19.39，适用于批量生产、较大孔加工)加工质量较高；生产率较高；刀具本钱较单刃镗刀高。(3)镗削的特点 在镗床上镗孔与在其他机床上镗孔的主要区别是它特别适合于加工带有孔系的箱体、机架等结构复杂的大型零件。镗 孔 精 度 为 IT10IT7，外 表 粗 糙 度 Ra 值 为0.86.3m。由于镗床的功能多，它可方便地保证大型零件上孔与孔、孔与基准面的位置精度以及孔的同轴度和中心距尺寸精度等要求。镗床上可进行多种工序的加工，并能在一次安装中完成工件的粗加工、半精加工和精加工，因此它适合于单件小批生产。镗孔的质量主要取决于机床的精度。因而，对镗床的性能和精度要求较高。如果在低精度镗床上加工精度较高的孔系，那么要使用镗模夹具。(4)镗床上的主要工作 镗孔可以在多种机床上进行。回转体零件上的孔多在车床上加工，箱体类零件上的孔或孔系是镗床的加工范围。镗床上除镗孔外，还可以镗孔内沟槽、螺纹，也可以铣端面和钻孔等。镗床的加工范围 19.3 刨、插、拉削加工 刨、插和拉削是平面加工的主要方法。共同的特点：主运动都是直线运动。19.3.1 刨削加工 在刨床上用刨刀加工工件的工艺过程称为刨削加工。(1)刨床 刨床有牛头刨床和龙门刨床两类，前者用于加工中、小零件，后者那么用于加工大型零件(如机床的床身)，或同时加工几个中、小型工件上的平面。(2)刨削的工艺特点 生产率较低：单程加工，回程空驶。加工质量中等：尺寸精度IT9-IT7，外表粗糙度Ra 1.6-6.3m。通用性好，本钱低。主要用于单件小批生产及修配工作中。刨削的主要应用 19.3.2 插削加工 用插刀对工件作垂直直线往复运动的切削加工方法，称为插削。插床实际上就是立式刨床，图19.44。安装在滑枕上的刀具往复运动是主运动，工件随工作台实现进给运动。插床主要用于单件小批中，加工工件的内外表，如孔内键槽、方孔、长方孔、各种多边形孔和花键孔等，特别适于加工盲孔或有障碍台肩的内外表。19.3.3 拉削加工 在拉床上用拉刀加工工件的加工方法称为拉削。卧式拉床结构见图19.46。拉刀的直线运动是主运动，没有进给运动！拉刀是长杆状刀具，一般由头部、颈部、过渡锥、前导部、切削部、校准部、后导部和尾部组成。(3)拉削的工艺特点 生产率高：一次成型；加工精度高：IT8IT7，Ra0.40.8m；拉床结构和操作比较简单；加工范围较广；拉刀价格昂贵、寿命长。适用于成批和大量生产，尤其适于在大量生产中加工大的复合型面，如发动机的汽缸体等。注意：不能拉制盲孔！19.4 铣削加工 用铣刀在铣床上加工工件的过程称为铣削加工。19.4.1 铣床(1)卧式万能升降台铣床 主要由床身、横梁、主轴、转台、纵向工作台、横向工作台、升降台组成。主要用于铣削中小型零件上的平面、沟槽，尤其是螺旋槽和需要分度的零件。(2)立式升降台铣床 主轴是垂直布置的，故又简称立铣。适合加工平面、台阶、沟槽、多齿零件和凸轮外表等。(3)龙门铣床 龙门铣床是一