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第二篇 机械加工方法和装备

第一章 车削加工. 第二章 铣削加工. 第三章 钻削与镗削加工. 第二篇 机械加工方法和装备. 第四章 磨削加工. 第五章 齿形加工. 第六章 其它加工方法. 第一章 车削加工. 车削加工是机械加工方法中应用最为广泛的方法之一，只要用于回转体零件的加工。 第一节 车床 一、车床的主要类型及组成 （一） 卧式车床 卧式车床是车床中应用最普遍、工艺范围最广泛的一种。 主要组成部件如下： 1 、主轴箱 2 、进给箱 3 、溜板箱 4 、刀架 5 、尾座 6 、床身.

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第二篇 机械加工方法和装备

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  1. 第一章 车削加工 第二章 铣削加工 第三章 钻削与镗削加工 第二篇 机械加工方法和装备 第四章 磨削加工 第五章 齿形加工 第六章 其它加工方法

  2. 第一章 车削加工 车削加工是机械加工方法中应用最为广泛的方法之一，只要用于回转体零件的加工。 第一节 车床 一、车床的主要类型及组成 （一）卧式车床 卧式车床是车床中应用最普遍、工艺范围最广泛的一种。 主要组成部件如下： 1、主轴箱 2、进给箱 3、溜板箱 4、刀架 5、尾座 6、床身

  3. （二）自动及半自动车床 自动及半自动车床是机械制造业中成批生产或大批量生产中应用极为广泛的一组机床。 （三）立式车床 立式车床主要用于加工径向尺寸较大而轴向尺寸较短，且形状复杂的大型或重型零件。

  4. 二、卧式车床传动系统分析（CA6140） （一）、机床的传动链 1、传动路线 2、主轴的转速和转速级数

  5. （二）螺纹进给传动链 机床传动链按其工作性质不同可分为两种，即外联系传动链和内联系传动链。其末端件之间的传动比有严格的要求，即两末端件的运动有严格的比例关系。如下图

  6. 1、车削公制螺纹： 2、车削模数螺纹： 3、车削英制螺纹： 4、车削径节螺纹： DP=7ku基/u倍

  7. 5、车削非标准及精密螺纹 在加工非标准螺纹和精密螺纹时，可将M3、M4、M5全部啮合，主轴的运动经过挂轮后，由Ⅻ轴、十四轴、十七轴直接到丝杠，被加工螺纹的导程通过调整挂轮的传动比来实现，这时，传动路线缩短，传动误差减小，螺纹精度可以得到较大的提高。其运动平衡式为：

  8. 三、卧式车床结构 （一）主轴箱结构

  9. （二）进给箱结构 （三）溜板箱结构 （四）刀架结构

  10. 第二节 车刀 车刀是金属加工切削中应用最广泛的刀具之一，其 一、车刀的分类 （一）车刀分类 1、按用途分： 外圆车刀、端面车刀、切断刀 2、按切削部分的材料分： 高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀 3、按车刀结构分： 整体车刀、机夹重磨式、机夹可转位式和焊接式

  11. （二）常用车刀的结构和应用 1、硬质合金焊接式车刀 2、机械固式硬质合金车刀 （1）机夹重磨车刀 （2）机夹可转位车刀

  12. 二、成形车刀的种类和应用 成形车刀是用在卧式车床、转塔车床、半自动车床上加工回转体成形表面的专用刀具。它的刃形是根据工件的轮廓设计的。 1、按结构和形状分类 （1）平体成形车刀 （2）棱体成形车刀 （3）圆体成形车刀 2、按进刀方式分 （1）径向成形车刀 （2）切向成形车刀

  13. 第三节 车床夹具 车床夹具是用于保证被加工零件在车床上与刀具之间相对正确位置的专用工艺装备。大致可分为通用夹具、专用夹具。通用夹具有：三爪、四爪卡盘等；专用夹具是针对某一专门加工对象而设计的，比如花盘角铁夹具等。 一、典型车床夹具 （一）角铁式车床夹具 角铁式车削夹具：非回转体零件的加工如壳体、支座、杠 （二）定心式车床夹具 定心式车削夹具：一般适用于回转体表面定位的零件。

  14. 第二章 铣削加工 铣削加工是目前应用最广泛的切削加工方法之一，适用于平面、台阶沟槽、成形表面和切断等加工。 第一节 铣削原理 一、铣削要素 （1）背吃刀量ap： 平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸为背吃刀量。端铣时，为切削层深度；周铣削时，为被加工表面的宽度。

  15. （2）侧吃刀量ae： 垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸为侧吃刀量端铣时，为 被加工表面宽度；周铣削时为切削层深度。 （3）铣削速度vc： 铣削速度是铣刀主运动的线速度： vc=πdn/1000 n为转速r/mm d为铣刀的直径

  16. （4）铣削进给量： 每齿进给量：是铣刀每转1个刀齿时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/z 。 每转进给量f：是铣刀每转1转时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/r。 进给速度：进给速度是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min 。 三者之间的关系为： vf=fn=afzn

  17. 二、铣削层要素 铣削时，铣刀相邻2个刀齿在工件上形成的加工表面之间的一层金属层称为切削层。 1、切削厚度ac 是指相邻两个刀齿所形成的加工面间的垂直距离。

  18. 2、切削宽度aw 为主切削刃参加工作时的长度。如下图 3、平均切削总面积Acav 铣刀同时有几个刀齿 参加切削，切削总面积等 于各个刀齿的切削面积之 和。铣削时，铣削厚度是 变化的，而螺旋齿圆柱铣 刀的切削宽度也是变化的 ，并且铣刀的同时工作齿 数也在变化，所以铣削总 面积是变化的。

  19. 二、铣削力 （一）铣削合力和分力 1、铣刀的铣削合力和分力 （1）切向力Fy：在铣刀圆周切线方向上的分力。 （2）径向力Fx：在铣刀半径方向上的分力。 （3）轴向力Fz：在铣刀轴线方向上的分力。 2、工件所受的切削力 （1）纵向分力Fe：与纵向工作台运动方向一致的分力。 （2）横向分力Fc：与横向工作台运动方向一致的分力。 （3）垂直分力Fv：与铣床垂直进给方向一致的分力。

  20. （二）铣削力的计算 1、铣削力计算公式（详见表2.2-2） 2、铣削功率计算 铣削功率Pm(KW)为： Pm=Fyv/1000 机床电动机功率Pe为： Pe=Pm/ηm 式中ηm为机床总功率

  21. 三、铣削方式 （一）逆铣和顺铣 逆铣： 铣刀切入工件时的切削速度方向与工件的进给方向相 反。 顺铣：铣刀切出工件时的切削速度方向与工件的进给方向相 同 （二）对称铣削和不对称铣削 （1）对称铣削： 铣刀轴线位于铣削弧长的中心位置，切入和切出时的切 削厚度相等。 （2）不对称逆铣： 切入时的切削厚度小于切出时。 （3）不对称顺铣： 切入时的切削厚度大于切出时。

  22. 第二节 铣床 铣床是用于铣削加工的机床。铣床的主要类型有：卧式铣床、立式铣床、工作台不升降铣床、龙门铣床、工具铣床等 一、卧式铣床 卧式升降台铣床的主轴是水平布置的，习惯上称为“卧铣”。 下图为X6132万能升降铣床的传动系统图。

  23. 二、立式铣床 立式升降台铣床与卧式升降台铣床的主要区别在于它的主轴是垂直安装的，用立铣头代替卧式铣床的水平主轴、悬梁、刀杆及其支承部分。 三、龙门铣床 龙门铣床是一种大型的高效通用机床，它在结构上呈框架式布局，具有较高的刚度及抗振性。 四、工作台不升降铣床 这类铣床工作台不作升降运动，机床的垂直进给运动由安装在立柱上的主轴箱作升降运动。

  24. 第三节 铣刀 一、铣刀的类型及应用 （一）铣刀的分类 1、按用途分：圆柱形铣刀、面铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。 2、按结构分：整体式、焊接式、装配式、可转位式。 3、按齿背的加工方式分：尖齿铣刀、铲齿铣刀。 4、按刀齿的数目分：粗齿铣刀和细齿铣刀。 （二）铣刀的应用 1、圆柱形铣刀：主要用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上，按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。 2、面铣刀：主要用于立式铣床上加工平面、台阶面。端面和圆周上均有刀齿，也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式三种。

  25. 3、盘形铣刀：分为槽铣刀、三面刃铣刀和错齿三面刃铣刀。3、盘形铣刀：分为槽铣刀、三面刃铣刀和错齿三面刃铣刀。 4、立铣刀：主要用于立式铣床加工沟槽、成形面和台阶 面等。刀齿在圆周和端面上，工作时不能沿轴向进给。 5、模具铣刀：主要用于立式铣床上加工模具形腔或凸模 成形表面。可分为圆柱形球头、圆锥形球头、圆锥形三种。 6、键槽铣刀：主要用于立式铣床加工槽、台阶面等。加 工时先轴向进给，然后再径向进给。 7、角度铣刀：主要用于卧式铣床加工各种角度槽和斜面 等。有单角和双角铣刀两种。 8、成形铣刀：成形铣刀用于加工成形表面，其刀齿廓形要根据被加工工件廓形确定 9、尖齿铣刀与铲齿铣刀 10、粗齿铣刀和细齿铣刀

  26. 二、尖齿铣刀的主要结构尺寸 尖齿铣刀多为带孔结构，直径较小时做成带柄结构。 （一）齿背形式 1、单直线齿背 2、双直线齿背 3、曲线齿背 （二）齿槽尺寸 1、刀齿高度 H=Khd0/z 2、容屑槽底半径r

  27. （三）铣刀直径d0 d0=d+2m+2H （四）齿数 三、硬质合金面铣刀 硬质合金面铣刀主要用于加工平面，与高速钢铣刀相比，它的铣削速度较高，加工生产率高，加工表面质量也好，并可加工带有硬皮和淬硬的工件，故得到广泛的应用。

  28. （一）硬质合金铣刀的类型 1、整体焊接式面铣刀 2、机夹——焊接式面铣刀 3、可转位面铣刀 （二）硬质合金铣刀的选择和使用 1、铣刀直径d0和齿数z 2、几何角度的选择 （1）正前角形 （2）负前角形 （3）正负前角形

  29. 四、成形铣刀 成形铣刀是用于加工成形表面的专用铣刀，它的切削刃截形是根据工件廓形精确设计的，成形铣刀不仅能保证被加工工件的尺寸和形状基本一致，而且具有较高的生产效率，因此在成批和大量生产中广泛应用。 （一）铲齿成形铣刀的铲齿过程 1、铲齿的基本概念 2、铲齿过程 （二）铲削量及后角分析 1、铲削量 2、端面后角

  30. 3、法平面后角 （三）成形铣刀的主要结构尺寸 1、直径 d0=d1+2m+2H 2、齿数z z=πd/mH 3、铣刀宽度B 4、齿槽角及槽底形式

  31. 第四节 铣床夹具 一、铣床夹具的主要类型 按进给方式不同铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三种类型。 （一）直线进给式铣床夹具 夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方式运动。根据工件质量、结构及生产批量，将夹具设计成单件多点、多件平行和多件连续依次夹紧的联动方式，有时还要采用分度机构，均为了提高生产效率。 （二）圆周进给式铣床夹具 圆周进给铣削方式在不停车的情况下装卸工件，一般是多工 位，在有回转工作台的铣床上使用。夹具结构紧凑，操作方便， 机动时间与辅助时间重叠，是高效铣床夹具，使用于大批量生产。

  32. （三）靠模铣床夹具 靠模的铣床夹具（如图）用在专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。靠模的作用是使工件获得辅助运动，形成仿形运动。按主进给运动方式，这种夹具可分为直线进给和圆周进给两种。

  33. 二、铣床夹具的典型结构 （一）单工位铣斜面专用夹具 （二）双件铣双槽夹具 三、铣床夹具的设计要点 （一）铣削夹具的结构特点 由于铣削加工切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削， 加工时易产生振动，因此设计铣床夹具时应注意：夹紧力要足 够且反行程自锁；夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要 正确使用定向键、对刀装置；夹具体要有足够的刚度和稳定性 结构要合理。 （二）定向键 定向键也称定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般用 两个安在一条直线上，其距离越远，导向精度越高，用螺钉紧 固在夹具体上。

  34. （三）对刀装置 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定夹具和刀具的相对 位置。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。 对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，其位置应便于使用 塞尺对刀，不妨碍工件装卸。对刀时，在刀具与对刀块之间加一 塞尺避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃。塞尺有平塞尺和圆 柱形塞尺两种，其厚度和直径为3～5mm，制造公差h6。对刀块和 塞尺均已标准化（可查阅相关手册），采用对刀块对刀，加工精 度一般不超过IT8。精度高了一般采用试切法、标准件对刀法等。 四、夹具总体设计和夹具体 为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可 能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽 度比也应恰当，一般有H/B≤1～1.25，以降低夹具重心，使工件 加工表面尽量靠近工作台面。此外，还要合理地设置加强筋和耳 座。

  35. 第三章 钻削与镗削加工 第一节 钻削和铰削 一、麻花钻结构 （一）麻花钻的组成与结构参数 （1）装夹部分：用于装夹钻头和传递动力，包括柄部和颈部 （2）工作部分：即钻头上螺旋部分，它起导向和排削部分，也是切削的后备部分。 （3）切削部分：具有切削刃的部分，由前刀面、两个后刀面和两个副后刀面组成。

  36. 2、麻花钻的结构参数 （1）直径d （2）直径倒锥 （3）钻头直径d0 （4）螺旋角β （5）刃带参数

  37. （二）麻花钻的几何角度 1、麻花钻标注角度的参考系 （1）基面Pr （2）主切削平面Ps （3）测量平面 正交平面P0 端平面Pt 柱平面Pz 中剖面Pc

  38. 2、麻花钻的几何角度 （1）顶角2ф： 两主切削刃在与之平行的中心截面上的投影的夹角。 （2）主偏角κr和端面刃倾角λt： （3）副偏角κ′r 钻头的副偏角κ′r由倒锥量来表示。 （4）前角γ0 （5）后角αf （6）横刃角度

  39. 二、钻削过程特点及钻削用量 （一）钻削过程特点 1、钻削变形特点 钻削时切削区域三个变形区的变形规律与车削相似。 2、钻削力

  40. （二）钻削用量 1、钻头直径d 2、进给量f f=(0.01-0.02)d 3、钻削速度vc 三、其它钻头 （一）扁钻 （二）四刃复合钻 （三）硬质合金钻 （四）可转位浅孔钻

  41. （五）深孔麻花钻 （六）单刃外排削小深孔钻（枪钻） （七）错齿内排屑深孔钻（BTA） （八）喷吸钻 （九）群钻

  42. 四、铰削与铰刀 铰削是对钻削后的孔进行精加工的一种常用方法。铰孔加工余量小，铰削的精度一般可达IT6～IT7，表面粗糙度可Ra1.6～0.4μm。 （一）铰刀的结构： 铰刀由工作部分、颈部及柄部组成。工作部包括切削部分和校准部分。 1、结构要素 （1）直径及公差 （2）齿数 （3）铰刀其他结构要素 2、铰刀的几何参数 （1）前角γ0和后角α0 （2）切削锥角2κr （3）刃倾角λs (二）铰削过程特点

  43. 第二节 镗削与镗刀 一、镗削特点 镗削是一种用镗刀对已有孔进一步加工的精加工方法。适用于机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上直径较大的孔，特别是孔系的精加工，精度可达IT8-IT7,表面粗糙度可达Ra1.6-0.8um,生产效率低，对工人素质要求高。 二、镗刀的类型及应用 （一）单刃镗刀 单刃镗刀只有一个切削刃，结构简单，制造方便通用性好。通常选取较大的主偏角和副偏角、较小的刃倾角和刀尖圆弧半径，以减小切削时的径向力。 （二）双刃镗刀与 双刃镗刀常用的有固定式镗刀和浮动镗刀。 它的两端具有对称的切削刃，工作时可消除径向力对镗杆的影响， 工件孔径尺寸由镗刀尺寸保证。 （三）浮动镗刀 （1）整体式 （2）可调焊接式 （3）可转位式

  44. 第三节 镗 床 镗床主要用镗刀在工件上加工孔的机床。 一、卧式镗床 （1）卧式镗床：卧式镗床因其工艺范围广泛而得到普遍使用，尤其适合大型、复杂的箱体类零件精度要求高的镗孔加工。 二、其它类型镗床 （一）坐标镗床 坐标镗床主要用于镗削高精度的孔，特别适用于加工相互位置精度很高的孔系，具有良好的刚度和抗振性，最主要特点是具有坐标位置的精密测量装置，所以坐标镗床是一种万能性很强的精密机床如左图。 坐标镗床有立式的和卧式的，立式坐标镗床又有单柱和双柱之分，以适应不同的加工需要。 （二）数控自动换刀镗床 数控自动换刀镗床又称“加工中心”。它不仅要完成孔系的加工，还要完成其它多种面的加工。

  45. 第四节 钻床夹具 一、钻削夹具分类及组成 钻削夹具简称钻模，它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧 装置、夹具体组成。 （一）固定式钻模 （二）分度式钻模 （三）翻转式钻模 （四）滑柱式钻模 二、钻套及钻模板 （1）钻套 钻套安装在钻模板或夹具体上，用来确定工件上加工孔的 位置，引导刀具进行加工，提高加工过程中工艺系统的刚性并 防振。

  46. 1、钻套分类 钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。 2、钻套尺寸及公差 （二）钻模板 用于安装钻套的钻模板，按其与夹具体联结方式可分为固定式、铰链式和分离式。 三、分度装置 工件装夹一次后，用于改变工件加工位置的装置。有直线式、回转式两类。 （一）分度装置的组成 1、转动部分 2、固定部分 3、对定机构 4、锁紧机构

  47. （二）分度装置的结构 1、分度对定结构 2、抬起锁紧结构 （三）精密分度原理 1、端齿盘分度原理 2、端齿盘分度结构 3、其他精密分度装置 四、典型钻床夹具 （一）固定式钻床夹具 （二）翻转式钻床夹具 （三）盖板式钻床夹具

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