第三章机械加工方法及装备

机床型号 参数：机床加工范围，包括主参数、第二主参数和其他参数。
表 常用机床主参数和第二主参数
机床名称 普通车床 主参数 床身上工件最大回转直径 第二主参数 工件最大长度 工作台工作面长度 最大跨矩
立式车床
升降台铣床 摇臂钻床 卧式镗床
最大车削直径
工作台工作面宽度 最大钻孔直径 主轴直径
坐标镗床
外圆磨床 矩台平面磨床 滚齿机
（1）M1432型万能外圆磨床：磨削圆柱形和圆锥形内圆和外 圆表面 普通精度，自动化程 度不高，磨削效率低， 适用于机械加工车间， 工具车间和机修车间。
（2）普通外圆磨床：磨削外圆、锥度不大的外圆锥面及阶梯 轴的轴肩 头架和砂轮架不能绕轴心在水平面内调整角度位置 头架主轴直接固定在箱体上不能转动，工件只能用顶尖支撑 不配置内圆磨头装置
④ 机夹车刀
③ 焊接装配式车刀
④ 机夹车刀
机夹车刀的刀片
（1）CA6140卧式车床：通用机床
（2）立式车床：加工直径大且高度小于直径的大型工件
单柱立式车床
C5240双柱立式车床
（3）转塔车床：没有尾座和丝杠
转塔刀架原理
（3）转塔车床的转塔刀架
转塔刀架原理
自动/半自动车床
仿形车床
CA6140卧式车床
4）机床主参数、设计顺序号和第二主参数
机床主参数代表机床规格的大小，在机床型号中，用阿 拉伯数字给出主参数的折算值（1／10或1／100）。 第二主参数一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度 工作台工作面长度等。第二主参数也用折算值表示。
5）机床的重大改进顺序号，序号按A、B、C、┄等字母的顺序 选用。 6）其他特性代号 7）企业代号
3、尺寸控制
（二）工艺特点及应用范围
磨床
特征：精加工和硬表面加工 工具：磨料磨具（如砂轮、砂带、油石等）进行切削加工 种类：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床等
磨削特点
★ 磨粒切削刃几何形状不确定（通常刃口前角为－60～ －85°） ★ 磨粒及切削刃随机分布 ★ 磨削厚度小（＜几μm），磨削速度高，磨削点瞬时温 度高（达1000℃以上）
加 重 型
简式或 经济型
仿 型
柔性加 工单元
数 显
高 速
代号
读音
G
M
Z
B
K
H
Q
轻
Biblioteka Baidu
C
重
J
简
F
仿
R
柔
X
显
S
速
高 密 自 半 控 换
1概述
3）机床的组别、系别代号 用两位阿拉伯数字表示，前一位表示组别，后一位表示系别。 注：每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组，用数字0～ 9表示。 每一组又分为若干个系（系列）。 凡主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的和相 对的运动特点基本相同，且基本结构及布局形式也相同的机床， 即为同一系。
进给链（切螺纹时为螺纹链）
从主轴开始，经进给换向机构、挂轮和进给箱内的进给变换机构、转换
机构―光杠（普通车削）、溜板箱内的转换机构传至刀架；或经丝杠 （车螺纹）和溜板箱内的螺母传至刀架。
卧式车床结构
2017/3/20
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3.2外圆表面加工方法
外圆表面磨削加工
（一）加工方法 1、外圆磨削（纵向、横向） 2、无心磨削
1、高速切削
2、强力切削 3、多刀加工
粗
精
车： IT12~IT11； Ra80~10µm
车： IT8~IT7； Ra2.5~1.25µm Ra1.25~0.02µm
半 精 车： IT11~IT10； Ra10~2.5µm 金刚石车：IT6~IT5；
外圆表面加工方法
①整体车刀
②焊接车刀
③ 焊接装配式车刀
3.3孔加工
钻孔和扩孔
（一）钻孔 钻头刚性差，易引偏；排屑困难，表面质量差，钻孔精度 IT13~IT11，Ra为50~12.5μm, 生产效率低
钻孔和扩孔
（二）扩孔
扩孔的特点：
加工精度IT11~IT10，Ra12.5~6.3μm；
扩孔钻的切削刃短，无横刃，切削条件好； 加工余量小，容屑槽较浅，
2 ΔM＝0材料成形
锻造
钣金加工 铸造（青铜器）
特点：原材料主要是发生形状变化，其质量不变 制造方法：模具（注塑模、压铸模、银模、冲裁模、拉伸模、吹塑 模等等） 铸造、锻造、挤压、粉末冶金
3 ΔM＞0材料累积
快速原型制造RPM 按照这些轮廓，激光束选择性地 切割一层层的箔材（或固化一层 层的液态树脂，或烧结一层层的 粉末材料），或喷射源选择性地 喷射一层层的粘结剂或热熔材料 等，形成一个个薄层，并逐步迭 加成三维实体 3D打印（3DP)-以数字模型文件为基础，运用粉末状 金属或塑料等可粘合材料，通过逐层 打印的方式来构造物体的技术。
工作台工作面宽度
最大磨削直径 工作台工作面宽度 最大工件直径
工作台工作面长度
最大磨削长度 工作台工作面长度 最大模数
例题： CA6140型卧式车床
C
A
6 1 40
主参数（最大车削直径400mm） 系别代号（卧式车床系） 组别代号（落地及卧式车床组） 结构特性代号 类别代号(车床类)
例题： MG1432A型高精度万能外圆磨床
特点：微体积材料逐渐累加获得，可制造复杂零件 制造方法：电镀、化学镀原子沉积加工；热喷涂、 静电喷涂等微粒沉积加工；快速原型制造技术。
3D打印跑车
机械加工方法
压力加工 车身装配 油漆
内部装饰
变速箱装配 锻造 热处理 机械加工
熔化
自动线
发动机装配
发动机试验
浇铸 造型
油漆
机械加工 热处理 驱动桥装配
底盘装配
卧式车床结构
2.刀架及滑板 四方刀架2装在小滑板上，而小滑板装在中滑板上，中滑板又装 在纵滑板上，纵滑板可沿床身导轨纵向移动，从而带动刀具纵向移动， 用来车外圆镗内孔等，而中滑板相对于纵滑板作横向移动用来带动刀 具加工端面，切断、切槽等；最后小滑板可相对中滑板改变角度后带
动刀具斜进给，用来车削内外短锥面。
扩孔钻的刚性好，
可大进给高速切削，效率高； 切削刃多，导向性好，切削平稳
可校正毛坯孔轴线偏斜。
扩孔的应用： 用于小孔基础上的孔径扩大，一般孔径小于φ100 用于半精加工低硬度材料的孔
孔加工
（二）扩孔
内圆表面加工方法
（三）铰孔
铰孔的特点： 余量小（粗铰0.15~0.35mm，精铰0.15~0.05mm ），切削速度低，切削 力小，发热少，铰刀导向性好，切削平稳，加工质量好； 加工精度IT9~IT7，Ra3.2~0.8μm； 适应性较差，一把铰刀只能加工一种尺寸精度的孔，不宜加工非标孔、 台阶孔、盲孔、非连续表面（如轴向有键槽等），不能加工硬材料工件； 铰孔可纠正孔的形状误差，不能纠正位置误差。
工艺范围 ：车削内、外圆柱面、圆锥面、回转体成形面、环 形槽、端面、螺纹、钻孔、扩孔、铰孔；攻螺纹、滚花 运动：工件旋转运动——主运动 刀具直线移动——进给运动
1.主轴箱 由箱体、主轴、传动轴、轴上传动件、变速操纵机构、润滑密封 件等组成。主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转作主运动， 也可以装前顶尖通过拨盘带动工件旋转。
制造技术基础
2015年
第三章 机械加工方法及装备
1.1 1.2 1.3 1.4 概述 外圆表面加工 孔加工 平面及复杂表面加工
1.1 概述
一. 机械制造中的加工方法
质量M的变化 ΔM＜0、ΔM＝0和ΔM＞0三种类型。 1 ΔM＜0材料去除加工
传统木工
数控加工中心加工叶轮
大型齿轮铣齿加工
特点: 主要指传统的切削加工方法；在制造过程中原材料逐渐被切除, 最终获得零件的几何形状及表面质量。 制造方法：车削、铣削、刨削、钻削、镗削、磨削等切削加工和特种加 工
1）机床的类别代号 用该类机床名称汉语拼 音的第一个字母（大写 ）表示 。
1概述
2）机床的特性代号 用汉语拼音字母表示 通用特性代号 当某类型机床除有普通型外，还具有如表中所列 的各种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。 结构特性代号 为了区别主参数相同而结构不同的机床。
通用 特性
高 精 自 半 数 加工 轻 精 密 动 自 控 中心 型 度 动 （自 动换 刀）
车身安装 最后试验
压铸
轮胎装配
图1 汽车生产示意图
二.零件的表面成形原理
1 工件的表面形状
复杂零件： 发动机缸体
零件表面是由 (a)平面、(b)直线成形表面、(c)圆柱面、(d)圆锥面、(e)球面、 (f)圆环面、(g)螺旋面等组成。 零件的形状是由各种表面组成的，零件的切削加工就是表面的成形。
2 工件表面的成形方法
车外圆
各种典型表面都可以看作是一条线(称为母线)沿着另一条线(称为导 线)运动的轨迹。 根据这些工件表面的成形原理发明了车、铣、钻、镗、磨等机床。
2 工件表面的成形方法
轨迹法
成形法
相切法 展成法
a）轨迹法
b）成形法
c）相切法
d）展成法
零件表面成形方法
2 工件表面的成形方法
轨迹法：车外圆
（2）普通外圆磨床：磨削外圆、锥度不大的外圆锥面及阶梯 轴的轴肩
nG nW
fR
fL
普通外圆磨床
1—床身 2—床头箱 3—砂轮 4—砂轮主轴箱 5—尾座 6—导轨 7—工件 8—工作台
（3）无心磨床：磨削细长轴，不带中心孔轴、套、销类零件
（4）内圆磨床：磨削圆柱孔和圆锥孔
（5）平面磨床：磨削各种零件的平面 卧轴矩台平面磨床：周磨法磨削平面 立轴圆台平面磨床：端磨法磨削平面
成形法：非标成形车刀车成形面
相切法：圆柱铣刀铣平面
展成法：滚齿加工
机床基础知识
机床的基本结构
1）动力源：为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分
2）传动系统：包括主传动系统、进给传动系统和其他运 动的传动系统，如变速箱、进给箱等部件
3）支撑系统：用于安装和支承其它固定的或运动的部件 ，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等 4）工作部件（运动执行机构）：包括
床身是机床的支承件，左床腿和右床腿支承在地基上。床身上 安装着机床的各部件，并保证它们之间具有要求的相互准确位 置。床身上面有纵向进给运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨。 6.溜板箱6 溜板箱与纵向滑板（床鞍）相连，溜板箱内装有纵、横向机动 进给的传动换向机构和快速进给机构等。
电动机经主换向机构、主变速机构拖动主轴
◆ 普通车床
n
X Z
图2-35 卧式车床的基本结构及运动
1—主轴箱 2—夹盘 3—刀架 4—后顶尖 5—尾座 6—床身 7—光杠 8—丝杠 9—溜板箱 10—底座 11—进给箱
机床分类
加工方式或加工对象：可分为车床、钻床、镗床、磨床、 齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、 锯床和其他机床； 工件大小和机床重量：可分为仪表机床、中小型机床、大 型机床、重型机床和超重型机床； 加工精度：可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床； 适用范围：可分为通用、专门化和专用机床；
机床型号编制方法
(△) □ (□) △ △ △△ (·△) (□) (／△) (×△) 分类代号 类别代号 通用特性和结构特性代号 组别代号 型别代号 主参数或设计顺序号 主轴数（用“· ”分开） 重大改进序号 同一型号机床的变型代号(用“／”分开) 最大跨距、最大工件长度、工作台长度等第二参数(用“×”分开) 注：1）有“□”符号者，为大写的汉语拼音字母； 2）有“△”符号者，为阿拉伯数字； 3）有“（ ）”的代号或数字，当无内容时则不表示，有内容时应去掉括号
3.2 外圆表面加工方法
工 件 刀 具 主运动 进给运动 主运动 进给运动
表 面 成 形 原 理 图
R
T
车削
成形车削
拉削
研磨
R
R
铣削
成形磨（横磨）
T/ R R R
R R T
外圆磨
无心磨
车铣加工
T/ R
滚压加工
3.2 外圆表面加工方法 外圆表面车削加工
（一）加工方法 1、粗车 2、精车 3、精细车 （二）提高外圆表面车削生产效率途径
①与主运动和进给运动的有关执行部件，如主轴及主轴箱、工作台及 其溜板、滑枕等安装工件或刀具的部件； ②与工件和刀具有关的部件或装置，如自动上下料装置、自动换刀装 置、砂轮修整器等； ③与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等。
机床的基本结构
5）控制系统：控制系统用于控制各工作部件的正常工作 ，主要是电气控制系统，有些机床局部采用液压或气动控 制系统。数控机床则是数控系统。 6）冷却系统 7）润滑系统 8）其他装置：如排屑 装置，自动测量装置
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卧式车床结构
3.尾座3 尾座3可沿其导轨纵向调整位置，其上可装顶尖支承长工件的后端以加 工长圆柱体，也可以安装孔加工刀具加工孔。尾座可横向做少量的调整， 用于加工小锥度的外锥面。
4.进给箱8
进给箱内装有进给运动的传动及操纵装置，改变进给量的大小、 所加工螺纹的种类及导程。 5.床身4及床腿5、7