机械制造基础-机床-刀具和磨削
机械制造基础知识
机械制造基础知识机械制造是指通过机械设备对原材料进行加工和加工过程中的其他工序，最终生产出各种机械产品的过程。
机械制造行业是现代工业的重要组成部分，涉及到诸多领域和技术。
在本文中，我们将介绍机械制造的基础知识，包括机械加工、工艺流程、常见机械设备和相关标准。
一、机械加工机械加工是机械制造的核心环节，通过去除原材料表面的一层物质，使其形状、尺寸和表面质量满足要求。
常见的机械加工方法包括车削、铣削、钻削、镗削、刨削、磨削和锯削等。
1. 车削：是利用车床将工件固定在主轴上，然后以旋转的刀具将工件的一部分去除，从而得到所需的形状和尺寸。
2. 铣削：是利用铣床将工件夹持在工作台上，通过刀具的上下、左右移动来进行加工，常用于切削平面、曲面和齿轮等。
3. 钻削：是通过钻床或钻头进行的加工，用于加工圆孔。
通过旋转切削将工件上的物质去除并形成孔洞。
4. 镗削：是通过镗床进行的加工，主要用于加工孔的精度要求较高的工件。
镗削可以得到高度精度和表面质量好的孔。
5. 刨削：是利用刨床将刀具安装在推表的工作台上，通过上下往复运动进行加工。
适用于加工大型平面。
6. 磨削：是通过磨床进行的加工，通过磨粒旋转或振动摩擦工件表面，削除工件上的一层物质，以得到所需的精度和表面质量。
7. 锯削：是通过锯床进行的加工，通过锯齿刀片进行锯割，适用于加工金属或非金属的切割。
二、工艺流程机械制造通常包括设计、加工、装配和检验等工艺流程。
不同的产品和行业有各自的工艺流程，下面是一个通用的流程示例：1. 设计：根据产品的功能需求和性能要求，进行设计。
设计包括产品结构、尺寸、材料、工艺等方面的考虑。
2. 加工：根据设计方案，选择合适的加工方法进行加工。
加工过程中需要控制尺寸精度、表面质量和生产效率等因素。
3. 装配：将各个零部件按照设计要求进行组装。
装配过程需要保证零部件的配合间隙、紧固力矩和装配顺序等。
4. 检验：对成品进行检验和测试，以确保产品满足设计要求和质量标准。
机械制造第3章 机床与刀具(1)
两种传动链： 外联系传动链 内联系传动链 传动原理图
五、五种基本传动副
1. 带传动：
2. 齿轮传动： 3. 蜗杆传动： 4. 齿轮齿条传动： 5. 丝杠螺母传动：
传 动 系 统 图
1）遵照运动传递顺序； 2）以展开图方式表示（只表示 传动，不表示实际尺寸和空间 位置）； 4）标明轴号/齿数/电机转速； 5）注意固定和滑移齿轮画法。
六、机床的基本构造：
1. 主传动部件：用来实现机床的主运动。 2. 进给传动部件：用来实现机床的进给运动。 3. 刀具的安装部件：用来安装刀具。
4. 工件的安装部件：用来安装工件。
5. 支承部件：用来支承和连接机床各零部件。
6. 动力部件：为机床提供动力。
第二节
车床与车刀
一、车床的运动
主运动 工件的旋工的工艺特点：
1.能保证轴、套、盘等类零件的各表面位置精度； 2.加工范围广泛，适应性强；
经济精度：IT8～IT7，Ra1.6～6.3 对有色金属，利用精细车的方法可达到： IT6～IT5，Ra0.2～0.8
3. 切削过程平稳； 4. 刀具简单，成本低；
①过程连续 ②无冲击
四、机床的传动链
““ 联系动力源和机床执行 动力源：提供动力 联系两个执行件，以形 件的传动链”。它使执行 执行件：执行运动部件 成复合成形运动的传动 件得到预定速度的运动并 传动装置：传递运动和动力 链”。两个末端件之间 传递一定的动力。 的相对速度或相对位移 必须有严格的比例关系。
2
一、机床的分类（11大类） 机床主要是按加工性质和所用刀具进行分 类的。 车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、 螺纹加工机床、铣床、刨床和插床、拉床、锯 床及其他机床。 类→组→系。
数控加工技术专业学习中的刀具磨削与磨削机械操作技巧
数控加工技术专业学习中的刀具磨削与磨削机械操作技巧数控加工技术是现代制造业中的重要一环，而刀具磨削与磨削机械操作技巧则是数控加工技术专业学习中的重要内容。
刀具磨削的质量直接影响到数控加工的效率和精度，因此掌握磨削技巧对于数控加工技术专业的学生来说至关重要。
刀具磨削是通过磨削机械对刀具进行修整和修复，使其恢复到最佳工作状态。
在进行刀具磨削之前，首先需要了解刀具的结构和磨削原理。
刀具通常由刀柄和刀片组成，刀片是切削加工的主要部分。
切削刃的形状和尺寸决定了切削加工的效果，而刀片的磨削和修整则是保证刀具性能的关键。
在进行刀具磨削时，需要选择合适的磨削机械和磨削工具。
常见的磨削机械有平面磨床、外圆磨床和内圆磨床等。
不同的刀具需要使用不同的磨削工具，如平面刀具可以使用平面磨床进行磨削，而圆柱刀具则需要使用外圆磨床进行磨削。
在选择磨削工具时，需要考虑刀具的材料、形状和尺寸等因素，以及磨削的要求和精度。
刀具磨削的过程可以分为粗磨和精磨两个阶段。
粗磨是将刀具的切削刃修整到大致的形状和尺寸，而精磨则是将刀具的切削刃磨削到最终的形状和尺寸。
在进行刀具磨削时，需要掌握正确的操作技巧和注意事项。
首先，要保证磨削机械的稳定性和精度，避免因机械问题导致刀具磨削不准确。
其次，要掌握磨削工具的使用方法和磨削参数，如切削速度、进给量和磨削深度等。
最后，要注意刀具的冷却和润滑，以避免因高温和摩擦引起的刀具损坏和磨削不良。
刀具磨削的质量不仅取决于磨削技巧，还与刀具的使用和保养有关。
在使用刀具时，要注意避免过度切削和碰撞，以防止刀具的损坏和磨损。
同时，要定期对刀具进行检查和保养，如清洁切削刃上的切屑和涂抹切削液等。
对于损坏或磨损严重的刀具，需要及时进行修复或更换，以保证加工的质量和效率。
总之，刀具磨削与磨削机械操作技巧是数控加工技术专业学习中的重要内容。
掌握刀具磨削的原理和技巧，选择合适的磨削机械和磨削工具，正确操作和保养刀具，都是提高数控加工技术水平的关键。
机械制造基础2_5(刀具)
第五章 金属切削加工工艺基础 冷加工
机械加工（机工）利用机械力对各种工件 进行加工。
方法：车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、
磨削、光整加工等。
钳工加工（钳工）在钳台上以手工工具为 主对工件进行加工的各种加工方法。
方法：划线、锯削、錾削、锉削、刮削、研磨
等。
切削加工的特点和作用
（二）确定刀具角度的静止参考系 假设：
不考虑进给运动 规定车刀刀尖与工件中心等高 刀柄的中心线垂直于进给方向
因此，参考系为静止参考系，主要坐标平面有基面Pr、主 切削平面Ps、正交平面（主剖面）Po、假定工作平面Pf、 背平面Pp组成。
•假定工作平面 pf（进 给平面）
•通过切削刃选定点，与 基面垂直，且与假定进 给方向平行
4、副偏角′r
基面内，副切削平面与假定工作平面间的夹角 副偏角作用
影响副切削刃与工件已加工表面的摩擦 影响表面粗糙度的大小
选取范围：5~15°
副偏角小：表面粗糙度小。副偏角刃与基面间的夹角 刃倾角作用
影响刀头的强度 影响排屑方向
√ √ √
√ √
√
√ √
√
√
√ √
√ √ √
√
√ √ √
二、刀具切削部分几何参数 刀具是切削加工中的重要工具，也是切削加工中 影响生产率、加工质量和成本的最活跃的因素。 切削刀具的种类繁多，形状复杂，其特性也不相 同，但又有许多共同的特性：
都具有楔形的切削部分，即楔形刀头；
都是由切削部分和刀体两部分组成，前者用来直接参
机械制造业磨削基本知识.
等级
超软
软
中软
中
中硬
硬
超硬
代号
D
E
F
G
H
J
K
L
M
N
P
Q
R
S
T
Y
选择
磨淬硬钢选用L~N,磨淬火合金钢选用H~K,高表面质量磨削时选用K~L,刃磨硬质合金刀具选用H~J
表5-1 砂轮特性及用途选择4—硬度
5.1.5 砂轮的组织
砂轮结构的紧密或疏松程度
用颗粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系来表示
5.1.2 粒度
表示磨料颗粒的大小
1．一般磨粒
粒度号---磨粒刚好可通过的筛网每英寸长度上（25.4mm）上的孔眼数。单位称为“目”。 粒度号越大，磨粒的实际尺寸越小
类别
粒度号
适 用 范 围
磨粒
8# 10# 12# 14# 16# 20# 22# 24# 30# 36# 40# 46# 54# 60# 70# 80# 90# 100# 120# 150# 180# 220# 240#
双斜边砂轮
OSX
磨齿轮及螺纹
双面凹砂轮
PSA
磨外圆，刃磨刀具，无心磨
切断砂轮 (薄片砂轮)
PB
切断及切槽
筒形砂轮
N
端磨平面
杯形砂轮
B
磨平面、内圆，刃磨刀具
碗形砂轮
BW
刃磨刀具，磨导轨
碟形砂轮
D
磨齿轮，刃磨铣刀、拉刀、铰刀
表5-2 常用砂轮的形状、代号及用途举例
有效磨粒切削刃
无效磨粒切削刃
有效磨粒切削刃只为静态切削刃总数的5%～12%； 一个磨粒可能有几个有效切削刃与工件接触，有60%的有效切削刃分布在不同磨粒上面。
机械制造第3章 机床与刀具(2)
被加工表面的最后尺寸形状完全一致。
30
1、拉刀的特点
④ 拉刀结构
是拉头可起工用后当止引具孔担拉成用将拉刀部以对件以备拉导进尺负削。以离刀 ， 和 打 准 孔 校 齿 刀拉 入 寸 着 余 保 开与传过标中。正又下刀工是拉量证机递渡记心孔长垂切件否刀。拉床动锥。的径又削孔太的它刀时的力之作重，齿后小切由最，联。间用时修正发。削粗后工接的，光确生工切的件部联使后孔地歪作齿正下分接拉柄壁进斜，、确垂，部刀。入。切过位而用分易还工还除渡置损以，于可件可 工齿 ，坏夹此进承以孔检件和防已持处入托作，查上精止加拉精防预全切拉工刀切止加部齿刀表，齿刀工的组即面防的。
2_00 钻孔
3
二、钻削的特点
1. 麻花钻结构：
4
二、钻削的特点
1. 麻花钻结构：
5
二、钻削的特点
① “三差一大”。 刚性差：两个大而深的排屑槽使刚性↙↙。 导向性差：导向棱少且窄。 切削条件差：排屑困难，不易散热。 轴向力大：由于横刃的存在，产生较大的轴向力。 ② 属于粗加工工序
23
3、刨床的类型
24
二、拉床
2_20 拉削1
25
2_25 拉削2
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1、拉刀的特点
27
1、拉刀的特点：
① 切削刃与被加工表面的横截面形状相同。
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1、拉刀的特点
① 切削刃与被加工表面的横截面形状相同。 ② 切削刃的高度逐齿递增，其递增量即为每齿进
给量。
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1、拉刀的特点
① 切削刃与被加工表面的横截面形状相同。 ② 切削刃的高度逐齿递增，其递增量即为每齿进
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2、拉削方式
机械制造基础--磨削
• 二、粒度 • 磨料的粒度表示磨料颗粒的尺寸大小。 • 颗粒上最大尺寸大于40微米的磨料，用机械筛
分法来决定粒度号，其粒度号数值就是该种颗 粒能通过的筛子每英寸长度上的孔数。因此粒 度号数越大，颗粒尺寸越细 • 颗粒尺寸小于40微米的磨料用显微镜分析法来 测量，其粒度号数即该颗粒最大尺寸的微米数
• 三、结合剂 • 砂轮的结合剂将磨粒粘合起来，使砂轮
具有一定的强度、气孔、硬度和抗腐蚀、 抗潮湿的性能。国产砂轮常用的结合剂 有四种； • 1.陶瓷结合剂（代号A）：是由黏土、长 石、滑石、硼玻璃、硅石等陶瓷材料配 制而成。烧结温度为1240°－1280°
• 陶瓷结合剂的特点是粘结强度高，刚性
• 砂轮硬度的选用原则： • 1.工件材料愈硬，应选用愈软的砂轮。这
是因为硬材料易使磨粒磨损，需用较软 的砂轮以使磨钝的磨粒及时脱落。同时 软砂轮空隙较大，容屑性能较好。但是 磨削有色金属（铝、黄铜、青铜等）、 橡胶、树脂等软材料，却也要用较软的 砂轮。这是因为这些材料易使砂轮糊塞； 选用软些的砂轮可使糊塞处较易脱落， 较易露出锋锐新鲜的磨粒来。
一个临届值，即奥氏体化温度时，工件 表面就可能发生烧伤现象，即工件表层 产生氧化膜的回火颜色 工件表面烧伤的表征是： 磨削力增加； 砂轮磨损率增加； 加工表面质量变差。 此时砂轮已到达了必须重新修整的时候。
• • • • •
• 为了减少烧伤现象的发生，可采取减少 • • • •
热量的产生和加速热量的传出的措施： 减小磨削深度； 选用较软的砂轮； 采用大气孔砂轮或表面开槽的砂轮； 把冷却液渗透进磨削区等等。
机械设计基础了解机械设计中的常见机械加工刀具与刀具磨削
机械设计基础了解机械设计中的常见机械加工刀具与刀具磨削机械设计是工程领域的一项重要专业，它涉及到各种机械设备的设计与制造。
在机械设计中，机械加工是一个关键的环节，而机械加工中常用的刀具与刀具磨削技术更是不可或缺的。
本文将介绍机械设计中常见的机械加工刀具以及刀具磨削技术。
一、常见的机械加工刀具1. 钻头：钻头是最常见的机械加工刀具之一，用于钻孔操作。
钻头通常由刀杆和刀片组成，刀片的材料有高速钢、硬质合金等。
不同的钻头适用于不同的材料和孔径，有普通钻头、中心钻、深孔钻等。
2. 铣刀：铣刀是机械加工中广泛使用的刀具，主要用于铣削工艺。
铣刀一般由刀柄和刀片组成，刀片种类丰富，包括平面铣刀、球头铣刀、齿轮铣刀等。
铣刀的使用涉及到切削力、刀具刚度、铣削的表面质量等方面的考虑。
3. 刀片：刀片是一种用于切削操作的薄片状刀具，适用于车床、刨床、铣床等机床。
刀片的切削部分通常采用硬质合金制成，切削角度和切削刃数的选择对于加工效果至关重要。
4. 锯片：锯片主要用于切割材料，包括金属锯片、木工锯片、石材锯片等。
不同的锯片有不同的齿形和齿距，适用于不同硬度和形状的材料。
5. 刨刀：刨刀主要用于对表面进行切削，常用于平面刨床和铣床上。
刨刀的刀片通常由多个可更换的切削刃组成，使得刨削的过程更加高效和方便。
二、刀具磨削技术机械加工刀具在使用一段时间后，刀具刃口会变钝或磨损，需要进行刀具磨削以恢复其切削能力。
下面介绍几种常见的刀具磨削技术。
1. 平面磨削：平面磨削常用于刀片的修整以恢复刀具的切削性能。
平面磨削可以使用磨石或磨削机进行，通过刀片与磨石的相对运动，使刀片的刀刃得到修整，达到良好的切削效果。
2. 外圆磨削：外圆磨削主要用于修整圆柱形刀具，如铣刀、车刀等。
外圆磨削可以通过圆柱磨床进行，将圆柱形刀具与磨削磨盘相对旋转，使刀具的刃口获得修整，提高切削效果。
3. 内圆磨削：内圆磨削主要用于修整孔加工刀具，如钻头等。
内圆磨削可以通过内圆磨床进行，将钻头与磨削磨盘相对旋转，使钻头的内圆刃口获得修整，提高切削效果。
【机械制造基础课件】2.3刀具磨损--切削过程规律
（2）正常磨损阶段 经过初期磨损阶段之后，刀面处于良好状态，刀具后
刀面磨损均匀而缓慢，切削时间较长。
（3）急剧磨损阶段
当磨损带宽度增加到一定限度之后，切削力与切削温度 迅速升高，磨损带宽度急剧增加。
为合理使用刀具和保证加工质量，应在此阶段之前及时 更换刀具。
后刀面磨损
3. 边界磨损
边界磨损实际上属于后刀面磨损的边界部分。在主后 刀面上，主切削刃与待加工表面对应位置处的磨损； 在副后刀面上，副切削刃与已加工表面对应位置处的 磨损。边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。
边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。原因：
边界处属切削刃受力（压应力和剪应力）极限位置，存在很大的 剪应力（机械应力）
在较宽的切削速度范围内，特别在低速区内，v-T 关 系就不是单调函数。原因：积屑瘤现象影响刀具耐用 度所致。
2. 进给量和背吃刀量与刀具耐用度的关系
与 v-T 关系一样进行试验，可得到 f-T、ap-T 关系，即
f Tm1 = C1
ap Tm2＝ C2
综合式可得切削用量与刀具耐用度的一般关系：
（2）非正常磨损
1）脆性破损
刀具的非正常磨损是
指在切削过程中，刀具的 磨损量尚未达到磨钝标准 值就突然无法正常使用， 即刀具发生破损。
2）塑性破损
切削时，刀具由于高温高 压的作用，使刀具前、后 刀面的材料发生塑性变形， 刀具丧失切削能力，这种 破损称为塑性破损。
在振动、冲击切削条件的作
用下，刀具尚未发生明显磨损 （VB≤0.1mm），但刀具切削部 分却出现了刀刃微崩或刀尖崩碎、 刀片或刀具折断、表层剥落、热 裂纹等现象，使刀具不能继续工 作，这种破损称为脆性破损。
机械制造基础 第6章 切削加工基础知识
（3）影响切削分力的变化
主偏角kr 越小，背向力 越大，若加工刚度较差 工件越容易变形，并产 生振动。
系统刚性好：取较小的kr。100~300、450。 选择
系统刚性差：取较大的kr 。600、750、900。
4 . 副偏角(kr’): 在基面上度量，副切削平面与进给反方向的夹角 作用： 影响残留面积的高度；可减小副切削刃和副后刀面对已
v f f n fz zn （mm/s）
n—刀具或工件的转速；fz—每齿进给量；z—刀具的齿数
三、切削用量
dw
ap
dm
3）背吃刀量（ap）（mm）
n
待加工表面与已加工表面 的垂直距离
ap
dw
dm 2
（mm）
四、切削层参数
n
ap dw
ap
dm
切削层 — 切削过程中，工 件转一圈，主切削刃移动 的一个进给量所切除的工 件材料层。
产生崩碎状切屑时，切削热和切削力都集中在主切削刃和 刀尖附近，刀尖容易磨损，并且容易产生振动，影响表面质量。
二、积屑瘤
在一定的切削速度下切削塑性材料时，常发现在刀具前刀面 上靠近刀刃的部位粘附着一小块很硬的金属—称为积屑瘤。
1. 积屑瘤的形成
滞留层
1) 积屑瘤的形成过程
M
o
积屑瘤的形成过程是积屑瘤不断长大、破裂、带走，反复进行的过程
f
主切削刃与基面之间的夹角。
在切削平面内度量。
dw dm
切削平面
kr’
正交平面
2. 刀具的标注角度
刀具的标注角度是测量和刃磨的依据，它的标注存 在以下3个假设条件： 1）车刀的刀尖与回转中心等高； 2）刀杆的中心线垂直于进给方向； 3）不考虑进给运动的影响。
机械制造基础模块7磨削加工
纵磨法加工精度和表面质量较 高，适应性强，用同一砂轮可 磨削直径和长度不同的工件， 但生产率低。在单件、小批量 生产及精磨中，应用广泛，特 别适用于磨削细长轴等刚性差 的工件。
横磨法
磨削时，工件不作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或间断 地向工件作横向进给运动，直到磨去全部余量。横磨时，工件与 砂轮的接触面积大，磨削力大，发热量大而集中，所以易发生工 件变形、烧刀和退火。 横磨法生产效率高，适用 于成批或大量生产中，磨 削长度短、刚性好、精度 低的外圆表面及两侧都有 台肩的轴颈。若将砂轮修 整成形，也可直接磨削成 形面。
4. 无心磨床
工件不需夹持，放在砂轮和导轮之间，连续磨削 操作简单，生产率高 适于大批量磨削无源自心孔的轴、套、销等零件。17
内圆磨削
内圆磨削可在万能外圆磨床上进行，也可在专用内圆磨床上进行。
三爪卡盘
砂轮 工件
工件装夹：三爪自定心卡盘上进行。
普通内圆磨床是生产中应用最广的一种，普通内圆磨床的磨削时，根据工 件的形状和尺寸不同，可采用纵磨法、横磨法，有些普通内圆磨床上备有 专门的端磨装置，可在一次装夹中磨削内孔和端面，这样不仅容易保证内 孔和端面的垂直度，而且生产效率较高。
磨削加工工艺及设备工装
磨削加工是用磨料磨具（如砂 轮、砂带、油石、研磨料）作 为工具对工件进行切削加工 是由于精加工和硬表面加工的 需要而发展起来的
随着科学技术的不断发展，对 机器及仪器零件在几何精度和 强度、硬度方面的要求愈来愈 高，磨削加工应用越来越广泛。
1
砂轮 ：
磨料＋结合剂
砂轮特性决定于五要素： 磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。
转动砂轮架横磨圆锥
当磨削锥度较大而又较长的工 件时，只能用转动砂轮架的方 法来磨削。
机械制造基础第七单元 金属切削加工的基本知识
1．主运动
主运动是切削运动中速度最高、消耗功 效最大的运动，它是切除工件多余金属 所需要的最基本的运动。 车削主运动是工件的旋转运动；铣削和 钻削主运动是刀具的旋转运动；磨削主 运动是砂轮的旋转运动；刨削主运动是 刀具（牛头刨床）或工件（龙门刨床） 的往复直线运动等。
一般切削加工中主运动只有一个。 主运动只能切除毛坯的部分多余金属材 料，欲使被切削层金属连续不断地投入 切削，还需要进给运动。
（1）带状切屑。 （2）挤裂切屑。 （3）单元切屑。 （4）崩碎切屑。
图7.6 切屑形态 （a）带状切屑 （b）挤裂切屑 （c）单元切屑 （d）崩碎切屑
7.2.2 切削力与切削功率
1．切削力的产生及分解
切削时，刀具切入工件使被加工工件材料发 生变形成为切屑所需的力，即切削力。 它是设计和使用机床、刀具、夹具的必要依 据。切削力来自变形与摩擦，它们是：克服 被加工材料对弹性变形、塑性变形的抗力； 克服切屑对刀具前刀面的摩擦力和刀具后面 对过渡面和已加工表面之间的摩擦力，如图 7.7所示。
图7.2 车刀切削部分的结构要素
2．常用刀具材料及选用
（1）高速钢。 （2）硬质合金。
3．其他刀具材料
（1）涂层硬质合金。 （2）陶瓷。 （3）规律
【任务描述】 正确认识切屑的形成过程，理解切削的形态。 认识切削力与切削功率的各类影响因素，从而 理解金属切削过程中的基本规律。
背吃量 ap是工件已加工表面和待加工表 面之间的垂直距离，单位是mm。 外圆车削背吃刀量 ap为：
dw dm ap 2 钻孔背吃刀量ap 为：
dm ap 2
7.1.3 刀具切削部分基本定义
1．刀具切削部分结构要素
任何刀具都由切削部分和夹持部分组成， 虽然刀具种类很多，形态各异，但其切削 部分都有着共性，切削部分总是近似地以 外圆车刀的切削部分为基本形态，其他各 类刀具可看成是它的演变和组合，故以普 通车刀为例，刀具切削部分的结构要素如 图7.2所示。
机械制造基础第一章3-1
2）铣床
铣床是用铣刀进行加工的机床。铣床主要有： 升降台式铣床，床身式铣床，龙门铣床，工具 铣床，仿形铣床，数控铣床等。 升降台式铣床：工作台升降，单件小批量中小 型零件加工。有卧式升降台铣床和立式升降台 铣床两大类。 床身式铣床：刀具升降，大批量中等尺寸零件 加工。 龙门铣床：大型零件加工。
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b）扩孔
精度高、表面要求光洁的小孔，在钻削后常常采 用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。 扩孔采用扩孔钻，加工余量比钻孔小得多，且在 一定程度上可校正原有孔的轴线偏差，常作为铰 孔前的预加工。 特点： 刚性较好：刀体壮实； 导向性较好：容屑槽浅而窄，多 齿、多棱边。 切削条件较好：无横刃影响，轴 向力较小，排屑顺畅，不易刮伤 已加工表面。
18
铣刀一般为多刃刀具，提高铣刀的转速可以获得 较高的切削速度，因此生产效率较高。 但是由于铣刀刀齿的切入切出会形成冲击，易产 生振动，因而限制了表面质量的提高，同时也加 剧了刀具的磨损和破损。 常用铣削平面的铣刀有圆柱型铣刀、镶齿面铣刀、 三面刃铣刀和立铣刀等。
19
按照完成切削的铣刀刀刃区分： 端铣：由铣刀的端面刀刃完成加工表面。 周铣：由铣刀的外圆面刀刃完成加工表面。 加工特点： 端铣：加工质量好，多用于大平面铣削。 周铣：适应性强，多用于小平面、沟槽和成形面 铣削。
9
工艺特点
③ ④
可用于有色金属零件的精加工。（有色金属硬 度低，塑性和韧性好，容易堵塞砂轮。） 切削过程比较平稳（切削力稳定、惯性小、冲 击小）。
⑤
生产成本较低：车刀结构简单，制造、刃磨和 安装方便。车床附件较多，可满足一般零件的 装夹，生产准备时间短，工件成本低，既适宜 单件小批量生产，也适宜大批大量生产。
机械设计基础学习如何进行机械零件的磨削与切割
机械设计基础学习如何进行机械零件的磨削与切割对于机械工程师来说，机械零件的磨削与切割是非常重要的技能。
无论是在设计过程中还是在实际制造中，准确地进行机械零件的磨削与切割都能够保证产品的质量和性能。
本文将介绍机械零件的磨削与切割的基本原理和技巧。
一、机械零件的磨削机械零件的磨削是指通过磨削工具在工件表面上去除杂质和不规则的部分，使其表面光滑平整。
机械零件的磨削可以使用不同的磨削工具，例如砂轮、磨石等。
下面是进行机械零件磨削的步骤：1. 选择合适的磨削工具和磨料。
根据所需的精度和要求选择适当的磨削工具和磨料。
通常情况下，砂轮用于对金属进行粗磨和修整，而磨石则适用于对工件进行精磨。
2. 固定工件和磨削工具。
将工件安装在磨削机床上，并固定好。
确保工件和磨削工具之间的距离适当，并且稳定可靠。
3. 调整磨削参数。
根据磨削的要求调整磨削参数，例如磨削速度、磨削深度和进给速度等。
确保磨削参数的设置符合要求，以获得期望的磨削效果。
4. 进行磨削操作。
启动磨削机床，将磨削工具缓慢接触到工件表面，开始进行磨削。
在磨削过程中，要保证工件和磨削工具的接触密切，并避免磨削过度或不足。
5. 检查磨削效果。
磨削完成后，使用合适的工具检查磨削后的工件表面。
确保表面平整度和光洁度达到要求。
二、机械零件的切割机械零件的切割是指通过切割工具将工件分割或削减为所需的形状和尺寸。
机械零件的切割可以使用不同的切割工具，例如锯片、割刀等。
下面是进行机械零件切割的步骤：1. 选择合适的切割工具和切割方式。
根据工件材料和形状的不同，选择适当的切割工具和切割方式。
例如，对于较硬的材料可以选择使用锯片进行切割，而对于柔软的材料可以选择使用割刀进行切割。
2. 固定工件和切割工具。
将工件安装在切割机床上，并固定好。
确保工件和切割工具之间的距离适当，并且稳定可靠。
3. 调整切割参数。
根据切割的要求调整切割参数，例如切割速度和切割深度等。
确保切割参数的设置符合要求，以获得期望的切割效果。
机械制造基础
前刀面(Ar) 副切削刃(S’)
刀尖(ε) 副后刀面(A’a) 主后面(Aa)
主切削刃(S)
1）主偏角Kr 在基面中测量的主切削平 面与假定工作平面间的夹角。 2）副偏角K’r 在基面中测量的副切削平面 与事实上工作平面间的夹角。 一般车刀常用的主偏角有45°、 60°、75°、90°等几种； 副偏角为5°-15°粗加工时 取较大值。 • 主偏角主要影响切削层截 面的形状和参数，影响切削 分力的变化，并和副偏角一 起影响已加工表面的粗糙度； 副偏角还有减小副后刀面与 已加工表面间摩擦的作用。
•4、机夹可转位式车刀 是将压制有一定几何参数的多边形刀片， 用机械夹固的方法装夹在标准的刀体上。使用时，刀片上一个切 削刃用钝后，只需松开夹紧机构，将刀片转位换成另一个新的切 削刃，便可继续切削。机夹可转位式车刀由刀体、刀片、刀垫及 夹紧机构等组成，如图所示为杜杆式可转位车刀。 • 机夹可转位式车刀的主要优点： • ⑴避免了因焊接而引起的缺陷，在相同 的切削条件下刀具切削性能大为提高。 • ⑵在一定条件下，卷屑、断屑稳定可靠。 • ⑶刀片转位后，仍可保证切削刃与工件 的相对位置，减少了调刀停机时间，提 高了生产效率。 • ⑷刀片一般不需重磨，利于涂层刀片的 推广使用。 • ⑸刀体使用寿命长，可节约刀体材料及 其制造费用。
• 2、切屑的种类: 由于工件材料的塑性不同、刀具的前 角不同或采用不同的切削用量等，会形成不同类型的切 屑，并对切削加工产生不同的影响。 • (1)带状切屑: 在用大前角的刀具、较高的切削速度和 较小的进给量切削塑性材料时，容易得到带状切屑。 • 形成带状切屑时，切削力较平稳，加工表面较光洁， 但切屑连续不断，不太安全或可能刮伤已加工表面，因 此要采取断屑措施。
• 后角的大小常根据加工的种类和性质 来选择。例如，粗加工或工件材料较 硬时，要求切削刃强固，后角取较小 值：α0 =6°-8°。反之，对切削刃 强度要求不高，主要希望减小摩擦和 已加工表面的粗糙度值，后角可取稍 大的值：α0=8°-12°。
机械制造基础：磨削加工
认识砂轮 认识磨床 磨削方法
认识砂轮
系列 氧化物系 碳化物系
超硬磨料
成分
Al2O3 SiC BC
CBN 金刚石
显微硬度(HV) 2000～2300 2800～4500 8000～9000 8000～10000
粒度
• 粒度：磨。 • 数字表示每英寸上的筛眼数，数字越大，
(1)初磨阶段 实际磨削深度小于磨床刻度盘显示值，这是由 于工艺系统弹性变形造成的。
(2)稳定阶段 实际磨削深度等于磨床刻度盘显示值。此时， 工艺系统变形减小，趋于稳定。
(3)清磨阶段 完全不进给再磨一段时间。
2．表面质量的保证措施
(1)尽可能选大直径砂轮，提高磨削速度。 (2)重新平衡，重新修整砂轮。 (3)调整头架主轴和工件装夹，提高磨削工艺系统的刚 性。 (4)调整主轴电动机转子，再次达到动平衡。 (5)增大磨削液的浇注量，合理安装喷嘴位置。 (6)正确选择砂轮，粒度再粗些，硬度再软些，保证砂 轮无堵塞，切削刃锋利。 (7)适当减小进给量，或分粗、精磨削。
表示粒度越细。
磨料粒度号与颗粒尺寸
结合剂：
砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐 蚀能力主要决定于结合剂的性能
• 陶瓷结合剂 (V) • 树脂结合剂 (B) • 橡胶结合剂 (R)
陶瓷结合剂：
• 性能： 陶瓷结合剂，化学性能稳定、耐热、抗腐蚀性较好，气孔率大，这
种结合剂制造的砂轮磨削效率高，磨耗小，能较好保持砂轮几何形状。
总结
砂轮构成与性能 认识磨床 磨削加工
• 应用范围： 适用于磨削普通的碳钢、合金钢、不锈钢、硬质合金、铸铁、有色金
属等
• 性能：
树脂结合剂：
机械制造基础：磨削加工及其应用
磨削加工及其应用一、导读1、介绍磨削加工应用范围、特点、砂轮组成及磨削特征，磨床种类及应用、磨床附件及夹具，精密及高效磨削方法等内容，可按思考题顺序在寻求答案中了解以上内容；2、对磨削加工，应关注不同的环境及其对应的加工表面，并注意与磨削设备相联系；3、对砂轮，关注各要素的不同对磨削产生影响，以便于砂轮选择；4、对磨削过程，关注各特点，正确认识该加工方法；5、通过对磨削总体环境的认识，达到正确应用，合理安排零件加工目的。
二、重点内容及其小结1、磨削加工特点磨削精度高，可达IT7～IT5级；表面粗糙度小，Ra≤1.6～0.2μm；若采用精磨超精磨，可获更小表面粗糙度；磨削加工范围广：可适应各种加工表面（内、外圆，圆锥面，平面，螺旋面，齿面等）；可适应各种工材（普通塑、脆材，淬硬钢，硬质合金等高硬材料）；磨削速度高，耗功多，温度高，易使工件表面烧伤等，切削效率低；砂轮具有自锐性，磨粒在磨削力作用下破碎、脱落、更新切削刃，保持刀具锋利，并在高温下仍不失去切削能力。
2、磨床及磨削加工方法（1）外圆磨削①外圆磨床普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床普通外圆磨床由床身、头架、砂轮架、工作台、尾座等组成。
磨削中，砂轮高速旋转，工件旋转作圆周进给，工作台带工件作往复纵向运动。
工件可一端夹持或一夹一顶，或对顶安装，亦可采用专用夹具安装。
机床刚性好，生产率高（允许大用量），易保证磨削精度及表面粗糙度要求；但工艺范围窄，只能磨削外圆柱面及锥度不大的外圆锥面和台肩端面。
万能外圆磨床在普通外圆磨床的基础上增加了内圆磨装置，同时，头架、砂轮架还可绕垂直轴旋转一定角度，工作台亦有两层，上层相对下层在水平面内可转一个角度，故在万能外圆磨床上，除完成普通外圆磨床的加工内容外，还可加工圆锥面及内孔，有着更广泛的适应范围，但机床刚度不如普通外圆磨床。
无心外圆磨床由床身、砂轮架、导轮架、托板、导板、拖板等组成。
工件由托板支承于砂轮、导轮之间（自为基准），由导板保证正确的运动方向，拖板带导轮架、托架移动，实现横向进给，无心磨效率较好，亦易实现自动化；但不能加工有凸肩的外圆。
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砂轮的特性和砂轮选择
树脂结合剂：其成分主要为酚醛树脂，但也 有采用环氧树脂的。树脂结合剂的强度高， 弹性好，多用于高速磨削、切断和开槽等工 序，也用于制作荒磨砂轮、砂瓦等。但是， 树脂结合剂的耐热性差。
砂轮的特性和砂轮选择
橡胶结合剂：多数采用人造橡胶，比树脂结 合剂更富有弹性，可使砂轮具有良好的抛光 作用。多用于制作无心磨床的导轮和切断、 开槽及抛光砂轮，但不宜于用作粗加工砂 轮。 金属结合剂：常见的是青铜结合剂，主要用 于制作金刚石砂轮。青铜结合剂金刚石砂轮 的特点是 型面的成形性好，强度高，有一 定韧性，但自砺性较差。主要用于粗磨、半 精磨硬质合金以及切断光学玻璃、陶瓷、半 导体等。
分层式拉削
渐成式
分块拉削
拉刀长度短，生产率高，但拉刀结构复杂， 制造困难，拉削后的工件表面比较粗糙。
综合式拉削
综合了上述两种拉削方式的优点，拉刀短， 生产率高，加工表面也较光洁。
齿轮加工机床和齿轮加工刀具
齿轮的切削加工原理 成形法 展成法 齿轮的切削加工方法 滚齿、插齿 刨齿、铣齿、拉齿 研齿、剃齿、
顺铣 顺铣时切削点的切削速度方向在进给方向 上的分量与进给速度方向一致。 顺铣是为获得良好的表面质量而经常采用 的加工方法。它具有较小的后刀面磨损、 机床运行平稳等优点，适用于在较好的切 削条件下加工高合金钢。
铣刀
带 孔 铣 刀
铣刀
带柄铣刀
Mini-cutters
Coated tools
深孔钻是专门用于钻削深孔的钻头。为解决 深孔加工中的断屑、排屑、冷却润滑和导向 等问题，人们先后开发了外排屑深孔钻、内 排屑深孔钻、喷吸钻和套料钻等多种深孔钻
扩孔钻常用作铰或磨前的预加工以及毛坯孔 的扩大，扩孔效率和精度均比麻花钻高。
铰刀是精加工刀具，加工精度可达IT6～ IT7。
铣床和铣刀
组织——反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比 例关系。 磨粒在砂轮总体积中所占的比例越大，则砂轮的组 织越紧密，气孔越小；反之，磨粒的比例越小，则 组织越疏松，气孔越大。砂轮组织的级别可分为紧 密、中等、疏松三大类 在砂轮的端面上一般都印有标志，例如 A60SV6P300X30X 75，即代表该砂轮的磨料是A— —棕刚玉，60号粒度；硬度为S——硬1；——陶瓷 结合剂，6号组织；P——平型砂轮，外径为 300mm，厚度为30mm，内径为75mm。
内圆磨床
平面磨床 工具磨床
平面磨床
外圆磨床
磨床的运动
内圆磨床
无心磨床
砂带磨床
六坐标数控刀具磨床
坐标磨床
数控合剂用制造陶瓷的方法制 成的。
砂轮的特性和砂轮选择
磨料——起磨削作用 要求：硬度高、耐磨、耐热、韧性好且有锋 利的形状 氧化物系磨料：刚玉，氧化铝。主要磨削碳 钢、合金钢 碳化物系磨料：碳化硅。主要磨削铝、黄 铜、不锈钢等材料 高硬磨料：人造金刚石。用于磨削硬脆材 料。
铣床和铣刀的功用和类型 铣床可加工各种平面、沟槽、齿槽、螺旋形 表面、成形表面等。铣床上用的刀具是铣 刀，以相切法形成加工表面，同时有多个刀 刃参加切削，因此生产率较高。 铣床的主要类型有：卧式升降台铣床、立式 升 降台铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具 铣床和各种专门化铣床。
卧 式 铣 床（ X6125 ）
双碟形砂轮型磨齿
用两个碟形砂轮的端平面来形成假想齿条的一轮齿 两侧齿面，同时磨削齿槽的左右齿面。 磨削过程中的成形运动和分度运动，与锥形砂轮型 磨齿机基本相同， 但轴向进给运动通 常是由工件来完成。
特点
由于砂轮的工作棱边很窄，且为垂直于砂轮轴线的 平面，易于获得高的修整精度； 磨削接触面积小，磨削力和磨削热很小； 自动修整与补偿装置，使砂轮能始终保持锐利和良 好的工作精度，因而磨齿精度较高，是各类磨齿机 中磨齿精度最高的一种。 缺点：砂轮刚性较差，磨削用量受到限制，生产率 较低。
磨削的特点
可获得较高的加工精度及很细的粗糙度； 能磨削硬度很高的淬硬钢、硬质合金或硬度 很高的金属和非金属材料； 磨削速度高，砂轮与工件的接触面积大，故 磨削温度很高； 加工余量小，常作为精加工工序； 砂轮属于非均质切削工具，安装前要经过仔 细的静平衡； 磨削过程中，要经常修整砂轮。
磨床类型
外圆磨床 专门化磨床 砂带磨床 其它磨床
周铣时通常只有1～2个刀齿同时在进行切削 工作，并且切屑厚度的变化也很大当刀齿切 入和切出时，切削力波动较大，并产生一定 的冲击； 端铣同时参加切削的刀齿常多于2个，切屑厚 度的变化也较小，所以切削过程比周铣平 稳；
逆铣
切削层由0增大到最大值 切削开始刀刃不切入工件，而是挤压滑 行，刀刃磨损，工件表面质量下降 切削力上抬工件，增加了工件振动可能 逆铣时，螺母中间隙处于有利位置，不 至使工件窜动，不易损坏刀具
车刀的结构
车刀的结构
整体车刀
车刀的结构
焊接车刀
车刀的结构
机夹车刀
车刀的结构
可转位车刀
钻床和麻花钻
钻床的加工范围与分类 钻床与螳床是孔加工机床，主要用于加工外 形复杂、没有对称回转轴线的工件，如各种 杆件、支架件、板件和箱体等零件上的孔或 孔系。 钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇 臂钻床和各种专门化钻床。
组合机床
数控机床和加工中心
数控机床 数控加工的基本概念 数控即为数字控制(Numerical Control)，是用数字化 信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方 法，简称数控（NC）。随着计算机技术的发展，现 代的数控系统大多是计算机数控系统CNC(Computer Numerical Control)。 数控机床：就是采用了数控技术的机床，或者说是 装备了数控系统的机床。 数控系统：数控机床中的程序控制系统，它能够自 动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码， 从而使机床运动和加工工件。
拉床和拉刀
一种高生产率、高精度的多齿刀具
拉刀的类型：内拉刀和外拉刀、拉刀和推刀、整体
式和组合式
拉刀的结构 拉削方式：指拉削过程中，加工余量在各刀齿上的 分配方式。
影响：拉刀的结构形式，拉削力的大小，拉刀的耐用 度，拉削表面质量及生产效率 分层式拉削：精度高，刀具长 分块式拉削：效率高、刀具短、精度低 综合式拉削：优势互补
齿轮滚刀
常用蜗杆的造型 基本蜗杆 渐开线蜗杆滚刀 阿基米德蜗杆
蜗轮滚刀
蜗轮滚刀是加工蜗轮最常用的刀具。蜗轮滚 刀加工蜗轮的过程是模拟蜗杆与蜗轮啮合的 过程。蜗轮滚刀相当于原蜗杆，只是在上面 做出切削刃，这些切削刃都在原蜗杆的螺旋 面上。这个蜗杆亦称为蜗轮滚刀的基本蜗 杆。与齿轮滚刀一样，蜗轮滚刀也应用基本 蜗杆的概念。
锥齿轮的加工方法
基本原理——一对锥齿轮的啮合传动原理 一个锥齿轮转化为刀具，另一个转化为工件 强制它们按一对锥齿轮啮合运动关系作相对 运动， 范成切出渐开线齿廓 转化为刀具的锥齿轮为平面齿轮。
磨削和磨床
磨削：用砂轮、砂带、油石或磨料等对 工件表面的切削加工。 磨床：用砂轮、砂带作磨具进行切削加 工的机床。 用油石或磨料作磨具进行切削加工的机 床，研磨机床或超精磨削机床。
砂轮的特性和砂轮选择
粒度——磨料颗粒的大小 粒度号：磨粒刚好能通过的筛网的号数（孔/ 吋） ∴ 粒度号↑→颗粒↓ 微粉（W）：磨粒的实际尺寸（<40μm时 用）, n↓→颗粒↓ 粗磨用较粗的磨粒，精磨用较细的磨粒。 工件材料软、塑性大和磨削面积大时，采用 较粗的磨粒。
砂轮的特性和砂轮选择
结合剂：其作用是将磨粒粘合在一起 陶瓷结合剂：由粘土、长石、滑石、硼玻璃 和硅石等陶瓷材料配制而成，特点是化学性 质稳定，耐水、 耐酸、耐热和成本低，但 较脆。除切断砂轮外，砂轮采用陶瓷结合剂 的较多。它所制成的 砂轮线速度一般为35m ／s。
拉床及拉削方法
拉刀的主要几何参数
拉刀结构
圆孔拉刀的结构
1－头部；2－颈部；3－过渡圆锥；4－前导部 5－切削部；6－校准部；7－后导部；8－尾部
拉削表面
a)圆孔 b)三角形孔 c)方孔 d)键槽 e)花键孔 f)内齿轮 g)平面 h)榫槽 I)燕尾槽
分层式拉削
可获得较高的表面质量，但拉刀长度较长， 生产率较低。 成形式
CA6140型卧式车床
传动链
通过一系列的传动件把执行件和动力源，或 者把执行件和执行件连接起来，以构成传动 联系，称为传动链。 前者为外联系传动链 后者为内联系传动链 传动原理图
传动系统图
主运动传动链
传动系统的转速图
车刀的结构
a)直头外圆车刀 b)弯头外圆车刀 c)弯头外圆车刀 d)端面车刀 e)内孔车刀 f)切断刀 g)宽刃光刀
滚齿机床
加工直齿和斜齿的圆柱齿轮；加工蜗轮、短 花键轴、棘轮、盘形凸轮等。当然各自应配 用相应的滚刀。
滚齿机床
滚切直齿轮的传动原理图 主运动 主电机－－滚刀主轴 范成运动 滚刀－－工作台 垂直进给运动 工作台－－滚刀架
滚齿机床
滚切斜齿轮的传动原理图
磨齿机床
用磨削方法对齿轮齿面进行精加工的精密机 床 用途：淬硬齿轮的精加工 齿轮精度：可达6级或更高 一般先由滚齿机或插齿机切出轮齿后再磨齿 模数较小的齿轮可直接磨齿 方法——成形法和范成法
X5030 立 式 铣 床
铣削方式及合理选用
指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系 影响：刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙 度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率 圆周铣削法(周铣法) ：逆铣和顺铣 端面铣削法(端铣法)：对称铣、不对称逆 铣、不对称顺铣
铣削方式
端铣——刀杆粗而短，刚性好，而且端铣刀 直径大，通常镶嵌硬质合金刀片，所以不但 容易实现高速铣削或强力铣削，而且每一行 程的铣削宽度可达数百毫米（取决于铣刀直 径） 圆周铣削——铣刀刀杆细长，刚性很差；铣 刀直径小；铣切宽度较窄（取决于铣刀宽 度） 端铣生产率高于周铣
砂轮的特性和砂轮选择