机械加工课件

第一章
切削加工的基础知识
1 . 机械加工
• 机械加工：采用不同的机床（如车床、铣
床、刨床、磨床、钻床等）对 工件进行切削加工。
2.零件表面质量的概念
• 零件几何参数： • 宏观几何参数： • 包括：尺寸、形状、位置等要素。 • 微观几何参数： • 指：微观表面粗糙程度。
2.1 加 工 精
度
• 加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、 形状、位置等参数同理论参数的相符合的 程度，偏差越小，加工精度越高，它包括： • a. 尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。 • b.形状精度：零件形状与理想形状接近程 度。 • c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面） 相对于基准之间位置的准确度。
机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行： 1、拟定加工工艺路线 分析研究零件图的各项内容及技术要 求拟定零件加工的加工方法、加工方案及 工艺路线。 2、安排好加工工序 （1）选择毛坯
4.2 机械加工工艺过程的制定
（2）安排好切削加工工序 ① 合理选择加工方案 ② 合理确定基准面 常见几类典型零件的加工，其基准选 择的常用方法有：
3.1机床的切削运动
机床名称
卧式车床 钻 床
主运动
工件旋转运动 钻头旋转运动
进给运动
车刀纵向、横向、斜向直线移动 钻头轴向移动
卧铣、立铣
牛头刨床 龙门刨床 外圆磨床 内圆磨床 平面磨床
铣刀旋转运动
刨刀往复运动 工件往复运动 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转
工件纵向、横向、斜向直线移动
工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向 间歇移动 刨刀横向、垂向、斜向间歇移动 工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件往复移动，砂轮横向、垂向移动
4.3 麻花钻的基本形状
麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工 作部分又包括导向部分和切削部分
第二章
金属切削机床
1、机床的类型
金属切削机床是用来对工件进行加工的机器， 故称为“工作母机”，习惯上称机床。
• 按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、 钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类； • 按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种； • 按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机 床。 • 机床的型号：如：C6136表示…
工件直径≤12mm的孔一般使 用台式钻床加工，孔径<50mm的 中小型零件在立式钻床上加工， 大型工件上的孔在摇臂钻床上 加工。 钻夹头是钻孔的常用 夹具，一般用于孔径较 小(≤ 12mm)的工件，大 直径的零件用锥度套筒 装入钻轴。 对精度要求高，粗 糙度低的零件钻孔后还 必须进行精加工。
8.1扩孔
热成型
同上 同上 烧结成型 同上
手工刀 具 低速刀 具 中速刀 具 高速刀 具 连续精 加工刀 具
4.2 刀具的几何角度 (车刀的基本形 状)
• 为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助 平面： • 基面：通过主切削刃上的某一点，与该点 切削速度方向垂直的平面。 • 切削平面：通过主切削刃上的某一点，与 该点加工表面相切的平面。 • 正交平面：通过主切削刃上的某一点，与 主切削刃在基面上的投影垂直的平面
3.切削运动与切削用量
• 机器零件的基本表面 包括：外圆、内圆 （孔）、平面和成型 面 • 基本表面主要由 如下的加工方法获得
3.1 切削运动
• 要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备 形成表面的基本运动，即切削运动
• • • • • • 切削运动：刀具和工件的相对运动 切削运动分为主运动和进给运动 主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有 一个 进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个
零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主 要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀； 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。
4.4 机械加工工艺过程的制定
所有的热处理工序都是在零件最终加工之前 进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形， 最终加工时可以纠正变形带来的误差。 （4）安排好检验工序 在成批生产的工厂执行“自检、互检、专 检”， 产品经检验合格，方可出厂。 量具应定期交有关部门检验，不合格的量具 不允许上岗使用。
A.台阶轴类零件：一般选择两端中心孔作 为定位基准面 ；对于批量很小、 长度很短的轴 类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各 表面的精加工。
4.3 机械加工工艺过程的制定
（3）安排好热处理工序
① 改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种 退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行； ②消除内应力的热处理工序，如中间退火、回 火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工 之间进行； ③ 提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、 渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之 前进行。
6. 刨（插）削加工
刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种 龙门刨床:工作台往复运动，横梁
上的刀架可以水平或垂直运动 龙门刨床主要用于加工大型零件
牛头刨床:刨刀的直线往复
运动是主运动，工件在刨刀 返回行程将结束时作横向进 给运动。牛头刨床主要用于 加工中小型零件
7.钻削加工
钻床包括台式钻床、立式 钻床和摇臂钻床。如图：
1. 外圆表面的加工方案
公差等级 表面粗糙度 Ra(m) 加工方案 适用范围
IT13IT11 5012Baidu Nhomakorabea5
IT10IT8 IT8IT7 IT6IT5 6.33.2 1.60.8 0.80.2
粗车
8.2 铰 孔
铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种(图a)。手用铰刀为直柄，工 作部分较长。机用铰刀多为锥柄，可装在钻床、车床或镗床上铰 孔。铰刀的工作部分由切削部分和修光部分组成。切削部分呈锥 形，担负切削工作。修光部分起导向和修光作用。铰刀有612个 切削刃，制造精度高，心部直径较大，刚度和导向性好。铰孔余 量小，切削平稳。铰孔尺寸公差等级可达 IT8IT6 ，表面粗糙度 Ra值达1.60.4m。
3.2切削用量
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量
切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度,用V表示，单位为m/s 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用f表示，车、钻和铣削时单位 为mm/r 背吃刀量: 已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用ap表示，单位为mm，如下图：
机械加工基础课程
机械加工工艺基础
机械加工工艺基础： 主要介绍机械加工的基本概念、切削 基本原理、切削机床与刀具、切削加工基 本工艺过程、选择切削加工方法的基本原 则，以及零件机械加工结构工艺性。
目录
第一章.切削加工的基础知识 第二章.金属切削机床 第三章.机械加工工艺过程 第四章.零件表面的加工方案 第六章.数控加工技术
2.专用夹具：是指为某一零件的加工而专门设
计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提 高生产效率，但夹具需要一定的投资。所以主 要用于成批及大量生产中。
3.2 夹具的组成
下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具
1、挡铁 ；2、V形铁；3、夹紧机构；4、工件； 5、钻套；6、夹具体
4.1 机械加工工艺过程的制定
4、 车床的基本结构
挂轮箱 床头箱 进 给 箱 卡 盘 中 心 架 溜 板 箱 尾 架 丝 杆 光 杆
主电机及变速机构
5 铣削加工
5.1立式铣床的基本结构
主轴箱 主轴 工作台 横溜板 升降台
底座
5.2 铣削的主要加工范围
5.5 铣削的工艺特点
• 1.铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度可 达6.3-1.6左右 • 2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几 个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所 以铣削的生产效率比刨削高。 • 3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生 振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。 • 4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切 削时间内，刀具可以得到一定的冷却。 • 5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。
2.2 表 面 粗 糙 度
• 表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 程度。 产生的原因：
1）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。
2.2 表 面 粗 糙 度
表面粗糙度对零件质量的影响：
手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给(图b)。铰刀不能倒 转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂
铰孔适用于加工精 度高、直径不大孔的终 加工。手铰时，切削速 度低，切削力小，不受 机床振动等影响，加工 质量比机铰好，但生产 率低。
第三章
机械加工工艺过程
1.工件的安装
• 直接安装法：工件直接安装在工作台或 采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、 顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件）， 有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。 • 专用夹具安装：工件安装在为其加工而 专门设计的夹具中，无须找正，迅速保 证工件对刀具和机床的准确定位。节约 时间，生产效率高，但夹具的设计和制 造需要一定的成本。
4.切 削 刀 具
常用的刀具材料
• 碳素工具钢：如T7、T8、T9…T13等。适合于制 造简单的手工工具，如锉刀、锯条等； • 合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、 锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合 于制造低速成型刀具，如丝锥； • 高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用 的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造 中速精加工刀具； • 硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧 结方法获得
种
类
抗弯 热硬性 硬度 工艺性 强度 用 HRC 能 ℃ GPa
6065 6065 6370 8993 9195
途
碳素工具钢
合金工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷材料
2.16
2.35 1.94.4 1.02.2 0.40.9
200-250
300-400 600-700 8001000 11001200
第四章
零件表面的加工方案
零件是由多个表面组成的，每一个 表面又可以用多种加工方法获得。因此， 应该对零件的结构特点、形状大小、技 术要求、材料性能、生产批量、设备现 状以及经济性等多方面进行分析，选择 合适的加工方法。将多种加工方法按照 一定的加工顺序链接起来，依次对各个 表面进行加工，多种加工方法的有机组 合成为加工方案。加工方案是拟订工艺 过程的基础。
2、机床的基本结构
1.主传动部件： 用来实现机床主运动； 2 .进给传动部件：主要用来实现机床进给运动； 3 .工件安装装置：用来安装工件； 4 .刀具安装装置 ：用来安装刀具； 5 .支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基础构件； 6 .机床动力部件：为机床提供动力。
3、机床的传动
机床的传动有机械、液压、气动、电 气等多种形势，最常见的是机械传动和液 压传动。 机械传动包括皮带传动、齿轮传动、 涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母 传动
2.夹具简介
夹具是用来将待加工工件固定的 装置。 夹具一般可分为通用夹具和专用 夹具两种，此外还发展了通用可调夹 具、成组夹具和组合夹具等类型的夹 具。
3.1 夹具的分类
1.通用夹具：指一般已经标准化，不需特殊调
整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪 卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电 磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛， 但生产效率不如专用夹具。故一般仅适用于单 件小批量生产。
用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的孔进行扩大和提 高精度的加工，称为扩孔。扩孔钻如下图所示。其结构与 麻花钻相似，但切削刃有34个，前端是平的，无横刃， 螺旋槽较浅，钻头刚度好。扩孔余量小，切削比较平稳， 所以扩孔精度比钻孔高。其尺寸公差等级可达 IT10IT9 ， 表面粗糙度Ra值可达6.33.2m。扩孔可作为终加工，也 可作为铰孔前的预加工。