第二章++切削加工方法及机床、刀具

刨刀
工件
5.刨削加工 • 用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工 方法。 刨削加工可以在牛头刨床和龙门刨床上进行。 用来加工平面（包括水平面、垂直面和斜面）， 也用来加工各种沟槽（包括直角槽、燕尾槽和T 形槽等）。 刨削可分为粗刨、半精刨和精刨。
梯形槽
V型槽
轴上直通槽
刨削加工
• 粗刨后两平行平面之间的尺寸精度为IT12～IT11， 表面粗糙度Ra 值为25～12.5 m ； • 半精刨的尺寸精度为IT10～IT9，表面粗糙度Ra值为 6.3～2.2 m ； • 精刨铣的尺寸精度为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为 2.2～1. 6 m ，直线度可达0.04～0. 08mm/m。
4．超声波加工
超声波加工可以加工导电材料，也可以加工不导电材料，如陶瓷、 石英、玻璃、宝石、玛瑙、金刚石等，超声波加工机床的结构相对 较为简单，维修方便，但是超声波加工的效率比较低。
换能器
变幅杆 悬浮磨料液 工具 工件 工作台 超声波发生器
5．快速成型技术
快速成型技术则是按离散/堆积成型的原理提出的一种全新制造 技术，即在制造过程中工件材料通过不断地增加工件材料来获取 所要求的工件形状，也就是说是按分层截面轮廓将材料逐层累加 成形的一种制造方法，可以制成任何复杂形状的零件。
3.镗削加工
• 镗削加工是在预制孔上用刀具使孔扩大的一种加工 方法。 • 镗孔加工既可以在镗床或镗铣床上进行，也可以在 车床上进行。 • 箱体类零件上的孔以及要求相互平行或垂直的孔系 通常都在镗床或镗铣床上镗孔。 • 镗孔可作为粗加工、半精加工、精加工和精细加工。
• 粗镗孔的尺寸精度为IT12～IT11，表面粗糙度值 为Ra25～12. 5 m ； • 精镗孔的尺寸精度为IT8～IT7，表面粗糙度值为 Ra1.6-0.8 m ； • 精细镗孔的尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度 值 Ra0.8～0.2 m 。
刀具旋转、工件进给的镗削加工方式
刀具旋转并进给的镗削加工方式
4.铣削加工 • 铣刀作旋转主运动，工件作进给运动的切削加工方法。 • 可以在卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、工具铣床 以及各种专用铣床上进行。 • 能加工平面、台阶面、各种槽、型腔以及成形面。 • 根据铣刀形式不同，分为端铣和周铣。
各种铣削加工方法
研磨盘
工件
研磨磨粒 工件
研磨液
2.珩磨 • 用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精密加工 的方法。
珩磨头上的磨条对工件施加一定压力，珩磨头同时作 相对旋转和直线往复运动。 广泛用于大批量生产中的发动机汽缸孔、连杆大头孔、 挤出机机筒等； 珩磨的孔径范围为15～500mm，孔的深径比值可达10 以上，珩磨后的孔尺寸公差等级为IT6～IT4，表面粗 糙度 Ra值为0.8～0. 05微米 。
刀具 刀具
展成法
2.1.2
切削加工方法
• 切削加工的精度等级一般为IT12～IT3， • 表面粗糙度 R a值为25～0.008m
传统切削加工的基本方法： 车削、铣削、刨削、镗削和钻削等。
1.车削加工 （1）加工方法 车削是指工件作回转主运动，车刀作进给运动的切 削加工方法。 车削加工主要用于加工回转面，并能加工平面，而 这两种面在机械零件中应用最为广泛。
6.插削加工 • 用插刀对工件作垂直相对直线往复运动的加工方法。 用来加工工件的内表面，如键槽、花键多边形孔等。 7.拉削加工 • 用拉刀加工工件内、外表面的加工方法。它能加工 各种形状贯通的内、外表面，如圆孔、四方孔、六 方孔、键槽、花键、内齿轮、半圆弧面、组合表面 和平面等。 • 拉削后的尺寸精度为IT9～IT7，表面粗糙度Ra 值为 2.2～0.8 m 。
线切割是由一根依序运转的钼丝（或钨丝）作为刀具电极，通过与 工件之间的放电实现工件材料切割的一种方法。
钼丝 工件
丝架
（a）线切割原理示意图 线切割加工
（b）线切割零件
2．电解加工（电化学加工）
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学腐蚀原理对 工件进行成形加工的一种方法。
电极进给装置 工具
切削加工方法及机床、刀具
切削加工方法
零件表面的形成方法
1.零件的表面形状 • 旋转表面 图中（a）、（b）、（c） • 纵向表面 图中（d）、（e）、（f） • 特型表面 图中（g） 如螺旋表面由母线A沿螺旋导线B运动形成 （做两个运动 v ' 、v '' ）
组成工件轮廓的各种几何表面
2.
零件表面的形成方法及成形运动
插刀
β
工件
垫铁
插削加工
拉削加工
多边形孔
键槽
成形表面
直齿锥齿轮
花键孔
燕尾槽
榫槽
内外齿轮
2.1.3
磨削加工
• 用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。 磨具的种类有砂轮、砂带、油石和研磨料等。 磨削属于精加工，尤其适合对淬硬钢件和高硬度 材料的精加工。
磨平面
无心磨磨外圆
1.普通磨削 • 用砂轮在通用磨床（包括外圆磨床、内圆磨床、 平面磨床以及无心磨床等）上进行的磨削加工， 它可以对内外圆、平面、锥面等进行磨削加工。 分为粗磨和精磨，粗磨后的尺寸精度为IT8～ IT7，表面粗糙度Ra 值为0.8-0.4 微米，精磨后 的尺寸精度为IT6～IT5，表面粗糙度值为0.4～ 0.2微米。 普通磨削包括磨外圆、磨内圆、磨平面以及无 心磨削。
用展成法形成发生线，刀具和工件需要有一个独 立的复合成形运动3（展成运动）。
形成表面发生线的方法
a.轨迹法；b.成形法；c. 相切法；d.展成法
成形方法
成
形
特
征
典 型 图 例
轨迹法
刀具按一定规律做轨迹运动对工件进行 加工，切削刃与工件为点接触，如图中车刀 沿轨迹线运动，形成发生线。 采用轨迹法刀具需要一个成形运动。 利用成形刀具对工件进行加工，切削刃 的形状与所形成的发生线完全一致。如图中 的发生线由成形刀具的切削线形成，采用成 形法刀具不需要一个成形运动。 工件
（1）轨迹法 刀具切削点按一定的规律作轨迹运动，形成 所需的发生线。
（2）成形法 切削刃做成一条切削线，它的形状及尺寸与所 需要形成的发生线完全一致。
（3）相切法 刀具中心按一定规律做轨迹运动，切削点运 动轨迹与工件相切就形成了发生线。
（4）展成法： 用齿条插刀加工直齿圆柱齿轮时，刀具切削刃的 形状为一条切削刃1，切削线1与发生线2做纯滚动 运动（展成运动），切削线1与发生线逐点相切， 发生线是切削线的包络线。
深径比：L / d 5
1）浅孔钻
2）深孔钻
深径比：L / d 5
预钻孔
有横孔
斜面
不规则面
工件旋转
钻头旋转
钻削加工
钻孔
铰孔
攻丝
扩孔
锪孔
（2）扩孔 •用扩孔刀具扩大工件孔径的一种加工方法。 •属于半精加工，加工精度等级一般为IT10～IT9，表 面粗糙度 Ra值为6.3～3. 2m （3）铰孔 铰刀在未淬硬工件孔壁上切除微量金属层，以提 高工件尺寸精度和降低表面粗糙度的加工方法。
（1）光固化立体成型(Stereo-Lithography Apparatus，SLA)
Y X 扫描镜 Z 激光束 Z轴升降台
树脂槽 工作台 光敏树脂
（2）层片物件制造法(Laminated Object Manufacturing，LOM)
光路系统 扫描系统 零件 激光器
加热辊 边角料 纸料 滚筒
4.抛光 • 在高速旋转的抛光轮上涂以抛光膏对工件进行微弱 切削，减小表面粗糙度，提高光亮度的一种精密加 工方法。
拋光和研磨一样，也使用研磨剂，只是更加细小（1微米 以下）的微细磨粒。 不能提高加工精度，拋光后的表面粗糙度Ra 值可达0.1～ 0.012微米 。 在精磨或精车、精铣、精刨的基础上进行，主要用于表面 的修饰及电镀前的预加工。
工作平台
2.2
金属切削刀具
1.45°弯头车刀 2.90°外圆车刀 3.外螺纹车刀 4.75 °外圆车刀 5.成形车刀 6.90°左偏切外圆车刀 7.割槽刀 8.内孔槽刀 9.内螺纹车刀 10.盲孔镗刀 11.通孔镗刀
1.车刀 （1）车刀的类型及用途
（2）车刀按结构分类： 整体式车刀、焊接式车刀、机夹式车刀、可转位车刀
刀具 工件 成形刀具
成形法
相切法
利用刀具的旋转并作一定的轨迹运动对工 件进行加工，如采用铣刀、砂轮等加工方法。 切削刃可以看作是一个点，当刀具绕刀具轴线 进行旋转，且刀具轴线沿一定轨迹运动时，切 削点的运动轨迹的包络线就是所需的发生线。 采用轨迹法刀具有两个成形运动，即旋转 工件 和沿轨迹运动。 工件和刀具做展成运动对工件进行加工。 例如用齿条插齿刀加工圆柱齿轮，刀具与工件 按确定的运动关系做展成运动，切削刃与工件 表面逐点相切，切削刃各瞬时位置的包络线就 是所需的发生线。 用展成法形成发生线需要一独立的展成运 动。 工件
1）粗铰的尺寸精度为IT8～IT7， Ra值为1. ～0. 8m 。 6 表面粗糙度
2）精铰的尺寸精度为IT7～IT6； 表面粗糙度 Ra值为0.8～0.4m 。
（4）锪孔 • 用锪钻加工各种沉头螺栓孔、锥孔、凸台面等的 加工方法。锪孔一般在钻床上完成。
孔加工刀具： • 麻花钻 • 扩孔钻 • 锪钻 • 铰刀、镗刀
工件 珩磨头骨架 珩磨条
3.超精加工 • 用极细磨料的油石，以恒定压力和复杂相对运动 对工件进行微量切削，以减小表面粗糙度为主要 目的的精密加工方法；
超精加工只留极小的加工余量(0.003～0.01mm)； 不能提高加工精度，但生产效率很高，可以获得较好 的表面质量，常用于大批量生产中加工曲轴、凸轮轴 的轴颈外圆，飞轮、离合器盘的端平面以及滚动轴承 的滚道等。
2.1.5 特种加工
1．电火花加工及线切割
电火花加工时利用工具电极和 工件电极之间的脉冲电火花放 电产生的高温切除工件上多余 材料，使工件获得合乎要求的 形状和尺寸的加工方法。
进给调节装置 工具电极 放电间隙 工件电极 工作液 工作台 数控装置
（-） 脉 冲 电 源 （+）
电火花加工原理
线切割加工
2.高效磨削 （1）高速磨削：磨削速度高于50m/s的磨削加工 （普通磨削一般为30～35m/s左右）。 （2）强力磨削：以大的磨削深度（可达3～30mm， 大约为普通磨削深度的100～1000倍）和小的径 向进给速度进行磨削。
3.宽砂轮与多砂轮磨削 ：用增大磨削宽度来提高磨削 效率的。 4.砂带磨削：用高速运动的砂带作为磨削工具磨削各 种表面的加工方法。
车削加工的典型表面
车外圆
车端面
切槽、
仿形车
车螺纹
成Fra Baidu bibliotek车
2.钻削加工
– 用钻头或铰刀、锪刀在工件上加工孔的方法统称钻、 铰、锪加工，它可以在台式钻床、立式钻床、摇臂钻 床上进行，也可以在车床、铣床、镗床或专用机床上 进行。
（1）钻孔 钻孔属于粗加工，加工精度等级一般为 IT12～IT10，表面粗糙度 值为Ra25～3. 2 m
（-） 直 流 电 源 （+）
电解加工广泛应用 于型面、型腔、型 孔、炮膛膛线加工 等，也用于倒角和 去毛刺。
电解液供给分离装置
工件
绝缘层
3．激光加工
激光加工利用激光照射在工件表面，将光能转换为热能，使工件 材料熔化、汽化去除的一种加工方法。
反射镜
激光发生器 透镜 工件 工作台
激光加工设备由电源、激光 发生器、光学系统和机械系 统等组成，激光发生器将电 能转化为光能，经光学系统 聚焦后照射在工件表面进行 加工。
2.1.4
精密加工
• 精密加工是指加工精度在1～0.1 微米，表面粗糙 度 Ra值在0.1～0.02微米之间的加工方法。 • 精密加工主要指研磨、珩磨、精密磨削和抛光等。
1.研磨 用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄 表面层的精密加工方法。 常用于精密零件的最终加工。
① 机械制造业中的精密量具、精密刀具、精密 配合件； ② 光学仪器制造业中的镜头、棱镜、光学平镜 等仪器零件； ③ 电子工业中的石英晶体、半导体晶体、陶瓷 元件等。
第二章
切削加工方法及机床、刀具
• 教学提示： 本章着重介绍
常规的机械加工方法； 切削刀具类型； 常用的金属切削机床及其加工工艺范围。
• 教学要求：
熟悉工件组成表面的类型及加工方法，学会正确选用机床 的类型及切削刀具； 了解常用机床的类型、熟悉其加工工艺范围及加工方式。
第二章
2.1
2.1.1