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1、第第7章章 金属切削加工金属切削加工 7.1 7.1 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 金属切削机床的分类金属切削机床的分类1.1.基本分类法基本分类法:目前我国机床分为十二类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹目前我国机床分为十二类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、超声波及电加工机床，切断机床及其它机床。加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、超声波及电加工机床，切断机床及其它机床。2.2.其它分类法其它分类法.机床的通用化程度可分为：通用机床、专门化按机床和专用机床。机床的通用化程度可分为：通用机床、专门化按机床和专用机床。按机床的
2、加工精度可分为：普通精度机床、精密精度机床和高精度机床。按机床的加工精度可分为：普通精度机床、精密精度机床和高精度机床。按按机机床床的的自自动动化化程程度度可可分分为为：手手动动机机床床、机机动动机机床床、半半自自动动机机床床和和自自动动机机床床。按按机机床床的的质质量量不同可分为：仪表机床、中型机床、大型机床和重型机床。不同可分为：仪表机床、中型机床、大型机床和重型机床。金属切削机床型号的编制方法金属切削机床型号的编制方法 1.1.1.1.通通通通用用用用机机机机床床床床型型型型号号号号 :(1):(1)机机床床的的类类别别代代号号。机机床床的的类类别别代代号号用用汉汉语语拼拼音音大大写写字
3、字母母表表示示。如如“车车床床”的汉语拼音是的汉语拼音是“Chechuang”“Chechuang”，用，用“C”“C”表示，读着表示，读着“车车”。(2)(2)机床的特性代号。机床的特性代号用汉语拼音大写字母表示。机床的特性代号。机床的特性代号用汉语拼音大写字母表示。1 1）通用特性代号。）通用特性代号。2 2）结构特性代号。）结构特性代号。(3)(3)机床的组、型代号。机床的组、型代号用两位数字表示。机床的组、型代号。机床的组、型代号用两位数字表示。(4)(4)主主参参数数的的代代号号。主主参参数数是是代代表表机机床床规规格格大大小小的的一一种种参参数数，在在机机床床型型号号中中用用阿阿拉
4、拉伯伯数数字字表表示，通常用主参数的折算值（示，通常用主参数的折算值（1 1、1/101/10或或1/1001/100）来表示。）来表示。(5)(5)机床重大改进序号。机床重大改进序号。(6)(6)同一型号机床的变型代号。同一型号机床的变型代号。（）（）（）()()（/）（）2.2.2.2.专用机床型号：专用机床型号：专用机床型号：专用机床型号：专用机床型号表示方法通式如下：专用机床型号表示方法通式如下：专用机床型号表示方法通式如下：专用机床型号表示方法通式如下：金属切削机床的运动金属切削机床的运动 1 1表面成形运动：机床在切削过程中，使工件表面成形运动：机床在切削过程中，使工件获得一定表面
5、形状所必需的刀具和工件间获得一定表面形状所必需的刀具和工件间的相对运动称为表面成形运动。机床加工的相对运动称为表面成形运动。机床加工时所需表面成形运动的形式、数目与被加时所需表面成形运动的形式、数目与被加工表面形状、所采用的加工方法和刀具结工表面形状、所采用的加工方法和刀具结构有关。构有关。机床在进行切削加工时，必定有、且通常只有机床在进行切削加工时，必定有、且通常只有一个主运动，但进给运动可能有一个或几一个主运动，但进给运动可能有一个或几个，也可能没有。个，也可能没有。2.辅助运动辅助运动:除表面成形运动外，机床在切削加工过程中所必需的其它运动，都是辅助运动 金属切削机床的技术性能（1）工艺
6、范围。（2）技术参数。（3）加工质量。（4）自动化程度。（5）人机关系。（6）成本。7.27.2 车削加工车削加工 概述概述概述概述 车床类机床主要用于车削加工。车床类机床主要用于车削加工。在车床上使用的刀具主要是车刀，还可使用钻头、扩在车床上使用的刀具主要是车刀，还可使用钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具。孔钻、铰刀等孔加工刀具。车床的主运动为主轴的回转运动，进给运动通常为刀具的直线运动。车床的主运动为主轴的回转运动，进给运动通常为刀具的直线运动。7.2.2 CA6140型卧式车床型卧式车床 1 1机床的组成机床的组成机床的组成机床的组成,2 2机床的传动系统机床的传动系统机床的传动系统机床的传
7、动系统 7.2.2 CA6140型卧式车床型卧式车床(续）续）(1)主运动传动链 7.2.2 CA6140型卧式车床型卧式车床(续）续）(2)(2)车削螺纹传动链。车削螺纹传动链。CA6140 CA6140型卧式型卧式车车床可以床可以车车削普通、英制、模数制和径削普通、英制、模数制和径节节制制4 4 种种标标准螺准螺纹纹、大、大导导程螺程螺纹纹、非、非标标准的和准的和较较精密的螺精密的螺纹纹，以及上述各种螺，以及上述各种螺纹纹的左旋和的左旋和右旋螺右旋螺纹纹。1 1）车车削普通螺削普通螺纹纹。普通螺。普通螺纹纹的的导导程程S S（mmmm）为为S=KPS=KP。K-K-头头数，数，P-P-螺距
8、。螺距。7.2.2 CA6140型卧式车床型卧式车床(续）续）适当地选择和的值，就可以得到各种适当地选择和的值，就可以得到各种S S值。值。在在XIVXIV轴和轴和XVXV轴之间共有轴之间共有8 8种不同的传动比为种不同的传动比为U U基。基。轴轴和和轴轴之之间间有有4 4种不同的种不同的传动传动比比为为U U倍。倍。7.2.2 CA6140型卧式车床型卧式车床(续）续）车削英制螺纹。英制螺纹以每英寸长度上螺纹扣（牙）数a（扣/英寸）表示。为使传动计算方便，将英制导程换算成米制导程为：车削径节制螺纹。径节制螺纹用在英制蜗杆中，它是以径节DP（牙/英寸）来表示的。径节表示齿轮或蜗杆折算到1英寸分
9、度圆直径上的齿数，所以英制蜗杆的轴向齿距（径节螺纹的螺距）PDP（mm）为 2）车削其它螺纹 车削模数制螺纹。模数制螺纹主要用于米制蜗杆，它用模数m表示，则螺纹的导程Sm(mm)为：7.2.2 CA6140型卧式车床型卧式车床(续）续）车削非标准螺距螺纹和较精密螺纹。其运动平衡式为车削非标准螺距螺纹和较精密螺纹。其运动平衡式为(3)机动进给传动链 其它车床简介其它车床简介 1.1.1.1.立式车床立式车床立式车床立式车床 2.2.转塔车床转塔车床 车刀车刀 (1)(1)按用途分可分为如图按用途分可分为如图7-77-7所示几种所示几种(2)按切削部分材料可分为：高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀
10、。(3)按结构形式可分为：整体式车刀、焊接式硬质合金车刀、机夹重磨式车刀、机夹可转位车刀，如图7-8。7.3 铣削加工铣削加工 概述概述铣铣削削加加工工是是用用铣铣刀刀在在铣铣床床完完成成的的，它它是是目目前前应应用用最最广广的的切切削削加加工工方方法法之之一一，适适用用于于各各种种平平面面、台台阶阶、沟沟槽槽、螺螺旋旋面面等等的的加加工工。还还可可利用分度头进行分度加工。加工工件的情况如图利用分度头进行分度加工。加工工件的情况如图7-97-9所示。所示。铣床的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线移动。铣床的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线移动。在有些铣床上，进给运动也可以
11、是工件的回转运动或曲线运动。在有些铣床上，进给运动也可以是工件的回转运动或曲线运动。7.3.2 铣床铣床 铣床的类型很多，铣床的类型很多，有立式或卧式有立式或卧式升降台式铣床，升降台式铣床，工作台不升降工作台不升降铣床，龙门铣铣床，龙门铣床，工具铣床、床，工具铣床、仿形铣床及其仿形铣床及其它专门化铣床。它专门化铣床。1 1 1 1X6132X6132X6132X6132卧式万卧式万卧式万卧式万能升降台铣床：能升降台铣床：能升降台铣床：能升降台铣床：(1)(1)主要组成主要组成部件如图部件如图7-107-10。（2 2）传动系）传动系统如图统如图7-117-11。铣床铣床（续）（续）2 2其它铣
12、床其它铣床其它铣床其它铣床(1)(1)(1)(1)立式升降台立式升降台立式升降台立式升降台铣铣铣铣床。床。床。床。(2)工作台不升降铣床。(3)龙门铣床 铣刀铣刀 1.1.铣刀的类型与应用铣刀的类型与应用2.铣削方式顺铣和逆铣。对称铣削与不对称铣削 万能分度头万能分度头(1)(1)分度头的用途。分度头是铣床上常用的一种附件，用来扩大机床的工艺范围。如：分度头的用途。分度头是铣床上常用的一种附件，用来扩大机床的工艺范围。如：完成等分或不等分的圆周分度工作、通过配换挂轮，与工作台的纵向进给运动相完成等分或不等分的圆周分度工作、通过配换挂轮，与工作台的纵向进给运动相配合，并由分度头使工件连续转动，以
13、加工螺旋齿轮、螺旋槽和阿基米德螺旋线配合，并由分度头使工件连续转动，以加工螺旋齿轮、螺旋槽和阿基米德螺旋线凸轮等、用卡盘夹持工件，使工件轴线相对于铣床工作台倾斜一所需角度，以加凸轮等、用卡盘夹持工件，使工件轴线相对于铣床工作台倾斜一所需角度，以加工与工件轴线相交成一定角度的平面、沟槽等。工与工件轴线相交成一定角度的平面、沟槽等。(2)分度方法：直接分度法、简单分度法、其它分度法。第一块：16、24、30、36、41、47、57、59；第二块：23、25、28、33、39、43、51、61；第三块：22、27、29、31、37、49、53、63。7.4 磨削加工磨削加工 概述概述7.4.2 M1
14、432A7.4.2 M1432A型万能外圆磨床型万能外圆磨床1 1 1 1机床的机床的机床的机床的组组组组成成成成 2 2 机床的典型加工方法（四种如图机床的典型加工方法（四种如图7-207-20）7.4.2 M1432A7.4.2 M1432A型万能外圆磨床（续）型万能外圆磨床（续）3 3 3 3机床的机械传动系统机床的机械传动系统机床的机械传动系统机床的机械传动系统 其它磨床简介其它磨床简介 1 1 1 1普通外圆磨床普通外圆磨床普通外圆磨床普通外圆磨床 2 2 2 2无心外圆磨床（图无心外圆磨床（图无心外圆磨床（图无心外圆磨床（图7-227-227-227-22）无心外圆磨床工作原理 3
15、 3内圆磨床内圆磨床 普通内圆磨床磨削方法 4 4 平面磨床平面磨床 平面磨床加工方法 卧轴矩台平面磨床 立轴圆台平面磨床 砂轮砂轮 砂轮是磨削加工中使用最广的旋转式磨具，它由磨料加砂轮是磨削加工中使用最广的旋转式磨具，它由磨料加结合剂经压制与焙烧而制成，如图结合剂经压制与焙烧而制成，如图7-297-29所示。组成所示。组成砂轮的三要素有：磨粒、结合剂和气孔。砂轮的三要素有：磨粒、结合剂和气孔。1 1 1 1磨料磨料磨料磨料:砂砂轮轮主要采用人造磨料制造，普通磨料有主要采用人造磨料制造，普通磨料有刚刚玉系和玉系和碳化硅系等，超硬磨料有人造金碳化硅系等，超硬磨料有人造金刚刚石、立方氮化硼等。石、
16、立方氮化硼等。2 2 2 2磨料的粒度磨料的粒度磨料的粒度磨料的粒度:磨料的粒度是指磨料磨料的粒度是指磨料颗颗粒尺寸的大小。有两种粒尺寸的大小。有两种表示方法：表示方法：(1)(1)用用筛选筛选法分的法分的较较大磨粒，主要用来制造砂大磨粒，主要用来制造砂轮轮，粒度号以粒度号以筛筛网上每英寸网上每英寸长长度的度的筛筛孔数来表示。如孔数来表示。如60#60#粒度的粒度的磨料，是指每英寸磨料，是指每英寸长长度上有度上有6060个个筛筛孔。孔。(2)(2)用用显显微微镜测镜测量尺量尺寸区分的磨粒称微粉，主要用于研磨，以其最大尺寸前加寸区分的磨粒称微粉，主要用于研磨，以其最大尺寸前加F F表示。如表示。
17、如F320F320，表示粒度的，表示粒度的实际实际尺寸在尺寸在404028m28m之之间间。3 3 3 3结结结结合合合合剂剂剂剂:结结合合剂剂的作用是将磨粒粘的作用是将磨粒粘结结在一起。砂在一起。砂轮轮的硬度、的硬度、抗冲抗冲击击性、耐性、耐热热性、抗腐性、抗腐蚀蚀性及使用寿命等，主要取决于性及使用寿命等，主要取决于结结合合剂剂的性能。常用的的性能。常用的结结合合剂剂有陶瓷有陶瓷结结合合剂剂、树树脂脂结结合合剂剂、橡胶橡胶结结合合剂剂和金属和金属结结合合剂剂等等.4 4 4 4硬度硬度硬度硬度:砂砂轮轮的硬度是指在磨削力作用下磨粒脱落的的硬度是指在磨削力作用下磨粒脱落的难难易程度。易程度。5
18、 5 5 5组织组织组织组织:砂砂轮轮的的组织组织表示磨料、表示磨料、结结合合剂剂和气孔三者之和气孔三者之间间体体积积的比例关系。磨料和的比例关系。磨料和结结合合剂剂在砂在砂轮轮中占据的体中占据的体积积大，气孔大，气孔占据的体占据的体积积就小，就小，组织组织就就紧紧密，反之，密，反之，组织组织就疏松。砂就疏松。砂轮轮组织组织的表示方法有两种：一种是用砂的表示方法有两种：一种是用砂轮轮中气孔数量的大小中气孔数量的大小即气孔率来表示；另一种是用磨粒在砂即气孔率来表示；另一种是用磨粒在砂轮轮中所占的百分比中所占的百分比即磨料率来表示。即磨料率来表示。磨削加工的特点及砂轮的修整磨削加工的特点及砂轮的修
19、整 1 1磨削加工的特点磨削加工的特点磨削加工的特点磨削加工的特点:磨削是用分布在砂轮表面的磨粒通过砂轮与被磨工件的相磨削是用分布在砂轮表面的磨粒通过砂轮与被磨工件的相对运动来进行切削的，本质上属于切削加工。对运动来进行切削的，本质上属于切削加工。(1)(1)磨削过程复杂磨削过程复杂:切削作用切削作用,刻划作用刻划作用,抛光作用抛光作用.(2).(2)磨削速度高、切削厚度小、磨削速度高、切削厚度小、产生热量大产生热量大:磨削区的瞬时高温可达磨削区的瞬时高温可达8008001000,1000,较高的加工精度（较高的加工精度（IT5IT5lT6lT6）和较低的加工表面粗糙度值（）和较低的加工表面粗
20、糙度值（Ra=0.8Ra=0.80.2m0.2m）,使用大量的切削液，使用大量的切削液，以有效降低温度。以有效降低温度。(3)(3)可以加工高硬材料。磨削可以加工一般的金属切削刀可以加工高硬材料。磨削可以加工一般的金属切削刀具难加工甚至是无法加工的高硬度材料，如淬火钢、高强度合金、硬质合金具难加工甚至是无法加工的高硬度材料，如淬火钢、高强度合金、硬质合金和陶瓷等。和陶瓷等。(4)(4)砂轮的自锐性。砂轮的自锐性是指磨粒磨钝后，在切削力作砂轮的自锐性。砂轮的自锐性是指磨粒磨钝后，在切削力作用下可自行脱落露出锋利的新磨粒来进行切削工作。用下可自行脱落露出锋利的新磨粒来进行切削工作。(5)(5)径向
21、磨削力大。磨径向磨削力大。磨削时由于磨粒以负前角切削等因素，径向磨削力较大，一般是切向磨削力的削时由于磨粒以负前角切削等因素，径向磨削力较大，一般是切向磨削力的2 23 3倍。倍。2 2 2 2砂轮的修整砂轮的修整砂轮的修整砂轮的修整:1:1）用单颗金刚石或单排金刚石等修整。）用单颗金刚石或单排金刚石等修整。2 2）用金刚石修整滚）用金刚石修整滚轮修整。轮修整。3 3）用滚压轮修整。）用滚压轮修整。7.5 齿轮的齿形加工齿轮的齿形加工 概述概述 1 1 1 1齿轮齿形加工方法齿轮齿形加工方法齿轮齿形加工方法齿轮齿形加工方法:齿轮齿齿轮齿形加工的方法很多，按齿形的成形形加工的方法很多，按齿形的成
22、形原理可分为成形法和展成法两大类。原理可分为成形法和展成法两大类。(1)(1)成形法。成形法加工齿轮，所用刀成形法。成形法加工齿轮，所用刀具切削部分的廓形与被加工齿轮齿具切削部分的廓形与被加工齿轮齿槽的截面形状相同。图槽的截面形状相同。图7-30,7-31.7-30,7-31.(2)展成法。展成法是利用齿轮与齿轮或齿条与齿轮啮合的原理，将其中一个作成刀具，用它对另一个进行切削加工，在齿坯上留下刀具刃形的包络面，生成齿轮的齿面。这种加工方法所用刀具的截形，是齿条或齿轮的齿廓形状，与被加工齿轮工件的齿数无关.2齿轮齿形加工机床的种类:圆柱齿轮齿形加工机床,锥齿轮齿形加工机床。7.5.2 滚齿滚齿
23、1 1 1 1滚滚滚滚齿齿齿齿原原原原理理理理:滚滚齿齿是是用用展展成成法法加加工工齿齿轮轮的的一一种种方方法法。齿齿轮轮滚滚刀刀是是一一个个齿齿数数极极少少（单单头头滚滚刀齿刀齿1 1）的螺旋齿轮，它的螺旋升角很小，轮齿很长，可绕轴线很多圈，呈蜗杆状。）的螺旋齿轮，它的螺旋升角很小，轮齿很长，可绕轴线很多圈，呈蜗杆状。2 2 2 2滚齿运动分析滚齿运动分析滚齿运动分析滚齿运动分析:滚切直齿圆柱齿轮的齿形时滚切直齿圆柱齿轮的齿形时-主运动主运动,展成运动展成运动,垂直进给运动垂直进给运动.滚切滚切斜齿圆柱齿轮的齿形时，除需滚切直齿圆柱齿轮齿形的三个运动外，还需给工件一斜齿圆柱齿轮的齿形时，除需
24、滚切直齿圆柱齿轮齿形的三个运动外，还需给工件一个附加运动，如图个附加运动，如图7-32,7-337-32,7-33所示。所示。7.5.2 滚齿滚齿(续续)3 3滚刀的安装滚刀的安装滚刀的安装滚刀的安装:滚齿时，为了切出准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的滚齿时，为了切出准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的“啮合啮合”位置，即滚刀在切削点的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽的方向一致。为此，需位置，即滚刀在切削点的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽的方向一致。为此，需要将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度，即为安装角要将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度，即为安装角。加工直齿圆柱齿轮。加工直齿圆柱齿轮齿形时
25、，滚刀安装角齿形时，滚刀安装角等于滚刀的螺旋升角等于滚刀的螺旋升角。加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀的安。加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀的安装角装角不仅与滚刀的螺旋线方向及螺旋升角不仅与滚刀的螺旋线方向及螺旋升角有关，还与齿轮工件的螺旋方向及有关，还与齿轮工件的螺旋方向及螺旋角螺旋角有关。即有关。即=。7.5.2 滚齿滚齿(续续)4 4Y3150EY3150E型滚齿机型滚齿机型滚齿机型滚齿机机床的组成机床的组成机床的组成机床的组成,机床的机床的机床的机床的传动传动传动传动系系系系统统统统。7.5.2 滚齿滚齿(续续)1 1）滚切直齿圆柱齿轮齿形）滚切直齿圆柱齿轮齿形主运主运动传动链动传动链 展成运动传动链垂
26、直进给运动传动链 7.5.2 滚齿滚齿(续续)2 2）滚切斜齿圆柱齿轮齿形）滚切斜齿圆柱齿轮齿形:主运动传动链。主运动传动链的调整计算与加工直齿圆主运动传动链。主运动传动链的调整计算与加工直齿圆柱齿轮时相同。柱齿轮时相同。展成运展成运动传动链动传动链。加工斜。加工斜齿圆齿圆柱柱齿轮时齿轮时，合成机构，合成机构换换上离合器上离合器2 2，u u合合1 1=-1=-1，挂，挂轮计轮计算公式算公式为为:垂直进给传动链。垂直进给传动链的调整计算与加工直齿圆柱齿轮时相同。附加运动传动链 其它齿轮齿形加工机床其它齿轮齿形加工机床 1 1 1 1插齿插齿插齿插齿 2 2剃齿与剃齿与.珩齿珩齿 3 3磨齿磨齿
27、(1)(1)成形法磨成形法磨齿齿。(2)(2)展成法磨展成法磨齿齿 齿轮齿形加工刀具齿轮齿形加工刀具 1 1 1 1轮齿成形铣刀轮齿成形铣刀轮齿成形铣刀轮齿成形铣刀 2 2齿形滚刀齿形滚刀 3齿形的插齿刀齿形的插齿刀 7.6 其它切削加工简介其它切削加工简介 7.6.1 7.6.1 钻削加工钻削加工 钻削用机床属于孔加工机床，主要用钻头钻削精度要求不太高的孔，还可钻削用机床属于孔加工机床，主要用钻头钻削精度要求不太高的孔，还可以完成扩孔、铰孔、锪孔、攻丝等工作，如图以完成扩孔、铰孔、锪孔、攻丝等工作，如图7-457-45所示。所示。1立式钻床立式钻床,2,2摇摇臂钻床臂钻床,3,3其它钻床其它钻床 4麻花钻及铰刀麻花钻及铰刀 镗削加工镗削加工 1 1 1 1卧式镗床卧式镗床卧式镗床卧式镗床 镗削加工镗削加工(续续)2 2 2 2坐标镗床坐标镗床坐标镗床坐标镗床 3 3镗刀镗刀 7.6.3 刨削加工及拉削加工刨削加工及拉削加工 1 1刨床刨床刨床刨床 7.6.3 刨削加工及拉削加工刨削加工及拉削加工(续续)2 2 2 2拉床与拉刀拉床与拉刀拉床与拉刀拉床与拉刀