《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》全套課件（西安交大）

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1、Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械工程學(xué)院先進(jìn)制造技術(shù)研究所 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論“制 造 業(yè) 是 國 民 經(jīng) 濟(jì) 的 主 要 支 柱 ”引 自 ： 國

2、 家 中 長 期 科 學(xué) 和 技 術(shù) 發(fā) 展 規(guī) 劃 綱 要一、制造業(yè)與制造技術(shù) 制 造 業(yè) 是 一 個 國 家 的 立 國 之 本 、 民 族 產(chǎn) 業(yè)和 支 柱 產(chǎn) 業(yè) 。 是 反 映 一 個 國 家 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 力 的 重 要標(biāo) 志 ， 是 為 國 家 創(chuàng) 造 財 富 的 重 要 產(chǎn) 業(yè) ， 也 是 保障 國 家 安 全 的 重 要 產(chǎn) 業(yè) 。 如 ： 機(jī) 床 業(yè) （ 基 礎(chǔ) 行 業(yè) 工 欲 善 其 事 ， 必先 利 其 器 ） ， 家 電 ， 汽 車 ， 醫(yī) 療 ， 農(nóng) 業(yè) ， 造 船業(yè) ， 紡 織 ， 印 刷 ， IT制 造 業(yè) ； 航 天 、 航 空 ， 宇航 等 。 Copyrig

3、ht by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論 制 造 技 術(shù) 支 撐 著 制 造 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 先進(jìn) 的 制 造 技 術(shù) 能 使 一 個 國 家 的 制 造 業(yè) 乃至

4、 整 個 國 民 經(jīng) 濟(jì) 處 于 極 富 競 爭 力 的 地 位 。忽 視 制 造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 將 會 使 經(jīng) 濟(jì) 發(fā) 展出 現(xiàn) 嚴(yán) 重 問 題 。 如 美 國 和 日 本 的 正 反 兩方 面 教 訓(xùn) 。二、機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論 國 外 （ 八 國 聯(lián) 軍 ） 加 工 對 象 ： 極 大 和 極 小 ， 極 端 制 造 ； 精 度 和 效 率

5、： 精 密 和 超 精 密 、 高 速 和 超 高 速 ； CNC控 制 系 統(tǒng) ： 五 軸 聯(lián) 動 、 六 軸 聯(lián) 動 ； 制 造 技 術(shù) 科 學(xué) 的 基 礎(chǔ) 研 究 ： 投 入 巨 大 ； 制 造 技 術(shù) 研 究 與 裝 備 開 發(fā) 的 手 段 ： 不 斷 開 發(fā) ，不 斷 更 新 （ 工 藝 、 檢 測 技 術(shù) 、 刀 具 及 功 能 部 件 、設(shè) 計 、 分 析 與 計 算 手 段 等 ） 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xi

6、an Jiaotong University緒論 三 維 造 型 軟 件 ， 如 UG， PRO/E，CARTIA， SolidWorks等 ； 有 限 元 分 析 軟 件 ， 如 ANSYS， Abaqus， MRC ， Dynaform， Forge等 ； 計 算 分 析 軟 件 ， 如 Matlab，Mathematica， Maple等 。 （ 現(xiàn) 代 工 程 師 應(yīng) 掌 握 這 三 類 軟 件 的 至 少一 個 ！ ） Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong Univer

7、sityIAMT of Xian Jiaotong University緒論 國 內(nèi)昨 天 輝 煌 的 過 去 四 大 發(fā) 明 ， 卓 越 的 鍛 壓 和 鑄 造 技 術(shù) 等 。今 天 制 造 大 國 ， 不 是 制 造 強(qiáng) 國 中 低 端 產(chǎn) 品 居 多 ， 關(guān) 鍵 件 、 重 要 零 部 件 的 加 工依 賴 進(jìn) 口 ， 經(jīng) 常 受 國 外 的 技 術(shù) 限 制 （ “ 巴統(tǒng) ” ） 、 整 機(jī) 裝 配 工 藝 技 術(shù) 落 后 。 高 端 的 數(shù) 控產(chǎn) 品 ， IT制 造 的 核 心 裝 備 光 刻 機(jī) ， 大 型 核 電 、風(fēng) 電 、 水 電 設(shè) 備 ， 大 型 發(fā) 電 機(jī) 組 、 激 光

8、 核 聚 變裝 置 （ 點(diǎn) 火 工 程 ） 等 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論青 海 華 鼎 超 重 型 數(shù) 控 臥 式 鏜 車 床 重 大 專 項n 最 大 回 轉(zhuǎn) 直 徑 5mn 最 大 工 件 長 度 25mn 工 件 重 量 500tn 雙 床 身 、 雙 刀 架 布 局 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong Univer

9、sityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論裝 備 制 造 業(yè) ： 國 民 經(jīng) 濟(jì) 發(fā) 展 / 國 防 建 設(shè) / 技術(shù) 裝 備 / 基 礎(chǔ) 產(chǎn) 業(yè) 2010年 : 占 G DP的 11.5 , 世 界 前 三 位（ 2002年 : 9.4%, 世 界 前 四 位 ）“ 我 國 是 世 界 制 造 大 國 ， 但 還 不 是 制 造 強(qiáng)國 ” ,自 主 創(chuàng) 新 能 力 弱 、 對 外 依 存 度 高 、國 際 競 爭 力 不 強(qiáng) 。 極 易 受 到 國 際 經(jīng) 濟(jì) 、政 治 環(huán) 境 的 制 約 。

10、Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論主 要 表 現(xiàn) 在 以 下 幾 個 方 面 ： 對 制 造 技 術(shù) 中 的 重 要 基 礎(chǔ) 科 學(xué) 問 題 的 研究 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 不 夠 單 元 技 術(shù) 、 功 能 部 件 的 研 究 和 開 發(fā) 落 后 整 機(jī) 的 裝 配 工 藝 技 術(shù) 落 后（ 沈 機(jī) 案 例 、 傳 統(tǒng) 文 化 中 “ 學(xué) 而 優(yōu) 則 仕 ”的 深 遠(yuǎn) 影 響 ） Copyright

11、by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論造 成 的 后 果 ： 所 制 造 的 機(jī) 床 ， 在 加 工 精 度 、 切 削穩(wěn) 定 性 、 精 度 保 持 性 、 可 靠 性 等 方 面 與國 外 同 類 產(chǎn) 品 相 比 ， 存 在 很 大 的 差 距 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong Univ

12、ersityIAMT of Xian Jiaotong University緒論明 天 Yesterday Once More？ ！物 質(zhì) 平 臺 ： 國 家 政 策 支 持 、 企 業(yè) 、 高 校人 才 平 臺 ： 誰 是 主 力 軍 ？三 、 制 造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 制 造 技 術(shù) 已 從 單 工 序 的 研 究 發(fā) 展 到制 造 系 統(tǒng) （ 物 質(zhì) 流 、 信 息 流 、 資 金 流 ）的 研 究 。 如 車 銑 、 鏜 銑 復(fù) 合 機(jī) 床 、 加 工中 心 、 FMS（ 柔 性 制 造 系 統(tǒng) ） 、 CIMS（ 計 算 機(jī) 集 成 制 造 系 統(tǒng) ） Copyright by I

13、AMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論 隨 著 制 造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 制 造 技 術(shù) 不再 僅 僅 是 以 力 學(xué) 、 切 削 理 論 為 主 要 基 礎(chǔ)的 一 門 學(xué) 科 ， 而 是 涉 及 了 機(jī) 械 科 學(xué) 、 系統(tǒng) 科 學(xué) 、 信 息 科 學(xué) 、 材 料 科 學(xué) 和 控 制 技術(shù) 的 一 門 綜 合 學(xué) 科 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong U

14、niversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論四 、 機(jī) 械 制 造 的 基 本 流 程 零 件 與 機(jī) 器 零 件 是 機(jī) 器 的 組 成 單 元 ， 裝 配 時 機(jī)器 是 由 零 件 單 元 逐 一 裝 配 而 成 ， 但 在 設(shè)計 的 時 候 卻 是 從 整 臺 機(jī) 器 開 始 的 。 一 種新 產(chǎn) 品 （ 機(jī) 器 ） 的 開 發(fā) 內(nèi) 容 包 括 概 念 設(shè)計 、 方 案 設(shè) 計 、 詳 細(xì) 設(shè) 計 、 樣 機(jī) 試 制 與評 審 、 工 藝 設(shè) 計 、 新 產(chǎn) 品 鑒 定 、 試 銷

15、、生 產(chǎn) 準(zhǔn) 備 、 批 量 生 產(chǎn) 。 在 方 案 設(shè) 計 階 段往 往 需 要 設(shè) 計 多 種 方 案 ， 通 過 性 能 、 成本 等 的 對 比 ， 經(jīng) 評 審 最 后 確 定 一 種 方 案 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University緒論 在 詳 細(xì) 設(shè) 計 階 段 ， 是 從 繪 制 產(chǎn) 品（ 機(jī) 器 ） 的 總 裝 圖 開 始 ， 在 完 成 產(chǎn) 品 的總 裝 圖 設(shè) 計 后 ， 再

16、 進(jìn) 行 拆 畫 零 件 圖 ， 在零 件 圖 上 除 標(biāo) 注 正 確 的 幾 何 尺 寸 外 ， 還要 根 據(jù) 機(jī) 器 的 性 能 要 求 標(biāo) 注 出 零 件 的 精度 要 求 。 可 見 零 件 的 精 度 要 求 來 自 于 機(jī)器 。 而 在 制 造 過 程 中 ， 是 先 加 工 出 合 格的 零 件 ， 然 后 再 通 過 合 理 的 裝 配 工 藝 將零 件 裝 配 成 滿 足 一 定 功 能 的 機(jī) 器 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University

17、IAMT of Xian Jiaotong University緒論五 、 本 課 程 學(xué) 習(xí) 的 目 的 能 對 機(jī) 械 制 造 有 一 個 總 體 的 、 全 貌的 了 解 與 把 握 ， 能 掌 握 金 屬 切 削 過 程 的基 本 規(guī) 律 ， 掌 握 機(jī) 械 加 工 的 基 本 知 識 ，能 選 擇 加 工 方 法 與 機(jī) 床 、 刀 具 、 夾 具 及加 工 參 數(shù) ， 具 備 制 訂 工 藝 規(guī) 程 的 能 力 和掌 握 機(jī) 械 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 分 析 的 基本 理 論 和 基 本 知 識 ， 初 步 具 備 分 析 解 決現(xiàn) 場 工 藝 問 題 的 能 力 ，

18、 了 解 當(dāng) 今 先 進(jìn) 制造 技 術(shù) 的 發(fā) 展 概 況 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法第 一 節(jié) 零 件 的 成 形 原 理 按 照 零 件 由 原 材 料 或 毛 坯 制 造 成 為零 件 的 過 程 中 ， 質(zhì) 量 M的 變 化 ， 可 分 為 M 0, M 0, M 0三 種 原 理 ， 不 同原 理 采 用 不 同 的 成 形 工 藝 方

19、 法 。 M 0， 材 料 去 除 原 理 ， 如 傳 統(tǒng) 的切 削 加 工 方 法 ， 包 括 磨 料 磨 削 、 特 種 加工 等 ,在 制 造 過 程 中 通 過 材 料 逐 漸 被 去 除而 獲 得 需 要 的 幾 何 形 狀 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 M 0， 材 料 基 本 不 變 原 理 ， 如 鑄造 、 鍛 造 及 模 具 成

20、型 （ 注 塑 、 沖 壓 等 ）工 藝 ， 在 成 形 前 后 ， 材 料 主 要 是 發(fā) 生 形狀 變 化 ， 而 質(zhì) 量 基 本 不 變 。 M 0， 材 料 累 加 成 形 原 理 ， 如 上世 紀(jì) 80年 代 出 現(xiàn) 的 快 速 原 形 （ Rapid Prototyping） 技 術(shù) ， 在 成 形 中 通 過 材 料 累加 獲 得 所 需 形 狀 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong Univers

21、ity 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法一 、 M 0 的 制 造 過 程 M 0主 要 指 切 削 加 工 ， 該 加 工 過程 是 通 過 刀 具 和 工 件 之 間 的 相 對 運(yùn) 動 及相 互 力 的 作 用 實(shí) 現(xiàn) 的 。 工 件 往 往 通 過 夾具 安 裝 在 機(jī) 床 上 ， 機(jī) 床 帶 動 刀 具 或 工 件或 兩 者 同 時 進(jìn) 行 運(yùn) 動 。 切 削 過 程 中 ， 有力 、 熱 、 變 形 、 振 動 、 磨 損 等 現(xiàn) 象 發(fā) 生 ，這 些 現(xiàn) 象 的 綜 合 作 用 決 定 了 零 件 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iao

22、tong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法最 終 獲 得 的 幾 何 形 狀 及 表 面 質(zhì) 量 。 對 于 加 工 精 度 要 求 特 別 高 的 零 件 ， 需要 采 取 精 加 工 及 超 精 加 工 工 藝 （ 其 尺 寸精 度 往 往 達(dá) 到 亞 微 米 乃 至 納 米 級 ） 。 這些 工 藝 在 航 空 航 天 、 計 算 機(jī) 產(chǎn) 品 等 領(lǐng) 域有 著 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 Copyright by IAMT 2009IAMT

23、of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 特 種 加 工 是 指 利 用 電 能 、 光 能 或 化學(xué) 等 方 法 完 成 材 料 的 去 除 成 形 方 法 ， 這些 方 法 主 要 適 合 于 加 工 超 硬 度 、 易 碎 等常 規(guī) 加 工 方 法 難 加 工 的 場 合 。 如 當(dāng) 前 發(fā)展 比 較 快 的 三 束 加 工 （ 激 光 束 、 電 子 束 、離 子 束 ） ， 在 微 細(xì) 加 工 中 有 廣

24、泛 的 應(yīng) 用 。另 外 近 幾 年 發(fā) 展 的 高 壓 水 射 流 等 加 工 方法 ， 也 有 其 顯 著 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法二 、 M 0 的 制 造 過 程 M 0的 工 藝 內(nèi) 容 主 要 屬 于 材 料 成形 課 程 的 研 究 范 疇 。 主 要 指 鑄 造 、 鍛 壓和 焊 接 等 熱 加 工 工 藝 。 在

25、我 國 ， 鑄 造 工藝 、 鍛 壓 模 具 的 設(shè) 計 和 制 造 方 面 均 是 薄弱 環(huán) 節(jié) ， 特 別 是 模 具 工 業(yè) ， 模 具 制 造 精度 要 求 較 高 ， 其 生 產(chǎn) 方 式 往 往 是 單 件 生產(chǎn) 。 模 具 的 設(shè) 計 和 制 造 需 要 CAD和 CAE Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法等 一 系 列 高 新 技 術(shù) ， 屬

26、于 技 術(shù) 密 集 型 產(chǎn) 業(yè) 。三 、 M 0 的 制 造 過 程 M 0 的 工 藝 即 材 料 累 加 法 制 造 （ MIM）工 藝 出 現(xiàn) 于 上 個 世 紀(jì) 80年 代 ， 通 過 材 料逐 漸 累 加 成 型 。 這 一 工 藝 又 稱 RP技 術(shù)（ Rapid Prototyping） 。 其 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 無 需編 程 ， 即 可 以 成 型 任 意 復(fù) 雜 形 狀 的 零 件 ，而 無 需 刀 、 夾 具 等 生 產(chǎn) 準(zhǔn) 備 活 動 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian

27、Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法RP技 術(shù) 制 造 出 來 的 原 型 可 供 設(shè) 計 評 估 、 投標(biāo) 或 展 示 之 用 。 RP技 術(shù) 與 快 速 精 鑄 技 術(shù)（ Quick Casting） 及 快 速 模 具 制 造 技 術(shù)（ Rapid Tooling） 等 相 結(jié) 合 ， 又 可 以 為 小批 量 或 大 批 量 生 產(chǎn) 服 務(wù) ， 因 而 RP技 術(shù) 成為 加 速 新 產(chǎn) 品 開 發(fā) 及 實(shí) 現(xiàn) 并 行 工 程 的 有效 技 術(shù) 。 一 些 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國 家 （ 如

28、 美 、 日 、德 等 ） 已 經(jīng) 全 面 應(yīng) 用 這 一 技 術(shù) 來 提 高 制造 業(yè) 的 競 爭 能 力 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法RP技 術(shù) 已 形 成 了 幾 種 成 熟 的 工 藝 方 法 ， 進(jìn)入 了 商 品 化 階 段 。 目 前 商 業(yè) 化 的 設(shè) 備 主要 有 光 固 化 法 /SL法 （ Stereolithography）

29、、疊 層 制 造 法 /LOM法 （ Laminated Object Manufacturing） 、 激 光 選 區(qū) 燒 結(jié) /SLS法（ Selective Laser Sintering） 、 熔 積 法/FDM法 （ Fused Deposition Modeling） 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法第 二 節(jié) 機(jī) 械 加 工 方 法 采

30、用 機(jī) 械 加 工 方 法 獲 得 零 件 的 形 狀 ，是 通 過 機(jī) 床 利 用 刀 具 將 毛 坯 上 多 余 的 材料 切 除 來 獲 得 的 。 根 據(jù) 機(jī) 床 運(yùn) 動 的 不 同 、刀 具 的 不 同 ， 可 分 為 不 同 的 加 工 方 法 ，主 要 有 ： 車 削 、 銑 削 、 刨 削 、 磨 削 、 鉆削 、 鏜 削 及 特 種 加 工 等 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong Univer

31、sity 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法一 、 車 削 主 運(yùn) 動 工 件 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 進(jìn) 給 運(yùn) 動 刀 具 相 對 于 工 件 的 運(yùn) 動 刀 具 刀 具 的 結(jié) 構(gòu) 和 形 狀 是 基 本 的 ， “ 一 尖 二刃 三 刀 面 ” 。 能 加 工 的 表 面 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法車 床 加 工 的 典 型 工 序 Copyri

32、ght by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法內(nèi) 外 圓 柱 面 、 端 面 、 內(nèi) 外 圓 錐 面 、 旋 轉(zhuǎn) 曲面 、 螺 紋 面 及 偏 心 軸 等 。 加 工 精 度 車 削 加 工 精 度 一 般 為 IT8 IT7， 表面 粗 糙 度 為 Ra6.3 1.6m。 精 車 時 ， 可達(dá) IT6 IT5， 粗 糙 度 可 達(dá) Ra0.4 0.1m。 工 藝 特 點(diǎn) 生 產(chǎn)

33、效 率 較 高 ， 加 工 過 程 平 穩(wěn) ， 刀 具 簡 單 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法二 、 銑 削 主 運(yùn) 動 銑 刀 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 進(jìn) 給 運(yùn) 動 工 件 的 直 線 運(yùn) 動 銑 削 的 不 同 型 式 臥 銑 和 立 銑 臥 銑 時 ， 平 面 的 形 成 是 由 銑 刀 的 外 圓 面上 的 刃 形 成 的 ； 立 銑 時 ，

34、平 面 是 由 銑 刀的 端 面 刃 形 成 的 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法銑 削 加 工 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī)

35、械 加 工 方 法順 銑 和 逆 銑 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 順 銑 和 逆 銑 順 銑 時 ， 銑 削 力 的 水 平 分 力 與 工 件的 進(jìn) 給 方 向 相 同 ， 而 工 作 臺 進(jìn) 給 絲 杠 與固 定 螺 母 之 間 一 般 又 有 間 隙 存 在 ， 因 此切 削 力 容 易 引 起 工 件 和 工 作 臺 一 起 向 前竄 動 ，

36、 使 進(jìn) 給 量 突 然 增 大 ， 容 易 引 起 打刀 。 逆 銑 則 可 以 避 免 這 一 現(xiàn) 象 ， 因 此 ，生 產(chǎn) 中 多 采 用 逆 銑 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法在 順 銑 鑄 件 或 鍛 件 等 表 面 有 硬 度 的 工 件 時 ，銑 刀 齒 首 先 接 觸 工 件 的 硬 皮 ， 加 劇 了 銑刀 的 磨 損 ， 逆 銑

37、則 無 這 一 缺 點(diǎn) 。 但 逆 銑時 ， 切 削 厚 度 從 零 開 始 逐 漸 增 大 ， 因 而刀 刃 開 始 經(jīng) 歷 了 一 段 在 切 削 硬 化 的 已 加工 表 面 上 擠 壓 滑 行 的 階 段 ， 也 會 加 速 刀具 的 磨 損 ， 同 時 ， 逆 銑 時 ， 銑 削 力 具 有將 工 件 上 抬 的 趨 勢 ， 也 易 引 起 振 動 ， 這是 逆 銑 的 不 利 之 處 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xia

38、n Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 刀 具 銑 刀 的 結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 ， 屬 于 多 刃 刀 具 。 能 加 工 的 表 面 平 面 、 曲 面 （ 成 形 銑 刀 銑 削 齒 輪 、 球 頭銑 刀 加 工 復(fù) 雜 型 面 ） 。 加 工 精 度一 般 可 達(dá) IT8 IT7， 表 面 粗 糙 度 為 Ra6.30.8m。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong Uni

39、versity 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 工 藝 特 點(diǎn) 生 產(chǎn) 效 率 較 高 ； 銑 刀 的 散 熱 條 件 較 好 ；切 削 過 程 有 沖 擊 和 振 動 產(chǎn) 生 ， 影 響 表 面質(zhì) 量 ， 加 速 刀 具 的 磨 損 和 破 損 。三 、 刨 削 主 運(yùn) 動 刨 刀 的 直 線 往 復(fù) 運(yùn) 動 能 加 工 的 表 面 平 面 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章

40、 機(jī) 械 加 工 方 法刨 削 加 工 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 刨 床 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 牛 頭 刨 床 和 龍 門 刨 床 。 牛 頭 刨 床 一 般 只用 于 單 件 生 產(chǎn) ， 加 工 中 小 型 工 件 ； 龍 門刨 床 主 要 用 來 加 工 大 型 工 件 ， 加 工 精 度和 生 產(chǎn) 率 都 高 于 牛 頭 刨 床 。 加 工 精

41、 度一 般 可 達(dá) IT8 IT7， 表 面 粗 糙 度 為 Ra3.2 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法1.6m， 精 刨 時 平 面 度 可 達(dá) 0.02/1000， 表 面粗 糙 度 可 達(dá) Ra0.8 0.4m。 插 床 實(shí) 際 上 可 以 看 作 立 式 的 牛 頭 刨床 ， 主 要 用 來 加 工 鍵 槽 等 內(nèi) 表 面 。 插 齒機(jī) 的 插

42、刀 與 轉(zhuǎn) 動 的 工 件 形 成 范 成 運(yùn) 動 ，可 加 工 出 漸 開 線 齒 輪 的 齒 面 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法四 、 鉆 削 和 鏜 削1. 鉆 削 主 運(yùn) 動 鉆 頭 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 進(jìn) 給 運(yùn) 動 鉆 頭 的 軸 向 運(yùn) 動 刀 具 鉆 頭 能 加 工 的 表 面 孔 Copyright by IAMT 2009IAMT

43、 of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 加 工 精 度 鉆 削 的 加 工 精 度 較 低 ， 一 般 只 能 達(dá) 到IT11 IT13， 表 面 粗 糙 度 一 般 為 Ra12.50.8m。 精 度 高 、 表 面 質(zhì) 量 要 求 高 的 小 孔 ， 在 鉆 削后 常 常 采 用 擴(kuò) 孔 和 鉸 孔 來 進(jìn) 行 半 精 加 工和 精 加 工 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xi

44、an J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 擴(kuò) 孔 、 鉸 孔 時 ， 擴(kuò) 孔 鉆 和 鉸 刀 均 在 原 底孔 的 基 礎(chǔ) 上 進(jìn) 行 加 工 ， 因 此 無 法 提 高 孔軸 線 的 位 置 精 度 以 及 直 線 度 。 鉆 削 加 工 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of

45、 Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法2. 鏜 削 主 運(yùn) 動 鏜 刀 和 鏜 桿 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 刀 具 鏜 刀 （ 單 刃 或 雙 刃 ） 能 加 工 的 表 面 孔 （ 精 加 工 ） 加 工 精 度 鏜 孔 加 工 精 度 一 般 為 IT10 IT8， 表 面 粗糙 度 為 Ra3.2 0.8m Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University

46、第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 鏜 孔 時 ， 鏜 孔 后 的 軸 線 是 以 鏜 桿 的回 轉(zhuǎn) 軸 線 決 定 的 ， 因 此 可 以 校 正 原 底 孔軸 線 的 位 置 精 度 。 鏜 孔 可 在 鏜 床 上 或 車床 上 進(jìn) 行 。 鏜 床 鏜 孔 車 床 鏜 孔 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法五 、 齒 面 加 工 根 據(jù) 形 成 齒 面

47、的 方 法 不 同 ， 可 分 為 兩大 類 ： 成 形 法 和 展 成 法 (又 稱 范 成 法 )。 成 形 法 成 形 法 加 工 齒 面 所 使 用 的 機(jī) 床 一 般為 普 通 銑 床 ， 刀 具 為 成 形 銑 刀 ， 需 要 兩個 簡 單 成 形 運(yùn) 動 ： 刀 具 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 (主 切削 運(yùn) 動 )和 直 線 移 動 （ 進(jìn) 給 運(yùn) 動 ） 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong Unive

48、rsity 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 展 成 法 展 成 法 加 工 齒 面 的 常 用 機(jī) 床 有 滾 齒 機(jī) 、插 齒 機(jī) 等 。 在 滾 齒 機(jī) 上 滾 切 斜 齒 圓 柱 齒 輪 時 ，一 般 需 要 兩 個 復(fù) 合 成 形 運(yùn) 動 ： 由 滾 刀 的旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 B11和 工 件 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 B12組 成的 展 成 運(yùn) 動 ； 由 刀 架 軸 向 移 動 A21和 工 件附 加 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 B22組 成 的 差 動 運(yùn) 動 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian

49、 Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法前 者 產(chǎn) 生 漸 開 線 齒 形 ， 后 者 產(chǎn) 生 螺 旋 線 齒長 。 圖 示 為 滾 齒 機(jī) 滾 切 斜 齒 圓 柱 齒 輪 的傳 動 原 理 圖 。 滾 切 斜 齒 圓 柱 齒 輪 的 傳 動 原 理 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一

50、章 機(jī) 械 加 工 方 法六 、 復(fù) 雜 曲 面 加 工 三 維 曲 面 的 切 削 加 工 ， 主 要 采 用 仿形 銑 和 數(shù) 控 銑 的 方 法 或 特 種 加 工 方 法（ 見 本 節(jié) 八 ） 。仿 形 銑 必 須 有 原 型 作 為 靠 模 ， 加 工 中 球 頭仿 形 頭 始 終 以 一 定 壓 力 接 觸 原 型 曲 面 ，仿 形 頭 的 運(yùn) 動 變 換 為 電 感 量 ， 信 號 經(jīng) 過放 大 控 制 銑 床 三 個 軸 的 運(yùn) 動 ， 形 成 刀 頭 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of

51、Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法沿 曲 面 運(yùn) 動 的 軌 跡 。 銑 刀 多 采 用 與 仿 形 頭等 半 徑 的 球 頭 銑 刀 。 仿 形 加 工 的 誤 差 取 決 于 加 工 系 統(tǒng) 的 動特 性 、 原 型 精 度 、 靠 模 壓 力 、 切 削 用 量及 曲 面 本 身 的 復(fù) 雜 程 度 等 。 采 用 數(shù) 控 銑 床 或 加 工 中 心 加 工 時 ， 曲面 是 通 過 球 頭 銑 刀 逐 點(diǎn) 按 曲 面 坐 標(biāo) 值 加工 而 成 。 Copyright by

52、IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法七 、 磨 削 主 運(yùn) 動 砂 輪 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 刀 具 砂 輪砂 輪 上 的 每 個 磨 粒 都 可 以 看 成 一 個 微 小 刀齒 ， 砂 輪 的 磨 削 過 程 ， 實(shí) 際 上 是 磨 粒 對工 件 表 面 的 切 削 、 刻 削 和 滑 擦 三 種 作 用的 綜 合 效 應(yīng) 。 Copyright by IAMT 2009IAMT o

53、f Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法磨 削 中 ， 磨 粒 本 身 也 會 由 尖 銳 逐 漸 磨 鈍 ，使 切 削 能 力 變 差 ， 切 削 力 變 大 ， 當(dāng) 切 削力 超 過 粘 結(jié) 劑 強(qiáng) 度 時 ， 磨 鈍 的 磨 粒 會 脫落 ， 露 出 一 層 新 的 磨 粒 ， 這 就 是 砂 輪 的“ 自 銳 性 ” 。 但 切 屑 和 碎 磨 粒 仍 會 阻 塞砂 輪 ， 因 而 ， 磨 削 一 定 時 間

54、后 ， 需 用 金剛 石 刀 具 等 對 砂 輪 進(jìn) 行 修 整 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 能 加 工 的 表 面內(nèi) 外 圓 柱 面 、 平 面 、 特 殊 曲 面 （ 如 齒 面 ） 。磨 削 加 工a)磨 外 圓 b)磨 內(nèi) 孔 c)磨 平 面 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong Uni

55、versityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 加 工 精 度 磨 床 是 精 加 工 機(jī) 床 ， 磨 削 精 度 可 達(dá) IT7IT5， 表 面 粗 糙 度 可 達(dá) Ra1.6 0.025m，甚 至 可 達(dá) Ra0.1 0.008m。 工 藝 特 點(diǎn) 磨 削 時 ， 由 于 刀 刃 很 多 ， 所 以 加 工 過 程平 穩(wěn) 、 精 度 高 ， 表 面 粗 糙 度 小 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong U

56、niversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法磨 削 的 另 一 特 點(diǎn) 是 可 以 對 淬 硬 的 工 件 進(jìn) 行加 工 ， 因 此 ， 磨 削 往 往 作 為 最 終 加 工 工序 。 但 磨 削 時 ， 產(chǎn) 生 熱 量 大 ， 需 要 有 充分 的 切 削 液 進(jìn) 行 冷 卻 ， 否 則 會 產(chǎn) 生 磨 削燒 傷 ， 降 低 表 面 質(zhì) 量 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong University

57、IAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法八 、 特 種 加 工 科 學(xué) 和 技 術(shù) 的 發(fā) 展 提 出 了 許 多 傳 統(tǒng)切 削 加 工 方 法 難 以 完 成 的 加 工 任 務(wù) ， 如具 有 高 硬 度 、 高 強(qiáng) 度 、 高 脆 性 或 高 熔 點(diǎn)的 各 種 難 加 工 材 料 (如 硬 質(zhì) 合 金 、 鈦 合 金 、淬 火 工 具 鋼 、 陶 瓷 、 玻 璃 等 )零 件 的 加 工 ，具 有 較 低 剛 度 或 復(fù) 雜 曲 面 形 狀 的 特 殊 零件 (如 薄

58、 壁 件 、 彈 性 元 件 、 具 有 復(fù) 雜 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法曲 面 形 狀 的 模 具 、 葉 輪 機(jī) 的 葉 片 、 噴 絲 頭等 )的 加 工 等 。 特 種 加 工 方 法 正 是 為 完 成這 些 加 工 任 務(wù) 而 產(chǎn) 生 和 發(fā) 展 起 來 的 。 特 種 加 工 方 法 區(qū) 別 于 傳 統(tǒng) 切 削 加 工方 法 ， 而

59、是 利 用 化 學(xué) 、 物 理 (電 、 聲 、 光 、熱 、 磁 )或 電 化 學(xué) 方 法 對 工 件 材 料 進(jìn) 行 去除 的 一 系 列 加 工 方 法 的 總 稱 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 一 章 機(jī) 械 加 工 方 法 這 些 加 工 方 法 包 括 ： 化 學(xué) 加 工(CHM)、 電 化 學(xué) 加 工 (ECM)、 電 化 學(xué) 機(jī) 械加 工 (ECMM)、 電 火

60、花 加 工 (EDM)、 電 接觸 加 工 (RHM)、 超 聲 波 加 工 (USM)、 激 光束 加 工 (LBM)、 離 子 束 加 工 (IBM)、 電 子束 加 工 (EBM)、 等 離 子 體 加 工 (PAM)、 電液 加 工 (EHM)、 磨 料 流 加 工 (AFM)、 磨 料噴 射 加 工 (AJM)、 液 體 噴 射 加 工 (HDM)及各 類 復(fù) 合 加 工 等 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jia

61、otong University 第 二 章 金 屬 切 削 原 理 與 刀 具 金 屬 切 削 過 程 是 刀 具 與 工 件 相 互 作用 的 過 程 ， 在 此 過 程 中 ， 為 了 能 將 工 件上 多 余 的 金 屬 材 料 切 除 掉 ， 對 刀 具 的 結(jié)構(gòu) 及 其 材 料 需 提 出 相 應(yīng) 的 要 求 。 本 章 主要 介 紹 刀 具 的 結(jié) 構(gòu) 、 材 料 以 及 切 削 過 程的 基 本 現(xiàn) 象 。 最 后 ， 簡 要 介 紹 高 速 切 削中 的 基 本 概 念 及 其 所 用 刀 具 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J ia

62、otong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 二 章 金 屬 切 削 原 理 與 刀 具第 一 節(jié) 刀 具 的 結(jié) 構(gòu)一 、 運(yùn) 動 與 切 削 要 素1.切 削 運(yùn) 動 金 屬 切 削 加 工 是 利 用 刀 具 切 去 工 件毛 坯 上 多 余 的 金 屬 層 (加 工 余 量 )， 以 獲 得具 有 一 定 的 尺 寸 、 形 狀 、 位 置 精 度 和 表面 質(zhì) 量 的 機(jī) 械 加 工 方 法 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian

63、J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 二 章 金 屬 切 削 原 理 與 刀 具 刀 具 的 切 削 作 用 是 通 過 刀 具 與 工 件之 間 的 相 互 作 用 和 相 對 運(yùn) 動 來 實(shí) 現(xiàn) 的 。 刀 具 與 工 件 間 的 相 對 運(yùn) 動 稱 為 切 削運(yùn) 動 ， 即 表 面 成 形 運(yùn) 動 。 切 削 運(yùn) 動 可 分解 為 主 運(yùn) 動 和 進(jìn) 給 運(yùn) 動 。 主 運(yùn) 動 是 切 下 切 屑 所 需 的 最 基 本 的 運(yùn) 動。 在 切 削 運(yùn) 動

64、 中 ,主 運(yùn) 動 的 速 度 最 高 、 消 耗的 功 率 最 大 ， 主 運(yùn) 動 只 有 一 個 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 二 章 金 屬 切 削 原 理 與 刀 具 進(jìn) 給 運(yùn) 動 是 多 余 材 料 不 斷 被 投 入 切 削 ,從而 加 工 出 完 整 表 面 所 需 的 運(yùn) 動 。 進(jìn) 給 運(yùn)動 可 以 有 一 個 或 幾 個 。 切 削 運(yùn) 動 及 其 方 向

65、用 切 削 運(yùn) 動 的 速度 矢 量 來 表 示 。 如 圖 所 示 ， 用 車 刀 進(jìn) 行普 通 外 圓 車 削 時 的 切 削 運(yùn) 動 ， 圖 中 主 運(yùn)動 切 削 速 度 ,進(jìn) 給 速 度 和 切 削 運(yùn) 動 速 度之 間 的 關(guān) 系 為 ： vc vfvec fv v ve c fv v ve Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 二 章 金 屬 切 削 原 理 與 刀 具切 削 運(yùn)

66、 動 與 切 削 表 面 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 二 章 金 屬 切 削 原 理 與 刀 具2.切 削 要 素 在 切 削 過 程 中 ， 工 件 上 通 常 存 在 著 3個 不 斷 變 化 的 表 面 。 已 加 工 表 面 ： 工 件 上 已 切 去 切 屑 的 表 面 。 待 加 工 表 面 ： 工 件 上 即 將 被 切 去 切 屑 的表 面 。 加 工 表 面 （ 過 渡 表 面 ） ： 工 件 上 正 在 被切 削 的 表 面 。 Copyright by IAMT 2009IAMT of Xian J iaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong UniversityIAMT of Xian Jiaotong University 第 二 章 金 屬 切 削 原 理 與 刀 具 切 削 要 素 包 括 切 削 用 量 和