機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)

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1、1/62,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),北京交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院 劉偉,2/62,,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),第2章 機(jī)械制造過程基礎(chǔ)知識(shí) Fundamental of Mechanical Manufacturing Process,2.2 零件機(jī)械加工方法 Mechanical Machining Method for Parts,3/62,機(jī)器零件都是由若干不同類型的基本表面（例如外圓表面、內(nèi)圓表面、平面等）構(gòu)成的，零件的加工過程實(shí)際上就是獲得這些表面的過程。,4/62,零件表面的切削加工成形方法 切削加工的成形運(yùn)動(dòng) 典型表面加工方法 切削用量與切削層截面參數(shù),1,4,2,3,5/62,1 零件表面的切 削加

2、工成形方法,,6/62,,,加工過程中質(zhì)量的變化 （ ）,0：材料去除加工,=0：材料成形加工：如鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金等。,0：材料累積：加工利用微體積材料逐漸疊加的方式使零件成形,切削加工：利用切削刀具從工件上切除多余材料 特種加工：指利用機(jī)械能以外的其他能量直接去除材料,一、機(jī)械制造中的加工方法,7/62,,二、零件表面的切削加工成形方法 1零件表面的形狀 零件表面可以看作是一條線（稱為母線）沿另一條線（稱為導(dǎo)線）運(yùn)動(dòng)的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線。常見的零件表面按其形狀可分為3類：,,,,8/62,（1）旋轉(zhuǎn)表面：,（3）特形表面：,（2）縱向表面：,9/62,2零件

3、表面的形成方法,軌跡法：刀具切削點(diǎn)按一定的規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)，形成所需的發(fā)生線（刀具需要有一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng) 。,成形法：刀具刀刃就是切削線，它的形狀及尺寸與需要成形的發(fā)生線一致（刀具不需要專門的成形運(yùn)動(dòng)）。,,,10/62,相切法：刀具中心按一定規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)，切削點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與工件相切就形成了發(fā)生線（刀具需要有兩個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，即刀具的旋轉(zhuǎn)和刀具中心按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)）。,展成法：又稱范成法，其工件的一條生線也是刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線，且包絡(luò)線需通過刀具與工件之間的范成運(yùn)動(dòng)來生成。,11/62,,,,,2切削加工的成形運(yùn)動(dòng),12/62,,,, 主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)切削加工的基本運(yùn)動(dòng)，可以由刀具來完

4、成，也可以由工件來完成；可以是直線運(yùn)動(dòng)（用 T 表示），也可以是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（用 R 表示）。正是由于上述不同運(yùn)動(dòng)形式和不同運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件的多種組合，產(chǎn)生了不同的加工方法。,2切削加工的成形運(yùn)動(dòng),13/62,3 典型表面加工方法,,14/62,,3.1 外圓表面加工方法 一、外圓表面的車削加工,3精細(xì)車,2精車,1粗車,15/62,提高外圓表面車削生產(chǎn)效率的途徑 車削是軸類、套類和盤類零件外圓表面加工的主要工序，也是這些零件加工耗費(fèi)工時(shí)最多的工序。提高外圓表面車削生產(chǎn)效率的途徑主要有：,16/62,2）采用強(qiáng)力切削 強(qiáng)力切削是通過增大切削面積來提高生產(chǎn)效率的。,l）采用高速切削 高速切削是通過提

5、高切削速度來提高加工生產(chǎn)效率的。切削速度的提高除要求車床具有高轉(zhuǎn)速外，主要受刀具材料的限制。,17/62,,3）采用多刀加工方法,18/62,二、外圓表面的磨削加工 （一）加工方法 1工件有中心支承的外圓磨削,19/62,（1）縱向進(jìn)給磨削,20/62,（2）橫向進(jìn)給磨削（切入磨削）,21/62,,(3)外圓和端面同時(shí)磨削,22/62,2工件無中心支承的外圓磨削,2-4 無心外圓磨削,23/62,（二）外圓磨削的尺寸控制,24/62,三、外圓表面的精整、光整加工 精整、光整加工是精加工后，從工件表面上不切除或切除極薄金屬層，用以提高加工表面的尺寸和形狀精度、減小表面粗糙度或用以強(qiáng)化表面的加

6、工方法。,25/62,1. 研磨,研磨是指用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄表面層的精加工方法。 研磨是以物理和化學(xué)作用除去零件表層金屬的一種加工方法，因而包含著物理和化學(xué)的綜合作用。,26/62,研磨分手工研磨和機(jī)械研磨兩種。,,圖2-5 機(jī)械研磨外圓,27/62,2超精加工 （1）定義：用極細(xì)磨料的油石，以恒定壓力（520Mp）和復(fù)雜相對運(yùn)動(dòng)對工件進(jìn)行微量切削，以降低表面粗糙度為主要目的的精密加工方法。 （2）加工方法：工件以較低速度旋轉(zhuǎn)，油石做往復(fù)振動(dòng)和縱向進(jìn)給 （3）加工范圍：大批量生產(chǎn)中加工曲軸、凸輪軸的軸徑外圓、飛輪、離合器盤的端平面以及滾動(dòng)軸承的滾道等。,28/62,,2超

7、精加工,,圖2-6 外圓的超精加工,29/62,3.2 內(nèi)圓表面加工,,30/62,1鉆孔,一、鉆孔與擴(kuò)孔加工,圖2-7 兩種鉆孔方式,31/62,常用的鉆孔刀具有：麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的結(jié)構(gòu)如圖。,32/62,擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔作進(jìn)一步加工。擴(kuò)孔鉆與麻花鉆相似，但刀齒數(shù)較多，沒有橫刃。,2擴(kuò)孔,圖2-8 擴(kuò)孔,圖2-9 擴(kuò)孔鉆,33/62,擴(kuò)孔除了可以加工圓柱孔之外，還可以用各種特殊形狀的擴(kuò)孔鉆（亦稱锪鉆）來加工各種沉頭座孔和锪平端面。锪鉆的前端常帶有導(dǎo)向柱，用已加工工孔導(dǎo)向。,圖2-10 锪鉆,34/62,二、鉸孔 鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產(chǎn)

8、中應(yīng)用很廣。對于較小的孔，相對于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加工方法。,,35/62,鉸刀,,36/62,三、鏜孔 鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工方法，鏜孔工作既可以在鏜床上進(jìn)行，也可以在車床上進(jìn)行。,鏜孔有三種不同的加工方式。,1鏜孔方式,37/62,（1）工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),,,圖2-11 工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給的鏜孔方式,38/62,,（2）刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),,圖2-12 刀具旋轉(zhuǎn)、工件進(jìn)給的鏜孔方式,39/62,（3）刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),圖2-13 刀具既回轉(zhuǎn)又進(jìn)給的鏜孔方式,40/62,1珩磨原理及珩磨頭,四、珩磨孔,珩磨是利用帶有磨條（

9、油石）的珩磨頭對孔進(jìn)行精整、光整加工的方法。,圖2-14 珩磨原理,41/62,珩磨頭磨條的徑向伸縮調(diào)整有手動(dòng)、氣動(dòng)和液壓等多種結(jié)構(gòu)形式。 圖為手動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)。,,,圖2-15 珩磨頭,42/62,五、拉孔,圖2-16 在臥式拉床上拉孔,,43/62,3.3 平面及復(fù)雜曲面加工,,44/62,一、概述 平面是箱體類零件、盤類零件的主要表面之一，平面加工的技術(shù)要求包括：平面本身的精度（例如直線度、平面度），表面粗糙度，平面相對于其他表面的位置精度（例如平行度、垂直度等）。 加工平面的方法很多，常用的有銑、刨、車、拉、磨削等方法。其中銑平面是平面加工應(yīng)用最廣泛的方法。,45/62,二、銑平面

10、,圖2-17 銑平面,46/62,銑削方式,順銑,,,1.銑削方式,逆銑,47/62,順銑和逆銑各有特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)加工的具體條件合理選擇。,由于端銑的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率比周銑高，在大批量生產(chǎn)中端銑比周銑用得多。周銑可使用多種形式的銑刀，能銑槽、銑成形表面，并可在同一刀桿上安裝幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)表面，適用性好，在生產(chǎn)中用得也比較多。,48/62,3.4 齒輪加工,,49/62,圓柱齒輪加工的方法主要有滾齒和插齒等；錐齒輪的加工方法有加工直齒圓錐齒輪的刨齒、銑齒、拉齒和加工弧齒輪的銑齒。,50/62,一、插齒,51/62,插齒原理及所需要的運(yùn)動(dòng),圖2-19 插齒原理及加工時(shí)所需的運(yùn)動(dòng),52/62,

11、插齒刀刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡形成一個(gè)齒輪，稱為產(chǎn)形齒輪，直齒插齒刀刀刃在端面上的投影就是產(chǎn)形輪的齒形。,53/62,齒輪滾刀在齒輪制造中應(yīng)用很廣泛，可以用來加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪。用齒輪滾刀加工齒輪的過程，相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合滾動(dòng)的過程。,二、滾齒,54/62,用齒輪滾刀加工齒輪的情況,圖2-20 滾齒,55/62,三、剃齒,1、剃齒工作原理,盤形剃齒刀外型很像齒輪，加工時(shí)剃齒刀和齒輪軸交錯(cuò)成一角度，作螺旋齒輪嚙合。,圖2-21 剃齒工作情況 1-剃齒刀；2工件,56/62,2、剃齒刀的用途和種類,,剃齒刀是一種精加工齒輪刀具，主要限制是不能加工淬硬的齒輪。,57/62,圖2-

12、22 幾種典型的剃齒刀,58/62,四、磨齒機(jī)床 磨齒機(jī)多用于對淬硬的齒輪進(jìn)行齒廓的精加工。 1、成形砂輪磨齒機(jī)的原理和運(yùn)動(dòng),59/62,2、展成法磨齒機(jī)的原理和運(yùn)動(dòng) 1）連續(xù)磨齒 2）分度磨齒,60/62,4. 切削用量與切削層截面參數(shù),切削運(yùn)動(dòng)刀具與工件間的相對運(yùn)動(dòng),1.主運(yùn)動(dòng),速度最高、消耗機(jī)床功率最多的運(yùn)動(dòng),2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng),金屬層不斷投入切削的運(yùn)動(dòng),3.合成運(yùn)動(dòng),主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng),4.加工表面,待加工表面、過渡表面、已加工表面,61/62,4. 切削用量與切削層截面參數(shù),切削參數(shù),切削用量,1.切削速度 vc,切削刃上點(diǎn)在主運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)速度,2.進(jìn)給量 f,每轉(zhuǎn)刀具相對工件的位移量,進(jìn)給速度vf,3.背吃刀量 ap,垂直于主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削層最大尺寸,俗稱切削深度,62/62,4. 切削用量與切削層截面參數(shù),切削參數(shù),切削用量,切削層參數(shù),1.切削層公稱厚度 hD,垂直于過渡表面測量的切削層尺寸,hD f sinr,2.切削層公稱寬度 bD,沿過渡表面測量的切削層尺寸,bD ap /sinr,3.切削層公稱橫截面積 AD,切削層橫截面積,ADhDbD apf,,63/62,圖2-23 切削運(yùn)動(dòng)與加工表面,,,64/62,圖2-24 切削用量和切削層參數(shù),,,