课题14常用的金属切削加工方法及设备.

《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备金属切削加工是利用刀具和工件的相对运动，从毛坯或半成品上去除多余金属已获得需要的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。金属切削加工也称冷加工。切削加工的方法很多，常用的有车削加工、铣削加工、钻削加工、刨削加工、磨削加工及特种加工。1.车削加工在车床上进行的切削加工称为车削加工。车削加工是机械加工中应用最广泛的加工方法之一。车削加工时，工件旋转为主运动，车刀移动为进给运动。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（1）车削加工的特点及应用1）车削加工的特点加工范围广；加工精度较高；车削生产率较高；车削加工成本较低。2）车削加工应用机械制造中精度要求较高的零件多数都要进行切削加工，在车床上可以车外圆、车端面、车台阶、车槽和车断(切断)、孔加工、车圆锥面、车螺纹等的加工。切削加工适用于一般工件的中、小批量的生产。生产中车削设备以卧式车床应用最广，下面就以卧式车床为例来介绍它的组成及所能完成的工作。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（2）车床的组成及运动1）车床的组成以常用的CA6140卧式车床为例，如图所示。它一般由主轴箱、进给箱、床鞍、光杠和丝杠、卡盘、尾座、刀架、床身及床腿等主要部分组成。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备图14-1卧式车床的传动图《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（1）主轴箱主轴箱固定于床身左上部，箱内有主轴部件和主运动变速机构，用来实现主轴旋转的主运动并变换主轴正、反转及转速等。（2）进给箱进给箱固定在床身左前侧，箱内装有进给运动变速机构。进给箱通过丝杠或光杠将运动传给床鞍和刀架，主要用来实现车床进给运动。（3）卡盘和尾座用来安装工件。（4）刀架及滑板刀架装在小滑板上，而小滑板装在中滑板上，中滑板又装在纵滑板上，纵滑板可沿床身导轨纵向移动，从而带动刀具纵向移动。（5）床身及床腿（6）溜板箱溜板箱安装在刀架部件底部，溜板箱内装有纵、横向机动进给的传动换向机构和快速进给机构等。车床除上述主要组成部分外，还有动力源(如电动机)、液压冷却和润滑系统以及照明系统等。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（3）车削加工主要范围车削加工主要用于回转体零件的加工，右图为主要的加工范围。a)车外圆b)车端面c)车外圆锥d)切槽、切断e)车内圆f)钻中心孔g)钻孔h)铰孔i)锪锥面j)车内槽k)车外螺纹l)车内螺纹m)滚花n)车成形面图14-2卧式车床的加工范围《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备1）车外圆工件安装时，采用两顶尖、三爪自定心卡盘、四爪自定心卡盘等方法。刀具安装时，伸出刀架的部分要短，刀柄与工件轴线大体垂直。根据车刀的几何角度、切削用量及车削达到的精度要求，车外圆可分为粗车、半精车和精车。粗车的目的主要是切除工件上大部分加工余量。半精车是在粗车基础上，进一步提高精度和减小表面粗糙度值。可作为中等加工质量要求的终加工，也可作为精车或磨削前的预加工。精车的目的主要是保证加工质量。精车的加工精度一般为IT8~IT7，表面粗糙度Rα为1.6~0.8μm。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备双顶尖装夹工件《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备2）车端面端面车削主要用于回转体零件(如轴、套、盘等)端面的加工。对于中小型零件，一般在卧式车床上加工；而大、重型零件可在立式车床上进行。车端面时，常用卡盘装夹工件，车刀在旋转工件的端部横向进给形成一个平面的加工方法，如图14-2b所示。采用45°弯头刀和左偏刀车削时，其主切削刃与车外圆相同，刀体强度较高，切削较顺利。车削方式可以从端面外向中心或是从中心向外进行加工。但不管采用那种方式，车刀的刀尖都必须准确地安装在回转中心的高度上，以免车出的端面留下小凸台。在车削端面的过程中，切削力往往会迫使刀具离开工件，常常需要把床鞍(大溜板)紧固到车床床身上。端面车削的尺寸精度可达IT9~IT6；精车的平面度误差最小可达0.008~0.005mm；表面粗糙度Rα值可达6.3~0.8μm。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备3）车台阶车台阶与车外圆相同，但需要兼顾外圆的尺寸与台阶的位置。当相邻两个圆柱直径差值小于5mm的低台阶可用90°右偏刀或左偏刀一次走刀完成加工；当相邻两个圆柱直径差值大于5mm的高台阶则用大于90°的右偏刀或左偏刀多次走刀完成粗加工。在单件、小批量生产时，轴向尺寸用床鞍手轮上的刻度盘来控制；成批生产时，采用挡块来控制轴向尺寸。4）车槽和车断（切断）车槽和车断时一般使用的是车断或车槽刀。刀具安装时应注意保证左、右副偏角相等，主切削刃与工件等高。如工件中间有孔，则主切削刃略高于工件中心。车床可车外槽、内槽和端面槽，如图14-2d所示。宽度在5mm以下窄槽，采用主切削刃等于槽宽的车槽刀一次车成。宽槽采用分段切削，再用宽度与工件槽宽相等的切断刀精车。动画演示《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备5）孔加工※钻孔：在车床上可以用钻头、铰刀等进行钻孔、扩孔和铰孔。钻削时，一般采用麻花钻头，钻头装在尾座套筒内，工件装夹在三爪自定心卡盘上，对于中小型轴类或盘套类零件中心位置的孔，应在一次装夹中完成其端面和外圆的加工。以便保证加工表面之间的相互位置精度。钻孔切削速度：vc=15~30/m/min(n=36~600r/min，进给为手动。动画演示《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备※车内孔车内孔多用于单件小批量生产，精车孔的加工精度可达6.3~32μm，表面粗糙度Ra值可达1.6~0.8／μm。车孔的切削速度vc=30~50/m/min(n=400~720r/min)，进给量f=0.1~0.3min/r，低的切削速度和大的进给量用于粗车孔，高的切削速度和小的进给量用于精车孔。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备6）车圆锥面※偏移尾座法工件装夹在两顶尖间，将尾座上部沿床身横向偏移距离S，使工件的回转轴线与车床主轴轴线的夹角等于工件的半锥角α/2，车刀纵向自动进给即可车出所需锥面，如图所示。用偏移尾座法车圆锥面《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备※小滑板转位法如图14-2c、图14-6所示，使小滑板转动角度等于工件锥面的半锥角α/2，然后拧紧固定螺钉。车削时，转动小刀架手柄，切出所需锥面。这种方法简单易行，可车削短而锥度大的工件，但不能自动进给，所车锥面长度受小滑板行程长度限制，不能太长。图14-6小滑板转位法车锥面《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备※宽刃切削法车锥面车刀安装时，平直的切削刃与工件轴线的夹角等于锥面的半锥角α/2。切削时，车刀作横向或纵向进给。此法车削锥面切削力很大，容易振动，因此刀刃必须磨得平直，要求工艺系统刚性好。宽刃切削法适用于大批大量生产中车削较短的外圆锥面或车削孔径较大的内锥面。图14-7用宽刀刃法车锥面《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备7）车螺纹在车床上按螺距调整车床，用螺纹车刀可以切削加工各种不同牙形的螺纹。螺纹车刀安装时，刀尖必须同螺纹回转轴线等高，刀尖角的平分线垂直于螺纹轴线，平分线两侧的切削刃应对称。图14-8所示为车管（三角）螺纹时车刀的安装。除上述车削加工外，还有车成形面等车削方法。图14-8螺纹车刀的安装《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备2.铣削加工铣削加工是在铣床上以铣刀旋转作为主运动、铣刀或工件做进给运动的切削方法。是平面、台阶沟槽、成形表面和切断加工的主要方法之一。（1）铣削加工的特点1）铣削生产率高铣刀是多刃刀具，可高速切削。2）加工范围广铣刀类型多，铣床附件多。3）铣削质量中等切削不平稳，铣削质量只有中等精度。经粗铣精铣后，尺寸精度可达IT9~IT7，表面粗糙度Rα值可达3.2~1.6μm。4）铣削加工成本较高铣床和铣刀结构复杂。铣削适用于单件小批量生产，也适用于大批量生产。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（2）铣床的组成及运动铣床是主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。铣床的种类很多，主要有升降台式铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床及数孔铣床等。常用的是升降台式铣床，按主轴在铣床上布置方式不同，分为卧式和立式铣床两种类型。立式铣床的主轴呈垂直状态，卧式铣床的主轴呈水平状态。以卧式铣床为例加以说明。1）卧式升降台铣床卧式升降台铣床简称卧铣，如下页图示。对于工作台能在水平面内旋转±45°的卧式铣床称为卧式万能铣床。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备2）升降台铣床型号的含义卧式升降台铣床常见的型号有X6132、X6020B等。图14-10铣床型号含义《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（3）铣削的方式铣削分顺铣与逆铣两种方式。1）顺铣铣削时，铣刀旋转方向与工件进给方向相同。顺铣加工过程较平稳，刀具使用寿命较高，但工作台可能发生窜动。顺铣时要把丝杆间隙调整好（一般为0.03～0.05mm）。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备2）逆铣铣削时，铣刀旋转方向与工件进给方向相反，如上图。逆铣时，铣刀对工件的水平作用力与工作台进给运动的方向相反，即水平作用力是使丝杆螺纹的右侧面始终贴紧螺母，不会产生工作台窜动现象。顺铣的加工范围限于无硬皮的工件，多用于精加工。逆铣时多用于粗加工。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（4）铣削加工范围铣床可加工平面、斜面、垂直面、各种沟槽和成型面，还可以进行分度工作。有时孔的钻、镗也可以在铣床上进行。铣削的每一个刀齿相当于一把车刀，它的切削规律与车削相似，不同的是铣削是断续切削，所以铣削过程又具有特殊规律。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备1）铣平面铣平面的铣刀有圆柱铣刀、两面刃铣刀、三面刃铣刀和立铣刀等。直径一般在Φ75～300mm，最大可达600mm，尺寸大的铣刀主要加工大平面；圆柱铣刀主要加工中等尺寸平面；两面刃、三面刃和立铣刀主要加工小平面、小台阶。在成批生产中，大都采用组合铣刀同时铣削几个台阶面。铣台阶面《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备※斜面是铣平面的特例。常用铣斜面的方法如图。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备（2）铣槽在铣床上加工的槽类很多，如直角槽、V形槽、T形槽和各种键槽。1）直角槽的铣削采用立铣刀或键槽铣刀可以铣外键槽或称半通槽和封闭槽，锯片铣刀或小型立铣刀加工窄的通槽，也可以采用三面刃铣刀铣开口槽或称通槽。2）成形槽可以采用对称角度铣刀铣削V形槽，燕尾槽铣刀铣削燕尾槽（需用立铣刀或三面刃铣刀先铣出直槽）。3）铣螺旋槽采用盘形铣刀铣螺旋槽（需扳动工作台，要使铣刀的旋转平面与槽的方向一致）。4）铣成形面单件、小批量生产按划线用立铣刀手动加工；成批、大量生产时，采用成形铣刀加工成形面或采用靠模铣削。铣床安装上附件，如在铣床回转工作台上铣曲线回转面，在铣床分度头上采用模数铣刀铣齿轮、凸轮等，使铣床的应用越来越广。《机械基础》主编康一课题14常用的金属切削加工方法及设备3.刨削加工在刨床上，用刨刀进行加工称为刨削加工。刨削的主运动是往复直线运动，进给运动为间隙性移动。刨削加工适用于单件及小批量生产。（1）刨削加工特点刨床结构简单，调整、操作方便，刨刀制造、刃磨方便，价格低。刨削加工通用性好，工件表面硬化小，加工成本低；加工质量低（两平面之间的尺寸精度可达IT9~IT7，表面粗糙度Rα值可达12.5~1.6μm，直线