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2020/1/12南京理工大学1机械工程师资格考试第四部分机械制造工艺2020/1/12南京理工大学24.4.3切（磨）工艺特点和加工表面类型1.车削加工（1）常用车削方式外圆车削、端面车削、内孔车削、螺纹车削、成形车削和切槽等（2）车削加工表面类型外圆柱面、端面：车端面、车外圆、外圆滚压、外圆滚花。内圆柱面(孔)：钻孔、扩孔、铰孔、锤孔、内圆滚压。螺旋面：车外螺纹、车内螺纹、旋风切螺纹、攻内螺纹、绕制弹簧。切断、切槽：切外槽、切内槽、切断。锥面、球面、椭圆柱面：车锥面、车外球面、车内球面、车椭圆柱面。特殊型面：成形车削、仿形车削、曲面车削。2020/1/12南京理工大学31.车削加工（3）典型的车削加工二次曲面型面车削锥体加工——移动小拖板车圆锥、移动尾座车圆锥，靠模法车圆锥。成形面加工——成形刀车削，液压仿形车削，纵向靠模车削，横向靠模车削，同轴摆动车削，同轴推动车削，椭圆形轴、孔的靠模车削等。异形零件加工采用四爪卡盘、花盘、弯板或专用夹具，安装和夹紧连杆轴承座、曲轴等外形不规则或结构较复杂的异形零件，车削其轴颈、内孔等表面。细长轴车削使用跟刀架、托架等附件，完成长径比＞20：1的细长轴和长径比＞100：1的细长杆的外圆车削薄壁类零件加工合理选择刀具材料、几何参数、切削用量，采取正确的装夹工件的方法及适当的冷却润滑，是加工薄壁类零件时减少变形的关键。螺纹加工（配挂轮）2020/1/12南京理工大学41.车削加工（4）车床类型工件旋转做主运动，刀具直线移动做进给运动按照用途和结构分类（p217)金属切削机床型号编制方法（GB/T15375-94）卧式车床，数控卧式车床和车削中心单轴自动车床，卧式多轴自动(半自动)车床数控卧式多轴车床，立式多轴半自动车床，转塔车床和回轮车床仿形车床，卡盘多刀车床立式车床、数控立式车床，立式车削中心曲轴车床，凸轮轴车床，铲齿车床2020/1/12南京理工大学51.车削加工（4）车削工艺特点①易于保证各种轴、盘、套等类零件各表面的位置精度②粗车：精度IT13~IT11、表面粗糙度Ra50~12.5μm；半精车：精度IT10~IT9、表面粗糙度Ra6.3~3.2μm精车：精度IT8~IT6、表面粗糙度Ra1.6~0.8μm③适合于有色金属零件的精加工金刚石车刀、小切深及小进给、高速度④切削过程平稳、切削效率高⑤刀具简单，适应性广⑥适合加工各种材料，但难以切削硬度较高的淬硬材料2020/1/12南京理工大学61.车削加工（4）新的车削技术——超精车削加工条件：机床主轴具有高刚度、高运动精度和平稳性要有各种防振措施切削刀具用金刚石车刀，并经过仔细刃磨和研磨切削深度要很好控制切削速度要避开机床本身的固有频率采用金刚石车刀加工铝或铜合金等有色金属，可获得尺寸精度0.1微米级、表面粗糙度Ra0.01微米级的超高精度加工表面2020/1/12南京理工大学71.车削加工（4）新的车削技术——硬态车削采用聚晶立方氮化硼(PCBN)等超硬材料刀具精加工淬硬钢(硬度＞55HRC)工件，可代替磨削，己成为一种新的精加工方法。其尺寸误差小于0．013mm，表面粗糙度Ra＜0．25μm。加工条件：一般无需使用冷却液工艺系统具有较高刚度陶瓷结合剂的PCBN刀尖半径0.8～1.2mm，切削刃负倒角，刀尖角＞90°vc=80～200m／min，ap=0.1～0.3mm，f=0.05～0.25mm/r。2020/1/12南京理工大学81.车削加工（4）新的车削技术加热车削（采用激光、等离子电弧等加热）双主轴车削超声振动车削2020/1/12南京理工大学94.4.3切（磨）工艺特点和加工表面类型2.铣削加工（1）常用铣削方式①周铣由分布于圆柱铣刀圆周上的刀齿加工工件表面的方法周铣法顺铣铣刀旋转方向与工件进给方向一致。其特点：每齿切削厚度从最大到最小，刀具易于切入工件，平均切削厚度大。——周铣、端铣、周端同铣2020/1/12南京理工大学10周铣法顺铣的特点刀具易切入，有利于提高刀具寿命；垂直切削分力向下，有利于工件夹紧，其加工过程平稳；顺铣时机床动力消耗较低；水平切削分力与工件进给方向一致，如果丝杠有间隙，工作台会前窜，造成啃刀或打刀；开始切削时，切削力较大，若刀杆刚度较差就会出现扎刀现象；不宜切削带有硬皮的工件，否则会导致刀具过快磨损甚至损坏。2020/1/12南京理工大学11周铣法逆铣铣刀旋转方向与工件进给方向相反。因为顺铣法由于很难消除丝杠、螺母传动间隙而引起切削不稳定，生产中多用逆铣法2020/1/12南京理工大学12周铣法逆铣的特点水平切削分力的方向与工件进给方向相反，切削进给平稳，有利于提高加工表面质量和防止扎刀现象；垂直切削分力向上，不利于工件夹紧；平均切削厚度较小；刀刃切入工件时，是从已加工表面开始进刀，切削厚度从零开始，刀刃受挤压，磨损严重，加工表面粗糙度较高，易产生加工硬化层。2020/1/12南京理工大学13②端铣由分布于铣刀盘端面上的刀齿加工工件表面的方法对称端铣不对称顺（端）铣不对称逆（端）铣2020/1/12南京理工大学14对称端铣工件安放在端铣刀的对称位置上具有最大的平均切削厚度；刀齿在切入和切出处的切削厚度相等，但小于铣削宽度中心线处的切削厚度；铣刀耐用度高；加工表面粗糙度较低；宜用于切削淬硬钢和精铣机床导轨面。其特点包括：2020/1/12南京理工大学15不对称逆（端）铣工件安放在端铣刀的非对称位置上，且刀齿切入处的切削厚度小于切出处的切削较平稳，切入冲击小切削表面粗糙度较好刀具寿命较高宜用于加工低合金钢和高强度低合金钢其特点包括：2020/1/12南京理工大学16不对称顺（端）铣工件安放在端铣刀的非对称位置上，且刀齿切入处的切削厚度大于切出处的厚度由于丝杠间隙，工作台会前窜引起切削不平稳，由于切入厚度大，有利于切入时越过表面硬化层而降低切削力可降低铣削面的冷硬程度宜用于切削不锈钢和耐热合金等冷硬严重的材料其特点包括：采用两面刃和三面刃铣刀铣削属于周铣与端铣兼有的铣削方式③兼有周铣与端铣的铣削方式2020/1/12南京理工大学17（2）常用铣削机床类型基本类型升降台铣床、床身铣床、龙门铣床变形铣床立式、卧式、万能型、立柱移动式、滑枕式、低速型、高速型、仿形铣床、数控铣床、双面平面铣床、单柱铣床、单柱数控铣床、数控龙门铣床、数控龙门镗铣床、工具铣床等、2020/1/12南京理工大学18（3）典型铣削加工铣平面、侧平面；铣沟槽：开口槽，封闭槽，T形槽，半圆槽，V形槽；铣弧形面：凹半圆，凸半圆，曲面，球面；铣螺旋槽；铣齿轮、齿条：直齿圆柱齿轮，锥齿轮，弧齿锥齿轮，齿条；铣花键槽；铣凸轮：平面凸轮型面，圆柱凸轮型面2020/1/12南京理工大学19（４）铣削工艺特点多齿切削，生产率较高间断切削，刀齿散热条件较好切削层参数变化，引起切削力的变化，使切削过程不平稳，铣削加工精度IT9~8，Ra6.3~1.6μm；高速铣精度IT7~6，Ra1.6~0.4μm2020/1/12南京理工大学204.4.3切（磨）工艺特点和加工表面类型3.磨削加工（砂轮磨削）（1）常用磨削方式内圆磨削外圆磨削平面磨削无心磨削型面磨削2020/1/12南京理工大学21（２）磨削过程磨削的本质是切削、刻划和滑擦共同作用的综合。2020/1/12南京理工大学22砂轮的自锐性磨削过程中，磨料因磨损而变钝，其切削能力将下降。作用于磨料上的力也不断增大，砂轮的内应力也相应增大。当内应力超过磨料的强度时，磨料将破碎形成新的锋利棱角；当内应力超过砂轮的强度时，表面磨料将脱落，露出一层新的锋利的磨料。砂轮这种自行推陈出新、保持锋锐的性质称为自锐性。2020/1/12南京理工大学23（３）磨削的工艺特点磨削加工尺寸精度高（IT7~IT6)、表面粗糙度小(Ra0.2~0.8μm)（小切深、高速度；小刃口半径、多刀切削，残留面积小；抛光作用）砂轮径向分力大（砂轮与工件接触宽度大、磨料一般均为较大的负前角）磨削温度高(砂轮与工件的剧烈摩擦、挤压作用引起砂轮弹性变形时的内摩擦）砂轮具有自锐性（磨料的碎裂、脱落）磨削加工的工件材料范围广可以加工高硬度的材料，但不宜加工塑性较大的软材料，特别是有色金属紫铜、铝合金等。2020/1/12南京理工大学24（４）常用磨削加工外圆磨削——纵磨法加工时径向力小，散热条件好，磨削精度高；既切削又修光，表面粗糙度小；加工效率低。用于加工细长工件，单件小批量生产。2020/1/12南京理工大学25外圆磨削——横磨法磨削力大，磨削温度高，砂轮形状误差会复映到工件上，加工质量略差；磨削效率高。用于批量生产短而粗刚性较好且加工面较短的工件。2020/1/12南京理工大学26外圆磨削——深磨法一次磨削量大，加工时径向力大，加工质量略差，但效率高。用于批量生产短而粗刚性较好的工件。2020/1/12南京理工大学27无心磨削加工质量好IT6~IT5，Ra0.8~0.2μm；工件依次连续通过即可磨去一定的余量，生产效率高；工件外圆表面不允许有阶梯、轴向通槽；机床调整复杂。用于批量生产光轴、销轴和套等。2020/1/12南京理工大学28内圆磨削——纵磨法、横磨法、无心磨削、坐标磨削砂轮轴细而长，刚性差，易变形、振动砂轮直径小，线速度低，磨削效率低砂轮直径小于工件内径，磨料切削次数多，磨损快冷却条件差，热量不易散发，切削区温度较高排屑困难，易堵塞砂轮适应性好，可以加工硬材料，盲孔、阶梯孔等磨削内孔精度IT8~IT6，Ra0.8~0.4μm磨孔的特点2020/1/12南京理工大学29平面磨削周磨：卧轴矩台精度高IT7~IT6，表面质量好Ra1.6~0.4μm，用于精加工。端磨：立轴圆台加工精度低，表面质量差，但效率高，用于粗加工代替铣、刨。螺纹的磨削单线砂轮磨削：适应性好，但效率低。多线砂轮磨削：用于磨削小螺距螺纹，效率高。无心磨削磨削小螺距螺纹时，一般不需要进行粗加工。2020/1/12南京理工大学30（5）砂轮砂轮的特性磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状和尺寸砂轮的组成磨料——是制造砂轮的主要原料。担切削作用结合剂——将磨料固结成一定形状的多孔体2020/1/12南京理工大学31砂轮的特性:磨料作用：切削对磨料的要求高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度和韧性类型应用刚玉类棕刚玉（A）、白刚玉（WA）碳钢、合金钢碳化硅类黑碳化硅（C）绿色碳化硅（GC）铝、铜、不锈钢超硬磨料立方氮化硼（CBN）金刚石（MBD）硬脆材料如硬质合金、宝石、玻璃、陶瓷、半导体等常用磨料2020/1/12南京理工大学32砂轮的特性:粒度磨粒用筛选法区分。以每英寸长度上的孔眼数表示。粗粒（8#~24#8种）中粒（30#~46#4种）细粒（54#~100#6种）微粒（120#~240#5种）微粉用显微测量法区分。以实际磨料尺寸（μm）表示。W0.5~W60共14种粒度的选择主要决定于加工表面质量和生产率砂轮越粗效率越高，但加工表面质量差。粗加工、软材料、磨削面积大时选粗砂轮，精加工及磨硬材料时选细砂轮。2020/1/12南京理工大学33砂轮的特性:硬度砂轮磨料脱落的难易程度。主要取决于结合剂的性能、数量及砂轮的制造工艺有超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬之分D、E、F；G、H、J；K、L；M、N；P、Q、R；S、T；Y选择原则加工硬材料用软砂轮，加工软材料用硬砂轮；磨削面积大时用软砂轮；内孔、平面、薄壁件用软砂轮；材料的导热性好用硬砂轮，反之用软砂轮；加工质量高用硬砂轮，反之用软砂轮。2020/1/12南京理工大学34砂轮的特性:结合剂砂轮中用以粘结磨料的物质。影响：强度、抗冲击性、耐热性、抗腐蚀性等常用结合剂：陶瓷（V）耐热、水、油、酸、碱，强度高；脆树脂（B）强度高有弹性；耐热、耐腐蚀性稍差橡胶（R）强度高有弹性，自锐性好；耐热、耐油性差金属（J）强度高有一定的韧性；自锐性差（多用于金刚石砂轮）2020/1/12南京理工大