机械制造基础第3章-金属切削加工方法与装备课件.ppt

1、第三章第3章金属切削加工方法与装备3.1车削加工3.2铣削加工3.3刨削、插削及拉削加工3.4钻、扩、铰削及镗削加工3.5齿形加工3.1车削加工3.1.1车削加工的工艺特点及其应用1.易于保证零件各加工表面的相互位置精度2.生产率高3.生产成本低4.适合于有色金属零件的精加工5.应用范围广3.1车削加工图3-1车削加工的主要工艺类型3.1车削加工3.1.2车床1.车床的主要类型与组成(1)车床的类型车床类型很多，根据结构布局、用途和加工对象的不同。1)卧式车床：卧式车床是通用车床中应用最普遍、工艺范围最广泛的一种类型，在卧式车床上可以完成各种类型的内外回转体圆柱面、圆锥面、成形面、螺纹、端面等

2、的加工，还可进行钻、扩、铰、滚花等加工。3.1车削加工图3-2CA6140型卧式车床外形图1主轴箱2拖板3尾座4床身5、9床腿6光杠7丝杠8溜板箱10进给箱11交换齿轮箱3.1车削加工图3-3立式车床1底座2工作台3立柱4垂直刀架5横梁6垂直刀架进给箱7侧刀架8侧刀架进给箱9顶梁2)立式车床：当工件直径较大而长度较短时，可采用立式车床加工。3.1车削加工3)转塔车床：转塔车床没有尾座和丝杠，在尾座的位置装有一个多工位的转塔刀架，该刀架可以安装多把刀具，通过转塔转位可以使不同的刀具依次处于工作位置，对工件进行不同内容的加工，减少了反复装夹刀具的时间，因此，在成批加工形状复杂的工件时具有较高的生产

3、率。图3-4转塔车床上加工的典型零件3.1车削加工图3-5转塔车床外形图1床身2溜板箱3进给箱4主轴箱5前刀架6转塔刀架3.1车削加工4)自动和半自动车床：自动、半自动车床是高效率的加工机床，它是适应成批或大量生产的需要而发展起来的。图3-6单轴六角自动车床1底座2床身3主轴箱4分配轴5前刀架6上刀架7后刀架8六角回转刀架3.1车削加工但其基本组成大致相同。1)床身：床身是卧式车床的基础部件，它是车床其他部件的安装基准，保证其他部件之间的正确位置和正确的相对运动轨迹。2)主轴箱：安装在床身的左上端，内装主传动系统和主轴部件。3)进给箱：安装在床身的左下方前侧，进给箱内有进给运动传动系统，用以控

4、制光杠及丝杠，实现进给运动变换和不同进给量的变换。4)溜板箱：安装在床身前侧拖板的下方，与拖板相连。5)刀架和拖板：拖板安装在床身的导轨上，在溜板箱的带动下沿导轨做纵向运动；刀架安装在拖板上，可与拖板一起做纵向运动，也可以经过溜板箱的传动，在拖板上做横向运动；刀架上安装刀具。(2)普通车床的组成尽管车床类型很多，结构布局各不相同，3.1车削加工6)尾座：安装在床身的右端尾座导轨上，可沿导轨纵向移动调整位置，用于安装顶尖支承长工件和安装钻头等刀具进行孔加工。2.普通车床的传动3.1车削加工图3-7CA6140型卧式车床传动系统图3.1车削加工3.数控车床(1)AD25型数控车床性能简介AD25型

5、数控车床是由河南安达机床有限公司引进日本技术生产的全功能精密数控车床。图3-8AD25型数控车床外形图3.1车削加工图3-9AD25型数控车床传动系统简图3.1.3车刀(2)AD25型数控车床传动系统如图3-9所示为AD25型数控车床的传动系统简图。3.1车削加工(1)整体式高速钢车刀选用一定形状的整体高速钢刀条，图3-10常用车刀的种类及用途145端面车刀290外圆车刀3外螺纹车刀470外圆车刀5成形车刀690左切外圆刀7切断车刀8内孔车槽车刀9内螺纹车刀1090内孔车刀1175内孔车刀3.1车削加工在其一端刃磨出所需要的切削刃部分形状就形成了整体式高速钢车刀，如图3-11a所示。(2)焊接

6、式硬质合金车刀这种车刀是把一定形状的硬质合金刀片钎焊在刀杆的刀槽内制成的，如图3-11b所示。(3)机械夹固式硬质合金车刀为了克服焊接硬质合金车刀所存在的缺点，人们创造和推广使用了机械夹固式结构，将刀片通过机械夹固的方式安装在车刀的刀杆上。1)机夹可重磨车刀：如图3-11c所示，此类车刀虽然可以避免由焊接所带来的缺陷，但车刀在用钝后仍需重磨，刃磨缺陷依然存在。2)机夹可转位车刀：如图3-11d所示，可转位车刀是采用机械夹固方式把具有一定形状的可转位刀片夹固在刀杆上而成。3.1车削加工图3-11车刀的结构形式a)整体式b)焊接式c)机夹可重磨式d)可转位式3.1车削加工图3-12可转位车刀的构成

7、1刀杆2刀垫3刀片4夹固元件3.1.4工件在车床上的安装1.用自定心卡盘安装3.1车削加工图3-13自定心卡盘3.1车削加工图3-14用自定心卡盘安装工件2.用顶尖安装3.1车削加工3.用单动卡盘安装图3-15用顶尖安装工件3.1车削加工图3-16固定顶尖与回转顶尖3.1车削加工图3-17单动卡盘图3-18单动卡盘安装零件示例3.1车削加工图3-19用单动卡盘安装工件时的找正a)用划线盘找正b)用百分表找正4.用花盘(花盘弯板)安装3.1车削加工图3-20用花盘安装工件3.1车削加工图3-21用花盘弯板安装工件5.用心轴安装1)锥度心轴：如图3-22a所示，其锥度为1100012000。3.1

8、车削加工图3-22心轴的种类2)圆柱心轴：如图3-22b所示，心轴是做成带螺母压紧形式的，3.1车削加工心轴与工件内孔是间隙量很小的间隙配合，工件套在心轴上后，靠螺母及垫圈压紧。3)可胀心轴：如图3-22c所示，工件装在可胀锥套上，拧紧右边螺母，使锥套沿心轴锥体向左移功而引起直径增大，即可胀紧工件。6.应用中心架和跟刀架附加支承(1)中心架主要用以车削有台阶或需要调头车削的细长轴。图3-23中心架的应用a)用中心架车外圆b)用中心架车端面3.1车削加工(2)跟刀架主要用来车削细长光轴，安装在车床刀架的床鞍上，图3-24跟刀架的应用3.1车削加工与整个刀架一起移动(如图3-24所示)。3.1.5

9、车削加工方法1.车外圆、端面及台阶面(1)车外圆刀具的运动方向与工件轴线平行时，将工件车削成圆柱形表面的加工称为车外圆，如图3-25所示。3.1车削加工(2)车端面轴类、盘套类工件的端面经常用来作为轴向定位和测量的基准。图3-25常见的外圆车削a)用直头车刀b)用弯头车刀c)用90偏刀3.1车削加工图3-26端面车削a)用弯头车刀b)用偏刀(由外圆向中心进给)c)用偏刀(由中心向外圆进给)(3)车台阶阶梯轴上不同直径的相邻两轴段组成台阶，车削台阶处外圆和端面的加工方法称为车台阶。3.1车削加工图3-27车台阶面a)车低台阶b)车高台阶2.切槽与切断3.1车削加工图3-28切槽刀3.1车削加工图

10、3-29切槽方法a)切窄槽b)切宽槽3.1车削加工1)切断刀的刀尖应严格与主轴中心等高，否则切断时将剩余一个凸起部分，并且容易使刀头折断，如图3-30所示。2)为了增加系统刚性，工件安装时应距卡盘近些，以免切削时工件振动。3)切削时采用手动进给，并降低切削速度，加切削液，以改善切削条件。3.孔加工(1)钻孔在车床上钻孔时，钻孔所用的刀具为麻花钻。图3-30切断3.1车削加工图3-31在车床上钻孔3.1车削加工4.车圆锥(1)一般圆锥锥角较大，直接用角度表示，如30、45、60等。(2)标准圆锥不同锥度有不同的使用场合。图3-32镗孔a)镗通孔b)镗不通孔c)镗环形槽(2)镗孔在车床上镗孔时，工

11、件旋转为主运动，镗刀在刀架带动下做进给运动。3.1车削加工(3)米制圆锥米制圆锥有40、60、80、100、120、140、160和200号8种，每种号数都表示圆锥大端直径(mm)。(4)莫氏圆锥莫氏圆锥有06共7个号码。(1)宽刀法宽刀法就是利用主切削刃横向直接车出圆锥面，如图3-33所示。(2)转动小滑板法根据图样标注或计算出的工件圆锥锥角，将小滑板转过/2后固定。图3-33宽刀法3.1车削加工图3-34转动小滑板法(3)偏移尾座法如图3-35所示，工件装夹在两顶尖之间，将尾座上部沿横向偏移一定距离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/2，车刀纵向自动进给即可车出所需锥

12、面。3.1车削加工图3-35偏移尾座法3.1车削加工(4)靠模法如图3-36所示，靠模装置的底座固定在车床床身上，图3-36靠模法3.1车削加工装在底座上的靠模板可绕中心轴旋转到与工件轴线成所需的半锥角/2，靠模板内的滑块可自由地沿靠模板滑动，滑块与中滑板用螺钉压板固定在一起，为使中滑板能横向自由滑动，需将中滑板横向进给丝杠与螺母脱开，同时将小滑板转过90用于吃刀。5.车螺纹3.1车削加工6.车成形面图3-37螺纹车刀的安装3.1车削加工(1)用普通车刀车成形面采用双手操作，同时作纵横向进给，车刀做合成运动，车削出所要求的成形面，如图3-38所示。(2)用成形车刀车成形面切削刃形状和工件成形面

13、素线形状相同的车刀(f=0时)称为成形车刀。图3-38用普通车刀车成形面3.1车削加工图3-39用成形车刀车成形面(3)用靠模法车成形面这种方法与靠模法加工锥面的方法一样，如图3-40所示，只需把锥度靠模板换成曲线靠模板即可。3.1车削加工图3-40用靠模法车成形面3.2铣削加工3.2.1概述1.铣削加工工艺特点及其应用(1)铣削加工生产率高由于多个刀齿参与切削，切削刃的作用总长度长，每个刀齿的切削载荷相同时，总的金属切除率就会明显高于单刃刀具切削的效率。图3-41常见的铣削加工工艺类型3.2铣削加工(2)断续切削铣削时，每个刀齿依次切入和切出工件，形成断续切削，切入和切出时会产生冲击和振动。

14、(3)容屑和排屑由于铣刀是多刃刀具，相邻两刀齿之间的空间有限，每个刀齿切下的切屑必须有足够的空间容纳并能够顺利排出，否则会破坏刀具。(4)加工方式灵活采用不同的铣削方式、不同的刀具，可以适应不同工件材料和切削条件的要求，以提高切削效率和刀具寿命。2.铣削用量四要素图3-42铣削用量要素a)圆周铣削b)端面铣削3.2铣削加工(1)背吃刀量ap是在通过切削刃基点并垂直于工作平面方向上测量的吃刀量，即平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。(2)侧吃刀量ae在平行于工作平面并与切削刃基点的进给运动垂直的方向上测量的吃刀量，即垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。(3)铣削速度vc铣削速度为

15、铣刀主运动的线速度，单位为m/min。(4)进给量进给量是铣刀与工件在进给方向上的相对位移量。1)每齿进给量fz：是铣刀每转一个刀齿时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/z。2)每转进给量f：是铣刀每转一转时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/r。3.2铣削加工3)进给速度vf：是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。3.2.2铣床1.普通铣床(1)升降台铣床升降台铣床是普通铣床中应用最广泛的一种类型。3.2铣削加工(2)龙门铣床龙门铣床是一种大型高效通用机床，图3-43卧式升降台铣床1床身2悬梁3铣刀轴4工作台5滑座6悬梁支架7升降台8底座3.2

16、铣削加工结构上呈框架式结构布局，具有较高的刚度及抗震性。(3)万能工具铣床万能工具铣床的横向进给运动由主轴座的移动来实现，纵向及垂直方向进给运动由工作台及升降台的移动来实现，如图3-45所示。图3-44龙门铣床1床身2、8侧铣头3、6立铣头4立柱5横梁7操纵箱9工作台3.2铣削加工2.加工中心图3-45万能工具铣床3.2铣削加工图3-46XH715A型立式加工中心1床身2滑座3工作台4立柱5主轴箱6操作面板7刀库8换刀机械手3.2铣削加工3.2.3铣刀1.铣刀的类型1)按用途不同，铣刀可分为圆柱铣刀、面铣刀、盘形铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。2)按结构不同，铣刀分为整

17、体式、焊接式、装配式、可转位式。3)按齿背形式，铣刀可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀。2.铣刀的应用1)圆柱铣刀：如图3-41a所示，圆柱铣刀仅在圆柱表面上有直线或螺旋线切削刃(螺旋角=3045)，没有副切削刃。2)面铣刀：如图3-41b所示，面铣刀主切削刃分布在圆柱或圆锥表面上，端部切削刃为副切削刃。3.2铣削加工3)立铣刀：如图3-41c、d、e、h所示，立铣刀一般由34个刀齿组成，圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面上分布着副切削刃，工作时只能沿刀具的径向进给，而不能沿铣刀轴线方向做进给运动。4)盘形铣刀：盘行铣刀包括三面刃铣刀、槽铣刀。5)键槽铣刀：如图3-41i、j所示，键槽铣刀只有两个刀瓣，圆

18、柱面和端面都有切削刃。6)角度铣刀：角度铣刀有单角铣刀和双角铣刀两种，如图3-41l、m所示，主要用于铣削沟槽和斜面。7)成形铣刀：如图3-41n、p所示，成形铣刀用于加工成形表面，其刀齿廓形根据被加工工件的廓形来确定。3.2铣削加工8)模具铣刀：如图3-41o所示，模具铣刀主要用于加工模具型腔或凸模成形表面。3.2.4工件在铣床上的安装1.用平口钳安装3.2铣削加工2.用回转工作台安装图3-47用平口钳安装工件3.2铣削加工3.用万能分度头安装图3-48回转工作台3.2铣削加工图3-49万能分度头3.2铣削加工图3-50用万能分度头安装工件a)用分度头顶尖安装b)用分度头卡盘安装(竖直)c)

19、用分度头卡盘安装(倾斜)3.2铣削加工图3-51铣床常用的工件安装方法a)用压板螺栓安装b)用V形块安装3.2.5铣削加工方法1.铣平面3.2铣削加工图3-52铣平面的方法a)面铣刀铣水平面b)面铣刀铣垂直面c)套式立铣刀铣水平面d)套式立铣刀铣垂直面e)圆柱铣刀铣水平面f)三面刃铣刀铣台阶面g)三面刃铣刀铣平面h)立铣刀铣轴扁平面i)立铣刀铣垂直面j)立铣刀铣台阶面k)立铣刀铣小凸台l)立铣刀铣内凹平面2.铣沟槽3.2铣削加工图3-53铣沟槽a)立铣刀铣直槽b)三面刃铣刀铣直槽c)键槽铣刀铣键槽d)铣角度槽e)铣燕尾槽f)铣T形槽g)在圆形工作台上用立铣刀铣圆弧槽h)铣螺旋槽3.2铣削加工3

20、.铣斜面1)用倾斜的垫铁将工件垫成所需的角度铣斜面，如图3-54a所示。2)在主轴能绕水平轴旋转的立式铣床上，以及带有万能铣头的卧式铣床上，可用改变主轴和铣刀角度的方法来铣斜面，如图3-54b所示。3)用与斜面角度相同的角度铣刀铣斜面，如图3-54c所示。4)对于圆形或特殊形状的工件可利用分度头将工件转成所需角度来铣斜面，如图3-54d所示。图3-54铣斜面a)使用垫铁铣斜面b)用偏转铣刀铣斜面c)用角度铣刀铣斜面d)用分度头铣斜面3.2铣削加工4.铣成形面图3-55用成形铣刀铣成形面a)铣凸棱b)用盘形成形铣刀铣齿槽c)用指形铣刀铣齿槽3.3刨削、插削及拉削加工3.3.1刨削加工1.刨削加工

21、的工艺特点及应用范围(1)刨削加工的工艺特点1)加工质量：刨削加工的精度和表面粗糙度与铣削大致相当，但刨削主运动为往复直线运动，只能中低速切削。2)加工范围：刨削不如铣削加工范围广泛，铣削的许多加工内容是刨削无法代替的，例如加工内凹平面、型腔、封闭型沟槽以及有分度要求的平面沟槽等。3)生产率：刨削生产率一般低于铣削，因为铣削是多刃刀具的连续切削，无空程损失，硬质合金面铣刀还可以高速切削。4)加工成本：由于牛头刨床结构比铣床简单，刨刀的制造和刃磨比铣刀容易，因此，一般刨削的成本比铣削低。3.3刨削、插削及拉削加工(2)刨削加工的应用如图3-56所示，刨削主要用来加工平面(包括水平面、垂直面和斜面

22、)，也广泛用于加工直槽，如直角槽、燕尾槽和T形槽等。图3-56刨削加工的应用3.3刨削、插削及拉削加工2.刨床(1)牛头刨床牛头刨床适合于加工中小型零件。图3-57牛头刨床外形图1刀架2转盘3滑枕4床身5横梁6工作台1)牛头刨床的编号方法：B6065型牛头刨床，3.3刨削、插削及拉削加工其中B为刨床汉语拼音的第一个字母；60为牛头刨床类别；65是指最大刨削长度的厘米数，即B6065型牛头刨床的最大刨削长度为650cm。2)牛头刨床的组成部分及其作用：B6065型牛头刨床如图3-57所示。床身：用来支承刨床的各部件。其顶面有导轨，供滑枕沿导轨做往复直线运动。垂直面有导轨，供工作台升降使用，床身内

23、部有传动机构。滑枕：滑枕主要用来带动刨刀做往复直线运动，滑枕的前端装有刀架。3.3刨削、插削及拉削加工刀架：刀架的结构如图3-58所示，其主要用于夹持刨刀。当转动刀架手柄时，滑板便可沿转盘上的导轨带动刨刀作上下移动。若松开转盘上的螺母，可将转盘转一定角度，以实现刀架斜向进给，滑板上装有可偏转的刀座，抬刀板可以绕销轴向上转动，这样在空行程时，刀板绕销轴自由上抬，可减少刀具与工件的摩擦。(2)龙门刨床龙门刨床是用来刨削大型零件的刨床。3.3刨削、插削及拉削加工图3-58刀架1刀架手柄2转盘3销轴4刀夹5抬刀板6刀座7滑板3.3刨削、插削及拉削加工图3-59龙门刨床外形图1左侧刀架2横梁3左立柱4顶

24、梁5左垂直刀架6右垂直刀架7右立柱8右侧刀架9工作台10床身3.3刨削、插削及拉削加工3.刨刀(1)普通刨刀图3-60刨刀3.3刨削、插削及拉削加工图3-61常用刨刀的形状及其应用(2)宽刃刨刀如图3-62所示，其切削刃比普通刨刀宽，刃宽小于50mm时，用硬质合金刀片，刃宽大于50mm时，用高速钢刀片。3.3刨削、插削及拉削加工1)刨床的精度要求高，运动平稳性要好。图3-62宽刃细刨刀3.3刨削、插削及拉削加工2)工件材料组织和硬度要均匀，粗刨和普通精刨后都要进行时效处理。3)总的加工余量为0.30.4mm，每次进给的背吃刀量为0.040.05mm，进给量根据刃宽或圆弧半径确定，一般切削速度选

25、取vc=210m/min。4)宽刃细刨时要加切削液。4.工件在刨床上的安装(1)用平口虎钳安装工件机用平口钳是一种通用性较强的装夹工具，使用方便灵活，适用于装夹形状简单、尺寸较小的工件。1)工件的被加工面必须高出钳口，否则应用平行垫铁垫高。2)为了保护钳口不受损伤，在夹持毛坯件时，常先在钳口上垫铜皮等护口片。3.3刨削、插削及拉削加工3)使用垫铁夹紧工件时，要用木槌或铜锤轻击工件的上平面，使工件紧贴垫铁。4)如果工件按划线加工，可用划针和内卡钳来找正工件，如图3-63b所示。5)装夹刚性较差的工件(如框形工件)时，为了防止工件变形，应先将工件的薄弱部分支撑起来或垫实，如图3-63c所示。图3-

26、63用机用平口钳安装工件a)用垫铁垫高工件b)用划线法校正工件c)框形工件的夹紧3.3刨削、插削及拉削加工(2)用压板、螺栓在工作台上安装工件有些工件较大或形状特殊，需要用压板螺栓和垫铁把工件直接固定在工作台上进行刨削。图3-64在工作台上安装工件a)用压板螺钉b)用螺钉撑和挡块3.3刨削、插削及拉削加工(3)用专用夹具安装工件这种安装方法既保证工件加工后的准确图3-65插削孔内键槽3.3刨削、插削及拉削加工性，又安装迅速，不需花费找正时间，但要预先制造专用夹具，所以多用于成批生产。3.3.2插削加工图3-66插床外形图1圆工作台2滑枕3滑枕导轨座4床身5分度装置6床鞍7溜板3.3刨削、插削及

27、拉削加工图3-67键槽插刀的种类a)高速钢整体插刀b)机夹插刀c)插刀活动刀杆1弹簧2转轴3夹刀板3.3刨削、插削及拉削加工3.3.3拉削加工1.拉削加工的工艺特点及应用图3-68圆孔拉削加工(1)拉削加工的工艺特点3.3刨削、插削及拉削加工1)生产率高：拉削时刀具同时工作的刀齿数多、切削刃长，且拉刀的刀齿分粗切齿、精切齿和校准齿，在一次工作行程中就能完成工件的粗、精加工及修光，机动时间短，因此，拉削的生产率很高。2)加工质量较高：拉刀是定尺寸刀具，用校准齿进行校准、修光工作；拉床采用液压系统，驱动平稳；拉削速度低(vc=28m/min)，不会产生积屑瘤。3)拉刀寿命长：由于拉削切削速度低，切

28、削厚度小，在每次拉削过程中，每个刀齿只切削一次，工作时间短，拉刀磨损小。4)容屑、排屑和散热困难：拉削属于封闭式切削，如果被切屑堵塞，加工表面质量就会恶化，损坏刀齿，甚至会造成拉刀断裂。3.3刨削、插削及拉削加工5)拉刀制造复杂、成本高：每种拉刀只适用于加工一种规格尺寸的型孔或槽，因此，拉削主要适用于大批大量生产和成批生产中。(2)拉削加工的应用2.拉床3.拉刀3.3刨削、插削及拉削加工图3-69拉削加工的典型工件截面形状3.3刨削、插削及拉削加工图3-70卧式拉床外形图(1)拉刀的种类3.3刨削、插削及拉削加工1)按加工表面的不同，拉刀可分为内拉刀和外拉刀。2)按拉刀结构不同，可分为整体拉刀

29、、焊接拉刀、装配拉刀和镶齿拉刀。3)按受力方向不同，又可分为拉刀和推刀。图3-71拉刀形状a)花键拉刀b)平体键槽拉刀c)平面拉刀3.3刨削、插削及拉削加工图3-72推刀及其工作图(2)拉刀的结构以圆孔拉刀为例，如图3-73所示，它包括柄部、颈部、过渡锥、前导部、切削部、校准部、后导部和支托部。3.3刨削、插削及拉削加工图3-73圆孔拉刀的结构3.3刨削、插削及拉削加工图3-74拉刀及工件的安装3.4钻、扩、铰削及镗削加工3.4.1孔加工概述1)孔加工刀具多为定尺寸刀具，如钻头、铰刀等，在加工过程中，磨损造成的刀具形状和尺寸变化直接影响被加工孔的精度。2)由于受被加工孔尺寸的限制，切削速度很难

30、提高，影响加工生产率和加工表面质量，尤其是对较小的孔进行精密加工时，为达到所需的速度，需要使用专门的装置，对机床的性能也提出了很高的要求。3)刀具的结构受孔的直径和长度限制，刚性较差。4)孔加工时，刀具一般是在半封闭的空间下工作，排屑困难；切削液难以进入切削区域，散热条件差，切削区热量集中，温度较高，影响刀具的寿命和钻孔加工质量。3.4.2钻、扩、铰削加工3.4钻、扩、铰削及镗削加工1.钻床(1)立式钻床在立式钻床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪沉头孔、锪端面等工作。图3-75立式钻床的应用3.4钻、扩、铰削及镗削加工(2)台式钻床如图3-77所示为Z4012型台式钻床。图3-76Z51

31、25型立式钻床外形图3.4钻、扩、铰削及镗削加工图3-77Z4012型台式钻床3.4钻、扩、铰削及镗削加工(3)摇臂钻床摇臂钻床是适用于大型工件的孔加工的钻床，其结构如图3-78所示。图3-78Z3050型摇臂钻床(4)钻削中心如图3-79所示为带转塔式刀库的数控钻削中心的外3.4钻、扩、铰削及镗削加工形图。图3-79数控钻削中心外形图3.4钻、扩、铰削及镗削加工2.钻孔(1)麻花钻它是一种粗加工刀具，由工具厂大量生产，供应市场。1)工作部分：麻花钻工作部分分为切削部分和导向部分。3.4钻、扩、铰削及镗削加工图3-80麻花钻组成与结构前刀面：毗邻切削刃，是起排屑和容屑作用的螺旋槽表面。3.4钻

32、、扩、铰削及镗削加工后刀面：位于工作部分的前端，与工件加工表面(即孔底的锥面)相对，其形状由刃磨方法决定，在麻花钻上一般为螺旋圆锥面。主切削刃：前刀面与后刀面的交线。由于麻花钻前刀面和后刀面各有两个，所以主切削刃也有两条。横刃：两个后刀面相交所形成的切削刃。它位于切削部分的最前端，切削被加工孔的中心部分。副切削刃：麻花钻前端外圆棱边与螺旋槽的交线。显然，麻花钻上有两条副切削刃。刀尖：两条主切削刃与副切削刃相交的交点。2)柄部：用于装夹钻头和传递动力。3)颈部：是柄部与工作部分的连接部分，并作为磨外径时砂轮退刀和打印标记处。3.4钻、扩、铰削及镗削加工(2)麻花钻及工件在机床上的安装麻花钻头按尾

33、部形状的不同，有不同的安装方法。图3-81用变锥套安装与拆卸钻头3.4钻、扩、铰削及镗削加工图3-82钻卡头3.4钻、扩、铰削及镗削加工图3-83工件的夹持方法(3)钻孔的工艺特点及应用钻孔与车削外圆相比，3.4钻、扩、铰削及镗削加工工作条件要困难得多。1)容易产生“引偏”。麻花钻直径和长度受所加工孔的限制，一般呈细长状，刚性较差。为形成切削刃和容纳切屑，必须做出两条较深的螺旋槽，致使钻心变细，进一步削弱了钻头的刚性。为减少导向部分与已加工孔壁的摩擦，钻头仅有两条很窄的棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用也很差。钻头横刃处的前角具有很大的负值，切削条件极差，实际上不是在切削，而是挤刮金属，加上由

34、钻头横刃3.4钻、扩、铰削及镗削加工钻头的两个主切削刃，很难磨得完全对称，图3-84钻头的引偏a)钻削时引偏b)车削时引偏3.4钻、扩、铰削及镗削加工加上工件材料的不均匀性，钻孔时的背向力不可能完全抵消。图3-85预钻定心坑3.4钻、扩、铰削及镗削加工图3-86以钻模为钻头导向3.4钻、扩、铰削及镗削加工2)排屑困难。3)钻头易磨损。3.扩孔(1)扩孔钻如图3-87所示，扩孔钻外形与麻花钻相似，只是加工余量小，其切削刃较短，因而容屑槽浅，刀具圆周齿数比麻花钻多(一般为34个)，刀体强度高、刚性好。(2)扩孔的工艺特点及应用1)扩孔时背吃刀量小，切屑窄、易排出，不易擦伤已加工表面。图3-87扩孔

35、钻3.4钻、扩、铰削及镗削加工2)切削刃不是从外圆延伸到中心，避免了横刃和由横刃所引起的不良影响。3)因容屑槽较窄，扩孔钻上有34个刀齿，增加了扩孔时的导向作用，切削比较平稳，同时提高了生产率。4.铰孔(1)铰刀铰刀种类很多，根据使用方式不同可分为手用铰刀和机用铰刀；根据用途不同可分为圆柱孔铰刀和圆锥孔铰刀；按刀具结构进行分类，可分为整体式、套装式和镶片铰刀等。(2)铰刀的工艺特点及应用1)刚性和导向性好。2)铰刀具有修光部分，其作用是校准孔径、修光孔壁，从而进一步提高了孔的加工质量。3.4钻、扩、铰削及镗削加工3)铰孔的加工余量小，切削力较小，所产生的热较少，工件的受力变形较小；并且铰孔切削

36、速度低，可避免积屑瘤的不利影响，因此，使得铰孔质量较高。图3-88铰刀的结构组成3.4.3镗削加工3.4钻、扩、铰削及镗削加工1.镗床(1)卧式镗床卧式镗床的外形如图3-89所示。1)主运动：包括镗轴的旋转运动和平旋盘的旋转运动，而且二者是独立的，分别由不同的传动机构驱动。2)进给运动：卧式镗床的进给运动包括：镗轴的进给运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台的纵、横向进给运动，平旋盘上的径向刀架的径向进给运动。图3-89卧式镗床外形图3.4钻、扩、铰削及镗削加工3)辅助运动：包括主轴、主轴箱及工作台在进给方向上的快速调位运动、后立柱的纵向调位运动、后支架的垂直调位运动、工作台的转位运动。图3-90

37、卧式镗床的主要加工方法3.4钻、扩、铰削及镗削加工(2)坐标镗床坐标镗床是一种高精密机床，主要用于镗削高精度的孔，特别适于加工相互位置精度很高的孔系，如钻模、镗模等的孔系。2.镗刀3.4钻、扩、铰削及镗削加工(1)单刃镗刀普通单刃镗刀只有一条主切削刃在单方向参加切削图3-91立式单柱坐标镗床3.4钻、扩、铰削及镗削加工，其结构简单、制造方便、通用性强，但刚性差，镗孔尺寸调节不方便，生产效率低，对工人操作技术要求高。图3-92单刃镗刀3.4钻、扩、铰削及镗削加工(2)双刃镗刀双刃镗刀是定尺寸的镗孔刀具，图3-93固定式双刃镗刀3.4钻、扩、铰削及镗削加工通过改变两切削刃之间的距离，实现对不同直径

38、孔的加工。1)固定式镗刀。2)可调式双刃镗刀。3)浮动镗刀。3.镗孔的工艺特点及应用(1)镗孔的工艺特点1)镗削可以加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔，如通孔、不通孔、阶梯孔等，特别是有位置精度要求的孔和孔系。2)在镗床上利用镗模能校正原有孔的轴线歪斜与位置误差。3.4钻、扩、铰削及镗削加工3)刀具结构简单，且径向尺寸大都可以调节，用一把刀具就可加工直径不同的孔，在一次安装中，既可进行粗加工，又可进行半精加工和精加工。4)镗削加工操作技术要求高，生产率低。(2)镗孔的应用如上所述，镗孔适合于单件小批生产中对复杂的大型工件上的孔系进行加工。3.5齿形加工3.5.1齿形加工方

39、法概述1.齿轮常用材料及其力学性能1)轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。2)对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要有足够的抗弯强度与韧性。3)要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。2.齿形获得方法3.齿形加工原理3.5.2滚齿加工3.5.3插齿加工3.5.4齿形的精加工方法3)要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。表3-1齿轮的常用材料及其力学性能材料牌号热处理力 学 性 能硬度强度极限/MPa屈服极限/MPa疲劳极限/MPa极限循环次数优质碳素钢35正火调质150180HBW190230HBW5006503203502402701045正火调质170200HBW22

40、0250HBW610700750900360450260300320360整体淬火4045HRC1000750430450（34）1表面淬火4550HRC750450320360（68）13)要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。表3-1齿轮的常用材料及其力学性能合金钢35SiMn调质200260HBW750500380140Cr42SiMn40MnB调质250280HBW9001000800450500整体淬火4550HRC1400160010001100550650（46）1表面淬火5055HRC1000850500（68）120Cr20SiMn20MnB渗碳淬火5662HRC

41、800650420（915）118CrMnTi20MnVB渗碳淬火5662HRC1150950550（915）112NiCr渗碳淬火5662HRC9505005503)要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。表3-1齿轮的常用材料及其力学性能铸钢ZG 270500ZG 310570ZG 340640正火140176HBW160210HBW180210HBW5005506003003203502302402601铸铁HT200HT300170230HBW190250HBW200300100120130150QT400QT600正火156200HBW200270HBW4006003004

42、20200220240260塑料Me尼龙20HBW90603)要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。表3-1齿轮的常用材料及其力学性能夹布胶木3040HRC851002.齿形获得方法(1)无屑加工齿形的无屑加工有铸造、粉末冶金、精密锻造、热轧、冷挤、注塑等。(2)切削加工对于传动精度要求较高的齿轮，目前主要是采用去除材料的方法。3.齿形加工原理(1)成形法(2)展成法展成法是利用一对齿轮啮合的原理进行加工的。3.齿形加工原理表3-2齿形加工方法、加工精度及适用范围加工方法刀具机床加工精度及适用范围仿形法成形铣盘形铣刀铣床加工精度和生产率都较低指形铣刀滚齿机或铣床同上，是大型无槽人字

43、齿轮的主要加工方法拉齿齿轮拉刀拉床加工精度和生产率较高，拉刀专用，适用于大批生产，尤其是内齿轮加工更是适宜3.齿形加工原理表3-2齿形加工方法、加工精度及适用范围展成法滚齿齿轮滚刀滚齿机加工精度为IT6IT10，表面粗糙度值为Ra6332m，常用于加工直齿轮、斜齿轮及蜗轮插齿和刨齿插齿刀刨齿刀插齿机刨齿机加工精度为IT7IT9，表面粗糙度值为Ra6332m，适用于加工内外啮合的圆柱齿轮、双联齿轮、三联齿轮，齿条和锥齿轮等剃齿剃齿刀剃齿机加工精度为IT6IT7。常用于滚齿、插齿后，淬火前的精加工(1)成形法1)加工原理：成形法是利用与被加工齿轮齿槽法面截形相一致的刀具，在齿坯上加工出齿形。图3-

44、94圆柱齿轮的成形铣削a)盘形齿轮铣刀铣削b)指形齿轮铣刀铣削c)斜齿圆柱齿轮铣削2)齿轮铣刀：成形法铣削齿轮所用的刀具有盘形齿轮铣刀和指形铣刀，前者适于加工小模数(m8mm)的直齿、斜齿圆柱齿轮，(1)成形法后者适于加工大模数(m=840mm)的直齿、斜齿齿轮，特别是人字齿轮。表3-3盘形铣刀刀号刀号12345678加工轮齿范围12131416172021252634355455134135(2)展成法展成法是利用一对齿轮啮合的原理进行加工的。图3-95展成法加工原理a)插齿加工b)滚齿加工c)剃齿加工3.5.2滚齿加工1.滚齿加工原理2.滚齿加工3.齿轮滚刀4.Y3150E型滚齿机5.数控

45、滚齿机简介1.滚齿加工原理图3-96滚齿加工原理1.滚齿加工原理图3-97滚齿加工过程2.滚齿加工(1)直齿圆柱齿轮加工由滚齿原理可知，滚切直齿圆柱齿轮时所需的加工运动包括形成渐开线的复合展成运动、形成全齿长所需的垂直进给运动和切出全齿深所需的径向进给运动。1)展成运动传动链：联系滚刀主轴旋转和工作台旋转的传动链(刀具45ux67工作台)为展成运动传动链，由它保证工件和刀具之间严格的运动关系，其中换置机构ux用来适应工件齿数和滚刀线数的变化。2)主运动传动链：主运动传动链是联系动力源和滚刀主轴的传动链，它是外联系传动链。2.滚齿加工图3-98滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图3)垂直进给运动传动链：

46、为了使刀架得到该运动，用垂直进给传动链(78uf910)将工作台和刀架联系起来。2.滚齿加工(2)斜齿圆柱齿轮加工滚切斜齿圆柱齿轮需要两个成形运动，即形成渐开线齿廓的展成运动和形成齿长螺旋线的运动。图3-99滚切斜齿轮圆柱齿轮的传动原理图2.滚齿加工(3)蜗轮加工用蜗轮滚刀加工蜗轮的原理是模拟蜗杆与蜗轮的啮合传动过程。图3-100切向进给加工蜗轮原理(4)滚刀的安装在滚切直齿和斜齿圆柱齿轮时，2.滚齿加工为保证加工出的齿形的正确性，滚刀与工件的相对位置关系应符合相应的螺旋齿轮啮合的相互位置关系，即滚刀的齿形螺旋线的方向应与被加工齿轮的齿向相同。图3-101加工直齿圆柱齿轮时滚刀安装角的调整示意

47、图2.滚齿加工图3-102加工斜齿圆柱齿轮时滚刀安装角的调整示意图3.齿轮滚刀(1)滚刀基本蜗杆齿轮滚刀是滚齿加工的刀具，它相当于一个螺旋角很大的斜齿圆柱齿轮。图3-103滚刀基本蜗杆3.齿轮滚刀(2)滚刀基本结构滚刀结构分为整体式、镶齿式等类型，如图3-104所示。图3-104滚刀结构a)整体式滚刀结构b)镶齿式滚刀结构1刀体2刀片3端盖(3)滚刀的几何参数3.齿轮滚刀1)齿轮滚刀的外径与孔径：滚刀外径是一个很重要的结构尺寸，它直接影响其他结构参数(孔径、圆周齿数等)的合理性、切削过程的平稳性、滚刀精度和寿命、滚刀的制造工艺性和加工齿轮的表面质量。2)齿轮滚刀的长度：齿轮滚刀的最小长度应满足

48、两个要求：能完整地包络出齿轮的齿廓；滚刀两端边缘的刀齿不应负荷过重。3)齿轮滚刀的头数：滚刀的头数对滚齿生产率和加工精度都有重要影响。4)齿轮滚刀的圆周齿数：齿轮滚刀的圆周齿数影响切削过程的平稳性、加工表面的质量和滚刀的使用寿命。3.齿轮滚刀(4)滚刀的精度滚刀按精密程度分为AAA级、AA级、A级、B级、C级。3.齿轮滚刀表3-4滚刀公差等级与被加工齿轮公差等级的关系滚刀公差等级AAA级AA级A级B级C级被加工齿轮公差等级678899104.Y3150E型滚齿机(1)机床组成图3-105Y3150E型滚齿机1床身2立柱3刀架溜板4刀杆5刀架体6支架7心轴8后立柱9工作台10床鞍4.Y3150E

49、型滚齿机(2)传动系统分析从前面分析可知，滚齿机的主要运动是由主运动传动链、展成运动传动链、重直进给运动传动链和附加运动传动链组成。1)主运动传动链：主运动传动链的两端件是：电动机滚刀主轴。图3-106Y3150E型滚齿机的传动系统图4.Y3150E型滚齿机2)展成运动传动链：展成运动传动链的两端件是：滚刀主轴工作台。3)垂直进给运动传动链：垂直进给运动传动链的两端件是工作台和刀架。4)附加运动传动链：滚切斜齿轮时主运动传动链和垂直进给运动传动链与加工直齿圆柱齿轮时相同。(3)运动合成机构在加工斜齿圆柱齿轮时，展成运动和附加运动传动链要通过合成机构合成后传递给工作台。图3-107速度合成机构原

50、理图5.数控滚齿机简介图3-108立式数控滚齿机1径向滑座(立柱)2垂直滑座3滚刀架4切向滑座5工作台6外支架5.数控滚齿机简介(1)机床的组成如图3-108所示为一台立式数控滚齿机外形图。(2)机床的传动特点如图3-109所示为某数控滚齿机的传动系统示意图。1)传动系统的各个运动部分均由各自的伺服电动机独立驱动。图3-109数控滚齿机的传动原理5.数控滚齿机简介2)数控滚齿机的各个传动环节相互独立，完全摆脱了传动齿轮和行程挡块调整方式，加工时通过人机对话的方式用键盘输入编程(或调用存储程序)，只要把所要求的加工方式、工件和刀具参数、切削用量等输入即可，而且编程时不需停机，工作程序可以储存供再