第1章工件表面成形方法與機械加工方法

第一章機械加工方法一、零件的成形原理

二、機械加工方法重慶科技學院：孟杰一、零件的成形原理機械制造過程針對不同的要求可以采用不同的加工方法，如鍛造、鑄造、焊接、機械加工、熱處理等。就機械加工而言，是根據(jù)具體的設計要求選用相應的切削加工方法即：在機床上通過刀具與工件的相對運動，從工件毛坯上切除多余金屬，使之形成符合要求的形狀、尺寸的表面的過程。因此，機械加工過程是工件表面的形成過程。重慶科技學院：孟杰一、零件的成形原理1.工件表面的構成

機械零件的表面形狀千變萬化，但大都是由幾種常見的表面組合而成的。重慶科技學院：孟杰一、零件的成形原理重慶科技學院：孟杰一、零件的成形原理由這些表面組成各種類型的零件。下圖是幾種常見的零件類型。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法根據(jù)機床運動的不同、刀具的不同，可將去除零件毛坯多余材料的切削方法分為幾種主要不同方法。主要有：車削、銑削、刨削、磨削、鉆削和特種加工等。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法1.車削

車削中工件旋轉，形成主切削運動。刀具沿平行旋轉軸線運動時，就形成內、外圓柱面。刀具沿與軸線相交的斜線運動，就形成錐面。仿形車床或數(shù)控車床上，可以控制刀具沿著一條曲線進給，則形成一特定的旋轉曲面。采用成型車刀，橫向進給時，也可加工出旋轉曲面來。車削還可以加工螺紋面、端平面及偏心軸等。車削加工精度一般為IT8—IT7，表面粗糙度為6.3—1.6μm。精車時，可達IT6—IT5，粗糙度可達0.4—0.1μm。車削的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡單。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法2.銑削主切削運動是刀具的旋轉。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，平面是由銑刀的端面刃形成的。提高銑刀的轉速可以獲得較高的切削速度，因此生產(chǎn)率較高。但由于銑刀刀齒的切入、切出，形成沖擊，切削過程容易產(chǎn)生振動，因而限制了表面質量的提高。這種沖擊，也加劇了刀具的磨損和破損，往往導致硬質合金刀片的碎裂。在切離工件的一般時間內，可以得到一定冷卻，因此散熱條件較好。按照銑削時主運動速度方向與工件進給方向的相同或相反，又分為順銑和逆銑。順銑：銑削力的水平分力與工件的進給方向相同，工件臺進給絲杠與固定螺母之間一般有間隙存在，因此切削力容易引起工件和工作臺一起向前竄動，使進給量突然增大，引起打刀。在銑削鑄件或鍛件等表面有硬度的工件時，順銑刀齒首先接觸工件硬皮，加劇了銑刀的磨損。

重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法2.銑削逆銑：可以避免順銑時發(fā)生的竄動現(xiàn)象。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，加速了刀具的磨損。同時，逆銑時，銑削力將工件上抬，易引起振動，這是逆銑的不利之處。銑削的加工精度一般可達IT8—IT7，表面粗糙度為6.3—1.6μm。

普通銑削一般只能加工平面，用成形銑刀也可以加工出固定的曲面。數(shù)控銑床可以用軟件通過數(shù)控系統(tǒng)控制幾個軸按一定關系聯(lián)動，銑出復雜曲面來，這時一般采用球頭銑刀。數(shù)控銑床對加工葉輪機械的葉片、模具的模芯和型腔等形狀復雜的工件，具有特別重要的意義。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法3.刨削刨削時，刀具的往復直線運動為切削主運動。因此，刨削速度不可能太高，生產(chǎn)率較低。刨削比銑削平穩(wěn)，其加工精度一般可達IT8—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—1.6μm，精刨平面度可達0.02/1000，表面粗糙度為0.8—0.4μm。

重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法4.磨削磨削以砂輪或其它磨具對工件進行加工，其主運動是砂輪的旋轉。砂輪的磨削過程實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。磨削中，磨粒本身也由尖銳逐漸磨鈍，使切削作用變差，切削力變大。當切削力超過粘合劑強度時，圓鈍的磨粒脫落，露出一層新的磨粒，形成砂輪的“自銳性”。但切屑和碎磨粒仍會將砂輪阻塞。因而，磨削一定時間后，需用金剛石車刀等對砂輪進行修整。磨削時，由于刀刃很多，所以加工時平穩(wěn)、精度高。磨床是精加工機床，磨削精度可達IT6—IT4，表面粗糙度Ra可達1.25—0.01μm，甚至可達0.1—0.008μm。磨削的另一特點是可以對淬硬的金屬材料進行加工。因此，往往作為最終加工工序。磨削時，產(chǎn)生熱量大，需有充分的切削液進行冷卻。按功能不同，磨削還可分為外圓磨、內孔磨、平磨等。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法5.鉆削與鏜削

在鉆床上，用鉆頭旋轉鉆削孔，是孔加工的最常用方法。鉆削的加工精度較低，一般只能達到IT10，表面粗糙度一般為12.5—6.3μm在鉆削后常常采用擴孔和鉸孔來進行半精加工和精加工。擴孔采用擴孔鉆，鉸孔采用鉸刀進行加工。鉸削加工精度一般為IT9—IT6，表面粗糙度為Ra1.6—0.4μm。擴孔、鉸孔時，鉆頭、鉸刀一般順著原底孔的軸線，無法提高孔的位置精度。鏜孔可以較正孔的位置。鏜孔可在鏜床上或車床上進行。在鏜床上鏜孔時，鏜刀基本與車刀相同，不同之處是工件不動，鏜刀在旋轉。鏜孔加工精度一般為IT9—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—0.8μm。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法6.齒面加工齒輪齒面加工方法可分為兩大類：成形法和展成法。成形法加工齒面所使用的機床一般為普通銑床，刀具為成形銑刀，需要兩個簡單成形運動：刀具的旋轉運動和直線移動。展成法加工齒面的常用機床有滾齒機、插齒機等。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法7.復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。仿形銑必須有原型作為靠模。加工中球頭仿形頭，一直以一定壓力接觸原型曲面。仿形頭的運動變換為電感量，加工放大控制銑床三個軸的運動，形成刀頭沿曲面運動的軌跡。銑刀多采用與仿形頭等半徑的球頭銑刀。數(shù)控技術的出現(xiàn)為曲面加工提供了更有效的方法。在數(shù)控銑床或加工中心上加工時，是通過球頭銑刀逐點按坐標值加工而成。采用加工中心加工復雜曲面的優(yōu)點是：加工中心上有刀庫，配備幾十把刀具。曲面的粗、精加工，可用不同刀具對凹曲面的不同曲率半徑，也可選用適當?shù)牡毒摺Ｍ瑫r，可在一次安裝中加工各種輔助表面，如孔、螺紋、槽等。這樣充分保證了各表面的相對位置精度。重慶科技學院：孟杰二、機械加工方法8.特種加工

特種加工方法是指區(qū)別于傳統(tǒng)切削加工方法，利用化學、物理(電、聲、光、熱、磁)或電化學方法對工件材料進行加工的一系列加工方法的總稱。這些加工方法包括：化學加工(CHM)、電化學加工(ECM)、電化學機械加工(ECMM)、電火花加工(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)及各類復合加工等。重慶科技學院：孟杰特種加工電火花加工原理a)加工原理示意圖b)、c)加工表面局部放大圖1-工件2-脈沖電源3-自動進給調節(jié)裝置4-工具5-工作液6-過濾器7-工作液泵8-被蝕除的材料重慶科技學院：孟杰電火花線切割加工利用移動的細金屬導絲作電極對工件進行脈沖火花放電切割成型。電火花線切割加工原理圖1-儲絲筒2-工作臺驅動電機3-導輪4-電極絲5-工件6-脈沖電源重慶科技學院：孟杰線切割平面零件重慶科技學院：孟杰電解加工電解加工示意圖1-直流電源2-工具陰極3-工件陽極4-電