裝備與制造技術(shù)基礎(chǔ)課件第1章

第一章機(jī)械加工方法

內(nèi)容提要零件的成形方法不同的機(jī)械加工方法第一節(jié)零件的成形方法

按照在由原材料或毛坯制造成為零件的過程中，質(zhì)量m的變化，可分為Δm<0,Δm=0,Δm>0三種類型，不同類型采用不同的工藝方法。

Δm<0：傳統(tǒng)的切削加工方法

Δm=0：鑄造、鍛造等加工方法

Δm>0：快速成形技術(shù)，又稱材料累加法第一節(jié)零件的成形方法一.Δm<0的制造過程主要指切削加工，在制造過程中材料逐漸被切除?，F(xiàn)代化加工設(shè)備返回第一節(jié)零件的成形方法二.Δm=0的制造過程在成形前后，材料主要是發(fā)生形狀變化,而質(zhì)量基本不變。第一節(jié)零件的成形方法返回第一節(jié)零件的成形方法三.Δm>0的制造過程

近年來出現(xiàn)的材料累加法制造(MIM)中△M＞0，零件是逐漸生長出來的。在△M＞0的制造過程中，材料在計算機(jī)控制下，逐漸累加成型。第一節(jié)零件的成形方法材料累加制造（這一工藝又稱RP技術(shù)）優(yōu)點:可以成型任意復(fù)雜形狀的零件，而無需刀、夾具等生產(chǎn)準(zhǔn)備活動；快速制造出來的原型可供設(shè)計評估、投標(biāo)或展示的樣件；RP技術(shù)與快速精鑄技術(shù)及快速模具制造技術(shù)等相結(jié)合，又可以為小批量或大批量生產(chǎn)服務(wù)；RP技術(shù)已成為加速新產(chǎn)品開發(fā)及實現(xiàn)并行工程的有效技術(shù)。第一節(jié)零件的成形方法目前成熟的制造方法有：光固化法;疊層制造法;激光選區(qū)燒結(jié)法;熔積法。該部分內(nèi)容將在第七章做詳細(xì)介紹。第二節(jié)機(jī)械加工方法

根據(jù)機(jī)床運動的不同、刀具的不同，可分為不同的加工方法，主要有：車削；銑削；磨削；鉆鏜削；特種加工。

本節(jié)將逐一介紹這幾種加工方法。車削常見車床的構(gòu)成普通車床第二節(jié)機(jī)械加工方法一.車削運動構(gòu)成：工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運動；車削加工精度一般為IT8～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ra6.3～1.6μm。精車時，可達(dá)IT6～I(xiàn)T5，粗糙度可達(dá)Ra0.4～0.1μm。上圖為切削端面的車削運動第二節(jié)機(jī)械加工方法當(dāng)?shù)毒哐仄叫杏诠ぜD(zhuǎn)軸線運動時，就形成內(nèi)、外圓柱面，是最常見的車削運動。第二節(jié)機(jī)械加工方法當(dāng)?shù)毒哐嘏c軸線相交的斜線運動時，就形成錐面。第二節(jié)機(jī)械加工方法背吃刀量改變形成曲面的車削運動第二節(jié)機(jī)械加工方法車削短粗軸動畫演示第二節(jié)機(jī)械加工方法車削細(xì)長軸動畫演示常見車刀

數(shù)控車床按車床主軸位置分類臥式數(shù)控車床立式數(shù)控車床

數(shù)控車床按刀架數(shù)量分類

雙刀架數(shù)控車床單刀架數(shù)控車床

數(shù)控車床按功能分類

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床車削加工中心普通數(shù)控車床

數(shù)控車床

數(shù)控車床的加工對象精度要求高的零件；表面粗糙度小的回轉(zhuǎn)體零件；輪廓形狀復(fù)雜的零件；帶一些特殊類型螺紋的零件；超精密、超低表面粗糙度的零件。

數(shù)控車常見加工對象數(shù)控車常見加工對象C軸加工數(shù)控車常見加工對象在車削加工中心上進(jìn)行滾齒數(shù)控車常見加工對象超精加工數(shù)控車常見加工對象

在車削工作時，有兩個12把刀具的刀架可以完成各種復(fù)雜的車削工序。

銑削工作時，刀架轉(zhuǎn)過90o，兩個由電主軸驅(qū)動的銑頭可在不同方向進(jìn)行銑削加工。第二節(jié)機(jī)械加工方法運動構(gòu)成：刀具的旋轉(zhuǎn)運動為主運動,工件本身不動,由機(jī)床的工作臺完成進(jìn)給運動。加工特點：生產(chǎn)率較高；切削過程易產(chǎn)生振動，限制了表面質(zhì)量的提高；振動加劇了刀具的磨損和破損；散熱條件較好。加工方法：立銑和臥銑，后者又分為順銑法和逆銑法。二.銑削銑床立式萬能銑床升降臺式萬能回轉(zhuǎn)頭銑床臥式銑床常見銑刀數(shù)控銑床立式銑床臥式銑床數(shù)控銑床龍門式立臥兩用數(shù)控銑床的加工范圍變斜角類零件的加工平面類零件數(shù)控銑床的加工范圍曲面類零件的加工第二節(jié)機(jī)械加工方法立銑法立銑時，平面是由銑刀的端面刃形成的。

第二節(jié)機(jī)械加工方法高速銑削第二節(jié)機(jī)械加工方法手機(jī)外殼銑削加工第二節(jié)機(jī)械加工方法

臥銑時，平面的形成是由銑刀的外圓面上的刃形成的。按照銑削時主運動速度方向與工件進(jìn)給方向的相同或相反，又分為順銑和逆銑。

臥銑第二節(jié)機(jī)械加工方法順銑法銑削力的水平分力與工件的進(jìn)給方向相同。易引起工件和工作臺向前竄動,使進(jìn)給量突然增大，容易引起打刀；刀具首先接觸工件的硬皮，加劇了刀具的磨損。第二節(jié)機(jī)械加工方法逆銑法銑削力的水平分力與工件的進(jìn)給方向相反；避免了順銑時可能產(chǎn)生的向前竄動；銑削時刀刃要在已發(fā)生加工硬化的加工表面上擠壓滑行，加速了刀具的磨損；易將工件上抬。第二節(jié)機(jī)械加工方法銑削第二節(jié)機(jī)械加工方法三、刨削刨刀運動構(gòu)成：刀具的往復(fù)直線運動為切削主運動；特點：刨削速度不可能太高，生產(chǎn)率較低。第二節(jié)機(jī)械加工方法牛頭刨床龍門刨床第二節(jié)機(jī)械加工方法第二節(jié)機(jī)械加工方法刨削平面第二節(jié)機(jī)械加工方法四、鉆削與鏜削鉆削運動構(gòu)成：鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動為主切削運動，加工精度較低，IT13~11，用于孔加工。擴(kuò)孔和鉸孔來提高精度，IT9~8。鉆削加工麻花鉆第二節(jié)機(jī)械加工方法搖臂鉆床立式鉆床臺式鉆床第二節(jié)機(jī)械加工方法第二節(jié)機(jī)械加工方法鉆削加工第二節(jié)機(jī)械加工方法鏜削運動構(gòu)成：鏜刀隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動，形成主切削運動，而工件不動。鏜床鏜孔車床鏜孔第二節(jié)機(jī)械加工方法鏜床第二節(jié)機(jī)械加工方法成形法；展成法(又稱范成法)。五.齒面加工成形法加工齒面所使用的機(jī)床一般為普通銑床，刀具為成形運動，需要兩個簡單成形運動：刀具的旋轉(zhuǎn)運動；直線移動。第二節(jié)機(jī)械加工方法在滾齒機(jī)上滾切斜齒圓柱齒輪時，由展成運動和差動運動組成：由滾刀的旋轉(zhuǎn)運動B11和工件的旋轉(zhuǎn)運動B12組成的展成運動；由刀架軸向移動A21和工件附加旋轉(zhuǎn)運動B22組成的差動運動。第二節(jié)機(jī)械加工方法滾刀滾齒機(jī)第二節(jié)機(jī)械加工方法六.復(fù)雜曲面加工主要方法:仿形銑、數(shù)控銑、特種加工方法多面加工機(jī)多功能復(fù)合刀具第二節(jié)機(jī)械加工方法仿形頭的運動變換為電感量，信號經(jīng)過放大控制銑床運動，形成刀頭沿曲面運動的軌跡。仿形銑:必須有原型作為靠模，加工中球頭仿形頭始終以一定壓力接觸原型曲面。第二節(jié)機(jī)械加工方法數(shù)控銑:曲面是通過球頭銑刀逐點按曲面坐標(biāo)值加工而成。在編制數(shù)控程序時，要考慮刀具半徑補償。帶數(shù)控驅(qū)動的五軸擺動加工工作臺復(fù)雜曲面數(shù)控銑加工第二節(jié)機(jī)械加工方法數(shù)控復(fù)合加工第二節(jié)機(jī)械加工方法七、磨削特點:主運動是砂輪的旋轉(zhuǎn)運動磨削過程: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(yīng)；砂輪的“自銳性”：磨削中，磨粒本身也會由尖銳逐漸磨鈍，使切削能力變差，切削力變大，當(dāng)切削力超過粘結(jié)劑強度時，磨鈍的磨粒會脫落，露出一層新的磨粒。第二節(jié)機(jī)械加工方法磨外圓磨內(nèi)孔磨平面第二節(jié)機(jī)械加工方法磨削往往作為最終加工工序。磨削刀具砂輪加工第二節(jié)機(jī)械加工方法砂輪的修整

由于砂輪的“自銳性”以及切屑和碎磨粒會阻塞砂輪，在磨削一定時間后，需用金剛石車刀等對砂輪進(jìn)行修整。第二節(jié)機(jī)械加工方法八.特種加工特種加工方法區(qū)別于傳統(tǒng)切削加工方法，而是利用化學(xué)、物理(電、聲、光、熱、磁)或電化學(xué)方法對工件材料進(jìn)行去除的一系列加工方法的總稱。應(yīng)用范圍:具有高硬度、高強度、高脆性或高熔點的各種難加工材料零件的加工，具有較低剛度或復(fù)雜曲面形狀的特殊零件的加工等。第二節(jié)機(jī)械加工方法主要技術(shù):電火花加工；電解加工；激光加工；超聲波加工。第二節(jié)機(jī)械加工方法原理：電火花加工是利用工具電極和工件電極間瞬時火花放電所產(chǎn)生的高溫，熔蝕工件材料來獲得工件成形的。分類：電火花成形加工機(jī)床；電火花線切割機(jī)床。左邊兩張圖即為利用電火花加工技術(shù)加工出的工藝品1.電火花加工電火花加工樣品第二節(jié)機(jī)械加工方法電火花加工原理演示第二節(jié)機(jī)械加工方法電火花加工過程演示常見電火花加工機(jī)床德國EXERON高精密電火花機(jī)床EDM310

AR1000精密數(shù)控電火花線切割機(jī)床第二節(jié)機(jī)械加工方法線切割加工機(jī)床工作原理演示第二節(jié)機(jī)械加工方法2.電解加工原理：利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理對工件進(jìn)行成形加工的一種方法;第二節(jié)機(jī)械加工方法工作電壓小,工作電流大；能以簡單的進(jìn)給運動一次加工出形狀復(fù)雜的型面或型腔；可加工難加工材料；生產(chǎn)率較高,約為電火花加工的5～10倍；加工中無機(jī)械切削力或切削熱，適于易變形或薄壁零件的加工；平均加工公差可達(dá)±0.1mm左右。主要特點：第二節(jié)機(jī)械加工方法附屬設(shè)備多,占地面積大,造價高；電解液既腐蝕機(jī)床,又容易污染環(huán)境。缺點：應(yīng)用范圍：電解加工主要用于加工型孔、型腔、復(fù)雜型面、小直徑深孔、膛線以及進(jìn)行去毛刺、刻印等；第二節(jié)機(jī)械加工方法3.激光加工原理:利用激光的能量密度高、方向性好、單色性好、相干性好的特點,通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦成一個極小的光斑,從而獲得極高的能量密度和極高的溫度,使堅硬的材料瞬時急劇熔化和蒸發(fā),并產(chǎn)生強烈的沖擊波,使熔化的物質(zhì)爆炸式地噴射去除。第二節(jié)機(jī)械加工方法⑴不需要加工工具;⑵幾乎對任何難加工的金屬和非金屬材料都可以加工;⑶非接觸加工，工件無受力變形;⑷激光打孔、切割的速度很高,加工部位周圍的材料幾乎不受切削熱的影響，工件熱變形很小。特點:激光加工的應(yīng)用激光束焊接；激光切割；激光打孔。第二節(jié)機(jī)械加工方法4.超聲波加工原理:利用超聲頻振動的工具端面沖擊工作液中的懸浮磨粒,由磨粒對工件表面撞擊拋磨來實現(xiàn)對工件加工的一種方法第二節(jié)機(jī)械加工方法1－超聲波發(fā)生器2、3－冷卻水4－換能器5－振幅擴(kuò)大棒6－工具7－工作8－工作液超聲波加工原理示意圖第二節(jié)機(jī)械加工方法適宜加工各種硬脆材料，特別是電火花和電解加工無法加工的不導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料；對于導(dǎo)電的硬質(zhì)合金、淬火鋼等也能加工，但加工效率比較低。能獲得較好的加工質(zhì)量。用途： 適用于超聲波加工的工件表面有