機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)PPT全套教學(xué)課件

第1章機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)第2章金屬切削過(guò)程及其物理現(xiàn)象第3章常見(jiàn)機(jī)械加工方法及裝備第4章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)第5章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)第6章典型零件機(jī)械加工工藝過(guò)程分析第7章機(jī)械加工質(zhì)量及其控制第8章先進(jìn)制造技術(shù)

1.1零件成形原理及機(jī)械加工切削運(yùn)動(dòng)

1.2機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程

1.3生產(chǎn)類(lèi)型及其工藝特征

1.4機(jī)床分類(lèi)及型號(hào)編制

1.5工件的裝夾

1.6金屬切削刀具簡(jiǎn)介1.1零件成形原理及機(jī)械加工切削運(yùn)動(dòng)1.1.1零件成形原理1.零件表面的構(gòu)成由平面、圓柱面、圓錐面、成形表面（如螺紋表面、漸開(kāi)線(xiàn)表面等）和特形表面組合2.零件表面的成形由一條線(xiàn)（母線(xiàn)）沿著另一條線(xiàn)（導(dǎo)線(xiàn)）運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)）而形成。母線(xiàn)和導(dǎo)線(xiàn)統(tǒng)稱(chēng)為發(fā)生線(xiàn)3.零件成形方法材料成形法、材料去除法、材料累加法1.1.2機(jī)械加工中的切削運(yùn)動(dòng)1.切削運(yùn)動(dòng)與切削表面主運(yùn)動(dòng)：在切削加工中起主要作用的、消耗動(dòng)力最多的運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：為使金屬層不斷投入切削，保持切削連續(xù)進(jìn)行，而附加的刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切削層：刀具切過(guò)工件一個(gè)單位層所切除的工件材料層切削表面：刀具切削工件時(shí)形成已加工表面、過(guò)渡表面、待加工表面合成切削運(yùn)動(dòng)：刀具實(shí)際切削運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成2.切削用量切削用量三要素

1)切削速度vc

2)進(jìn)給量f

3)背吃刀量（切削深度）1.2機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程1.2.1生產(chǎn)過(guò)程將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返倪^(guò)程，包括：原材料、產(chǎn)品的運(yùn)輸和保管；生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作；毛坯制造；零件的加工、熱處理等；部件和產(chǎn)品的裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、包裝等。1.2.2工藝過(guò)程及其組成1.工藝過(guò)程改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程稱(chēng)為工藝過(guò)程，它是生產(chǎn)過(guò)程中的主要部分采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的全過(guò)程稱(chēng)為機(jī)械加工工藝過(guò)程（裝配工藝過(guò)程）2.機(jī)械加工工藝過(guò)程組成工序1工序2.......工序n機(jī)械加工工藝過(guò)程任一工序安裝工位工步走刀工件每次安裝后，即獲得一個(gè)加工位置（工位）在每一道工序中，應(yīng)盡量減少工件的安裝次數(shù)工步越多工序內(nèi)容越復(fù)雜，走刀次數(shù)越多，工步越復(fù)雜一個(gè)或多個(gè)毛坯零件圖1-6多工位加工圖1-7簡(jiǎn)化工步圖1-8復(fù)合工步幾種特殊情況1.3生產(chǎn)類(lèi)型及其工藝特征1.3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類(lèi)型1.生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。（年產(chǎn)量）。生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小決定了各工序所需專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化的程度，決定了所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算

N=Qn(1+a%+b%)（1-5）

式中N——零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）；

Q——產(chǎn)品的產(chǎn)量（臺(tái)/年）；

n——每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）；

a%——備品的百分率；

b%——廢品的百分率。2.生產(chǎn)類(lèi)型單件生產(chǎn)產(chǎn)品種類(lèi)繁多，數(shù)量少，很少重復(fù)生產(chǎn)成批生產(chǎn)產(chǎn)品的品種多，同一產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，能夠成批進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)呈周期性重復(fù)每一次投產(chǎn)同一產(chǎn)品的數(shù)量稱(chēng)為批量，按批量多少，成批生產(chǎn)可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)產(chǎn)品的品種單一而固定，同一產(chǎn)品的產(chǎn)量很大，大多數(shù)機(jī)床上長(zhǎng)期重復(fù)地進(jìn)行某一零件的某一道工序的加工，生產(chǎn)具有嚴(yán)格的節(jié)奏性。大量生產(chǎn)例如：重型機(jī)械、大型船舶制造、新產(chǎn)品試制例如：機(jī)床、機(jī)車(chē)、紡織機(jī)械的制造例如：汽車(chē)、拖拉機(jī)、軸承制造1.3.2各種生產(chǎn)類(lèi)型的工藝特征

生產(chǎn)類(lèi)型不同，產(chǎn)品制造的工藝方法、所采用的加工設(shè)備、工藝裝備以及生產(chǎn)組織管理形式均不相同。單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)毛坯的制造方法及加工余量鑄件用木模，手工造型；鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工余量大部分鑄件用金屬模，部分鍛件采用模鍛。毛坯精度中等，加工余量中等鑄件廣泛采用金屬模機(jī)器造型。鍛件廣泛采用模鍛以及其它高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，毛坯精度高，加工余量小機(jī)床設(shè)備及其布置形式采用通用機(jī)床，機(jī)床按類(lèi)別和規(guī)格大小采用“機(jī)群式”排列布置采用部分通用機(jī)床和部分高生產(chǎn)率的專(zhuān)用機(jī)床，機(jī)床按加工零件類(lèi)別分“工段”排列布置廣泛采用高生產(chǎn)率的專(zhuān)用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線(xiàn)形式排列布置夾具多用通用夾具，很少采用專(zhuān)用夾具，靠劃線(xiàn)及試切法達(dá)到尺寸精度廣泛采用專(zhuān)用夾具，部分靠劃線(xiàn)進(jìn)行加工廣泛采用高效夾具，靠夾具及調(diào)整法達(dá)到加工要求刀具和量具采用通用刀具及萬(wàn)能量具較多采用專(zhuān)用刀具和專(zhuān)用量具廣泛采用高生產(chǎn)率的刀具和量具對(duì)操作工人的要求需要技術(shù)熟練的操作工人操作工人需要一定的技術(shù)熟練程度對(duì)操作工人的技術(shù)要求較低，對(duì)調(diào)整工人的技術(shù)水平要求較高工藝文件有簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程卡片有較詳細(xì)的工藝規(guī)程，對(duì)重要零件需編制工序卡片有詳細(xì)編制的工藝文件零件的互換性廣泛采用鉗工修配零件大部分有互換性，少數(shù)用鉗工修配零件全部有互換性，某些配合要求很高的零件采用分組互換生產(chǎn)率低中等高單件加工成本高中等低1.4機(jī)床分類(lèi)及型號(hào)編制1.4.1機(jī)床的分類(lèi)

機(jī)床的傳統(tǒng)分類(lèi)方法，主要按加工性質(zhì)和所用刀具進(jìn)行分類(lèi)。我國(guó)將機(jī)床分為12大類(lèi)：車(chē)床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床以及其它機(jī)床其它分類(lèi)按通用性程度：通用機(jī)床、專(zhuān)門(mén)化機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床按加工精度：普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床按重量和尺寸：儀表機(jī)床、中型機(jī)床、大型機(jī)床、重型機(jī)床和超重型機(jī)床按自動(dòng)化程度：手動(dòng)機(jī)床、機(jī)動(dòng)機(jī)床、半自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床按主要工作部件的數(shù)目：?jiǎn)屋S、多軸機(jī)床或單刀、多刀機(jī)床1.4.2機(jī)床型號(hào)的編制《金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法》（GB/T15375-2008）機(jī)床類(lèi)代號(hào)機(jī)床特性代號(hào)機(jī)床組系代號(hào)機(jī)床主參數(shù)通用特性代號(hào)結(jié)構(gòu)特性代號(hào)機(jī)床大類(lèi)，大寫(xiě)漢語(yǔ)拼音字母2位數(shù)字，第一位表示組，第二位表示系表示機(jī)床規(guī)格和加工能力，2位數(shù)字表示其主參數(shù)或主參數(shù)的1/10、1/100TH6110T——鏜床（機(jī)床類(lèi)代號(hào)）H——自動(dòng)換刀（通用特性代號(hào)）61——第6組1系（組系代號(hào)）10——工作臺(tái)面寬度1000mm（主參數(shù)）1.4.3機(jī)床選擇1.機(jī)床選擇原則2.機(jī)床選擇注意事項(xiàng)保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本機(jī)床主要規(guī)格尺寸機(jī)床的工作精度機(jī)床的生產(chǎn)率機(jī)床的功率與剛度以及機(jī)動(dòng)范圍裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況1.5工件的裝夾定位占據(jù)正確位置夾緊壓緊夾牢裝夾安裝完成1.5.1工件的裝夾過(guò)程1.5.2工件的裝夾方法直接找正裝夾劃線(xiàn)找正裝夾夾具裝夾1.6金屬切削刀具簡(jiǎn)介1.6.1刀具材料應(yīng)具備的性能高硬度和高耐磨性（60HRC以上）；足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性；高耐熱性；好的導(dǎo)熱性和小的膨脹系數(shù)；良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。1.6.2刀具材料的種類(lèi)1.碳素工具鋼與合金工具鋼

碳素工具鋼是含碳量最高的優(yōu)質(zhì)鋼（碳的質(zhì)量分料為0.7%～1.2%），如T10A。2.高速鋼

又稱(chēng)為鋒鋼，它是含有較多W、Cr、V合金元素的高合金工具鋼，如W18Cr4V。3.硬質(zhì)合金

它是以高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（WC，TiC）為基體，以金屬Co，Ni等為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制成的一種合金。4.陶瓷刀具陶瓷是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高、化學(xué)性能高、耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。但由于其強(qiáng)度低、韌性差，長(zhǎng)期以來(lái)主要用于精加工。5.超硬刀具材料人造金剛石、立方氮化硼（CBN）等具有高硬度的材料統(tǒng)稱(chēng)為超硬刀具材料。1.6.3刀具的幾何角度1.刀具切削部分的組成圖1-11刀具切削部分的組成2.刀具角度的坐標(biāo)平面與參考系圖1-13車(chē)刀正交平面參考系基面切削平面正交平面互相垂直引伸：副切削平面副正交平面法平面假定進(jìn)給平面背向平面3.刀具的標(biāo)注角度圖1-14車(chē)刀的標(biāo)注角度前角γo后角αo主偏角κr副偏角κr'刃傾角λs副后角αo'派生角度：楔角刀尖角4.刀具的工作角度以切削過(guò)程中實(shí)際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱(chēng)為刀具的工作角度，又稱(chēng)實(shí)際角度。圖1-16橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響1.6.4常見(jiàn)機(jī)械加工刀具常用的幾種車(chē)刀a)直頭外圓車(chē)刀b)45°彎頭外圓車(chē)刀c)90°彎頭外圓車(chē)刀d)端面車(chē)刀e)內(nèi)孔車(chē)刀f)切斷刀g)寬刃光刀1.車(chē)刀車(chē)刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它可以在車(chē)床上完成工件的外圓、內(nèi)孔、端面、切槽或切斷以及部分內(nèi)外成形面等的加工。螺紋車(chē)刀機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)刀成形車(chē)刀（平體、棱體、圓體）2.銑刀（a）圓柱形銑刀（b）端銑刀（c）盤(pán)形銑刀（d）鋸片銑刀（e）立銑刀（f）鍵槽銑刀（g）角度銑刀（h）成形銑刀圖1-28

銑刀按用途和結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)銑刀是廣泛用于平面及各種成形表面加工的刀具?？梢杂脕?lái)銑平面、溝槽、臺(tái)階、花鍵、齒形、內(nèi)腔、螺紋和銑成形表面等的加工。3.孔加工刀具孔加工刀具可以分為兩大類(lèi)，第一類(lèi)可以在實(shí)體工件上鉆削出通孔或盲孔，這類(lèi)刀具有扁鉆、麻花鉆、中心鉆及深孔鉆等；第二類(lèi)可以對(duì)已有的孔進(jìn)行擴(kuò)大或提高精度加工，這類(lèi)刀具有擴(kuò)孔鉆、锪鉆、鉸刀及鏜刀等。圖1-31（b）裝配式扁鉆圖1-32（a）錐柄麻花鉆圖1-36擴(kuò)孔鉆圖1-39鉸刀的結(jié)構(gòu)圖1-41浮動(dòng)鏜刀4.拉刀拉刀是一種高生產(chǎn)率的精加工刀具。拉刀后一個(gè)（或一組）刀齒的齒高高于（或齒寬寬于）前—個(gè)（或一組）刀齒，因而其上各齒依次從工件上切下很薄的金屬層，經(jīng)—次行程后，切除全部余量。圖1-42圓孔拉刀圖1-43槽拉刀2.1金屬切削變形2.2切削力與切削功率2.3切削熱與切削溫度2.4刀具磨損與刀具壽命2.5切削用量的合理選擇2.6刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.7磨削原理2.1金屬切削變形2.1.1金屬切削過(guò)程及變形區(qū)1.切屑的形成過(guò)程

金屬切削過(guò)程是指從工件表面切除多余金屬層，并形成切屑和已加工表面的過(guò)程。在切削過(guò)程中，切削層受到刀具前刀面的推擠，通常會(huì)產(chǎn)生變形，形成切屑。圖2-1切削過(guò)程示意圖2.切削過(guò)程變形區(qū)的劃分圖2-2

剪切滑移線(xiàn)與三個(gè)變形區(qū)示意圖第一變形區(qū)：圖中Ⅰ（AOM），主要特征是沿滑移面的剪切變形，寬度僅為0.02mm～0.2mm第二變形區(qū)：圖中Ⅱ，靠近前刀面處金屬纖維化第三變形區(qū)：圖中Ⅲ。此變形區(qū)位于后刀面與已加工表面之間，使已加工表面產(chǎn)生變形，造成纖維化和加工硬化2.1.2切屑類(lèi)型及變形程度1.切屑的類(lèi)型圖2-3切屑類(lèi)型2.切屑變形程度切屑厚度與切削層厚度之比或切削層長(zhǎng)度與切屑長(zhǎng)度之比稱(chēng)為切屑變形系數(shù)（2-1）2.1.3前刀面上的摩擦與積屑瘤現(xiàn)象1.前刀面上的摩擦特性圖2-6

刀—屑接觸面上的摩擦特性?xún)?nèi)摩擦區(qū)：在近切削刃長(zhǎng)度lf1內(nèi)，由于摩擦與擠壓作用產(chǎn)生高溫和高壓，使切屑底面與前面的接觸面之間形成粘結(jié)，亦稱(chēng)冷焊。粘結(jié)區(qū)或稱(chēng)冷焊區(qū)內(nèi)是前面摩擦的主要區(qū)域。外摩擦區(qū)：在內(nèi)摩擦區(qū)外的長(zhǎng)度lf2內(nèi)的摩擦區(qū)。滑動(dòng)摩擦區(qū)。2.積屑瘤現(xiàn)象圖2-7

積屑瘤（示意圖）積屑瘤實(shí)驗(yàn)圖現(xiàn)象：在切削塑性材料時(shí)，如果前刀面上的摩擦系數(shù)較大，切削速度不高又能形成帶狀切屑的情況下，常常會(huì)在切削刃上粘附一個(gè)硬度很高的鼻型或楔型硬塊，稱(chēng)為積屑瘤。成因：切屑底層金屬在高溫、高壓作用下在刀具前表面上粘結(jié)并不斷層積的結(jié)果。變化規(guī)律：中溫情況下切削中碳鋼，溫度在300～380C0時(shí)，積屑瘤的高度最大，溫度在500～600C0時(shí)積屑瘤消失。作用：積屑瘤將前刀面與切屑隔開(kāi)，其硬度是工件材料的2～3倍，可以代替刀刃進(jìn)行切削，起到增大刀具前角和保護(hù)切削刃的作用。積屑瘤的產(chǎn)生與大小是周期性變化的。積屑瘤的周期性變化對(duì)工件的尺寸精度和表面質(zhì)量影響較大。2.1.4已加工表面的形成與加工硬化1.已加工表面的形成圖2-8已加工表面的形成過(guò)程切屑分離ＯＢ段擠壓已加工表面ＢＣ段擠壓摩擦彈性恢復(fù)ＣＤ段摩擦2.已加工表面的加工硬化現(xiàn)象：切削加工后，已加工表面將產(chǎn)生加工硬化。（工件材料表面硬度、強(qiáng)度有所提高）影響：給后續(xù)工序加工增加困難，影響零件已加工表面質(zhì)量。提高工件表面耐磨性，增大表面層的脆性，降低零件表面的抗沖擊能力。產(chǎn)生原因：在已加工表面的形成過(guò)程中表面層經(jīng)受了復(fù)雜的塑性變形，金屬晶格被拉長(zhǎng)、扭曲與破碎，阻礙了進(jìn)一步塑性變形而使金屬?gòu)?qiáng)化。此外，切削溫度有可能引起的相變也可導(dǎo)致加工硬化。已加工表面的加工硬化就是這種強(qiáng)化、相變的綜合結(jié)果。表示方法：①用硬化層深度h表示。

②用硬化程度N表示。一般硬化層深度h可達(dá)幾十到幾百微米，硬化程度N可達(dá)120%～200%。2.1.5影響切削變形的因素工件材料刀具前角切削速度進(jìn)給量工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，變形越小刀具前角越大，切削刃越鋒利，切削變形越小切削速度對(duì)切削變形的影響比較復(fù)雜積屑瘤最大時(shí)切削變形達(dá)最小值，積屑瘤消失時(shí)切削變形達(dá)最大值在無(wú)積屑瘤的切削范圍內(nèi)，切削速度越大，則切削變形越小進(jìn)給量增加，切削變形減小2.2切削力與切削功率2.2.1切削力1.切削力的來(lái)源、合力與分力

刀具在切削工件時(shí)，由于切屑與工件內(nèi)部產(chǎn)生彈、塑性變形抗力，切屑與工件對(duì)刀具產(chǎn)生摩擦阻力，形成了作用在刀具上的合力F合力F可分解為三個(gè)分力切削力Fc（主切削力Fz）——在主運(yùn)動(dòng)方向上分力；背向力Fp（切深抗力Fy）——在垂直于工作平面上分力；進(jìn)給力Ff（進(jìn)給抗力Fx）——在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上。計(jì)算切削力的實(shí)驗(yàn)公式（指數(shù)公式）：

2.單位切削力單位切削力是指切削單位切削層橫截面積所產(chǎn)生的切削力。

2.2.2切削功率在切削過(guò)程中消耗的功率叫切削功率Pc，單位為kw，它是Fc、Fp、Ff在切削過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)所消耗的功的總和。一般來(lái)說(shuō)，F(xiàn)p和Ff相對(duì)Fc所消耗的功率很小，可以略去不計(jì)。

機(jī)床電機(jī)的功率2.2.3影響切削力的主要因素工件材料切削用量刀具幾何參數(shù)一般來(lái)說(shuō)，材料的強(qiáng)度和硬度愈高，切削力愈大；塑性、韌性大的，或加工硬化嚴(yán)重的，切削力大。背吃刀量和進(jìn)給量影響較明顯。增加1倍，切削力增加約1倍；f增加1倍，切削力只增加68%～86%。切削速度對(duì)切削力的影響不大。前角和主偏角對(duì)切削力影響明顯。增大，切削力減??；主偏角大小將影響背向力和進(jìn)給力的分配比例，增大，背向力FP減小，進(jìn)給力Ff增加。2.3切削熱與切削溫度1.切削熱的產(chǎn)生和傳散在切削加工中，切削變形與摩擦所消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱能，即切削熱。切削熱通過(guò)切屑、刀具、工件和周?chē)橘|(zhì)（空氣或切削液）向外傳散，同時(shí)使切削區(qū)域的溫度升高。2.切削溫度及其分布切削溫度是指切屑、工件和刀具接觸區(qū)的平均溫度。圖2-11車(chē)削時(shí)正交平面內(nèi)切屑、工件、刀具上的溫度分布情況3.影響切削溫度的主要因素

切削溫度的高低主要取決于切削加工過(guò)程中產(chǎn)生熱量的多少和向外傳散的快慢。影響熱量產(chǎn)生和傳散的主要因素有：切削用量工件材料刀具幾何參數(shù)切削液2.4刀具磨損與刀具壽命

2.4.1刀具磨損1.刀具磨損形式（1）正常磨損（2）非正常磨損：破損（a）前刀面磨損：月牙洼（b)后刀面磨損：刀尖、中間、邊界磨損區(qū)2.刀具磨損原因3.刀具磨損過(guò)程

造成刀具磨損有以下幾種原因：磨粒磨損、粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損、化學(xué)磨損。初期磨損階段（OA段）正常磨損階段（AB段）急劇磨損階段（BC段）

2.4.2刀具壽命1.刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)2.刀具壽命刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱(chēng)為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。參考依據(jù)：自動(dòng)化生產(chǎn)：刀具徑向磨損量；實(shí)際生產(chǎn)：切削時(shí)突發(fā)現(xiàn)象，振動(dòng)產(chǎn)生、已加工表面質(zhì)量變差、切屑顏色改變、切削噪聲明顯增加等。刀具壽命又稱(chēng)刀具耐用度，是指一把新刀從開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止總的切削時(shí)間，或者說(shuō)是刀具兩次刃磨之間總的切削時(shí)間，用T表示，單位為min。3.刀具合理壽命的選擇刀具壽命T的經(jīng)驗(yàn)公式：（2-17）最高生產(chǎn)率壽命最低生產(chǎn)成本壽命2.5切削用量的合理選擇

2.5.1選擇切削用量的原則切削用量的三要素對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、刀具耐用度的影響不盡相同，故選擇切削用量時(shí)要考慮綜合效果，其原則是在保證加工質(zhì)量的前提下盡可能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本（較高的刀具壽命）。

2.5.2切削用量的確定1.背吃刀量的合理選擇背吃刀量一般是根據(jù)加工余量確定。粗加工：=加工余量，可達(dá)8～10mm；半精加工：＝0.5～2mm；精加工：＝0.1～0.4mm。2.進(jìn)給量的合理選擇粗加工合理的f是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。-------切削用量手冊(cè)精加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度限制，一般取較小值。3.切削速度的合理選擇由已定的、f及T，計(jì)算（2-23）確定后，計(jì)算機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n（2-24）一般機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為有限的不連續(xù)間斷值，n取機(jī)床所有值或接近值

2.5.3切削用量的優(yōu)化切削用量的優(yōu)化，即在一定的預(yù)定目標(biāo)及約束條件下，選擇最佳的切削用量。作為常用的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)有：最低加工成本；最高生產(chǎn)率；最大利潤(rùn)。切削用量的優(yōu)化主要是指切削速度與進(jìn)給量f的優(yōu)化組合。它們要受到機(jī)床、工件、刀具及切削條件等方面的限制，根據(jù)這些約束條件，可建立一系列約束條件不等式。對(duì)所建立的目標(biāo)函數(shù)及約束方程求解，便可很快獲得和f的最優(yōu)解。2.6刀具幾何參數(shù)的合理選擇1.前角的選擇2.后角的選擇前角不能太小，也不能太大，應(yīng)有一合理前角。通常加工鑄鐵＝５o～15o；加工鋼材＝10o～20o；加工紫銅＝2５o～35o；加工鋁＝30o～40o。刀具的合理后角的選擇主要依據(jù)切削厚度（或進(jìn)給量）的大小。一般車(chē)刀合理后角與進(jìn)給量f的關(guān)系為：f＞0.25mm/r，＝50～80；f≤0.25mm/r，＝100～120。3.主偏角的選擇主偏角的大小影響著切削力、切削熱和刀具壽命。一般取300、450、600、750、900等。4.副偏角的選擇5.刃傾角的選擇副偏角的作用是減小副切削刃和副后刀面與工件已加工表面間的摩擦。一般選?。壕庸?50～100；粗加工=100～150。有些刀具因受強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)限制（如切斷車(chē)刀），取=10～20。刃傾角的作用是控制切屑流出的方向、影響刀頭強(qiáng)度和切削刃的鋒利程度。一般加工鋼材和鑄鐵時(shí)，粗車(chē)取=00～－50，精車(chē)取=00～50，有沖擊負(fù)荷時(shí)取=－50～－１50。2.7磨削原理

2.7.1磨削加工類(lèi)型磨削可大致分為內(nèi)圓磨削、外圓磨削和平面磨削。

2.7.2磨削運(yùn)動(dòng)

（a）外圓磨削時(shí)的運(yùn)動(dòng)（b）平面磨削時(shí)的運(yùn)動(dòng)圖2-18磨削時(shí)的運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)速度是砂輪外圓的線(xiàn)速度。徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

工件相對(duì)砂輪在工作臺(tái)每雙（單）行程內(nèi)沿砂輪徑向移動(dòng)的距離，用徑向進(jìn)給量表示，mm/d?str（mm/str）。軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工件相對(duì)砂輪沿其軸向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用軸向進(jìn)給量表示。工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工件自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或工件隨工作臺(tái)的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用工件速度表示。2.7.3砂輪及其特性砂輪是由結(jié)合劑將剛玉類(lèi)或碳化硅類(lèi)磨料黏合而成的多孔體。砂輪的特性與組成砂輪的各要素，即磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織等有關(guān)。2.7.4磨削過(guò)程和磨削機(jī)理磨粒要從工件上切下切屑，要經(jīng)歷滑擦階段、刻劃階段和切削階段。圖2-20磨粒切削過(guò)程的三個(gè)階段

2.7.5磨削溫度1.磨削溫度2.磨削溫度的影響因素磨削溫度是指砂輪與工件接觸面的平均溫度。區(qū)分：磨粒磨削點(diǎn)溫度、砂輪磨削區(qū)溫度工件速度對(duì)磨粒磨削點(diǎn)溫度的影響比砂輪速度影響大。徑向進(jìn)給量影響磨粒磨削點(diǎn)溫度，當(dāng)徑向進(jìn)給量增加時(shí)，磨粒磨削點(diǎn)溫度也增加，但沒(méi)有工件速度和砂輪速度的影響大。徑向進(jìn)給量對(duì)砂輪磨削區(qū)溫度的影響最大。

2.7.6磨削表面質(zhì)量磨削表面質(zhì)量包括磨削表面的粗糙度和磨削表面的物理力學(xué)性能兩方面。1.磨削表面的粗糙度磨削表面的粗糙度是由磨粒磨削后在加工表面上形成殘留廓形和工藝系統(tǒng)振動(dòng)所引起的波紋所決定的。（2-28）磨削表面的粗糙度實(shí)驗(yàn)公式：2.磨削表面的物理力學(xué)性能磨削的表面燒傷在磨削高溫下形成的氧化膜厚度不等，在陽(yáng)光下出現(xiàn)干涉色。金屬光澤淡黃色黃褐色紫褐色無(wú)燒傷輕度燒傷400~500℃中度燒傷深度燒傷800~900℃影響磨削表面燒傷的因素：砂輪的磨料種類(lèi)、粒度和砂輪硬度磨削用量工件材料砂輪與工件接觸長(zhǎng)度冷卻方法磨削表面的殘余應(yīng)力與磨削裂紋磨削過(guò)程中金屬體積發(fā)生變化等因素形成磨削表面的殘余應(yīng)力。當(dāng)形成的殘余拉應(yīng)力超過(guò)工件材料的強(qiáng)度極限時(shí)，工件表面就會(huì)出現(xiàn)裂紋。磨削裂紋極淺，呈網(wǎng)狀或垂直于磨削方向。磨削表面燒傷、殘余應(yīng)力及裂紋均與磨削溫度有緊密聯(lián)系，凡能降低磨削溫度的措施，都對(duì)提高磨削表面質(zhì)量和避免表面缺陷有幫助。

2.7.7砂輪的修整砂輪修整的目的：修銳、整形。砂輪修整的工具：金剛石筆；用高速鋼、高碳鋼或淬硬合金制造的金屬滾壓輪；金剛石滾輪等。

3.1外圓表面加工方法及裝備

3.2孔加工方法及裝備

3.3平面加工方法及裝備

3.4

圓柱齒輪齒面加工方法及裝備

3.5

特殊表面加工

3.6數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工

3.7特種加工3.1外圓表面加工方法及裝備3.1.1外圓表面的車(chē)削加工1.加工方法粗車(chē)：IT12~IT11，Ra50~12.5μm；精車(chē)：IT8~IT6，Ra1.6~0.8μm；細(xì)車(chē)：IT6~IT5，Ra0.02~1.25μm，多用于磨削加工性不好的有色金屬工件的精密加工。2．提高外圓表面車(chē)削生產(chǎn)效率的途徑采用高速切削：硬質(zhì)合金車(chē)刀，200~250m/min；陶瓷車(chē)刀，500m/min；采用強(qiáng)力切削采用多刀加工方法3.1.2CA6140型臥式車(chē)床1.機(jī)床布局圖3-3CA6140型臥式車(chē)床1-主軸箱2-刀架3-尾座4-床身5-右床腿6-溜板箱7-左床腿8-進(jìn)給箱2.機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖3-4CA6140型臥式車(chē)床傳動(dòng)系統(tǒng)原理框圖3.機(jī)床的主傳動(dòng)鏈主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線(xiàn)表達(dá)式：電動(dòng)機(jī)7.5kw1450r/minⅠ軸M1左,

正轉(zhuǎn)56/3851/43Ⅱ軸39/4122/5830/50Ⅲ軸20/8050/50Ⅳ軸M2右20/8051/50Ⅴ軸26/58Ⅵ軸低速傳動(dòng)路線(xiàn)M2左63/50Ⅵ軸高速傳動(dòng)路線(xiàn)M1右,反轉(zhuǎn)50/34Ⅰ軸Ⅱ軸34/30Ⅶ軸反轉(zhuǎn)路線(xiàn)Ⅲ軸…4.主軸箱的主要機(jī)構(gòu)圖3-6CA6140型臥式車(chē)床主軸箱的展開(kāi)圖圖3-8卡盤(pán)或撥盤(pán)的安裝1-螺釘2-鎖緊盤(pán)3-主軸4-卡盤(pán)座5-螺栓6-螺母圖3-9雙向多片離合器1-雙聯(lián)齒輪2-外摩擦片3-內(nèi)摩擦片4-螺母5-固定銷(xiāo)6-花鍵滑套7-拉桿8-滑套9-銷(xiāo)軸10-擺桿11-撥叉12-空套齒輪13-擋銷(xiāo)圖3-10制動(dòng)及其操縱機(jī)構(gòu)1-拉桿2-銷(xiāo)3-I軸4-滑套5-擺桿6-調(diào)節(jié)螺釘7-杠桿8-制動(dòng)帶9-制動(dòng)輪10-扇齒輪11-手柄12-軸13-桿14-曲柄15-齒條軸16-撥叉17-IV軸3.1.3外圓表面的磨削加工1.加工方法快速點(diǎn)磨①縱向進(jìn)給磨削②橫向進(jìn)給磨削（切入磨削）工件有中心支承的外圓磨削工件無(wú)中心支承的外圓磨削2.外圓磨削的尺寸控制單件小批量生產(chǎn)：試切法；大批量生產(chǎn)：主動(dòng)測(cè)量。3.外圓磨削加工的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍①磨粒硬度高，它能加工一般金屬刀具所不能加工的工件表面（淬硬表面等）。②磨削加工能切除極薄切屑，加工精度高（IT6~IT5），加工表面粗糙度值?。≧a可小至0.1μm）。③大負(fù)前角切削，磨削速度高（30~90m/s），故磨削區(qū)的瞬間溫度極高。④磨削所消耗的能量大。磨削加工更適于精加工，可用于加工淬火鋼、硬質(zhì)合金等高硬度材料、帶有不均勻鑄、鍛硬皮的工件。不適宜加工塑性較大的有色金屬材料（如銅、鋁及其合金）。磨削加工既廣泛用于單件小批生產(chǎn)，也廣泛用于大批大量生產(chǎn)。

高效磨削工藝：高速磨削、深切緩進(jìn)給磨削等；

先進(jìn)制造磨削工藝：高精度磨削和低粗糙度表面磨削。3.1.4外圓表面的光整加工

光整加工是精加工后，從工件表面上不切除或切除極薄金屬層，用以提高加工表面的尺寸和形狀精度、降低表面粗糙度的加工方法。對(duì)于加工精度要求很高（IT6以上）、表面粗糙度要求很?。≧a為0.2μm以下）的外圓表面，需經(jīng)光整加工。光整加工的主要任務(wù)是減小表面粗糙度，有的光整加工方法還有提高尺寸精度和形狀精度的作用，但一般都沒(méi)有提高位置精度的作用。外圓表面的光整加工方法主要有研磨、超精加工、滾壓、拋光等。1.研磨研磨是在研具與工件之間加入研磨劑對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。研具材料比工件材料軟，對(duì)工件表面進(jìn)行微量切削。研具材料的組織應(yīng)細(xì)密、耐磨，常用硬度為120~160HBW的鑄鐵，也可用銅、巴氏合金等。研磨劑由磨料、研磨液和表面活性物質(zhì)等混合而成。磨料（剛玉、碳化硅、碳化硼等）主要起切削作用；研磨液（煤油、汽油、全損耗系統(tǒng)用油、工業(yè)甘油等）主要起冷卻潤(rùn)滑作用；表面活性物質(zhì)（油酸、硬脂酸等）附著在工件表面，使其生成一層極薄的軟化膜，易于切除。研磨分手工研磨和機(jī)械研磨兩種。研磨設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，加工質(zhì)量容易保證，可加工鋼、鑄鐵、硬質(zhì)合金、光學(xué)玻璃、陶瓷等多種材料。研磨外圓可獲得很高的尺寸精度（IT6~IT4）、極小的表面粗糙度（Ra為0.1~0.008μm）和較高的形狀精度（圓度誤差為0.003~0.001mm）。但研磨不能提高位置精度，生產(chǎn)效率較低。2.超精加工超精加工時(shí)用細(xì)粒度的磨條或砂帶進(jìn)行微量磨削的一種光整加工方法。超精加工時(shí)，工件作低速旋轉(zhuǎn)（0.03~0.33m/s），磨具以恒定壓力（0.05~0.3MPa）壓向工件表面，在磨具相對(duì)工件軸向進(jìn)給的同時(shí)，磨具作軸向低頻振動(dòng)（振動(dòng)頻率為8~30Hz、振幅為1~6mm）。超精加工是在加注大量冷卻潤(rùn)滑液條件下進(jìn)行的。磨具與工件表面接觸時(shí)，最初僅僅碰到前工序留下的凸峰，凸峰很快被磨掉。冷卻潤(rùn)滑液的作用主要是沖洗切屑和脫落的磨粒，使切削能正常進(jìn)行。當(dāng)被加工表面逐漸呈光滑狀態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)不斷下降，切削作用減弱。最后，冷卻潤(rùn)滑液在工件表面與磨具間形成連續(xù)的油膜，切削作用自動(dòng)停止。超精加工的加工余量很?。ㄒ话銥?~8μm），常用于加工發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、軋輥、滾動(dòng)軸承套圈等。

（a)超精加工示意圖（b)超精加工磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡圖3-18外圓的超精加工超精加工設(shè)備簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度較高，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高。超精加工能減小工件的表面粗糙度（Ra可達(dá)0.1~0.012μm），但不能提高尺寸精度和位置精度。工件精度由前面工序來(lái)保證。3.2孔加工方法及裝備3.2.1鉆孔與擴(kuò)孔1.鉆孔鉆孔是在實(shí)心材料上加工孔的第一道工序，鉆孔直徑一般小于80mm。鉆孔加工的兩種方式：一種是鉆頭旋轉(zhuǎn)，例如在鉆床、鏜床上鉆孔；另一種是工件旋轉(zhuǎn)，例如在車(chē)床上鉆孔。2.擴(kuò)孔擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對(duì)已有孔作進(jìn)一步加工，以擴(kuò)大孔徑并提高孔的加工質(zhì)量。擴(kuò)孔加工既可以作為精加工孔前的預(yù)加工，也可以作為要求不高的孔的最終加工。3.2.2鉸孔

鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。對(duì)于直徑較小的孔，相對(duì)于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加工方法。

鉸孔余量對(duì)鉸孔質(zhì)量的影響很大，余量不能太大，也不能太小，一般粗鉸余量取為0.15~0.35mm，精鉸取為0.05~0.15mm。

鉸孔通常采用較低的切削速度（高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)，v<8m/min）進(jìn)行加工。進(jìn)給量的取值與被加工孔徑有關(guān)，孔徑越大，進(jìn)給量取值越大。用高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)，進(jìn)給量常取為0.3~1mm/r。

鉸孔時(shí)必須用適當(dāng)?shù)那邢饕哼M(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑和清洗。鉸孔尺寸精度一般為IT9~IT7級(jí)，表面粗糙度Ra一般為3.2~0.8μm。對(duì)于中等尺寸、精度要求較高（IT7級(jí)）的孔，鉆—擴(kuò)—鉸工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。3.2.3鏜孔鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工方法。鏜孔可以在鏜床上進(jìn)行，也可以在車(chē)床上進(jìn)行。1.鏜孔方式（1）工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給：在車(chē)床上鏜孔（2）刀具旋轉(zhuǎn)，工件進(jìn)給：在鏜床上鏜孔（3）刀具既旋轉(zhuǎn)又進(jìn)給：在鏜床上鏜孔2.金剛鏜金剛鏜因最初用天然金剛石鏜刀加工而得名，其特點(diǎn)是背吃刀量小，進(jìn)給量小，切削速度高，它可以獲得很高的加工精度（IT7~IT6）和很光潔的表面（Ra為0.4~0.05μm）?，F(xiàn)在普遍采用硬質(zhì)合金、CBN和人造金剛石刀具加工。金剛鏜主要用于加工有色金屬工件，也可用于加工鑄鐵件和鋼件。金剛鏜床須具有較高的幾何精度和剛度，機(jī)床主軸支承常用精密的角接觸球軸承或靜壓滑動(dòng)軸承，高速旋轉(zhuǎn)零件須經(jīng)精確平衡。此外，進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須十分平穩(wěn)，保證工作臺(tái)能作平穩(wěn)低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.鏜孔的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍鏜孔的加工范圍廣，可加工各種不同尺寸和不同精度等級(jí)的孔。對(duì)于孔徑較大、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系，鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔的加工精度為IT9~IT7級(jí)，表面粗糙度Ra為3.2~0.8μm。鏜孔可以在鏜床、車(chē)床、銑床等機(jī)床上進(jìn)行，也可以在鏜銑加工中心或?qū)Ｓ脵C(jī)床上進(jìn)行，具有機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。在大批大量生產(chǎn)中，為提高鏜孔效率，常使用鏜模或?qū)Ｓ脵C(jī)床。3.2.4珩磨孔1.珩磨原理及珩磨頭珩磨是利用帶有磨條（油石）的珩磨頭對(duì)孔進(jìn)行光整加工的方法。珩磨時(shí)，工件固定不動(dòng)，珩磨頭由機(jī)床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)并作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。珩磨加工中，磨條以一定壓力作用于工件表面，從工件表面上切除一層極薄的材料，其切削軌跡是交叉的網(wǎng)紋（見(jiàn)圖3-24b）。手動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)的珩磨頭圖3-25珩磨頭1-螺母2-彈簧3-調(diào)整錐4-磨條5-本體6-砂條座7-頂銷(xiāo)8-彈簧卡箍2.珩磨的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍①珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度，加工精度為IT7~IT6級(jí)，孔的圓度和圓柱度誤差可控制在3~5μm的范圍之內(nèi)，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。②珩磨能獲得較高的表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra為0.2~0.025μm，表層金屬的變質(zhì)缺陷層深度極微（2.5~25μm）。③與磨削速度相比，珩磨頭的圓周速度雖不高（vc=16~60m/min），但由于砂條與工件的接觸面積大，往復(fù)速度相對(duì)較高（va=8~20m/min），所以珩磨仍有較高的生產(chǎn)率。珩磨在大批大量生產(chǎn)中廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔及各種液壓裝置中精密孔的加工，孔徑范圍一般為?15～?500mm或更大，并可加工長(zhǎng)徑比大于10的深孔。但珩磨不適于加工塑性較大的有色金屬工件上的孔，也不能加工帶鍵槽的孔、花鍵孔等。3.2.5拉孔1.拉削與拉刀拉孔是一種高生產(chǎn)率的精加工方法，它是用特制的拉刀在拉床上進(jìn)行的。圖3-26是在臥式拉床上拉削圓孔的加工示意圖。拉孔時(shí)，強(qiáng)制使拉刀從工件孔中通過(guò)，讓拉刀上尺寸逐齒增大的刀齒順序通過(guò)工件孔，從孔壁上一層一層地切除余量，最后加工出滿(mǎn)足一定要求的孔。拉削時(shí)拉刀只作低速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）。是相鄰兩刀齒半徑上的高度差，即齒升量。用普通拉刀拉削鋼件圓孔時(shí)，粗切刀齒的齒升量為0.015～0.03mm/齒，精切刀齒的齒升量為0.005～0.015mm/齒。兩刀齒間的空間稱(chēng)為容屑槽。拉刀同時(shí)工作的齒數(shù)一般應(yīng)不少于3個(gè)，但不超過(guò)6~8個(gè)。拉刀刀齒切削過(guò)程：拉削方式（拉削圖形）：（1）分層式拉削拉刀將工件加工余量一層一層順序地切除。按分層式拉削方式設(shè)計(jì)的拉刀稱(chēng)為普通拉刀。（2）分塊式拉削加工表面的每一層金屬由一組(2~3個(gè)刀齒)尺寸相同但切削位置相互交錯(cuò)的刀齒切除。每個(gè)刀齒僅切去一層金屬的一部分。按分塊拉削方式設(shè)計(jì)的拉刀稱(chēng)為輪切式拉刀。（3）綜合式拉削這種方式集中了分層及分塊式拉削的優(yōu)點(diǎn)，粗切齒部分采用分塊式拉削，精切齒部分采用分層式拉削。按綜合拉削方式設(shè)計(jì)的拉刀稱(chēng)為綜合式拉刀。圖3-30圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)①-頭部②-頸部③-過(guò)渡錐部④-前導(dǎo)部⑤-切削部⑥-校準(zhǔn)部⑦-后導(dǎo)部⑧-支承部圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)：2.拉孔的工藝特征及應(yīng)用范圍①拉刀是多刃刀具，在一次拉削行程中就能順序完成孔的粗加工、精加工和光整加工工作，生產(chǎn)效率高。②拉孔精度主要取決于拉刀的精度。通常條件下拉孔精度可達(dá)IT9~IT7，表面粗糙度Ra可達(dá)6.3~1.6μm。③拉孔時(shí)工件以被加工孔自身定位，拉孔不易保證孔與其他表面的相互位置精度。④拉刀不僅能加工圓孔，還可以加工成形孔、花鍵孔。拉孔常用在大批大量生產(chǎn)中加工孔徑為?10~?80mm、孔深不超過(guò)孔徑5倍的中小零件上的通孔。3.3平面加工方法及裝備3.3.1概述

平面是箱體類(lèi)零件、盤(pán)類(lèi)零件的主要表面之一。平面加工的技術(shù)要求包括：平面本身的精度（直線(xiàn)度、平面度等），表面粗糙度，平面相對(duì)于其他表面的尺寸精度、位置精度（平行度、垂直度等）。加工平面的方法很多，常用的有銑、刨、車(chē)、拉、磨削等方法。銑平面是平面加工最常用的方法。刨平面所用機(jī)床、工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，通用性好，但刨平面的生產(chǎn)率較低。平面加工中的車(chē)、拉、磨削等加工方法，其工藝特點(diǎn)與外圓表面及孔加工基本相同。3.3.2銑平面

銑削時(shí)，銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)。銑削時(shí)，ap為背吃刀量（銑削深度），是指平行于銑刀軸線(xiàn)方向測(cè)量的切削層尺寸；ae是側(cè)吃刀量（銑削寬度），是指垂直于銑刀軸線(xiàn)方向測(cè)量的切削層尺寸；vf為進(jìn)給速度，是單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量。1.銑削方式周銑：端銑：

（a)對(duì)稱(chēng)銑（b)不對(duì)稱(chēng)銑(a)逆銑(b)順銑用分布在銑刀圓柱面上的刀齒進(jìn)行銑削用分布在銑刀端面上的刀齒進(jìn)行銑削2.銑刀及其幾何角度（1）圓柱形銑刀：刀齒排列在刀體圓周上的銑刀。它的結(jié)構(gòu)形式分為由高速鋼制造的整體圓柱形銑刀和鑲焊硬質(zhì)合金刀片的鑲齒圓柱形銑刀（圖3-35）。圓柱形銑刀一般采用螺旋刀齒，以提高切削工作的平穩(wěn)性。（2）面銑刀：面銑刀的刀齒排列在刀體端面上。硬質(zhì)合金面銑刀是加工平面的最主要刀具，將刀片用機(jī)械夾固方式固定在刀體上的面銑刀稱(chēng)為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位面銑刀。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位銑刀的結(jié)構(gòu)形式很多，圖3-36所示是小直徑（?90mm以下）的錐柄機(jī)夾可轉(zhuǎn)位面銑刀。（3）銑刀的幾何角度：圓柱銑刀和面銑刀是銑刀的基本形式，一般應(yīng)標(biāo)注的幾何角度有：前角及法向前角；②后角及法向后角；刃傾角（端銑刀）或螺旋角β（圓柱銑刀）。圓柱銑刀的幾何角度端銑刀的幾何角度3.銑削的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

銑刀是多刃刀具，刀齒能連續(xù)地依次進(jìn)行切削，沒(méi)有空程損失，且主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)高速切削，故銑平面的生產(chǎn)效率一般都比刨平面高。經(jīng)粗銑—精銑平面后，尺寸精度可達(dá)IT9~IT7級(jí)，表面粗糙度Ra可達(dá)6.3~1.6μm。在大批大量生產(chǎn)中銑平面已逐漸取代了刨平面。在成批生產(chǎn)中，中小件加工大多采用銑削，大件加工則銑刨兼用。而在單件小批生產(chǎn)中，特別是在一些重型機(jī)器制造廠(chǎng)中，刨平面仍被廣泛應(yīng)用。因?yàn)榕倨矫娌荒塬@得足夠的切削速度，有色金屬材料的平面加工幾乎全部都用銑削。3.4圓柱齒輪齒面加工方法及裝備3.4.1概述1.齒輪的主要技術(shù)要求

齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿(mǎn)足的要求：傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；載荷分布的均勻性；齒側(cè)具有間隙。

齒輪制造應(yīng)達(dá)到的精度標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10095.1—2001《圓柱齒輪精度制第1部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值》規(guī)定了13個(gè)精度等級(jí)。對(duì)于分度傳動(dòng)用的齒輪，對(duì)齒輪的運(yùn)動(dòng)精度要求高；對(duì)于高速動(dòng)力傳動(dòng)用齒輪，對(duì)工作平穩(wěn)性精度有較高要求；對(duì)于低速重載傳動(dòng)用齒輪，則要求齒面載荷分布均勻；對(duì)于換向和讀數(shù)機(jī)構(gòu)用的齒輪，則應(yīng)嚴(yán)格控制齒側(cè)間隙。除了上述各項(xiàng)精度外，還應(yīng)對(duì)齒輪裝配基準(zhǔn)面的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等提出要求。2.圓柱齒輪齒面的加工方法齒面的切削加工齒面的無(wú)屑加工成形法展成法銑齒拉齒磨齒滾齒插齒剃齒珩齒磨齒冷擠齒（精軋齒）軋齒（熱軋齒）精密鍛造齒輪3.4.2滾齒與插齒1.滾齒加工原理

滾齒是應(yīng)用一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪副嚙合原理，使用齒輪滾刀進(jìn)行切齒的一種加工方法。

（a)滾齒示意圖（b）齒輪滾刀圖3-37滾齒示意圖和齒輪滾刀1-齒輪滾刀2-被切削齒輪3-切削刃4-容屑槽圖3-38滾齒時(shí)的主要運(yùn)動(dòng)和齒廓的形成滾齒機(jī)的三種基本運(yùn)動(dòng)：滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（nc）；工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（nw）；軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（f），且：2.插齒原理

插齒是利用一對(duì)平行軸圓柱齒輪副嚙合原理，使用插齒刀進(jìn)行切齒的一種加工方法。

插齒刀1相當(dāng)于一個(gè)切削刃為漸開(kāi)線(xiàn)并磨出前角和后角的假想圓柱齒輪2（其模數(shù)及壓力角與被加工齒輪3相同）。插齒刀緊固在插齒機(jī)的主軸上。插齒時(shí)，插齒刀與被切削齒輪間嚴(yán)格保持一對(duì)圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)關(guān)系，插齒刀刀齒的連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡在工件上包絡(luò)出輪齒齒廓。插削直齒圓柱齒輪時(shí)插齒機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)：（1）切削運(yùn)動(dòng)：插齒刀沿其軸線(xiàn)方向的快速直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。（2）展成運(yùn)動(dòng)：插齒刀與工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成插齒加工的展成運(yùn)動(dòng)。插齒刀與工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間，必須嚴(yán)格保持一對(duì)圓柱齒輪副的嚙合傳動(dòng)關(guān)系，其傳動(dòng)比i應(yīng)滿(mǎn)足：（3）圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：插齒刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（以插齒刀每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次在其節(jié)圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)表示，mm/str)。（4）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工件逐漸地相對(duì)于插齒刀作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（以插齒刀每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次工件徑向移動(dòng)量fr

表示，mm/str)。（5）讓刀運(yùn)動(dòng)：插齒刀向上運(yùn)動(dòng)為空行程退刀，為避免插齒刀在空行程中擦傷已切削齒面和減少插齒刀的磨損，插齒刀在徑向方向有一讓刀運(yùn)動(dòng)e，使插齒刀與被切削齒面脫離接觸。插齒刀空行程完成后，工作臺(tái)或插齒刀再返回原位，以進(jìn)行下一切削行程。3.4.3剃齒1.剃齒加工原理

剃齒是利用一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合時(shí)沿齒向存在相對(duì)滑動(dòng)而創(chuàng)建的一種齒輪精加工方法。剃齒刀與工件的切向速度vct與vwt不相等，故剃齒刀與被剃削齒輪嚙合時(shí)在齒向上就有相對(duì)滑動(dòng)發(fā)生。由于剃齒刀的齒面上開(kāi)有許多切削刃，剃齒刀便在被切齒面上剃下一層又薄又細(xì)的切屑。2.剃齒機(jī)運(yùn)動(dòng)（1）剃齒刀的正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）工作臺(tái)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（3）徑向（垂直）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

3.剃齒的工藝特點(diǎn)與應(yīng)用范圍剃齒機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。剃齒可修正輪齒的徑向誤差、齒形誤差和減小齒面粗糙度，但它對(duì)輪齒的齒距累積誤差等切向誤差的修正能力差。

剃齒加工精度主要取決于刀具，使用A、B等級(jí)的剃齒刀，可加工7～6級(jí)精度的齒輪，齒面粗糙度可達(dá)Ra0.40～1.25μm。

剃齒是一種高生產(chǎn)率的齒面加工方法。在大批大量生產(chǎn)中加工中等模數(shù)、7～6級(jí)精度、未經(jīng)淬硬的齒輪，剃齒是最常用的齒輪精加工方法。3.4.4磨齒1.磨齒方法分類(lèi)及特點(diǎn)（1）成形法磨齒成形法磨齒（圖3-42a）是將砂輪修整成與被加工齒輪齒槽相對(duì)應(yīng)的形狀，對(duì)被加工齒輪齒槽逐個(gè)進(jìn)行磨削。磨削時(shí)，砂輪一面旋轉(zhuǎn)（nc），一面沿齒寬方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)（A1），磨完一個(gè)齒后，通過(guò)分度，再磨下一個(gè)齒。（2）展成法磨齒①單片錐形砂輪磨齒（圖3-42b）。砂輪的截面形狀相當(dāng)于假想齒條的一個(gè)齒。②雙片碟形砂輪磨齒（圖3-42c）。兩片碟形砂輪傾斜安裝后，構(gòu)成假想齒條的兩個(gè)齒面。③蝸桿砂輪磨齒（圖3-42d）。蝸桿砂輪與被磨齒輪相當(dāng)于一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒副嚙合傳動(dòng)。(a)成形砂輪磨齒(b)錐形砂輪磨齒(c)碟形砂輪磨齒(d)蝸桿砂輪磨齒1-砂輪2-假想齒條3-被磨齒輪2.磨齒的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍磨齒加工的質(zhì)量高，磨齒可糾正齒輪預(yù)加工中產(chǎn)生的各項(xiàng)齒輪誤差，其加工精度比剃齒、珩齒高得多，磨齒的表面粗糙度可達(dá)到Ra0.2～0.8μm,而且能加工淬硬齒輪。加工3～6級(jí)精度的淬硬齒輪，磨齒是最有效的精加工方法。磨齒的主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低和成本較高。采用蝸桿砂輪磨齒工藝和立方碳化硼（CBN）砂輪成形磨齒工藝可使磨齒效率成倍提高，加工成本不斷下降，故在大量生產(chǎn)中逐漸得到廣泛應(yīng)用。單片錐形砂輪磨齒和雙片碟形砂輪磨齒只在單件和小批量生產(chǎn)中應(yīng)用。3.5特殊表面加工特殊表面一般也稱(chēng)為復(fù)雜曲面。

復(fù)雜曲面由刀具相對(duì)于工件在三維空間內(nèi)作坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)形成，其切削加工方法主要有仿形銑和數(shù)控銑兩種，使用的刀具一般是頭部為圓形的球頭銑刀。仿形銑必須預(yù)先制造出具有與被加工曲面相同形狀的樣件作為靠模。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展及數(shù)控加工設(shè)備的普及，特別是隨著CAD/CAM和計(jì)算機(jī)輔助編程技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控銑削現(xiàn)已成為復(fù)雜曲面切削加工最主要的方法。3.6數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工3.6.1數(shù)控機(jī)床的加工原理1.數(shù)控機(jī)床及其坐標(biāo)系

用數(shù)字化信息進(jìn)行控制的技術(shù)稱(chēng)為數(shù)字控制技術(shù)；裝備了數(shù)控系統(tǒng)，能應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行加工的機(jī)床稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)及機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的四個(gè)基本組成部分。

數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，首先把加工過(guò)程所需要的幾何信息和工藝信息用數(shù)字量表示出來(lái)，并用規(guī)定的代碼和格式編制出數(shù)控加工程序，然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置。數(shù)控裝置對(duì)輸入信息進(jìn)行處理與運(yùn)算后，將結(jié)果輸入到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，控制并驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件按預(yù)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系按照ISO841和我國(guó)的JB/T3051—1999標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定為右手直角笛卡爾坐標(biāo)系。X、Y、Z的正方向是增大工件和刀具間距離的方向。通常以平行于主軸的坐標(biāo)為Z軸，X軸平行于工件的主要裝夾面且與Z軸垂直，Y軸按右手笛卡爾坐標(biāo)系確定。三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸A、B、C分別表示回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行于X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。其正方向分別用右手螺旋法則判定。2.數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置早期：普通數(shù)控（NC）現(xiàn)代：計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）CNC裝置CNC裝置的主要功能：功能控制位置控制信號(hào)處理虛線(xiàn)框內(nèi)3.數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。它的作用是接收數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)電路作數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置（例如伺服電動(dòng)機(jī)、電液脈沖伺服馬達(dá)等）和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（例如滾珠絲杠等），驅(qū)動(dòng)機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（例如工作臺(tái)、刀架、主軸箱等），以某一確定的速度、方向和位移量，沿機(jī)床坐標(biāo)軸移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)循環(huán)。（1）開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)：不帶反饋檢測(cè)裝置，數(shù)控指令單向，定位精度0.02mm，價(jià)格低。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)：實(shí)際位移反饋，進(jìn)行誤差修正，定位精度0.01~0.001mm，價(jià)格高。

半閉環(huán)伺服系統(tǒng)：

位移檢測(cè)反饋信號(hào)從伺服電動(dòng)機(jī)軸或滾珠絲杠上取得，定位精度較閉環(huán)系統(tǒng)差，價(jià)格適中。圖3-46開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)圖3-47閉環(huán)伺服系統(tǒng)虛線(xiàn)部分半閉環(huán)3.6.2數(shù)控銑床及加工中心的主運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)1.主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控銑床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)比普通銑床有更寬的調(diào)速范圍，加工中心主軸的調(diào)速范圍要求更高，其主軸轉(zhuǎn)速在其調(diào)速范圍內(nèi)通常都是無(wú)級(jí)可調(diào)的。

數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)形式：電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶或同步齒形帶傳動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)1~4對(duì)變速齒輪傳動(dòng)主軸2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中普遍采用滾珠絲杠副傳遞運(yùn)動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)效率高達(dá)95%~98%，是普通滑動(dòng)絲杠副的2~4倍。圖3-49滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖1-絲杠2-螺母3-滾珠4-插管

滾珠絲杠傳動(dòng)的軸向間隙會(huì)造成反向沖擊并引起反向“死區(qū)”，這在開(kāi)環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中將影響定位精度。為了提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性及進(jìn)給系統(tǒng)的剛度，滾珠絲杠在過(guò)盈條件下工作比較有利。消除絲杠螺母間隙和對(duì)絲杠螺母預(yù)加荷載的方法有多種，數(shù)控機(jī)床上比較常用的是雙螺母加墊片的方法。滾珠絲杠的預(yù)緊

高速、超高速加工機(jī)床或加工中心，已開(kāi)始應(yīng)用直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)以滿(mǎn)足快速進(jìn)給和快速換速、換向的要求。學(xué)科前沿3.刀具自動(dòng)夾緊裝置和主軸周向定向裝置加工中心為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸，要求配置刀具自動(dòng)夾緊裝置，其作用是自動(dòng)地將刀具夾緊或松開(kāi)，以便機(jī)械手能在主軸上安放或取走刀具。由于在刀具切削時(shí)，切削轉(zhuǎn)矩不能完全靠主軸與刀桿錐面配合產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞，因此通常在主軸前端設(shè)置兩個(gè)端面鍵來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。換刀時(shí)，刀柄上的鍵槽必須對(duì)準(zhǔn)端面鍵。為此，主軸在停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要求主軸必須準(zhǔn)確地停在某一指定的周向位置上，主軸定向裝置就是為保證換刀時(shí)主軸能準(zhǔn)確停止在換刀位置而設(shè)置的。3.6.3JCS—018型立式加工中心1.機(jī)床布局圖3-52JCS—018型立式加工中心1-床身2-滑座3-工作臺(tái)4-立柱5-數(shù)控柜6-刀庫(kù)7-機(jī)械手8-主軸箱9-操作面板10-驅(qū)動(dòng)電柜2.傳動(dòng)系統(tǒng)3.伺服進(jìn)給裝置圖3-54工作臺(tái)縱向伺服進(jìn)給裝置1-電動(dòng)機(jī)2-錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)軸器3-十字滑塊聯(lián)軸器4-絲杠5、8-螺母6-墊圈7-聯(lián)接鍵9-螺母座4.主要部件結(jié)構(gòu)圖3-55主軸結(jié)構(gòu)1-刀柄2-主軸3-拉釘4-鋼球5-碟形彈簧6-拉桿7-螺旋彈簧8-活塞9、10-行程開(kāi)關(guān)（1）主軸部件（2）自動(dòng)換刀裝置：JCS—018型立式加工中心設(shè)有刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置，由刀庫(kù)和機(jī)械手兩部分組成。刀庫(kù)刀座

（a）(b)(c)(d)（e）(f)(g)(h)換刀過(guò)程示意圖

機(jī)械手臂和手爪1、2-彈簧3-鎖緊銷(xiāo)4-銷(xiāo)5-活動(dòng)銷(xiāo)6-固定爪7-錐銷(xiāo)3.6.4數(shù)控加工程序編制1.數(shù)控加工程序編制步驟（1）分析零件圖樣和編制數(shù)控加工工藝（2）計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡（3）編寫(xiě)加工程序并進(jìn)行程序校驗(yàn)2.數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與程序段格式一個(gè)完整的數(shù)控加工程序由程序號(hào)和若干個(gè)程序段組成。程序號(hào)由地址碼O與程序編號(hào)組成，例如O0100。每個(gè)程序段表示數(shù)控機(jī)床的一個(gè)加工工步或動(dòng)作。程序段由一個(gè)或若干個(gè)字組成，每個(gè)字由字母和數(shù)字組成，每個(gè)字表示數(shù)控機(jī)床的一種功能。目前各種機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的是字地址程序段格式。程序段實(shí)例：N105G01X15.0Y32.0Z6.5F100M03S1500T0101；N——程序段號(hào)代碼（或稱(chēng)作地址符），105表示該程序的編號(hào)；G——準(zhǔn)備功能代碼，用以規(guī)定數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式。本例中G01表示直線(xiàn)插補(bǔ)；X、Y、Z——沿相應(yīng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)坐標(biāo)位置代碼，其后的數(shù)字為相應(yīng)坐標(biāo)軸的終點(diǎn)坐標(biāo)值；F——進(jìn)給速度代碼，其后的數(shù)字表示進(jìn)給速度為100mm/min；M——輔助功能代碼，用于規(guī)定數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的開(kāi)關(guān)功能，如主軸正、反轉(zhuǎn)及開(kāi)停等。本例中M03表示主軸正轉(zhuǎn)；S——主軸轉(zhuǎn)速功能代碼，其后數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min；T——刀具功能代碼，其后數(shù)字0101表示使用一號(hào)刀具和該刀具的一號(hào)補(bǔ)償值；；——為程序段結(jié)束符。3.數(shù)控加工程序編制實(shí)例【例3-1】

在數(shù)控立式銑床上精銑圖3-61所示零件的凸臺(tái)輪廓，試為該工序編寫(xiě)數(shù)控加工程序。圖3-61數(shù)控加工零件圖解根據(jù)零件加工要求，本例選用直徑為?20mm的立銑刀進(jìn)行加工。切削用量取為：主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min，垂直進(jìn)給速度vf=30mm/min，輪廓加工進(jìn)給速度vf=50mm/min。工件原點(diǎn)設(shè)定在工件的左下角，走刀路線(xiàn)為：P1→P2→P3→P4→P5→P6。該數(shù)控加工程序?yàn)?/*后為對(duì)程序段的說(shuō)明)：O1234

/*程序號(hào)N01G00X-15.0Y-15.0Z35.0；/*快速移至起刀點(diǎn)N02

X0Y0Z22.5S1000M03；/*快速移至P1，主軸正轉(zhuǎn)N03

G01Z10.0F30.0M08；

/*以30mm/min的進(jìn)給速度直線(xiàn)插補(bǔ)至Z=10mm處，開(kāi)切削液N04

X60.0F50；

/*以50mm/min的進(jìn)給速度直線(xiàn)插補(bǔ)至P2N05

Y35.0；/*直線(xiàn)插補(bǔ)至P3，進(jìn)給速度不變N06

G03X35.0Y60.0I-15.0J0；/*逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)至P4，進(jìn)給速度不變，X、Y為圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)，I、J為圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)N07

G01X0；/*直線(xiàn)插補(bǔ)至P5，進(jìn)給速度不變N08

Y0；/*直線(xiàn)插補(bǔ)至P6，進(jìn)給速度不變N09

Z22.5M09；/*刀具退離工件，關(guān)切削液N10

G00X-15.0Y-15.0Z35.0；/*刀具快速回到起刀點(diǎn)N11

M30；/*程序結(jié)束并返回至程序起點(diǎn)3.7特種加工3.7.1電火花加工1.加工原理電火花加工是利用工具電極和工件電極間脈沖性電火花放電產(chǎn)生的高溫去除工件上多余的材料，使工件獲得預(yù)定的形狀、尺寸和表面粗糙度要求。電火花加工方法有兩類(lèi)：電火花穿孔或電火花成形加工：用具有一定形狀的電極工具（石墨、銅或是它們的合金）進(jìn)行加工；電火花線(xiàn)切割加工：用細(xì)絲（鉬絲、鎢絲或銅絲）電極加工二維輪廓形狀，按電極絲的走絲速度分為快速走絲和慢速走絲兩類(lèi)。圖3-62電火花成形加工原理示意圖1-工件2-脈沖電源3-自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置4-工具5-工作液6-過(guò)濾器7-工作液泵圖3-63電火花線(xiàn)切割加工原理1-絕緣板2-工件3-脈沖電源4-電極絲5-導(dǎo)向輪6-支架7-卷絲筒2.工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍電火花加工工具不和工件直接接觸，沒(méi)有切削力作用，對(duì)機(jī)床加工系統(tǒng)的剛度要求不高；電火花加工可加工任何導(dǎo)電材料的工件，不受工件材料強(qiáng)度、硬度、脆性和韌性的影響，為耐熱鋼、淬火鋼、硬質(zhì)合金等難加工材料的加工提供了有效的加工手段。電火花加工的應(yīng)用范圍很廣，可加工各種型孔、曲線(xiàn)孔，微小孔及各種曲面型腔，還可以用于切割、刻字和表面強(qiáng)化等。3.7.2電解加工1.加工原理電解加工是利用金屬在電解液中受到電化學(xué)陽(yáng)極溶解將工件加工成形的。圖3-64電解加工原理示意圖1-直流電源2-工具陰極3-工件陽(yáng)極4-調(diào)壓閥5-電解液泵6-過(guò)濾器7-電解液8-過(guò)濾網(wǎng)加工開(kāi)始狀態(tài)加工結(jié)束狀態(tài)12.工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍電解加工的生產(chǎn)效率極高，約為電火花加工的5~10倍；電解加工可以加工形狀復(fù)雜的型面（例如汽輪機(jī)葉片）或型腔（例如模具）；電解加工中工具不和工件直接接觸，加工中無(wú)切削力作用，加工表面無(wú)冷作硬化，無(wú)殘余應(yīng)力，加工表面周邊無(wú)毛刺，能獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra可達(dá)0.2~1.25μm,工件的尺寸誤差可控制在±0.1mm范圍內(nèi)。電解加工中工具電極無(wú)損耗，可長(zhǎng)期使用。電解加工廣泛應(yīng)用于加工型孔、型面、型腔、炮筒膛線(xiàn)等，并常用于倒角和去毛刺。另外，電解加工與切削加工相結(jié)合（例如電解磨削、電解珩磨、電解研磨等），往往可以取得很好的加工效果。3.7.3激光加工1.加工原理激光的亮度極高，方向性極好，波長(zhǎng)的變化范圍小，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)把激光聚集成一個(gè)極小的光束，其能量密度可達(dá)108~1010W/cm2，遠(yuǎn)超金屬達(dá)到沸點(diǎn)所需的能量密度（105~106W/cm2)。激光照射在工件表面上，光能被加工表面吸收，并迅速轉(zhuǎn)換成熱能，使工件材料被瞬間溶化、汽化去除。圖3-66激光加工原理示意圖1-激光發(fā)生器2-反射鏡3-聚焦鏡4-工件5-工作臺(tái)6-電源2.工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍激光加工是利用高端激光束進(jìn)行加工的，不存在工具的磨損問(wèn)題，工件也無(wú)受力變形。激光束能量密度高，可加工各種金屬材料和非金屬材料，例如硬質(zhì)合金、陶瓷、石英、金剛石等。激光適于在硬質(zhì)材料上打小孔，常用于打金剛石拉絲模、寶石軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上的小孔；除打孔外，激光還廣泛用于切割、焊接、熱處理。3.7.4超聲波加工1.加工原理

超聲波加工是利用工具端面的超聲頻振動(dòng)（振動(dòng)頻率為19000~25000Hz），驅(qū)動(dòng)工作液中的懸浮磨料撞擊加工表面的加工方法。圖3-67超聲波加工原理示意圖1-工件2-懸浮液3-超聲波發(fā)生器4-換能器5-變幅桿6-工具7-工作臺(tái)2.工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍超聲波加工既能加工導(dǎo)電材料，也能加工不導(dǎo)電體和半導(dǎo)體材料。超聲波加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，操作維修方便，但超聲波加工生產(chǎn)效率相對(duì)較低。超聲波加工適于加工脆硬材料，尤其適于加工不導(dǎo)電的非金屬硬脆材料，例如玻璃、陶瓷等。為提高生產(chǎn)效率，降低工具損耗，在加工難切削材料時(shí)，常將超聲振動(dòng)和其他加工方法相結(jié)合進(jìn)行復(fù)合加工，例如超聲波切削、超聲波電解加工、超聲波線(xiàn)切割等。

4.1概述

4.2

工件在夾具中的定位

4.3

工件的夾緊

4.4

常用機(jī)床夾具

4.5

機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方法案例導(dǎo)入在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的切削或成形運(yùn)動(dòng)處于準(zhǔn)確的相對(duì)位置。

圖4-1后蓋零件鉆徑向孔的工序圖

圖4-2后蓋零件鉆夾具1-鉆套2-鉆模板3-夾具體4-支承板5-圓柱銷(xiāo)6-開(kāi)口墊圈7-螺母8-螺桿9-菱形銷(xiāo)

為保證加工精度及生產(chǎn)效率，顯然不能靠人工操作找正，為此設(shè)計(jì)一套工藝裝備——鉆床夾具，來(lái)實(shí)現(xiàn)工件快速準(zhǔn)確地安裝。4.1概述4.1.1機(jī)床夾具的作用（1）保證加工精度（2）提高生產(chǎn)率（3）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度（4）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。4.1.2機(jī)床夾具的分類(lèi)（1）通用夾具（2）專(zhuān)用機(jī)床夾具（3）組合夾具（4）成組夾具（5）隨行夾具

可將夾具分為車(chē)床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和組合機(jī)床夾具等類(lèi)型?？蓪A具分為手動(dòng)夾緊夾具、氣動(dòng)夾緊夾具、液壓夾緊夾具、氣液聯(lián)動(dòng)夾緊夾具、電磁夾具、真空夾具等。1.按夾具的應(yīng)用范圍分類(lèi)2.按使用機(jī)床類(lèi)型分類(lèi)3.按夾具動(dòng)力源分類(lèi)4.1.3專(zhuān)用機(jī)床夾具的組成專(zhuān)用夾具一般由下列幾部分組成：1.定位元件2.夾緊裝置3.對(duì)刀元件、導(dǎo)向元件4.連接元件5.其它元件及裝置6.夾具體

定位元件、夾緊裝置和夾具體是夾具的基本組成部分，其它部分可根據(jù)需要設(shè)置。4.2工件在夾具中的定位4.2.1定位原理

物體在空間具有六個(gè)自由度，即沿三個(gè)座標(biāo)軸的移動(dòng)（分別用符號(hào)、和

表示）和繞三個(gè)座標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（分別用x、y和z表示），如果完全限制了物體的這六個(gè)自由度，則物體在空間的位置就完全確定了。

（a）（b）圖4-3定位分析示例4.2.1定位原理

欲使工件在空間處于準(zhǔn)確位置，必須選用與被加工工件相適應(yīng)并按一定規(guī)則布置的6個(gè)約束點(diǎn)來(lái)限制工件的6個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。六點(diǎn)定位原理(六點(diǎn)定則)完全定位：6個(gè)自由度均被限制不完全定位：至少有1個(gè)自由度未被限制（需根據(jù)加工要求確定）欠定位：根據(jù)加工要求需要限制的自由度未限制（實(shí)際生產(chǎn)中不允許）過(guò)定位（重復(fù)定位）：至少有1個(gè)自由度被2個(gè)或以上的定位元件重復(fù)限制（定位干涉問(wèn)題需根據(jù)具體情況考慮）幾種定位情況常見(jiàn)的幾種定位基面、定位元件所限制的自由度可參見(jiàn)表4-1。4.2.2機(jī)床夾具常用定位方式及定位元件（1）支承釘（2）支承板（a）（b）（c）圖4-4常用支撐釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式(a)(b)圖4-5常用支承板的結(jié)構(gòu)形式1.工件以平面定位常用定位元件（3）可調(diào)支承（a）（b）（c）（d）圖4-6可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式（4）自位支承圖4-7自位支承的結(jié)構(gòu)形式圖4-8輔助支承1-支撐銷(xiāo)2-彈簧3-鎖緊螺釘4-手柄5-頂銷(xiāo)（5）輔助支承（1）定位銷(xiāo)

用定位銷(xiāo)定位時(shí)，菱形銷(xiāo)限制一個(gè)自由度；短圓柱銷(xiāo)限制二個(gè)自由度；長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)（L/D≥1）可以限制四個(gè)自由度；短圓錐銷(xiāo)限制三個(gè)自由度。

(a)(b)(c)

（d）（e）圖4-9固定式定位銷(xiāo)2．工件以孔定位常用定位元件（2）心軸（a)（b)（c)圖4-10定位心軸圖4-10是幾種常見(jiàn)的心軸結(jié)構(gòu)。圖a為過(guò)盈配合心軸，限制工件四個(gè)自由度，其定