機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí) 第二版）課件 第7、8章 插削、拉削及齒輪加工、數(shù)控加工與特種加工

《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》（少學(xué)時(shí)第二版）§7—1插削第7章插削、拉削及齒輪加工§7—2拉削§7—3齒輪加工§7—1插削第7章插削、拉削及齒輪加工插削是用插刀對(duì)工件做垂直方向的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的切削加工方法一、插床插床的結(jié)構(gòu)原理與牛頭刨床相似，可視為立式刨床二、插削的加工范圍孔內(nèi)單鍵槽

花鍵孔

方孔

多邊孔

扇形齒輪

三、插削的工藝特點(diǎn)1．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，存在沖擊和空行程損失，主要用于單件，小批量生產(chǎn)2．工作行程受刀桿剛性的限制，槽長(zhǎng)不宜過大3．刀架沒有抬刀機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)也沒有讓刀機(jī)構(gòu)，插刀在回程時(shí)與工件相摩擦4．除鍵槽、型孔外，還可加工圓柱齒輪、凸輪5．加工精度為IT9～I(xiàn)T7，Ra6.3～1.6μm四、插刀插刀與刨刀基本相同，只是刨刀在水平方向進(jìn)行切削，而插刀在垂直方向進(jìn)行切削尖刀

切刀

小刀頭前角γo=0°～12°后角αo=4°～8°五、齒輪平鍵槽的插削1．分析圖樣

2．選擇插床、插刀、裝夾方法按單件、小批生產(chǎn)，選用B5032型插床、10mm插刀，用三爪自定心卡盤裝夾3．確定插削用量插削進(jìn)給量為0.33mm/str，切削速度為30m/min4．調(diào)整插床將插床工作臺(tái)調(diào)整至適當(dāng)位置5．安裝工件以齒輪外圓為基準(zhǔn)，將工件用三爪自定心卡盤夾緊6．對(duì)刀采用試切對(duì)刀法，將工件中心平面與插刀中心平面重合7．插削鍵槽采用分層插削法，完成平鍵槽插削8．去毛刺，檢測(cè)工件用銼刀將平鍵槽上的毛刺去除后，綜合檢驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)要求§7—2拉削第7章插削、拉削及齒輪加工拉削是在拉力的作用下，通過拉刀與工件的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，切削工件內(nèi)、外表面的方法一、拉床拉床分為內(nèi)拉床、外拉床、連續(xù)拉床。內(nèi)拉床分為臥式內(nèi)拉床和立式內(nèi)拉床L6140B型臥式內(nèi)拉床L5560型立式內(nèi)拉床二、拉床的加工范圍內(nèi)拉削可以加工圓孔、方孔、多邊形孔、鍵槽、花鍵孔、內(nèi)齒輪外拉削可以加工平面、成形面、花鍵軸的齒形、蝸輪盤和葉片上的榫槽三、拉削的工藝特點(diǎn)1．拉刀在一次行程中能切除加工表面的全部余量2．拉刀制造精度高3．采用液壓傳動(dòng)，拉削過程平穩(wěn)4．拉刀適應(yīng)性差5．拉刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)用高6．預(yù)加工孔不需要精加工，鉆削或粗鏜即可四、拉刀拉刀由柄部、前導(dǎo)部、切削部、校準(zhǔn)部、后導(dǎo)部組成拉刀實(shí)物§7—3齒輪加工第7章插削、拉削及齒輪加工一、成形法切齒1．銑齒利用盤形齒輪銑刀在銑床上加工或利用指形齒輪銑刀，在有單齒分度機(jī)構(gòu)的銑床或滾齒機(jī)上加工盤形銑刀銑齒輪

指形銑刀銑齒輪2．拉齒

利用齒輪拉刀拉削內(nèi)、外圓柱齒輪3．磨齒用于已淬火齒面的精加工。所用砂輪的截形須根據(jù)齒輪齒槽的輪廓形狀用靠模修整二、展成法切齒1．插齒利用齒輪形插齒刀或齒條形梳齒刀切齒（1）插齒刀沿齒寬方向的往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)（2）插齒刀轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，工件也準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過一齒（3）插齒刀還要向齒輪坯的中心作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（4）插齒刀向上回程時(shí)，工件作讓刀運(yùn)動(dòng)2．滾齒利用蝸桿形的齒輪滾刀在滾齒機(jī)上加工外嚙合的直齒、斜齒圓柱齒輪滾刀相當(dāng)于一個(gè)螺旋角很大的斜齒輪與被切齒輪作空間相交軸嚙合，滾刀的旋轉(zhuǎn)形成連續(xù)的切削運(yùn)動(dòng)3．剃齒利用剃齒刀在剃齒機(jī)上對(duì)齒輪齒面進(jìn)行精整加工（1）剃齒刀與工件相當(dāng)于交錯(cuò)軸螺旋齒輪嚙合（2）剃齒刀帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，并對(duì)工件施加徑向壓力（3）剃齒刀齒面上小槽所形成的刃口與工件齒面間相對(duì)滑移，切出齒形三、齒輪軸上齒輪的銑削1．分析圖樣圓柱齒輪模數(shù)2mm、齒數(shù)15。精度等級(jí)8級(jí)，齒面表面粗糙度值Ra1.6μm2．選擇銑床、銑刀、裝夾方法按單件、小批生產(chǎn)，選用X6132型臥式銑床、模數(shù)為2mm的2號(hào)齒輪銑刀、分度頭、尾座，一夾一頂裝夾3．確定銑削用量銑刀主軸轉(zhuǎn)速為95r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量為75mm/min4．調(diào)整銑床使用光滑圓柱，用百分表校正分度頭和尾座中心與工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向平行5．安裝工件將工件右端φ（20±0.006）mm的軸頸放入分度頭三爪自定心卡盤內(nèi)夾緊，并使尾座頂尖頂緊工件6．對(duì)刀采用切痕對(duì)刀法，將齒輪銑刀的軸線對(duì)準(zhǔn)工件中心7．銑削齒輪

采用分層銑削法，銑削齒面至尺寸要求8．去毛刺，檢測(cè)工件用銼刀將齒面上毛刺去除后，綜合檢驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)要求《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》（少學(xué)時(shí)第二版）§8—1數(shù)控機(jī)床概述第8章數(shù)控加工與特種加工§8—2數(shù)控加工工藝§8—3特種加工§8—1數(shù)控機(jī)床概述第8章數(shù)控加工與特種加工數(shù)控機(jī)床為高精度、高效率完成產(chǎn)品生產(chǎn)，特別是復(fù)雜型面零件的生產(chǎn)提供了自動(dòng)加工手段1．?dāng)?shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)，它已經(jīng)成為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)2．?dāng)?shù)控機(jī)床按加工要求預(yù)先編制的程序，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息指令對(duì)工件進(jìn)行加工的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床一、基本概念二、數(shù)控機(jī)床的組成1．控制介質(zhì)和輸入/輸出裝置零件程序一般存放在便于與數(shù)控裝置交互的一種控制介質(zhì)上，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床常用磁盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等控制介質(zhì)PC卡U盤

移動(dòng)硬盤

網(wǎng)卡數(shù)控機(jī)床最主要的人機(jī)交互設(shè)備為鍵盤和顯示器，操作人員通過鍵盤和顯示器輸入簡(jiǎn)單的加工程序、編輯修改程序和發(fā)送操作命令2．?dāng)?shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。現(xiàn)代數(shù)控裝置通常是一臺(tái)帶有專門系統(tǒng)軟件的專用計(jì)算機(jī)3．伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行部件（如伺服電動(dòng)機(jī)）組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服電動(dòng)機(jī)

驅(qū)動(dòng)裝置4．可編程控制器可編程控制器對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行輔助控制，其作用是把計(jì)算機(jī)送來的輔助控制指令，經(jīng)可編程控制器處理和輔助接口電路轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號(hào)，用來控制數(shù)控機(jī)床的順序動(dòng)作、定時(shí)計(jì)數(shù)、主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止、主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整、冷卻泵啟停以及轉(zhuǎn)位換刀等動(dòng)作5．測(cè)量反饋裝置（1）通過測(cè)量元件將機(jī)床移動(dòng)的實(shí)際位置、速度參數(shù)檢測(cè)出來（2）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并反饋到CNC裝置中（3）使CNC能隨時(shí)判斷機(jī)床的實(shí)際位置、速度是否與指令一致（4）發(fā)出相應(yīng)指令，糾正所產(chǎn)生的誤差

測(cè)量反饋裝置安裝在數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)或絲杠上，相當(dāng)于普通機(jī)床的刻度盤和人的眼睛6．機(jī)床主體

包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件，還有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位部件，如換刀裝置、夾緊裝置等輔助裝置三、典型數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用1．?dāng)?shù)控車床（1）按主軸位置分類1）立式數(shù)控車床主軸垂直于水平面，有一個(gè)直徑很大的圓形工作臺(tái)，用來裝夾工件。主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì)較小的大型復(fù)雜零件2）臥式數(shù)控車床主軸與水平面平行。根據(jù)導(dǎo)軌形式，又可分為數(shù)控水平導(dǎo)軌臥式車床和數(shù)控傾斜導(dǎo)軌臥式車床傾斜導(dǎo)軌水平導(dǎo)軌

（2）按功能分類1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有針對(duì)性加工功能，但功能水平較低且價(jià)格低廉的自動(dòng)控制車床2）普通數(shù)控車床根據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行專門設(shè)計(jì)并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的自動(dòng)控制車床傾斜導(dǎo)軌水平導(dǎo)軌

3）車削中心車削中心是指在普通數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，增加了C軸和動(dòng)力頭的自動(dòng)控制車床2．?dāng)?shù)控銑床以銑削為加工方式的數(shù)控機(jī)床，通常，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，工件或（和）銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)臥式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床

3．加工中心加工中心是指帶有刀庫（帶有回轉(zhuǎn)刀架的數(shù)控車床除外）和刀具自動(dòng)交換裝置的數(shù)控機(jī)床立式加工中心

臥式加工中心§8—2數(shù)控加工工藝第8章數(shù)控加工與特種加工一、確定數(shù)控加工工藝的一般步驟1．確定數(shù)控加工的內(nèi)容（1）多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制（2）形狀復(fù)雜、加工精度要求高、通用機(jī)床無法加工（3）在普通機(jī)床上加工需要昂貴工裝設(shè)備的零件（4）尺寸難測(cè)量、進(jìn)給難控制的殼體或盒型零件（5）必須在一次裝夾中完成多工序的零件（6）價(jià)格昂貴，加工中不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件（7）需要最短生產(chǎn)周期的急需零件2．選擇刀具、夾具（1）刀具的選擇優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，不用或少用非標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可以用復(fù)合刀具及專用刀具（2）夾具的選擇一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是能協(xié)調(diào)工件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸1）單件小批量生產(chǎn)，優(yōu)先使用通用夾具、組合夾具或可調(diào)夾具2）成批生產(chǎn)，采用專用夾具，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單3）裝卸工件應(yīng)方便可靠，有條件且生產(chǎn)批量較大時(shí)，可采用液動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)或多工位夾具4）夾具上的各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)工件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的進(jìn)給3．確定加工路線確定加工路線就是確定刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡和方向，也就是程序編制的軌跡和運(yùn)動(dòng)方向1）背吃刀量的確定。在剛度允許情況下，盡可能選取較大背吃刀量。零件精度要求較高時(shí)，應(yīng)考慮留出半精加工和精加工余量2）主軸轉(zhuǎn)速的確定。允許切削速度100～200m/min3）進(jìn)給速度的確定。一般為100～200mm/min。要求較高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選得小些（20～50mm/min）4．確定切削用量5．填寫數(shù)控加工工藝文件（1）數(shù)控加工工藝卡（2）數(shù)控加工刀具明細(xì)表二、輸出軸數(shù)控加工工藝1．圖樣分析輸出軸包含了6個(gè)圓柱，中間有退刀槽，兩端有倒角2．工藝分析（1）采用一夾一頂裝夾，加工右端輪廓（2）調(diào)頭，采用一夾一頂裝夾，加工左端輪廓3．確定刀具4．確定加工路線（1）右端粗車加工（2）右端精車加工（3）切槽加工（4）左端粗車加工（5）左端精車加工5．確定切削用量（1）背吃刀量的選擇輪廓粗車時(shí)選ap=1.5mm，精車ap=0.5mm，切槽ap=1mm

（2）主軸轉(zhuǎn)速的選擇輪廓粗車切削速度vc=80m/min、精車切削速度vc=110m/min

主軸轉(zhuǎn)速n：粗車800r/min、精車1000r/min、切槽300r/min

（3）進(jìn)給速度的選擇粗車150mm/min、精車100mm/min、切槽50mm/min§8—3特種加工第8章數(shù)控加工與特種加工一、電火花加工在一定的介質(zhì)中，通過工件和工具電極間脈沖火花放電，使工件材料熔化、氣化而被去除或在工件表面進(jìn)行材料沉積1．電火花成形加工電火花成形加工機(jī)床：用電火花成形加工方法加工型腔、型體、型孔、型面的電火花加工機(jī)床（1）加工原理工件成型電火花成型加工原理

蝕除材料的過程

（2）應(yīng)用范圍1）適用于難切削材料的成形加工2）可加工特殊的、形狀復(fù)雜的零件3）有利于加工熱敏感材料，可獲得鏡面加工效果4）在同一臺(tái)機(jī)床上可完成粗、中、精加工5）有助于改進(jìn)和簡(jiǎn)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝化纖噴絲板型孔b）彎曲軸線孔c）薄壁環(huán)結(jié)構(gòu)2．電火花線切割加工用沿著自身軸線方向運(yùn)行的電極絲作工具電極，對(duì)工件進(jìn)行切割的電火花加工（1）加工原理在電極絲和工件上加脈沖電源，使電極絲與工件之間發(fā)生脈沖放電，產(chǎn)生高溫使金屬熔化或汽化（2）加工特點(diǎn)1）可加工形狀復(fù)雜工件，對(duì)不同形狀工件容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工2）工件變形小，電極絲、夾具不需要太高強(qiáng)度3）可加工任何導(dǎo)電的固體材料4）可方便調(diào)整影響加工精度的加工參數(shù)，有利于加工精度的提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)化5）電火花線切割不能加工非導(dǎo)電材料6）金屬去除率低，加工成本高，不適合加工形狀簡(jiǎn)單的大批工件（3）應(yīng)用范圍1）模具加工2）新產(chǎn)品試制3）精密零件加工4）貴重金屬下料二、激光加工利用密度極高的激光束照射工件被加工部位，使材料瞬間熔化或蒸發(fā)，并在沖擊波作用下將熔融物質(zhì)噴射出去，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行穿孔、蝕刻和切割

采用較小的能量密度，使加工區(qū)域材料熔融粘合，對(duì)工件進(jìn)行焊接加工1．激光加工