河源理工學校一體化教材課程名稱：《機械制造技術》適用專業：學時數：90學分：52015年3月目錄TOC\o"1-3"\h\u30247學習任務一鑄造 圖5.3常用車刀的種類及用途1-45o端面車刀，2-90o外圓車刀，3-外螺紋車刀，4-70o外圓車刀，5-成形車刀，6-90o左切外圓刀，7-切斷車刀，8-內孔車槽車刀，9-內螺紋車刀，10-90o內孔車刀，11-75o內孔車刀3）按其結構的不同可分為整體式車刀、焊接式車刀、機夾式車刀和可轉位式車刀等，如圖5.4所示。車刀結構類型特點及用途如表9.3所示：圖5.4車刀的結構形式整體式，b)焊接式，c)機夾式，d)可轉位式2、車刀的運用1）用外圓車刀、彎頭車刀和左、右偏刀車外圓車外圓是最基本的車削加工方法。工件作旋轉主運動，車刀作縱向直線運動。2）用彎頭車刀，左、右偏刀車端面工件旋轉作主運動，車刀作橫向直線進給運動。3）用車槽刀進行切槽或切斷工件作旋轉主運動，車刀作橫向直線進給運動。切槽時，車槽刀刀頭的長度應略大于工件槽深；切斷時刀頭長度應略大于工件半徑。車槽、切斷時，切削條件較差，應采用較小的切削用量。4）用中心鉆、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀進行鉆中心孔、鉆孔、擴孔、鉸孔它們的共同特點是把孔加工刀具安裝在尾架套筒內的錐孔中，轉動尾座手柄使刀具手動縱向作直線進給運動。5）用車孔刀車內孔常用的車孔刀有鏜刀頭和鏜刀塊。車孔時的切削條件較差，刀桿細長，剛性差，排屑困難，又不便觀察，所以車孔的切削量比車外圓時低，可達到的加工精度和表面質量要比車外圓低。6）用內外螺紋車刀或板牙、絲錐加工螺紋因為螺紋的種類很多，所以在車床上車削各種螺紋時，采用的螺紋車刀的截面形狀應與被加工螺紋的截面形狀相同。工件旋轉作主運動，并且工件旋轉一周時，車刀縱向直線移動一個導程，可完成螺紋的加工。7）用外圓車刀、彎頭車刀車削圓錐面工件旋轉作主運動，將小滑板轉過一定的角度，手搖小滑板手輪，使小滑板帶動車刀作斜向直線進給運動，即可加工出所需的圓錐。此種加工方法主要適用于加工錐度大而長度短的內外錐面。8）用成形車刀加工成形面或用外圓車刀加工成形面用成形法加工成形面的時候，車刀作橫向直線進給運動；用外圓車刀加工成形面時，可用雙手分別操縱中滑板和小滑板的手柄，使車刀按所需輪廓作縱向和橫向進給運動。9）用滾花刀進行滾花滾花的特點是用滾花刀對工件表面施加壓力，使其產生塑性變形而成。四、車削加工基本方法1、車削外圓車削加工最基本的是車削外圓。車外圓常須經過粗車與精車兩個步驟。粗車的目的是盡快地從毛坯上切去大部分加工余量，使工件接近最后形狀和尺寸。為了保護刀刃，提高刀具的耐用度，減少基本工藝時間，粗車時第一刀的背吃刀量應盡量取大些，并盡可能將粗車余量在一次或兩次進給中切去。車削鑄件、鍛件時，因表面有硬皮，可先車端面，或者先倒角，然后選擇大于硬皮厚度的背吃刀量，以免刀刃被硬皮過快磨損。粗車時在機床及刀具的強度及工件剛度許可的情況下，進給量也應該取大一些(0.3～1.2mm/r)，以提高生產率。而采用中等或中等偏低的切削速度，以提高刀具的耐用度。精車時主要考慮保證加工精度和表面粗糙度的要求，一般采用較小的背吃刀量和進給量，采用較高的切削速度。車削外圓的步驟如下：1）工件安裝應使工件安裝正確，即應使工件軸線與車床主軸軸線重合。通時工件應盡量夾緊。2）車刀安裝應使車刀安裝正確，即刀尖應與工件回轉軸線等高。車刀刀桿應與車床主軸軸線垂直。車刀在方刀架伸出的長度，一般以刀體高度的1.5～2倍為宜。刀桿下墊片應平整，以少為宜。3）機床調整用變速手柄調整主軸轉速和刀架進給量。4）試切通過試切來確定背吃刀量，以準確控制尺寸。5）車削外圓。2、車削端面車削端面時，常用偏刀或彎頭車刀如圖9.5所示。車刀安裝時，刀尖應準確對準工件中心，以免車出的端面留有凸臺。圖5.5車削端面a)用彎頭車刀車端面，b)用偏刀車端面，c)用偏刀精車端面3、車削錐面錐面分外錐面和內錐面。錐面車削的方法有：1）寬刀法(又稱樣板刀法)(圖5.6(a))僅適用于車削較短的內、外圓錐面。優點是生產率高，能加工任意角度的圓錐面。缺點是加工的圓錐面長度較小且要求機床與工件系統有較好的剛度。2）轉動小拖板法(圖5.6(b))將刀架小拖板繞轉盤軸線轉.α角(α為錐面的斜角),然后用螺釘緊固。加工時，轉動小拖板手柄，使車刀沿錐面的母線移動，從而加工出所需的圓錐面。這種方法的優點是調整方便，操作簡單，可以加工斜角為任意大小的內外圓錐面，因而應用廣泛。缺點是所切圓錐面的長度受小拖板行程長度的限制，且不能自動進給。3）偏移尾座法(圖5.6(c))把尾座頂尖偏移一個距離S，使工作的旋轉軸線與機車主軸線相交一個α角，利用車刀的縱向進給，車出所需的圓錐面。這種方法的優點是能自動進給車削較長的圓錐面。缺點是不能加工錐孔和錐角較大的圓錐面(一般α<9°),而且精確調整尾座偏移量較費時。根據圖9.6(c),可以方便地計算出尾座偏移量和錐角的關系。4）靠模法(圖5.6(d))適宜于大量生產，可加工內外圓錐面，自動進給，加工精度較高。圖5.6圓錐面的車削方法a)寬刀法，b)轉動小拖板法，c)偏移尾座法，d)靠模法4、車成形面對帶有表面輪廓為曲面的成形面如手柄、手輪等零件加工，稱成形面加工。一般可采用雙手控制法、成形刀法和靠模法加工。5、車螺紋車削是最常用的螺紋加工方法。在車螺紋應注意以下幾點：1)牙形角α的保證牙形角α取決于車刀的刃磨和安裝(見圖5.7)。普通公制螺紋車刀刀尖角應為60°，車刀前角=0°。安裝螺紋車刀時，應使刀尖與工件軸線等高，刀頭中心線應與工件軸線垂直，可用角度樣板對刀。2）螺距的保證為了獲得準確的螺距，必須用絲杠帶動刀架進給，使工件每轉一周，刀具移動的距離等于工件的螺距。此時，主軸至絲杠的傳動路線如圖5.8所示。由圖可見，更換交換齒輪或改變進給箱手柄位置，即可改變絲杠的轉速，從而車出不同螺距的螺紋。3）中徑或的保證螺紋的中徑是靠控制多次進刀的總背吃刀量來保證的，并用螺紋量規等進行檢驗。圖5.7螺紋車刀的刃磨角度圖5.8車螺紋的進給系統學習任務六鉆削和鏜削【學習目標】掌握鉆床的功用及分類鉆花的種類及應用典型零件的鉆削加工工藝鏜床的功用及分類鏜刀的種類及應用典型零件的鏜削加工工藝【知識準備】一、鉆削加工用鉆頭在實體工件上加工出孔的方法稱為鉆孔。鉆孔只能加工精度要求不高的孔或進行孔的粗加工，公差等級一般為IT11～IT9級，表面粗糙度值一般為Ra90μm～25μm。鉗工鉆孔多在鉆床上進行，其加工特點有鉆削力大，切削溫度高，摩擦嚴重，傳熱散熱困難，鉆頭易產生振動和易磨損，加工精度低等。1、鉆削加工工藝范圍圖6.1鉆削加工工藝范圍2、鉆削加工設備單件、小批量生產的，中小型工件上的小孔(一般D<13mm)，常用臺式鉆床加工；中小型工件上直徑較大的孔(一般D<50mm)，常用立式鉆床加工；大中型工件上的孔，則采用搖臂鉆床加工。立式鉆床、搖臂鉆床（如圖6.2、6.3）圖6.2立式鉆床圖6.3搖臂鉆床1、工作臺，2、主軸，1、外立柱，2、主軸箱，3、搖臂，3、4本體，5、電機6、立柱4、主軸，5、工作臺，6、底座數控鉆床（如圖6.4）圖6.4數控鉆床3、麻花鉆結構1）麻花鉆的結構要素（如圖6.5）圖6..5麻花鉆組成麻花鉆的主要角度（如圖6.6）圖6.6麻花鉆結構與角度麻花鉆：直柄麻花鉆（φ0.5~φ20）、錐柄麻花鉆（φ8~φ80）鉆頭材料：鉆頭一般為高速鋼材料。鉆頭結構：兩主兩副一橫刃，兩前刀面（螺旋面）、兩后刀面、兩副后刀面等。麻花鉆的角度：前角γ0：為正交平面內前刀面與基面的夾角，由于鉆頭的前刀面為螺旋面，故越靠近中心，前角越小，橫刃為負前角。后角αf：為軸向圓柱剖面內后刀面與切削平面的夾角。故越靠近中心，后角越大。頂角2φ：兩主切削刃在中心截面上投影的夾角。標準鉆頭頂角為118°。橫刃斜角Ψ：主切削刃與橫刃在鉆頭端面上投影的夾角。螺旋角β：最外緣螺旋線切線與軸線的夾角。3）其它鉆頭標準麻花鉆存在切削刃長、前角變化大、螺旋槽排屑不暢、橫刃部分切削條件很差等結構問題，生產中為了提高鉆孔的精度和效率，常將標準麻花鉆按特定方式刃磨成“群鉆”使用。=1\*GB2⑴群鉆群鉆的基本特征為：“三尖七刃銳當先，月牙弧槽分兩邊，一側外刃開屑槽，橫刃磨得低窄尖”。（如圖6.7）圖6.7群鉆的結構與角度=2\*GB2⑵中心鉆中心鉆用于加工軸類工件的中心孔。鉆孔時，先打中心孔，也有利于鉆頭的導向，可防止孔的偏斜。=3\*GB2⑶深孔鉆深孔鉆是專門用于鉆削深孔的鉆頭。為解決深孔加工中的斷屑、排屑、冷卻潤滑和導向等問題，人們先后開發了外排屑深孔鉆、內排屑深孔鉆、噴吸鉆和套料鉆等多種深孔鉆。（如圖16.8、6.9）圖6.8深孔鉆工作示意圖圖6.9深孔鉆4、鉆削夾具鉆削夾具簡稱“鉆?！薄Ｋ窃阢@床上進行孔的鉆、擴、鉸、锪、攻螺紋加工時，用以確定工件和刀具的相對正確位置，并使工件得到夾緊的工藝裝置。1）鉆削夾具的組成除了夾具所共有的定位、夾緊裝置外，鉆削夾具的組成還有：=1\*GB2⑴鉆套=2\*GB2⑵鉆模板=3\*GB2⑶分度裝置（如圖6.10）圖6.10萬能分度頭1-前頂尖，2-撥盤，3-主軸，4-刻度盤，5-游標，6-回轉體7-掛輪軸，8-定位銷，9-手柄，10-分度叉，11-分度盤，12-鎖緊螺釘，13-底座2）幾種典型的鉆床夾具=1\*GB2⑴固定式鉆模（如圖6.11）圖6.11鉸鏈模板固定式鉆模1-扁銷，2-緊定螺釘，3-銷軸，4-鉆模板，5-支承釘，6-定位銷，7-模板座，8-偏心輪，10-夾具體=2\*GB2⑵回轉式鉆模（如圖6.12）圖6.12軸向分度回轉式鉆模1-模板座2-夾具體3-手柄4-螺母5-把手6-對定銷7-圓柱銷8-螺母9-快換墊圈10-襯套11-鉆套12-螺釘=3\*GB2⑶翻轉式鉆模（如圖6.13）圖6.13600翻轉式鉆模1-臺肩銷，2-快換墊圈，3-螺母=4\*GB2⑷滑柱式鉆模（如圖6.14）圖6.14滑柱式鉆模1-夾具體，2-滑柱，3-鎖緊螺母，4-鉆模板，5-套環，6-手柄，7-螺旋齒輪軸5、麻花鉆鉆孔的方法1）找正和引導方式：單件小批：按劃線位置鉆孔。2）批量生產：采用專用鉆床夾具利用鉆套引導。3）鉆深孔：當孔的深度超過孔徑三倍時，鉆孔時要經常退出鉆頭及時排屑和冷卻。4）在硬材料上鉆孔：鉆孔速度不能過高，手動進給量要均勻，特別是孔將要鉆透時，應注意適當降低速度和進給量。5）鉆削較大的孔：當鉆孔直徑較大（通常＞30mm）時，應分兩次鉆削。6）在斜面上鉆孔：易使鉆頭引偏，造成孔軸線歪斜。可先锪出平面后再進行鉆孔），或采用特殊鉆套來引導鉆頭。6、鉆削的工藝特點1）鉆孔是孔的粗加工方法；2）可加工直徑0.05～125mm的孔；3）孔的尺寸精度在IT9以下；4）孔的表面粗糙度一般只能控制在Ra12.5μm。鉆孔主要用來加工外形復雜、沒有對稱回轉軸線的孔，一般直徑不大，精度不太高的孔，如連桿、蓋板、箱體、機架等零件上的單孔和孔系。也可以通過鉆孔－擴孔－鉸孔的工藝手段加工精度要求較高的孔，利用夾具還可加工有一定相互位置關系的孔系。對于精度要求不高的孔，如螺栓的貫穿孔、油孔以及螺紋底孔，可直接采用鉆孔。5）容易產生“引偏”引偏：=1\*GB2⑴由于鉆頭彎曲而引起孔徑擴大，孔不圓；=2\*GB2⑵孔的軸線歪斜。引偏原因：=1\*GB2⑴麻花鉆是最常用刀具，由于細長而剛性差；=2\*GB2⑵麻花鉆上有兩條較深的螺旋槽，剛性差；=3\*GB2⑶鉆頭僅有兩條很窄二棱邊與孔壁接觸，接觸剛度和導向作用也很差；=4\*GB2⑷鉆頭橫刃處前角有很大負值，切削條件極差，鉆孔時一半以上的軸向力由橫刃產生，稍有偏斜將產生較大附加力矩，使鉆頭彎曲。=5\*GB2⑸此外，兩切削刃不對稱，工件材料不均勻，也易引偏。7、擴孔加工與擴孔鉆1）擴孔鉆擴孔鉆常用作鉸或磨前的預加工以及毛坯孔的擴大，擴孔效率和精度均比麻花鉆高。=1\*GB2⑴工藝特點=1\*GB3①擴孔是孔的半精加工方法；=2\*GB3②一般加工精度為IT10～IT9；=3\*GB3③孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3～3.2μm。當鉆削dw＞30mm直徑的孔時，為了減小鉆削力及扭矩，提高孔的質量，一般先用（0.5～0.7）dw大小的鉆頭鉆出底孔，再用擴孔鉆進行擴孔，則可較好地保證孔的精度和控制表面粗糙度，且生產率比直接用大鉆頭一次鉆出時還要高。=2\*GB2⑵擴孔鉆的結構（如圖6.15）圖6.15擴孔鉆結構=1\*GB3①齒數多（3、4齒）；=2\*GB3②不存在橫刃；=3\*GB3③切削余量小，排屑容易。2）擴孔擴孔常用于已鑄出、鍛出或鉆出孔的擴大。擴孔可作為鉸孔、磨孔前的預加工，也可以作為精度要求不高的孔的最終加工。擴孔比鉆孔的質量好，生產效率高。擴孔對鑄孔、鉆孔等預加工孔的軸線的偏斜，有一定的校正作用。8、鉸削加工與鉸刀鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產中應用很廣。對于較小的孔，相對于內圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經濟實用的加工方法。鉸刀是精加工刀具，加工精度可達IT6～IT7。鉸刀可分為手用鉸刀與機用鉸刀。手用鉸刀有做成整體式，也有做成可調式的，在單件小批和修配工作中常使用尺寸可調的鉸刀。機用鉸刀直徑小的做成帶直柄或錐柄的，直徑較大常做成套式結構。根據加工孔的形狀不同鉸刀可分為柱形鉸刀和錐度鉸刀。它由工作部分、頸部及柄部三部分組成。（如圖6.16）圖6.16鉸刀結構a)機鉸圓柱孔b)手鉸圓柱孔c)手鉸圓錐孔1）鉸削工藝特點=1\*GB2⑴鉸孔余量?。ù帚q0.15~0.35mm），切削速度低，切削力小，發熱少，鉸刀導向好，切削平穩，加工質量好；=2\*GB2⑵加工精度IT8~6，Ra＝1.6～0.4μm；=3\*GB2⑶鉸孔的適應性較差，一把鉸刀只能加工一種尺寸精度的孔，不宜加工非標孔、臺階孔、盲孔、非連續表面（如軸向有鍵槽等），不能加工硬材料工件；=4\*GB2⑷鉸孔可糾正孔的形狀誤差，不能糾正位置誤差。=5\*GB2⑸鉸刀是定尺寸刀具；=6\*GB2⑹切削液在鉸削過程中起著重要的作用。2）鉸孔的應用：鉸孔用于軟材料零件孔的精加工，不能加工硬材料；鉸孔孔徑φ1~φ80。3）鉸刀的結構參數=1\*GB2⑴鉸刀的類型（如圖6.18）圖6.18鉸刀類型1-直柄機用鉸刀，2-錐柄機用鉸刀，3-硬質合金錐柄機用鉸刀，4-手用鉸刀；5-可調節手用鉸刀，6-套式機用鉸刀，7-直柄莫氏圓錐鉸刀，8-手用1：50錐度鉸刀=2\*GB2⑵鉸削過程的實質鉸削過程不完全是一個切削過程，而是包括切削、刮削、擠壓、熨平和摩擦等效應的一個綜合作用過程。二、鏜削加工鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法，鏜孔工作既可以在鏜床上進行，也可以在車床上進行。1、鏜削加工工藝范圍圖6.20鏜削加工工藝a)懸臂式，b)懸臂式，c)支承式，d)平旋盤鏜大孔，e)浮動鏜刀鏜孔2、鏜刀按不同結構，鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。鏜刀多用于箱體孔的粗、精加工，一般分為單刃鏜刀和多刃鏜刀或微調鏜刀和浮動鏜刀。在鏜床上使用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等鉆床所用的各種孔加工刀具時，可把刀具直接安裝在鏜桿主軸的莫氏錐孔中。鏜床上使用各種銑刀時，可把刀具直接安裝在鏜桿上。1）單刃鏜刀單刃鏜刀切削部位與普通車刀相似，刀體較小，安裝在鏜桿的孔中。（如圖6.21）懸伸式單刃鏜刀54b)鏜桿上的單刃鏜刀54c)微調鏜刀d)固定式鏜刀塊圖6.21單刃鏜刀類型及結構多刃鏜刀與浮動鏜刀片（如圖6.22）圖6.22雙刃鏜刀3、鏜削夾具鏜床夾具：主要用于加工箱體、支架、支座等零件上的孔或孔系，保證孔的尺寸精度、幾何形狀精度、孔距及位置精度。（如圖6.23）組成：夾具體、定位元件、夾緊裝置、鏜模架（鏜模板）、鏜套等組成。a)A型b)B型圖6.23固定式鏜套4、鏜床鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機床。通常用于加工尺寸較大，精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求較高的孔。如箱體上的孔，還可以進行銑削，鉆孔，擴孔，鉸孔等工作。1）臥式鏜床（如圖6.25）2）坐標鏜床（如圖6.26）圖6.25臥式鏜床圖6.26坐標鏜床1-工作臺，2-主軸，3-主軸箱，1-上滑座，2-回轉工作臺，3-主軸，4-立柱，4-立柱，5-床鞍，6-床身5-主軸箱，6-床身，7-下滑座坐標鏜床一種高精度的機床。其主要特點是具有坐標位置的精密測量裝置；有良好的剛性和抗振性。它主要用來鏜削精密孔（IT5級或更高），例如鉆模、鏜模上的精密孔。工藝范圍：可以鏜孔、鉆孔、擴孔、鉸孔以及精銑平面和溝槽，還可以進行精密刻線和劃線以及進行孔距和直線尺寸的精密測量工作。3）數控鏜床圖6.27臥式銑鏜加工中心1-刀庫2-裝刀機械手3-機械手架4-卸刀機械手5-主軸頭6-垂直移動式主軸箱7-橫向移動式立柱8-數控裝置9-床身10-可旋轉工作臺11-縱向移動式工作臺5、鏜削加工特點1）單刃鏜刀鏜孔特點=1\*GB2⑴適應性廣，靈活，但對操作工人技術水平要求較高；=2\*GB2⑵可以校正原有孔的軸線位置偏差；=3\*GB2⑶生產率較低，鏜桿剛性差，單刃切削，調整時間長，一般用于單件、小批量生產。2）浮動鏜刀鏜孔特點=1\*GB2⑴加工質量高，浮動可減少刀桿、刀具安裝偏差；=2\*GB2⑵生產效率高，雙刃切削，操作方便；=3\*GB2⑶刀具結構復雜，對刀具刃磨要求較高，刃口要對稱，一般用于較大孔徑的批量生產。3）鏜孔精度=1\*GB2⑴普通機床鏜孔精度IT8～IT7，Ra＝1.6~0.8μm=2\*GB2⑵坐標鏜床鏜孔精度IT7～IT6，Ra＝0.04μm6、鏜削加工方法鏜削加工方法主要有懸伸鏜削法和支承鏜削法。1）懸伸鏜削法。使用懸伸的單鏜刀桿，對中等孔徑和不穿通的同軸孔進行鏜削加工，這種加工方法叫懸伸鏜削法。懸伸鏜削法的主要特點有：=1\*GB2⑴由于懸伸鏜削所使用的鏜刀桿一般均較短、粗，剛性較好，切削速度的選擇可高于支承鏜刀桿，故生產效率高。=2\*GB2⑵在懸伸鏜刀桿上裝夾、調整刀具方便，在加工中又便于觀察和測量，能節省輔助時間。=3\*GB2⑶用懸伸鏜削法采用主軸送進切削時，由于鏜刀桿隨主軸送進而不斷懸伸，刀桿系統因自重變化產生的撓度也不同，在加工較長內孔時，孔的軸線易產生彎曲。由于主軸不斷伸出，整個刀桿系統剛性不斷變差，鏜削時在切削力作用下，系統彈性變形逐漸增大，影響孔的鏜削精度，使被加工孔產生圓柱度誤差。若用工作臺進給懸伸鏜削時；由于主軸懸伸長度在切削前已經調定，故切削過中由刀桿系統自重和受切削力引起的撓曲變形及彈性變形相對較為穩定。因此被加工孔產生的軸線彎曲和圓柱度誤差均比用主軸進給懸伸鏜削時小。這種鏜削方式影響孔加工精度的主要原因是床身和工作臺導軌的直線度誤差，以及它們之間的配合精度。若床身導軌在水平平面和垂直平面內有直線度誤差，會使被加工孔的軸線產生直線度誤差和對基準表面產生位置誤差；若導軌配合精度差，將會使被加工孔產生圓度誤差。2）支承鏜削法。支承鏜削法是采用架于鏜床尾座套筒內的支承鏜桿進行鏜削的一種切削加工方式。支承鏜削法的特點是：

=1\*GB2⑴與懸伸鏜削法相比，大大增強了鏜桿的剛性。

=2\*GB2⑵適合同軸孔系的加工?？膳溆枚喾N精度較高的鏜刀，加工精度高，能確保加工質量。

=3\*GB2⑶裝夾和調整鏜刀較麻煩、費時，不易觀察加工情況，試鏜、測量等操作沒有懸伸鏜削法那樣直觀、方便。采用鏜桿進給支承鏜削法鏜孔，鏜桿伸出長度隨主軸進給而不斷變化，但鏜桿和主軸在兩支承點之間的距離不變。而且與工作臺進給支承鏜孔方式相比，其兩支承點之間的距離較短。因此，由切削力所產生的鏜桿撓曲變形比工作臺進給支承鏜孔方式小，所以抗振性好，可以采用寬刀加工。但是，由于是鏜桿進給，故鏜刀在支承間的位置是變化的，因而鏜桿自重造成的彎曲就會影響工件孔軸線的直線度誤差。若采用工作臺進給支承鏜削法，這種鏜削方式，由于采用工作臺進給，所以鏜桿兩支承間的距離很長，一般要超過孔長的2倍。鏜桿受力后產生的撓曲變形量相對要大。用這種方法鏜孔，由于刀具調整后，其到鏜桿兩端支承間的距離不變，因此，孔徑尺寸只均勻減小一個定值?？椎闹本€度誤差主要與機床導軌的直線度及機床導軌和工作臺導軌間的配合精度有關。被鏜孔的直線度誤差較小。學習任務七銑削加工【學習目標】掌握立式銑床和臥式銑床的操作工件的安裝與對刀平面及斜面的銑削加工方法4、角度及平面度的測量【知識準備】一、銑削加工特點銑削主要用于加工平面、斜面、垂直面、各種溝槽以及成形表面。（如圖7.1）圖7.1銑削加工工藝二、銑刀銑刀可分為帶孔銑刀和帶柄銑刀兩大類。1）帶孔銑刀帶孔銑刀有圓柱銑刀、三面刃銑刀、鋸片銑刀、角度銑刀、成形銑齒輪銑刀等，多用于臥式銑床上。帶孔銑刀安裝在刀桿適當部位。刀桿一端為錐體，裝入機床主軸錐孔中由拉桿拉緊，使刀軸與工作臺平行。為了提高刀桿的剛度，刀桿另一端由機床橫梁上的吊架支撐。刀具則套在刀桿上，它的軸向位置由套筒來定位。刀桿旋轉中通過鍵帶動銑刀旋轉進行銑削加工。（如圖7.2）圖7.2帶孔銑刀類型2）帶柄銑刀帶柄銑刀有端銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、T形槽銑刀、燕尾槽銑刀，多用在立式銑床上，按刀柄形狀不同可分為直柄和錐柄兩種。錐柄銑刀安裝時先選用過渡錐套，再用拉桿將銑刀及過渡錐套一起拉緊在立軸端部的錐孔內；直柄銑刀一般直徑不大，多用彈簧夾頭進行安裝。（如圖7.3）圖7.3帶柄銑刀類型3、銑床銑床種類很多，其中常用的有臥式銑床、立式銑床、萬能工具銑床和龍門銑床。1）立式銑床立式銑床又稱立式升降臺式銑床，其主軸是垂直的，其他與臥式升降臺式銑床相同。（如圖7.4）圖7.4立式銑床2）臥式銑床又分為平銑床和萬能臥式銑床，它們的共同特點是主軸都是水平的。萬能臥式銑床與平銑床的主要區別是，它的工作臺能在水平面內做范圍內的旋轉調整，以便銑削螺旋槽類工作。而平銑床的工作臺不能作旋轉調整。3）萬能工具銑床萬能工具銑床用得比較多，在工模具制造車間需要加工具有各種角度的表面以及一些比較復雜的型面。萬能工具銑床有兩個主軸，垂直方向的主軸用以完成立銑工作，水平方向的主軸用以完成臥銑工作。當裝上萬向工作臺后，工作臺還能在三個相互垂直的平面內旋轉一定的角度。4）龍門銑床龍門銑床在龍門式的框架兩側各有垂直導軌，其上安裝有橫梁及兩個側銑頭；在橫梁上又安裝有兩個銑頭。這樣，銑床上有四個獨立的主軸，都可以安裝一把刀具。加工時，工作臺帶動工件作縱向移動，幾把刀具同時對幾個表面，進行粗銑或半精銑，生產效率較高。（如圖7.5）圖7.5龍門銑床4、銑床附件及應用常用銑床附件有萬能分度頭、萬能銑頭、平口鉗、回轉工作臺。1）分度頭=1\*GB2⑴分度頭的組成及作用分度頭是一種分度的裝置。它由底座、轉動體、分度盤、主軸、自定心三爪卡盤及頂尖等組成。主軸裝在轉動體內，并可隨轉動體在垂直平面內扳動成水平、垂直或傾斜位置。例如在銑六方、齒輪、花鍵等工作時，要求工件知銑完一個面或一條槽之后轉過一個角度，再銑下一個面或一條槽，這種使工作轉過一定角度的工作即稱分度。分度時搖動手柄，通過蝸桿、蝸輪帶動分度頭主軸，再通過主軸帶動安裝在主軸上的工件旋轉。（如圖7.6）圖7-6萬能分度頭的傳動示意圖=2\*GB2⑵簡單分度法分度頭蝸桿蝸輪的傳動比為1：40，即當與蝸桿同軸的手柄轉過一圈時，單頭蝸桿前進一個齒距，并帶動與它相嚙合的蝸輪轉動一個輪齒；這樣當手柄連續轉動40圈后蝸輪正好轉過一整轉。由于主軸與蝸輪相連，故主軸帶動工件也轉過一整轉。如使工件Z等分分度，每分度一次，工件（主軸）應轉動1/Z轉，則分度頭手柄轉數n與Z的關系為：，即這種分度方法稱為簡單分度。例：銑—六面體，每銑完一面后工件應轉過1/6轉，按上述公式手柄轉動轉數應為即手柄要轉動6整圈再加上2/3圈；此處2/3圈一般是通過分度盤來控制的。分度頭一般備有兩塊分度盤，分度盤兩面上有許多數目不同的等分孔，它們的孔距是相等的，只要在上面找到3的倍數孔，例如30、33、36……任選一個即可進行2/3圈的分度。當然，這是最普通的分度法；此外尚有直接分度法、差動分度法和角度分度法等。=3\*GB2⑶利用分度頭銑螺旋槽銑削中經常會遇到銑螺旋槽的工作，如銑斜齒輪的齒槽、麻花鉆的螺旋槽、立銑刀和螺旋圓柱銑刀的溝槽等，在萬能臥式銑床上利用分度頭就能完成此項工作。銑削時工件一面隨工作臺縱向直線移動，同時又被分度頭帶動作旋轉運動，其運動關系為：當工件縱向移動一個欲加工螺旋槽的導程L時，被加工工件剛好轉一轉，其運動是通過工作臺的縱向絲桿與分度頭之間的交換齒輪搭配來完成的，如圖8-18所示。其運動關系式可寫成：交換齒輪的傳動經式中：P—工件臺絲桿螺距； L—欲加工工件螺旋槽導程； Z1、Z2、Z3、Z4—交換齒輪齒數。用成形盤銑刀在萬能臥式銑床上銑螺旋槽時，槽的法向截面形狀必須和銑刀斷面形狀一致，為此在加工螺旋槽時應將工作臺旋轉一個工件的螺旋角。加工左螺旋時，工作臺應順時針轉；加工右螺旋時，工作臺逆時針轉。在立式銑床上銑螺旋槽時，工作臺不必轉角度。2）萬能銑頭萬能銑頭是一種擴大臥式銑床加工范圍的附件，利用它可以在臥式銑床上進行立銑工作。使用時卸下臥式銑床橫梁、刀桿，裝上萬能銑頭，根據加工需要，其主軸在空間可以轉至任意方向。（如圖7.7）圖7.7萬能銑頭3）平口鉗平口鉗適宜裝夾小型的六面體零件，也可以裝夾軸類零件銑鍵槽等。4）回轉工作臺回轉工作臺又稱圓形工作臺，內部為蝸輪蝸桿傳動，轉臺安裝在蝸輪上。轉動裝在蝸桿上的手輪時，轉臺帶動工件作緩慢的圓周進給。它一般用于較大零件的分度工作和非整周圓弧的銑削加工。5、銑削方法銑削加工最主要的工作是銑削平面及溝槽；加工時除了采用專用附件和夾具外，常用的裝夾方法有平口鉗裝夾、壓板和螺栓裝夾、V形架裝夾等。1）周銑順銑：銑削時，銑刀切出工件時的切削速度方向與工件的進給運動方向相同稱為順銑。（如圖7.8）銑削時，銑刀刀齒的切削厚度從最大逐漸遞減至零，沒有逆銑時刀齒的滑行現象，加工硬化程度大為減輕，已加工表面質量也較高，刀具耐用度也比逆銑時高。Vf圖7.8Vf逆銑：銑削時，銑刀切入工件時的切削速度方向和工件的進給運動方向相反稱為逆銑。（如圖7.8）逆銑時，銑刀刀齒的切削厚度從零逐漸增大至最大值。刀齒在開始切入時，刀齒在工件表面上打滑，產生擠壓和摩擦，這樣將使刀齒容易磨損，工件表面產生嚴重的冷硬層。下一個刀齒又在前一個刀齒所產生的冷硬層上重復一次滑行、擠壓和摩擦的過程，加劇刀齒磨損，增大了工件表面粗糙度值。圖7.9逆銑2）端銑=1\*GB2⑴對稱銑：銑削過程中，面銑刀軸線始終位于銑削弧長的對稱中心位置，上面的順銑部分等于下面的逆銑部分。=2\*GB2⑵不對稱銑：當面銑刀軸線偏置于銑削弧長對稱中心的一側時，這種銑削方式稱為不對稱銑。6、銑削加工工藝1）銑平面周銑時，銑刀軸線與加工平面平行；端銑時，銑刀軸線與加工平面垂直。2）銑溝槽在銑床上可以銑直角槽、鍵槽、T形槽、燕尾槽等。3）銑齒輪銑齒輪屬于成形法加工，采用與被切齒輪的齒槽形狀相似的成形銑刀在銑床上利用分度頭逐槽加工而成。由于漸開線形狀與齒輪的模數m、齒數Z和壓力角有關，常用，是標準值，因此，從理論上講每一種模數和齒數的漸開線形狀都是不一樣的，故在加工某一種模數和齒數的齒形時，都需要一把相應的成形模數銑刀。生產中若每個齒數和模數都用一把專用銑刀加工齒形是非常不經濟的，所以齒輪銑刀在同一模數中分成n個號數，每號銑刀允許加工一定范圍齒數的齒形，銑刀的形狀是按該號范圍中最小齒數的形狀來制造的。最常用的是一組八把的模數銑刀。下表是一組八把銑刀號數及適用的齒數范圍。選刀時，先選擇與工件模數相同的一組銑刀，再按欲銑齒輪齒數從表中查得銑刀號數即可。表7-1模數銑刀的刀號及銑削齒數的范圍刀號12345678加工齒數范圍12~1314~1617~2021~2526~3435~5455~134135以上及齒條銑齒的特點是：=1\*GB2⑴設備簡單，刀具成本低；=2\*GB2⑵生產率低，適用于小批生產；=3\*GB2⑶一般情況下加工精度低，只能達到IT11~9級。7、銑削加工特點1）銑刀是多齒刀具，銑削過程中多個刀齒同時參加切削，無空行程。硬質合金銑刀可以實現高速切削，所以通常情況下生產率高于刨削。2）銑削加工范圍很廣?？杉庸づ傧鳠o法加工或難加工的表面。例如可銑削周圍封閉的內凹平面、圓弧形溝槽、具有分度要求的小平面或溝槽等。3）銑削力變動較大，易產生振動，切削不平穩。4）銑床、銑刀比刨床、刨刀結構復雜，且銑刀的制造與刃磨比刨刀困難，所以銑削成本比刨削高。5）銑削與刨削的加工質量大致相當，經粗、精加工后都可達到中等精度。但在加工大平面時，刨削后無明顯的接刀痕，而用直徑小于工件寬度的端銑刀銑削時，各次走刀間有明顯的接刀痕，影響表面質量。銑削的加工精度一般為IT9~IT8，表面粗糙度值Ra為6.3~1.6。學習任務八磨削【學習目標】掌握磨削加工設備的種類及應用砂輪的種類及應用掌握磨削加工基本方法【知識準備】一、磨削加工概述在磨床上用砂輪對工件進行切削加工稱為磨削。磨削加工從工件上切除的金屬層極薄，能經濟地獲得高的加工精度(IT6～IT5)和小的表面粗糙度(Ra=0.8～0.2μm)。高精度磨削可使表面粗糙度Ra小于0.025μm，尺寸公差達微米級水平，因此磨削加工一般用作精加工。磨削加工的應用范圍很廣，可磨削內外圓柱面、圓錐面、平面以及螺紋、齒輪、花鍵等成形面。磨削加工工藝特點：1）不但能夠加工軟材料，也能加工硬度很高的材料。2）能加工出精度較高、表面粗糙度值較小的零件。3）磨削溫度高。4）磨削屬于多刃加工，但由于切削深度小，加工效率低。二、砂輪1、砂輪的種類砂輪是磨削的主要工具。它是由磨料和黏合劑粘結在一起焙燒而成的疏松多孔體（如圖8.1所示）可以粘結成各種形狀和尺寸。1-砂輪，2-結合劑，3-顆粒磨料，4-磨屑，5-工件圖8.1砂輪的結構砂輪的磨粒直接擔負切削工作，因其具有“自銳性”，所以鋒利和堅韌。常用的磨粒有兩類：剛玉類（Al2O3）適用于磨削鋼料及一般刀具；碳化硅類（SiC）適用于磨削鑄鐵、青銅等脆性材料以及硬質合金材料。磨粒的大小用粒度表示。粒度號越大，顆粒越小。粗顆粒用于粗加工及磨軟料；細顆粒則用于精加工。砂輪的硬度是指磨削時，在磨削力的作用下，磨料從砂輪表面脫落的難易程度。砂輪硬度的選擇，一般是根據工件材料來決定的。磨粒用結合劑可以粘接成各種形狀和尺寸，以適用于不同表面形狀與尺寸的加工。工廠中常用的為陶瓷結合劑。磨粒粘接越牢，砂輪的硬度就越高。加工硬材料時，用軟砂輪；磨軟材料時則用硬砂輪；磨削紫銅和黃銅時，要用粒度小的軟砂輪。為便于選用砂輪，在砂輪的非工作表面上印有特性代號，如：1–400×100×117-A60L5B-35GB2484-1994（形狀）外徑/mm厚度/mm孔徑/mm磨料粒度硬度組織號結合劑最高工作線速度35m/s12.2.2砂輪的安裝與維修砂輪因在高速中工作，安裝前須經過外觀檢查，不應有裂紋，并且經過靜平衡試驗。1）砂輪的安裝在磨床上安裝砂輪時，要特別注意，因為砂輪的轉速很高，如安裝不當，就有因為破裂而造成事故的危險。安裝砂輪前，首先要檢查所選的砂輪有無裂紋。這可以觀察外形或用木棒輕敲，如發出清脆聲音者為好，發出嘶啞聲音者為有裂紋，有裂紋的砂輪應絕對禁止使用。安裝砂輪時，砂輪內孔與砂輪軸或法蘭盤外圓之間，不要過緊，否則磨削時受熱膨脹，易使砂輪脹裂；也不要過松，否則容易發生偏心，失去平衡，以致引起振動。一般配合間隙為0.1-0.8mm，高速砂輪間隙要小些。2）砂輪的修整在磨削過程中，砂輪的磨粒在摩擦、擠壓作用下，其棱角逐漸磨圓變鈍，或者在磨削韌性材料時，磨屑常常嵌塞在砂輪表面的氣孔中，使砂輪表面堵塞，最后砂輪喪失切削能力。這時就需要修整砂輪，以恢復砂輪的切削能力與外形精度，從而保證工件的加工精度。砂輪常用金剛石筆進行修整。金剛石筆的安裝角度如圖12.2所示。與水平面的傾角一般取100，與端面的傾角一般為200-300，且金剛石筆的安裝角度要低于砂輪中心1-2mm，以減少振動，避免金剛石鉆尖嵌入砂輪。.圖8.2金剛石筆的安裝.砂輪的修整用量對砂輪的表面質量影響很大。首先是修整時工作臺的速度。工作臺的速度低，砂輪的表面就平整光滑，磨出的工件表面粗糙度也較小。一般磨削時工作臺速度去（0.003-0.006）m/s。粗磨時取大值，精磨時取小值。其次，修整時金剛石的橫向進給量（切削深度）也很重要，粗磨時，取0.01-0.03mm，精磨時取0.005-0.015mm,最后做無橫向進給的光整加工。修整砂輪時，要用大量的冷卻液，以沖掉脫落的碎粒，也可避免金剛石因為溫度劇烈升高而引起破裂。三、磨削加工設備1、萬能外圓磨床主要用于磨削外圓柱表面和外圓錐表面，包括普通外圓磨床、無心外圓磨床、萬能外圓磨床等（圖8.3）。圖8.3萬能外圓磨床2、平面磨床用于磨削各種平面，包括臥軸矩臺式平面磨床、臥軸圓臺式平面磨床、立軸矩臺式平面磨床、立軸圓臺式平面磨床等（圖8.4）。圖8.4平面磨床四、磨削加工基本方法1、磨外圓的基本操作方法1）縱磨法(圖8.5)磨削時工件轉動（圓周進給）并與工作臺一起作直線往復運動（縱向進給），當每一縱向行程或往復行程終了時，砂輪按規定的吃刀深度作一次橫向進給運動，每次磨削深度很小。當工件加工到接近最終尺寸是（留下0.005-0.01mm左右），無橫向進給地走幾次至火花消失即可?？v磨法的特點是具有很大的萬能性，可用同一砂輪磨削長度不同的各種工件，且加工質量好，但磨削效率低。目前在生產中應用最廣，特別是單件、小批量生產以及精磨時均采用這種方法。2）橫磨法(圖8.6)又稱徑向磨削法或切入磨削法。磨削工件無縱向進給運動，而砂輪以很慢的速度連續地或斷續地向工件作橫向進給運動，直至把磨削余量全部磨掉為止。橫磨法的特點是生產效率高，但精度及表面粗糙度較低。它適于磨削長度較短的外圓表面及兩側都有臺階的軸頸。圖8.5縱磨法圖8.6橫磨法12.4.2磨平面的基本操作方法平面磨削方法如圖8.7所示，有周磨和端磨兩種方式。周磨法是用砂輪的周邊在臥軸矩形工作臺平面磨床上進行的磨削。因砂輪與工件接觸面小排屑和冷卻條件好，工件發熱變形小，而且砂輪圓周表面磨損均勻，所以能獲得較好的加工質量，但磨削效率較低，適用于精磨。端磨法是用砂輪的端面在立軸圓形工作臺磨床上進行磨削。剛好與周磨法相反，它的磨削效率較高，但磨削精度較低，適于粗磨。圖8.8平面磨削兩種方法學習任務九其它切削加工【學習目標】1、掌握刨削加工基礎知識2、掌握插削加工基礎知識3、掌握拉削加工基礎知識4、掌握齒輪加工基礎知識【知識準備】刨削加工在刨床上用刨刀對工件進行切削加工的過程稱為刨削加工。刨削時，刨刀的直線往復運動為主運動，工件的間歇移動為進給運動。1、刨削加工工藝范圍刨削主要用來加工平面、各種溝槽和成形面。（如圖9.1）a)刨平面b)刨垂直面c)刨臺階d)刨垂直溝槽e)刨斜面f)刨燕尾槽g)刨T型槽h)刨V型槽i)刨曲面j)孔內加工k)刨齒條l)刨復合表面圖9.1刨削加工工藝2、刨刀1）刨刀的結構和安裝。刨刀的結構、幾何形狀均與車刀相似，一般做成彎頭增強刀具強度。常用的刨刀有平面刨刀、偏刀、角度偏刀、切刀、彎切刀、成形切刀等。（如圖9.2）a)平面刨刀b)偏刀c)角度偏刀d)切刀e)彎頭切刀圖9.2刨刀類型及在刨床上的安裝位置工件的裝夾。刨床常用的工件裝夾有平口鉗裝夾、壓板螺栓裝夾及專用夾具裝夾。（如圖9.3、9.4）圖9.3用平口鉗裝夾工件圖9.4用壓板螺栓裝夾工件3、刨床刨床類機床主要有牛頭刨床、龍門刨床和插床三種類型。1）牛頭刨床：牛頭刨床主要用于加工小型零件。（如圖9.5）2）插床：插床又稱立式刨床，其主運動是滑枕帶動插刀所作的上下往復直線運動。（如圖9.6）3）龍門刨床：龍門刨床主要用于加工大型或重型零件上的各種平面、溝槽和各種導軌面。（如圖9.7）圖9.5牛頭刨床工作臺橫梁床身滑枕V空工作臺橫梁床身滑枕V空刀架座刀架f2f1V工作導軌滑枕座銷軸溜板床鞍分度裝置工作臺滑枕工作臺橫梁床身滑枕V空刀架座刀架f2f1V工作導軌滑枕座銷軸溜板床鞍分度裝置工作臺滑枕圖9.7龍門刨銑床4、基本刨削工作f圖9.8刨平面時刀架刀座的位置圖f圖9..9T形槽刨削步驟5、刨削加工特點1）刨削的進給運動是間歇運動，工件或刀具進行主運動時無進給運動，故刀具的角度不因切削運動變化而發生變化。2）刨削加工的切削過程是斷續切削，刀具在空行程中能得到自然冷卻。3）刨削加工的主運動是往復運動，因而限制了切削速度的提高。4）刨削過程中有沖擊，沖擊力的大小與切削用量、工件材料、切削速度等有關。二、插削加工1、插床如圖9.10所示圖9.10插床插削運動主運動：滑枕（插刀）的垂直直線往復運動。進給運動：上滑座和下滑座的水平縱向和橫向移動，以及圓工作臺的水平回轉運動。如圖9.11

圖9.11插削運動插削加工應用插削在鉛垂方向進行切削，以加工工件內表面上的平面、槽為主。如圖9.12插鍵槽插方孔插多邊形孔插花鍵孔圖9.12插削加工應用插削的特點（l）插床與插刀結構簡單，加工前的準備工作和操作也比較方便，存在沖擊和空行程損失，主要用于單件、小批量生產。（2）工作行程受刀桿剛性的限制，槽長尺寸不宜過大。（3）插刀在回程時與工件相摩擦，工作條件較差。（4）除鍵槽、型孔以外，還可加工圓柱齒輪和凸輪等（5）插削的經濟加工精度為IT9~IT7，表面粗糙度為Ra值為Ra6.3~Ra1.6μm

5、插削方法（1）插鍵槽如圖9.13。圖9.13插鍵槽圖9.14插花鍵插花鍵如圖9.14。（3）插方孔三、拉削加工1、拉床如圖9.15、9.16立式拉床（b)臥式拉床圖9.15拉床1—壓力表2—液壓傳動部件3—活塞拉桿4—隨動支架5—刀架6—床身7—拉刀8—支承9—工件10—隨動刀架圖9.16臥式拉床示意圖2、拉削加工的應用如圖9.17圖9.18拉削加工應用3、拉削的工藝特點（1）生產效率較高。（2）拉削的加工精度較高，經濟精度可達IT9~IT7，表面粗糙度值為Ra1.6~Ra0.4μm（3）拉床采用液壓傳動，故拉削過程平穩。（4）拉刀適應性差，不能加工臺階孔、盲孔和特大直徑的孔，不宜拉削薄壁孔。（5）拉刀結構復雜，制造費用高，適用大批量生產。

4、拉刀拉刀的組成，如圖9.19圖9.19拉刀組成5、拉削方法拉削各種型孔時，工件一般不需要夾緊，只以工件的端面支撐。因此，預加工孔的軸線與端面之間應滿足一定的垂直度要求。如果垂直度誤差較大，則可將工件端面貼緊在一個球面墊圈上，利用球面自動定位。

1－工件1－工件2－球面墊圈3－拉刀圖9.20圓孔的拉削外表面的拉削，一般為非對稱拉削，拉削力偏離拉力和工件軸線，因此，除對拉力采用導向板等限位措施外，還須將工件夾緊，以免拉削時工件位置發生偏離。1—壓緊組件2—工件3—導向板4—拉力圖9.21拉削V形槽四、齒輪加工齒輪齒形加工的方法很多，但加工基本上可以分為兩種：一是成形法，即利用與刀刃形狀和齒槽形狀相同的刀具在普通銑床上切制齒形的方法；二是展成法，即利用齒輪刀具與被切齒輪的互相嚙合運動（展成運動）而切出齒形的方法。采用成形法加工齒輪，其齒輪傳動精度比展成法加工的齒輪精度低，但是它不需要用專用機床和價格昂貴的展成刀具。1、成形法加工齒輪在臥式銑床上，利用萬能分度頭和尾架頂尖裝夾工件，用與被切齒輪模數相同的盤狀（或指狀）銑刀銑削，當一個齒槽洗好后，再利用萬能分度頭進行一次分度，銑削下一個齒槽。圖9.22所示。圖9.22齒輪盤銑刀銑齒輪2、展成法加工齒輪（1）滾齒滾齒機是加工齒輪齒形的專用機床，如圖9.23所示。滾齒機主要由工作臺、刀架、支撐架、立柱和床身等組成。滾刀安裝在刀架的刀軸上，刀軸可旋轉一定的角度，刀架可沿立柱垂直導軌上下移動。齒輪坯安裝在工作臺的心軸上，而工作臺既可帶動工件旋轉運動，又可沿床身水平導軌左右移動。實際上，滾齒是按一對交錯軸斜齒輪嚙合的原理進行齒輪加工的。齒輪滾刀相當于一個螺旋角很大、齒數很少的交錯軸斜齒輪，在滾齒的過程中，強制滾刀與齒輪坯按一定速比關系保持一對交錯軸斜齒輪的嚙合運動。用滾齒加工方法加工的齒輪精度可以達7級（GB10095-1988）。另外，由于該加工方法是連續切削，所以生產效率高。滾齒加工不但能加工直齒圓柱齒輪，還可以加工斜齒圓柱齒輪和蝸輪，但不能加工內齒輪和多聯齒輪。滾齒機在加工直齒輪時，有以下幾種運動：1）切削運動切削運動為滾刀的旋轉運動（主運動）。2）分齒運動分齒運動是保證滾刀的轉速和被切齒輪的轉速之間嚙合關系的。也就是滾刀轉一轉（相當于齒條軸向移動一個吃距），被切齒輪轉過一個齒。3）垂直進給運動即滾刀沿工件軸向的垂直進給，這是保證切出整個齒寬所必須的運動。刀架電動機工件立柱床身支撐架電器箱工作臺刀架電動機工件立柱床身支撐架電器箱工作臺圖9.23滾齒機示意圖4）滾齒加工的特點=1\*GB2⑴應性好由于滾齒加工是采用展成法加工，因而一把滾刀可以加工與其模數和齒形角相同的不同齒數的齒輪。=2\*GB2⑵生產率一般比較高滾齒為連續切削，無空行程，可用多頭滾刀來提高滾率。所以滾齒生產率一般比插齒高。=3\*GB2⑶滾齒時，一般都使用一周多點的刀齒參與切削，工件上所有齒槽都是這些刀齒加工出來的，因而被切齒輪的齒距偏差小；=4\*GB2⑷被加工齒輪的一齒精度比插齒要低因為滾齒時，工件轉一個齒，滾刀轉運１／K轉（K為滾為的頭數）。所以在工件上加工出一個完整的齒槽，工件至少需轉1/Z轉（Z為工件齒數）。刀具則相應轉1/K轉，如果滾刀上開n個刀槽，則工件的齒廓將由I=n/k個折線組成，由于受滾刀強度所限，對于直徑在50-200mm范圍內的滾刀n值一般取8-13。因而在滾齒加工中所形成工件齒廓的包絡線很少，比插齒加工少得多。=5\*GB2⑸滾齒加工適于加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪，但不能加工內齒輪，扇形齒輪和相距很近的多聯齒輪。（2）插齒插齒加工在插齒機上進行，如圖9.24、9.25所示。插齒機是加工齒輪齒形的專用機床。插齒過程相當于一對齒輪對滾。插齒刀的形狀與齒輪類似，只是在齒輪上刃磨出前后角，使其具有鋒利的刀刃。插齒時，插齒刀一邊上下往復運動，一邊與被切齒輪坯之間強制保持一對齒輪的嚙合關系，即插齒刀轉過一個齒，被切齒輪坯也轉過相當一個齒的角度，逐漸切去工件上多余材料，獲得所需的齒形。刀齒側面的運動軌跡所形成的包絡線即為漸開線齒形。如圖13.4所示。用插齒機加工的方法加工的齒輪精度可達7級（GB10095-1988）。因此該方法應用很廣泛。插齒加工不但廣泛應用于加工直齒圓柱齒，還可以加工內齒輪和多聯齒輪，如果在插齒機上安裝螺旋刀軸附件，還可以加工交錯軸斜齒內外齒輪。為完成插齒加工，插齒機需要有以下五種運動：1）切削運動插齒刀上下往復直線運動（主運動）。2）分齒（展成）運動插齒刀和齒坯之間強制地保持著一對齒輪傳動的嚙合關系的運動。3）徑向進給運動為逐漸切至齒的全深，插齒刀必須有徑向進給。4）圓周進給運動圓周進給運動為插齒刀每往復一次在分度圓周上所轉過的弧長的毫米數。5）讓刀運動（輔助運動）nw齒輪坯包絡線刀齒側面運動軌跡n0插齒刀刀架橫梁心軸工件工作臺床身nw齒輪坯包絡線刀齒側面運動軌跡n0插齒刀刀架橫梁心軸工件工作臺床身插齒刀床身圖9.24插齒機示意圖圖9.25齒輪漸開線的形成插齒刀床身6）插齒加工的應用特點=1\*GB2⑴插齒的齒形精度比滾齒高。滾齒時，形成齒形包絡線的切線數量只與滾刀容屑槽的數目和基本蝸桿的頭數有關，它不能通過改變加工條件而增減；但插齒時，形成齒形包絡線的切線數量由圓周進給量的大小決定，并可以選擇。此外，制造齒輪滾刀時是近似造型的蝸桿來替代漸開線基本蝸桿，這就有造形誤差。而插齒刀的齒形比較簡單，可通過高精度磨齒獲得精確的漸開線齒形。所以插齒可以得到較高的齒形精度。=2\*GB2⑵插齒后齒面的粗糙度比滾齒細。這是因為滾齒時，滾刀在齒向方向上作間斷切削，形成魚鱗狀波紋；而插齒時插齒刀沿齒向方向的切削是連續的。所以插齒時齒面粗糙度較細。=3\*GB2⑶插齒的運動精度比滾齒差。這是因為插齒機的傳動鏈比滾齒機多了一個刀具蝸輪副，即多了一部分傳動誤差。另外，插齒刀的一個刀齒相應切削工件的一個齒槽，因此，插齒刀本身的周節累積誤差必然會反映到工件上。而滾齒時，因為工件的每一個齒槽都是由滾刀相同的2～3圈刀齒加工出來，故滾刀的齒距累積誤差不影響被加工齒輪的齒距精度，所以滾齒的運動精度比插齒高。學習任務十切削加工先進技術【學習目標】1、了解先進加工技術的發展狀況2、了解先進加工技術的分類3、了解先進加工技術的發展趨勢4、了解特種加工、精密加工等知識【知識準備】先進加工技術的發展狀況1、加工精度不斷提高隨著制造工藝技術的進步與發展，機械加工精度得到不斷提高。20世紀50年代末，已經實現了微米級的加工精度。在最近的十年時間內，機械加工精度提高了1～2個數量級，達到10nm的精度水平。預計在不久的將來，可實現原子級的加工和測量。2、切削速度迅速提高圖10.1切削速度曲線3、新型工程材料的應用4．自動化和數字化工藝裝備的發展5．產品加工向少余量和無屑加工方向發展

二、先進加工技術的分類1、超精密加工技術

精密工程、微細工程和納米技術是現代制造技術的前沿，具有廣泛的應用領域，它包括了所有能使工件的幾何精度和尺寸精度達到微米和亞微米范圍的機械加工方法。

圖10.2加工精度發展曲線2、高速加工技術

高速加工技術是指采用超硬材料的刀具與磨具，能可靠地實現高速運動的自動化制造設備，可極大地提高材料切除率，并保證加工精度和加工質量的現代制造加工技術。高速切削加工目前主要用于難加工材料、超精密微細切削、復雜曲面的加工等。3、微細加工技術

微細加工是指加工尺度為微米級范圍的加工方式。微細加工起源于半導體制造工藝，加工方式十分豐富，包含了微細機械加工、各種現代特種加工、高能束加工等方式。而微機械制造過程又往往是多種加工方式的組合。目前，微細加工技術有以下幾種：超微機械加工技術、光刻加工技術、LIGA技術（制版術、電鑄成形和微注塑）等。4、數控加工技術數字控制加工技術簡稱數控（NC）加工技術，是近代發展起來的一種自動控制技術，該技術是典型的機械、電子、自動控制、計算機和檢測技術密切結合的機電一體化高新技術。數控加工技術是實現制造過程自動化的基礎，是自動化柔性系統的核心，是現代集成制造系統的重要組成部分。三、先進加工技術的發展趨勢1、機械加工向超精密、超高速方向發展

超精密加工技術目前已進入納米加工時代，加工精度達0.025μm，表面粗糙度值達Ra0.0045μm。精切削加工技術由目前的紅外波段向加工可見光波段或不可見紫外線和X射線波段趨近，超精加工機床向多功能模塊化方向發展，超精加工材料由金屬擴大到非金屬。

2.、制造自動化技術的發展，趨向全球化、虛擬化和綠色化

制造全球化是制造自動化技術發展的最重要的發展趨勢。全球化制造自動化技術的基礎是網絡化、標準化和集成化。制造過程的虛擬化，是指面向產品生產過程的模擬和檢驗，檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝，保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。制造過程的綠色化，是指制造過程中的無切削、快速成形、擠壓成形等，盡量減少材料和能量的消耗。3、采用清潔能源及原材料，實現清潔生產采用清潔能源，如用電加熱代替燃煤加熱鍛坯，用電熔化代替焦炭沖天爐熔化鐵液。采用清潔的工藝材料，開發新的工藝方法，如在鍛造生產中采用非石墨型潤滑材料，在砂型鑄造中采用非煤粉型砂。采用新結構，減少設備的噪聲和振動，如在鑄造生產中噪聲極大的振擊式造型機已被射壓、靜壓造型機所取代。

4、加工與設計之間的界限逐漸淡化，并趨向集成及一體化

算機輔助設計與計算機輔助制造（CAD/CAM）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）、并行工程、快速原型技術等先進制造技術的出現，使加工與設計之間的界限逐漸淡化和消失，而集成于統一的制造系統中。

5、加工向智能化方向發展（1）應用自適應控制技術。

（2）引入專家系統指導加工。

（3）引入故障診斷專家系統。

（4）智能化數字伺服驅動裝置。三、數控加工技術1、數控機床（1）數控與數控機床數控——數字控制（NumericalControl，簡稱NC），是20世紀中期發展起來的一種自動控制技術，是用數字化信號進行控制的一種方法。數控機床——用數字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的機床，或者說是裝備了數控系統的機床。如圖10.3（a)數控車床(b)數控銑床圖10.3數控機床（2）數控機床的組成

1）控制介質是存儲數控加工所需程序的介質。

2）數控裝置是數控機床的核心。

3）伺服系統用于接收數控裝置的指令，是數控系統的執行部分。

4）測量反饋裝置用來檢測速度、位移以及加工狀態，并將檢測到的信息轉化為電信號反饋給數控裝置，通過比較計算出偏差，并發出糾正誤差指令。測量反饋裝置分為半閉環和閉環兩種。5）機床主體是數控機床的本體，主要包括床身、主軸、進給機構等機械部件，還有冷卻、潤滑、轉位部件，如換刀裝置、夾緊裝置等輔助裝置。（3）數控加工的工作過程數控加工的實質是：數控機床按照事先編制好的加工程序，通過數字控制過程，自動地對工件進行加工。如圖10.4圖10.4數控機床工作過程（4）數控機床的分類

1)、數控車床2）、數控銑床3）、加工中心4）、數控鉆床5）、數控線切割機床6）、數控電火花成形機床7）、其他數控機床

(5)數控機床的加工特點1）、適用范圍廣。

2）、加工精度高。

3）、生產率高。

4）、加工質量穩定可靠。

5）、改善勞動條件。

6）、有利于實現生產管理現代化。

（6）數控機床的應用

1）多品種、小批量生產的工件或新產品試制中的工件。2）形狀復雜，加工精度要求高，通用機床無法加工或很難保證加工質量的工件。3）在普通機床上加工，需要昂貴的工裝設備（工具、夾4）具和模具）的工件。5）尺寸難測量、進給難控制的殼體或盒型工件。6）必須在一次裝夾中完成銑、鏜、锪、鉸或攻螺紋等多任務工序的工件。價格昂貴，加工中不允許報廢的關鍵工件。需要最短生產周期的急需工件。特種加工技術1、電火花加工（1）電火花加工原理電火花加工——是一種利用脈沖放電對導電材料進行電蝕以去除多余材料的加工方法，故又稱為電蝕加工，其加工原理如圖10.5圖10.5電火花加工原理圖10.6是電火花加工機床

圖10.6電火花加工機床（2）電火花加工特點1）能加工各種具有導電性能的硬、脆、軟、韌材料。2）適宜加工小孔、薄壁、窄腔槽及各種復雜的型孔、型腔和曲線孔等，也適用于精密細微加工。3）有利于提高工件的加工精度和表面質量，也有利于加工熱敏感性強的材料。4）便于實現加工過程自動化。5）工具電極消耗較大。（3）電火花加工應用1）電火花穿孔、成形加工。包括穿孔和型腔加工兩類。2）電火花小孔加工。3）電火花精密細微加工。4）電火花磨削。

2、電火花線切割加工（1）電火花線切割加工原理如圖10.7是快走絲電火花線切割工作原理。圖10.7快走絲電火花線切割工作原理。（2）電火花線切割加工特點1）可以加工用傳統切削加工方法難以加工或無法加工的形狀復雜的工件。2）工件變形小，電極絲、夾具不需要太高的強度。3）可加工任何導電的固體材料。4）有利于加工精度的提高，便于實現加工過程自動化。5）不能加工非導電材料。6）加工成本高，不適合加工形狀簡單的大批量工件。（3）電火花線切割加工應用1）各種形狀的沖裁模（凸模、凹模）及其他模具的制造。

2）各類精密型孔、樣板、成形刀具等工件和容易引起變形的精密狹槽類工件的加工。

3）加工和切割稀有、貴重金屬。

3、激光加工

（1）．激光加工原理如圖10.8圖10.8固體激光器結構示意圖（2）激光加工的特點

1）幾乎可以加工任何固體材料。2）可進行精密細微加工。3）屬于非接觸加工，沒有明顯的機械力，沒有工具損耗，可加工易變形的薄板和橡膠等彈性工件。

4）加工速度快，熱影響區小，并可通過透明體進行加工。

5）精密細微加工時，需反復試驗，尋找合理的加工參數，才能達到其精度和表面粗糙度要求。（3）激光加工工藝及應用1)去除加工（激光打孔、激光切割）2)連接加工（即激光焊接）三、精密加工1、精密加工概述精密加工是指在一定發展階段，加工精度和表面質量比傳統的加工方法能達到更高程度的加工工藝。按我國目前情況，精密加工是指加工精度在0.1~10μm（相當于IT5以上），表面粗糙度值小于Ra0.16μm的加工方法。

精密加工中，精度高于0.1μm，表面粗糙度值小于Ra0.1μm的加工方法稱為超精密加工。（1）機床設備條件必須在精密機床上進行。機床應具有高的運動精度，高的剛度和高的轉速以及小的進給量（2）環境條件消除工藝系統內部和外部的振動干擾。創造恒溫條件。

2、精密車削（1）精密車削的應用銅、鋁及其合金制件的最終加工。純金屬、塑料、玻璃纖維、合成樹脂及石墨等不宜采用磨削而要求又高的零件。黑色金屬或其他表面硬度高的精密零件光整加工前的預加工工序。

（2）精密車削的刀具和切削用量3、精密磨削

精密磨削——在精密磨床上用經過精細修整的細粒度砂輪進行磨削的方法。（1）精密磨削的應用機床主軸、高精度軸承、液壓滑閥、標準量具、量儀、半導體硅片，以及航空、航天工業中的精密工件、計算機磁盤等。

（2）精密磨削的種類精密磨削（Ra0.16～Ra0.04μm）超精密磨削（Ra0.04～Ra0.01μm鏡面磨削（Ra0.01μm）(3)精密磨削用機床砂輪主軸的回轉精度為1μm，內圓磨具采用靜壓；應有對傳動部分的減振措施；

橫向進給機構的重復精度高；工作臺運動平穩，在一定范圍內無爬行。(4)精密磨削用砂輪磨料、粒度、硬度、結合劑、組織。4、光整加工光整加工——精加工后，從工件上不切除或切除極薄金屬層，只減小工件表面粗糙度值。

學習任務十一機械加工工藝過程【學習目標】1、機械加工工藝過程的組成和特征2、定位基準的選擇3、工藝路線的擬定4、加工順序的確定5、選擇毛坯和確定工序尺寸6、生產工藝卡的內容及制作方法【知識準備】機械加工工藝過程的組成和特征

1、組成生產過程將原材料轉變為成品的全過程。工藝過程——在生產過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變為成品或半成品的過程。圖11.1

圖11.1工藝過程組成（1）工序

工序——一個或一組工人，在一個工作地點對一個或一組工件所連續完成的那部分工藝過程。工序是工藝過程的基本組成部分。（2）安裝

安裝——工件裝卸一次所完成的那部分工作。應盡可能減少工件裝夾次數，以節省裝卸工件的輔助時間。（3）工位工位——在一次安裝中，工件在機床或夾具占據的每個加工位置上所完成的那一部分工藝工程。（4）工步工步——在一個工序中，加工表面、刀具、轉速和進給量都不變時所完成的那部分工作。

（5）進給一次進給——在一個工步中，若所需切去的金屬層很厚，可以分幾次切削，每一次切削稱為一次進給。2、生產過程與工藝過程3、生產綱領和生產類型1．生產綱領工件的生產綱領主要是指包括備品與廢品在內的年產量。它根據市場需求量與本企業的生產能力來確定2．生產類型企業生產專業化程度的分類。

單件生產成批生產大量生產

二、定位基準的選擇

1、基準及其分類基準——用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系的那些點、線、面，是幾何要素之間位置尺寸標注、計算和測量的起點。

（1）、設計基準計圖樣上所采用的基準。在設計圖樣上，以設計基準為依據，標出一定的尺寸或相互位置要求。如圖11.1

圖11.1設計基準（2）、工藝基準1）工藝基準——工藝過程中所采用的基準。在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準。圖11.2工藝基準2）定位基準定位基準——在加工中用作定位的基準。定位基準用來確定工件在機床上或夾具中的正確位置。如圖11.3圖11.3定位基準3）測量基準測量時所采用的基準。測量基準是據以測量已加工表面位置的點、線、面。如圖11.4

圖11.4測量基準2、定位基準的選擇（1）定位基準選擇的基本原則1）應保證定位基準的穩定性和可靠性，以確保工件表面之間相互位置的精度。2）力求與設計基準重合，也就是盡可能地從相互間有直接位置精度要求的表面中選擇定位基準，以避免因基準不重合而引起的誤差。3）選擇的定位基準，應使設計的夾具結構簡單、工件裝卸和夾緊方便。

（2）定位基準的分類粗基準——在最初的切削工序中，只能使用毛坯上未經加工的表面來定位，也稱作毛基準。精基準——在后序的各工序中，采用已加工表面作為定位基準表面。（3）粗基準的選擇1）對于不需加工全部表面的零件，應采用始終不加工的表面作為粗基準2）選取加工余量要求均勻的表面作為粗基準。3）對于所有表面都需要加工的零件，應選擇加工余量最小的表面作為粗基準，這樣可以避免因加工余量不足而造成廢品4）選擇毛坯制造中尺寸和位置可靠、穩定、平整、光潔，面積足夠大的表面作為粗基準，這樣可以減小定位誤差和使工件裝夾可靠穩定。（4）精基準的選擇基準重合原則

基準統一原則

互為基準原則

自為基準原則

基準不重合誤差最小條件

三、工藝路線的擬定1、表面加工方法的選擇

選擇加工方法一般根據工件的經濟精度和表面粗糙度來考慮。

（1）常見表面的加工方案外圓表面加工方案孔加工方案平面加工方案（2）選擇表面加工方法考慮要點1）確定加工方法及分幾次加工。2）考慮被加工材料的性質。3）根據生產類型，考慮生產率和經濟性等問題。4）根據本企業（或本車間）的現有設備情況和技術水平，充分利用現有設備，挖掘企業潛力2、加工階段的劃分粗加工階段：切除工件各加工表面的大部分余量。在粗加工階段，主要的問題是如何提高生產率。半精加工階段：達到一定的準確度要求，完成次要表面的最終加工，并為主要表面的精加工作好準備。精加工階段：完成各主要表面的最終加工，使工件的加工精度和加工表面質量達到圖樣規定的要求劃分加工階段的作用粗加工階段：切除工件各加工表面的大部分余量。在粗加工階段，主要的問題是如何提高生產率。半精加工階段：達到一定的準確度要求，完成次要表面的最終加工，并為主要表面的精加工作好準備。精加工階段：完成各主要表面的最終加工，使工件的加工精度和加工表面質量達到圖樣規定的要求。

3、工序的集中與分散工序集中——在一道工序中盡可能多地包含加工內容，而使工藝過程中總的工序數目減少。集中到極限時，工藝過程只有一道工序，這道工序就能把工件加工到圖樣規定的要求。工序分散——使整個工藝過程的工序數目增多，而每道工序的加工內容盡可能減少。分散到極限時，一道工序中只包含一個簡單工步的內容。

（1）工序集中的特點減少了工序數目、簡化了工藝路線，縮短了生產周期。

減少了機床設備、操作工人和生產面積。

容易保證有關工件表面之間的相互位置精度。

大大提高勞動生產率。

對調試、維修工人的技術水平要求高。（2）工序分散的特點工序內容單一，可采用比較簡單的機床設備和工藝

裝備，調整容易。

對操作工人的技術水平要求低。

生產準備工作量小，變換產品容易。

機床設備數量多，工人數量多，生產面積大。

由于工序數目增多，工件在工藝過程中裝卸次數多，對保證工件表面之間較高的相對位置精度不利（3）工序集中與分散的選擇1）一般情況下，單件、小批量生產采用工序集中原則，而大批量生產可采取工序集中原則，也可采取工序分散原則。

2）單件、小批量生產是在通用設備上主要使用通用工具進行加工；大批、大量生產采則必須采用高效專用設備，自動、半自動機床，組合機