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机械加工基础课程2023/5/241机械加工工艺基础机械加工工艺基础机械加工工艺基础：机械加工工艺基础：主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。2023/5/242目录第一章第一章.切削加工的基础知识切削加工的基础知识第二章第二章.金属切削机床金属切削机床第三章第三章.机械加工工艺过程机械加工工艺过程第四章第四章.零件表面的加工方案零件表面的加工方案第六章第六章.数控加工技术数控加工技术2023/5/243第一章第一章 切削加工的基础知识切削加工的基础知识2023/5/2441.机械加工机械加工机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣采用不同的机床（如车床、铣 床、刨床、磨床、钻床等）对床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。工件进行切削加工。2023/5/2452.零件表面质量的概念零件表面质量的概念 零件几何参数：零件几何参数：宏观几何参数：宏观几何参数：包括：包括：尺寸、形状、位置尺寸、形状、位置等要素。等要素。微观几何参数：微观几何参数：指：指：微观表面粗糙程度。微观表面粗糙程度。2023/5/2462.1 加加 工工 精精 度度加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。零件尺寸参数的准确程度。b.形状精度：形状精度：零件形状与理想形状接近程度。零件形状与理想形状接近程度。c.位置精度：位置精度：零件上实际要素（点、线、面）零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。相对于基准之间位置的准确度。2023/5/2472.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度表面粗糙度：表面粗糙度：零件微观表面高低不平的零件微观表面高低不平的 程度。程度。产生的原因产生的原因：1）切削时刀具与工件相）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦；2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动；3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；4）加工时零件表面发生塑性变形。）加工时零件表面发生塑性变形。2023/5/2482.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：要有以下几个方面：1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀；成表面腐蚀；4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。造成零件断裂。2023/5/2493.切削运动与切削用量 机器零件的基本表面机器零件的基本表面包括：外圆、内圆包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型（孔）、平面和成型面面 基本表面主要由基本表面主要由如下的加工方法获得如下的加工方法获得2023/5/24103.1 切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：切削运动：刀具和工件的相对运动刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有提供切削可能性的运动。主运动只有 一个一个进给运动：进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个运动可以有多个2023/5/24113.1机床的切削运动机床的切削运动机床名称机床名称主运动主运动进给运动进给运动卧式车床卧式车床工件旋转运动工件旋转运动车刀纵向、横向、斜向直线移动车刀纵向、横向、斜向直线移动钻钻 床床钻头旋转运动钻头旋转运动钻头轴向移动钻头轴向移动卧铣、立铣卧铣、立铣铣刀旋转运动铣刀旋转运动工件纵向、横向、斜向直线移动工件纵向、横向、斜向直线移动牛头刨床牛头刨床刨刀往复运动刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向间歇移动间歇移动龙门刨床龙门刨床工件往复运动工件往复运动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动外圆磨床外圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动内圆磨床内圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动平面磨床平面磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件往复移动，砂轮横向、垂向移动工件往复移动，砂轮横向、垂向移动2023/5/24123.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度时速度,用用V V表示，单位为表示，单位为m/sm/s 进进 给给 量量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用移量，用f f表示，车、钻和铣削时单位表示，车、钻和铣削时单位 为为mm/rmm/r背吃刀量背吃刀量:已加工表面和待加工表面之间的垂直距已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用离，用a ap p表示，单位为表示，单位为mmmm，如下图：，如下图：2023/5/2413 4.切切 削削 刀刀 具具常用的刀具材料常用的刀具材料碳素工具钢碳素工具钢：如：如T7、T8、T9T13等。适合于制等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；合金工具钢合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；制造低速成型刀具，如丝锥；高速钢高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造等。适合于制造中速精加工刀具；中速精加工刀具；硬质合金硬质合金：成分由：成分由WC、TiC和和Co组成，采用烧结组成，采用烧结方法获得方法获得2023/5/2414种种 类类硬度硬度HRCHRC抗弯抗弯强度强度GPaGPa热硬性热硬性工艺性工艺性能能用用 途途碳素工具钢碳素工具钢60-6560-652.162.16200-250200-250热成型热成型手工刀手工刀具具合金工具钢合金工具钢60-6560-652.352.35300-400300-400同上同上低速刀低速刀具具高速钢高速钢63-7063-701.9-1.9-4.44.4600-700600-700同上同上中速刀中速刀具具硬质合金硬质合金89-9389-931.0-1.0-2.22.2800-800-10001000烧结成型烧结成型高速刀高速刀具具陶瓷材料陶瓷材料91-9591-950.4-0.4-0.90.91100-1100-12001200同上同上连续精连续精加工刀加工刀具具2023/5/24154.2 刀具的几何角度刀具的几何角度(车刀的基本形车刀的基本形状状)为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助平面：平面：基面基面：通过主切削刃上的某一点，与该点：通过主切削刃上的某一点，与该点切削速度方向垂直的平面。切削速度方向垂直的平面。切削平面切削平面：通过主切削刃上的某一点，与：通过主切削刃上的某一点，与该点加工表面相切的平面。该点加工表面相切的平面。正交平面正交平面：通过主切削刃上的某一点，与：通过主切削刃上的某一点，与主切削刃在基面上的投影垂直的平面主切削刃在基面上的投影垂直的平面2023/5/24164.3 麻花钻的基本形状 麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分又包括导向部分和切削部分作部分又包括导向部分和切削部分2023/5/2417第二章第二章 金属切削机床金属切削机床2023/5/24181、机床的类型、机床的类型金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为故称为“工作母机工作母机”，习惯上称机床。，习惯上称机床。按加工性质和所用刀具分类：按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类；大类；按精度分类：按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；分为普通精度、精密和高精度三种；按重量分类：按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机分为一般机床、大型机床和重型机床。床。机床的型号：如：机床的型号：如：C6136表示表示2023/5/24192、机床的基本结构、机床的基本结构1.主传动部件：主传动部件：用来实现机床主运动；用来实现机床主运动；2.进给传动部件：进给传动部件：主要用来实现机床进给运动；主要用来实现机床进给运动；3.工件安装装置：工件安装装置：用来安装工件；用来安装工件；4.刀具安装装置刀具安装装置：用来安装刀具；用来安装刀具；5.支承件：支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基础构件；床的基础构件；6.机床动力部件：机床动力部件：为机床提供动力。为机床提供动力。2023/5/24203、机床的传动、机床的传动 机床的传动有机械、液压、气动、电机床的传动有机械、液压、气动、电气等多种形势，最常见的是机械传动和液气等多种形势，最常见的是机械传动和液压传动。压传动。机械传动包括皮带传动、齿轮传动、机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动传动2023/5/2421 4、车床的基本结构主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘中心架溜板箱尾架丝杆光杆2023/5/24225 铣削加工铣削加工主轴箱主轴箱主轴主轴横溜板横溜板工作台工作台升降台升降台底座底座5.1立式铣床的基本结构立式铣床的基本结构2023/5/24235.2 铣削的主要加工范围2023/5/24245.5 铣削的工艺特点铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达6.3-1.6左右左右2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转，所以铣削的生产效率比刨削高。以铣削的生产效率比刨削高。3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。振动，加工过程中切削面积和切削力变化较大。4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。削时间内，刀具可以得到一定的冷却。5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。2023/5/24256.6.刨（插）削加工刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种牛头刨床牛头刨床:刨刀的直线往复刨刀的直线往复运动是主运动，工件在刨刀运动是主运动，工件在刨刀返回行程将结束时作横向进返回行程将结束时作横向进给运动。牛头刨床主要用于给运动。牛头刨床主要用于加工中小型零件加工中小型零件龙门刨床龙门刨床:工作台往复运动，横梁工作台往复运动，横梁上的刀架可以水平或垂直运动上的刀架可以水平或垂直运动龙门刨床主要用于加工大型零件龙门刨床主要用于加工大型零件2023/5/24267.钻削加工钻削加工 钻床包括台式钻床、立式钻床包括台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。如图：钻床和摇臂钻床。如图：工件直径工件直径12mm12mm的孔一般使的孔一般使用台式钻床加工，孔径用台式钻床加工，孔径50mm50mm的的中小型零件在立式钻床上加工，中小型零件在立式钻床上加工，大型工件上的孔在摇臂钻床上大型工件上的孔在摇臂钻床上加工。加工。钻夹头是钻孔的常用钻夹头是钻孔的常用夹具，一般用于孔径较夹具，一般用于孔径较小小(12mm)12mm)的工件，大的工件，大直径的零件用锥度套筒直径的零件用锥度套筒装入钻轴。装入钻轴。对精度要求高，粗对精度要求高，粗糙度低的零件钻孔后还糙度低的零件钻孔后还必须进行精加工。必须进行精加工。2023/5/2427 8.1扩孔扩孔 用用扩扩孔孔钻钻对对已已经经钻钻出出或或铸铸出出、锻锻出出的的孔孔进进行行扩扩大大和和提提高高精精度度的的加加工工，称称为为扩扩孔孔。扩扩孔孔钻钻如如下下图图所所示示。其其结结构构与与麻麻花花钻钻相相似似，但但切切削削刃刃有有3 3 4 4个个，前前端端是是平平的的，无无横横刃刃，螺螺旋旋槽槽较较浅浅，钻钻头头刚刚度度好好。扩扩孔孔余余量量小小，切切削削比比较较平平稳稳，所所以以扩扩孔孔精精度度比比钻钻孔孔高高。其其尺尺寸寸公公差差等等级级可可达达IT10IT10 IT9IT9，表表面面粗粗糙糙度度RaRa值值可可达达6.36.3 3.23.2 m m。扩扩孔孔可可作作为为终终加加工工，也也可作为铰孔前的预加工。可作为铰孔前的预加工。2023/5/24288.2 铰铰 孔孔 铰铰刀刀有有手手用用铰铰刀刀和和机机用用铰铰刀刀两两种种(图图a)a)。手手用用铰铰刀刀为为直直柄柄，工工作作部部分分较较长长。机机用用铰铰刀刀多多为为锥锥柄柄，可可装装在在钻钻床床、车车床床或或镗镗床床上上铰铰孔孔。铰铰刀刀的的工工作作部部分分由由切切削削部部分分和和修修光光部部分分组组成成。切切削削部部分分呈呈锥锥形形，担担负负切切削削工工作作。修修光光部部分分起起导导向向和和修修光光作作用用。铰铰刀刀有有6 6 1212个个切切削削刃刃，制制造造精精度度高高，心心部部直直径径较较大大，刚刚度度和和导导向向性性好好。铰铰孔孔余余量量小小，切切削削平平稳稳。铰铰孔孔尺尺寸寸公公差差等等级级可可达达IT8IT8 IT6IT6，表表面面粗粗糙糙度度RaRa值达值达1.61.6 0.40.4 m m。手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给(图图b)b)。铰刀不能倒转，。铰刀不能倒转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂 铰孔适用于加工精铰孔适用于加工精度高、直径不大孔的终度高、直径不大孔的终加工。手铰时，切削速加工。手铰时，切削速度低，切削力小，不受度低，切削力小，不受机床振动等影响，加工机床振动等影响，加工质量比机铰好，但生产质量比机铰好，但生产率低。率低。2023/5/2429 第三章第三章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程2023/5/24301.工件的安装工件的安装直接安装法：直接安装法：工件直接安装在工作台或工件直接安装在工作台或采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件），顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件），有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。专用夹具安装专用夹具安装：工件安装在为其加工而工件安装在为其加工而专门设计的夹具中，无须找正，迅速保专门设计的夹具中，无须找正，迅速保证工件对刀具和机床的准确定位。节约证工件对刀具和机床的准确定位。节约时间，生产效率高，但夹具的设计和制时间，生产效率高，但夹具的设计和制造需要一定的成本。造需要一定的成本。2023/5/24312.夹具简介夹具简介 夹具是用来将待加工工件固定的装夹具是用来将待加工工件固定的装置。置。夹具一般可分为通用夹具和专用夹具一般可分为通用夹具和专用夹具两种，此外还发展了通用可调夹夹具两种，此外还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型的夹具、成组夹具和组合夹具等类型的夹具。具。2023/5/24323.1 夹具的分类夹具的分类1.通用夹具通用夹具：指一般已经标准化，不需特殊调指一般已经标准化，不需特殊调整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛，磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛，但生产效率不如专用夹具。故一般仅适用于单但生产效率不如专用夹具。故一般仅适用于单件小批量生产。件小批量生产。2.专用夹具专用夹具：是指为某一零件的加工而专门设是指为某一零件的加工而专门设计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提高生产效率，但夹具需要一定的投资。所以主高生产效率，但夹具需要一定的投资。所以主要用于成批及大量生产中。要用于成批及大量生产中。2023/5/24333.2 夹具的组成夹具的组成下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具1、挡铁、挡铁；2、V形铁；形铁；3、夹紧机构；、夹紧机构；4、工件；、工件；5、钻套；、钻套；6、夹具体、夹具体2023/5/24344.1 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行：1、拟定加工工艺路线、拟定加工工艺路线 分析研究零件图的各项内容及技术要分析研究零件图的各项内容及技术要求拟定零件加工的加工方法、加工方案及求拟定零件加工的加工方法、加工方案及工艺路线。工艺路线。2、安排好加工工序、安排好加工工序 （1）选择毛坯）选择毛坯 2023/5/24354.2 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定（2）安排好切削加工工序）安排好切削加工工序 合理选择加工方案合理选择加工方案 合理确定基准面合理确定基准面 常见几类典型零件的加工，其基准选常见几类典型零件的加工，其基准选择的常用方法有：择的常用方法有：A.台阶轴类零件：台阶轴类零件：一般选择两端中心孔作一般选择两端中心孔作为定位基准面为定位基准面；对于批量很小、；对于批量很小、长度很短的轴长度很短的轴类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各类零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各表面的精加工。表面的精加工。2023/5/24364.3 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定（3）安排好热处理工序）安排好热处理工序 改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种 退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行；消除内应力的热处理工序，如中间退火、回消除内应力的热处理工序，如中间退火、回 火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工 之间进行；之间进行；提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之 前进行。前进行。2023/5/24374.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定 所有的热处理工序都是在零件最终加工之前所有的热处理工序都是在零件最终加工之前进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形，最终加工时可以纠正变形带来的误差。最终加工时可以纠正变形带来的误差。（4）安排好检验工序）安排好检验工序 在成批生产的工厂执行在成批生产的工厂执行“自检、互检、专检自检、互检、专检”，产品经检验合格，方可出厂。产品经检验合格，方可出厂。量具应定期交有关部门检验，不合格的量具量具应定期交有关部门检验，不合格的量具不允许上岗使用。不允许上岗使用。2023/5/2438 第四章第四章 零件表面的加工方案零件表面的加工方案2023/5/2439 零件是由多个表面组成的，每一个零件是由多个表面组成的，每一个表面又可以用多种加工方法获得。因此，表面又可以用多种加工方法获得。因此，应该对零件的结构特点、形状大小、技应该对零件的结构特点、形状大小、技术要求、材料性能、生产批量、设备现术要求、材料性能、生产批量、设备现状以及经济性等多方面进行分析，选择状以及经济性等多方面进行分析，选择合适的加工方法。将多种加工方法按照合适的加工方法。将多种加工方法按照一定的加工顺序链接起来，依次对各个一定的加工顺序链接起来，依次对各个表面进行加工，多种加工方法的有机组表面进行加工，多种加工方法的有机组合成为加工方案。加工方案是拟订工艺合成为加工方案。加工方案是拟订工艺过程的基础。过程的基础。2023/5/24401.外圆表面的加工方案外圆表面的加工方案公差等级公差等级表面粗糙度表面粗糙度Ra(m)加工方案加工方案适用范围适用范围IT13 IT1150 12.5粗车粗车适用于淬火适用于淬火钢外的各种钢外的各种金属金属IT10 IT86.3 3.2粗车粗车半精车半精车IT8 IT71.6 0.8粗车粗车半精车半精车精精车车IT6 IT50.8 0.2粗车粗车半精车半精车精精车车精细车精细车主要用于要主要用于要求高的有色求高的有色金属金属IT8 IT70.8 0.4粗车粗车半精车半精车磨磨削削 适用于除有适用于除有色金属外的色金属外的各种金属，各种金属，特别是淬火特别是淬火钢钢IT7 IT60.4 0.1粗车粗车半精车半精车粗粗磨磨精磨精磨IT5 IT30.1 0.025粗车粗车半精车半精车粗粗磨磨精磨精磨超精磨超精磨2023/5/24412.平面的加工方案平面的加工方案公差等级公差等级表面粗糙度表面粗糙度加工方案加工方案适用范围适用范围IT12 IT1025 12.5粗车粗车轴、套、轴、套、盘类等零盘类等零件未淬火件未淬火的端面的端面IT9 IT76.3 0.8粗车粗车半精车半精车精车精车IT10 IT86.3 1.6粗刨（铣）粗刨（铣）精精刨（铣）刨（铣）用于不淬用于不淬硬的平面硬的平面IT7 IT60.8 0.1粗刨（铣）粗刨（铣）精精刨（铣）刨（铣）刮研刮研IT7 IT60.4 0.05粗刨（铣）粗刨（铣）精精刨（铣）刨（铣）粗磨粗磨精磨精磨用于高精用于高精度低粗糙度低粗糙度的平面度的平面2023/5/24423.孔的加工方案孔的加工方案公差等级公差等级表面粗糙度表面粗糙度加工方案加工方案适用范围适用范围IT13 IT1150 12.5钻钻 加加工工除除淬淬火火钢钢外外各各种种金金属属实实心心毛毛坯坯上上较较小小的孔的孔IT10 IT96.3 3.2钻钻扩扩IT8 IT76.3 3.2钻钻扩扩IT7 IT60.4 0.2钻钻 扩扩 机机 铰铰 手铰手铰IT13 IT1012.5 6.3粗镗粗镗 除除淬淬火火钢钢外外各各种种金金属属，毛毛坯坯有有铸铸出出孔孔或或锻锻出孔出孔IT9 IT83.2 1.6粗镗粗镗精镗精镗IT8 IT71.6 0.8粗粗镗镗半半精精镗镗精镗精镗IT7 IT60.8 0.4粗粗镗镗半半精精镗镗精镗精镗精细镗精细镗IT7 IT60.2 0.1粗镗粗镗半精镗半精镗粗磨粗磨精磨精磨主主要要用用于于淬淬火火钢钢，但但不不宜宜用用于有色金属于有色金属2023/5/24434.齿轮的加工方案齿轮的加工方案2023/5/24445.螺纹的加工方法螺纹的加工方法 螺纹的结构简单、形式多样、传动螺纹的结构简单、形式多样、传动稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆方便、成本低廉，在机械行业中应用广方便、成本低廉，在机械行业中应用广泛。泛。2023/5/24455.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹1、联接螺纹：主要起联接和调整的作用联接螺纹：主要起联接和调整的作用 （1）普通螺纹：牙形角为）普通螺纹：牙形角为60，又分为粗牙螺纹，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种，代号为和细牙螺纹两种，代号为M。（2）管螺纹：牙形角为）管螺纹：牙形角为55，常用于水管、气管、，常用于水管、气管、油管等防泄露要求的场合。油管等防泄露要求的场合。2023/5/24465.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力。传动螺纹：主要用于传递运动和动力。(1)梯形螺纹：牙形角为梯形螺纹：牙形角为30，牙形为等腰梯形，牙形为等腰梯形，代号为代号为Tr，它是传动螺纹的主要形式，如机床丝，它是传动螺纹的主要形式，如机床丝杠等。杠等。2023/5/24475.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特点是传动效率较其它螺纹高，但强度较点是传动效率较其它螺纹高，但强度较低、对中准确性较差，特别是磨损后轴低、对中准确性较差，特别是磨损后轴向和径向的间隙较大，因此应用受到了向和径向的间隙较大，因此应用受到了一定的限制。一定的限制。2023/5/24485.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途 (3)锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为B。它只用于承受单向压力，由于它的传动效率它只用于承受单向压力，由于它的传动效率 及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及 水压机等单向受力机构。水压机等单向受力机构。2023/5/24495.1 螺纹的种类和用途螺纹的种类和用途（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形角为角为40，它具有传动比大、结构紧凑、传动平，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置。稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置。2023/5/24505.2 螺纹的加工螺纹的加工1、车螺纹：、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整，其特点是通过车床机构的调整，能方便地车出不同螺距、不同直径、不同能方便地车出不同螺距、不同直径、不同线数和不同牙形的螺纹，适合于单件线数和不同牙形的螺纹，适合于单件 小批量生产。小批量生产。2023/5/24515.2 螺纹的加工螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹、攻螺纹和套螺纹:攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹的方法，如下图左。的方法，如下图左。套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的方法，如下图右。方法，如下图右。2023/5/24525.2 螺纹的加工螺纹的加工 攻螺纹和套螺纹的特点是特别适宜于攻螺纹和套螺纹的特点是特别适宜于小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的。螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的。攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上小螺纹的加工。小螺纹的加工。2023/5/24535.2 螺纹的加工螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹 （1）铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，也）铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，也可在万能卧式铣床上进行。铣螺纹比车螺纹的加可在万能卧式铣床上进行。铣螺纹比车螺纹的加工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精加工。加工。（2）磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，主）磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，主要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的。螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的。2023/5/24545.2 螺纹的加工螺纹的加工（3）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑性）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑性变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两种：变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两种：A.搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来的螺纹精度高，可达的螺纹精度高，可达5级，表面粗糙度为级，表面粗糙度为Ra 1.60.8，目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓丝机生产出来的。丝机生产出来的。B.滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚压出来的螺纹精度可达压出来的螺纹精度可达3级，表面粗糙度为级，表面粗糙度为Ra 0.8 0.2，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和，其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设疲劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹。备，对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹。2023/5/24556.典型零件的工艺过程典型零件的工艺过程 我们对轴类、盘类以及箱体类零我们对轴类、盘类以及箱体类零件进行工艺过程分析件进行工艺过程分析2023/5/24566.1 轴类零件轴类零件 轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、螺纹等其它表面。外圆面主要用于安装轴承和轮螺纹等其它表面。外圆面主要用于安装轴承和轮系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上述零件在轴上轴向定位。轴类零件通过轴上安装述零件在轴上轴向定位。轴类零件通过轴上安装的零件起支承、传递运动和扭矩的作用。的零件起支承、传递运动和扭矩的作用。2023/5/2457 6.1 轴类零件轴类零件2023/5/24586.1 轴类零件轴类零件 1）技术要求）技术要求 本零件的轴颈本零件的轴颈24和和16分分别别装在箱体的两装在箱体的两个孔中，个孔中，轴轴通通过过螺螺纹纹M10和孔和孔10紧紧固在箱体上，固在箱体上，轴轴上上20h6处处是用来安装是用来安装滚动轴滚动轴承的，承的，轴轴承上装承上装有有齿轮齿轮，轴轴中中间对间对称地加工出相距称地加工出相距22的两个平行的两个平行平面，是平面，是为为了卡扳手而了卡扳手而设计设计的。的。2）工）工艺艺分析分析 毛坯选择：毛坯选择：由于轴受力不大，主要是支由于轴受力不大，主要是支承齿轮，所以可直接选用不经锻造的承齿轮，所以可直接选用不经锻造的45钢。钢。2023/5/24596.1 轴类零件轴类零件 定位基准的选择定位基准的选择 A.以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻中心孔；中心孔；B.为保证外圆面的位置精度，以轴两端的为保证外圆面的位置精度，以轴两端的中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和基中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和基准统一的原则；准统一的原则；C.调质处理后，以外圆面定位，精车两端调质处理后，以外圆面定位，精车两端面并修整中心孔；面并修整中心孔；D.以修整的两中心孔作为半精车和磨削的以修整的两中心孔作为半精车和磨削的定位精基准，满足了互为基准的原则。定位精基准，满足了互为基准的原则。制订机械加工工艺过程制订机械加工工艺过程2023/5/2460 第五章第五章 数控加工技术数控加工技术2023/5/2461.数控技术概述 1.1 1.1 数控技术的基本概念数控技术的基本概念数字控制（数字控制（Numerical Control Technology，NC）是一种借助数字化信息（数字、字符）对某一工作过程（如加工、测量、装配等）发出指令并实现自动控制的技术。数控系统（数控系统（Numerical Control System）采用数字控制技术的自动控制系统。数控机床（数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床。是数控技术典型应用的例子。2023/5/2462.数控机床的产生与发展 2.制造业的发展需求制造业的发展需求 产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和高自动化要求高自动化要求一一.产生背景产生背景1传统机床的不足传统机床的不足人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率人为误差，难以保证质量人为误差，难以保证质量难以加工复杂形状的零件难以加工复杂形状的零件不利于生产管理现代化不利于生产管理现代化2023/5/24631国外国外 19301930年，数控专利年，数控专利 19481948年，数控机床生产的萌芽年，数控机床生产的萌芽 1952195219521952年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床 1958195819581958年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心 19681968年，柔性制造系统年，柔性制造系统 19741974年，采用微处理器年，采用微处理器 19901990年，采用基于工业年，采用基于工业PCPC的计算机数控系统的计算机数控系统2国内国内 1958195819581958年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床年，第一台数控铣床 1975197519751975年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心年，第一台加工中心 2020世纪世纪9090年代末，华中数控自主开发出基于年代末，华中数控自主开发出基于PC-NCPC-NC的的HNCHNC数控系统数控系统二产生与发展历程二产生与发展历程.数控机床的产生与发展2023/5/24641.2 数控机床的产生与发展第五代：微处理器数控(1974年)第四代：小型机数控(1967年)第三代：集成电路式(1965年)第二代：晶体管分立元件式(1959年)第一代：电子管、继电器式(1952年）硬、软件数控软件数控硬件数控3数控系统的产生和发展数控系统的产生和发展.知名数控系统知名数控系统 日本FANUC德国西门子SIEMENS 日本三菱MITSUBISHI 日本山崎马扎克(MAZAK)西班牙发格(FAGOR)华中数控系统 广州数控系统 国内知名：2023/5/24651.2 数控机床的产生与发展1.数控系统的发展趋势数控系统的发展趋势1)高速高精度高速高精度2)智能化智能化（1）应用自适应控制技术（2）自动编程技术（3）具有故障自动诊断功能（4）应用模式识别技术3)开放式数控系统开放式数控系统三三.数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势2023/5/24661.2 数控机床的产生与发展2.数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势l l运行高速化l l加工高精化l l功能复合化l l控制智能化l l体系开放化l l交互网络化2023