第三章 机械制造中的加工方法5-14.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 机械制造中的加工方法及装备,第一节 概述,3.1.1,机械制造中的加工方法,材料去除加工,材料成形加工,材料累积加工,切削加工：,利用切削刀具从工件上切除多余材料,特种加工：,指利用机械能以外的其他能量直接去除材料,如,铸造、锻造、挤压、粉末冶金,等,加工利用微体积材料逐渐叠加的方式使零件成形，,如电镀、化学镀、热喷涂等,2026/5/27 周三,3,3.1.2,零件表面成形原理,机械零件常用的表面形状,零件的,常用表面,平面,圆柱面,特殊表面,成型表面,圆锥面,2026/5/27 周三,4,3.1.2,零件表面成形原理,机器零件上常用的各种典型表面,2026/5/27 周三,5,3.1.2,零件表面成形原理,零件表面的形状,零件表面可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线,旋转表面,纵向表面,特形表面,2026/5/27 周三,6,3.1.3,机床的基础知识,组成工件轮廓的几何表面,导线,导线,导线,导线,母线,导线,母线,母线,母线,母线,母线,母线,导线,导线,导线,2026/5/27 周三,7,3.1.2,零件表面成形原理,相切法：,刀具边旋转边作轨迹运动，刀具切削点运动轨迹的包络线形成,发生线。,需要两个独立的成形运动,轨迹法：,以刀刃为切削点按一定的轨迹运动而形成发生线,。,需要一个独立的成形运动,成形法：,刀刃为一条切削线，其形,状与发生线相同。,不需要成形运动,展成法：,刀刃为一条切削线，但形状与,发生线不吻合，刀具与工件作展成运,动，发生线是切削刃各瞬时位置的的包,络线。,需要一个独立的成形运动,，刀工,共同完成,2026/5/27 周三,8,3.1.3,机床的基本结构和传动,机床的基本结构,动力源：,为机床执行机构的运动提供动力,运动执行机构：,机床执行运动的部件,传动机构：,将机床动力源的运动和动力传给运动执行机构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以保持两个运动之间的准确传动关系,控制系统：,对机床运动进行控制，实现各运动之间的准确协调,支撑系统：,机床的机械本体，属于机床的基础部分,2026/5/27 周三,9,3.1.3,机床的基本结构和传动,车 床,2026/5/27 周三,10,3.1.3,机床的基本结构和传动,铣 床,2026/5/27 周三,11,3.1.3,机床的基本结构和传动,磨 床,2026/5/27 周三,12,3.1.3,机床的基本结构和传动,钻床,2026/5/27 周三,13,3.1.3,机床的基本结构和传动,刨 床,2026/5/27 周三,14,3.1.3,机床的基本结构和传动,立式数,控,铣,床,2026/5/27 周三,15,3.1.4,机床的分类,按加工方式分,12,大类,2026/5/27 周三,16,3.1.4,机床的分类,按通用程度分：,通用机床、专门化机床、专用机床,按加工精度分：,普通精度、精密精度、高精度机床,按自动化程度：,手动、机动、半自动、自动机床,按机床质量分：,仪表机床、中型、大型、重型机床,按加工过程的控制方式分：,普通机床、数控机床、加工 中心、柔性制造单元,2026/5/27 周三,17,3.1.5,金属切削机床型号的编制,一、通用机床的型号编制（国家标准）,（）,（）,（）（）（）,其它特性代号,重大改进顺序,主轴数或第二主参数,主参数或设计顺序号,系代号,组代号,通用特性、结构特性代号,类代号,分类代号,2026/5/27 周三,18,3.1.5,金属切削机床型号的编制,一、通用机床的型号编制（国家标准）,C,A,6,1,4,0,主参数,(,最大加工直径,400mm),系代号（卧式车床系）,组代号（落地及卧式车床组）,结构特征代号（结构不同）,类代号（车床）,2026/5/27 周三,19,3.1.5,金属切削机床型号的编制,一、通用机床的型号编制（国家标准）,X,6,2,主参数（主轴直径20,mm）,组：卧式升降台铣床,铣床,2026/5/27 周三,20,3.1.5,金属切削机床型号的编制,一、通用机床的型号编制（国家标准）,Y,3,1,50,E,重大改进序号,主参数（最大工件直径500,mm）,系代号（1）,组：滚齿机,齿轮加工机床,2026/5/27 周三,21,3.1.5,金属切削机床型号的编制,类别,车床,钻床,镗床,磨床,齿轮加工机床,螺纹加工机床,铣床,刨床,拉床,电加工,机床,切断,机床,其它机床,代号,C,Z,T,M,2M,3M,Y,S,X,B,L,D,G,Q,读音,车,钻,镗,磨,2,磨,3,磨,牙,丝,铣,刨,拉,电,割,其,机床的类别代号,2026/5/27 周三,22,3.1.5,金属切削机床型号的编制,机床的特性代号,结构特性代号：,用于 区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“,I”,、“,O”,不能用。例：,CA6140,型普通车床,通用特性代号,通用特性,代号,通用特性,代号,高,精度,G,自动,换,刀,H,精,密,M,仿,形,F,自,动,Z,万,能,W,半,自动,B,轻,型,Q,数字程序,控,制,K,简,式,J,2026/5/27 周三,23,3.1.5,金属切削机床型号的编制,机床的组别和系别代号,主要参数代号,机床重大改进序号,每类机床分,10,组（从,0,9,组），每组又分,10,系（从,0,9,型）,代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用,主参数的折算值（,1/10,或,1/100,或,1/1,）来表示,用字母“,A,、,B,、,C ”,表示，附机床型号末尾，以示区别,2026/5/27 周三,24,3.1.5,金属切削机床型号的编制,例：,2026/5/27 周三,25,3.1.5,金属切削机床型号的编制,二、专用机床型号,型号表示方法：,例,：,B1,3,100,北京第一机床厂,第三组,第,100,种专用机床（专用铣床）,2026/5/27 周三,26,3.1.5,金属切削机床型号的编制,三、组合机床及自动线型号,组合机床及自动线分类代号,分 类,代 号,大型组合机床,U,小型组合机床,H,自换刀,数控组合机床,K,大型组合机床自动线,UX,小型组合机床自动线,HX,自换刀数控自动线,KX,2026/5/27 周三,27,第二节,外圆表面加工,3.2.1,外圆表面的车削加工,加工方法,粗车 ：,IT12,IT11,，,Ra,：,50,12.5m,半精车：,IT10,IT9,，,Ra,：,6.3,3.2m,精车 ：,IT8,IT6,，,Ra,：,1.6,0.8m,精细车：,IT6,IT5,，,Ra,：,0.4,0.05m,（切削用量：,v,2.6m/s,，,a,P,0.03,0.05mm,，,f,0.02,0.2mm/r,；刀具：金刚石；加工范围：小型有色金属零件或零件结构不宜磨削的光整加工）,2026/5/27 周三,29,3.2.1,外圆表面的车削加工,提高外圆表面车削生产效率的途径,采用强力切削：,强力切削是通过增大切削面积来提高生产效率的,采用高速切削：,高速切削是通过提高切削速度来提高加工生产效率的。切削速度的提高除要求车床具有高转速外，主要受刀具材料的限制,采用多刀加工方法：,2026/5/27 周三,30,3.2.1,外圆表面的车削加工,车刀的种类和用途,按用途分：,直头外圆车刀,弯头车刀,偏刀,切槽或切断刀,镗孔刀,螺纹车刀,成形车刀,2026/5/27 周三,31,3.2.1,外圆表面的车削加工,2026/5/27 周三,32,3.2.1,外圆表面的车削加工,车床的主要功能,2026/5/27 周三,33,3.2.1,外圆表面的车削加工,车刀的结构形式,整体车刀,焊接车刀,机械夹固式车刀,2026/5/27 周三,34,3.2.1,外圆表面的车削加工,机夹可转位车刀是采用机械夹固的方法将可转位刀片固定在刀体上,2026/5/27 周三,35,3.2.1,外圆表面的车削加工,可转位车刀的刀片夹固机构应满足夹紧可靠、装卸方便、定位精确等要求。常用的夹固机构：,压孔式夹固机构,上压式夹固机构,刀片,沉头螺钉,刀垫,刀体,刀体,螺钉,刀片,压板,刀垫,螺钉,2026/5/27 周三,36,3.2.1,外圆表面的车削加工,刀体,刀垫,刀片,圆柱销,压块,螺钉,2026/5/27 周三,37,3.2.1,外圆表面的车削加工,可转位车刀,机夹式刀具,现代先进刀具,2026/5/27 周三,38,3.2.1,外圆表面的车削加工,现代先进刀具,2026/5/27 周三,39,3.2.2,车床,2026/5/27 周三,40,3.2.2.1,车床概述,数 量：,占机床总数的,20%35%,加工范围：,轴、盘套类零件、内外回转面、端面、螺纹,面等,运动特征：,主运动为主轴带动工件作回转运动,所用刀具：,车刀、钻头、扩孔钻、绞刀、丝锥等,车床种类：,卧式、立式、转塔仿形、自动和半自动、,专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床）,加工精度：,经济加工精度,IT8IT7,表面粗糙度,Ra1.252.5,2026/5/27 周三,41,3.2.2.1,车床概述,X,Z,n,图,卧式车床的基本结构及运动,1,主轴箱,2,夹盘,3,刀架,4,后顶尖,5,尾座,6,床身,7,光杠,8,丝杠,9,溜板箱,10,底座,11,进给箱,普通车床,2026/5/27 周三,42,3.2.2.1,车床概述,立式车床,适于加工高度小于直径的大型盘套类零件,2026/5/27 周三,43,3.2.2.1,车床概述,转塔车床,:,六角车床,适用于成批加工形状复杂的盘套类零件,2026/5/27 周三,44,3.2.2.1,车床概述,结构特点：,没有丝杠和尾座，而在床尾装有一个可纵向移动,的转塔刀架，其上可装多把刀，工作中周期性转,位，顺序地对工件进行加工。刀具行程由挡块控,制，易保证精度，提高生产率。,适用范围：,成批加工形状,复杂的盘套类零件,转塔车床,:,六角车床,2026/5/27 周三,45,1.,挡块限送料长度；,2.,双刀同时车外圆；,3.,车外圆及倒角；,4.,打中心孔；,5.,钻孔；,6.,套车外螺纹；,7.,前刀架刀切槽；,8.,前刀架刀倒角；,9.,前刀架刀滚花；,10.,切断刀切下工件,2026/5/27 周三,46,3.2.2.1,车床概述,CM1107,型,精密单轴纵切自动车床,机床的用途：,形状较复杂，精度要求高，一次成形的小型轴类零件。用于成批大量生产的钟表、仪器仪表行业。毛坯为棒料,机床的工作原理：,送料、夹紧、放松、纵向和横向进给皆由分配轴上的鼓轮或凸轮分别进行控制。分配轴转一转，完成一个工作循环,2026/5/27 周三,47,3.2.2.2,车床工作机理,2026/5/27 周三,48,3.2.2.3,机床的运动分析,基本分析方法：,表面,运动,传动,机构,工件表面的形式：,圆柱面,直线（母线）、圆（导线）,圆锥面,直线（母线）、圆（导线）,平面,直线或圆、直线（导线）,成形面,（如螺纹面、渐开线表面）,型线、,螺旋线或直线,母线和导线统称为形成表面的,发生线,由于刀刃形状和加工方法不同，形成发生线的方法也不同，可归纳为四种：,2026/5/27 周三,49,3.2.2.3,机床的运动分析,相切法：,刀具边旋转边作轨迹运动，刀具切削点运动轨迹的包络线形成,发生线。,需要两个独立的成形运动,轨迹法：,以刀刃为切削点按一定的轨迹运动而形成发生线,。,需要一个独立的成形运动,成形法：,刀刃为一条切削线，其形,状与发生线相同。,不需要成形运动,展成法：,刀刃为一条切削线，但形状与,发生线不吻合，刀具与工件作展成运,动，发生线是切削刃各瞬时位置的的包,络线。,需要一个独立的成形运动,，刀工,共同完成,2026/5/27 周三,50,3.2.2.3,机床的运动分析,表面成形所需运动,即形成发生线所需的运动,成形运动,按组成情况不同，可分为,由单独的旋转运动或直线运动构成的,型线、螺旋线,常需成型刀刃或几个简单运动组合，如,由展成运动形成,渐开线。,由两个或两个以上旋转运动或直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成,复合成形运动：,简单成形运动：,2026/5/27 周三,51,3.2.2.3,机床的运动分析,表面成形所需运动,辅助运动,分度运动,切入运动,辅助运动,进刀、退刀、回程和转位等,操纵及控制运动,操纵离合器、改变速度、进给量等,按作用情况不同，可分为,主运动：,速度最高，消耗功率最大，通常只有一个主运动,进给运动：,可以是一个或多个；可以是连续的，也可是断续的,成形运动是机床最基本的运动,2026/5/27 周三,52,3.2.2.4,机床的传动,机床的基本组成部分,动力源,通常为电动机，包括交流电动机、直流电动机、伺服电动机、变频调速电机、步进电机等。,传动件,把动力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由,个执行件传递到另一执行件的零部件，如齿轮、丝杠螺母、液压传动件等,执行件,机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件，如主轴、刀架、工作台等。,2026/5/27 周三,53,3.2.2.4,机床的传动,机床的传动联系,传动链：,把动力源和执行件或执行件之间联系起来的一系列传动件构成的传动联系,.,传动链两端的元件称为末端件，它可以是动力源或执行件,按传动链的性质不同可分为：,外联系传动链：,两个末端件之间不要求有严格的传动比关系,.,如,车削时电机与主轴间的传动链,内联系传动链：,两个末端件之间要求有严格的传动比关系,.,如,车削螺纹主轴与刀架间的传动链；滚切齿轮工件与滚刀间的传动链,；,内联系传动链中不能用带传动、摩擦轮传动和链传动,2026/5/27 周三,54,传动链中通常包括两类传动机构,定比传动机构：,传动比和传动方向固定不变的传动机构，,如：定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等,换置机构,根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构，,如：挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构,3.2.2.4,机床的传动,2026/5/27 周三,55,3.2.2.4,机床的传动,传动原理图和传动系统图,传动原理图：,为了便于研究机床的传动原理,用一些简明的符号把动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。,并不表达实际传动机构的种类和数量,2026/5/27 周三,56,传动原理图和传动系统图,传动系统图：,表示机床全部运动的传动关系的示意图，用国家标准规定的符号表示各种传动元件，并按照运动传递的顺序，画在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。,只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置,3.2.2.4,机床的传动,2026/5/27 周三,57,2026/5/27 周三,58,3.1.3,机床的基本结构和传动,CA6140,车床的传动框图,2026/5/27 周三,59,3.2.2.5CA6140,机床的传动,CA6140,的传动系统图,分析方法：,抓两端，连中间,2026/5/27 周三,60,主轴传动路线,分析方法：,抓两端，连中间,2026/5/27 周三,61,CA6140,型普通车床传动系统,2026/5/27 周三,62,CA6140,的传动,M1,：双向多片摩擦离合器,换向机构,M2,：齿式离合器,滑移齿轮变速结构,2026/5/27 周三,63,主轴正转,靠左,2026/5/27 周三,64,主轴反转,靠右,2026/5/27 周三,65,2026/5/27 周三,66,同 向,2026/5/27 周三,67,主轴正转快速（高速）,靠左,2026/5/27 周三,68,主轴反转快速,靠右,主轴反转快速（高速）,2026/5/27 周三,69,主轴传动路线,分析方法：,抓两端，连中间,主轴转速：运动平衡式为：,n,主,n,电,d/D,（,1-),u,12,u,23,u,36,主轴最高转速为：,n,主,1450,130,/,230,（,1-0.02)56,/,3839/4163/501400 r/min,主轴最低转速为：,n,主,1450,130,/,230,（,1-0.02)51/4322/5820/80 20/80 26/58,10 r/min,2026/5/27 周三,70,CA6140,的主轴传动路线,主轴转速级数,正转时,23(1+3)=6+18=24,级,反转时,13(1+3)=3+9=12,级,(M,2,脱开,),(M,2,啮合,),靠左,靠右,快速传动,2026/5/27 周三,71,2026/5/27 周三,72,2.,进给运动传动链,(1),车削螺纹,主轴转,1,r,刀具移动,S,mm,运动平衡式,1,主轴,uS,丝,S,5,）,车削非标准螺距及精密螺纹,离合器,M,3,、,M,4,、,M,5,全部啮合,螺纹导程靠调整挂轮传动比,u,挂,来实现,运动平衡式：,导程：,S,=,K P,非,=,1,58,/,5833/33,u,挂,12,u,挂,=,a,/b,c,/,d,=,S,/,12=,K P,非,/12,螺纹,3,）,车削英制螺纹,导程为：,S,a,=,K P,a,=K,25.4/,a,运动平衡式：,S,m,=,1,58,/,5833/33,63/100100/75,1/,u,基,36/25,u,倍,12,=,4,/,725.4,u,倍,/,u,基,a,=,7,K,/,4,u,基,/,u,倍,（扣,/,英寸）,4,）,车削径节螺纹,（英制蜗杆）,径节,DP,Z/D,分,P,DP,=,D,分,/,Z=,/,DP,吋,导程为：,S,DP,=,K,P,DP,=,K,/,DP,25.4,mm,S,DP,=,1,58,/,5833/33,64/100100/97,1/,u,基,36/25,u,倍,12,=,/,725.4,u,倍,/,u,基,mm,DP,=,7,K,u,基,/,u,倍,牙,/,英寸,1,）,车削普通螺纹,运动平衡式：,S,=,1,58,/,5833/33,63/100100/75,25/36,u,基,25/3636/25,u,倍,12,=,7,u,基,u,倍,可得,84=32,种导程值，符合标准的只,有,20,种，通过背轮可车,24,种大螺距螺纹,2,）,车削模数螺纹,（米制蜗杆）,导程为：,S,m,=,K,m,运动平衡式：,S,m,=,1,58,/,5833/33,64/100100/97,25/36,u,基,25/3636/25,u,倍,12,=,7,/,4,u,基,u,倍,m,=,7,u,基,u,倍,/,(4,K),2026/5/27 周三,73,脱开,脱开,啮合,基本变速组,28,26/28,28/28,32/28,36/28,19/14,20/14,33/21,36/21,等差数列,增倍变速组,普通米制螺纹,交换齿轮,主轴的方向决定螺纹的旋向,2026/5/27 周三,74,1),纵向机动进给量,普通螺纹正常螺距路,线，,32,种,纵向进给量,f,纵,=,1,58,/,5833/3363/100100/7525/36,u,基,25/36 36/25,u,倍,28/56,36/3232/56,4/2940/3030/48,28/802.5 12,=0.71,u,基,u,倍,mm/r,f,横,=,1,58,/,5833/3363/100100/7525/36,u,基,25/36 36/25,u,倍,28/56,36/3232/56,4/2940/3030/48,59/185,mm/r,英,螺纹常螺距,8,种,较大,普螺纹,扩大螺距,机构,(6,高速,),8,种,细进给量,英,螺,大距,16,种,大进量,2),横向机动进给量,f,横,/,f,纵,1/2,3),刀架的快速移动,2600 13/29,(2),机动进给传动链,2026/5/27 周三,75,脱开,M,8,、,M,9,:,超越、安全离合器,M,6,、,M,7,:,双向端齿离合器,纵向进给：刀架左移,向下,2026/5/27 周三,76,脱开,向上,纵向进给：刀架右移,M,8,、,M,9,:,超越、安全离合器,M,6,、,M,7,:,双向端齿离合器,2026/5/27 周三,77,脱开,向上,横向进给：刀架向前移,M,8,、,M,9,:,超越、安全离合器,M,6,、,M,7,:,双向端齿离合器,2026/5/27 周三,78,脱开,向下,横向进给：刀架向后移,M,8,、,M,9,:,超越、安全离合器,M,6,、,M,7,:,双向端齿离合器,2026/5/27 周三,79,横向进给：刀架快速机动移动,M,8,、,M,9,:,安全离合器,M,6,、,M,7,:,超越离合器,2026/5/27 周三,80,2026/5/27 周三,81,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,主轴箱,功能：,支持主轴，并将动力经变速、传动机构传给主轴，使主轴按规定的转速带动工件转动,溜板箱,功能：,将丝杠或光杠传来的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给，使刀架实现纵向和横向进给或快速移动；控制刀架运动的接通、断开和换向；机床过载时控制刀架停止进给；手动操纵刀架移动和实现快速移动,2026/5/27 周三,82,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,主轴：,机床重要部件之一，是机床的执行件。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动,2026/5/27 周三,83,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,主轴应满足的基本要求：,旋转精度：,装配后在无载荷、低速转动条件下，在安装工,件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动,刚度：,是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力；主轴静,刚度不足对加工精度和对机床性能有直接影响,抗振性：,抵抗受迫振动和自激振动的能力；它直接影响工,件的表面加工质量和刀具的使用寿命,温升和热变形：,主轴的温度升高会使形状尺寸和位置发生,变化；影响主轴工作性能，降低加工精度,2026/5/27 周三,84,2026/5/27 周三,85,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,主轴的支撑：,前支撑：,双列圆柱滚子轴承，用于承受径向力,后支撑：,由一个推力球轴承和一个角接触球轴承组成，推力轴承用于承受自右向左的轴向力；角接触球轴承承受自左向右的轴向力和径向力。它们的间隙和预紧程度右主轴后端的螺母,23,调整,2026/5/27 周三,86,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,双向多片摩擦离合器,2026/5/27 周三,87,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,制动器,1,拉杆,2,销,3,轴,4,滑套,5,摆杆,6,调节螺钉,7,杠杆,8,制动带,9,制动轮,10,扇齿轮,11,手柄,12,轴,13,杆,14,曲柄,15,齿条轴,16,拨叉,17,轴,2026/5/27 周三,88,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,变速操纵机构：,2026/5/27 周三,89,3.2.2.5 CA6140,机床主要构件,离合器除了可传递动力外，,还能起过载保险的作用,。当机床超载时，摩擦片会打滑，于是主轴就停止转动，从而避免损坏机床,安全离合器：,2026/5/27 周三,90,2026/5/27 周三,91,CA6140,小结,重点内容：,主运动传动路线 ：正转和反转,进给运动传动路线：螺纹进给和机动进给（纵向和,横向）,机床的主要构件 ：主轴、离合器、制动器、变速操,纵机构,2026/5/27 周三,92,2026/5/27 周三,93,2026/5/27 周三,94,