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金属切削加工方法与设备
2.1 金属切削机床的分类、型号及传动
2.2 车削加工
2.3 铣削、刨削和拉削
2.4 钻削与镗削加工
2.5 磨削加工
2.6 光整加工
2.7 齿轮齿形加工
2.8 特种加工技术概述
车 床
下面首先通过几张图片使大家对金属切削机床与刀具有一个感性的认识。
铣 床
磨 床
钻 床
铣削过程
插齿过程
滚齿过程
拉齿过程
1、机床的分类
   （1）按加工性质和加工刀具共分12类（表2.1）
（2 ）按照机床通用性（万能程度）
1）通用机床（万能机床）：
2）专门化机床（专能机床）：
3）专用机床：
一、金属切削机床的分类、型号
  （3）按照加工精度：
（4）按照自动化程度：手动、机动、半自动、自动
2. 机床型号
机床型号是用来表明机床的类型、通用特性、结构特性、主要技术参数等。
2. 机床型号
（△） ○ （○） △ △ △ （Ⅹ△）（○）（）
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
系别代号
组别代号
通用特性、结构特性代号
类别代号
类别代号

2. 机床型号
C Q 6 1 4 0
主参数（最大加工直径400mm）
系代号 （1）
组代号（卧式车床）
通用特性（轻型）
类代号（车床）

2. 机床型号
X 6 2
主参数（主轴直径20mm）
组：卧式升降台铣床
铣床

2. 机床型号
Y 3 1 50 E
重大改进序号
主参数（最大工件直径500mm）
系代号 （1）
组：滚齿机
齿轮加工机床

2. 机床型号
Z 5 25
主参数（最大钻孔直径25mm）
组：立式钻床
钻床

2. 机床型号
二、机床的运动与传动
工件表面可以看成由一根母线沿着导线运动形成，母线和导线统称为发生线。其形成方法有：
（1）轨迹法——利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工，如图a
（2）成形法——刀具的切削刃与所需要的形成的发生线完全重合，如�� �b
（3）相切法——利用刀具边缘旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法，如图c
（4）范成法——利用工件和刀具作范成切削运动进行加工的方法，如图d
1、机床的运动
（1）工件表面形状与成形方法
零件的表面成形
b
a
c
d
1－母线；2－导线
（2）机床运动分析
简单成形运动 由单独的旋转运动或直线运动构成
复合成形运动 由两个或两个以上旋转运动或（和）直线运动，按照某些确定的运动关系组合而成
1） 机床的运动
为了实现运动，机床必须具备以下三个基本部分：执行件、运动源和传动装置。
由这些构成的传动关系称为传动链，分为外联系传动链和内联系传动链 。
1）外联系传动链是联系运动源和执行件的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。
2）内联系传动链是联系复合运动之内�� �各个分解部分，使使执行件得到运动，同样能改变运动的速度和方向，但运动源和执行件间保持严格的传动比关系。
为方便研究传动关系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示，称为传动原理图。如下图所示。
2）机床的运动联系
卧式车床的传动原理图
（1）机床的基本构造：
主传动部件
进给运动部件
动力源
刀具安装装置
工件安装装置
支承件
2、机床的传动
（2）机床的基本传动类型
机床的基本传动类型有机械、液压、气动、电伺服等。最常用的有机械传动和液压传动。
1）传动副及符号
l   机械传动：
2）机械传动传动比：
3）传动链：从输入到输出方向，由若干传动副依次组合起来的传动系统。
4）传动系统图：用国家标准规定的符号表示的传动系统。
5）传动结构式：按传动链次序用传动轴号和传动副的结构参数表示的传动关系式。
6）传动平� ��式：用数字表达式排列的方程式来表示传动链“末端件”（起始和终了传动件）之间的传动关系。
7）传动级数：传动系统输出转速不同个数。
传动结构式：
例
传动平衡式：
（1）   滑移齿轮变速
传动结构式：Ⅰ- -Ⅱ
机床中常用的变速机构：
传动结构式：Ⅰ- -Ⅱ
（2） 离合器变速
传动结构式：Ⅰ- -Ⅱ Ⅰ- -Ⅱ
（3） 塔轮变速
机床传动系统的分析方法：“抓两头，连中间 ”
例
进给运动：
例
主运动：
丝杠螺母进给：（S为丝杠导程）
齿轮齿条进给： （m为末级齿轮模数）
进给量计算 ：
机床挂轮的要求：
1）备用齿轮中应有选用齿轮齿数；
2）要防止挂轮互相干涉，要求满足下列条件：
za+zb>zc+k
zc+zd>zb+k 其中k=15～22
车、铣螺纹时要求进给量应与加工螺纹的螺距或导程相等，齿轮加工时，滚刀转过1/k转，齿轮转过一个齿或插齿刀转过一个齿，齿轮也转过一个齿 。从而可计算出挂轮的传动比，根据传动比来选配挂轮齿数。
液压系统的主要组成部分：
动力源
速度控制回路
压力控制回路
方向控制回路
执行机构
液压附件
l   机床的液压传动简介
第二节 车削加工
一、车削加工的特点及应用
车削加工是金属切削加工中的最基本的加工方法，其特点是：
（1）易于保证各外圆表面及其它表面间的位置精度。
（2）车削加工精度范围广。
粗车：精度IT13～IT11、表面粗糙度Ra50～12.5μm；
半精车：精度IT10～IT9、表面粗糙度Ra6.3～3.2μm；
精车：精度IT8～IT6、表面粗糙度Ra1.6～0.8μm。
（3）适合于有色金属零件的精加工。
（4）切削过程平稳、切削效率高。
（5）刀具简单，适应性广，生产成本低。
车削加工的主要工作
二、车削加工机床（车床）
1、CA6140车床
CA6140卧式车床是最典型的普通车床，下面以它为例介绍车床。
主轴箱
刀架
尾座
床身
溜板箱
进给箱
左床腿
右床腿
（1）CA6140型卧式车床的主要结构
①主轴箱
功能是支承主轴，并实现其开、停、换 向、制动和变速，把进给运动从主轴传向进给系统。
其包括的主要机构和零件包括有：卸荷带轮 、双向多片摩擦离合器及其操纵机构 、主轴组件 、变速操纵机构
②溜板箱
功用是将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向和正、反向机动走刀或快速移动。
其包括的主要机构有：开合螺母机构 、纵向、横向机动进给及快速移动的操纵机构 、互锁机构 、安全离合器 。
（2）机床的传动系统
1）主运动传动链
两末端件是主电动机与主轴，带动工件旋转实现主运动，并满足主轴变速和换向的要求。主传动路线如下 ：
运动经v带轮传动副传至轴I，压紧轴I上的多片摩擦离合器M1左部经齿轮副运动传至轴II，�� �图(a) 压紧右部经中间轮可获得相反方向的运动,如图(b)
运动从轴II传往主轴有2条路线：
a.高速路线 主轴上的滑移齿轮50向左移，使之与轴III上右端的齿轮63啮合，运动传至主轴得高转速。
b.主轴上的滑移齿轮50向右移，使之与齿式离合器M2啮合，轴III的运动经齿轮副传至轴IV，又经齿轮副传至轴V，再经齿轮副和齿式离合器传至主轴获得低转速,如图(c)
图 a CA6140型卧式车床传动系统图
图3 b CA6140型卧式车床传动系统图
图3 c CA6140型卧式车床传动系统图
主轴的各级转速可按下列运动平衡式计算：
式中 D、D’——主动和从动皮带轮直径；
ε——V带传动的滑动系数，可取ε＝0.02；
ZⅠ-Ⅱ 、 Z’Ⅰ-Ⅱ ——轴Ⅰ和轴Ⅱ 之间相啮合的主动齿轮和从动齿轮齿数。
2）进给运动传动链
进给运动传动链两末端件是主轴和刀架，其功用是使刀架实现纵向或横向移动及变速与换向。
A.车削螺 纹传动路线
CA6140普通车床可以车削左旋和右旋的米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹。
a.车削米制螺纹 运动平衡式为:
化简后得：
b.车削英制螺纹
英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣数（扣/in）表示。英制螺纹的导程Lα＝1/ α。按下面的公式换算为毫米单位：
其运动平衡式为：
将Lα＝25.4/ α代入，得
c.车削模数螺纹
模数螺纹用模数m表示螺距的大小，导程为
mm
其运动平衡式为
化简后，得
d.车削径节螺纹
径节螺纹螺距大小以径节DP表示。英制蜗杆的轴向齿距为
mm
其运动平衡式为
化简后，得
e.车削非标准螺纹和精密螺纹
需要啮合齿式离合器，导程 依靠调整挂轮的传动比 来实现，其运动平衡式为：
挂轮的换置公式为
B. 纵向和横向进给传动链
a.纵向进给传动链，其运动平衡式为 :
b.横向进给传动链 当横向机动进给与纵向进给的传动路线一致时，所得的横向�� �给量为纵向进给量的一半。
c.刀架快速移动 刀架快速向右移的速度为：
三、车刀
车刀用以加工外圆、内孔、端面、螺纹以及车槽和车齿等，其主要类型如下图：
图 车刀主要类型
1-端面车刀；2-仿形车刀；3-车槽刀；4-外圆车刀；5-螺纹车刀
车刀的分类及比较：
车刀按结构分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀和可转位车刀。
焊接车刀 优点是：结构简单、紧凑；刀具刚度好、抗振性性能强；制造方便，使用方便。
缺点是：切削性能较低、刀杆不能重复使用、辅助时间长。
可转位车刀 优点：刀具使用寿命长、生产效率高、有利于推广新技术、新工艺 有利于降低刀具成本。
四、车削加工方法
1、车削时工件的装夹
车削装夹
2、外园的车削
（1）外圆的车削
1）车外园常用的车刀
①90°车刀；②45°弯头车刀；③75°车刀。
（2）轴类零件车削
1）粗车
①粗车切削用量的选� ��。
②检查调整车床各部分间隙。
③工件装夹牢固。
④粗车锻件和铸件时，先到角后切入。
2）精车
①精车切削用量选择。
②用试切法控制尺寸。
3、园锥面的车削
1）转动小滑板（小刀架）
转过角度等于锥度斜角，手动进给小滑板。适合于加工大而短的内外锥度。
2）偏移尾座
偏移距离S=L(D-d)/2l，大拖板自动进给。适合于加工小而长的外锥度。
3）靠模法
靠模连在中拖板上，大拖板自动进给，精度高、效率高。适合于批量加工小而长的外锥度，也可加工成型面。
4）成形刀具法
成形刀具作横向进给，精度高、效率高。适合于批量加工短锥度，也可加工短的成型面。
尖刀车削螺纹
特点：精度高，适应性广（可以加工各种牙形、左右旋、内外螺纹），但效率低。
刀具前刀面上牙形角要与螺纹的牙形角吻合，刀尖与机床中心等高，刀杆与主轴轴线垂直（用样板校对）
吃刀的方法径向或斜向。
4、螺纹加工
梳刀车螺纹
特点：效率较高，但只能加工小螺距较短的螺纹。
旋风铣
特点：效率较高，用于加工大、小螺距较长的螺纹。
第三节 铣削加工
一、铣削加工范围及特点
平面、直槽、T形槽、燕尾槽、三维内外形状等。
1）铣平面
2）铣削沟槽
铣削的特点
（1）多刀多刃切削，切削负荷呈周期变化。刀齿散热条件较好生产率较高。
（2）断续切削，冲击、振动大；切削过程不平稳铣削加工精度IT11～8，Ra6.3～1.6μm；高速铣精度IT7～6，Ra1.6～0.4μm。
一般情况下，铣削主要用于平面、沟槽、成形表面的粗加工和半精加工。
卧式升降台铣床
立式升降台铣床
二、常用铣床
铣床的主要类型有： 卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床。
（1）卧式升降台铣床
床身
悬梁
主轴
刀杆支架
工作台
滑座
升降台
底� ��
2）立式升降台铣床
床身
底座
主轴
工作台
床鞍（滑座）
升降台
铣头
3）圆台铣床
床身
主轴箱
工作台
床鞍（滑座）
立柱
4）龙门铣床
主轴箱
工作台
床身
立柱
顶梁
横梁

立铣头
卧铣头
卧铣头
立柱
三、铣刀
1、铣刀的种类
铣刀是一种多刃回转刀具，按用途分为加工平面用铣刀，如圆柱平面铣刀、加工沟槽用铣刀、加工成形面用铣刀和加工其他复杂成形面用铣刀。
1）加工平面用铣刀
圆柱铣刀加工
面铣刀加工
2）加工沟槽用铣刀
三面刃铣刀
立铣刀
键槽铣刀
角度铣刀
成形铣刀及锯片铣刀
3）其他类型的铣刀
9.09机电12E
2、铣刀的几何参数
圆柱铣刀和面铣刀是铣刀的基本形式，如下图所示，给出了这两种刀具的几何角度。
1）前角 及 铣刀前角在正交平面P。中测量。为了便于铣刀制造和测量，圆柱形铣刀还要标注法平面Pn内的法前角。
2）后角 铣刀后角在正交剖 面P。中测量。
3）刃倾角 铣刀的刃倾角是主切削刃和基面之间的夹角，在切削平面Ps中测量。圆柱形铣刀的刃倾角就是刀齿的螺旋角 。
四、铣削加工方法
1、铣削方式
（1）周铣法：用圆周齿进行铣削加工
顺铣与逆铣比较
表面光洁
表面粗糙
表面质量
无间隙进给机床采用
常用
使用情况
垂直分力使工件下压，有利于夹紧工件；
水平分力与进给同向，由于丝杠间隙，工作台会前窜，造成啃刀或打刀。
垂直分力使工件上抬，不利于夹紧工件；
水平分力与进给反向，消除了丝杠间隙，进给平稳
作用力
刀齿易切入，寿命长
初期有滑擦，磨损快
刀具磨损
由最大→0
由0→最大
切削厚度
切削方向与进给方向相同
切削方向与进给方向相反
切削运动
顺铣
逆铣

周铣
（2）端铣法 ：用端面齿进行铣削加工
与周铣相比较：
1）端铣法刀杆刚性好，可大用量切削，效率较周铣� ��。
2）端铣时有多个切削刃同时切削，切削平稳性好，周铣只有一个到两个齿切削，切削平稳性较差，加工质量比端铣低一个等级。
3）端铣刀齿有修光过渡刃和副刀刃，加工质量较好。
4）端铣到结构简单，可镶嵌硬质合金刀片，周铣刀结构复杂。
5）端铣适应性较差，一般用于加工大平面，周铣适应性较好，可以加工平面、各种沟槽等。
（3）不对称端铣与对称端铣
端铣时，根据铣刀与工件相对位置的不同，可分为：
1）不对称顺铣 当铣刀轴线偏置于铣削弧长对称中心一侧，且顺铣大于逆铣部分，称之。有利于提高刀具的耐用度。如图2-75a
2）不对称逆铣 当铣刀轴线偏置于铣削弧长对称中心一侧，且顺铣大于逆铣部分，称之。切削过程平稳，加工表面粗糙度值较小。如图2-75b
3）对称铣削 当铣刀轴线始终位于铣削弧长的对称中心位置，顺铣部分等于逆铣部分，称�� �。有利于提高刀具耐用度。如图2-75c。
2、铣削中的分度
当铣削四方、六方、齿形离合器、齿轮和多齿刀具的容屑槽时，每铣过一个表面后，需将工件转动一定角度，再铣另一表面，这种工作称为分度，分度使用铣床的附件分度头进行。
万能分度头
分度盘分度
1）盘形或指形铣刀铣螺纹
用于加工大导程螺纹，效率较高。
2）梳形螺纹铣刀铣螺纹
用于批量加工小螺距较短的螺纹，效率较高。
3、铣削螺纹
第四节 钻削加工和镗削加工
钻削加工和镗削加工主要用来加工孔，其主要工作是用相应的机床（钻床、镗床）在工件实体材料上钻孔、或对工件上已有的孔进行扩大加工。
一、钻削加工
它是指用钻头或扩孔钻、铰刀等孔加工刀具，在工件上加工孔的方法。
用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔；
用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工称为扩孔；
用铰刀对工� ��上已有的孔进行加工。
因此，钻削加工的主要工作有：钻孔、扩孔、铰孔。
1、钻床
钻床和镗床都是孔加工机床。主要用于加工外形复杂，没有对称回转轴线工件上的孔。
钻床通常用于加工尺寸较小，精度要求不高的孔。
钻床的主要类型有台式、立式、摇臂、深孔钻床等。
1）台式钻床
如图2-79所示，主要用作孔径≤12mm的孔的加工。
2）立式钻床
如图2-80所示，主要用于中、小型工件上孔的加工。
3）摇臂钻床
如图2-81所示，主要用于大、中型工件上孔的加工。
2、钻孔
（1）工艺特点
1）钻孔是孔的粗加工方法；
2）可加工直径0.05～125mm的孔；
3）孔的尺寸精度在IT10以下；
4）孔的表面粗糙度一般只能控制在Ra12.5μm。
对于精度要求不高的孔，如螺栓的贯穿孔、油孔以及螺纹底孔，可直接采用钻孔。
钻孔的不足之处：
钻头刚性差，易引偏；
钻孔排屑困难，切屑挤压�� �摩擦已加工表面，表面质量差，钻孔精度IT13~IT11，Ra为50~12.5μm
钻孔加工生产效率低
防止钻头引偏的措施：
钻头切削刃要对称;
先加工平面，防止表面不平而引偏；
用短而粗的钻头先钻一引孔；
采用小进给，减小轴向力；
使用钻套引导，合理使用切削液。
（2）高速钢麻花钻的结构
10.10机电12E
因此，高速钢麻花钻的结构，如下图所示。
麻花钻，按尾部的形状可分：直柄麻花钻（φ0.5～φ20）；锥柄麻花钻（φ8～φ80）
钻头材料一般为高速钢材料。
钻头切削部分
5个刀刃
6个刀面
两条主切削刃
两条副切削刃
一条横刃
两个螺旋形前刀面
两个经刃磨获得的后刀面
两个圆弧段的副后刀面
2）麻花钻的角度：
前角γ0为正交平面内前刀面与基面的夹角，由于钻头的前刀面为螺旋面，故越靠近中心，前角越小，横刃为负前角。
侧后角α为轴向圆柱剖面内后刀面与切削平面的夹�� � 。故越靠近中心，后角越大。
顶角2φ两主切削刃在中心截面上投影的夹角。标准钻头顶角为118°。
横刃斜角Ψ 主切削刃与横刃在钻头端面上投影的夹角。
螺旋角β 最外缘螺旋线切线与轴线的夹角
钻孔用于所有实体零件上孔粗加工，孔径φ0.5～φ50，一般超过φ30的孔分次钻孔，先用0.7～0.8D的钻头钻孔，再扩孔。
钻孔一般用于软材料零件的加工，不适合硬材料零件孔的加工。（特殊情况可用合金钻头钻淬硬材料）
钻孔方式：
1）回转并轴向进给（如钻床、铣床、镗床等钻孔），钻孔时易出现孔的偏斜；
2）工件回转，钻头轴向进给（如车床等钻孔），钻孔时孔径会变化，形成锥度、鼓形等。
钻孔的应用
深孔钻削：L/D>5的孔，通常采用深孔钻钻孔
3、扩孔
当钻削dw＞30mm直径的孔时，为了减小钻削力及扭矩，提高孔的质量，一般先用（0.5～0.7）dw大小的钻头钻出底孔，再 用扩孔钻进行扩孔，则可较好地保证孔的精度和控制表面粗糙度，且生产率比直接用大钻头一次钻出时还要高。
（1）扩孔钻的结构
1）齿数多（3、4齿）；
2）不存在横刃；
3）切削余量小，排屑容易。
（2）扩孔的特点：
加工精度IT10～IT9，Ra6.3～3.2μm；
扩孔钻头的切削刃短，无横刃，切削条件好；
扩孔加工余量小，容屑槽较浅，钻头刚性好，
可大进给高速切削，效率高；
钻头有多个切削刃，导向性好，切削平稳，可校正毛坯孔轴线偏斜。
扩孔的应用：
用于小孔基础上的孔径扩大，一般孔径小于φ80
用于半精加工低硬度材料的孔
4、铰孔 （1）铰刀的类型
直柄机用铰刀
锥柄机用铰刀
硬质合金锥柄机用铰刀
手用铰刀
套式机用铰刀
直柄莫氏圆锥铰刀
（2）铰削过程的实质
铰削过程不完全是一个切削过程，而是包括切削、刮削、挤压、熨平和摩擦等效应的一个综合作 用过程。
（3）铰刀的结构
手铰刀结构
（4）铰孔的特点：
1）铰孔余量小（粗铰0.15～0.35mm），切削速度低，切削力小，发热少，铰刀导向性好，切削平稳，加工质量好；
2）加工精度IT8 ～ 7，Ra1.6 ～ 0.4μm；
3）铰孔的适应性较差，一把铰刀只能加工一种尺寸精度的孔，不宜加工非标孔、台阶孔、盲孔、非连续表面（如轴向有键槽等），不能加工硬材料工件；
4）铰孔可纠正孔的形状误差，不能纠正位置误差。
铰孔的应用：
铰孔用于软材料零件孔的精加工，不能加工硬材料；铰孔孔径φ1～φ80。
5、攻螺纹
攻螺纹一般用于直径较小的内螺纹加工，精度较低，可用于单件生产，也可用于批量生产。
攻螺纹前先要钻螺纹底孔：
塑性材料底孔直径：d=D-P
脆性材料底孔直径：d=D-(1.05～1.1)P
四、镗孔
1. 工艺特点
1）镗孔可不同孔径的孔进行粗、半精和精加工；
2）加工精度可达 为IT7～IT6；
3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3 ～ 0.8μm。
4）能修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏斜等形状位置误差；
四、镗孔
2. 镗刀结构
（2）镗孔精度

1）普通机床镗孔精度IT8～IT7，Ra1.6～0.8μm
2）坐标镗床镗孔精度IT7～IT6，Ra0.04μm
3. 镗孔工艺特点
（1） 镗刀：
单刃镗刀；浮动镗刀； 可调镗排；万能镗排。
1. 镗床：卧式镗床、坐标镗床、镗铣削中心等
二、镗削加工
2. 镗削运动与加工范围
主运动为镗刀旋转，进给运动为镗刀轴向进给或工件轴向进给
3、镗孔加工特点
1）单刃镗刀镗孔特点
  适应性广，灵活，但对操作工人技术水平要求较高；
  可以校正原有孔的轴线位置偏差；
生产率较低，镗杆刚性差，单刃切削，调整时间长，一般用于单件、小批量生产。
2） 浮动镗刀镗孔特点
加工质量高，浮动可减少刀杆、刀具安装偏差；
生产效率高，双刃切削，操作�� �便；
刀具结构复杂，对刀具刃磨要求较高，刃口要对称，一般用于较大孔径的批量生产。
第五节 磨削加工
一、磨削的特点及应用
以磨料磨具如砂轮、油石、研磨剂等为工具进行切削加工的机床，称磨削类机床，简称磨床。
在磨床上有砂轮等磨料磨具对工件进行切削加工的方法，称磨削加工。
与其它切削加工比较，磨削加工具有以下特点：
（1）砂轮磨粒小而多，一次切削量小，精度高IT5～IT6、表面粗糙度小Ra0.2～0.8μm
（2）磨削温度高，需使用切削液。
（3）磨削加工的工件材料范围广，可加工软、硬材料。如加工高硬度的材料（淬火钢、各种切削刀具），但不能加工塑性较大的软材料，如有色金属紫铜、铝合金等。
因此，磨削加工常用作工件的精加工。
二、砂轮
砂轮---用结合剂把磨料粘结起来，制成的具有一定孔隙的物质。因此，砂轮是由磨料、结合剂和�� �隙组成。
主要起切削作用
主要起容屑和冷却作用
主要起粘接作用
1、砂轮的特性
（1）砂轮的磨料
磨料
氧化物
碳化物
超硬磨料
棕刚玉
白刚玉
铬刚玉
黑色碳化硅
绿色碳化硅
碳化硼
人造金刚石
立方氮化硼
磨削碳钢、合金钢、通用高速钢
磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属
磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高温合金
取决于工件材料的硬度
（2）粒度
是指磨粒尺寸大小的参数，主要影响磨削表面的粗糙度和磨削的效率。
砂轮越粗效率越高，但加工表面质量差。粗加工和磨软材料时选粗砂轮，精加工及磨硬材料时选细砂轮。
磨粒
微粉<63μm
粒度
（3）结合剂
其作用是将磨粒粘结成各种砂轮材料。
结合剂的选择：
取决于磨削速度
结合剂
陶瓷结合剂
树脂结合剂
橡胶结合剂
价格便宜，耐酸、耐碱，用的最多，使用90%以上
VC>35m/s
（4）硬度
指砂轮磨料脱落的难易程度� ��磨粒不易脱落的，称硬砂轮，易脱落的称软砂轮。
其选择主要取决于工件材料的性质。加工硬材料用软砂轮，加工软材料用硬砂轮
（5）组织
砂轮的组织是表示砂轮内部结构松紧程度。主要与磨料、结合剂与气孔三者的体积比例有关。
其选择主要取决于容屑空间大小的要求，如加工软材料用疏松的砂轮（有较大的容屑空间，以防止砂轮堵塞）。
（5）砂轮的型号、代号和尺寸
常用砂轮的名称、形状、代号、尺寸及用途见表2-14。
砂轮各特性参数以代号形式表示，其顺序是：
形状—尺寸—磨料—粒度号—硬度—组织号—结合剂—最高线速度
例： P300×30×75WA60L6V35
形状
外径×厚度×内径
白刚玉
硬度
结合剂
粒度号
组织号
最高线速度
三、磨削加工方法
磨削类型
1）内外圆磨削
2）平面磨削
3）型面磨削
4）砂带磨削
1、外圆磨削
（1） 外圆磨床
床身
横向进给手柄
脚 踏操作板
尾座
横向进给机构
砂轮架
内圆磨具
工作台
头架
万能外圆磨床外观图
（2）外圆磨削工艺方法
1）纵磨法：加工时径向力小，加工质量好，但效率低，且对前道工序要求较高（必须经过半精车或精车）。
用于加工细长工件，用于小批量生产。
2）切入磨削法：又称横磨法：加工时径向力大，加工质量略差，效率高。
用于批量生产短而粗刚性较好且加工面较短的工件。
3）深磨法：一次磨削量大，加工时径向力大，加工质量略差，效率高。
用于批量生产短而粗刚性较好的工件。
l    外圆磨削工艺方法
l    外圆磨削工艺方法
A.无心外圆磨削原理
一次磨削完成，加工质量好IT6～IT5，Ra0.8～0.2μm，效率高。用于批量生产光轴、销轴和套，工件外圆表面不允许有阶梯、轴向通槽。
4）无心外圆磨削
B.无心磨床
C、无心外圆磨削特点：
①生产率高，易实现自动化 ；
②加工精度高，其中尺寸精度可达IT5-IT6，形状精度也比较好，表面粗糙度Ra1.25-0.16μm；
③不能加工断续表面，如花键、单键槽表面。
2、平面磨削加工工艺
（1）周磨：卧轴矩台，精度高IT7～IT6，表面质量好Ra1.6～0.4μm，用于精加工。
（2） 端磨：立轴圆台加工精度低，表面质量差，但效率高，用于粗加工代替铣、刨。
（3）平面磨削工件装夹
3、内圆磨削
（2）磨孔方法
1）纵磨法：要求砂轮加长杆的刚性要好，磨削时超越工件口距离为砂轮宽度的1/3～1/2，否则会出现加工误差。
2）横磨法：与外圆切入法相同，适用于磨削内孔长度较短的工件，生产效率高。
（a）超越距离太短 （b）超越距离太长
（1）内圆磨床
（3）内圆磨削的工艺特点
1）磨削是零件精加工的主要方法之一；
2）对长径比小的，内孔磨削的经济精度可达IT5～IT6，表面粗糙度可控制到Ra0.8mm～Ra0.2m m；
3）可加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬火钢、硬质合金和陶瓷等。
内圆磨削与外圆磨削相比，存在如下一些主要问题：
1) 内圆磨削的表面较外圆磨削的粗糙。
2)生产率较低。
3)磨削接触区面积较大，砂轮易堵塞，散热和切削液冲刷困难。
因此，内孔磨削一般仅适用于淬硬工件的精加工，在单件、小批生产中和在大批大量生产中都有应用。
4、螺纹的磨削加工
（1）单线砂轮磨削 ：适应性好，但效率低。
（2）多线砂轮磨削：用于磨削小螺距螺纹，效率高。
（3）无心磨削
磨削小螺距螺纹时，一般不需要进行粗加工。
第六节 圆柱齿轮加工
一、圆柱齿轮加工的特点和应用
齿轮加工的关健是齿轮轮齿齿形的加工，按其形成齿型的原理，可分为两类：即成形法和展成法。
1、成形法
用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削齿轮。
(a)用盘形齿轮铣刀铣齿� ��
(b)用指状齿轮铣刀铣齿轮
2、范成法
亦称为包络法或展成法，是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮的啮合副中的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具与工件严格地按照运动关系啮合，则刀具切削刃在各瞬时位置的包络线就形成了工件的齿廓线。
采用范成原理加工齿轮的机床有滚齿机、插齿机、磨齿机等等。
滚齿机常用来加工IT6-IT8级直齿、斜齿等外啮合圆柱齿轮，也可加工蜗轮。
插齿机常用来加工IT7-IT9级的内、外啮合的直齿、多联圆柱齿轮，也可加工齿条。
磨齿机常用来作为齿轮的精加工。
二、滚齿加工
1、滚齿原理
齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具，在齿轮制造中应用很广泛，可以用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、标准齿轮和变位齿轮。用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程。
用齿轮滚刀加工齿轮的情况。
2 、滚齿的传动原理 下图为滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图。其成形运动必须包括形成渐开线齿廓的范成运动和形成直线形齿线的运动。
滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图
①范成运动传动链 包括由点4至点5，点6至 点7的固定传动比传动以及点5至点6传动比可变换的换置机构，属内联系传动链。
②主运动传动链 由点1至点4，属外联系传动链。
③轴向进给运动传动链 工件-7-8-uf-9-10-刀架升降丝杠-刀架，是外联系传动链。
3、齿轮滚刀
（1）常用蜗杆的造型
1）渐开线蜗杆
2）阿基米德蜗杆
（2）齿轮滚刀的容屑槽与前刀面
（3）齿轮滚刀的侧后刀面及其铲齿
1）对侧后刀面的要求
2）侧后刀面的形成方法（轴向铲齿和径向铲齿）
（4）滚刀的安装
滚齿时，要求在切削部位滚刀的螺旋线方向与工件齿长方向一致，这是沿齿向进给切出全齿长的条件。因此加工前要调整滚刀的安装� ��。
如图螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮的安装角，滚刀位于工件前面，从几何关系可知，滚刀安装角
（a)右旋滚刀滚切直齿轮； (b) 左旋滚刀滚切直齿轮
螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮安装角
4、Y3150E型滚齿机
主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮。如图是其传动系统图。传动系统图中每一条传动链的分析计算步骤是：找出末端件；确定计算位移；对照传动系统图，列出运动平衡式。
一、插齿原理、插齿机床和插齿刀
1、插齿机床及其插齿原理
（1）插齿原理及所需要的运动
（2）插齿机的传动原理图
2、插齿刀
（1）插齿刀的齿面形状
插齿刀有顶刃后角 和侧刃后角 。
插齿刀刀刃运动轨迹形成一个齿轮，称为产形齿轮，直齿插齿刀刀刃在端面上的投影就是产形轮的齿形。
（2）插齿刀的后角和前角
1）插齿刀的顶刃后角 和侧刃后角 标准直齿插齿刀采用顶刃后角
2）插齿刀的顶�� �前角 和侧刃前角
标准直齿插齿刀采用顶刃前角
四、磨齿机床
磨齿机多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精加工。
磨齿机有两大类即用成形砂轮磨齿和用展成法磨齿。
1、成形砂轮磨齿机的原理和运动
2、展成法磨齿机的原理和运动
1）连续磨齿 2）分度磨齿
五、剃齿原理和剃齿刀
1、剃齿工作原理
盘形剃齿刀外型很像齿轮，加工时剃齿刀和齿轮轴交错成一角度，作螺旋齿轮啮合。
2、剃齿刀的用途和种类
剃齿刀是一种精加工齿轮刀具，主要限制是不能加工淬硬的齿轮。
剃齿刀按其结构可以分为下列几种：
（1）齿条形剃齿刀
（2）盘形剃齿刀
（3）小模数剃齿刀
（4蜗轮剃齿刀
盘形剃齿刀
小模数剃齿刀
蜗轮剃齿刀
第七节 刨削与拉削加工
一、刨削加工
1. 刨削的工艺特点与应用
刨削指在刨床上用刨刀加工工件的方法。
刨刀结构与普通车刀相似。
刨削的主运动是往�� �直线运动，进给运动是间歇的，因此切削过程不连续。
与其他加工方法相比，刨削有如下工艺特点：
(1) 生产率较低 刨削加工为单刃切削，且刃具切入切出时会产生冲击，故切削速度较低。另外刨刀返程不切削，从而增加了辅助时间。因此刨削加工生产率较低。
(2) 加工质量中等 刨削过程中由于惯性及冲击振动的影响使刨削加工质量不如车削。一般刨削的精度为IT9-IT7，表面粗糙度Ra值为6.3-1.6μm。
(3) 通用性好，成本低 刨削加工除主要用于加工平面外，经适当的调整和增加某些附件，还可加工齿轮、齿条、沟槽、母线为直线的成形面等。刨床结构简单且价廉，调整操作方便。刨刀结构简单，制造刃磨及安装均较方便。故加工成本较低。
由于刨削的特点，刨削主要用在单件、小批生产在维修车间应用较多。
如图所示，刨削主要用来加工平面，也广泛地用于加工直槽� ��如果进行适当的调整和增加某些附件，还可用来加工齿条、齿轮、花键和母线为直线的成形面等。
2、刨床
刨床类机床主要有牛头刨床、龙门刨床和插床三种类型 。
牛头刨床的最大刨削长度一般不超过1000mm，因此，只适于加工中小型工件。
龙门刨床主要用来加工大型工件，或同时加工多个中、小型工件。例如济南第二机床厂生产的B236龙门刨床，最大刨削长度为20m，最大刨削宽度为6.3m。由于龙门刨床一般刚性较好，而且有2-4个刀架可同时工作，所以加工精度和生产率均比牛头刨床高。
插床又称立式牛头刨床，主要用来加工工件的内表面，如键槽、花键槽等；也可用加工多边形孔，如四方孔、六方孔等。特别适于加工盲孔或有障碍台肩的内表面。
3、插削加工
插削方法：立式刨削
插削应用：常用于内孔直槽或外形的加工。
插削机床：插床
二、拉削加工
在拉床� ��用拉刀加工工件称做拉削。
拉削可以认为是刨削的进一步发展。如图所示，它是利用多齿的拉刀，逐齿依次从工件上切下很薄的金属层，使表面达到较高的精度和粗糙度要求。
1、拉削加工的特点及应用
（1）生产率较高 由于拉刀是多齿刀具，同时参加工作的刀齿数较多，并且拉刀的一次行程，就能够完成粗加工、半精加工和精加工，所以生产率很高。
（2）加工范围较广 拉削不但可以加工平面和没有障碍的外表面，还可以加工各种形状的通孔。
（3）加工精度较高、表面粗糙度较小 如图所示，拉刀具有校准部分，其作用是校准尺寸，修光表面，并可作为精切齿的后备刀齿。校准齿的切削量很小，只切去工件材料的弹性恢复量。另外，拉削的切削速度一般较低（υ<18m/min），每个切削齿的切削厚度较小，因此，拉削加工可以达到较高的精度（IT8-IT7）和较小的表面粗 糙度（0.4-0.8μm）。
（4）拉床简单 拉削只有一个主运动，即拉刀的直线运动。进给运动是靠拉刀的后一个刀齿高出前一个刀齿来实现的，刀齿的高出量称为齿升量af。所以拉床的结构简单，操作也较方便。
（5）拉刀寿命长 由于拉削时切削速度较低，刀具磨损慢，刃磨一次，可以加工数以千计的工件；一把拉刀又可以重磨多次，故拉刀的寿命长。
虽然拉削具有以上优点，但是由于拉刀结构比一般孔加工刀具复杂，制造困难，成本高，所以仅适用于成批或大量生产。在单件、小批生产中，对于某些精度要求较高、形状特殊的成形表面，用其他方法加工困难时，也有采用拉削加工的。但对于盲孔、深孔、阶梯和有障碍的外表面，则不能用拉削加工。
2、拉床
按其加工表面所处的位置，可分为内表面拉床和外表面拉床。
按其结构和布局形式，又可分为立式拉床、卧式拉�� �和连续式拉床等。
3、拉刀
拉刀种类很多，根据加工表面位置不同可分为内拉刀和外拉刀。
常用拉刀有：
2.8 特种加工技术概述
2.8.1特种加工技术及其特点
特种加工技术概念：特种加工是利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能和特殊机械能等使材料成型的工艺方法。
特种加工技术的主要特点：
（1）加工材料范围广，不受其力学性能的限制；
（2）易于加工复杂型面、细微表面以及柔性零件；

（3）能获得良好的加工质量，热应力、残余应力、变形小；
（4）各种加工方法易于复合形成新的工艺方法。
制造技术发展趋势：高精度、高效率、多品种、小批量、小型化微型化；材料强度高、硬度高、耐热耐压等
2.8.2 特种加工的分类
电火花成型加工、电火花线切割
超声加工
电解加工、电铸加工
电子束加工、离子束加工
激光加工
高压水切割
外圆表面的加工�� �案分析
l       举例分析：
1. 加工10件 45钢（调质）轴外圆，尺寸精度h8，表面粗糙度Ra3.2。
加工方案：粗车—半精车
2. 加工45钢（调质）轴外圆，尺寸精度h7，表面粗糙度Ra1.6。
加工