第三章機械制造中的加工方法及裝備

第一節概述3.1.1機械制造中的加工方法材料去除加工材料成形加工材料累積加工切削加工：利用切削刀具從工件上切除多余材料特種加工：指利用機械能以外的其他能量直接去除材料如鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金等加工利用微體積材料逐漸疊加的方式使零件成形，如電鍍、化學鍍、熱噴涂等2023/2/533.1.2零件表面成形原理機械零件常用的表面形狀零件的常用表面平面圓柱面特殊表面成型表面圓錐面2023/2/543.1.2零件表面成形原理機器零件上常用的各種典型表面2023/2/553.1.2零件表面成形原理零件表面的形狀零件表面可以看作是一條線（稱為母線）沿另一條線（稱為導線）運動的軌跡。母線和導線統稱為形成表面的發生線旋轉表面縱向表面特形表面2023/2/563.1.3機床的基礎知識組成工件輪廓的幾何表面導線導線導線導線母線導線母線母線母線母線母線母線導線導線導線2023/2/573.1.2零件表面成形原理相切法：刀具邊旋轉邊作軌跡運動，刀具切削點運動軌跡的包絡線形成發生線。需要兩個獨立的成形運動

軌跡法：以刀刃為切削點按一定的軌跡運動而形成發生線。

需要一個獨立的成形運動成形法：刀刃為一條切削線，其形狀與發生線相同。不需要成形運動展成法：刀刃為一條切削線，但形狀與發生線不吻合，刀具與工件作展成運動，發生線是切削刃各瞬時位置的的包絡線。需要一個獨立的成形運動

，刀工共同完成2023/2/583.1.3機床的基本結構和傳動機床的基本結構動力源：為機床執行機構的運動提供動力運動執行機構：機床執行運動的部件傳動機構：將機床動力源的運動和動力傳給運動執行機構，或將運動由一個執行機構傳遞到另一個執行機構，以保持兩個運動之間的準確傳動關系控制系統：對機床運動進行控制，實現各運動之間的準確協調支撐系統：機床的機械本體，屬于機床的基礎部分

2023/2/593.1.3機床的基本結構和傳動

車床2023/2/5103.1.3機床的基本結構和傳動銑

床2023/2/5113.1.3機床的基本結構和傳動磨床2023/2/5123.1.3機床的基本結構和傳動鉆

床2023/2/5133.1.3機床的基本結構和傳動刨床2023/2/5143.1.3機床的基本結構和傳動立式數控銑床2023/2/5153.1.4機床的分類按加工方式分12大類2023/2/5163.1.4機床的分類按通用程度分：通用機床、專門化機床、專用機床按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度機床按自動化程度：手動、機動、半自動、自動機床按機床質量分：儀表機床、中型、大型、重型機床按加工過程的控制方式分：普通機床、數控機床、加工中心、柔性制造單元2023/2/5173.1.5金屬切削機床型號的編制一、通用機床的型號編制（國家標準）

（△）

○

（○）

△

△

△

（Ⅹ△）（○）（）

其它特性代號重大改進順序主軸數或第二主參數主參數或設計順序號系代號組代號通用特性、結構特性代號類代號分類代號2023/2/5183.1.5金屬切削機床型號的編制一、通用機床的型號編制（國家標準）

C

A

6

1

4

0

主參數(最大加工直徑400mm)

系代號（臥式車床系）組代號（落地及臥式車床組）結構特征代號（結構不同）類代號（車床）2023/2/5193.1.5金屬切削機床型號的編制一、通用機床的型號編制（國家標準）

X

6

2

主參數（主軸直徑20mm）

組：臥式升降臺銑床

銑床2023/2/5203.1.5金屬切削機床型號的編制一、通用機床的型號編制（國家標準）

Y

3

1

50

E

重大改進序號

主參數（最大工件直徑500mm）

系代號（1）組：滾齒機齒輪加工機床

2023/2/5213.1.5金屬切削機床型號的編制類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨床拉床電加工機床切斷機床其它機床代號CZTM2M3MYSXBLDGQ讀音車鉆鏜磨2磨3磨牙絲銑刨拉電割其機床的類別代號2023/2/5223.1.5金屬切削機床型號的編制機床的特性代號結構特性代號：用于區別主參數相同而結構不同的機床，在型號中用漢語拼音區分。通用特性代號已用的字母及字母“I”、“O”不能用。例：CA6140型普通車床通用特性代號通用特性代號通用特性代號高精度G自動換刀H精密M仿形F自動Z萬能W半自動B輕型Q數字程序控制K簡式J2023/2/5233.1.5金屬切削機床型號的編制機床的組別和系別代號主要參數代號機床重大改進序號

每類機床分10組（從0～9組），每組又分10系（從0～9型）

代表機床規格大小的一種參數，用阿拉伯數字表示，常用主參數的折算值（1/10或1/100或1/1）來表示

用字母“A、B、C……”表示，附機床型號末尾，以示區別2023/2/5243.1.5金屬切削機床型號的編制例：2023/2/5253.1.5金屬切削機床型號的編制二、專用機床型號型號表示方法：

例

：

B1－3100北京第一機床廠第三組第100種專用機床（專用銑床）2023/2/5263.1.5金屬切削機床型號的編制三、組合機床及自動線型號組合機床及自動線分類代號分類代號大型組合機床U小型組合機床H自換刀數控組合機床K大型組合機床自動線UX小型組合機床自動線HX自換刀數控自動線KX2023/2/527第二節外圓表面加工3.2.1外圓表面的車削加工加工方法粗車：IT12～IT11，Ra：50～12.5μm半精車：IT10～IT9，Ra：6.3～3.2μm精車：IT8～IT6，Ra：1.6～0.8μm精細車：IT6～IT5，Ra：0.4～0.05μm

（切削用量：v＞2.6m/s，aP≤0.03～0.05mm，f＝0.02～0.2mm/r；刀具：金剛石；加工范圍：小型有色金屬零件或零件結構不宜磨削的光整加工）2023/2/5293.2.1外圓表面的車削加工提高外圓表面車削生產效率的途徑采用強力切削：強力切削是通過增大切削面積來提高生產效率的采用高速切削：高速切削是通過提高切削速度來提高加工生產效率的。切削速度的提高除要求車床具有高轉速外，主要受刀具材料的限制采用多刀加工方法：2023/2/5303.2.1外圓表面的車削加工車刀的種類和用途按用途分：直頭外圓車刀彎頭車刀偏刀切槽或切斷刀鏜孔刀螺紋車刀成形車刀2023/2/5313.2.1外圓表面的車削加工2023/2/5323.2.1外圓表面的車削加工車床的主要功能2023/2/5333.2.1外圓表面的車削加工車刀的結構形式整體車刀焊接車刀機械夾固式車刀2023/2/5343.2.1外圓表面的車削加工

機夾可轉位車刀是采用機械夾固的方法將可轉位刀片固定在刀體上2023/2/5353.2.1外圓表面的車削加工

可轉位車刀的刀片夾固機構應滿足夾緊可靠、裝卸方便、定位精確等要求。常用的夾固機構：壓孔式夾固機構上壓式夾固機構刀片沉頭螺釘刀墊刀體刀體螺釘刀片壓板刀墊螺釘2023/2/5363.2.1外圓表面的車削加工刀體刀墊刀片圓柱銷壓塊螺釘2023/2/5373.2.1外圓表面的車削加工可轉位車刀機夾式刀具現代先進刀具2023/2/5383.2.1外圓表面的車削加工現代先進刀具2023/2/5393.2.2車床2023/2/5403.2.2.1車床概述數量：占機床總數的20%~35%加工范圍：軸、盤套類零件、內外回轉面、端面、螺紋面等運動特征：主運動為主軸帶動工件作回轉運動所用刀具：車刀、鉆頭、擴孔鉆、絞刀、絲錐等車床種類：臥式、立式、轉塔仿形、自動和半自動、專門化車床（曲軸、凸輪軸車床、鏟齒車床）加工精度：經濟加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.52023/2/5413.2.2.1車床概述XZn圖

臥式車床的基本結構及運動1—主軸箱2—夾盤3—刀架4—后頂尖5—尾座6—床身7—光杠8—絲杠9—溜板箱10—底座11—進給箱普通車床2023/2/5423.2.2.1車床概述立式車床適于加工高度小于直徑的大型盤套類零件2023/2/5433.2.2.1車床概述轉塔車床:六角車床適用于成批加工形狀復雜的盤套類零件2023/2/5443.2.2.1車床概述結構特點：沒有絲杠和尾座，而在床尾裝有一個可縱向移動的轉塔刀架，其上可裝多把刀，工作中周期性轉位，順序地對工件進行加工。刀具行程由擋塊控制，易保證精度，提高生產率。適用范圍：成批加工形狀復雜的盤套類零件轉塔車床:六角車床2023/2/5451.擋塊限送料長度；2.雙刀同時車外圓；3.車外圓及倒角；4.打中心孔；5.鉆孔；6.套車外螺紋；7.前刀架刀切槽；8.前刀架刀倒角；9.前刀架刀滾花；10.切斷刀切下工件2023/2/5463.2.2.1車床概述CM1107型精密單軸縱切自動車床機床的用途：形狀較復雜，精度要求高，一次成形的小型軸類零件。用于成批大量生產的鐘表、儀器儀表行業。毛坯為棒料機床的工作原理：送料、夾緊、放松、縱向和橫向進給皆由分配軸上的鼓輪或凸輪分別進行控制。分配軸轉一轉，完成一個工作循環2023/2/5473.2.2.2車床工作機理

2023/2/5483.2.2.3機床的運動分析基本分析方法：表面—運動—傳動—機構工件表面的形式：圓柱面直線（母線）、圓（導線）圓錐面直線（母線）、圓（導線）平面直線或圓、直線（導線）成形面（如螺紋面、漸開線表面）型線、螺旋線或直線母線和導線統稱為形成表面的發生線由于刀刃形狀和加工方法不同，形成發生線的方法也不同，可歸納為四種：2023/2/5493.2.2.3機床的運動分析相切法：刀具邊旋轉邊作軌跡運動，刀具切削點運動軌跡的包絡線形成發生線。需要兩個獨立的成形運動

軌跡法：以刀刃為切削點按一定的軌跡運動而形成發生線。

需要一個獨立的成形運動成形法：刀刃為一條切削線，其形狀與發生線相同。不需要成形運動展成法：刀刃為一條切削線，但形狀與發生線不吻合，刀具與工件作展成運動，發生線是切削刃各瞬時位置的的包絡線。需要一個獨立的成形運動

，刀工共同完成2023/2/5503.2.2.3機床的運動分析表面成形所需運動即形成發生線所需的運動—成形運動按組成情況不同，可分為由單獨的旋轉運動或直線運動構成的

型線、螺旋線常需成型刀刃或幾個簡單運動組合，如由展成運動形成漸開線。由兩個或兩個以上旋轉運動或直線運動，按照某種確定的運動關系組合而成復合成形運動：簡單成形運動：2023/2/5513.2.2.3機床的運動分析表面成形所需運動

輔助運動分度運動切入運動輔助運動進刀、退刀、回程和轉位等操縱及控制運動操縱離合器、改變速度、進給量等

按作用情況不同，可分為主運動：速度最高，消耗功率最大，通常只有一個主運動進給運動：可以是一個或多個；可以是連續的，也可是斷續的

成形運動是機床最基本的運動2023/2/5523.2.2.4機床的傳動機床的基本組成部分動力源

通常為電動機，包括交流電動機、直流電動機、伺服電動機、變頻調速電機、步進電機等。傳動件

把動力源的動力和運動按要求傳遞給執行件或將運動由—個執行件傳遞到另一執行件的零部件，如齒輪、絲杠螺母、液壓傳動件等執行件

機床上直接夾持刀具或工件并實現所需運動的零部件，如主軸、刀架、工作臺等。2023/2/5533.2.2.4機床的傳動機床的傳動聯系傳動鏈：把動力源和執行件或執行件之間聯系起來的一系列傳動件構成的傳動聯系.傳動鏈兩端的元件稱為末端件，它可以是動力源或執行件按傳動鏈的性質不同可分為：

外聯系傳動鏈：兩個末端件之間不要求有嚴格的傳動比關系.如

車削時電機與主軸間的傳動鏈內聯系傳動鏈：兩個末端件之間要求有嚴格的傳動比關系.如

車削螺紋主軸與刀架間的傳動鏈；滾切齒輪工件與滾刀間的傳動鏈；內聯系傳動鏈中不能用帶傳動、摩擦輪傳動和鏈傳動

2023/2/554傳動鏈中通常包括兩類傳動機構

定比傳動機構：傳動比和傳動方向固定不變的傳動機構，如：定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等換置機構根據加工要求可變換傳動比和傳動方向的傳動機構，如：掛輪變速機構、滑移齒輪變速機構、離合器換向機構3.2.2.4機床的傳動2023/2/5553.2.2.4機床的傳動傳動原理圖和傳動系統圖傳動原理圖：為了便于研究機床的傳動原理,用一些簡明的符號把動力源、執行件之間的傳動聯系表示出來的示意圖。并不表達實際傳動機構的種類和數量2023/2/556傳動原理圖和傳動系統圖傳動系統圖：表示機床全部運動的傳動關系的示意圖，用國家標準規定的符號表示各種傳動元件，并按照運動傳遞的順序，畫在能反映機床外形和各主要部件相互位置的展開圖中。只表示傳動關系，而不表示各零件的實際尺寸和位置3.2.2.4機床的傳動2023/2/5572023/2/5583.1.3機床的基本結構和傳動CA6140車床的傳動框圖2023/2/5593.2.2.5CA6140機床的傳動CA6140的傳動系統圖分析方法：抓兩端，連中間2023/2/560主軸傳動路線分析方法：抓兩端，連中間2023/2/561CA6140型普通車床傳動系統2023/2/562CA6140的傳動M1：雙向多片摩擦離合器換向機構M2：齒式離合器滑移齒輪變速結構2023/2/563主軸正轉靠左2023/2/564主軸反轉靠右2023/2/5652023/2/566同向2023/2/567主軸正轉快速（高速）靠左2023/2/568主軸反轉快速靠右主軸反轉快速（高速）2023/2/569主軸傳動路線分析方法：抓兩端，連中間主軸轉速：運動平衡式為：n主＝n電d/D（1-ε)u12u23u36

主軸最高轉速為：

n主＝1450×130/230（1-0.02)56/38×39/41×63/50≈1400r/min

主軸最低轉速為：

n主＝1450×130/230（1-0.02)51/43×22/58×20/80×20/80×26/58≈10r/min2023/2/570CA6140的主軸傳動路線主軸轉速級數

正轉時2×3×(1+3)=6+18=24級反轉時1×3×(1+3)=3+9=12級(M2脫開)(M2嚙合)靠左靠右快速傳動2023/2/5712023/2/5722.進給運動傳動鏈(1)車削螺紋

主軸轉1r—刀具移動Smm

運動平衡式1主軸×uS絲＝S5）車削非標準螺距及精密螺紋

離合器M3、M4、M5全部嚙合,

螺紋導程靠調整掛輪傳動比u掛來實現

運動平衡式：導程：

S

=KP非

=1×58/58×33/33×u掛×12u掛=a/b

×c/d=

S/12=KP非/12螺紋3）車削英制螺紋導程為：Sa=KPa=K×25.4/a

運動平衡式：

Sm

=1×58/58×33/33×63/100×100/75

×1/u基

×36/25×u倍×12

=

4/7×25.4×u倍/u基

a=7K/4

×u基

/u倍（扣/英寸）4）車削徑節螺紋（英制蝸桿）徑節DP＝Z/D分

PDP=D分π/

Z=π/DP吋導程為：SDP=KPDP=Kπ/DP×25.4

mmSDP=1×58/58×33/33×64/100×100/97

×1/u基

×36/25×u倍×12

=

π/7×25.4×u倍/u基

mmDP=7Ku基

/u倍牙/英寸1）車削普通螺紋運動平衡式：

S

=1×58/58×33/33×63/100×100/75

×25/36×u基

×25/36×36/25×u倍×12

=

7u基

u倍可得8×4=32種導程值，符合標準的只有20種，通過背輪可車24種大螺距螺紋2）車削模數螺紋（米制蝸桿）導程為：Sm=Kπm

運動平衡式：

Sm

=1×58/58×33/33×64/100×100/97

×25/36×u基

×25/36×36/25×u倍×12

=

7π/4

u基

u倍

m=7u基

u倍/(4K)2023/2/573脫開脫開嚙合基本變速組2826/28,28/28,32/28,36/28,19/14,20/14,33/21,36/21

等差數列增倍變速組普通米制螺紋交換齒輪主軸的方向決定螺紋的旋向2023/2/574

1)縱向機動進給量①普通螺紋正常螺距路線，32種縱向進給量f縱=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/30×30/48×28/80×π×2.5×12=0.71u基u倍

mm/rf橫=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/30×30/48×59/18×5mm/r②英螺紋常螺距8種較大③普螺紋擴大螺距機構

(6高速),8種細進給量④英螺大距16種大進量2)橫向機動進給量

f橫/f縱≈1/23)刀架的快速移動

2600×13/29×……(2)機動進給傳動鏈2023/2/575脫開M8、M9

:超越、安全離合器M6、M7:雙向端齒離合器縱向進給：刀架左移向下2023/2/576脫開向上縱向進給：刀架右移M8、M9

:超越、安全離合器M6、M7:雙向端齒離合器2023/2/577脫開向上橫向進給：刀架向前移M8、M9

:超越、安全離合器M6、M7:雙向端齒離合器2023/2/578脫開向下橫向進給：刀架向后移M8、M9

:超越、安全離合器M6、M7:雙向端齒離合器2023/2/579橫向進給：刀架快速機動移動M8、M9

:安全離合器M6、M7:超越離合器2023/2/5802023/2/5813.2.2.5C