機械加工工藝基礎

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中南大學工業制造技術訓練中心鄧曦明一.切削加工的基礎知識二.各種切削機床三.基本表面的加工方案及工藝分析四.零件的結構工藝性五.數控加工的編程方法切削加工是利用刀具和工件的相對運動，刀具從毛坯或型材上切除多余的材料，以便獲得精度和表面粗糙度均符合要求的零件的加工過程。切削加工分為機械加工和鉗工。一、切削加工的基礎知識9/21/202331.切削加工與機械加工2.零件質量的概念零件物理性能：如：導電、磁性等。零件化學性能：如：防腐性能等。零件幾何參數：宏觀幾何參數：包括：尺寸、形狀、位置等要素。微觀幾何參數：指：微觀表面粗糙程度。9/21/202342.1加工精度加工精度：指零件經切削加工后，其尺寸、形狀、等參數同理論參數的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，包括：a.尺寸精度：零件尺寸參數的準確程度。b.形狀精度：零件形狀與理想形狀接近程度。c.位置精度：表面、軸線或對稱平面之間的理想位置與實際位置的誤差大小。9/21/202359/21/202362.1加工精度（續）國家標準規定：常用的精度等級分為20級，分別用IT01、IT0、IT1、IT2…IT18表示。數字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。高精度：IT5、IT6

通常由磨削加工獲得。中等精度：IT7-IT10

通常由精車、銑獲得。低精度：IT11-IT13通常由粗車、銑、刨、鉆等加工方法獲得。2.1.1尺寸精度7Φ250-0.04零件尺寸要素的誤差大小。

問：精度的高低與哪兩個因素有關？

基本尺寸和公差大小。圓柱度誤差2.1.2形狀精度9/21/20238Φ250-0。04Φ25Φ24.96Φ24.96Φ252.1.2形狀精度（續）指零件上實際要素的形狀與理想形狀相符合的程度；國家標準規定了六類形狀公差（見下表）形狀精度的標注：框格分為2格，箭頭指向待表達的表面，數字表示允許誤差的大小，單位為毫米。2.1.3位置精度指零件的實際要素（點、線、面）相對于基準之間位置的準確度。圓圈中的英文字母表示基準，框格分3格，箭頭指向待表達的表面2.2表面粗糙度表面粗糙度:零件微觀表面高低不平的程度。國家標準規定：表面粗糙度分為14個等級，分別用表示表面粗糙度符號上的數值Ra,單位是微米（μm）。9/21/202311Ra2.2表面粗糙度(續)9/21/202312Rah1h2h3…hn2.2.1常見的加工方法的Ra表面特征加工方法Ra(微米)表面特征粗車粗鏜50可見明顯刀痕粗銑粗刨25可見刀痕鉆孔12.5微見刀痕精銑半精車6.3可見加工痕跡3.2微見加工痕跡精刨精車1.6看不清加工痕跡粗磨0.8可辨加工痕跡方向精磨0.4微辨加工痕跡方向精密加工0.1-0.2只能按表面光澤辯識2.3零件的加工精度與表面粗糙度的關系精度：宏觀幾何參數的誤差表面粗糙度：微觀幾何參數的誤差加工精度高，必須采用一系列的高精度的加工方法：而經過高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必須采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法實例：各種機床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。9/21/202314零件的加工精度與表面粗`糙度的關系如何？機器零件的基本表面包括：外圓、內圓（孔）、平面和成型面。推理：只要能對這些基本表面進行加工，就可以加工出所有的機器零件。基本表面由如下的加工方法獲得。3.主要切削加工方法刀具和工件的相對運動，稱為切削運動；切削運動分為主運動和進給運動；主運動：提供切削可能性的運動；只有一個進給運動：提供連續切削可能性的運動；可以有多個。切削用量包括：切削速度：主運動的最大線速度，用V表示進給量：刀具在單位時間內或一個工作循環內移動的距離，用f表示背吃刀量：已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，用ap表示，如下圖：3.1切削運動與切削參數3.1.1車削切削速度、背吃刀量的計算V:切削速度d:工件直徑n:工件轉速背吃刀量：切削速度：dmax:待加工表面直徑dmin:已加工表面直徑ap:背吃刀量3.2切削用量的合理選擇問題原則：既要高效率，也要高質量綜上可知：切削速度高，加工質量較好背吃刀量小，加工質量較好，劃分加工階段，不同階段側重原則的一個方面。粗加工階段：切削深度大，切削速度低。精加工階段：切削深度小，切削速度高。兩個階段的進給量均取中間值。

4.切削刀具刀具性能的好壞也是直接影響切削效果的一個重要因素，刀具性能主要取決于兩個因素：即刀具材料和刀具的幾何角度4.1刀具材料應具備如下五個基本特性：1.高硬度：HRC>60以上;2.高的強度與韌性：保證能夠承受切削力的作用而不破壞；3.高的熱硬性：材料在高溫下仍然保持高硬度的性能，熱硬性,用熱硬溫度表示；4.良好的耐磨性；5.良好的工藝性和經濟性；碳素工具鋼：含碳量在7‰-13‰之間，T7、T8、T9…T13等。適合于制造簡單的手工工具，如：銼刀、鋸條等；合金工具鋼：在碳素工具鋼中加入少量的鉻、鉻、錳、硅等元素，耐熱性較低，如9SiCr等；適合于制造低速成型刀具，如絲錐；高速鋼：含較多的鉻、鉻、釩等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。適合于制造低速精加工刀具硬質合金：成分由WC、TiC和Co組成，采用燒結方法獲得常用的硬質合金有：

YT類硬質合金：YT5、YT15、YT30，適合于加工鋼的零件

YG類硬質合金：YG3、YG6、YG8，適合于加工鑄鐵、青銅零件

4.1.1常用的刀具材料種類硬度HRC抗彎強度GPa熱硬性℃工藝性能用途碳素工具鋼60-652.16200-250熱成型手工刀具合金工具鋼60-652.35300-400同上低速刀具高速鋼63-701.9-4.4600-700同上中速刀具硬質合金89-931.0-2.2800-1000燒結成型高速刀具陶瓷材料91-950.4-0.91100-1200同上連續精加工刀具常用的刀具材料（續）各種多齒刀具或復雜刀具，就其一個刀齒而言，都相當于一把車刀。車刀分為切削部分和夾持部分，切削部分由三個刀面組成：前刀面、主后刀面、副后刀面。前刀面和主后刀面的交線叫主切削刃前刀面和副后刀面的交線叫副切削刃兩條切削刃的交點叫刀尖，但刀尖并非絕對尖銳

為了研究刀具的幾何角度，建立三個輔助平面：基面：通過主切削刃上的某一點，與該點切削速度方向垂直的平面。切削平面：通過主切削刃上的某一點，與該點加工表面相切的平面。正交平面：通過主切削刃上的某一點，與主切削刃在基面上的投影垂直的平面4.2刀具的幾何角度(車刀的基本形狀)前角：γ。在正交平面中，前刀面與基面之間的夾角；后角：α。在正交平面中，主后刀面與切削平面之間的夾角主偏角：Kr在基面上，主切削刃的投影與進給方向的夾角。副偏角：Kr’刃傾角：λs4.2.1車刀的幾何角度4.2.2刃傾角的正與負刃傾角λs，在切削平面中，主切削刃與基面之間的夾角。4.3刀具角度的合理選擇問題原則：粗加工時，為了提高切削效率，切削力會較大，因此強度要高；精加工時，切削力較小，為了保證零件質量因此刀具較鋒利。粗加工：前角、后角均小，強度高精加工：前角、后角均大，刀具鋒利主偏角：車臺階軸：取90度既車外圓又車端面，取45度副偏角：為降低表面粗糙度，取小值：一般為：5-15度

麻花鉆由工作部分、頸部和柄部組成，工作部分又包括導向部分和切削部分。4.3麻花鉆的基本形狀螺旋角β：刃帶切線與鉆頭軸線的夾角一般β=18-30度；前角：γ。后角：αf頂角2Φ：兩個主切削刃在垂直鉆頭軸線平面上投影的夾角，通常2Φ=116-118度之間；橫刃斜角ψ：它是橫刃與主切削刃在鉆頭垂直軸線平面上投影的夾角。通常為47-55度；4.3.1麻花鉆的主要幾何角度砂輪是磨削加工的刀具，它是由磨料和結合劑燒結而成的。磨料：磨料是砂輪的主要組成因素，擔負切削作用，所以磨料有很高的硬度。粒度：是指磨料顆粒的大小。結合劑：結合劑起粘結磨粒的作用。硬度：指砂輪上的磨粒脫落的難以程度。4.4砂輪的材料及形狀系別名稱代號特性適合于磨削剛棕剛玉A硬度高，韌性好，價廉碳鋼、可鍛鑄鐵、青銅玉白剛玉WA硬度稍低，鋒利淬火鋼、高速鋼碳化黑碳化硅C鋒利，導熱性好鑄鐵、黃銅硅綠碳化硅GC硬度高，導熱好硬質合金、寶石超硬金剛石D硬度最高，韌性差硬質合金、寶石、陶瓷等材料立方氮化硼CBN硬度僅次于金剛石，韌性略好。不銹鋼、高礬高速鋼4.4.1常用的磨料的特性及用途砂輪名稱代號斷面簡圖基本用途平行砂輪P用途廣泛、各種磨床雙斜邊PSX1用于精磨齒輪、螺紋雙面凹PSA外圓磨、刀具磨薄片砂輪PB切斷和開槽筒形砂輪N立式平面磨削杯形砂輪B端面刀具磨碗形砂輪BW刀具磨、導軌磨4.4.2砂輪的形狀、代號及用途5.刀具磨損和刀具耐用度刀具經過一定時間的使用后，由于摩擦和切削熱的作用，使刀具變鈍，切削溫度上升，影響加工精度和表面質量，因此必須及時刃磨。刀具耐用度是刀具從開始切削至達到磨損限度為止的切削時間。例：硬質合金焊接刀具的耐用度規定為60分鐘。9/21/202331刀具使用磨鈍刃磨刀具包括：三種磨損形式與三個磨損階段5.1刀具的使用過程

金屬切削過程是指從工件表面切除一層多余的金屬，從而形成切屑的過程：1.金屬在刀具前刀面的作用下，受到擠壓產生彈性變形。2.應力逐漸變大，產生塑性變形—滑移。3.應力達到強度極限，剪切滑移被擠裂形成切屑。4.切離。1彈性變形2塑性變形3擠裂切屑6.金屬的切削過程常見的切屑有如下三種：a.帶狀切屑：用大前角刀具、高切削速度、小進給量加工塑性材料時出現。形成帶狀切屑時，切削力平穩，表面光潔，但切屑連續不斷，不安全或容易刮傷已加工表面。b.節狀切屑：用低切削速度，大進給量加工中等硬度的鋼材時出現。形成這種切屑時，金屬經彈性變形、塑性變形、擠裂和切離階段，是典型的切削過程，但切削力波動大，工件表面粗糙。c.崩碎切屑：加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時出現，形成這種切屑時，切削熱和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨損。6.1金屬的切屑類型6.2積屑瘤積屑瘤：當切屑沿前刀面流出時，與前刀面接觸的切屑底層受到摩擦阻力，速度變慢，形成滯流層，于是，金屬粘附在切削刃附近，形成了積屑瘤。積屑瘤的影響：1、保護切削刃；粗加工時，希望產生積屑瘤2、本身不斷形成和脫落，回引起振動；影響工件表面粗糙度，精加工不希望產生積屑瘤；6.3切削力Fy切削力Fr的方向如左下圖：可以沿三個方向分解為：1.切向力Fz2.軸向力Fx3.徑向力Fy

6.4切削熱切削熱產生原因：1.切屑變形；2.工件與刀具的摩擦；

切削熱傳出途徑：a.由切屑帶走，帶走越多越有利；b.由周圍空氣和冷卻介質帶走，同樣帶走越多越有利；c.傳入工件，使工件溫度升高，引起工件變形，產生誤差；d.傳入刀具，使刀具溫度升高。刀具硬度降低，磨損加快。6.5降低切削溫度的措施1.減少切削熱的產生：包括選擇合理的刀具幾何角度和切削用量，比如適當增大刀具的前角以減少切屑變形，選用大的切削深度和小的進給量。2.改善散熱條件：包括使用冷卻液等各種冷卻措施；冷卻液一般有：

水溶液：比熱大，導熱性好，但不能起潤滑作用，如蘇打水，蘇打用于防銹。用于粗磨。

切削油：如礦物油；比熱小，但有潤滑作用。

乳化液：具有良好的流動性和導熱性，它由乳化油加水稀釋而成，應用最廣泛。課間休息金屬切削機床是用來對工件進行加工的機器，故稱為“工作母機”，習慣上稱機床機床型號的命名：例：C6136表示…機床的基本結構：1.主傳動部件2.進給傳動部件3.工件安裝裝置4.刀具安裝裝置5.支撐件6.機床動力部件二、金屬切削機床9/21/2023

1、

車床的基本結構主電機及變速機構掛輪箱床頭箱進給箱卡盤中心架溜板箱尾架絲桿光桿

1.1車床的主傳動車削的進給量如果工件的轉速加快，進給量是否會變化？答：所謂進給量，是指主軸轉一圈（一個工作循環）、刀架沿進給方向移動的距離，只要進給箱的掛輪手柄沒有調整，主軸到進給箱的傳動比沒有變化，進給量就不會發生變化。1.1.1車床的傳動框圖1.1.2車床的傳動鏈計算1.傳動鏈上齒輪的匹配：匹配原則：相鄰軸系能匹配的齒輪齒數和相等。（據此分清有幾級轉速）2.傳動比計算：n1/n2=Z1/Z2n2/n3=Z3/Z4…（據此計算各級轉速）Z1Z2Z3Z4n1n2n3車床的傳動鏈計算(續)3.列傳動方程Z1Z2Z3Z4n1n2n3Z5Z6Z3Z5Z2Z4Z6Z1…一二

1.2車削的加工范圍

車床上以加工回轉體為主要加工目的。車床上可以加工：外圓、端面、錐度、鉆孔、鉆中心孔、鏜孔、鉸孔、切斷、切槽、滾花、車螺紋、車成型面、繞彈簧等等。

1.3車削的工藝特點粗加工：經濟精度可達到IT10，表面粗糙度在25-12.5之間，精加工：經濟精度可達IT7左右，表面粗糙度Ra6.3-1.6之間。2.易于保證相互位置精度要求。一次裝夾可加工幾個不同的表面，避免安裝誤差。3.刀具簡單，制造、刃磨和安裝方便，容易選用合理的幾何形狀和角度，有利于提高生產率。4.應用范圍廣泛，幾乎所有繞定軸心旋轉的內外回轉體表面及端面，均可以用車削方法達到要求。5.可以用精細車的辦法實現有色金屬零件的高精度的加工（有色金屬的高精度零件不適合采用磨削）2銑削加工主軸箱主軸橫溜板工作臺升降臺底座2.1立式銑床的基本結構銑削加工范圍：平面溝槽成型表面切斷2.1銑床的分度加工功能分度頭手柄工件銑刀卡盤尾架扇形夾1.分度頭手柄與卡盤中心軸之間的傳動比為40：1，即手柄轉40圈，卡盤或工件轉1圈。2.孔圈和扇形夾的張開角度用于非整數圈的定位孔圈

銑床的分度加工功能(續)問題：今欲在銑床上加工一個12等分的零件，分度手柄應轉多少圈，用分度盤的哪個孔圈，扇形夾應張開多少個孔距？（已知：分度盤孔圈孔數有：24、25、28、30、37）答：

設工件等分數為Z，則每次分度時，工件應轉過1/Z，因此手柄轉數n=40/Z=40/12=10/3=3又1/3；因此：分度手柄的圈數應為3的倍數，扇形夾張開的角度應為120度，根據題中已知條件，可選孔圈數24、扇形夾張開孔距為8孔，可選孔圈數30，扇形夾張開孔距為10孔2.2逆銑和順銑逆銑：銑刀旋向（或銑削力）與進給方向相反順銑：銑刀旋向與進給方向一致FFVV2.3銑削的工藝特點1.銑削加工的精度可達IT10-IT7，表面粗糙度可達6.3-1.6左右2.生產效率高，銑刀是多刀齒刀具，銑削時有幾個刀齒同時參加切削，主運動是刀具的旋轉，所以銑削的生產效率比刨削高。3.容易產生振動，銑刀的刀齒切入和切出時產生振動，加工過程中切削面積和切削力變化較大。4.刀齒的散熱條件較好，在刀具旋轉工程的不切削時間內，刀具可以得到一定的冷卻。5.與刨床相比，銑床價格高，適用于批量生產。3.刨（插）削加工刨床主要有牛頭刨床和龍門刨床兩種牛頭刨床的擺桿機構擺桿齒輪帶動搖桿左右擺動，搖桿帶動滑枕做往復運動。擺桿機構的特點：返回行程比工作行程時間快。龍門刨床：工作臺往復運動，橫梁上的刀架可以水平或垂直運動。龍門刨床主要用于加工大型零件。3.1插削加工插床又稱立式刨床，其運動原理與牛頭刨床相似，主要用于孔內表面加工如方孔、多邊形孔、鍵槽等的加工。工件在工作臺上可做縱向、橫向和回轉的運動，滑枕做上下往復運動。3.2刨削加工的工藝特點1.加工精度通常為：精刨：IT7-IT10，粗糙度Ra為6.3-1.6之間。2.通用性好，刨床簡單、價格低、調整和操作簡便，刨刀形狀簡單，制造、刃磨方便。3.生產率一般比較低，主運動為往復直線運動，返回行程不參加切削。4.適用于單件小批生產。4.鉆鏜加工

鉆床包括臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。如圖：一般在工件直徑<13mm，使用臺式鉆床，中小型<50mm零件在立式鉆床上加工，大型工件上的孔在搖臂鉆床上加工。

鉆夾頭是鉆孔的常用夾具，一般用于直徑較小的工件(<13mm)，大直徑的零件用錐度套筒裝入鉆軸。對精度要求高，粗糙度低的零件鉆孔后還必須進行精加工。

4.1擴孔鉆用擴孔鉆對已經鉆出或鑄出、鍛出的孔進行擴大和提高精度的加工，稱為擴孔。擴孔鉆如下圖所示。其結構與麻花鉆相似，但切削刃有3

4個，前端是平的，無橫刃，螺旋槽較淺，鉆頭剛度好。擴孔余量小，切削比較平穩，所以擴孔精度比鉆孔高。其尺寸公差等級可達IT10

IT9，表面粗糙度Ra值可達6.3

3.2

m。擴孔可作為終加工，也可作為鉸孔前的預加工。

4.2鉸孔

鉸刀有手用鉸刀和機用鉸刀兩種(圖a)。手用鉸刀為直柄，工作部分較長。機用鉸刀多為錐柄，可裝在鉆床、車床或鏜床上鉸孔。鉸刀的工作部分由切削部分和修光部分組成。切削部分呈錐形，擔負切削工作。修光部分起導向和修光作用。鉸刀有6

12個切削刃，制造精度高，心部直徑較大，剛度和導向性好。鉸孔余量小，切削平穩。鉸孔尺寸公差等級可達IT8

IT6，表面粗糙度Ra值達1.6

0.4

m。手鉸孔時，用鉸桿轉動鉸刀，并輕壓進給(圖b)。鉸刀不能倒轉，否則鉸刀與孔壁之間易擠住切屑，造成孔壁劃傷或刀刃崩裂。

鉸孔適用于加工精度高、直徑不大孔的終加工。手鉸時，切削速度低，切削力小，不受機床振動等影響，加工質量比機鉸好；但生產率低。

鏜削一般是指在鏜床上進行的切削加工。圖為常用的臥式鏜床。由床身、立柱、主軸箱、尾架和工作臺等部分組成。鏜床的主軸能作旋轉主運動和軸向進給運動。安裝工件的工作臺可以實現縱向、橫向進給運動，并可回轉一定的角度。主軸箱可沿立柱導軌作上下運動。尾架可沿床身導軌水平移動，其上的鏜桿支承也可與主軸箱同時上下運動。4.3鏜孔加工4.4鏜孔加工的工藝特點1.鏜床主要用于加工大型工件或形狀復雜工件上的孔和孔系。例如變速箱、發動機缸體等。2.鏜孔尺寸公差等級可達IT8

IT7，表面粗糙度值一般為1.6～0.8

m。3.鏜孔可以校正孔原有的軸線偏差或位置偏差。鏜刀的形狀4.5鉆削的工藝特點1.鉆削屬于低精度（IT11-IT13）和高表面粗糙度的(Ra50-12.5)加工方法2.容易產生“引偏”，是加工過程中由于鉆頭彎曲產生孔徑的擴大、孔不圓等缺陷。原因是刀具呈細長狀，剛性較差。3.排屑困難，鉆孔在半封閉的狀態下進行，切下來的切屑沿刀具兩側的螺旋槽上升，容易與已經加工出的表面發生摩擦和擠壓，刮傷已加工表面，降低表面質量4.切削熱不容易傳散，切削液難以傳到切削區。限制切削速度的提高5.磨削加工磨削加工的機床是磨床，刀具是砂輪磨削加工可以磨削外圓、孔和平面，磨削加工的夾具通常有電磁吸盤、三爪卡盤、頂尖等右圖是磨床的液壓傳動原理圖

磨床包括外圓磨、內圓磨、無心磨等幾種，下圖是萬能外圓磨床的圖形。M1432A萬能外圓磨床(M—磨床；14—萬能外圓磨床；32—最大磨削直徑的1/10，即最大磨削直徑為320mm；A—性能和結構上經過一次重大改進)。

5.1磨床類型5.2磨削的工藝特點1.磨削的精度高，IT6-IT5，粗糙度低，Ra0.8-0.2，砂輪表面有極多的切削刃同時參加切削。2.可以加工一些難以加工的材料。如淬火鋼、高速鋼以及毛坯的清理。3.切削速度高（30m/s以上）切削溫度高（1000℃以上）。使用冷卻液。4.砂輪有自銳作用，這是其它刀具所不具備的。即磨粒不斷脫落，新的磨粒又是鋒利的。5.磨削力的徑向分力較大，因此，在達到尺寸以后，還要進行多次無進給磨削。6.齒輪加工概述

齒輪應用廣泛。常見的有圓柱齒輪、圓錐齒輪及蝸桿蝸輪等。其中以漸開線圓柱齒輪應用最廣。圓柱齒輪中，齒向平行于軸線的稱直齒輪；齒向呈螺旋線形狀的稱斜齒輪(或稱螺旋齒輪)。其齒廓曲線通常采用漸開線。為了保證齒輪的傳動質量，對齒輪加工提出下列要求：(1)傳動運動的準確性為保證齒輪傳動速比的準確性，應要求齒輪一轉內轉角誤差不超過允許值。為此，在齒輪加工中，分齒應均勻。(2)傳動的平穩性所謂傳動平穩，是指振動和噪音小，沖擊要小。因此，應限制局部齒形的制造誤差，以限制瞬時速比的變動量。(3)載荷分布的均勻性為避免造成齒面應力集中，局部磨損，影響使用壽命。

(4)齒側間隙指齒輪副在工作狀態下，非工作齒面間應有一定的間隙，以補償齒輪的加工和安裝誤差，補償熱變形，保證齒輪能自由回轉和貯存潤滑油。齒側間隙是由工作條件確定的。制造時，通過控制齒輪齒厚來獲得。為了適應機械產品不同的需要，我國將漸開線圓柱齒輪分為12個精度等級(GBl0095一88)，精度由高至低依次為1

12級。在一般機械中，以7、8級的齒輪應用最廣。齒輪加工分齒坯加工和齒面加工兩個階段，而齒面加工是整個齒輪加工的關鍵。下面著重介紹漸開線齒面的切削加工。齒面加工按其加工原理分為成形法和展成法(滾切法)兩類。若刀刃形狀與被切齒輪齒槽的形狀相符，齒面由成形刀具直接切出時，稱成形法，例如銑齒等。若齒面是根據齒輪的嚙合原理來形成的，稱展成法，例如滾齒、插齒等。續上頁6.1齒輪加工之銑齒輪

銑齒通常是利用成型刀具（如齒輪銑刀、指狀銑刀等）以及分度盤來進行加工。通過銑削加工出齒輪通常精度不高，這是由于分度盤的精度不高導致的。常用于單件小批生產低精度的齒輪。通常銑齒成本較低，生產率較低。圖為在臥式萬能銑床上銑直齒輪的示意圖。齒坯安裝在銑床的分度頭上，銑刀旋轉作主運動，工作臺帶動齒坯作直線進給運動。每銑完一個齒槽后，工件退回，進行分度，再銑下一個齒槽。重復進行上述過程，直至銑出全部齒面為止。6.2齒輪加工之插齒原理和插齒插齒加工是用插齒刀在插齒機上加工齒輪的，它是按一對圓柱齒輪的嚙合原理進行的。如圖、一個是工件，另一個是一個成型的齒輪，稱為刀具（插齒刀并采用高速鋼制造），在刀具上磨出前角和后角度，工件和刀具之間按傳動比做純滾動旋轉，插齒刀同時再做上下往復運動，可在工件上插出齒輪來。插齒過程中：插齒刀與工件之間必須維持嚴格的嚙合關系，這種運動稱為分齒運動齒輪加工之插齒原理和插齒(續)插齒運動的主運動是刀具的上下往復運動，進給運動包括分齒運動（展成運動）、徑向進給運動，讓刀運動。讓刀運動的作用是：避免刀具在返回時，刀齒的后刀面與工件發生摩擦。6.3齒輪加工之滾齒原理和滾齒

滾刀形狀類似蝸桿，其加工過程與蝸桿蝸輪的嚙合過程相似。為了形成切削刃和容屑槽，滾刀在垂直螺旋線方向等分地開出若干刀槽，并經過鏟背、淬火和前、后刀面的刃磨，其刃形又近似于齒條齒形。滾齒時，每個齒形都是由滾刀在旋轉中依次對齒坯切削的若干條切削刃包絡而成的(圖)。當滾刀與齒坯進行強制嚙合運動時，就在齒坯上切出了漸開線齒形。齒輪加工之滾齒原理和滾齒(續)

主運動即滾刀的旋轉運動，展成運動即滾刀與齒坯之間的嚙合運動，兩者應準確地保持齒輪嚙合傳動比關系。設滾刃的頭數為K(通常K=1)，被加工齒輪的齒數為Z，則滾刀每轉一轉，齒坯應沿嚙合運動方向轉K個齒，即轉K／Z轉。垂直進給運動為了切出整個齒寬上的齒形，滾刀須沿齒坯軸線方向作連續進給運動。課間休息三、基本表面的加工方案分析1.下料2.粗車3.焊接4.精車5.磨削6.鉆孔生產過程中，直接改變毛坯形狀、尺寸和性能，使之變為合格零件的過程，稱為工藝過程。工藝過程由很多工序組成.工序是指在一個工作地點對一個或一組工件所連續完成的部分工藝過程。例：1.生產類型

按產量劃分：1.單件小批生產：很少重復，重型機器和試制零件時通常是這種生產形式。2.成批生產：成批的制造某種零件，每隔一段時間又重復生產。如一般的機床制造廠的生產。3.大量生產：在大多數工作地點，經常重復進行同一種零件的某一工序生產，如汽車制造廠、軸承廠等的生產。制定生產工藝通常要根據生產類型來進行單件小批批量生產大量生產機床設備通用機床通用機床和部分專用機床廣泛使用高效率的專用機床夾具通用夾具廣泛使用專用夾具廣泛采用高效率的專用夾具刀具量具通用刀具部分采用專用刀具和量具高效率的專用刀具和量具毛坯木模鑄造和自由鍛部分采用金屬模鑄造和模鍛機器造型、壓力鑄造、模鍛等對工人的技術要求需要技術熟練工人需要比較熟練的技術工人調整工要熟練，操作工技術要求不高1.1各種生產類型的要求和特征2.工件的安裝直接安裝法：工件直接安裝在工作臺或采用通用夾具（三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、平口鉗、電磁吸盤等標準附件），有時要對工件進行劃線找正。再行夾緊。專用夾具安裝：工件安裝在為其加工而專門設計的夾具中，無須找正，迅速保證工件對刀具和機床的準確定位。節約時間，生產效率高，但夾具的設計和制造需要一定的成本。3.夾具簡介夾具是用來將待加工工件固定的裝置。1.通用夾具：指一般已經標準化，不需特殊調整就可以用來裝夾不同工件的刀具，如：三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、分度頭、平口鉗、電磁吸盤，通用夾具價格較低，使用范圍廣泛，但生產效率不如專用夾具。

2.專用夾具：是指為某一零件的加工而專門設計和制造的夾具，既可以保證加工精度，又提高生產效率，但夾具需要一定的投資。4.工藝規程的擬定A.工藝分析檢查圖紙做出修改審查材料審查零件的結構工藝性下一步…B.毛坯的選擇及加工余量的確定4.1毛坯選擇及加工余量的確定加工余量：為了加工出合格零件，必須從毛坯上切去一層金屬，稱加工余量。加工余量分為工序余量和總余量。某道工序切除的余量稱為工序余量，各工序余量的和稱總余量。工序余量的確定：決定工序余量的大小，是在保證加工質量的前提下，使余量盡可能的小。過大影響生產效率，過小不能切去工件表面的缺陷層。加工余量的確定可采用如下方法：1.根據生產經驗估計2.查表：根據工藝手冊查表3.計算法：可查閱“機制工藝學”有關內容。4.2定位基準的選擇六點定位：任何一個未被約束的物體，在空間有六個自由度。而要使物體在空間有確定的位置，必須約束這六個自由度完全定位和不完全定位實際生產過程中六點有時并不完全定位加工溝槽，六點完全定位4.3工件的基準設計基準：既設計零件的基準如下圖左、齒輪內孔、外圓和齒輪分度圓均以軸線為基準；而兩端面是互為基準。下圖右中，表面2和3及孔4的軸線的設計基準是表面1的。孔5的軸線的設計基準是孔4的軸線。工藝基準：在制造零件時所使用的基準，它又分為工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準。下圖左在加工時、軸線并不實際存在，所以內孔實際是加工外圓和左端面的定位基準。4.3.1定位基準的選擇粗基準：毛坯表面的定位基準。

1.選取不加工的表面作粗基準；2.選取要求加工余量均勻的表面作為粗基準；3.選取余量和公差最小的表面作粗基準；4.選取光潔、平整、面積大的表面作粗基準；5.粗基準不應重復使用。精基準：以加工過的表面作為定位基準。1.基準重合原則；2.基準同一原則；3.選取精度較高、安裝穩定可靠的表面作精基準。選擇定位基準是為了保證工件的位置精度，因此，選擇定位基準總是從有位置精度要求的表面開始進行選擇的4.4工藝路線的制定確定加工方案：加工工序一般包括：切削加工工序、熱處理工序、檢驗工序等。安排加工順序：原則：“基面先行、粗精分開、先粗后精、先面后孔”(1)基面先行原則,零件加工時，必須選擇合適的表面作為定位基面，以便正確安裝工件。在第一道工序中，只能用毛坯面(未加工面)作為定位基面，在后續工序中，為了提高加工質量，應盡量采用加工過的表面為定位基面，顯然，安排加工工序時，精基面應先加工。例如，軸類零件的加工多采用中心孔為精基準。因此，安排其加工工藝時，首先應安排車端面、鉆中心孔工序。(2)粗精分開，先粗后精的原則零件加工質量要求高時，對精度要求高的表面，應劃分加工階段。一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段，精加工應放在最后進行。這樣，有利于保證加工質量，有利于某些熱處理工序的安排。精度。此外，先加工好平面，也便于平面上的孔加工。

5.編制工藝文件工藝文件包括：1.工藝過程卡片、2.加工工序卡片、3.加工工藝綜合卡片。1用于單件小批生產。較粗略2用于大量生產。非常詳細3用于成批生產。比較詳細。

(3)先面后孔的原則

對于箱體、支架類等零件應先加工平面后加工孔。這是因為平面的輪廓平整，安放和定位穩定可靠。先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置

綜上所述，一般機械加工的順序是：先加工精基準

粗加工主要面(精度要求高的表面)

精加工主要面。次要表面的加工適當穿插在各階段之間進行。

5.1外圓表面的加工方案公差等級表面粗糙度Ra(

m)加工方案適用范圍IT13

IT1150

12.5粗車適用于淬火鋼外的各種金屬IT10

IT86.3

3.2粗車—半精車IT8

IT71.6

0.8粗車—半精車—精車IT6

IT50.8

0.2粗車—半精車—精車—精細車主要用于要求高的有色金屬IT8

IT70.8

0.4粗車—半精車—磨削適用于除有色金屬外的各種金屬，特別是淬火鋼IT7

IT60.4

0.1粗車—半精車—粗磨—精磨IT5

IT30.1

0.025粗車—半精車—粗磨—精磨—超精磨公差等級表面粗糙度加工方案適用范圍IT12

IT1025

12.5粗車軸、套、盤類等零件未淬火的端面IT9

IT76.3

0.8粗車—半精車—精車IT10

IT86.3

1.6粗刨（銑）—精刨（銑）

用于不淬硬的平面IT7

IT60.8

0.1粗刨（銑）—精刨（銑）—刮研IT7

IT60.4

0.05粗刨（銑）—精刨（銑）—粗磨—精磨用于高精度低粗糙度的平面5.2平面的加工方案公差等級表面粗糙度加工方案適用范圍IT13

IT1150

12.5鉆

加工除淬火鋼外各種金屬實心毛坯上較小的孔IT10

IT96.3

3.2鉆—擴IT8

IT71.6

3.2鉆—擴—機鉸IT7

IT60.4

0.2鉆—擴—機鉸—手鉸IT13

IT1012.5

6.3粗鏜

除淬火鋼外各種金屬，毛坯有鑄出孔或鍛出孔IT9

IT83.2

1.6粗鏜—精鏜IT8

IT71.6

0.8粗鏜—半精鏜—精鏜IT7

IT60.8

0.4粗鏜—半精鏜—精鏜—精細鏜IT7

IT60.2

0.1粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨主要用于淬火鋼，但不宜用于有色金屬5.3孔的加工方案6.典型零件的工藝分析1.軸類零件工序號工序名稱工序內容設備1車車端面、鉆中心孔、車外圓、切槽、倒角車床2銑劃鍵槽加工線，銑鍵槽，去毛刺銑床3磨磨外圓磨床四.零件的結構工藝性零件結構的工藝性是指這種結構的零件加工的難易程度。零件具有使用性和工藝性兩種性質。評價零件設計好壞不應偏重使用性。工藝性的好壞是相對的。隨著科學技術的進步，原來認為工藝性差的零件可能不再難于加工。例：1.1結構工藝性的一般原則a.便于安裝和加工，即便于定位和可靠的夾緊。左圖中的設計方案中，上表面需要加工，加工時必須安裝在工作臺上，由于底部是斜面而裝夾不穩。1.1.1斜面鉆孔斜面鉆孔引起鉆頭偏斜或折斷。1.1.2T型槽結構改進b.便于加工和測量。T形槽設計要考慮刀具的進入和退出。1.1.3鉆孔空間考慮鉆孔時的加工狀況。鉆夾頭與工件不發生碰撞。1.1.4彎曲的孔避免彎曲的孔。1.1.5尺寸要素的統一盡量做到刀具規格統一，減少換刀，提高效率1.1.6退刀槽方便刀具退出。攻絲不能直到孔底盲孔形狀1.2有利于保證相互位置精度圖中a形狀必須兩次加工，b形狀則可以一次加工出來，有利與保證位置精度要求1.3減少加工量圖中左邊的結構加工面較大，改為右邊的結構則可以減少加工量，使加工時間縮短，降低成本1.4簡化零件結構圖a形狀復雜，加工費時，圖b形狀簡單，有利于減少成本。指出下圖中結構工藝性問題并請加以改正課間休息五.數控加工程序的編寫由于數字技術(Digitaltechnology)及控制技術的發展，數控機床應運而生，所謂數控機床，是指采用數字程序進行控制的機床。由于采用數控技術，在機床行業，許多在普通機床上無法完成的工藝內容得以實現。NC是Numericalcontrol（數控）的簡稱，早期的數控系統全靠數字電路實現，因此電路復雜，功能擴展困難，現代數控系統都已采用小型計算機或微型計算機來進行控制，大量采用集成電路，使得功能大大增強，稱之為計算機數控系統（ComputerNumericalControl簡稱CNC），所以，NC已經成為一種通常的叫法，既指數控機床，也指數控機床的數字控制裝置。1.1數控系統的組成現代數控機床一般由數控裝置(NCunit)、伺服系統(servosystem)、位置測量與反饋系統(feedbacksystem)、輔助控制單元(accessorycontrolunit)和機床主機(mainengine)組成，下圖是各組成部分的邏輯結構簡圖：接上頁

數控裝置是數控機床的核心，能完成信息的輸入、存儲、變換、插補運算以及實現各種功能；伺服系統是接受數控裝置的指令，驅動機床執行機構運動的驅動部件，它包括主軸驅動單元（主要是速度控制）、進給驅動單元（主要有速度控制和位置控制）、主軸電機和進給電機等。位置測量與反饋系統由檢測元件和相應電路組成，其作用是檢測速度與位移，并將信息反饋給數控裝置，形成閉環控制；但不一定每種數控機床都裝備位置測量與反饋系統（圖中虛線部分表示該模塊不是基本配置），沒有測量與反