机械制造中的切削加工方法与典型零件的加工工艺ppt课件.pptx
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1、 机械制造中的机械制造中的切削切削加工方法加工方法与典型零件的加工工艺与典型零件的加工工艺 机械零件都是由若干不同类型的基本表面机械零件都是由若干不同类型的基本表面( (例如外圆表面、内圆表面、平面、圆锥面、例如外圆表面、内圆表面、平面、圆锥面、曲面等曲面等) )构成的,零件的加工过程实际上就是构成的,零件的加工过程实际上就是获得这些表面的过程。今天我们以这些面的切获得这些表面的过程。今天我们以这些面的切削加工为主线学习机械制造中的主要切削加工削加工为主线学习机械制造中的主要切削加工方法及典型零件的加工工艺。方法及典型零件的加工工艺。 第一部分第一部分 机械制造中的切削加工方法机械制造中的切削
2、加工方法 1. 1.车削车削 2.2.铣削铣削 3.3.磨削磨削 4.4.钳加工钳加工 第二第二部分部分 典型零件的加工工艺编制典型零件的加工工艺编制 目目 录录第一部分第一部分 机械机械制造中的切削加工方法制造中的切削加工方法1.1. 车削车削 车削是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来车削是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来进行切削的,车削是最基本和应用最广泛的切削方法。进行切削的,车削是最基本和应用最广泛的切削方法。1.1 1.1 车削运动车削运动 切削时,切削时,工件与刀具的相对运动称为工件与刀具的相对运动称为切削运动切削运动。切削。切削运动包括运动包括主运动主运动和和进给运
3、动进给运动。车削时主运动是工件旋转,。车削时主运动是工件旋转,进给运动是车刀移动进给运动是车刀移动。 1.2 1.2 车床的种类车床的种类 车床的种类很多,主要有车床的种类很多,主要有 仪表车床、自动车床、半仪表车床、自动车床、半自动车床、回轮车床、转塔车床、立式车床、落地车床、自动车床、回轮车床、转塔车床、立式车床、落地车床、卧式车床、数控车床和数控车加工中心等,其中以卧式车卧式车床、数控车床和数控车加工中心等,其中以卧式车床和卧式车加工中心应用最广泛。床和卧式车加工中心应用最广泛。1.3 1.3 车削车削的加工的加工范围范围 车削加工范围很广,可以车外圆、端面、锥面、成型曲车削加工范围很广
4、,可以车外圆、端面、锥面、成型曲面、切断、切槽、滚花、钻孔、镗孔、车螺纹等。面、切断、切槽、滚花、钻孔、镗孔、车螺纹等。1.4 1.4 车削的特点车削的特点 1 1)车削适合于加工各种内、外回转表面。)车削适合于加工各种内、外回转表面。 2 2)车刀结构相对简单,制造容易,刃磨及拆装方便。)车刀结构相对简单,制造容易,刃磨及拆装方便。 3 3)车削对工件的结构、材料、生产批量等有较强的适)车削对工件的结构、材料、生产批量等有较强的适应性,可车削各种钢材、铸铁、有色金属及尼龙等非金属。应性,可车削各种钢材、铸铁、有色金属及尼龙等非金属。 4 4)绝大多数车削为连续切削,切削力变化小,切削过)绝大
5、多数车削为连续切削,切削力变化小,切削过程平稳,有利于高速切削和强力切削,生产效率高。程平稳,有利于高速切削和强力切削,生产效率高。 1.5 1.5 切削用量切削用量切削用量切削用量:是在切削过程中的切削速度、进给量和背吃:是在切削过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。刀量的总称。切削速度切削速度:切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时:切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度称为切削速度。切削速度的单位为速度称为切削速度。切削速度的单位为m/minm/min或或m/s.m/s.进给量进给量:刀具在进给方向上相对工件的位移量称为进给:刀具在进给方向上相对工件的位移量称为进给量量, ,进给
6、量的单位为进给量的单位为mmmm。背吃刀量背吃刀量:指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距:指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离(,离(,背吃刀背吃刀量的单位为量的单位为mmmm。 1.6 1.6 车床的工艺装备车床的工艺装备工艺装备工艺装备:工艺装备是产品制造工艺过程中所用的各种:工艺装备是产品制造工艺过程中所用的各种工具的总称,包括夹具、刀具、量具、检具、辅具、钳工具的总称,包括夹具、刀具、量具、检具、辅具、钳工工具和工位器具等。工工具和工位器具等。车床夹具:车床夹具:三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘(正爪、反爪):能自动定心,用于装(正爪、反爪):能自动定心,用于装夹外圆较小或内孔较大的
7、零件,装夹工件不需要找正,夹外圆较小或内孔较大的零件,装夹工件不需要找正,使用方便。常用规格使用方便。常用规格 160mm160mm、200mm200mm、250mm250mm等。等。四爪单动四爪单动卡盘卡盘(正爪、反爪(正爪、反爪):四个卡爪单独沿径向移):四个卡爪单独沿径向移动动, ,装装夹工件时,需通过调节夹工件时,需通过调节 各卡爪的位置进行找各卡爪的位置进行找正。正。常用规格常用规格 250mm250mm、315mm315mm、400mm400mm、500mm500mm等。等。 前顶尖:前顶尖:顶尖的作用是定中心、支撑工件与承受切削时的顶尖的作用是定中心、支撑工件与承受切削时的切削力
8、。装在主轴上,随主轴和工件一起回转,与工件中切削力。装在主轴上,随主轴和工件一起回转,与工件中心孔无摩擦。心孔无摩擦。后顶尖后顶尖(固定顶尖):后顶尖是插入尾座套筒锥孔中的顶(固定顶尖):后顶尖是插入尾座套筒锥孔中的顶尖,固定顶尖定心好,刚度高,切削是不易产生振动,但尖,固定顶尖定心好,刚度高,切削是不易产生振动,但与中心孔有相对运动,容易发热和磨损。与中心孔有相对运动,容易发热和磨损。后顶尖后顶尖(回转顶尖):回转顶尖可克服发热和磨损的缺点(回转顶尖):回转顶尖可克服发热和磨损的缺点,但定心精度稍差,刚度也稍低。,但定心精度稍差,刚度也稍低。中心架中心架:在车刚度较低的细长轴或不能穿过车床主
9、轴孔的:在车刚度较低的细长轴或不能穿过车床主轴孔的粗长轴工件时,采用中心架来增强刚度、保证同轴度。粗长轴工件时,采用中心架来增强刚度、保证同轴度。 跟跟刀架刀架(两爪跟刀架、三爪跟刀架):使用时,一般固定(两爪跟刀架、三爪跟刀架):使用时,一般固定在车床床鞍上,车削时跟随在车刀后面移动。跟刀架多用在车床床鞍上,车削时跟随在车刀后面移动。跟刀架多用于无台阶的长光轴加工,细长光轴宜选用三于无台阶的长光轴加工,细长光轴宜选用三爪跟爪跟刀架。刀架。1.7 1.7 车削精度车削精度 粗车(拉毛坯)的加工精度可达粗车(拉毛坯)的加工精度可达 IT12-IT11IT12-IT11,表面,表面粗糙度粗糙度Ra
10、50-12.5umRa50-12.5um;精车的加工精度可达;精车的加工精度可达 IT8-IT6IT8-IT6,表,表面粗糙度面粗糙度Ra1.6-0.8umRa1.6-0.8um。1.8 1.8 车刀的种类及应用(见图表车刀的种类及应用(见图表1 1)1.9 1.9 常用常用刀具材料的性能和应用场合(见图表刀具材料的性能和应用场合(见图表2 2) 图表图表1 1 车刀的种类及应用车刀的种类及应用图表图表1 1续续图表2 常用刀具材料的性能和应用场合常用刀具材料的性能和应用场合图表图表2 2续续1.10 1.10 齿轮轴车削齿轮轴车削工序工序图例(材料图例(材料4545钢)钢)分析图样制定工艺路
11、线:分析图样制定工艺路线: 1 1)齿轮轴的材料为)齿轮轴的材料为4545钢,毛坯材料应为热轧圆钢。钢,毛坯材料应为热轧圆钢。 2 2)关注各尺寸精度)关注各尺寸精度,表面粗糙度表面粗糙度,锥度等。锥度等。 3 3)圆锥)圆锥表面对公共基准表面对公共基准A-BA-B的斜向圆的斜向圆跳动公差。跳动公差。 4 4)制定加工工艺路线,编制工艺流程制定加工工艺路线,编制工艺流程卡卡 齿轮齿轮轴加工顺序:下料轴加工顺序:下料热处理热处理车端面车端面车总车总长长粗车齿轮轴左端粗车齿轮轴左端粗车齿轮轴右端粗车齿轮轴右端调头,精车调头,精车齿轮轴左端齿轮轴左端精车齿轮轴右端。精车齿轮轴右端。 齿轮轴(车削工序
12、)齿轮轴(车削工序)工艺工艺流程卡流程卡工序工序工种工种工艺流程工艺流程使用设备使用设备1 1下料下料4040mmmm15154 4mmmm(材料(材料4545号钢)号钢)带锯下料带锯下料2 2热处理热处理调质处理调质处理220-250220-250HBWHBW热处理热处理3 3车工车工夹右端,平端面、钻中心孔、车外圆夹右端,平端面、钻中心孔、车外圆达达3636夹左端,车总长达夹左端,车总长达149149、钻中心孔、车、钻中心孔、车外圆达外圆达3636一夹一顶,加工各一夹一顶,加工各外外园、环槽、倒角园、环槽、倒角、螺纹等达图中尺寸、螺纹等达图中尺寸加工加工1 1:1010圆锥,保证长度圆锥,
13、保证长度25.5mm25.5mm打表自检,打表自检,保证保证0.00.03 3mmmmC6C61616普通车床普通车床或或GS200M GS200M 数控车床数控车床第一部分第一部分 机械机械制造中的切削加工方法制造中的切削加工方法2.2.铣削铣削 铣削是在铣床上使用多刀刃的铣刀进行切削的一种加铣削是在铣床上使用多刀刃的铣刀进行切削的一种加工方法,铣削是加工平面和键槽的主要方法之一。工方法,铣削是加工平面和键槽的主要方法之一。2 2.1 .1 铣铣削运动削运动 铣铣削的削的主运动主运动是刀具的旋转运动,工件本身不动,而是刀具的旋转运动,工件本身不动,而是装夹在机床的工作台上完成进给运动。铣削刀
14、具比较复是装夹在机床的工作台上完成进给运动。铣削刀具比较复杂,一般为多刃刀具。杂,一般为多刃刀具。 2.2 2.2 铣床的种类铣床的种类 铣床的种类很多,常用的有万能滑枕铣床、立式铣床的种类很多,常用的有万能滑枕铣床、立式升降台铣床、万能工具铣床、龙门铣床、数控铣床和升降台铣床、万能工具铣床、龙门铣床、数控铣床和加工中心等,加工中心等,我所我所以以万能滑枕铣床和万能滑枕铣床和立式加工中心应立式加工中心应用最广泛。用最广泛。 2 2.3 .3 铣铣削削的加工的加工范围范围 在铣床上使用各种不同的铣刀可以完成平面(平行面、在铣床上使用各种不同的铣刀可以完成平面(平行面、垂直面、斜面)、台阶、槽(直
15、角槽、垂直面、斜面)、台阶、槽(直角槽、V V形槽、形槽、T T形槽、燕形槽、燕尾槽等)、尾槽等)、切断切断、镗镗孔和特孔和特形形曲面等的加工,。曲面等的加工,。2 2.4 .4 铣铣削的加工特点削的加工特点 1 1)铣削是切削加工中最主要的加工方法之一,常用于)铣削是切削加工中最主要的加工方法之一,常用于各种零件的半成型和成型加工,特别是板类零件的加工。各种零件的半成型和成型加工,特别是板类零件的加工。 2 2)铣削具有较高的加工精度,其经济加工精度一般为)铣削具有较高的加工精度,其经济加工精度一般为IT9-IT7IT9-IT7,表面粗糙度,表面粗糙度RaRa值达值达12.5-1.6um12
16、.5-1.6um,精密铣加工精,精密铣加工精度可达度可达IT5IT5,表面粗糙度值可达,表面粗糙度值可达Ra0.4umRa0.4um2 2)铣加工中心特别适合模具等形状复杂的组合体零件)铣加工中心特别适合模具等形状复杂的组合体零件的加工。的加工。2.5 2.5 工件的装卡工件的装卡 铣削加工中,工件的装卡非常重要,大体可分为四铣削加工中,工件的装卡非常重要,大体可分为四类:机用虎钳装卡、压板和螺栓装卡、分度头装卡、类:机用虎钳装卡、压板和螺栓装卡、分度头装卡、专用夹具装卡。专用夹具装卡。2.6 2.6 铣床附件及配件(铣床附件及配件(图表图表3 3)2.72.7 铣刀的种类及用途(铣刀的种类及
17、用途(图表图表4 4)图表图表3 3 铣床附件及配件铣床附件及配件图表图表3 3 铣床附件及配件铣床附件及配件图表图表4 4 铣刀种类及用途铣刀种类及用途2.8 2.8 齿轮齿轮轴铣削轴铣削工序工序图例(材料图例(材料4545钢)钢)分析分析图样制定图样制定工艺路线工艺路线:1 1)齿轮轴)齿轮轴的材料为的材料为4545钢钢,毛坯经过调质处理、车削加工。,毛坯经过调质处理、车削加工。 2 2)选择铣床、铣刀、分度头、尾座等,设计装夹方式。)选择铣床、铣刀、分度头、尾座等,设计装夹方式。 加工键槽、齿面要注意:找正、装卡、加工一次完成加工键槽、齿面要注意:找正、装卡、加工一次完成,保证键槽与轴线
18、的对称度要求和位置保证键槽与轴线的对称度要求和位置要求要求。3 3)制定)制定加工工艺路线,编制工艺流程加工工艺路线,编制工艺流程卡卡齿轮轴齿部、键槽的加工齿轮轴齿部、键槽的加工顺序顺序:半成品:半成品装卡、找正、夹装卡、找正、夹紧紧对刀、选择加工参数对刀、选择加工参数完成齿面、键槽的加工。完成齿面、键槽的加工。 齿轮轴(铣削工序)齿轮轴(铣削工序)工艺工艺流程卡流程卡工工序序工种工种工艺流程工艺流程使用设备使用设备1 1下料下料4040mmmm15154 4mmmm(材料(材料4545号钢)号钢)带锯下料带锯下料2 2热处理热处理调质处理调质处理220-250220-250HBWHBW热处理
19、热处理3 3车工车工两端加工中心孔两端加工中心孔一夹一顶,加工各一夹一顶,加工各外外园、环槽、倒角、螺纹等达图园、环槽、倒角、螺纹等达图中尺寸,加工中尺寸,加工1 1:1010圆锥,保证长度圆锥,保证长度25.5mm25.5mm打表自检,打表自检,保证保证0.00.03 3mmmm普通车床普通车床或或数控车床数控车床4 4铣工铣工选用选用4mm4mm16mm16mm半圆键槽铣刀,选用模数半圆键槽铣刀,选用模数2mm2mm、2 2号号模数铣刀模数铣刀选用分度头、尾座,一夹一顶装夹,三爪夹选用分度头、尾座,一夹一顶装夹,三爪夹20200.006mm0.006mm处处打表找正,加工键槽达图尺寸,加工
20、齿面留磨量单打表找正,加工键槽达图尺寸,加工齿面留磨量单面面0.2mm0.2mm立式铣床或立式铣床或立式加工中立式加工中心心立式加工立式加工中心中心+ +回转工作台回转工作台3.3.磨削磨削 磨削是用砂轮或其它模具以较高的线速度对工件磨削是用砂轮或其它模具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法,其主运动是砂轮的旋转运动。表面进行加工的方法,其主运动是砂轮的旋转运动。第一部分第一部分 机械机械制造中的切削加工方法制造中的切削加工方法3.1 3.1 磨床的种类磨床的种类 磨床的种类很多,主要有外圆磨床、内圆磨床、平磨床的种类很多,主要有外圆磨床、内圆磨床、平面及端面磨床、工具磨床、导轨磨床、曲轴磨
21、床等,应面及端面磨床、工具磨床、导轨磨床、曲轴磨床等,应用最多的是平面磨床和外圆磨床。用最多的是平面磨床和外圆磨床。3.2 3.2 磨削运动磨削运动 平面磨床:磨头主轴上砂轮的回转运动是主运动;平面磨床:磨头主轴上砂轮的回转运动是主运动;进给运动包括工作台的纵向进给运动、砂轮的横向和垂进给运动包括工作台的纵向进给运动、砂轮的横向和垂直进给运动直进给运动 。 外圆磨床:外圆磨床:磨头主轴上砂轮的回转运动是主磨头主轴上砂轮的回转运动是主运动;运动;进给进给运动包括工件的圆周进给运动、运动包括工件的圆周进给运动、工作台的纵向进给工作台的纵向进给运动、砂轮架的横向进给运动。运动、砂轮架的横向进给运动。
22、 3.3 3.3 磨削加工的特点磨削加工的特点 1 1)加工精度高,磨削加工主要用于精加工)加工精度高,磨削加工主要用于精加工, ,磨削精度磨削精度可达到可达到IT6-IT4IT6-IT4,表面粗糙度可达到,表面粗糙度可达到Ra0.8-0.2umRa0.8-0.2um。 2 2)磨削可以对淬硬的工件进行加工,硬度越高相对应)磨削可以对淬硬的工件进行加工,硬度越高相对应的表面光洁度越好。的表面光洁度越好。3.4 3.4 磨削的加工范围磨削的加工范围 在各类磨床上能实现:外圆加工、内孔加工、平面在各类磨床上能实现:外圆加工、内孔加工、平面加工、螺纹加工、齿轮加工、导轨加工和花键加工等。加工、螺纹加
23、工、齿轮加工、导轨加工和花键加工等。磨削可以加工未淬火钢、铸铁、铜、铝等,也可以加工磨削可以加工未淬火钢、铸铁、铜、铝等,也可以加工淬硬钢、高速钢、钛合金、硬质合金以及非金属材料。淬硬钢、高速钢、钛合金、硬质合金以及非金属材料。3.5 3.5 磨削用砂轮的特性磨削用砂轮的特性1 1) 磨料的种类:砂轮中磨粒的材料称为磨料,它是砂磨料的种类:砂轮中磨粒的材料称为磨料,它是砂轮的主要成分。按成分一般分为氧化物系轮的主要成分。按成分一般分为氧化物系AIOAIO (白刚玉白刚玉、棕刚玉)、碳化物系棕刚玉)、碳化物系SiCSiC(绿碳化硅绿碳化硅、黑碳化硅)和高、黑碳化硅)和高硬磨料系硬磨料系CBNCB
24、N(人造金刚石人造金刚石、立方氮化硼)三类。、立方氮化硼)三类。2 2) 粒度粒度F F:表示磨料颗粒尺寸大小的参数称为粒度:表示磨料颗粒尺寸大小的参数称为粒度,根据加工零件表面粗糙度要求和加工材料的力学性能选根据加工零件表面粗糙度要求和加工材料的力学性能选择。砂轮的粒度代号择。砂轮的粒度代号(F4(F4F220)F220),通常采用,通常采用F46F46、F60F60。3 3) 砂轮的硬度:是指结合剂黏结磨料颗粒的牢固程度,砂轮的硬度:是指结合剂黏结磨料颗粒的牢固程度,它表示砂轮在外力的作用下磨料颗粒从砂轮表面脱落的它表示砂轮在外力的作用下磨料颗粒从砂轮表面脱落的难易程度。砂轮的硬度等级代号
25、(难易程度。砂轮的硬度等级代号(A AY Y)。常用)。常用L L、K K。 3.7 3.7 齿轮轴的磨削齿轮轴的磨削工序工序图例(材料图例(材料4545钢)钢) 分析分析图样制定工艺路线:图样制定工艺路线:1 1)半成品齿轮轴的半成品齿轮轴的材料为材料为4545钢,毛坯经过钢,毛坯经过调质处理,调质处理,齿部经高频淬火处理。齿部经高频淬火处理。 2 2)零件为台阶轴,轴阶尺寸公差要求较高零件为台阶轴,轴阶尺寸公差要求较高2020(0.006mm0.006mm),表面粗糙度表面粗糙度Ra1.6Ra1.6。3 3)锥度为锥度为1:101:10的锥面相对于的锥面相对于A-BA-B的斜向圆跳动为的斜
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