1、機(jī)械制造基礎(chǔ)第十一章 金屬切削加工的方法 主講：仝勖峰西安電子科技大學(xué)本章內(nèi)容各種常用機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)；利用各種常用機(jī)床切削加工各種型面的方法和特點(diǎn)；螺紋、齒輪加工方法；切削加工中零件的裝夾；零件結(jié)構(gòu)工藝性；常用特種加工方法的特點(diǎn)。一、常見的機(jī)床 1、機(jī)床的類型 機(jī)床的種類很多，可以有不同的分類方法； 1）按加工方式、對(duì)象和主要用途可分: 為車（C）床、鉆（Z）床、鏜（T）床、磨（M）床、銑（X）床、刨（B）插床、拉（L）床、螺紋（S）加工機(jī)床、齒輪（Y）加工機(jī)床、鋸（G）床、其他（Q）機(jī)床及特種加工機(jī)床。 1、機(jī)床的類型 2）按加工工件和機(jī)床質(zhì)量分為： 儀表機(jī)床、中小機(jī)床、大型機(jī)床（1030t

2、）、重型機(jī)床（30100t）和超重型機(jī)床（100t）。 3）按適用范圍分： 通用機(jī)床、專門機(jī)床和專用機(jī)床。 4）按加工精度分： 普通精度級(jí)、精密和高精度機(jī)床2、機(jī)床的編號(hào)GB/T15375-1994規(guī)定了機(jī)床型號(hào)的編制方法。如:普通車床型號(hào)舉例如下： C G 6 140-A表示第一次重大改進(jìn) 主參數(shù)加工工件回轉(zhuǎn)直徑400mm 系代號(hào)：臥式車床 組代號(hào)：落地及臥式車床組 通用特性代號(hào)：高精度 類代號(hào)：車床2、機(jī)床的編號(hào) 企業(yè)中正在使用的車床型號(hào),如C616，CA6140等是按1959年“GB”或1985年以前機(jī)械工業(yè)部“部標(biāo)”規(guī)定編制的； 在新GB中還規(guī)定允許使用“廠標(biāo)”表示，如： CX5112

3、A/WF，為瓦房店機(jī)床廠生產(chǎn)的最大車削直徑為1250mm，經(jīng)第一次重大改進(jìn)的數(shù)顯單柱立式車床。3、機(jī)床的主要部件 主傳動(dòng)部件:如主軸箱,變速箱,磨床磨頭等。 進(jìn)給傳動(dòng)部件:進(jìn)給機(jī)構(gòu),磨床液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 工件安裝裝置:如車床的卡盤,尾座,工作臺(tái)。 刀具安裝裝置:如刀架，刀軸，砂輪軸等。 支承件和動(dòng)力源:如電動(dòng)機(jī)。3、機(jī)床的主要部件3、機(jī)床的主要部件 3、機(jī)床的主要部件 3、機(jī)床的主要部件 3、機(jī)床的主要部件 3、機(jī)床的主要部件 4、機(jī)床的傳動(dòng)1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng) （1）帶傳動(dòng) （2）齒輪傳動(dòng) （3）蝸桿傳動(dòng) （4）齒輪齒條傳動(dòng) （5）螺桿傳動(dòng) （6）傳動(dòng)示意簡(jiǎn)圖1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)

4、1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)1）機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)2）機(jī)床常用的變速機(jī)構(gòu) 機(jī)床在對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí)，需求各種不同的切削速度，最好是無(wú)級(jí)變速機(jī)床，但在實(shí)際中，一般機(jī)床多通過(guò)變速機(jī)構(gòu)，來(lái)選取接近要求的轉(zhuǎn)速。 機(jī)床變速基本形式是應(yīng)用齒輪箱中的兩種變速機(jī)構(gòu)： 1）滑動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu) 2）離合器式齒輪變速機(jī)構(gòu)2）機(jī)床常用的變速機(jī)構(gòu)2）機(jī)床常用的變速機(jī)構(gòu)2）機(jī)床常用的變速機(jī)構(gòu)3）機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)的組成 （1）定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （2）變速機(jī)構(gòu) （3）換向機(jī)構(gòu) （4）操縱機(jī)構(gòu) （5）箱體及其他裝置4）機(jī)床液壓傳動(dòng) 動(dòng)力元件泵； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)缸、馬達(dá)； 控制元件閥；

5、 輔助裝置箱、管、表； 工作介質(zhì)。TNA400車銑中心CHD6126車銑中心CHD6163車銑中心TNA300車銑中心二、常用的加工方法 1、車削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用 在零件的組成表面中，回轉(zhuǎn)體用的最多，因此，車削方法應(yīng)用最多，車床種類也很多。1、車削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用1）車削的工藝特點(diǎn) （1）位置精度易于保證 ； （2）連續(xù)切削平穩(wěn)高效； （3）有色金屬精車為好； （4）刀具簡(jiǎn)單成本較低； （5）適應(yīng)廣泛批量不限。 在車床上，利用卡盤、花盤可以加工不規(guī)則的各類工件；如彎管、曲軸、偏心輪等。2）車削的應(yīng)用 多種形面都可車，車床稍改應(yīng)用廣，粗短重件用立車，復(fù)雜小件用轉(zhuǎn)塔，大批小件自動(dòng)車。 1、車削

6、的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用1、車削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用1、車削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用1、車削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用1、車削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用1、車削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用2、鉆、鏜削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用 孔是零件的基本表面之一,孔加工方式很多,鉆孔、鏜孔、擴(kuò)孔、鉸孔、拉孔、磨孔等等。 1）鉆削的工藝特點(diǎn) 鉆孔最基本；鉆孔定義： 用鉆頭在實(shí)體材料上加工孔。 常用鉆床有:臺(tái)床、立式鉆床和搖臂鉆床。（1）鉆削的工藝特點(diǎn) （a）容易引偏：含軸線歪斜和孔徑擴(kuò)大、孔徑不圓。 引偏原因：因麻花鉆本身：細(xì)又長(zhǎng)；鉆心細(xì)；接觸差；負(fù)前角。軸向力大，易彎曲；刃磨不對(duì)稱。1）鉆削的工藝特點(diǎn)1）鉆削的工藝特點(diǎn)1）鉆削的工藝特點(diǎn)1）鉆削的工藝特

7、點(diǎn)1）鉆削的工藝特點(diǎn)1）鉆削的工藝特點(diǎn)防“引偏”的措施：預(yù)鉆定心坑；鉆套導(dǎo)向好；努力對(duì)稱磨。1）鉆削的工藝特點(diǎn)（b）排屑困難 塞屑、劃傷孔壁、卡鉆頭、扭斷鉆頭 改進(jìn)措施:鉆深孔時(shí)，反復(fù)退刀排屑；修磨分屑槽。（c）切削熱不易散 群鉆 群鉆是倪志福同志在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改變鉆頭切削刃的幾何形狀和性能，而創(chuàng)造出來(lái)的一種新型鉆頭。 群鉆頭的特點(diǎn)是： 主切削刃分為三段（外刃、內(nèi)刃、圓弧刃）；橫刃變短、變尖；在一邊外刃上磨出分屑槽。 群鉆的扭轉(zhuǎn)力和軸向力較小，散熱性好，能自行斷屑，排屑容易，并且切削變形小，能提高切削用量，改善了切削條件。 因此，大大提高了生產(chǎn)效率和孔的加工質(zhì)量，

8、同時(shí)也大大提高了鉆頭的使用壽命。 由于群鉆刃磨麻煩，但標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆又效率低，因此生產(chǎn)中，常常對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆進(jìn)行簡(jiǎn)單修磨，如圖所示。2）鉆削的應(yīng)用 鉆孔為孔的粗加工、預(yù)加工，效率低，但應(yīng)用廣。 為保質(zhì)又保量，批量生產(chǎn)可以應(yīng)用鉆模、多軸鉆或組合機(jī)床。2）鉆削的應(yīng)用3）擴(kuò)孔和鉸孔 （1）擴(kuò)孔 用擴(kuò)孔工具擴(kuò)大工件孔徑的加工。 擴(kuò)孔的特點(diǎn)，可由擴(kuò)孔鉆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)看到： 沒(méi)有橫刃麻煩少； 容屑槽淺剛度好； 齒多棱多切削穩(wěn)； 大孔二鉆效率高； 先鉆后擴(kuò)更是好。3）擴(kuò)孔和鉸孔（2）鉸孔 相對(duì)擴(kuò)孔鉸孔有優(yōu)點(diǎn)：校準(zhǔn)孔徑，修光壁；低速力小質(zhì)量高。 典型工藝鉆擴(kuò)鉸。（3）锪孔和锪凸臺(tái)4）鏜孔的工藝特點(diǎn) 鏜孔可在車床、鏜床等多

9、種機(jī)床上進(jìn)行；本節(jié)主要介紹鏜床鏜孔。 4）鏜孔的工藝特點(diǎn)（1）單刃鏜刀鏜孔 適應(yīng)廣泛又靈活，粗精孔徑無(wú)限制 糾正軸歪與位偏，擴(kuò)孔鉸孔只等閑； 單刀獨(dú)鏜力有限，保了精度效率低。3、刨、拉削的工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用1）刨削的工藝特點(diǎn) 刨削適合加工：平面、溝槽、成形面等； 常見刨床有：牛頭刨床、龍門刨床、插床等。 1）刨削的工藝特點(diǎn) 1）刨削的工藝特點(diǎn)（1）刨削的工藝特點(diǎn) 設(shè)備工具通用好； 生產(chǎn)效率比較低； 原因：直線往復(fù)速度低；刃長(zhǎng)有限刨削慢；返程悠閑更急人。 窄長(zhǎng)表面、多刨刀加工比銑削效率高。 （2）刨削的應(yīng)用 刨削多用于：?jiǎn)渭?、小批生產(chǎn)或維修與模具加工中。（3）插削簡(jiǎn)介 插床，又稱立式牛頭刨床；主要

10、用于加工工件的內(nèi)表面，如長(zhǎng)孔、方孔、多邊形孔和孔內(nèi)鍵槽、花鍵槽等，還可加工各種外表面。 1）刨削的工藝特點(diǎn)2）拉削的工藝特點(diǎn)多刀齊刨是拉削。拉削特點(diǎn)： 一刀能完活；效率真是高；加工質(zhì)量好；平穩(wěn)光潔又準(zhǔn)確；拉床、操作都簡(jiǎn)單；拉刀成本確實(shí)高；活多能攤平；加工范圍廣；盲、深、臺(tái)孔拒。2）拉削的工藝特點(diǎn)4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 銑削是平面加工的基本方法,常用銑床有：升降臺(tái)臥式銑床、立式銑床、雙端面銑床等。4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 雙端面銑床4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 龍門銑床4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用1）銑削的工藝特點(diǎn) 生產(chǎn)率較高多齒高速銑； 易產(chǎn)生振動(dòng)銑削力變化； 刀齒散熱好沖

11、擊損害重。2）銑削的應(yīng)用 銑削的主要工作如圖所示,有平面、臺(tái)階、溝槽、成形面、齒面加工及切斷,還可以加工孔。4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用3）銑削方式 加工平面，可以用周銑法；也可用端銑法。 （1）周銑法 用圓柱銑刀的圓周刀齒加工平面，周銑可進(jìn)一步分為：順銑和逆銑。 在切削部位刀齒的旋轉(zhuǎn)方向和工件的進(jìn)給方向相反時(shí)，為逆銑；相同時(shí)，為順銑。 逆銑特點(diǎn)：切屑厚度由薄到厚；切初擠滑刀損加?。汇娤髁ο_(tái)竄動(dòng)。 順銑特點(diǎn)：銑屑開始厚，銑刀能耐用；銑力壓工件，穩(wěn)定少振動(dòng)；機(jī)臺(tái)有竄動(dòng)，適合精加工。4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 順銑 逆銑4、銑削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用（2）端銑 用端銑刀的端面刀齒加工平面 。 端銑法銑平面

12、，由于端銑刀刀桿伸出較短，剛性好，同時(shí)參與切削的刀齒較多，切削力波動(dòng)小，銑削中振動(dòng)小。因而可用較大的切削量銑平面，提高了生產(chǎn)效率。5、磨削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 磨削涵義：用磨具以較高的線速度對(duì)工件表面進(jìn)行加工的方法。磨床種類很多，有：外圓磨, 內(nèi)圓磨, 平面磨床等。5、磨削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 5、磨削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 5、磨削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用1）磨削工具 是由磨粒組成的,其種類很多,有：砂輪、油石、砂瓦、砂布、砂紙、砂帶和研磨膏等。 砂輪最具代表,砂輪的性能由磨料、磨粒的種類和大小、結(jié)合劑的種類、硬度及組織等參數(shù)決定。 常用的磨料有氧化物系（剛玉）、碳化物系（碳化硅）、高硬磨料系（金剛石、立方氮化硼

13、 ）三大類。5、磨削的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用 粒度表示磨料顆粒的大小，粒度用篩選法分級(jí)，以每英寸篩網(wǎng)長(zhǎng)度上篩孔的數(shù)目表示。 結(jié)合劑是將磨粒固結(jié)在一起，使之具有一定的形狀和強(qiáng)度，便于有效的進(jìn)行磨削工作。決定了砂輪的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐腐蝕性和耐熱性。 硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力的作用下脫落的難易程度。硬度高，不易脫落。 砂輪的組織指磨粒和結(jié)合劑的疏密程度,反映了磨粒、結(jié)合劑、氣體三者之間的比例關(guān)系。磨粒越多，孔隙越小，組織越緊密，易于精加工。1）磨削工具2）磨削過(guò)程磨削實(shí)質(zhì)：滑擦-刻劃-切削,三作用綜合之。 自銳性脫落露新破碎生新但：失去微刃等高性；損壞形狀準(zhǔn)確性。3）磨削工藝特點(diǎn)（1）精度高粗糙度

14、小； 因：刀刃鋒利，切層薄細(xì)； 磨床：精度高、剛度好、可微調(diào)；保證精細(xì)加工。（2）砂輪有自銳作用;可強(qiáng)力連續(xù)磨削。（3）背向力Fp較大； 因：砂輪接觸寬；磨粒負(fù)前角。 要注意，背向力過(guò)大會(huì)造成；加工細(xì)長(zhǎng)軸生“腰鼓形”，增加走刀次數(shù)降低效率。3）磨削工藝特點(diǎn)（4）磨削溫度比較高 會(huì)： 燒傷工件； 軟化磨屑，堵塞砂輪 足量冷卻液沖洗。（5）冷硬程度大，能量消耗大 4）磨削的應(yīng)用4）磨削的應(yīng)用4）磨削的應(yīng)用三、螺紋、齒輪加工 在機(jī)械制造工業(yè)中，帶有螺紋的零件以及齒輪的應(yīng)用非常廣泛。這些零件有特定的加工方法。 1、螺紋加工1）攻絲與套扣 攻絲指加工內(nèi)螺紋；套扣是加工外螺紋。 一般指螺紋直徑小于16mm

15、的情況，可用手工操作，或機(jī)床。1、螺紋加工2）車螺紋 在車床上加工螺紋主要是指用車刀車削各種螺紋，（對(duì)于直徑較小螺紋，也可在車床上先車出大徑或中徑，再用板牙或絲錐套攻螺紋）。 在車床上加工螺紋特點(diǎn)是設(shè)備通用、刀具簡(jiǎn)單，適應(yīng)性廣但效率低下，主要適宜單件小批，沒(méi)有淬硬件。 作為成形加工，在車床上也可以使用成形刀具，如螺紋梳刀。 1、螺紋加工3）銑螺紋 又分:盤形銑刀銑螺紋與梳形銑刀銑螺紋。1、螺紋加工4）磨螺紋 又分:單線砂輪磨螺紋與多線砂輪磨螺紋2、齒輪加工 齒輪加工可分為輪坯加工和齒面加工，齒輪輪坯屬盤類零件，多由車削完成。齒面加工按加工原理分為成形法和展成法兩種。 1）成形法 成形法主要指銑

16、齒，銑齒是用與被切齒輪輪齒槽形狀相當(dāng)接近的銑刀加工齒輪或齒條等的齒面過(guò)程。 成形法銑齒特點(diǎn)： 不需專用設(shè)備，刀具成本低； 每銑一齒分一次度，效率低，誤差大； 適用修配或單件生產(chǎn)中低速和精度要求不高的齒輪。1）成形法2）展成（范成）法 利用齒輪刀具與被切齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)而切出齒輪齒面的加工稱展成法。 滾齒和插齒都屬于此法。 滾齒 用齒輪滾刀按展成法加工齒輪、蝸輪等齒面為滾齒。 滾刀的形狀與蝸桿相似，但要在垂直于螺旋線的方向上開出若干個(gè)槽，形成刀齒磨出切削刃,這一排排的刀齒如齒條的齒形，因此滾齒可被看作是強(qiáng)制齒輪坯與齒條保持嚙合運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。2）展成（范成）法滾齒機(jī)加工齒面有三種運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng) 滾刀的旋

17、轉(zhuǎn)； 分齒運(yùn)動(dòng) 滾刀與被切齒輪保持著齒條齒輪的嚙合關(guān)系。 垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 滾刀沿輪坯軸線進(jìn)給,以逐漸切出整個(gè)齒寬。 除用于加工直齒圓柱齒輪外，還可以加工斜齒 輪、蝸輪和鏈輪。 滾齒加工的齒面精度可達(dá)IT8IT7級(jí)，表面粗糙度Ra值可達(dá)3.21.6m。2）展成（范成）法（2）插齒 插齒是指用插齒刀按展成法或成形法加工內(nèi)、外齒輪或齒條的齒面。 插齒刀形狀類似圓柱齒輪，只是將輪齒都磨制成有前角、后角的切削刃。這特制的“齒輪”就是插齒刀。 當(dāng)插齒刀與相嚙合的齒輪坯之間保持一定相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系的同時(shí)，插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2）展成（范成）法2）展成（范成）法2）展成（范成）法插齒加工的運(yùn)動(dòng)形式有 主運(yùn)動(dòng) 插齒

18、刀的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)； 分齒運(yùn)動(dòng) 插齒刀和齒輪坯之間保持一對(duì)齒輪的嚙合關(guān)系。 圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 插齒刀每往復(fù)一次在自身分度圓上所轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)。 徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 插齒刀向工件徑向進(jìn)給以切出全齒深的運(yùn)動(dòng)。 讓刀運(yùn)動(dòng) 為了防止插齒刀在返回行程時(shí)和已切齒面的摩擦，工作臺(tái)帶著工件所作的退讓和復(fù)位的進(jìn)徑向往復(fù)移動(dòng)。2）展成（范成）法2）展成（范成）法 插齒加工精度、表面粗糙度與滾齒相近。插齒加工中小模數(shù)的齒輪，特別是加工寬度小的齒輪時(shí)，效率高。 而且，插齒加工可以加工滾齒無(wú)法加工的內(nèi)齒輪及雙聯(lián)齒輪或多聯(lián)齒輪。 相對(duì)于銑齒加工，滾、插齒加工“一個(gè)模數(shù)一把刀”；其加工精度和生產(chǎn)效率都比銑齒高，屬中等精度的齒面加工，應(yīng)

19、用廣泛。 對(duì)于高精度的齒輪，經(jīng)滾齒或插齒后，還可以進(jìn)行精整加工以進(jìn)一步提高齒輪的精度，常用的精加工方法有：剃齒、珩齒、磨齒和研齒等。四、零件的裝夾1、工件的安裝 安裝正確與否直接影響加工精度； 安裝是否方便，快捷又直接影響生產(chǎn)效率 1）直接安裝法 應(yīng)用通用夾具,(如三爪、四爪卡盤等)效率低,精度差,適宜單件小批生產(chǎn)。 2）專用夾具安裝法 為某個(gè)工件專門設(shè)計(jì)和制作的夾具，無(wú)需進(jìn)行找正，便可正確快捷的安裝到位并夾緊。由于專制、專用,適宜批量生產(chǎn)，如圖示的鏜模。1、工件的安裝1、工件的安裝2、夾具簡(jiǎn)介 1）夾具的種類 按用途分類有：通用夾具；專用夾具。2）夾具的主要組成部分（鉆模為例） 定位元件 夾

20、具上用來(lái)確定工件正確位置的零件。 V形塊、擋鐵、支承釘、支承板及心軸和定位銷等。 夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊工件以承受切削力作用的機(jī)構(gòu)。 有：壓板、偏心機(jī)構(gòu)、液壓及電磁機(jī)構(gòu)。 導(dǎo)向元件 用來(lái)對(duì)刀和引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確位置的零件 有：導(dǎo)向套、對(duì)刀塊等。 夾具體和其他部分：夾具體。2、夾具簡(jiǎn)介 2、夾具簡(jiǎn)介 2、夾具簡(jiǎn)介 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要滿足使用要求，而零件結(jié)構(gòu)的工藝性直接影響產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。 要使零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)考慮的問(wèn)題有： 1.必須滿足使用要求，是目的、是前提。 2.鑄鍛焊切綜合考慮，分主次，講全面。 3.結(jié)合生產(chǎn)條件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，講工藝性。 4.科技發(fā)展，工藝進(jìn)步，結(jié)構(gòu)工藝也

21、變。五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 一般原則：便于裝夾；便于加工；便于測(cè)量。五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 五、零件結(jié)構(gòu)工藝性 六、常見的特種加工方法 近年來(lái)隨著科技的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，出現(xiàn)的許多由堅(jiān)硬而又難加工材料制成的，具有精密公差尺寸和低表面粗糙度的復(fù)雜零件的加工，許多新的加工方法應(yīng)運(yùn)而生。這些方法本章指精密加工和“現(xiàn)代加工方法”或“特種加工工藝”。1、精整和光整加工 精整加工是生產(chǎn)中常用的精密加工，它是指在精加工之后從工件上切除很薄

22、的材料層,以提高工件精度和減少表面粗糙度值為目的的加工方法,如研磨、珩磨等。 光整加工是指不切除或從工件上切除極薄材料層，以降低表面粗糙度為目的的加工方法，如超精加工、拋光等。1）研磨 研磨是用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄表面層的精加工方法。采用不同的研磨工具(如研磨心棒、研磨套、研磨平板等)可對(duì)內(nèi)圓、外圓和平面等進(jìn)行研磨。 研磨時(shí)先在工具表面涂上一層均勻的研磨劑,將該工具套在工件上,并調(diào)節(jié)好配合的松緊程度,然后讓工件旋轉(zhuǎn)，手持研磨工具在軸向來(lái)回移動(dòng)，直至達(dá)到研磨的要求為止 。 研磨劑是很細(xì)的磨料(粒度為W14W15)、研磨液和輔助材料的混合劑。 常用的有液態(tài)研磨劑、研磨膏和固體研磨

23、劑（研磨皂）三種。主要起研磨、吸附、冷卻和潤(rùn)滑等作用。 1）研磨 研磨外圓的工具 1-夾套；2-研磨套；3-調(diào)節(jié)螺釘；4-手柄。 1）研磨研磨的特點(diǎn)與應(yīng)用： （1）精度高質(zhì)量好 經(jīng)研磨后的工件表面,尺寸精度可達(dá)IT4IT1級(jí)； 表面粗糙度值可減小到0.10.006m。形狀精度亦可相應(yīng)提高。 （2）生產(chǎn)效率低，加工余量小。 （3）研磨劑易飛濺，污染環(huán)境。 在現(xiàn)代制造業(yè)中研磨應(yīng)用很廣，許多精密量塊、量規(guī)、齒輪、鋼球、噴油嘴、石英晶體、陶瓷元件、光學(xué)鏡頭及棱鏡等零件均需研磨。2）珩磨 利用珩磨工具對(duì)工件表面施加一定壓力，珩磨工具同時(shí)作往復(fù)振動(dòng)、相對(duì)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切除工件上極小余量的工件精加工方

24、法。 特點(diǎn)與應(yīng)用： 一般珩磨后可將工件的形狀和尺寸精度提高一級(jí)，表面粗糙度Ra值可達(dá)0.20.025m。珩磨加工的工件表面質(zhì)量特性好、加工精度和加工效率高，加工應(yīng)用范圍廣、經(jīng)濟(jì)性好。2）珩磨 珩磨頭及珩磨油石的切削軌跡 1-工件；2-磨條；3-磨條座；4-聯(lián)軸器。 3）超級(jí)光磨 用細(xì)粒度的磨具對(duì)工件施加一定壓力，并作往復(fù)振動(dòng)和慢速縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)微量磨削的一種光整加工方法。 超精加工能加工鋼、鑄鐵、銅合金、鋁合金、陶瓷 、玻璃、硅和鍺等各種金屬與非金屬,可以加工外圓、平面、內(nèi)孔和各種曲面。 尤其適用加工內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸、活塞、活塞銷等的光整加工。超精加工可在普通車床、外圓磨床上進(jìn)行，對(duì)于

25、批量較大的生產(chǎn)則宜在專用機(jī)床上進(jìn)行。工作時(shí)應(yīng)充分地加潤(rùn)滑油，以便形成油膜和清洗極細(xì)地磨屑。 超精加工后地工件表面粗糙度Ra值約在0.10.006m之間。 3）超級(jí)光磨4）拋光 拋光是利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)地作用，使工件獲的光亮、平整表面的加工方法拋光的主要工具用品有軟輪和磨膏等。 軟輪用皮革、毛氈、帆布等材料疊制而成，具有一定的彈性，以便拋光時(shí)能按工件形狀而變形，增加拋光面積或加工曲面。 磨膏由磨料和油脂(包括硬脂酸、煤油、石蠟等）配置而成。 拋光是安排在工件精加工之后進(jìn)行，拋光之后的工件，粗糙度Ra值可達(dá)0.10.012m,并能明顯增加光亮度，但不能甚至不能保持原有的精度。 拋光可在拋光機(jī)或

26、砂帶磨床上進(jìn)行。2、特種加工 特種加工方法是不僅用機(jī)械能而且更多的應(yīng)用電能、化學(xué)能、聲能、光能、磁能等進(jìn)行加工。這些加工方法,在某種意義上說(shuō),即不使用普通刀具來(lái)切削工件材料,而是直接利用能量進(jìn)行加工,與傳統(tǒng)的切屑加工相比較,具有以下特點(diǎn)： 切除材料的能量不主要靠機(jī)械能，主要為其他形式的能量； “以柔克剛” 工具材料的硬度可低于工件材料的硬度，或者有傳統(tǒng)意義的刀具。 在加工過(guò)程中,工具與工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力。相應(yīng)的切削物理現(xiàn)象不明顯。 加工能量易于控制、轉(zhuǎn)換，可復(fù)合成新的工藝技術(shù)，適應(yīng)加工范圍廣。1）電火花加工 電火花加工是基于脈沖放電蝕除原理產(chǎn)生的,故又稱放電加工或電蝕加工。 電火花

27、加工原理圖,由脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置、工作液循環(huán)系統(tǒng)、工具電極等組成。1）電火花加工 加工時(shí)，脈沖電源的一極接工具電極,另一極接工件電極。兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油）中。工具電極由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙（0.010.05）。 當(dāng)脈沖電壓(100v左右)加到兩極之間，由于工具電極和工件之間的表面不是完全平滑的，而是存在著凹凸不平處，便將當(dāng)時(shí)條件下極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。 由于通道的截面積很小,放電時(shí)間極短,致使能量高度集中(106107w/2),放電區(qū)域產(chǎn)生瞬間高溫(5000)足以使材料熔化甚至汽化，以

28、致形成一個(gè)小凹坑。 第一次脈沖放電結(jié)束之后，間隔極短時(shí)間，第二個(gè)脈沖又在另一極間最近點(diǎn)擊穿放電。 如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。當(dāng)然工具也有損耗。1）電火花加工 可加工任何硬、脆、軟、韌和高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料，如硬質(zhì)合金、導(dǎo)電陶瓷、不銹鋼、鈦合金、工業(yè)純鐵、人造聚晶金剛石等，還可加工半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。 加工時(shí)，工具與工件不接觸，“切削力”極小。故適合于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工。特別適合加工復(fù)雜截面的形孔和形腔。 由于脈沖放電持續(xù)時(shí)間極短，加工表面的影響極小。故可加工熱敏感性很強(qiáng)的材料； 加工的表面，由許多小的弧坑組成，

29、有助于油膜形成，改善潤(rùn)滑。 調(diào)整脈沖參數(shù)，可以在同一臺(tái)機(jī)床上依次進(jìn)行粗、精加工； 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。1）電火花加工 (a)加工通孔 (b)加工模具形腔 (c) 加工環(huán)形內(nèi)腔 (d) 加工彎孔 (e)切割板料 (f) 磨拉絲模內(nèi)表面2）電解加工 電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生陽(yáng)極溶解的原理,將零件加工成形的一種方法 。 2）電解加工 加工時(shí),工件接直流電源的正極(陽(yáng)極)，按形狀要求制成的工具接負(fù)極(陰極) 兩極間保持0.11mm的間隙，具有一定壓力（0.52.5Mpa）的電解液從兩極間隙中高速(560m/s)流過(guò)。 接通直流電源后，工具陰極的凸出部分與工件陽(yáng)極的電極間隙最小，此處的電流密度最大

30、，單位時(shí)間內(nèi)消耗的電量最多。 根據(jù)法拉第定律，金屬陽(yáng)極的溶解量與通過(guò)的電量成正比。 因此工件上與工具陰極凸起部位的對(duì)應(yīng)部位比其他地方溶解迅速,并隨即被高速的電解液沖走。 同時(shí)工具陰極以一定速度(0.53mm/min)向工件進(jìn)給,達(dá)到預(yù)定的加工深度時(shí),就獲需形狀。2）電解加工 加工范圍廣，不受材料本身硬度、強(qiáng)度的限制，高硬、高強(qiáng)度及韌性的導(dǎo)電材料。可加工各種復(fù)雜形面。 無(wú)機(jī)械切削力和切削熱作用 工件不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力、變形及加工變質(zhì)層，也沒(méi)有飛邊毛剌。 加工精度高 可達(dá)0.1mm至0.01mm；表面粗糙度Ra值一般可達(dá)0.8m，最小Ra值可達(dá)0.1m。 2）電解加工 工具無(wú)損耗壽命常 在加工中，工

31、具只發(fā)生氫氣和沉淀而無(wú)溶解作用，理論上無(wú)損耗，使用壽命長(zhǎng)。 生產(chǎn)率較高 為電火花加工的510倍，有時(shí)甚至高于機(jī)械切削。 缺點(diǎn)也不少 電解加工的附屬設(shè)備多，造價(jià)高，占地面積大，加工穩(wěn)定性不高。電解液有腐蝕性，電解產(chǎn)物有污染，也應(yīng)引起重視。2）電解加工 電解整體葉輪：葉身形面形狀復(fù)雜，精度要求高，加工量大，用電解加工，比機(jī)械加工工期短、效率高，質(zhì)量好。3）超聲加工 它是利用超聲振動(dòng)為工具進(jìn)行加工的。 加工時(shí)，在工件和工具之間加入液體（水或煤油）和磨料混合的懸浮液，并使工具以很小的力F輕輕壓在工件上。超聲波發(fā)生的超聲頻振蕩，通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成16000Hz以上的超聲頻縱向振動(dòng)，并借助于變幅桿把振幅放大

32、到0.050.1mm左右。 變幅桿驅(qū)動(dòng)工具作超聲振動(dòng)，并以工具端面迫使工作液中懸浮的磨粒以很大的速度不斷撞擊和研磨工件表面，把工件加工區(qū)域內(nèi)的材料破碎成很細(xì)的微粒并打擊下來(lái)。 既然是基于局部的撞擊作用，可見，越是硬脆的材料，受到的破壞越大，也就越好加工。反之，脆性和硬度不大的塑性材，由于有緩沖作用而難加工。3）超聲加工 工具可用相對(duì)較軟的材料 如45號(hào)鋼，做成較復(fù)雜的形狀，故工具和工件間無(wú)須復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此超聲波機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、維修也方便。 適合加工薄壁、窄縫、低剛度工件加工過(guò)程中工具對(duì)工件材料的宏觀作用力小，熱影響小，不致引起變形及燒傷，表面粗糙度也較低，Ra值可達(dá)10.1m，加工

33、精度可達(dá)0.020.01 mm 。 磨粒硬度一般應(yīng)比被加工材料高，雖加工精度高，但工具磨損大，生產(chǎn)效率低。3）超聲加工 超聲加工雖生產(chǎn)率低，但其加工精度、表面粗糙度都較理想，能加工半導(dǎo)體，非導(dǎo)體的硬脆材料，如石英、寶石、鎢及鎢合金、瑪瑙等。另外，如寶石軸承、拉絲模、噴絲頭，還可以用于超聲拋光、光整加工、復(fù)合加工等許多方面。4）高能束加工 高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，去除工件上多余材料的加工方法。（1）激光加工的基本原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 （a）功率密度高 可加工以往認(rèn)為難加工的任何材料。 （b）接觸式加工,不污染材料 加工速度快、熱影響區(qū)小，變形也小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 （c

34、）能通過(guò)透明體進(jìn)行加工 如對(duì)真空管內(nèi)部進(jìn)行焊接等。4）高能束加工 （d）可精細(xì)加工 因?yàn)檩敵龉β士烧{(diào)，所以可用于精密微細(xì)加工，加工速度極高，打一個(gè)孔只需0.001s;加工精度可達(dá)0.001mm; 表面粗糙度Ra值0.40.1m。 （e）工具不損不換 作為非接觸性加工,不需要工具,所以不存在工具損耗和更換等到問(wèn)題。 （f）裝置簡(jiǎn)單,工作可靠 與電子束加工機(jī)相比，不需要真空，也不需要X射線進(jìn)行防護(hù)。因此裝置簡(jiǎn)單，工作可靠。 4）高能束加工 原理：當(dāng)激光的工作物質(zhì)釔鋁石榴石受到光泵的激發(fā)后，吸收具有特定波長(zhǎng)的光，在一定條件下可導(dǎo)致工作物質(zhì)中的亞穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)大于低能級(jí)粒子數(shù)，這種現(xiàn)象稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。此時(shí)

35、一旦有少量激發(fā)粒子產(chǎn)生受激輻射躍遷，造成光放大，再通過(guò)諧振腔內(nèi)的全反射鏡和部分反射鏡的反饋?zhàn)饔卯a(chǎn)生振蕩，此時(shí)由諧振腔的一端輸出激光。再通過(guò)透鏡聚焦形成高能光束，照射在工件表面上，既可進(jìn)行加工。4）高能束加工激光加工的應(yīng)用 如打孔、金剛石模具、鐘表軸承、陶瓷、橡膠、塑料等非金屬以及硬質(zhì)合金、不銹鋼等金屬材料，如硬質(zhì)合金的噴絲頭，一般要在100mm 的部位打出12000多個(gè)直徑為60m的小孔。 切割金屬、木材、紙、布料、皮革、陶瓷、塑料等。 激光還在焊接、熱處理、劃線、調(diào)動(dòng)平衡、微調(diào)等。多方面有廣泛的用途。4）高能束加工（2）電子束加工的基本原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 電子束加工的特點(diǎn)： （a）加工材料范圍廣,且與材料強(qiáng)度無(wú)關(guān)。 （b）加工速度快，效率非常高。 每分鐘可