第八章金屬切削機(jī)床與切削加工【本章要點(diǎn)】機(jī)床的分類及編號(hào)、金屬切削加工的基本

知識(shí)及車床、銑床、磨床加工特點(diǎn)與應(yīng)用。一、金屬切削機(jī)床分類目前,我國(guó)按機(jī)床的加工對(duì)象可分為通用機(jī)床、專門化機(jī)床

和專用機(jī)床。二、金屬切削機(jī)床型號(hào)的編制方法機(jī)床型號(hào)表示機(jī)床的類型、主要技術(shù)參數(shù)、使用及結(jié)構(gòu)特

性等。第一節(jié)金屬切削機(jī)床的分類及型號(hào)機(jī)床的類代號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母(大寫(xiě))表示,位于型號(hào)的首位,機(jī)床的

類別及分類代號(hào)見(jiàn)表8-1。圖8-1通用機(jī)床型號(hào)的表示方法1.機(jī)床的類代號(hào)表8-1機(jī)床類代號(hào)和分類代號(hào)2.通用特性、結(jié)構(gòu)特性代號(hào)當(dāng)某類型機(jī)床,除有普通型式外,還具有表8-2所列的通用特性,則在

類代號(hào)之后,用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母予以表示,例如,精密車床,在C

后面加M。表8-2機(jī)床通用特性代號(hào)3.機(jī)床的組、系代號(hào)每類機(jī)床劃分為十個(gè)組,每組又劃分為十個(gè)系(系列)。型號(hào)中的主參數(shù)用折算值(一般為機(jī)床主參數(shù)實(shí)際數(shù)值的1/10或1/

100)兩位數(shù)表示,位于組、系代號(hào)之后。5.機(jī)床重大改進(jìn)的序號(hào)當(dāng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能有重大改進(jìn)和提高時(shí),按其設(shè)計(jì)改進(jìn)的次序

分別用漢語(yǔ)拼音“A、B、C、D、…”表示,附在機(jī)床型號(hào)的末

尾,以示區(qū)別。4.機(jī)床的主參數(shù)和第二主參數(shù)其他特性代號(hào)主要用以反映各類機(jī)床的特性。7.企業(yè)代號(hào)企業(yè)代號(hào)包括機(jī)床生產(chǎn)廠家和研究單位代號(hào),用“-”與前面代號(hào)

分開(kāi)。6.其他特性代號(hào)質(zhì)量,達(dá)到圖樣所規(guī)定的有關(guān)技術(shù)要求。第二節(jié)金屬切削加工基本知識(shí)切削加工的目的是要使工件的加工精度和表面一、切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.切削運(yùn)動(dòng)機(jī)械零件一般由外圓面、內(nèi)圓面、平面和成形面等基本幾何形狀

組成。(1)切削加工表面在切削加工過(guò)程中,工件會(huì)形成三種表面,以車

床為例,如圖8-2所示。1)待加工表面。工件上有待切削的表面。2)加工表面。工件上正被切削刃切削的表面。2.切削要素3)已加工表面。工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。(2)切削用量三要素在切削加工中,切削用量包括切削速度、進(jìn)

給量和背吃刀量三要素。1)切削速度(vc)。它是切削刃上選定點(diǎn)在主運(yùn)動(dòng)中的線速度,單位

為m/min。圖8-2切削加工表面2)進(jìn)給量(f)。進(jìn)給量是指工件或刀具每轉(zhuǎn)一周或往復(fù)一次或刀具

每轉(zhuǎn)過(guò)一齒時(shí),工件與刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)的位移量。3)背吃刀量(ap)。切削深度是指在垂直于進(jìn)給方向上所量得的待

加工表面與已加工表面間的距離。例如,車外圓時(shí),它就是待加工

表面與已加工表面半徑之差。二、車刀的切削部分以及車刀主要角度1.車刀切削部分組成外圓車刀切削部分由三面二刃一尖組成,即一點(diǎn)二線三面,如圖8-3所示。圖8-3車刀的切削部分和正交平面,如圖8-4所示。1)基面。該面是通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)且平行于車刀安裝底面(水平

面)的平面。2)切削平面。該面是通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)且與切削刃相切,并與

基面垂直的平面。3)正交平面。該平面是通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)且同時(shí)垂直于基面

和切削平面的平面。2.車刀的輔助平面為了確定車刀的角度,需要建立三個(gè)輔助平面,即基面、切削平面圖8-4車刀的輔助平面(1)前角(γ0)指前面與基面的夾角,在平行于主切削速度并與主切

削刃垂直的主剖面內(nèi)測(cè)量。3.車刀主要角度及作用,如圖8-5所示。圖8-5車刀角度三、金屬切削機(jī)理分析1.切削過(guò)程及切削種類金屬切削過(guò)程實(shí)際上就是切屑的形成過(guò)程。圖8-7切屑形狀a)帶狀切屑b)節(jié)狀切屑c)崩碎切屑在一定的切削速度下切削塑性材料時(shí),常常發(fā)現(xiàn)靠近切削刃部位

粘附著一塊很硬的楔形金屬,稱為積屑瘤(即刀瘤),如圖8-8所示。圖8-8積屑瘤2.積屑瘤及其形成四、切削力與切削溫度1.切削合力(F)為了使切削過(guò)程得以進(jìn)行,必須克服材料彈性和塑料變形的抗力

、摩擦阻力。1)切削力Fc它是切削合力在主運(yùn)動(dòng)方向(vc方向)上的分力。它

消耗的功率最多,為Pc=

2)背向力Fp。切削合力在垂直于工作平面上的分力。由于車外圓

時(shí),刀具與工件在這個(gè)力的方向上無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),故背向力不消耗功

率。1)工件材料。工件材料的硬度、強(qiáng)度越高,切削力也越大。在材料

的硬度,強(qiáng)度相近的情況下,材料的塑性、韌性越大,則切削力也越

大。常小。(2)影響切削力的主要因素3)進(jìn)給力Ff。它是切削合力在進(jìn)給方向上的分力。由于進(jìn)給力遠(yuǎn)

小于切削力,進(jìn)給速度vf遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于切削速度,所以它消耗的功率非3)刀具角度。前角越大,切削層的變形越小,切削力越小。其他幾

個(gè)角度根據(jù)被加工材料情況而變化,詳細(xì)情況參見(jiàn)相關(guān)資料。2)切削用量。切削深度和進(jìn)給量增大時(shí),切削橫截面積也增大,切

屑粗壯,對(duì)刀具的擠壓變形抗力和摩擦力也會(huì)大些。因此,粗加工

時(shí)的合成切削抗力大于精加工時(shí)的合成切削抗力。2.切削溫度在切削過(guò)程中,由于被切削層材料的變形、分離及刀具與切削材

料間摩擦而產(chǎn)生的熱量叫切削熱。4)切削液。合理使用切削液,可以減小工件材料的變形抗力和摩擦

力,使合成進(jìn)給力減小。第三節(jié)車削加工在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)來(lái)

完成零件切削加工的方法稱為車削加工。一、車床的加工范圍車削加工過(guò)程連續(xù)平穩(wěn),車削加工的范圍也很廣,如圖8-11所

示。二、車刀車刀是金屬切削加工中應(yīng)用很廣的一類刀具。圖8-11車床加工范圍a)車外圓和圓臺(tái)b)車端面和倒角c)車槽和車斷d)車錐體e)車螺紋f)車成形面g)車孔h)鉆孔i)滾花j)擴(kuò)孔圖8-12車刀結(jié)構(gòu)形式a)整體式車刀b)焊接式車刀c)機(jī)夾式車刀d)可轉(zhuǎn)位式車刀表8-3車刀結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)及用途三、常見(jiàn)表面的車削方法及所用車刀1.外旋轉(zhuǎn)表面的車削及車刀常見(jiàn)的外旋轉(zhuǎn)面的車削及所用刀具如圖8-13所示,其中90°偏刀2、

9及端面90°偏刀8可車削與工件軸線成90°的臺(tái)階面。圖8-13常見(jiàn)的外旋轉(zhuǎn)表面的車削及所用刀具(同一編號(hào)為相同刀具)v—主運(yùn)動(dòng)f1—縱向進(jìn)給f2—橫向進(jìn)給2.常見(jiàn)內(nèi)旋轉(zhuǎn)表面的加工及所用刀具常見(jiàn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)表面的車削加工及所用刀具如圖8-14所示。圖8-14常見(jiàn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)表面的加工及所用刀具f1—縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)—手動(dòng)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)f2—橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)四、其他表面的車削1.車錐體車錐體的方法有幾種,這里僅介紹兩種。圖8-15車錐體a)車短錐b)轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板車錐體2.車螺紋螺紋車刀的刃口形狀決定了螺紋端面的形狀,采用某種形狀的螺

紋車刀,就相應(yīng)地車出這種截面形狀的螺紋。3.車成形面對(duì)要求不高的成形面,可以同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中、小滑板手柄,通過(guò)縱、橫

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的配合來(lái)加工出所需要的成形面;對(duì)于尺寸和形狀要求

較高的成形面,應(yīng)采用成形車刀(將刀刃磨成與成形面截面形狀相符的形狀)。圖8-16車螺紋圖8-17車成形面五、車削加工的特點(diǎn)車削加工與其他加工形式相比有如下特點(diǎn):1)車削是最常見(jiàn)的一種加工形式,它的加工范圍較大。2)一般情況下,車削過(guò)程是連續(xù)切削,切削力比較穩(wěn)定,加工比較平

穩(wěn),有利于提高生產(chǎn)率。3)車刀是刀具中最簡(jiǎn)單和通用性較強(qiáng)的一種,其制造、刃磨、安裝

均較方便,這就便于根據(jù)具體加工要求選用合理的刀具幾何角度,以利于提高生產(chǎn)率。4)車削加工多用于粗加工或半精加工,也可用于非鐵金屬的精加工

。六、CA6140型普通臥式車床CA6140型普通臥式車床的加工范圍較大,適應(yīng)性較廣,主要用于單

件、小批量生產(chǎn)。1.機(jī)床的組成CA6140型普通臥式車床的主要組成部件如圖8-18所示,其附件如圖8-19所示。圖8-18CA6140型普通臥式車床1—主軸變速箱2—刀架3—尾座4—床身5—右床腿6—溜板箱7—左床腿8—進(jìn)給箱圖8-19車床的常用附件a)三爪自定心卡盤b)四爪單動(dòng)卡盤c)花盤d)花盤與彎板e(cuò))固定頂尖f)莫氏錐套“←”表示用螺栓壓緊1—調(diào)整螺釘2—卡爪3—工件4—壓板5—螺釘、螺母6—V形塊7—配重8—彎板2.機(jī)床的主要技術(shù)規(guī)格CA6140型普通臥式車床的主要技術(shù)規(guī)格如下:床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑

400mm七、其他車床簡(jiǎn)介1.立式車床如圖8-20所示為立式車床外觀圖。圖8-20立式車床1—底座2—工作臺(tái)3—垂直刀架4—橫梁5—立柱6—側(cè)刀架2.轉(zhuǎn)塔車床圖8-21轉(zhuǎn)塔車床1—床身2—溜板箱3—進(jìn)給箱4—主軸變速箱5—前刀架6—轉(zhuǎn)塔刀架第四節(jié)銑削加工在銑床上用銑刀對(duì)工件進(jìn)行切削加工稱為銑削

加工。1.常見(jiàn)銑削方法及銑刀在銑床上利用各種銑刀可以加工平面、溝槽、成形表面及齒輪等

。圖8-22銑水平面a)用圓柱形銑刀銑削b)用端銑刀銑削圖8-23銑垂直面a)用端銑刀銑削b)用立銑刀銑削2.銑削加工的特點(diǎn)1)在銑削加工過(guò)程中,銑刀的旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),裝在工作臺(tái)上的工件

相對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2)銑刀是多齒刀具,每個(gè)刀齒在一轉(zhuǎn)中參加切削的時(shí)間較短,因而

刀齒冷卻條件較好,有利于延長(zhǎng)銑刀的使用壽命。3)刀齒每次切入工件時(shí)會(huì)引起沖擊,使刀齒磨損加快,甚至?xí)?/p>

崩刃,而且還使切削過(guò)程不平穩(wěn)。圖8-24銑斜面a)用角度銑刀銑削b)轉(zhuǎn)動(dòng)銑頭銑削圖8-25銑直槽a)用盤形銑刀銑削b)用主銑刀銑削圖8-26銑T形槽圖8-27銑成形面4)由于總切削面積是變化的,因而銑削力也是變化的,這將會(huì)使機(jī)

床和刀具發(fā)生振動(dòng),影響工件的加工質(zhì)量。5)銑削主要用于粗加工或半精加工。3.銑床銑床的種類很多,下面介紹幾種應(yīng)用較為廣泛的銑床。圖8-28X6132型銑床1—床身2—橫梁3—主軸4—縱向工作臺(tái)5—橫向工作臺(tái)6—升降臺(tái)7—底座8—主電動(dòng)機(jī)圖8-29立式升降臺(tái)銑床圖8-30圓工作臺(tái)銑床1—底座2—滑座3—圓工作臺(tái)4—立柱5—主軸箱圖8-31龍門銑床第五節(jié)鉆削及鏜削加工一、鉆削用鉆頭或鉸刀、锪刀等刀具在工件上加工孔的方法,統(tǒng)稱鉆

削加工。1.鉆床的加工范圍鉆床的加工范圍較廣,在鉆床上采用不同的刀具,可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、鉆沉孔和刮平面等工作。圖8-32鉆床所能完成的工作a)鉆孔b)擴(kuò)孔c)鉸孔d)攻螺紋e)鉆埋頭孔f)刮平面2.鉆削加工的特點(diǎn)1)鉆孔時(shí),鉆頭易產(chǎn)生“引偏”現(xiàn)象。2)鉆孔排屑困難,難于冷卻潤(rùn)滑,故鉆削溫度較高。3)鉆削力較大,鉆頭易磨損。3.鉆床(1)立式鉆床圖8-33所示為立式鉆床的外觀圖。圖8-33立式鉆床1—工作臺(tái)2—主軸3—進(jìn)給箱4—主軸變速箱5—立柱6—底座二、鏜削加工鏜刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng),工件或鏜刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法

稱為鏜削加工。圖8-34搖臂鉆床1—底座2—立柱3—搖臂4—主軸箱5—主軸6—工作臺(tái)圖8-35臺(tái)式鉆床圖8-36臥式銑鏜床1—后支承2—后立柱3—工作臺(tái)4—鏜軸5—平旋盤6—徑向?qū)к?—前立柱8—主軸箱9—尾筒10—床身11—下滑座12—上滑座圖8-37臥式銑鏜床的典型加工方法第六節(jié)磨削加工在磨床上用砂輪以較高線速度對(duì)工件進(jìn)行切削

加工的方法稱為磨削加工。一、砂輪砂輪是磨床的主要切削工具。二、磨削過(guò)程的實(shí)質(zhì)磨粒的切削過(guò)程如圖8-39所示。圖8-38砂輪的組成及磨粒的形狀a)砂輪的組成及磨削示意圖b)磨粒的形狀三、常見(jiàn)的磨削加工方法1.磨外圓(包括外錐面)磨外圓在普通外圓磨床和萬(wàn)能外圓磨床上進(jìn)行,具體方法有縱磨

法(圖8-40)和橫磨法(圖8-41)兩種。圖8-39磨粒的磨削過(guò)程a)切削作用b)刻劃作用c)摩擦拋光作用圖8-40縱磨法磨外圓a)磨軸零件外圓b)磨盤套零件外圓c)磨軸零件錐面圖8-41橫磨法磨外圓a)磨軸零件外圓b)磨成形面c)扳轉(zhuǎn)頭架磨短錐面磨內(nèi)圓在內(nèi)圓磨床和萬(wàn)能外圓磨床上進(jìn)行,其方法如圖8-42所示,

與磨外圓相比,磨內(nèi)圓生產(chǎn)率低,加工精度和表面質(zhì)量也較難控制

。3.磨平面磨平面在平面磨床上進(jìn)行,其方法有周磨法和端磨法兩種,如圖8-4

3所示。2.磨內(nèi)圓(包括內(nèi)錐面)圖8-42磨內(nèi)圓的方法a)磨內(nèi)圓b)扳轉(zhuǎn)上工作臺(tái)磨錐孔1)磨削可以加工普通刀具難以完成的高硬度、高脆性材料的切削,

如淬硬鋼、硬質(zhì)合金、不銹鋼、玻璃、陶瓷等,但磨圖8-43磨平面的方法a)周磨法b)端磨法四、磨削加工的特點(diǎn)2)能獲得很高的加工精度和很小的表面粗糙度值。3)速度快、效率高,尤其是外圓磨和平面磨。高速切削時(shí)導(dǎo)致磨削

區(qū)的瞬時(shí)高溫可達(dá)近千攝氏度。因此,磨削時(shí)通常使用切削液,以

幫助散熱降溫并沖走磨屑。1.外圓磨床外圓磨床又分普通外圓磨床和萬(wàn)能外圓磨床。五、磨床為了適應(yīng)各種不同表面加工的需要,磨