項目八金屬切削加工任務(wù)８－１金屬切削加工的認知任務(wù)８－２切削加工方法的選擇任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知金屬切削加工是指使用金屬切削刀具從工件上切除多余（或預(yù)留）的金屬（使之成為切屑），從而形成已加工表面，使工件達到預(yù)定的幾何形狀、尺寸準確度、位置精度、表面質(zhì)量的一種零件加工方法。常用的金屬切削方法有車削、鉆削、鏜削和磨削等，金屬切削加工的形式雖然有多種，但它們在切削運動、切削刀具、切削用量及切削過程中產(chǎn)生的許多物理現(xiàn)象等方面，都有著共同的規(guī)律。一、切削加工概述金屬切削過程是指工件上一層多余的金屬被刀具切除和已加工表面形成的過程。在這個過程中始終存在刀具與工件（金屬材料）之間的相對運動，并帶來如形成切屑、切削力、切削熱與切削溫度及刀具的磨損等一系列現(xiàn)象。下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知１.切削運動為了切除工件上多余的金屬，刀具與工件之間必須做一定的相對運動，即切削運動。根據(jù)切削運動在切削加工過程中的功用分為主運動和進給運動。２.工件上的加工表面在整個切削加工過程中，隨著切削運動的進行，工件上有三個不斷變化的表面，如圖８.３所示。待加工表面是指工件上有待切除的表面，已加工表面指工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面，切削表面是指工件上由刀具切削刃形成的正在切削的那一部分表面，它在刀具或工件的下一轉(zhuǎn)里被切除，或由下一切削刃切除。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知３.切削用量要素切削加工有很多種形式，不同工件材料、不同的機床和刀具、工藝要求以及技術(shù)經(jīng)濟性使得在切削加工時要選定不同的切削參數(shù)，稱為切削用量要素，也稱為切削用量。切削用量主要有切削速度ｖｃ、進給量ｆ（或進給速度ｖｆ）、背吃刀量ａｐ。它是調(diào)整刀具與工件間相對運動速度和相對位置所需的工藝參數(shù)，如圖８.４所示。４.切削層尺寸表面要素切削層是刀具切削部分切過工件的一個單程時所切除的工件材料層。切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的負荷和切屑的尺寸大小，如圖８.４所示。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知二、金屬切削刀具在切削加工過程中，大多是由擔(dān)當(dāng)切削工作的刀具直接接觸被加工的工件毛坯，通過相對運動去除多余的金屬，從而得到理想的加工表面，因此刀具的性能在很大程度上影響著金屬切削加工質(zhì)量。金屬切削加工方法有很多種，因此切削刀具種類也很多，有車刀、刨刀、銑刀和鉆頭等。刀具通常由刀柄和切削部分兩部分組成。刀柄部分起支撐作用，是被夾持和定位的部位，一般選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼制造。切削部分也稱刀頭部分，切削時主要靠其與工件毛坯接觸并完成切削工作，刀具切削性能的優(yōu)劣取決于切削部分的材料、幾何參數(shù)以及刀具結(jié)構(gòu)。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知１.刀具材料切削加工過程中，加工生產(chǎn)率和刀具耐用度、刀具消耗、加工精度和表面質(zhì)量的優(yōu)劣等，在很大程度上都取決于刀具材料的選擇。２.車刀切削部分的幾何參數(shù)各種刀具的幾何形狀各異，復(fù)雜程度不等，但它們切削部分的結(jié)構(gòu)和幾何角度都具有許多共同的特征。其中車刀是最常用、最簡單和最基本的切削工具，因而最具有代表性。其他刀具都可以看作是車刀的組合或變形。研究金屬切削工具時，通常以外圓車刀為例進行研究和分析。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知３.刀具磨損和刀具壽命刀具在切削加工過程中與工件之間產(chǎn)生劇烈的擠壓、摩擦，自身也會發(fā)生磨損。刀具的正常磨損是連續(xù)的、逐漸的發(fā)展過程；在加工過程中由于沖擊、振動、熱效應(yīng)等造成刀具崩刃、碎裂而損壞的情況屬于非正常磨損，一般是隨機的、突發(fā)的破壞。這里僅分析刀具的正常磨損。三、金屬切削過程及其物理現(xiàn)象金屬切削過程從實質(zhì)上講，就是產(chǎn)生切屑和形成已加工表面的過程。在切削過程中產(chǎn)生切削變形、切削力、切削溫度和刀具磨損等基本物理現(xiàn)象。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知１.切屑形成及切削變形過程（１）切屑形成實驗研究表明，金屬切削的特點是被切金屬層在刀具的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變形以后轉(zhuǎn)變?yōu)榍行己托纬梢鸭庸け砻?，如圖８.１０所示。切削塑性金屬時，工件在受到刀具的擠壓后，切削層金屬在ＯＡ滑移面以左發(fā)生彈性變形，在ＡＯＭ滑移面上達到最大值，切削層金屬被擠裂而破壞越過ＯＭ面，切削層金屬被切離并沿刀具前刀面流出而形成切屑。隨刀具前行，切屑不斷流出，切削層金屬連續(xù)經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、擠裂和切離四個階段，直至完成切削。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知金屬切削時，由于工件材料、刀具幾何形狀和切削用量不同，會形成帶狀切屑、節(jié)狀切屑、粒狀切屑、崩碎切屑等各種不同形態(tài)的切屑。（２）變形區(qū)域切削過程中金屬變形大致可分為３個區(qū)域：①第Ⅰ變形區(qū)：是切屑形成的主要區(qū)域，工件材料在刀具前刀面的擠壓作用下，逐漸發(fā)生塑性變形。從ＯＡ線開始，到ＯＭ線結(jié)束。當(dāng)切削層金屬離開ＯＭ面時已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，并沿著刀具前刀面流動。切削過程中切削力、切削熱主要來自該區(qū)域。②第Ⅱ變形區(qū)：是切屑與前刀面間的摩擦變形區(qū)，前刀面與切屑底層之間產(chǎn)生劇烈摩擦，使切屑底層的金屬晶粒纖維化。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知該區(qū)域?qū)Ψe屑瘤的形成和前刀面的磨損有直接關(guān)系。③第Ⅲ變形區(qū)：是工件已加工表面與刀具后面的摩擦區(qū)，該區(qū)域?qū)ぜ鸭庸け砻娴淖冃螐娀蜌堄鄳?yīng)力及刀具后面的磨損有很大影響。２.積屑瘤在某一定切削速度范圍內(nèi)，切削塑性金屬時切削刃附近的前刀面上會出現(xiàn)一小塊很硬的金屬堆積物，代替切削刃工作，稱為積屑瘤。３.切削力金屬切削時，刀具切入工件使被切金屬層發(fā)生變形成為切屑所需要的力稱為切削力。切削力是設(shè)計刀具、機床、夾具的重要依據(jù)。上一頁下一頁返回任務(wù)８－１金屬切削加工的認知４.切削熱和切削溫度切削熱和切削溫度是切削過程的重要物理現(xiàn)象之一。切削溫度影響工件材料的性能、前刀面上的摩擦系數(shù)和切削力的大?。挥绊懙毒吣p和刀具壽命；影響積屑瘤的產(chǎn)生和加工表面質(zhì)量；也影響工藝系統(tǒng)的熱變形和加工精度。上一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇切削加工方法很多，根據(jù)所用機床與刀具的不同，可分為車削、鉆削、鏜削、銑削、刨削、磨削、成形表面加工及特種加工等。金屬切削加工過程通常是由金屬切削機床來完成的。一、機床的分類和編號１.機床的分類機床的傳統(tǒng)分類方法，主要是按加工性質(zhì)和所用刀具進行分類。按照國標ＧＢ／Ｔ１５３７５—２００８，機床可分為１２類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機床、切斷機床和其他機床等。下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇在每一類機床中，又按工藝特點、布局形式、結(jié)構(gòu)性能等不同，分為若干組。每一組中，又細分為若干系。在同一類機床中，按照加工精度不同，又分為普通機床、精密機床和高精度機床三個等級；按使用范圍，分為通用機床和專用機床；按自動化程度，分為手動機床、機動機床、半自動機床和自動機床；按尺寸和質(zhì)量，可分為一般機床和重型機床等。通常機床根據(jù)加工性質(zhì)進行分類，再根據(jù)某些特點進行描述，如半自動車床、高精度外圓磨床等。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇２.機床的編號機床型號用來表示機床類別、主要參數(shù)和主要特性的代號，ＧＢ／Ｔ１５３７５—２００８是現(xiàn)行機床型號編制標準。機床型號的編制采用漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字按一定規(guī)律組合的方式來表示。如ＣＭ６１４０精密臥式車床，其型號中的代號及數(shù)字的含義如下：Ｃ———機床類型代號（車床類）；Ｍ———機床通用特性代號（精密機床）；６———機床組別代號（落地及臥式車床組）；１———機床系別代號（臥式車床系）；４０———主參數(shù)代號（床身上最大回轉(zhuǎn)直徑４００ｍｍ）。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇二、車削加工車削加工是在車床上利用工件相對于刀具旋轉(zhuǎn)對工件進行切削加工的方法，車削是最基本、最常見的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。１.車床車床是完成車削加工必需的設(shè)備。車床的主運動通常是工件的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動通常是刀具的直線運動。按工藝特點、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床可以分為臥式車床、落地車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床以及仿形車床等。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇３.車削加工的工藝特點與應(yīng)用（１）車削加工的工藝特點①加工范圍較廣。車削可加工不同類型工件的回轉(zhuǎn)表面、端面和成形面；可加工各種鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的工件，可獲得低精度、中等精度和相當(dāng)高的精度；適用于各種生產(chǎn)類型。②生產(chǎn)率高。由于車削為連續(xù)加工，在加工過程中基本上無沖擊現(xiàn)象，可以采取很高的切削速度；車刀的剛度好，可以采用相當(dāng)大的背吃刀量和進給量，因此生產(chǎn)率高。③生產(chǎn)成本低。許多車床夾具都作為車床附件生產(chǎn)，可以滿足一般零件裝夾要求，生產(chǎn)準備較簡單。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇車刀的結(jié)構(gòu)簡單，制造、刃磨和安裝都很方便，因此車削與其他加工形式相比，生產(chǎn)成本較低。④容易保證工件各加工面的位置精度。對于軸和盤套類零件，由于各加工面具有同一回轉(zhuǎn)軸線，并與車床主軸的回轉(zhuǎn)軸線重合，可在一次裝夾中加工出不同直徑的外圓、內(nèi)孔及端面，所以可以較好地保證各加工面間的同軸度和垂直度等。（２）車削加工的應(yīng)用車削適于加工各種回轉(zhuǎn)成形面，如圖８.１４所示，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車削方法加工，如車內(nèi)外圓柱面、車內(nèi)外圓錐面、車端面和車臺階、車溝槽和切斷、車螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇車床除可用車刀對工件進行各種車削加工外，還可用鉆頭、鉸刀、絲錐和滾花刀進行鉆孔、鉸孔、攻螺紋和滾花等操作。三、鉆削和鏜削加工鉆削和鏜削主要用于孔的加工，鉆床和鏜床可以看作是為適應(yīng)孔加工而專門制造的機床。１.鉆削加工（１）鉆床鉆床是主要用鉆頭在工件上加工孔的機床，主要用來加工外形比較復(fù)雜、沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔，如蓋板、箱體和機架等零件上的各種孔。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇在鉆床上加工時，通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可完成鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋、锪埋頭孔和锪端面等工作。鉆床的加工方法及所需的運動如圖８.１５所示。鉆床分為臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床等多種類型，由于受鉆頭結(jié)構(gòu)和切削條件的影響，鉆孔的加工質(zhì)量不高，常用于孔的粗加工。（２）鉆削加工鉆床上常用的刀具分為兩類：一類用于在實體材料上加工孔，如麻花鉆、扁鉆、中心鉆及深孔鉆等；另一類用于對工件上已有的孔進行再加工，如擴孔鉆、鉸刀等。其中麻花鉆是最常用的孔加工刀具。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇（３）鉆削的應(yīng)用由于鉆削的精度較低，表面較粗糙，一般加工精度在ＩＴ１０以下，表面粗糙度Ｒａ值大于１２.５μｍ，生產(chǎn)效率也比較低，因此，鉆孔主要用于粗加工。例如精度和粗糙度要求不高的螺釘孔、油孔和螺紋底孔等。但精度和粗糙度要求較高的孔，也要以鉆孔作為預(yù)加工工序。單件、小批生產(chǎn)中，中小型工件上的小孔（一般Ｄ＜１３ｍｍ）常用臺式鉆床加工，中小型工件上直徑較大的孔（一般Ｄ＜５０ｍｍ）常用立式鉆床加工；大中型工件上的孔應(yīng)采用搖臂鉆床加工；回轉(zhuǎn)體工件上的孔多在車床上加工。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇（４）擴孔擴孔是用擴孔工具對孔進行再加工以擴大孔徑、提高孔質(zhì)量的一種孔加工方法。它可用于孔的最終加工或鉸孔、磨孔前的預(yù)加工。擴孔主要使用擴孔鉆，其結(jié)構(gòu)與麻花鉆相似，如圖８.１７所示，但齒數(shù)較多，一般有３～４齒，因而導(dǎo)向性好，軸向抗力小，切削條件比鉆削好。另外擴孔鉆鉆心較粗，剛度高，切削過程平穩(wěn)，因此精度較高。擴孔屬于半精加工，其加工精度可達到ＩＴ１０～ＩＴ９，加工后表面粗糙度Ｒａ值為６.３～３.２μｍ。（５）鉸孔鉸孔是使用鉸刀從工件孔壁切除微量金屬層，以提高尺寸精度和降低表面粗糙度的加工方法，主要用于中小直徑孔的半精加工和精加工。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇鉸刀加工時加工余量小，刀具齒數(shù)多、剛性和導(dǎo)向性好，鉸孔生產(chǎn)率高，容易保證孔的精度和表面粗糙度，鉸孔的加工精度可達ＩＴ７～ＩＴ６級，甚至ＩＴ５級。表面粗糙度Ｒａ值可達１.６～０.４２μｍ，所以得到廣泛應(yīng)用。但鉸刀是定值刀具，一種規(guī)格的鉸刀只能加工一種尺寸和精度的孔，且不宜鉸削非標準孔、臺階孔和盲孔；同時為了提高鉸孔的精度，通常鉸刀與機床主軸采用浮動連接，所以鉸刀只能修正孔的形狀精度，提高孔徑尺寸精度和減小表面粗糙度，不能修正孔軸線的歪斜。對于中等尺寸以下較精密的孔，鉆—擴—鉸是生產(chǎn)中經(jīng)常采用的典型工藝方案。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇２.鏜削加工利用鉆、擴、鉸等方法加工孔只能保證孔本身的形狀尺寸精度。而對于一些復(fù)雜工件（如箱體、支架等）上有若干同軸度、平行度及垂直度等位置精度要求的孔（稱為孔系），上述加工方法難以完成，必須使用鏜削加工。鏜削加工是利用鏜刀回轉(zhuǎn)作為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動的切削加工方法。鏜削主要在鏜床上進行。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇四、銑削加工銑削加工時通常銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動，工件或銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、臺階溝槽、各種成形表面以及切斷等，如圖８.１９所示。１.銑床銑床指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。銑床的種類很多，按其結(jié)構(gòu)分主要有臺式銑床、臥式銑床、龍門式銑床、平面銑床、升降臺銑床、搖臂銑床、專用銑床等。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇銑床工作臺臺面上有幾條Ｔ形槽，較大的工件可以使用螺釘和夾板直接裝夾在工作臺上，中小型的工件常常通過機床用平口虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺和分度頭等機床附件裝夾在工作臺上。２.銑刀銑刀為多齒回轉(zhuǎn)刀具，其每一個刀齒都相當(dāng)于一把車刀固定在銑刀的回轉(zhuǎn)面上。銑刀的類型很多，結(jié)構(gòu)不一，應(yīng)用范圍很廣，是金屬切削刀具中種類最多的刀具之一。銑刀按其用途可分為加工平面用銑刀、加工溝槽用銑刀、加工成形面用銑刀等類型。通用規(guī)格的銑刀已標準化，一般均由專業(yè)工具廠制造。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇銑刀由刀齒和刀體兩部分組成。刀齒分布在刀體圓周面上的銑刀稱圓柱銑刀，它又分為直齒和螺旋齒兩種，如圖８.２０（ａ）、（ｂ）所示。由于直齒圓柱銑刀切削不平穩(wěn)，現(xiàn)一般用螺旋齒圓柱銑刀。端銑刀是用端面和圓周面上的刀刃進行切削的，它又分為整體式端銑刀和鑲齒式端銑刀兩種，如圖８.２０（ｃ）、（ｄ）所示。鑲齒式端銑刀刀盤上裝有硬質(zhì)合金刀片，加工平面時可進行高速切削，生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。銑刀的每個刀齒相當(dāng)于一把車刀，其切削部分幾何角度及其作用與車刀基本相同。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇３.銑削的工藝特點①生產(chǎn)率高。銑刀是典型的多刃刀具，加工過程有幾個刀齒同時參加切削，總的切削寬度較大；銑削時的主運動是銑刀的旋轉(zhuǎn)，有利于進行高速切削，故銑削的生產(chǎn)率高于刨削加工。②銑削加工范圍廣。可以加工刨削無法加工或難以加工的表面。例如可銑削周圍封閉的凹平面、圓弧形溝槽、具有分度要求的小平面和溝槽等。③加工質(zhì)量中等。由于是斷續(xù)切削，刀齒在切入和切出工件時會產(chǎn)生沖擊，而且每個刀齒的切削厚度也時刻在變化，這就引起切削面積和切削力的變化。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇因此，銑削過程不平穩(wěn)；容易產(chǎn)生振動，因此銑削經(jīng)粗、精加工后只能達到中等精度。經(jīng)濟加工精度一般可達ＩＴ９～ＩＴ８級，表面粗糙度Ｒａ值為６.３～１.６μｍ。④加工成本較高。銑床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于銑刀的形狀使得制造與刃磨比刨刀困難，所以銑削成本比刨削高。４.銑削加工的應(yīng)用銑削加工適用于單件小批量生產(chǎn)，也可用于大批量生產(chǎn)。由于銑刀是多齒刀具，銑削時同時有幾個刀齒進行切削，主運動是連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動，切削速度較高，銑削生產(chǎn)率較高，是平面的主要加工方法。特別在成批大量生產(chǎn)中，一般平面都采用端銑銑削。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇五、刨削、插削和拉削加工１.刨削加工刨削是用刨刀對工件做水平直線往復(fù)運動的切削加工方法，刨削主要用來加工平面（包括水平面、垂直面和斜面），是平面加工的主要方法之一，也廣泛地用于加工直槽，如直角槽、燕尾槽和Ｔ形槽等。如果進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和增加某些附件，還可以用來加工齒條、齒輪、花鍵和母線為直線的成形面等。刨削的加工范圍如圖８.２１所示。刨床是指用刨刀加工工件表面的機床。常見的刨床有牛頭刨床、懸臂刨床和龍門刨床、插床等。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇牛頭刨床的最大刨削長度一般不超過１０００ｍｍ，因此只適于加工中、小型工件；龍門刨床剛度較好，而且有２～４個刀架可同時工作，主要用來加工大型工件，或同時加工多個中、小型工件。刨削工藝特點主要體現(xiàn)在通用性好、加工精度不高，生產(chǎn)率低，因此刨削主要用在單件、小批生產(chǎn)中，在維修車間和模具車間應(yīng)用較多。２.插削加工插削加工可以認為是立式刨削加工，主要用于中加工零件的內(nèi)表面，如方孔、多邊形孔、孔內(nèi)鍵槽、花鍵槽等，特別適于加工盲孔或有障礙臺肩的內(nèi)表面。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇插削在插床上進行。插削加工時利用插刀的豎直往復(fù)運動為主運動，工作臺帶動工件沿垂直于主運動方向的間歇運動為進給運動，圓形工作臺可以繞垂直軸線回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)圓周進給和分度，如圖８.２２所示。插床的生產(chǎn)率和精度都較低，主要用于單件小批量生產(chǎn)，在批量生產(chǎn)中常被銑床或拉床代替。但在加工不通孔或有障礙臺肩的內(nèi)孔鍵槽時，就只有利用插床了。３.拉削加工拉削可以認為是刨削的進一步發(fā)展。如圖８.２３所示，它是利用多齒的拉刀，逐齒依次從工件上切下很薄的金屬層，使表面達到較高的精度和較小的粗糙度值。拉削所用的機床稱為拉床。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇拉刀是一種加工內(nèi)外表面的多齒高效工具。它依靠刀齒的尺寸或廓形變化來切除加工余量，以達到要求的形狀尺寸和表面粗糙度。拉床的結(jié)構(gòu)簡單，拉削時拉刀做平穩(wěn)的低速直線運動，它是加工過程的主運動，進給運動則靠拉刀本身的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。能加工各種形狀貫通的內(nèi)、外表面，如圖８.２４所示。拉削精度高、拉刀使用壽命長。拉床的生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好，精度一般為ＩＴ９～ＩＴ７，表面粗糙度Ｒａ值為１.６～０.８μｍ。但拉刀制造復(fù)雜，成本高，且一把拉刀只能加工一種尺寸表面，所以拉床主要用于大批量生產(chǎn)。上一頁下一頁返回任務(wù)８－２切削加工方法的選擇六、磨削加工磨削加工是用磨具或磨料以較高的線速度對工件表面進行加工的方法。磨具按形狀分為磨輪（砂輪）和磨條。磨削屬精加工。上一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定在實際生產(chǎn)中，由于零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、形位精度、生產(chǎn)數(shù)量和技術(shù)條件等要求不同，所以對于某一零件，通常不是在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的加工工藝過程才能完成。一、零件切削加工工藝的基礎(chǔ)知識１.工藝基礎(chǔ)的基本概念（１）生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程是指將原材料（或半成品）經(jīng)過各種加工制成產(chǎn)品的全部過程。對機器生產(chǎn)而言，包括原材料的運輸和保存、生產(chǎn)的準備、毛坯的制造、零件的加工和熱處理、產(chǎn)品的裝配及調(diào)試，油漆和包裝等內(nèi)容。下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定生產(chǎn)過程的內(nèi)容十分廣泛，為更好地組織生產(chǎn)、保證質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，一種產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，往往是由許多企業(yè)聯(lián)合完成的。如機床常由主機廠與冶金廠、鑄造廠、標準件廠、電機廠等互相配合共同完成。在生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸、相對位置和性能等，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程，它是生產(chǎn)過程的主要部分。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理；零件的機械加工等，都屬于工藝過程。工藝過程中，若用機械加工的方法直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為合格零件的工藝過程，稱為機械加工工藝過程；上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定同樣，將加工好的零件裝配成機器使之達到所要求的裝配精度并獲得預(yù)定技術(shù)性能的工藝過程，稱為裝配工藝過程。（２）機械加工工藝過程的組成一個零件的機械加工工藝過程往往是在不同的機床上采用不同的加工方法完成的，是由一個或若干個順序排列的工序組成的。工序又可分為若干個安裝、工位、工步和走刀等各個加工層次。工序不僅是工藝過程的基本組成單元，也是制訂時間定額、配備工人、安排作業(yè)和進行質(zhì)量檢驗的基本單元。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定（３）生產(chǎn)類型根據(jù)工廠（或生產(chǎn)車間）生產(chǎn)專業(yè)化程度的不同，按照產(chǎn)品的大小、特點、生產(chǎn)計劃及其投入生產(chǎn)的連續(xù)性，將生產(chǎn)分為三種生產(chǎn)類型：①單件生產(chǎn)。單個生產(chǎn)某個零件，很少重復(fù)地生產(chǎn)，如重型機械、大型船舶的制造。②成批生產(chǎn)。成批地制造相同的零件，生產(chǎn)呈周期性重復(fù)，如通用機床、電機、發(fā)動機等的生產(chǎn)。根據(jù)批量的大小，又分為小批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)等。③大量生產(chǎn)。當(dāng)產(chǎn)品的制造數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點經(jīng)常是重復(fù)進行一種零件的某一工序的生產(chǎn)，如軸承、螺栓等標準件的生產(chǎn)。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定擬定零件的工藝過程時，由于零件的生產(chǎn)類型不同，所采用的加方法、機床設(shè)備、工夾量具、毛坯及對工人的技術(shù)要求等，都有很大的不同。２.工件的裝夾和定位工件在開始加工前，為了保證工件的位置精度和用調(diào)整法獲得尺寸精度，必須使工件在機床上或夾具中占有某一正確的位置，這個過程稱為定位。為了使定位好的工件不至于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，還需將工件壓緊夾牢，這個過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個過程合起來稱為裝夾。工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率、加工成本及操作安全都有直接影響。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定３.基準機械零件是由若干個表面組成的，在零件加工過程中要保證零件表面的相對關(guān)系，必須確定一個基準?；鶞适橇慵嫌脕泶_定其他點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準可分為設(shè)計基準和工藝基準兩類。４.定位基準的選擇當(dāng)根據(jù)工件加工要求確定工件應(yīng)限制的自由度數(shù)后，某一方向自由度的限制往往會有幾個定位基準可選擇，此時提出了如何正確選擇定位基準的問題。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定定位基準有粗基準和精基準之分。在加工起始工序中，只能用毛坯上未曾加工過的表面作為定位基準，該表面稱為粗基準。利用已加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。二、零件切削加工工藝的制定１.制定工藝規(guī)程的內(nèi)容和要求機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要技術(shù)文件，同時也是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)準備工作的依據(jù)。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。一個良好的工藝規(guī)程應(yīng)滿足零件的全部技術(shù)要求，并且要求生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、勞動條件好。２.制定工藝規(guī)程的步驟（１）零件的工藝分析制訂零件的機械加工工藝規(guī)程時，最終目的是為了滿足零件的技術(shù)要求和保證零件的使用性能，因此在制訂工藝規(guī)程前首先要對照產(chǎn)品裝配圖分析零件圖，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確零件在產(chǎn)品中的位置、作用及相關(guān)零件的位置關(guān)系；上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定了解并研究各項技術(shù)條件制定的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。然后著重對零件進行結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求的分析。（２）毛坯的選擇毛坯的確定，不僅影響毛坯制造的經(jīng)濟性，而且影響機械加工的經(jīng)濟性。所以在確定毛坯時，既要考慮熱加工方面的因素，也要兼顧冷加工方面的要求，以便從確定毛坯這一環(huán)節(jié)中，降低零件的制造成本。機械制造中常用的毛坯有鑄件、鍛件、型材、焊接件，除此之外，還有沖壓件、冷擠壓件、粉末冶金等其他毛坯。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定在選擇毛坯種類時主要考慮零件材料及其力學(xué)性能是否滿足零件的使用要求，另外還要考慮零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸，形狀復(fù)雜的零件毛坯，宜采用鑄造方法制造；機械強度要求高的鋼制件，一般要用鍛件毛坯；還要盡量結(jié)合具體生產(chǎn)條件、降低生產(chǎn)成本。（３）工藝路線的擬訂工藝路線的擬訂是制定工藝過程的總體布局，是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵，它制訂得是否合理，直接影響到工藝規(guī)程的合理性、科學(xué)性和經(jīng)濟性。工藝路線擬訂的主要任務(wù)是選擇各個表面的加工方法和加工方案、確定各個表面的加工順序、合理選用機床和刀具、確定所用夾具的大致結(jié)構(gòu)等。擬訂工藝路線時要考慮如下幾個問題：上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定①表面加工方案的選擇。根據(jù)零件的每個加工表面，特別是主要加工表面（一般是指其裝配基準和工作表面）的技術(shù)要求、零件的生產(chǎn)類型、材料的力學(xué)性能、零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，毛坯情況和工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件等，合理選擇各表面的加工方法。選擇時要考慮各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度及表面粗糙度、能獲得相應(yīng)經(jīng)濟精度的加工方法、零件材料的可加工性能等。②加工階段的劃分。零件的加工質(zhì)量要求較高時應(yīng)劃分加工階段。一般劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果零件要求的精度特別高，表面粗糙度值很小時，還應(yīng)増加光整加工和超精密加工階段，其中粗加工階段主要任務(wù)是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，應(yīng)采取措施盡可能提高生產(chǎn)率；上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定同時要為半精加工階段提供精基準，并留有充分均勻的加工余量，為后續(xù)工序創(chuàng)造有利條件；半精加工階段目的是為了達到一定的精度要求，并保證留有一定的加工余量，為主要表面的精加工做準備；同時完成一些次要表面的加工（如緊固孔的鉆削、攻螺紋、銑鍵槽等）。精加工階段的主要任務(wù)是保證零件各主要表面達到圖紙規(guī)定的技術(shù)要求。光整加工階段適及于對精度要求很高（ＩＴ６以上），表面粗糙度很?。ǎ遥嶂敌∮冢?２μｍ）的零件，其主要任務(wù)是減小表面粗糙度或進一步提高尺寸精度和形狀精度。劃分加工階段時要保證滿足加工質(zhì)量的要求，并合理使用機床設(shè)備的需要，還要便于安排熱處理工序。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定在零件工藝路線擬訂時，一般應(yīng)進行加工階段的劃分，但具體應(yīng)用時還要根據(jù)零件的情況靈活處理，例如對于精度和表面質(zhì)量要求較低而工件剛性足夠、毛坯精度較高、加工余量小的工件，可不劃分加工階段；又如對一些剛性好的重型零件，由于裝夾吊運很費時，也往往不劃分加工階段而在一次安裝中完成粗精加工。還需指出的是，將工藝過程劃分成幾個加工階段是對整個加工過程而言的，不能單純從某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)來判斷。例如工件的定位基準，在半精加工階段甚至在粗加工階段就需要加工得很準確，而在精加工階段中安排某些鉆孔之類的粗加工工序也是常有的。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定③機械加工工序的安排。應(yīng)遵循的原則主要有“基準先行”“先粗后精”“先主后次”“先面后孔”等，零件加工一般多從精基準的加工開始，再以精基準定位加工其他表面。精基準加工好以后，按加工階段先后進行整個零件的粗精加工，應(yīng)是粗加工工序在前，相繼為半精加工、精加工及光整加工。根據(jù)零件的功用和技術(shù)要求，還要將零件的主要表面和次要表面分開，然后先安排主要表面的加工，再把次要表面的加工工序插入其中。次要表面一般指鍵槽、螺孔、銷孔等表面。這些表面一般都與主要表面有一定的相對位置要求，應(yīng)以主要表面作為基準進行次要表面加工，所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后，精加工以前一次加工結(jié)束。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定對于箱體、底座、支架等類零件，平面的輪廓尺寸較大，用它作為精基準加工孔，定位比較穩(wěn)定可靠，也容易加工，有利于保證孔的精度。④熱處理工序的安排。熱處理可用來提高材料的力學(xué)性能，改善工件材料的加工性能和消除內(nèi)應(yīng)力，在機械加工工藝路線中，常安排有熱處理工序。其安排主要是根據(jù)工件的材料和熱處理目的來進行。為改善材料切削加工性能而安排的熱處理工序如退火、正火、調(diào)質(zhì)等，應(yīng)在切削加工前進行；為消除內(nèi)應(yīng)力而安排的熱處理工序如人工時效、退火等，一般應(yīng)安排在粗加工階段之后進行；為改善材料力學(xué)性能而安排的熱處理力學(xué)性能如滲碳、淬火、回火等，一般應(yīng)在半精加工和精加工之間進行。如果熱處理后有較大的變形，還須安排最終加工工序（精磨）。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定⑤輔助工序的安排。檢驗工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外車間前后；重要工序和工時長的工序前后；零件加工結(jié)束后入庫前。表面強化工序如滾壓、噴丸處理等，一般安排在工藝過程的最后。平衡工序包括動、靜平衡，一般安排在精加工以后。在安排零件的工藝過程中，不要忽視去毛刺、倒棱和清洗等輔助工序。在銑鍵槽、齒面倒角等工序后應(yīng)安排去毛刺工序。零件在裝配前都應(yīng)安排清洗工序，特別在研磨等光整加工工序之后，更應(yīng)注意進行清洗工序，以防止殘余的磨料嵌入工件表面，加劇零件在使用中的磨損。上一頁下一頁返回任務(wù)８－３零件切削加工工藝的制定（４）機床與工藝裝備選擇機床和工藝裝備的選擇將直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)率和工件的生產(chǎn)成本，應(yīng)根據(jù)不同的情況進行選擇。一般對于中小批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量選擇通用機床以及通用工藝裝備，包括夾具、刀具、量具和輔助工具等，以縮短生產(chǎn)準備時間和降低加工成本。大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)選用高效專用機床