机械制造技术基础《第一章》

第一节 零件成形方法
构造三维模型
模型近似处理
切片处理 激光 固化树脂 切割箔材 喷射源
烧结粉末
喷粘结剂
喷热熔材料
三维产品（样品/模具） 表面处理
图2-01 快速成型过程
第一节 零件成形方法
设计 铸造 模具 锻压 模具 毛坯 （大于工件） 半成品 半成品 工件 （a） 样品 （b） 模具 焊接 设计
图2-13a 牛头刨床
图2-13a 牛头刨床
图2-13b 插床（立式牛头刨床）
图2-13b 插床（立式牛头刨床）
图2-14 龙门刨床
四、钻削和镗削
1.钻削
• 钻削加工的主要用钻床：包括台式钻床（图2-15） 、立式 钻床（图2-16） 、摇臂钻床（图2-17）。 • 在钻床上，用钻头旋转钻削孔，是孔加工的最常用方法。 • 钻削加工精度较低，一般只能达到IT10，Ra12.5~6.3μm。 • 钻削后常用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。

铣削加工所用机床为铣床：包括普通铣床（图2-6）、 数控铣床（图2-7）。
铣削时主切削运动是刀具的旋转。



加工精度一般可达IT8~IT7，Ra6.3~1.6μm。
普通铣削一般只能加工平面，用成形铣刀也可加工出固 定的曲面；用数控铣床可铣出复杂曲面（图2-8） 。 卧铣时，平面的形成是由铣刀的外园面上的刃形成的 （称为周铣法 图2-9a）。 立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的（称为端铣法 图2-9b）。
图2-1a 卧式普通车床
图2-1b 立式普通车床
图2-2a 自动车床
图2-2b 数控液压自动车床
图2-3a 卧式数控车床
图2-3b 立式数控车床
图2-4 卧式车床的典型加工工序
图2-5 车床所加工零件
图2-5 车床所加工零件
图2-5 车床所加工零件
图2-5 车床所加工零件源自二、铣削八、特种加工
1. 电火花加工
工作原理：电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火 花放电所产生的高温熔蚀工件表面材料来实现加工的。 机床分类：用特殊形状的电极工具加工相应工件的电火花加 工机床（图2-29）；用线（一般为钼丝、钨丝或铜丝）电极加 工二维轮廓形状工件的电火花线切割机床（图2-30）。 应用：

切削层从acmax 到ac=0 。（图2-10） 容易切下切削层，刀齿磨损较少，已加工表面质量较高。 顺铣法可提高刀具耐用度2~3倍。
进给力Ff 与其进给方向相同，铣床工作台传动丝杠与螺 母之间的间隙处于不利位置，工件可能会窜动。因此，要 求进给机构具有消除丝杠螺母间隙的装置（图2-11）。 刀齿从外向内工作，要求工件表面没有硬皮，否则铣刀 很易磨损。
第一节 零件的成形方法
快速原型制造技术（RPM）

快速原型制造RPM （Rapid Photograph Manufacturing ），又 称“快速成形技术” RP （ Rapid Photograph ）或“分层制造” LM （Layer Manufacturing ），是20世纪80年代后期迅速发展 起来的一种新型制造技术。
三、刨削
• 刨削加工所用机床为刨床：包括牛头刨床（图2-13）、龙 门刨床（图2-14）。
• 刀具的往复直线运动为切削主运动。
• 刨削速度不可能太高，生产率较低；刨削比铣削平稳。 • 加工精度一般可达IT8~IT7，Ra6.3~1.6μm，精刨平面度 可达0.02/1000，Ra0.8~0.4μm。 • 刨削录像
• 录像
图2-25 平面磨床
图2-26a 外圆磨床
图2-26b 无心磨床
图2-27a 内圆磨床
图2-27b 内圆磨削方法
头架
工作台
内圆磨具
砂轮架
尾座
床身
液压控制箱
图2-28a 万能磨床
图2-28b 万能磨床加工示意图
图2-28c 万能工具磨床
八、特种加工
定义：指区别于传统切削加工方法，利用化学、物理（电、 声、光、热、磁）或电化学方法对工件材料进行加工的一系 列加工方法的总称。 特种加工方法：化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化 学机械加工(ECMM)、电火花加工(EDM)、电接触加工 (RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加 工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加 工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷 射加工(HDM)及各类复合加工等。 加工对象：难加工材料；较低刚度或复杂形状的特殊零件。
第一章 机械加工方法
本章要点
• 零件的成形方法 • 机械加工方法 • 特种加工方法
第一章 机械加工方法
第一节

零件的成形方法


材料成形法——进入工艺过程物料初始重量近似等于加 工后最终重量，即△m=0。如铸造、压力加工、粉末冶 金、注塑成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直 接成形零件。 材料去除法——零件的最终几何形状局限在毛坯的初 始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分 材料，减少一部分重量来实现的，即△m<0 。如切削与 磨削，电火花加工、电解加工等特种加工等。 材料累加法——传统的累加方法有焊接、粘接或铆接 等，通过不可拆卸连接使物料结合成一个整体，形成零 件，即△m>0。近几年才发展起来的快速原型制造技术 （RPM），是材料累加法的新发展。
1）周铣法
周铣法按照铣削时主运动速度 方向与工件进给方向的相同或相反 分为：逆铣和顺铣。
（1）逆 铣
铣刀旋转切入工件的方向与工 件的进给方向相反。（图2-10）

切削层从ac=0至acmax 。（图2-10）
当ac=0时，刀齿在工件表面上挤压和摩擦，刀齿较易磨损， 加工表面质量下降。

它将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、新材料等先进技术 集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行 分层切片，得到各层截面的轮廓。 按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的箔材（或固化一 层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择 性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并 逐步迭加成三维实体（图2-01）。

一、车削


车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴等。
车削加工精度一般为IT8~IT7，表面粗糙度为 Ra6.3~1.6μm；精车时，可达IT6~IT5，表面粗 糙度可达Ra0.4~0.1μm。 车削的生产率较高，切削过程比较平稳，刀具 较简单。 图2-5为车床加工的 零件。



车削加工录像
快 速 成 形
去 除 加 工
图2-02 传统加工与快速成型比较
第一节 零件成形方法
图2-03 快速成型机床及快速成型件
第一章 机械加工方法
第二节

机械加工方法
采用机械加工方法获得零件的形状，是通过机
床利用刀具将毛坯上多余的材料切除来获得的。

根据机床运动的不同、刀具的不同，可将去除
零件毛坯多余材料的切削方法分为：车削、铣
图2-21 成形法加工齿面
（a） 插齿
（b） 滚齿
图2-22a 展成法加工齿面
图2-22b Y3150E型滚齿机
图2-22c 插齿机
六、复杂曲面加工
• 三维曲面加工，主要采用仿形铣和数控铣或特种加工方法。 • 仿形铣必须有原型作为靠模。加工中球头仿形头以一定压力接触原型曲 面。仿形头的运动变换为电感量，加工放大控制铣床三个轴的运动，形成 刀头沿曲面运动的轨迹。铣刀多采用与仿形头等半径的球头铣刀。图2-23 • 数控技术的出现为曲面加工提供了更有效的方法。在数控铣床或加工中 心上加工时，是通过球头铣刀逐点按坐标值加工而成。 • 用加工中心加工复杂曲面的优点：（图2-24） ①加工中心上有刀库，配备几十把刀具。曲面的粗、精加工，可用不同刀

铣削加工录像
图2-10 逆铣与顺铣
图2-11 逆铣与顺铣
2）端铣法
刀齿切入工件与切出工件的 切削厚度ac相同者称为对称铣削。 （图2-12 a）
（1） 对称铣削
（2） 不对称铣削
刀齿切入时的切削厚度小于 或大于切出时的切削厚度者称为 不对称铣削。（图2-12 b、 c）
图2-12 端面铣削方式 （a）对称铣削 （b）和（c）不对称铣削
图2-18a 卧式镗床
图2-18b 卧式镗床
图2-18c 卧式镗床上的主要加工方法
图2-19 立式单柱坐标镗床
图2-20 卧式金刚镗床
五、齿面加工
• 齿轮齿面加工方法可分为两大类：成形法和展成法。 • 成形法加工齿面所使用的机床一般为普通铣床，刀具为成 形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋转运动和直线 移动（图2-21） 。 • 展成法加工齿面的常用机床有滚齿机、插齿机等（图222） 。


二、铣削
1.铣削工艺特点





生产率较高 多齿工作，旋转运动利于高速铣削。 刀齿散热条件较好 多齿工作，每个齿间隙时间，可以得到一定冷却，散 热条件较好。 容易产生振动 由于多齿的切入、切出，形成冲击，切削过程不稳定， 易产生振动。 切入、切出时的冲击限制表面质量的提高，加剧刀具的 磨损和破损，往往导致硬质合金刀片的碎裂。 铣削加工录像
图2-6a 立式普通铣床
图2-6b 卧式普通铣床
图2-7a 立式数控铣床
图2-7b 卧式数控铣床
图2-8a 铣削加工的典型工序
图2-8b 数控铣削零件
（a） 周铣法
（b） 端铣法
图2-9 铣削方式
二、铣削
2. 铣削方式
铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关 系。不同的铣削方式对刀具寿命、工件的加工表面粗糙度、 铣削过程的平稳性及切削加工的生产率等都有很大的影响。