武汉理工大学,金属工艺学第18章 常用金属切削加工方法- 修改

多轴线零件的加工

四爪卡盘
• 曲轴 • 偏心轮

双顶尖

花盘
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18.2 钻削和镗削加工
• 18.2.1 钻削加工
– 钻孔、扩孔、铰孔、攻 螺纹、锪埋头孔、锪端 面
• 18.2.1.1 钻孔
– 在钻床上钻孔时，工件 固定不动，钻头既旋转 作主运动，又同时向下 作轴向移动完成进给运 动。
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钻头切削部分的组成
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容易产生“引偏”

“引偏”：指由于钻 头弯曲而引起的孔径 扩大、孔不圆、孔的 轴线歪斜等
• 原因
– 麻花钻细长，刚性较差 – 钻头只有两条很窄的棱边与孔壁接触，接触刚度和导向 作用很差 – 钻头横刃处的前角具有很大的负值，切削条件差，稍有 偏斜，将产生较大的附加力矩使钻头弯曲 17
容易产生“引偏”

顺铣
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逆铣和顺铣时丝杠螺母间隙

逆铣法（up milling)
逆铣时刀齿从已加工表面
开始进刀，刀具磨损较大， 且影响已加工表面质量。
逆铣时水平分力F1向上，
不利于工件的夹紧。
逆铣时切削水平分力F2方
向与工件进给方向相反， 因此，切削送进平稳，防 止“打刀”现象。
逆铣
452、端铣法Fra bibliotek59综合磨法
• 先用横磨法逐段磨削，留0.01~0.03mm余 量用纵磨法 • 特点
– 横磨法生产率高 – 纵磨法精度高
– 适合成批生产
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深磨法
• 砂轮前面修形为锥面进行粗加工，后面砂 轮其精磨合修光作用，磨削时用较小的纵 向进给量、较大的背吃刀量，在一次行程 中切除全部余量。 • 特点
– 生产率高 – 适合大批量生产 – 工件要求刚度较大，被加工表面两端要有加大 的距离 61
• 用圆柱铣刀端面分 布的刀齿加工平面 的方法

端铣方法
对称铣削 不对称逆铣 不对称顺铣
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3、周铣与端铣的比较
• 加工质量: 端铣比周铣高
– 周铣：同时工作刀齿数与加工余量 有关（少），不平稳 – 端铣：同时工作刀齿数与加工余量 无关，与加工表面宽度有关（多）， 平稳
• 加工效率: 端铣比周铣高
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龙门刨床
牛头刨床
插床
（又称 立式牛 头刨床）
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刨削的主要应用
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18.3.2 拉削
拉削可以认为是刨削的进一步发展。如图所示,它是利用多 齿的拉刀，逐齿依次从工件上切下很薄的金属层，使表面 达到较高的精度和较小的粗糙度值。
图18-23 平面拉削
图18-24 拉孔
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拉床
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拉削特点
• 生产率高（一个班次可加工100~800个零件） • 加工精度高、表面粗糙度低（精度IT8~IT7，表面 粗糙度Ra为0.4~0.8μm） • 刀具昂贵 • 拉床简单 • 加工范围广 • 适用于批量生产
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卧式镗床
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镗削工艺特点
• 回转体零件上的孔——用车床镗孔 • 箱体类零件上的孔——用镗床镗孔 • 单刃镗刀 多刃镗刀
– – – – 可校正原有孔歪斜和偏差 生产率低 刀具成本低 加工质量低 不能 高 高 高
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卧式镗床主要工作
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卧式镗床加工
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18.3 刨削和拉削加工
18.3.1 刨削(planing) 刨削工艺特点 生产率低——往复运动，有惯性， 有冲击切削速度不能快；回程不 切削。 加工精度低——尺寸公差等级 IT13~IT7、表面粗糙度Ra值 25~1.6 μm ） 加工成本低——刨床结构简单， 价格低，调整和操作简便
18.1 车削加工
车削加工是指在车床上用车刀加 工零件表面。
根据车床的加工原理，车加 工的工件表面主要是回转表 面。 车床按照用途和结构主要分为：卧式车床、转塔车 床、立式车床、仿形车床、单轴和多轴自动车床以 及各种专用车床。
3
车床
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车削
车削加工时，工件作回转运动称为主运动，车刀 作进给运动。
无心外圆磨削
• 工件放在两个砂 轮之间，下方用 托板托住，不用 顶尖支持 • 导轮转速很慢， 带动工件旋转 • 磨削轮高速转动， 磨削工件
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铣刀
• • • • • • 圆柱形铣刀 立铣刀 角度铣刀 三面刃铣刀 锯片铣刀 。。。
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铣削加工方式 1、周铣法 顺铣 用圆柱铣刀的圆周上 分布的刀齿加工平面 逆铣 的方法
顺铣法（down milling)

顺铣时每齿切削厚度从最大到最小， 刀具易切入工件，刀具耐用度较高。

刀齿对工件的切削分力F1向下，有利 于工件的夹紧，故顺铣的切削过程比 较平稳。 顺铣时因切削水平分力F2与工件进给 方向一致，当水平分力大于工作台的 摩擦阻力时，引起工作台串动，造成 进给量突然增大，甚至引起“打刀”。
工作部分
夹持部分
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加工孔比加工外圆困难
• 钻头刚性差，容易弯曲变形和震动 • 刀具的制造误差和磨损直接影响孔的加工 精度 • 排屑及散热条件差
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钻孔的工艺特点
• 加工效率低 • 加工精度较低表面较粗糙，一般钻孔加工 尺寸精度在IT13~11，表面粗糙度Ra为 50~12.5μm • 容易产生“引偏” • 排屑困难 • 切屑热不易传散
车床的主运动
车床进给运动
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18.1.1 车削的工艺特点
1.易于保证加工面间的位置精度 ：工件一次装夹可车 削出外圆面、内孔及端面，依靠机床的精度保证回转面 间的同轴度及轴线与端面间的垂直度。 2.切削过程比较平稳 ：一般情况下车削过程是连续进 行的，并且当刀具几何形状、切削深度和进给量一定时， 切削层的截面尺寸是不变的。因此，车削时切削力基本 上不发生变化，车削过程比铣削和刨削平稳。保证切削 质量，实现高速切削和强力切削。 3.适用于有色金属零件的精加工 ：某些有色金属零件， 因材料本身的硬度较低，塑性较好，零件表面粗糙度 Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，而要用车削或 铣削等切削加工。 4.刀具简单 ：车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃 磨和安装均较方便，这就便于根据具体加工要求，选用 合理的角度。
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1. 外圆磨削
• 加工面：圆柱面、圆锥面、台阶轴、旋转体外表 面 • 磨削方法：
– – – – – 纵磨法 横磨法 深磨法 综合磨法 无心外圆磨削
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纵磨法
• 砂轮高速旋转为主运动，工件旋转并和磨床一起的 往复直线运动分别为圆周进给和纵向进给。每往复 一次，砂轮横向进给，每次磨削量很小，多次往复 磨去磨削余量。 • 特点
第18章
主要内容
1 2 3 4 5
18.1 车削加工
常用金属切削加工方法
重点内容：外圆车削、磨 削及平面车削、刨削、磨 削及孔的成形基本方法和 工艺特点 要求：了解各种不同类型 的加工方法及相应机床的 工艺特点及适用范围，从 而能根据不同零件的特点， 正确选择加工方法及机床， 制订最佳加工方案。
18.2 钻削和镗削加工 18.3 刨削和拉削加工 18.4 铣削加工 18.5 磨削的特点及其应用
退火）
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18.5.3 磨削的应用和发展
• 磨削材料
– – – – – – – –
– – – – –
铸钢 碳钢 合金钢 淬硬钢 硬质合金 陶瓷 玻璃 不易加工有色金属
外圆面 内孔 平面 成型面 螺纹面
• 加工表面
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18.5.3 磨削的应用和发展
• 发展
– 过去，磨削一般用于半精加工、精加工。 – 现在，随着机械制造业的发展，运用精密铸造、 模锻、精密冷轧等先进技术，毛坯的加工余量 较小，可不经过车削、铣削等粗加工，直接利 用磨削加工达到较高的精度和表面质量 – 工业发达国家，磨床占机床总数30%~40%。
– 磨料种类(刚玉, 立方氮化硼) – 粘结剂种类(金 属,橡胶,陶瓷)
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磨床
• • • • 外圆磨床 内圆磨床 平面磨床 工具磨床
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18.5.1 磨削的实质及磨削过程
• 磨削的实质
– 锋利凸出的磨粒——切削 – 不突出磨钝的磨粒——刻画 – 比较凹的磨粒——滑擦
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18.5.1 磨削的实质及磨削过程
– – – – 磨削深度较小 磨削力小 磨削温度低 精度高、表面质量高
– 生产率较低
– 应用最广 – 单件、小批量生产
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横磨法（切入磨法）
• 工件不作纵向运动，砂轮以慢速做连续的横向进给，直至磨 去全部磨削余量。 • 特点
– 生产率高 – 能磨成型面 – – – – – 磨削力大 温度较高 工件容易变形和烧伤 砂轮的修形和磨损对工件有直接影响 适合批量、大批量中刚度较好的工件
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车床
• 回转零件上的孔
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多轴钻床和组合机床
• 成批和大批量生产， 广泛使用钻模、多轴 钻床、组合机床
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18.2.1.2 扩孔（core drilling)和铰孔(reaming) 1.扩孔

用扩孔钻对已有的孔进行扩大的加工。 特点：



削用量小，无横刃，刚性好 刀具刀刃多（3~4个），导向好，切削平稳 切屑窄，易排除 加工精度较高 IT10~IT9，Ra 3.2—6.3μm 加工效率较高
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18.1.2 车削的应用
(a)车端面
(b)车外圆
(c)车圆锥
（d）切槽或切断
(e) 车螺纹
（f）钻中心孔
(g)钻孔
（h）镗孔
（i）车成形面
（j）滚花
车削常用于车内外圆柱面、圆锥面、车环槽及成形回转表面，可以车 端面和车螺纹、切断及钻孔、扩孔、铰孔和滚花。 加工精度可达IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μ m。