切削第四章典型表面加工分析(精)
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第四章 铣削加工,机械制造加工基础
数控龙门铣床
补充资料Ⅲ：典型工件
动画5 端铣
动画6 对称铣与不对称铣
表7-7 不对称顺铣和不对称逆铣比较 比较内容 特征 不对称顺铣 以大的切削厚度切入，较 小的切削厚度切出。 可减少逆铣时刀齿在工件 表面的滑行、挤压和加工 切削优点 表面的冷硬程度，有利于 不对称逆铣 以小的切削厚度切入，较大的 切削厚度切出。 切削平稳，减少冲击，使加工 表面粗糙度改善，刀具耐用度 提高。
铣削用量 影响因素
铣削速度v 每齿进给量af
铣刀角度
端铣刀前角
倒棱宽度
§4-3 铣刀及铣削用量
一、铣刀的类型、特点及应用
圆柱铣刀－用于在卧式铣床上加工中小型工件
狭长平面和带圆弧收尾的平面。一般用高速钢制
造，切削性能差，加工效率较低。
圆柱铣刀
硬质合金端铣刀－用于在立式铣床上加工大平
面。硬质合金刀片多采用可转位夹固式，或焊接夹 固式安装在刀体上。
图7-11 逆铣和顺铣 表7-6 逆铣与顺铣比较（续3） 比较内容 工件夹紧程度/切削过程稳定性 刀具磨损 工作台丝杠和螺母有无间隙 由工作台窜动引起的质量事故 加工对象 顺铣 好 小 有 多 精加工 逆铣 差 大 无 少 粗加工
2. 端铣法
端铣法－用铣刀端面的刀齿来铣削工 件的表面。 端铣时，根据铣刀相对于工件安装位 置的不同，可分为三种不同的切削方 式。
工作台层次少，刚性 好。 龙门式比单臂式的刚 性好，但其加工工件 的宽度受到两侧立柱 的限制。
加工外形为 中等或较大 尺寸的工件。
加工大型工 件。
立式布局。圆工作台作连续 圆工作台 缓慢的旋转，实现圆周进给 铣床 运动。
加工大批、 主轴箱内有两根主轴， 大量生产中 分别装有粗铣及精铣 的中小型零 的端铣刀。 件平面的。
04第四章：金属切削机床
例:CA6140; X6132; X5132 Y3150E; M7120; Z5140
2．专用机床的型号编制
专用机床型号表示方法
专用机床的型号一 般由设计单位代号和设计顺序号组成，其 表示方法为: (△)－△ 例如，北京第一机床厂设计制造的第100种 专用机床为专用铣床，其型号为B1－100。
联系动力源与执行机构之间的传动链。它使执行件获得动力以及一定的速 度和运动方向，其传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工 表面的形状和精度,如下图4-4所示的主运动传动链。
(2)内联系传动链
联系一个执行机构和另一个执行机构之间运 动的传动链。它决定着加工表面的形状和精度， 对执行机构之间的相对运动有严格要求。因此， 内联系传动链的传动比必须准确，不应有摩擦传 动或瞬时传动比变化的传动副（如皮带传动和链 传动）,如下图4-4所示的进给运动传动链。
③组、系代号 为了区分机床的结构、布局和所能加工的 零件特征，每类机床可分为“0～9”十个组别。 为了更细的区分机床的结构特征，机床在组下 面又可细分为“0～9”十个系别。同一组、系 的机床，其主要结构及布局形式基本相同。机 床组、系代号用阿拉伯数字表示。机床的类、 组代号的含义见教材P5表2，组、系代号见表 2.3。
图2.8 车削成需要成形运动。 导线（母线1绕轴线O-O旋转的运动轨迹），由轨迹 法形成，需要1个成形运动B1。 形成成形回转表面的成形运动总数是形成母线和导 线所需成形运动的和，即1个成形运动（B1）。
例2 如图2.9所示，用螺 纹60°成形车刀车削三角 螺纹，试分析其母线、导 线的成形方法及所需要的 成形运动，并说明形成该 表面共需要几个成形运动。
图4-4 CA6140车床的传动系统图
机械制造技术基础(第2版)第四章课后习题答案
《机械制造技术基础》部分习题参考解答第四章机械加工质量及其控制4-1什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转，而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？解：主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。
车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。
4-2 在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。
答：在镗床上镗孔时，由于切削力F的作用方向随主轴的回转而回转，在F作用下，主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。
4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。
4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm，欲在此车床上车削直径为φ60mm、长度为150mm的工件，试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。
解：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向。
水平面内：0.0151500.002251000R y∆=∆=⨯=mm；垂直面内：227()0.025150/60 2.341021000zRR-∆⎛⎫∆==⨯=⨯⎪⎝⎭mm，非常小可忽略不计。
所以，该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差0.00225R∆=mm。
4-5 在车床上精车一批直径为φ60mm 、长为1200mm 的长轴外圆。
第四章 工件材料的切削加工性
二二、、金金属属材材料料化化学学成成分分的的影影响响
铬能在铁素体中固溶，又能形成碳化物。 当含铬量小于0.5％，对切削加工性的影响 很小。含铬量进一步增加，则钢的硬度、强 度提高，切削加工性有所下降。
镍：镍能在铁素体中固溶，使钢的强度 和韧性均有所提高，导热系数降低，使切削 加工性变差。当含镍量大于8％后，形成了 奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性就更 差了。
3.普通铸铁：与具有相同基体组织的碳素 钢相比，切削加工性好
其金相组织是金属基体加游离态石墨。 石墨：降低了铸铁的塑性，切屑易断，有
润滑作用，使切削力小，刀具磨损小。 但石墨易脱落，使已加工表面粗糙。切削
铸铁时形成崩碎切屑，造成切屑与前刀面 的接触长度非常短，使切削力、切削热集 中在刃区，最高温度在靠近切削刃的后刀 面上。
二、金属材料化学成分的影响
氮：它在钢中会形成硬而脆的 氮化物，使切削加工性变差。
各种元素在小于2％的含量时对钢的切削加工性的影响
三、金属材料热处理状态和金相组织的影响
铁素体 ： 由于铁素体含碳很少，故其性能接近
于纯铁，是一种很软而又很韧的组织。在 切削铁素 体时，虽然刀具不易被擦伤， 但与刀面冷焊现象严重，使刀具产生冷焊 磨损。又容易产生积屑瘤，使加工表面质 量恶化。故铁素体的切削加工性并不好。 通过热处理(如正火)或冷作变形，提高其 硬度，降低其韧性，可使切削加工性得到 改善。
二、金属材料化学成分的影响
钼：钼能形成碳化物，能提高钢的硬度， 降低塑性。含钼量在0.15％—0.4％范围内， 切削加工性略有改善。大于0.5％后，切削 加工性降低。
钒：钒能形成碳化物，并能使钢的 组织细密，提高硬度，降低塑性。当 含量增多后使切削加工性变差，含量 少时对切削加工性略有好处。
第四章数控铣削加工工艺ppt课件
精选课件ppt
38
第二节 数控铣削用刀具
（4）镗孔刀刀头 分为粗镗刀刀头和精镗刀刀头。
粗镗刀刀头
精镗刀刀头
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第二节 数控铣削用刀具
9．铣螺纹用刀具
a)整体螺纹铣刀
b)带组合倒角的整体螺纹铣刀
c)带可换刀片的螺纹铣刀及可换刀片
精选课件ppt
40
第二节 数控铣削用刀具
铣螺纹的加工工艺
具有较大的通用性和经济性，适用于尺寸较小的方形 工件的装夹。
a）螺旋夹紧式 b）液压式正弦规 c）气动式精密
通用平口钳
平口钳
平口钳
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d）液式压精密 平口钳
2
第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹
2．压板
适用于中型和大型工件。
压板安装工件所用工具
压板在立式数控铣床应用
压板在卧式加工中心上的应用
倒 角 铣 削
45°倒角铣刀
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加工内容
43
第二节 数控铣削用刀具
加工内容
选 槽 择 粗切削铣刀 粗切削铣刀 立铣刀 铣刀 削具
球形端铣刀
立铣刀 粗切削铣刀 粗切削铣刀 圆刃端铣刀
精选课件ppt
44
第二节 数控铣削用刀具
型 腔 铣 削
选 择 球形端铣刀 球形端铣刀 八角铣刀 刀 具
加工内容
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51
第二节 数控铣削用刀具
铣刀后角选择参考数值
精选课件ppt
52
第二节 数控铣削用刀具
（3）刃倾角的选择原则和数值 1）铣削硬度较高的工件时，可选取绝对值较大的负刃
倾角。 2）粗加工时，可取正刃倾角。 3）工艺系统刚度不足时，不宜取负刃倾角。 4）为了使圆柱铣刀和立铣刀切削平稳轻快，切屑容易
金属工艺学 下册(第六版) 邓文英 宋力宏 课后题答案
圆面长度 lw=500mmd，切入、切出长度 l1= l2=3mm，切削用量 vc=120m/min， f=0.2 mm/r，ap=3mm，试求基本工艺时间 tm。
解： h = dw dm 86 80 3mm
2
2
tm
d w
(lw l1 l2 ) h vc f ap
PE=4.5kW，试问电动机功率是否足够？ 解：查表 1-2 kc=1962Mpa Fc Kc ap f 1962 4 0.3 2354.4N Pm 103 Fc vc 103 2354.4 100 60 3.924kw P PE 4.5 0.75 3.375kw Pm 答经上述计算电机功率是不足的。
43.49r/min
（2）根据图 2－30 所示的传动系统图，试列出其传动链，并求：1、主轴Ⅴ有几 级转速？2、主轴Ⅴ的最高转速和最低转速各为多少？
解：传动链：电动机（1440r/min）－
34
48
41
－Ⅰ－
－Ⅱ－
41
22
－Ⅲ－
－
60
28
（9）假设题（8）的其他条件不变，仅工件材料换成灰铸铁 HT200（退火，170HBS） 或铝合金 LY12（淬火及时效，107HBS），试计算这种情况下的切削力 Fc 和 切削功率 Pm。它们与加工 45 刚时相比有何不同？为什么？
解：查表 1-2 灰铸铁 HT200（退火，170HBS）kc1=1118Mpa；铝合金 LY12（淬火及 时效，107HBS）kc2=834Mpa
（3）在一般情况下，K 类硬质合金适于加工铸铁件，P 类硬质合金适于加工钢件。 但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用牌号为 K20 的硬质合金，为什么？
解： h = dw dm 86 80 3mm
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(lw l1 l2 ) h vc f ap
PE=4.5kW，试问电动机功率是否足够？ 解：查表 1-2 kc=1962Mpa Fc Kc ap f 1962 4 0.3 2354.4N Pm 103 Fc vc 103 2354.4 100 60 3.924kw P PE 4.5 0.75 3.375kw Pm 答经上述计算电机功率是不足的。
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（2）根据图 2－30 所示的传动系统图，试列出其传动链，并求：1、主轴Ⅴ有几 级转速？2、主轴Ⅴ的最高转速和最低转速各为多少？
解：传动链：电动机（1440r/min）－
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（9）假设题（8）的其他条件不变，仅工件材料换成灰铸铁 HT200（退火，170HBS） 或铝合金 LY12（淬火及时效，107HBS），试计算这种情况下的切削力 Fc 和 切削功率 Pm。它们与加工 45 刚时相比有何不同？为什么？
解：查表 1-2 灰铸铁 HT200（退火，170HBS）kc1=1118Mpa；铝合金 LY12（淬火及 时效，107HBS）kc2=834Mpa
（3）在一般情况下，K 类硬质合金适于加工铸铁件，P 类硬质合金适于加工钢件。 但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用牌号为 K20 的硬质合金，为什么？
第四章_车削加工、车床、车刀
整体式
焊接式
机夹式
可转位式
图4-4 目前数控车削刀具主要采用机夹可转位刀具。
硬质合金涂层刀片
金属陶瓷 螺纹车刀 切断和切槽 刀片 片 刀片 硬质合金刀片
图4-5
图4-6
图4-7 可转位车刀组成 1.刀片 2.刀垫 3.卡簧 4.杠杆 5.弹簧 6.螺钉 7.刀柄
图4.8 可转位车刀的结构 返回目录
图4-13
• 3）在两顶尖之间顶两头装夹
对于长度尺寸较大或加工工序较多、同轴度要求比较高 且需要调头加工的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精 度，可用两顶尖装夹（如图4-14）。其前顶尖为普通顶尖， 装在主轴孔内，并随主轴一起转动，后顶尖为活顶尖装在 尾架套筒内。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度 高，但必须先在工件两端面钻出中心孔，工件利用中心孔 被顶在前后顶尖之间，通过拨盘和卡箍随主轴一起转动 （如图4-15）。 • 如下图所示： •
• 4) 用卡盘和顶尖一夹一顶装夹 • 用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削 质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑 （如图4-16）。 为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向 位移，必须在卡盘内装一限位支承（注：限位支承比夹持工件 直径稍小，通常采用圆盘料或隔套）或利用工件的台阶面限位 （如下图所示），这样比较安全，能承受较大的轴向切削力， 且安装刚性好，轴向定位准确，因此应用比较广泛。
定心夹紧 车床夹具
1）弹簧夹头 2）液性塑料夹头
1）弹簧夹头 利用弹性筒夹的弹性变形将工件夹紧。（如图4-20所示） 可实现定心夹紧，定心精度一般可达0.02---0.05mm.
图4-20
2）液性塑料弹性夹头
1—夹具体 2—薄壁套筒
典型零件的机械加工工艺分析
第4章典型零件的机械加工工艺分析本章要点本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下：1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。
2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。
本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。
§4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。
在制订工艺规程时应注意以下问题：1．技术上的先进性在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。
2．经济上的合理性在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。
充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。
3．有良好的劳动条件在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。
由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。
所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。
必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。
在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。
§4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。
2．对零件进行工艺分析在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。
其主要内容包括：（1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。
(2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等；(3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。
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我们应该怎样选择某一表面的加工方法呢？
选择加工方法的原则
1、所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加 工表面的要求相适应； 2、所选加工方法要与零件材料的切削加工性及产 品的类型相适应； 3、几种加工方法配合使用； 4、表面加工要分阶段进行。
第一节 外圆面的加工
一、外圆面的技术要求
(1)本身精度 直径和长度的尺寸精度、外圆面的圆度、 圆柱度等形状精度等。 (2)位置精度：与其他外圆面或孔的同轴度、与端面的垂 直度等。 (3)表面质量：主要指的是表面粗糙度，对于某些重要零 件，还对表层硬度、剩余应力和显微组织等有要求。
在大批、大量生产中
用盘形螺纹铣刀铣螺纹
用梳形螺纹铣刀铣削
用于淬硬螺纹的精加工，生产效率较低，加工精度较高
单线砂轮磨螺纹
多线砂轮磨螺纹
生产效率较单线砂轮磨削高加工精度较低
第六节
齿轮齿形的加工
齿轮的结构形式多种多样，常见的有圆柱齿轮、锥齿轮及 蜗杆涡轮等。齿形：一般机械中多为渐开线齿形，仪表中多为 摆线齿形，重型机械中多为圆弧齿形。
几种常见的螺纹加工方法:
1. 2. 3. 4. 5. 攻丝和套扣 车螺纹 铣螺纹 磨螺纹 滚压（搓丝、滚丝）
车螺纹
可用来加工各种形状、尺寸及精度的内、外螺纹，特别 适于加工尺寸较大的螺纹。但效率低，质量受工人素质和机 床刀具精度影响。主要用于单件、小批生产。 为提高效率，采用螺纹梳刀，但精度低。
第五节 螺 纹 的 加 工
按用于可分为： 1、紧固螺纹：用于零件间的固定连接，牙型多为三角形。 2、传动螺纹：用于传递动力、运动或位移，牙型多为梯形 或锯齿形。 不同的用途和使用要求，对螺纹的技术要求不同，因 此加工方法也不同。
有几种方法能加工出螺纹？
螺纹加工方法的分析
螺纹的加工方法很多，可以在车床、钻床、 螺纹铣床、螺纹磨床等机床上利用不同的工具进 行加工。 选择螺纹的加工方法时，要考虑的因素较 多，其中主要的是工件形状、螺纹牙型、螺纹的 尺寸和精度、工件材料和热处理以及生产类型等。 表5-4(P94)列出了常见螺纹加工方法所能达到的 精度和表面粗糙度。
有几种孔的加工方法？构成几种加工案？
孔的加工
钻—扩—铰 钻—镗 钻—拉 钻—磨
材料
淬火钢除外
同左
同左
批量 尺寸 可 成本 结构 工
单、小、大批量 中等以下 低 无限制
单小 高 只能通孔
特别适合淬 火工件.不能 用于有色金属 单、小批 中、大、小也 低、中 无限制孔系加
二、外圆面加工方案的分析
外圆面加工不外乎两种方法:
车——车不能用于淬火工件，对于有色金属特别合适 例：ф 60h7用高速钢刀子精车。 磨——特别适合淬火工件，不能用于有色金属。
第二节 孔 的 加 工
孔是组成零件的基本表面之一，常见的有以下几种： 1、紧固孔（如螺钉孔）和其他非配合的油孔等。 2、回转体零件上的孔，如套筒、法兰盘及齿轮上的孔等。 3、箱体类零件上的孔。 4、深孔，即L/D>5~10的孔。 5、圆锥孔。 对不同的孔有不同的要求，需要根据具体的生产条件，拟 定较合理的加工方案。
怎样能精确加工出不同齿形呢？
齿轮齿形加工方法的分析
用切削加工的方法加工齿轮齿形，按加工原理的 不同，可以分为如下两大类: （ 1）成形法(也称仿形法 )是指用与被切齿轮齿间形状相 符的成形刀具，直接切出齿形的加工方法。如铣齿、 成形法磨齿等。精度低，生产率低，成本低。 （2）展成法（也称范成法或包络法）是指利用齿轮刀具 与被切齿轮的啮合运动，切出齿形的加工方法，如插 齿、滚齿、剃齿和展成法磨齿等。
平面的加工方法有几种？有多少种加工方案？
平面可分别采用车、铣、刨、磨、拉等方法加工。 要求更高的精密平面，可以用刮研、研磨等进行精整 加工。 磨——强调有色金属不能磨。尤适合淬火钢。 车——回转体零件的端面，多采用车削和磨削加工; 铣削或刨削——其他类型的平面，以铣削或刨削加工为 主。精铣或精刨可达IT7，铣削或刨削尤 适合有色金属，淬火后工件不能铣或刨。 拉削——仅适于大批大量生产，加工精度高，生产效率 高，平面不能太大。
孔的技术要求
1、本身精度：孔径和长度的尺寸精度；孔的形状精 度，如 圆度、圆柱度及轴线的直线度等。 2、位置精度：孔与孔或孔与外圆面的同轴度；孔与 其他表面之间的尺寸精度、平行度、垂直度及角 度等。 3、表面质量：表面粗糙度或表面物理力学性能要求 等。
第三节 平面的加工
根据平面所起的作用不同，可分为如下几种： 1、非结合面，这类平面只在外观或防腐蚀需要时才进行加工。 2、结合面和重要结合面，如零部件的固定连接平面等。 3、导向平面，如机床的导轨面等。 4、精密测量工具的工作面等。 由于平面的作用不同，其技术要求也不相同，应采用不 同的加工方案。
切削第四章 典型表面加工分析
组成零件的各种典型表面不仅具有一定的形状和尺寸， 同时还要求达到一定的技术要求，如尺寸精度、形位精度和 表面质量等。 工件表面的加工过程就是获得符合要求的零件表面的过 程。由于零件的结构特点、材料性能和表面加工要求的不同， 所采用的加工方法也不一样。即使是同一精度要求，所采用 的加工方法也是多种多样的。
第四节 成形面的加工
一般的成形面可以分别用车削、铣 削、刨削、拉削或磨削等方法加工，这 许多加工方法可以归纳为如下三种基本 方式: 1、成形刀加工法 2、仿形法加工 3、NC机床
成形车刀车成形面
用成形刀具加工的特点
1、机床的运动和结构比较简单，操作简 便。 2、刀具的制造和刃磨比较复杂（特别是 成形铣刀和拉刀），成本较高。 3、应用受工件成形面尺寸的限制，不宜 用于加工刚性差而成形面较宽的工件。
靠模装置车削成形面
利用刀具和工件作特定的相对运动 加工的特点
1、机床的运动和结构比较复杂，成本高。 2、刀具比较简单。 3、加工成形面的尺寸范围较大。
成形面加工方法的选择
根据零件的尺寸、形状及生产批量等来选择。 1、小型回转体零件（形状不太复杂的成形面） 大批大量生产时：常用成形车刀在自动、半自动车 床上加工。也可采用专用机床。 批量较小时：可用成形车刀在普通车床上加工。 2、尺寸较大的成形面 大批大量生产时：多采用仿形车床或仿形铣床加工。 也可采用专用机床。 批量较小时：可借助样板在普通车床上加工，或依据画线 在铣床或刨床上加工。为保证质量和提高生 产效率，可应用数控机床加工。