数控加工装备 第一章.ppt

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1、第1章 数控加工工艺基础v1.1 工艺过程的基本概念 1.1.1 生产过程和工艺过程 1.1.2 工件获得尺寸精度的方法 1.1.3 加工余量 1.1.4 加工精度 1.1.5 表面质量 v1.2 数控加工工艺系统 v1.2.1 数控加工工艺系统的基本组成 v1.2.2 数控机床的主要类型 v1.2.3 数控刀具的主要种类 v1.2.4 数控机床夹具的类型和特点 1.1 工艺过程的基本概念1.1.1 生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程v生产过程生产过程是指将是指将原材料转变为成品原材料转变为成品的全过程。的全过程。在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺

2、寸、相对位置和性质等，使其成为成品或尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为半成品的过程称为工艺过程工艺过程。v工艺工艺就是制造产品的方法。采用机械加工的就是制造产品的方法。采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为量等，使其成为零件的过程称为机械加工工机械加工工艺过程（以下简称为工艺过程）艺过程（以下简称为工艺过程）。基本概念基本概念将原材料转变为成品的全过程。生产过程生产过程改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程是生产过程中的主要部分，其余的劳动过

3、程则为生产过程的辅助过程。工艺过程工艺过程生产过程流程图基本概念基本概念阶梯轴零件图及加工工艺过程基本概念基本概念v1生产过程v工业产品的生产过程工业产品的生产过程是指由原材料到成品之间是指由原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。的各个相互联系的劳动过程的总和。v主要包括主要包括 v（1）生产技术准备过程v（2）生产工艺过程v（3）辅助生产过程v（4）生产服务过程 v（1）生产技术准备过程包括产品投产前的市）生产技术准备过程包括产品投产前的市场调查分析，产品研制，技术鉴定等。场调查分析，产品研制，技术鉴定等。v（2）生产工艺过程包括毛坯制造，零件加工，）生产工艺过程包括毛坯制造，零件

4、加工，部件和产品装配、调试、油漆和包装等。部件和产品装配、调试、油漆和包装等。v（3）辅助生产过程为使基本生产过程能正常）辅助生产过程为使基本生产过程能正常进行所必经的辅助过程，包括工艺装备的设计制进行所必经的辅助过程，包括工艺装备的设计制造、能源供应、设备维修等。造、能源供应、设备维修等。v（4）生产服务过程）生产服务过程 包括原材料采购运输、保管、包括原材料采购运输、保管、供应及产品包装、销售等。供应及产品包装、销售等。2生产系统生产系统（1）系统的概念）系统的概念 任何事物都是由数个相互作用和相互依赖任何事物都是由数个相互作用和相互依赖的部分组成并具有特定功能的有机整体，这个的部分组成并

5、具有特定功能的有机整体，这个整体就是整体就是“系统系统”。（2）机械加工工艺系统）机械加工工艺系统 机械加工工艺系统机械加工工艺系统由金属切削机床、刀具、由金属切削机床、刀具、夹具和工件四个要素组成，它们彼此关联、互夹具和工件四个要素组成，它们彼此关联、互相影响。相影响。该系统的该系统的整体目的整体目的是在特定的生产条件下，是在特定的生产条件下，在保证机械加工工序质量的前提下，采用合理在保证机械加工工序质量的前提下，采用合理的工艺过程，降低该工序的加工成本。的工艺过程，降低该工序的加工成本。（3）机械制造系统）机械制造系统 在工艺系统基础上以整个机械加工车在工艺系统基础上以整个机械加工车间为整

6、体的更高一级的系统。该系统的整间为整体的更高一级的系统。该系统的整体目的就是使该车间能最有效地全面完成体目的就是使该车间能最有效地全面完成全部零件的机械加工任务。全部零件的机械加工任务。（4）生产系统）生产系统 以整个机械制造厂为整体以整个机械制造厂为整体，为了最有，为了最有效地经营，获得最高经济效益，一方面把效地经营，获得最高经济效益，一方面把原材料供应、毛坯制造、机械加工、热处原材料供应、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、检验与试车、油漆、包装、运理、装配、检验与试车、油漆、包装、运输、保管等因素作为基本物质因素来考虑；输、保管等因素作为基本物质因素来考虑；另一方面把技术情报、经营管理、劳

7、动力另一方面把技术情报、经营管理、劳动力调配、资源和能源利用、环境保护、市场调配、资源和能源利用、环境保护、市场动态、经营政策、社会问题和国际因素等动态、经营政策、社会问题和国际因素等信息作为影响系统效果更重要的要素来考信息作为影响系统效果更重要的要素来考虑。虑。3工艺过程工艺过程v在生产过程中，那些与有原材料转变为产品在生产过程中，那些与有原材料转变为产品直接相关的过程称为直接相关的过程称为工艺过程。工艺过程。v它包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量它包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量检验和机器装配等。而为保证工艺过程正常检验和机器装配等。而为保证工艺过程正常进行所需要的刀具、夹具制造，机

8、床调整维进行所需要的刀具、夹具制造，机床调整维修等则属于辅助过程。修等则属于辅助过程。v在工艺过程中，以机械加工方法按一定顺序在工艺过程中，以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性能等，直至成为合格零件的那部分过程称为能等，直至成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。机械加工工艺过程。v工艺规程工艺规程v技术人员根据产品数量、设备条件技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称件，这种文件就称工艺规程。工艺规

9、程。v为了便于工艺规程的编制、执行和生产组为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过程划分为不同层次织管理，需要把工艺过程划分为不同层次的单元。它们是的单元。它们是工序、安装、工位、工步工序、安装、工位、工步和走刀。和走刀。v其中工序是工艺过程中的基本单元。其中工序是工艺过程中的基本单元。v零件的机械加工工艺过程由若干个工序组零件的机械加工工艺过程由若干个工序组成。成。v在一个工序中可能包含有一个或几个安装，在一个工序中可能包含有一个或几个安装，每一个安装可能包含一个或几个工位，每每一个安装可能包含一个或几个工位，每一个工位可能包含一个或几个工步，每一一个工位可能包含一个或几个工

10、步，每一个工步可能包括一个或几个走刀。个工步可能包括一个或几个走刀。v（1）工序）工序 一个（或一组）工人，在一个一个（或一组）工人，在一个工作工作地地（或一台机床）上对一个（或同时对（或一台机床）上对一个（或同时对几个工件）几个工件）连续完成连续完成的那一部分工艺过的那一部分工艺过程称为程称为工序。工序。划分工序的划分工序的依据依据是工作地点是否变是工作地点是否变化和工作过程是否连续。化和工作过程是否连续。例如，在车床上加工一批轴，既可以对每一例如，在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地进行粗加工和精加工，也可以先根轴连续地进行粗加工和精加工，也可以先对整批轴进行粗加工，然后再依次对它们

11、进对整批轴进行粗加工，然后再依次对它们进行精加工。行精加工。在第一种情形下，加工只包括一个工序；在第一种情形下，加工只包括一个工序；在第二种情形下，由于加工过程的连续在第二种情形下，由于加工过程的连续性中断，虽然加工是在同一台机床上进行的，性中断，虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为两个工序。但却成为两个工序。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。产计划的基本单元。（2）安装）安装v 在机械加工工序中，使工件在机床上或在机械加工工序中，使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为程，称为

12、装夹装夹。有时，工件在机床上需经。有时，工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。v 安装安装是指工件经过一次装夹后所是指工件经过一次装夹后所完成的完成的那部分那部分工序内容工序内容。v 例如，在车床上加工轴，先从一端加工例如，在车床上加工轴，先从一端加工出部分表面，然后调头再加工另一端，这出部分表面，然后调头再加工另一端，这时的工序内容就包括两个安装。时的工序内容就包括两个安装。v（3）工位）工位v 采用转位（或移位）夹具、回转工作采用转位（或移位）夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后

13、，要经过若干个位置依次上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部分工序就称为个位置上所完成的那一部分工序就称为工位工位。v 简单来说，工件相对于机床或刀具每简单来说，工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序占据一个加工位置所完成的那部分工序内容，称为内容，称为工位工位。v右图是在一台三工位回转右图是在一台三工位回转工作台机床上加工轴承盖工作台机床上加工轴承盖螺钉孔的示意图。操作者螺钉孔的示意图。操作者在上下料工位在上下料工位处装上工处装上工件，当该工件依次通过钻件，当该工件依次通过钻孔工位孔工位、

14、扩孔工位、扩孔工位后，后，即可在一次装夹后把四个即可在一次装夹后把四个阶梯孔在两个位置加工完阶梯孔在两个位置加工完毕。这样，既减少了装夹毕。这样，既减少了装夹次数，又因各工位的加工次数，又因各工位的加工与装卸是同时进行与装卸是同时进行的，从而节约安装时间使生产率可以大提高。的，从而节约安装时间使生产率可以大提高。v（4）工步）工步v 在加工表面、切削刀具、切削速度在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量不变的条件下，连续完成的那和进给量不变的条件下，连续完成的那一部分工序内容称为一部分工序内容称为工步工步。生产中也常。生产中也常称为称为“进给进给”。v 整个工艺过程由若干个工序组成。整个工艺过程

15、由若干个工序组成。每一个工序可包括一个工步或几个工步。每一个工序可包括一个工步或几个工步。为了提高生产率，用几把刀具同时加工为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个加工表面的工步，称为几个加工表面的工步，称为复合工步复合工步，也可以看作一个工步。也可以看作一个工步。v例如，组合钻床加工多孔箱体孔。例如，组合钻床加工多孔箱体孔。v（5）走刀）走刀v 加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为步部分称为走刀走刀。v 例如轴类零件如果要切去的金属层很厚，则例如轴类零件如果要切去的金属层很厚，则需分几次切削，这时每切削一次就称为一次走刀。需分几次切削，这时每切

16、削一次就称为一次走刀。因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成一次进给运动称为一次走刀。一次进给运动称为一次走刀。v 下图是一个带半封闭键槽阶梯轴两种生产类型下图是一个带半封闭键槽阶梯轴两种生产类型的工艺过程实例，从中可看出各自的工序、安装、的工艺过程实例，从中可看出各自的工序、安装、工位、工步、走刀之间的关系。工位、工步、走刀之间的关系。由若干个顺序排列的工序由若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。安装、工位、工步和走刀。基本概念基本概念一个（或一组）一个（或一组）工人，在一个工工人，在一个工作地（

17、或一台机作地（或一台机床）上对一个床）上对一个（或同时对几个（或同时对几个工件）连续完成工件）连续完成的那一部分工艺的那一部分工艺过程称为工序。过程称为工序。安装是指工件安装是指工件经过一次装夹经过一次装夹后所完成的那后所完成的那部分工序内容。部分工序内容。工艺过程工艺过程的组成的组成工序工序安装安装基本概念基本概念在加工表面、切削刀具、切削速度和进在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量不变的条件下，连续完成的那一部给量不变的条件下，连续完成的那一部分工序内容称为工步。分工序内容称为工步。工件相对于机床或刀具每占据一工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序个加工位置所完成的那部

18、分工序内容，称为工位。内容，称为工位。加工刀具在加工表面上加工一次所加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为走刀。完成的工步部分称为走刀。工步工步工位工位走刀走刀v1.1.2 工件获得尺寸精度的方工件获得尺寸精度的方法法v1获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法v机械加工中获得工件尺寸精度的方法，主要机械加工中获得工件尺寸精度的方法，主要有以下几种：有以下几种：v（1）试切法）试切法 v试切法试切法即先试切出很小部分加工表面，测量即先试切出很小部分加工表面，测量试切所得的尺寸，按照加工要求适当调刀具试切所得的尺寸，按照加工要求适当调刀具切削刃相对工件的位置，再试切，再测量，切削刃相对工件

19、的位置，再试切，再测量，如此经过两三次试切和测量，当被加工尺寸如此经过两三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加工表面。达到要求后，再切削整个待加工表面。v试切法通过试切法通过“试切测量调整再试切试切测量调整再试切”，反复进行直到达到要求的尺寸精度为止。，反复进行直到达到要求的尺寸精度为止。例如，箱体孔系的试镗加工。例如，箱体孔系的试镗加工。v 作为试切法的一种类型作为试切法的一种类型配作配作，它是以，它是以已加工件为基准，加工与其相配的另已加工件为基准，加工与其相配的另工件，工件，或将两个（或两个以上）工件组合在一起进或将两个（或两个以上）工件组合在一起进行加工的方法。配作中最

20、终被加工尺寸达到行加工的方法。配作中最终被加工尺寸达到的要求是以与已加工件的配合要求为准的。的要求是以与已加工件的配合要求为准的。v试切法的特点：试切法的特点：v 优点：优点：试切法达到的精度可能很高，试切法达到的精度可能很高，它不需要复杂的装置。它不需要复杂的装置。v 缺点：缺点：这种方法费时（需作多次这种方法费时（需作多次调整、试切、测量、计算），效率低，调整、试切、测量、计算），效率低，依赖工人的技术水平和计量器具的精依赖工人的技术水平和计量器具的精度，质量不稳定，所以只用于单件小度，质量不稳定，所以只用于单件小批生产。批生产。v（2）调整法）调整法 v 预先预先用样件或标准件用样件或标

21、准件调整好机床、夹具、刀调整好机床、夹具、刀具和工件的准确相对位置具和工件的准确相对位置，用以保证工件的，用以保证工件的尺寸精度。因为尺寸事先调整到位，所以加尺寸精度。因为尺寸事先调整到位，所以加工时，不用再试切，尺寸自动获得，并在一工时，不用再试切，尺寸自动获得，并在一批零件加工过程中保持不变，这就是批零件加工过程中保持不变，这就是调整法。调整法。v 例如，采用铣床夹具时，刀具的位置靠例如，采用铣床夹具时，刀具的位置靠对刀块确定。调整法的实质是利用机床上的对刀块确定。调整法的实质是利用机床上的定程装置或对刀装置或预先整好的刀架，使定程装置或对刀装置或预先整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到

22、一定的位置精度，刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后加工一批工件。然后加工一批工件。v在机床上在机床上按照刻度盘进刀按照刻度盘进刀然后切削，也是调整然后切削，也是调整法的一种。这种方法需要先按试切法决定刻法的一种。这种方法需要先按试切法决定刻度盘上的刻度。大批量生产中，多用定程挡度盘上的刻度。大批量生产中，多用定程挡块、样件、样板等对刀装置进行调整。块、样件、样板等对刀装置进行调整。v调整法的特点：调整法的特点：v优点优点：调整法比试切法的加工精度稳定性好，调整法比试切法的加工精度稳定性好，有较高的生产率，对机床操作工的要求不高。有较高的生产率，对机床操作工的要求不高。v缺点：缺点：对

23、机床调整工的要求高，常用于成批对机床调整工的要求高，常用于成批生产和大量生产。生产和大量生产。v（3）定尺寸法）定尺寸法 v 用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸法。它是位尺寸的方法称为定尺寸法。它是利用标准利用标准尺寸的刀具加工尺寸的刀具加工，加工面的尺寸由刀具尺寸，加工面的尺寸由刀具尺寸决定。即用具有一定的尺寸精度的刀具（如决定。即用具有一定的尺寸精度的刀具（如铰刀、扩孔钻、钻头等）来保证工件被加工铰刀、扩孔钻、钻头等）来保证工件被加工部位（如孔）的精度。部位（如孔）的精度。v定尺寸法定尺寸法 特点：操作方便，生产率较高，加特点：操作方

24、便，生产率较高，加工精度比较稳定，几乎与工人的技术水平无工精度比较稳定，几乎与工人的技术水平无关，生产率较高，在各种类型的生产中广泛关，生产率较高，在各种类型的生产中广泛应用。例如钻孔、铰孔等。应用。例如钻孔、铰孔等。v（4）主动测量法）主动测量法v在加工过程中，在加工过程中，边加工边测量加工尺边加工边测量加工尺寸寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就是主动测量法。止工作，这就是主动测量法。v主动测量法特点：质量稳定、生产率高，主动测量法特点：质量稳定、生产率高，是发展方向。是发展方向。

25、v（5）自动控制法）自动控制法v 这种方法是由测量装置、进给装置和控这种方法是由测量装置、进给装置和控制系统等组成。它是把测量、进给装置和控制系统等组成。它是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成。尺寸测量、刀具补偿调整靠系统自动完成。尺寸测量、刀具补偿调整和切削加工以及机床停车等一系列工作自动和切削加工以及机床停车等一系列工作自动完成，自动达到所要求的尺寸精度完成，自动达到所要求的尺寸精度v例如：在数控机床上加工时，零件就是通过例如：在数控机床上加工时，零件就是通过程序的各种指令控制加工顺序和加工精度。程序的各种指令控制

26、加工顺序和加工精度。v自动控制的具体方法有：自动控制的具体方法有：v 自动测量自动测量 v 即机床上有自动测量工件尺寸的装即机床上有自动测量工件尺寸的装置，在工件达到要求的尺寸时，测置，在工件达到要求的尺寸时，测量装置即发出指令使机床自动退刀量装置即发出指令使机床自动退刀并停止工作。并停止工作。v数字控制数字控制 即机床中有控制刀架或工作台即机床中有控制刀架或工作台精确移动的伺服电动机、滚动丝杠螺母副及精确移动的伺服电动机、滚动丝杠螺母副及整套数字控制装置，尺寸的获得（刀架的移整套数字控制装置，尺寸的获得（刀架的移动或工作台的移动）由预先编制好的程序通动或工作台的移动）由预先编制好的程序通过计

27、算机数字控制装置自动控制。过计算机数字控制装置自动控制。v自动控制法的特点：加工的质量稳定、生产自动控制法的特点：加工的质量稳定、生产率高、加工柔性好、能适应多品种生产，是率高、加工柔性好、能适应多品种生产，是目前机械制造的发展方向和计算机辅助制造目前机械制造的发展方向和计算机辅助制造（CAM）的基础。）的基础。2获得形状精度的方法v（1）零件表面的成形v零件的表面通常是以一条线为母线，沿另一条线为轨迹（称导线）运动而形成的。v形成工件上各种表面的母线和导线统称为发生线。v母线和导线可以互换，称为可逆表面。v母线和导线可以不能互换，称为非可逆表面。（2）形成发生线的方法v1）轨迹法）轨迹法v轨

28、迹法也称刀尖轨迹法，轨迹法也称刀尖轨迹法，依靠依靠刀尖的运动轨迹刀尖的运动轨迹获得获得形状精度的方法称为轨迹形状精度的方法称为轨迹法。即让刀具相对于工件法。即让刀具相对于工件作有规律的运动，以其刀作有规律的运动，以其刀尖轨迹获得所要求的表面尖轨迹获得所要求的表面几何形状。几何形状。刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对成形刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对成形运动，因而所获得的形状精度取决于成形运动的精运动，因而所获得的形状精度取决于成形运动的精度。数控车床、普通车削、刨削等均属轨迹法。度。数控车床、普通车削、刨削等均属轨迹法。图右上所示为车圆锥面。图右上所示为车圆锥面。v2）成形法）成形法v

29、 利用利用成形刀具成形刀具对工对工件进行加工的方法称为件进行加工的方法称为成形法。即用成形刀具成形法。即用成形刀具取代普通刀具，成形刀取代普通刀具，成形刀具的切削刃就是工件外具的切削刃就是工件外形。成形刀具替代一个形。成形刀具替代一个成形运动。成形法可以成形运动。成形法可以 简化机床或切削运动，提高生产率。成形法所获得简化机床或切削运动，提高生产率。成形法所获得的形状精度取决于成形刀具的形状精度和其他成形的形状精度取决于成形刀具的形状精度和其他成形运动的精度。上图所示为用成形法车球面。运动的精度。上图所示为用成形法车球面。v3）相切法）相切法v 利用刀具利用刀具边旋转边作轨迹运动边旋转边作轨迹

30、运动对工对工件进行加工的方法称为相切法。如铣刀、件进行加工的方法称为相切法。如铣刀、砂轮等旋转刀具加工工件时，切削点运砂轮等旋转刀具加工工件时，切削点运动轨迹的动轨迹的包络线包络线形成工件表面的方法。形成工件表面的方法。相切法所获得的形状精度主要取决于刀相切法所获得的形状精度主要取决于刀具中心按轨迹运动的精度。具中心按轨迹运动的精度。v4）展成法（范成法）展成法（范成法）v v 利用工件和刀具作利用工件和刀具作展成切削运动展成切削运动进进行加工的方法称为展成法。展成法所得行加工的方法称为展成法。展成法所得被加工表面是切削刃和工件作展成运动被加工表面是切削刃和工件作展成运动过程中所形成的包络面，

31、切削刃形状必过程中所形成的包络面，切削刃形状必须是被加工面的共轭曲线。它所获得的须是被加工面的共轭曲线。它所获得的精度取决于切削刃的形状和展成运动的精度取决于切削刃的形状和展成运动的精度等。精度等。v展成法的用途：展成法的用途：v适用于各种齿轮齿廓、花键键齿、蜗轮轮齿适用于各种齿轮齿廓、花键键齿、蜗轮轮齿等表面的加工。等表面的加工。v展成法的特点：展成法的特点：刀刃的形状刀刃的形状与所需表面几何与所需表面几何形状不同。例如齿轮加工，刀为直线（滚刀、形状不同。例如齿轮加工，刀为直线（滚刀、齿条刀），而加工表面为渐开线。展成法形齿条刀），而加工表面为渐开线。展成法形成的成的渐开线渐开线是滚刀与工件

32、按严格速比转动时，是滚刀与工件按严格速比转动时，刀刃的一系列切削位置的包络线。刀刃的一系列切削位置的包络线。举例1v指状齿轮铣刀铣直齿圆柱齿轮v渐开线齿形（母线）：由与齿槽完全吻合的刀刃直接形成成形法v直线齿长（导线）：由铣刀边旋转边作直线移动而形成相切法举例2v插齿刀插削直齿圆柱齿轮v直线齿长（母线）：靠插齿刀作往复直线运动形成轨迹法v渐开线齿形（导线）：由插齿刀作展成运动形成展成法3获得位置精度的方法获得位置精度的方法v一次安装法一次安装法v多次安装法多次安装法直接安装法直接安装法找正安装法找正安装法夹具安装法夹具安装法划线找正安装划线找正安装直接找正安装直接找正安装v3获得位置精度的方法

33、获得位置精度的方法v（1）一次安装法）一次安装法v有位置精度要求的零件的各有关表面是在有位置精度要求的零件的各有关表面是在工件同一次安装中完成并保证的，如轴类零工件同一次安装中完成并保证的，如轴类零件外圆与端面的垂直度，箱体孔系中各孔之件外圆与端面的垂直度，箱体孔系中各孔之间的平行度、垂直度、同一轴线上各孔的同间的平行度、垂直度、同一轴线上各孔的同轴度等。轴度等。v一次安装法一般是用夹具装夹实现的。夹具一次安装法一般是用夹具装夹实现的。夹具是用以装夹工件（和引导刀具）的装置。是用以装夹工件（和引导刀具）的装置。v（2）多次安装法）多次安装法v 零件有关表面的位置精度是零件有关表面的位置精度是加

34、工表面与工加工表面与工件定位基准面件定位基准面之间的位置精度决定的。如轴类之间的位置精度决定的。如轴类零件键槽对外圆之对称度，箱体平面与平面之零件键槽对外圆之对称度，箱体平面与平面之间的平行度、垂直度等。间的平行度、垂直度等。v 根据工件安装方式不同又分为根据工件安装方式不同又分为直接安装法直接安装法、找正安装法找正安装法和和夹具安装法夹具安装法。v直接安装法：直接安装法：v工件工件直接安装在机床直接安装在机床上，上，从而保证加工表从而保证加工表面与定位基准面之间面与定位基准面之间的精度。例如，在车的精度。例如，在车床上加工与外圆同轴床上加工与外圆同轴的内孔，可用三爪卡的内孔，可用三爪卡盘直接

35、安装工件，如盘直接安装工件，如右图所示。右图所示。v找正安装法找正安装法找正是用工找正是用工具（和仪表）根据工件上有关具（和仪表）根据工件上有关基准，基准，找出工件在划线、加工找出工件在划线、加工（或装配）时的正确位置的过（或装配）时的正确位置的过程程。用找正方法装夹工件称为。用找正方法装夹工件称为找正安装。通过找正保证加工找正安装。通过找正保证加工表面与定位基准面之间的精度。表面与定位基准面之间的精度。例如，在车床上用四爪卡盘和例如，在车床上用四爪卡盘和百分表找正后将工件夹百分表找正后将工件夹 紧，可加工出与外圆同轴度很高与外圆同轴度很紧，可加工出与外圆同轴度很高与外圆同轴度很高的孔。如左图

36、所示。高的孔。如左图所示。v找正安装法可分为划线找正安装和直接找正安装找正安装法可分为划线找正安装和直接找正安装两种。两种。v划线找正安装：划线找正安装：v是用是用划针划针根据毛坯或半根据毛坯或半成品上所划的线为基准成品上所划的线为基准找正它在机床上正确位找正它在机床上正确位置的一种安装方法。置的一种安装方法。v右图所示的车床床身毛坯，为保证床身各加工右图所示的车床床身毛坯，为保证床身各加工面和非加工面的位置，然后在龙门刨床工作台面和非加工面的位置，然后在龙门刨床工作台上用可调支承支起床身毛坯，用上用可调支承支起床身毛坯，用划针划针按线找正按线找正并夹紧，再对床身底平面进行粗刨。并夹紧，再对床

37、身底平面进行粗刨。v由于划线既费时，又需技术水平高的划线工，由于划线既费时，又需技术水平高的划线工，划线找正的定位精度也不高，所以划线找正安划线找正的定位精度也不高，所以划线找正安装装只用在批量不大、形状复杂而笨重的工件只用在批量不大、形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。工件。v直接找正安装直接找正安装v是用划针和百分表或通是用划针和百分表或通过目测直接在机床上找过目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。正工件位置的装夹方法。v右图所示是用四爪单动卡盘装夹套筒，先用百分右图所示是用四爪单动卡盘装夹套筒，先用百分表按工件外圆

38、表按工件外圆A进行找正后，再夹紧工件进行外进行找正后，再夹紧工件进行外圆圆B的车削，以保证的车削，以保证 套筒的套筒的A、B圆柱面的同轴度。圆柱面的同轴度。v此法的生产率较低，对工人的技术水平要求高，所此法的生产率较低，对工人的技术水平要求高，所以一般只用于单件小批生产中。若工人的技术水平以一般只用于单件小批生产中。若工人的技术水平高，且能采用较精确的工具和量具，那么直接找正高，且能采用较精确的工具和量具，那么直接找正安装也能获得较高的定位精度。安装也能获得较高的定位精度。v夹具安装法夹具安装法v通过夹具保证加工表面与定位基准面之间通过夹具保证加工表面与定位基准面之间的位置精度，即用夹具上的定

39、位元件使工的位置精度，即用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一种方法。件获得正确位置的一种方法。v这种方法定位迅速、方便，定位精度高、这种方法定位迅速、方便，定位精度高、稳定。但专用夹具的制造周期长、费用高，稳定。但专用夹具的制造周期长、费用高，故广泛用于成批、大量生产中。故广泛用于成批、大量生产中。v1.1.3 加工余量加工余量 v1加工余量的概念加工余量的概念v加工余量：指加工过程中所切去的金属层厚加工余量：指加工过程中所切去的金属层厚度。度。v余量有总加工余量和工序余量之分。余量有总加工余量和工序余量之分。v总加工余量（亦称毛坯余量）：由毛坯转变总加工余量（亦称毛坯余量）：由毛坯转变为

40、零件的过程中，在某加工表面上切除金为零件的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量属层的总厚度，称为该表面的总加工余量（亦称毛坯余量）（亦称毛坯余量）。v一般情况下，总加工余量并非一次切除，一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）。（简称工序余量）。v工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差，工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。寸之差。v由

41、由于于工工序序尺尺寸寸有有公公差差，故故实实际际切切除除的的余量大小不等。余量大小不等。v由由图图可可知知，工工序序余余量量的的基基本本尺尺寸寸（简简称称基基本本余余量量或或公公称称余余量量）Z可可按按下下式式计计算算v对于被包容面：对于被包容面：vZ=上工序基本尺寸上工序基本尺寸本工序基本尺寸本工序基本尺寸v对于包容面：对于包容面：vZ=本工序基本尺寸本工序基本尺寸上工序基本尺寸上工序基本尺寸(上)被包容面(轴)(下)包容面(孔)v为为了了便便于于加加工工，工工序序尺尺寸寸都都按按“入入体体原原则则”标注极限偏差。标注极限偏差。v被包容面的工序尺寸取上偏差为零；被包容面的工序尺寸取上偏差为零

42、；v包容面的工序尺寸取下偏差为零。包容面的工序尺寸取下偏差为零。v毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。v工序余量和工序尺寸及其公差的计算公式：工序余量和工序尺寸及其公差的计算公式：v Z=Zmin+Ta (1-1)v Zmax=Z+Tb=Zmin+Ta+Tb (1-2)v 式中式中 Zmin最小工序余量；最小工序余量；v Zmax最大工序余量；最大工序余量；v Ta上工序尺寸的公差；上工序尺寸的公差；v Tb本工序尺寸的公差。本工序尺寸的公差。v由图可看出由图可看出:公称加工余量公称加工余量=前工序尺寸前工序尺寸 -本工序尺寸本工序尺寸最小加工余量最小加工余量=前工

43、序尺寸的最小值前工序尺寸的最小值-本工序尺寸的最大值本工序尺寸的最大值最大加工余量最大加工余量=前工序尺寸的最大值前工序尺寸的最大值-本工序尺寸的最小值本工序尺寸的最小值工序加工余量的变动范围（最大加工余量与最小加工余量之差）工序加工余量的变动范围（最大加工余量与最小加工余量之差）=前工序工序尺寸公差前工序工序尺寸公差+本工序的工序尺寸公差本工序的工序尺寸公差工序加工余量及其公差工序加工余量及其公差 2影响加工余量的因素影响加工余量的因素v主要影响因素分单项介绍如下主要影响因素分单项介绍如下:v（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（Ra和和Da）v（2

44、）前工序形成的形状误差和位置误差（）前工序形成的形状误差和位置误差（x和和w）影响最小加工余量的因素 图中的x为平面度误差、w为平行度误差 装夹误差对加工余量的影响 v综上所述，影响工序加工余量的因素可归综上所述，影响工序加工余量的因素可归纳为下列几点纳为下列几点：v前工序的工序尺寸公差（前工序的工序尺寸公差（Ta）。）。v前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（度（Ra+Da）。）。v前工序形成的形状误差和位置误差（前工序形成的形状误差和位置误差（x、w）。）。v本工序的装夹误差（本工序的装夹误差（b）。）。3确定加工余量的方法确定加工余量的方法v（1）查

45、表修正法）查表修正法(目前应用最广。目前应用最广。)v（2）经验估计法）经验估计法(只适用于单件、小只适用于单件、小批生产。批生产。)v（3）分析计算法）分析计算法(目前应用较少。目前应用较少。)1.1.4 加工精度v1加工精度的概念加工精度的概念 v加工精度是加工后零件表面的加工精度是加工后零件表面的实际实际尺尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的要求的理想几何参数理想几何参数的符合程度。的符合程度。v加工精度：用公差加工精度：用公差等级衡量等级衡量，等级值，等级值越越小小，其精度越，其精度越高高；v加工误差：用数值表示，数值越加工误差：用数值表示，数值越大

46、大，其误差越其误差越大大。v加工精度包括三个方面内容：加工精度包括三个方面内容：v尺寸精度尺寸精度 指加工后零件的实际尺寸指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。度。v形状精度形状精度 指加工后的零件表面的实指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。合程度。v位置精度位置精度 指加工后零件有关表面之指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度。间的实际位置与理想位置相符合程度。2原始误差与加工误差的关系原始误差与加工误差的关系v工艺系统：工艺系统：在机械加工中，机床、夹具、在机械加工

47、中，机床、夹具、工件和刀具构成一个完整的系统工件和刀具构成一个完整的系统v原始误差：原始误差：由于工艺系统本身的结构和状由于工艺系统本身的结构和状态、操作过程以及加工过程中的物理力学态、操作过程以及加工过程中的物理力学现象而产生刀具和工件之间的相对位置关现象而产生刀具和工件之间的相对位置关系发生偏移的各种因素称为原始误差。系发生偏移的各种因素称为原始误差。（1）与工艺系统本身初始状态）与工艺系统本身初始状态有关的原始误差有关的原始误差v原理误差原理误差 即加工方法原理上存在的误差。即加工方法原理上存在的误差。v工艺系统几何误差工艺系统几何误差v工件与刀具的相对位置在静态下已存在的误工件与刀具的

48、相对位置在静态下已存在的误差，如刀具和夹具制造误差，调整误差以及差，如刀具和夹具制造误差，调整误差以及安装误差；安装误差；v工件和刀具的相对位置在运动状态下存在的工件和刀具的相对位置在运动状态下存在的误差，如机床的主轴回转运动误差，导轨的误差，如机床的主轴回转运动误差，导轨的导向误差，传动链的传动误差等。导向误差，传动链的传动误差等。v（2）与切削过程有关的原始误差）与切削过程有关的原始误差v工艺系统工艺系统力效应力效应引起的变形，如工艺引起的变形，如工艺系统受力变形、工件内应力的产生和消系统受力变形、工件内应力的产生和消失而引起的变形等造成的误差。失而引起的变形等造成的误差。v工艺系统工艺系

49、统热效应热效应引起的变形，如机床、引起的变形，如机床、刀具、工件的热变形等造成的误差。刀具、工件的热变形等造成的误差。3影响加工精度的因素影响加工精度的因素v（1）系统的几何误差）系统的几何误差v（）工艺系统的受力变形（）工艺系统的受力变形v（）工艺系统的热变形（）工艺系统的热变形v（）调整误差（）调整误差v（）工件残余应力引起的误差（）工件残余应力引起的误差v（）数控机床产生误差的独特性（）数控机床产生误差的独特性v（）提高加工精度的工艺措施（）提高加工精度的工艺措施（1）系统的几何误差）系统的几何误差 机床主轴回转运动机床主轴回转运动 机床导轨直线运动机床导轨直线运动 机床传动链的误差机床

50、传动链的误差 定位误差定位误差 夹紧误差夹紧误差 夹具安装误差夹具安装误差 对刀误差对刀误差 v加工原理误差加工原理误差v机床的几何误差机床的几何误差v刀具的制造误差及磨损刀具的制造误差及磨损v夹具误差夹具误差 系系统统的的几几何何误误差差定位误差的概念定位误差的概念 产生原因：产生原因：工件的制造误差和定位元件的制造误差，两者的配工件的制造误差和定位元件的制造误差，两者的配合间隙及工序基准与定位基准不重合等。合间隙及工序基准与定位基准不重合等。基准位移误差基准位移误差 基准不重合误差基准不重合误差定位误差定位误差由于工件在夹具上定位不准而由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差称为定位误差造