机械加工的基本方法.docx

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1、机械加工的基本方法摘要随着科学技术的进展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向进展。各种新工艺的消失，已突破传统的 依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、简单的型面和某些 具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和外形简单的零件 加工的生产率及加工精度。特殊是计算方法和计算机技术的快速进展，极大地推动了机械 加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。关键词机械加工，刀具，切削运动机械加工方法的分类依据生产挨次，通常将加工方法组织为毛坯制备、机械加工和装配等阶段。采纳机械加工方法获得零件的外形

2、，是通过机床采用刀具将毛坯上多余的材料切除来 获得的。依据机床运动的不同和刀具的不同,可分为不同的加工方法。刀具切削加工的方式有：车削加工；铳削加工；钻削加工；链削加工；刨削加工；拉 削加工；齿轮加工；螺纹加工等。磨料切削加工的方式有：磨削加工；桁磨加工；研磨加工；超精加工等。1 .车削加工车削方法的是工件旋转，形成主切削运动，车削时通过刀具相对工件实现不同的进给6邓文英主编.金属工艺学下册M.北京：高等教育出版社，2022题目：机械加工的基本方法学校：华北水利水电高校学院：管理与经济学院专业：工业工程姓名：万 成学号：202214102指导老师：郭洁运动，可以获得不同的工件外形，加工后形成的

3、工件表面主要是回转表面，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Ra6.31.6|jme 精车时，可达IT6 IT5 ,表面粗糙度可达Ra0.40.1pmo特点有：工艺范围广、加工精 度范围大、生产率高、可实现超精密加工、生产成本较低。2 .铳削加工铳削的主切削运动是刀具的旋转运动，工件本身不动，由机床的工作台完成进给运动。 铳削刀具较简单，一般为多刃刀具。铳削可加工平面、沟槽以及螺旋面、齿面、成形表面。 在专用铳床上还可加工外圆。不同的铳削方法，铳刀完成切削的方式不同，卧铳时，平面 的形成是由铳刀的外圆面上的切削刃形成的；立铳时，平面是由铳刀的端面

4、刃形成的。铳 削可获得较高的切削速度，因此生产率较高。一般铳削一般能加工平面或槽面等，用成形铳刀也可以加工出特定的曲面，如铳削齿 轮等。数控铳床可通过数控系统掌握几个轴按肯定关系联动，铳出简单曲面来，这时刀具 一般采纳球头铳刀。数控铳床在加工模具的模芯和型腔，叶轮机械的叶片等外形简单的工 件时，应用特别广泛的，因而得到了很快的进展。由于铳刀刀齿的切入、切出，形成冲击，切削过程简洁产生振动，因而限制了表面质 量的提高。这种冲击，也加剧了刀具的磨损和破损，往往导致硬质合金刀片的碎裂。铳削 时，铳刀在切离工件的一段时间内，可以得到肯定冷却，因此散热条件较好。由于铳削加工属多刃断续切削，冲击振动较大。

5、多用于粗加工或半精加工。加工精度 为IT10 IT7 ;表面粗糙度为Ra 6.31.6pm。依据铳削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，又分为顺铳和逆铳。顺铳时，铳削力的水平分力与工件的进给方向相同，而工作台进给丝杠与固定螺母之 间一般又有间隙存在，因此切削力简洁引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增 大，简洁引起打刀。逆铳则可以避开这一现象，因此，生产中多采纳逆铳。在铳削铸件或 锻件等表面较硬的工件时，顺铳时铳刀齿首先接触工件的硬皮，加剧了铳刀的磨损；逆铳 则无这一缺点。但逆铳时，切削厚度从零开头渐渐增大，因而切削刃开头经受了一段在切 削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，也会加

6、速刀具的磨损。同时，逆铳时，铳削力具 有将工件上抬的趋势，也易引起振动，这是逆铳的不利之处。3 .刨、插、拉削加工1）刨削加工刨削时的主运动和进给运动均为直线运动。刨床主要用于加工各种平面和沟槽。因此, 刨削速度不行能太高，故生产率较低。刨削比铳削平稳，其加工精度一般可达IT8 IT7 , 表面粗糙度为Ra6.31.6pmo刨床可分为牛头刨床和龙门刨床。牛头刨床的主运动为滑枕带动刀具作直线往复运动, 进给运动为工作台带动工件作间歇横向运动。一般只用于单件生产，加工中小型工件。龙门刨床的主运动为工作台带动工件作纵憧憬复运动，进给运动为刀架在龙门架上作 横向间歇运动。主要用来加工大型工件，加工精度

7、和生产率都高于牛头刨床。2）插削加工插削主要用于加工工件的内表面，如键槽、内孔等，相当于立式刨削。3）拉削加工拉削可使加工表面一次切削成形。机床运动简洁，切削速度低，效率高，刀具成本高, 仅适用于大批大量生产。拉床可分为卧式和立式，内拉和外拉等。4 .钻削与削削加工在钻床上，用旋转的钻头钻削孔是孔加工最常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运 动。钻削的加工精度较低，一般只能达到IT10 ,表面粗糙度一般为Ral2.56.3|jmo在 单件、小批生产中，中小型工件上较大的孔（D50mm）常用立式钻床加工；大中型工 件上的孔，用摇臂钻床加工。精度高、表面质量要求高的小孔，在钻削后经常采纳扩孔和 钱孔

8、来进行半精加工和精加工。1）钻削加工扩孔采纳扩孔钻头，钱孔采纳校刀进行加工。钱削加工精度一般为IT9 -IT6 ,表面粗 糙度为Ral.60.4|jmo扩孔、较孔时，扩孔钻和钱刀均在原底孔的基础上进行加工，因 此无法提高孔轴线的位置精度以及直线度。2）钱削加工镇孔可在镇床上或车床上进行。在镇床上镇孔时，掠刀与车刀基本相同，不同之处是 锋刀随键杆一起转动，形成主切削运动，而工件不动。链孔加工精度一般为IT9 IT7 ,表 面粗糙度为Ra6.30.8|jmo数控钻床、数控键床主要是实现孔轴线的位置掌握，因此只要掌握刀具移到孔中心的坐标上即可实现点位掌握。7 .磨削加工磨削加工是一种历史悠久的加工方

9、法，又是一种具有进展前景的加工方法。这种加工 方法既能作为精加工、超精加工，也能作为粗加工。既能加工一般材，也能加工超硬材料。 磨削可分为外圆磨、内孔磨、平磨等。分别用于外圆柱面、圆锥面、平面、螺旋面、齿面 等各种成形表面的加工。磨削加工的主运动是砂轮的旋转运动。磨削加工所用的刀具以砂轮和砂带为主。与前 述的刀具切削有着不同的加工机理。砂轮可看成是一把具有很多微小刀刃所构成的铳刀。其磨削过程实际上是磨粒对工件 表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应。磨削中，磨粒本身也会由尖锐渐渐磨钝， 使切削力量变差，切削力变大。当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一 层新的磨粒，这就是砂轮的自

10、锐性”。但切屑和碎磨粒仍会堵塞砂轮，因而，磨削肯定 时间后，需用金刚石车刀等对砂轮进行修整。磨削时，由于切削刃很多，所以加工时平稳、精度高，表面粗糙度小。磨床是精加工 机床，磨削精度可达IT6 IT4 ,表面粗糙度可达Ral.25 0.01pm ,甚至可达RaO.l- 0.008|jmo磨削的另一特点是可以对淬硬的工件进行加工，因此，磨削往往作为最终加工 工序。但磨削时，产生热量大，需要有充分的切削液进行冷却，否则会产生磨削烧伤，降 低表面质量。强力磨削技术，可以在单位时间内达到很大的切除量，因而可以一次完成粗 精加工。8 .特种加工随着科学技术的不断进展，很多具有高硬度、高强度、高脆性或高熔

11、点的难加工新型 材料（如硬质合金、钛合金、淬火工具钢、陶瓷、玻璃等），以及具有较低刚度或简单曲面 外形的特殊零件（如薄壁件、弹性元件、具有简单曲面外形的模具、叶轮机械的叶片、喷 埋头等）的消失，采纳传统切削加工方法以无法完成其加工任务。特种加工方法正是在为 完成这些加工任务而产生和进展起来的。特种加工方法不同于传统切削加工方法，它是采用化学、物理（电、声、光、热、磁） 或电化学方法对工件材料进行去除的一系列加厂方法的总称。这些加工方法包括：化学加口 CHM ）、电化学加工 ECM、电化学机械加口 ECMM1电火花加口 EDM 电接触加工（RHM ）、超声波加工（USM ）、激光束加工（LBM

12、）、离子束加工（IBM ）、 电子束加工（EBM X等离子体加工（PAM ）、电液加工（EHM ）、磨料流加工（AFM ）、 磨料喷射加工（AIM 1液体喷射加工（HDM ）等各类复合加工。1）电火花加工电火花加工是采用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温，熔蚀工件材料 来形成所需的工件表面。电火花加工在专用的电火花加工机床上进行。电火花加工机床一般由脉冲电源、自动进给机构、机床本体及工作液及其循环过滤系 统等部分组成。工件固定在机床工作台上。脉冲电源供应加工所需的能量，其两极分别接 在工具电极与工件上。当工具电极与工件在进给机构的驱动下在工作液中相互靠近时，极间电压击穿间隙而 产生火

13、花放电，释放大量的热，工件表层汲取热量后达到很高的温度（10000以上），其局 部材料因熔化甚至气化而被蚀除下来，形成一个微小的凹坑。工作液循环过滤系统强迫清 洁的工作液以肯定的压力通过工具电极与工件之间的间隙准时排解电蚀产物，并将电蚀产 物从工作液中过滤出去。多次放电的结果，工件表面产生大量凹坑。工具电极在进给机构 的驱动下不断下降，其轮廓外形便被复印到工件上（工具电极材料尽管也会被蚀除， 但其速度远小于工件材料X电火花加工机床依据加工方式分成两种类型：一种是用特殊外形的电极工具加工相应工件的电火花成形加工机床;另一种是用线（- 般为铝丝、铝丝或铜丝）电极加工二维轮廓外形工件的电火花线切割机

14、床。电火花加工的应用范围很广，适用于加工各种硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料， 可以加工各种形孔、曲线孔和微小孔。也可以加工各种立体曲面型腔，如锻模、压铸模、 塑料模的模膛；既可以用来进行切断、切割，也可以用来进行表面强化、刻写、打印铭牌 和标记等。2）电解加工电解加工是采用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一 种方法。电解加工的原理为:工件接直流电源正极，工具接负极，两极之间保持0.10.8mm 间隙，将具有0.52.5Mpa压力的电解液从两极间的间隙中，以1560min/s的速度流 过。当阴极工具向阳极工件不断进给时，在面对阴极的工件表面上，金属材料按阴极形面 的外

15、形不断溶解，电解产物被高速电解液带走，于是工具形面的外形就相应地复印在 工件上。电解加工具有以下特点：1）工作电压小（24V ）,工作电流大（20000A ）;2）能以运 动一次加工出外形简单的形面或型腔；3 ）可加工难加工材料；4 ）生产率较高，约为电火 花加工的1 10倍；5 ）加工中无机械切削力或切削热；6 ）平均加工公差可达0.1mm左 右；7 ）附屑设施多，占地面积大，造价高；8 ）电解液既腐蚀机床，又简洁污染环境。电解加工主要用于加工形孔、型腔、简单形面、小直径深孔、膛线以及进行去毛刺、 刻印等。3）激光加工激光是一种能量密度高、方向性好（激光束的发散角微小1单色性好（波长和频率单

16、 -I相干性好的光。由于激光的上述特点，通过光学系统可以使它聚焦成一个微小的光斑 （直径几微米至几十微米），从而获得极大的能量密度（100 1000 W/cm2）和极高的 温度（10000以上1在此高温下，任何坚硬的材料都将瞬时急剧熔化和蒸发，并产生 剧烈的冲击波，使熔化的物质爆炸式地喷射去除。激光加工就是采用这种原理熔蚀材料进 行加工的。激光加工具有以下特点：1）不需要工具，不存在断屑、排屑的麻烦；2 ）对任何难加 工的金属和非金属材料（如高熔点材料、耐热合金及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料）都 可以加工；3 ）非接触加工，工件无受力变形；4 ）打孔切割的速度很高，加工部位四周的 材料几乎不受

17、切削热的影响，工件热变形很小。5）切割的切缝窄，切割边缘质量好。激光加工已广泛用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、发散式气冷冲片的多孔蒙皮、发 动机喷油嘴、航空发动机叶片等的加工，以及多种金属材料和非金属材料的切割、焊接、 热处理等工艺的加工。4）超声波加工超声波加工是采用超声频Q6 25kHz）振动的工具端面冲击工作液中的悬浮磨粒，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。超声波加工原理：发生器将工频沟通电能转变为有肯定功率输出的超声频电振荡，通 过换能器将此超声频电振荡转变为超声机械振动，借助于振幅扩大棒把振动的位移幅值由 放大至I0.01-0.15mm ,驱动工具振动。工具端面在振

18、动中冲击工作液 中的悬浮磨粒，使其以很大的速度，不断地撞击、抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉 碎成很细的微粒后打击下来。超声波加工相宜加工各种硬脆材料，特殊是电火花和电解加工无法加工的不导电材料 和半导体材料，如玻璃、陶瓷、石英、诸、硅、玛瑙、宝石、金刚石等；对于导电的硬质 合金、淬火钢等也能加工，但加工效率比较低。适用于超声波加工的工件表面有各种形孔、 型腔及成形表面等。超声波加工能获得较好的加工质量，一般尺寸精度可达0.01 0.05mm ,表面粗糙度 值 Ra0.40.1|jmo参考文献：1王先逵主编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20062孙丽媛 主编.机械制造工艺M.北京：冶金工业出版社20073郭克希 主编.机械制图.机械类、近机类M.北京：机械工业出版社，20044余光国马俊 主编.机床夹具设计M.重庆：重庆高校出版社，20055邓文英主编.金属工艺学上册M.北京：高等教育出版社，2001