材料与金属工艺学--切削加工

材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系车工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来改变毛坯形车工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来改变毛坯形状和尺寸，将其加工成所需零件的一种切削加工方法。其中工件状和尺寸，将其加工成所需零件的一种切削加工方法。其中工件的旋转为主运动，刀具的移动为进给运动：的旋转为主运动，刀具的移动为进给运动：材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系一、车削的工艺特点一、车削的工艺特点1、易于保证工件各加工面的位置精度。、易于保证工件各加工面的位置精度。车削时，工件绕某一固定轴车削时，工件绕某一固定轴线回转，各表面具有同一的回转轴线，故易于保证加工面间同轴线回转，各表面具有同一的回转轴线，故易于保证加工面间同轴度的要求。度的要求。用三爪自定心卡盘安装工件用三爪自定心卡盘安装工件。用一夹一顶安装工件用一夹一顶安装工件：对一般较长的工件，尤其是较重要的工件：对一般较长的工件，尤其是较重要的工件，不能直接用三爪自定心卡盘装夹，而要用一端夹住，另一端用，不能直接用三爪自定心卡盘装夹，而要用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。后顶尖顶住的装夹方法。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系四爪卡盘的外形如图所示。它的四个爪通过四爪卡盘的外形如图所示。它的四个爪通过4个螺杆独立移动。个螺杆独立移动。它的特点是能装夹形状比较复杂的非回转体如方形、长方形等，它的特点是能装夹形状比较复杂的非回转体如方形、长方形等，而且夹紧力大。由于其装夹后不能自动定心，所以装夹效率较低而且夹紧力大。由于其装夹后不能自动定心，所以装夹效率较低，装夹时必须用划线盘或百分表找正，使工件回转中心与车床主，装夹时必须用划线盘或百分表找正，使工件回转中心与车床主轴中心对齐，如图轴中心对齐，如图为用百分表找正外圆的示意图。为用百分表找正外圆的示意图。一般在车削细长轴时，用中心架来增加工件的刚性。在工件装上一般在车削细长轴时，用中心架来增加工件的刚性。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，其表面粗糙及圆柱误差要小，并在支承爪与工件接触处经常加，其表面粗糙及圆柱误差要小，并在支承爪与工件接触处经常加润滑油。润滑油。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系用花盘、穹板及压板、螺栓安装工件用花盘、穹板及压板、螺栓安装工件 ：形状不规则的工件，无：形状不规则的工件，无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件，可用花盘装夹。花盘是安装法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件，可用花盘装夹。花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘，盘面上的许多长槽用以穿放螺栓，在车床主轴上的一个大圆盘，盘面上的许多长槽用以穿放螺栓，工件可用螺栓直接安装在花盘上，如下图左工件可用螺栓直接安装在花盘上，如下图左所示。也可以把辅助所示。也可以把辅助支承角铁（弯板）用螺钉牢固夹持在花盘上，工件则安装在弯板支承角铁（弯板）用螺钉牢固夹持在花盘上，工件则安装在弯板上。下图右上。下图右所示为加工一轴承座端面和内孔时，在花盘上装夹的所示为加工一轴承座端面和内孔时，在花盘上装夹的情况。为了防止转动时因重心偏向一边而产生振动，在工件的另情况。为了防止转动时因重心偏向一边而产生振动，在工件的另一边要加平衡铁。工件在花盘上的位置需经仔细找正。一边要加平衡铁。工件在花盘上的位置需经仔细找正。在花盘上安装零件在花盘上安装零件 在花盘上用弯板安装零件在花盘上用弯板安装零件 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系2、切削过程比较平稳、切削过程比较平稳：除了车削断续表面之外，一般情况下车削过：除了车削断续表面之外，一般情况下车削过程是连续进行的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中刀齿有多程是连续进行的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中刀齿有多次切入和切出，产生冲击。次切入和切出，产生冲击。3、适用于有色金属零件的精加工、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：某些有色金属零件，因材料本身的硬度较低，塑性较大，若用砂轮磨削，软的磨屑易堵塞砂轮，的硬度较低，塑性较大，若用砂轮磨削，软的磨屑易堵塞砂轮，难得到很光洁的表面。用金刚石刀具，在车床上以很小的背吃刀难得到很光洁的表面。用金刚石刀具，在车床上以很小的背吃刀量和进给量以及很高的切削速度进行精细车削，达到很高精度。量和进给量以及很高的切削速度进行精细车削，达到很高精度。4、刀具简单刀具简单：车刀是刀具中最简单的一种。：车刀是刀具中最简单的一种。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系二、车削的应用二、车削的应用车床主要用于加工各种回转体表面，加工的尺寸公差等级为车床主要用于加工各种回转体表面，加工的尺寸公差等级为IT11IT6，表面粗糙度表面粗糙度Ra值为值为12508m。车床的种类很多，车床的种类很多，其中应用最广泛的是卧式车床。其中应用最广泛的是卧式车床。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系切槽：在工件表面上车沟槽的方法叫切槽，槽的形状有外槽、内切槽：在工件表面上车沟槽的方法叫切槽，槽的形状有外槽、内槽和端面槽。槽和端面槽。切断：切断要用切断刀。切断刀的形状与切槽刀相似，但因刀头切断：切断要用切断刀。切断刀的形状与切槽刀相似，但因刀头窄而长，很容易折断。常用的切断方法有直进法和左右借刀法两窄而长，很容易折断。常用的切断方法有直进法和左右借刀法两种，如图种，如图所示。直进法常用于切断铸铁等脆性材料；左右借刀法所示。直进法常用于切断铸铁等脆性材料；左右借刀法常用于切断钢等塑性材料。常用于切断钢等塑性材料。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系车成型面：表面轴向剖面呈现曲线形特征的这些零件叫成型面。（车成型面：表面轴向剖面呈现曲线形特征的这些零件叫成型面。（3种种方法）方法）车圆弧的样板刀车圆弧的样板刀 用双手控制纵、横向进给车成形面用双手控制纵、横向进给车成形面 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系滚花：在车床上用滚花刀滚花滚花：在车床上用滚花刀滚花车圆锥面：车圆锥面：将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。常用车削将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。常用车削锥面的方法有宽刀法、转动小刀架法、靠模法、尾座偏移法等几锥面的方法有宽刀法、转动小刀架法、靠模法、尾座偏移法等几种。这里介绍宽刀法、转动小刀架法和尾座偏移法。种。这里介绍宽刀法、转动小刀架法和尾座偏移法。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系转动小刀架法转动小刀架法尾座偏移法请看尾座偏移法请看钻孔和镗孔钻孔和镗孔材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系钻孔是用钻头在钻孔是用钻头在实体材料上加工孔实体材料上加工孔。钻孔属粗加工，可达到的尺寸公差。钻孔属粗加工，可达到的尺寸公差等级为等级为IT13-IT11，表面粗糙度表面粗糙度Ra值为值为25-12.5um。麻花钻：两个主切削刃、两上副切削刃、一个横刃麻花钻：两个主切削刃、两上副切削刃、一个横刃一、钻孔的工艺特点一、钻孔的工艺特点钻孔时，钻头工作部分大都处在已加工表面的包围中，受空间限制：钻孔时，钻头工作部分大都处在已加工表面的包围中，受空间限制：1 1、容易产生、容易产生“引偏引偏”，产生的原因：，产生的原因：（1 1）麻花钻细长、刚性较差。）麻花钻细长、刚性较差。（2 2）钻头仅有两条很窄的棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用很差。）钻头仅有两条很窄的棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用很差。（3 3）钻头横刃处的前角具有很大的负值，切削条件极差，实际上是挤刮）钻头横刃处的前角具有很大的负值，切削条件极差，实际上是挤刮金属，由钻头横刃产生的轴向力很大，稍有偏斜，将产生较大的附加力金属，由钻头横刃产生的轴向力很大，稍有偏斜，将产生较大的附加力矩，使钻头弯曲。矩，使钻头弯曲。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系减小减小“引偏引偏”产生采取的措施产生采取的措施：（1 1）预钻锥形定心坑。）预钻锥形定心坑。（2 2）用钻套为钻头导向。）用钻套为钻头导向。（3 3）刃磨时，尽量把钻头的）刃磨时，尽量把钻头的 两个主切削刃刃磨得对称一致。两个主切削刃刃磨得对称一致。2 2、排屑困难。、排屑困难。排屑过程中，切屑与孔壁发生较大的摩擦，挤压、拉毛和刮伤已排屑过程中，切屑与孔壁发生较大的摩擦，挤压、拉毛和刮伤已加工表面，降低表面质量；切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里，卡加工表面，降低表面质量；切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里，卡死钻头，甚至将钻头扭断。死钻头，甚至将钻头扭断。改善排屑条件：钻钢料工件时，在钻头上修磨出分屑槽，将宽的改善排屑条件：钻钢料工件时，在钻头上修磨出分屑槽，将宽的切屑分成窄条，以利于排屑。当钻深孔切屑分成窄条，以利于排屑。当钻深孔(L/DL/D5-10)5-10)时，应采用时，应采用合适的深孔钻进行加工。合适的深孔钻进行加工。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系3 3、切削热不易传散。、切削热不易传散。钻削是一种半封闭式的切削，钻削时所产生的热量，热量传散时钻削是一种半封闭式的切削，钻削时所产生的热量，热量传散时工件吸收的热量约占工件吸收的热量约占52.5%52.5%，钻头约占，钻头约占14.5%14.5%，切屑约占，切屑约占28%28%，而，而介质仅占介质仅占5%5%左右。左右。二、钻削的应用二、钻削的应用 单件、小批量生产中，中小型工件上的小孔（一般单件、小批量生产中，中小型工件上的小孔（一般D小于小于13mm）常用台式钻床加工；直径较大的孔常用立式钻床加工；大中型工常用台式钻床加工；直径较大的孔常用立式钻床加工；大中型工件采用摇臂钻床。件采用摇臂钻床。成批或大量生产用多轴钻、组合机床。成批或大量生产用多轴钻、组合机床。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系三、扩孔和三、扩孔和铰孔铰孔1 1、扩孔扩孔扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工，提高孔的精度和扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工，提高孔的精度和减小表面粗糙度减小表面粗糙度RaRa值。扩孔的公差等级为值。扩孔的公差等级为IT10-IT9IT10-IT9，表面粗糙度表面粗糙度RaRa值为值为6.33.26.33.2umum属于属于半精加工半精加工。扩孔钻与麻花钻在结构上相比有以下特点：扩孔钻与麻花钻在结构上相比有以下特点：（1 1）刚性较好：扩孔的吃刀量小，扩孔钻钻芯比较粗大，增加了工作）刚性较好：扩孔的吃刀量小，扩孔钻钻芯比较粗大，增加了工作部分的刚性。部分的刚性。（2 2）导向性较好：由于容屑槽浅而窄，可在刀体上做出）导向性较好：由于容屑槽浅而窄，可在刀体上做出3434个刀齿，个刀齿，提高生产率，增强了扩孔时刀具的导向及修光作用，切削平稳。提高生产率，增强了扩孔时刀具的导向及修光作用，切削平稳。（3）切削条件较好：扩孔钻的切削刃不必自外缘延续到中心，避免了切削条件较好：扩孔钻的切削刃不必自外缘延续到中心，避免了横刃和由横刃引起的不良影响。且在一定程度上可校正原孔轴线的横刃和由横刃引起的不良影响。且在一定程度上可校正原孔轴线的偏斜。偏斜。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系2、铰孔铰孔铰孔是在扩孔或半精镗的基础上进行的，是孔的精加工方法：公差等级铰孔是在扩孔或半精镗的基础上进行的，是孔的精加工方法：公差等级为为ITBIT6ITBIT6，表面粗糙度表面粗糙度RaRa值为值为1.60.41.60.4umum。铰刀铰孔的特点：铰刀铰孔的特点：(1)(1)铰刀为铰刀为定径的精加工定径的精加工刀具，容易保证工件的尺寸精度和形状精度。但一刀具，容易保证工件的尺寸精度和形状精度。但一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不能铰削非标准孔、台种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不能铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。阶孔和盲孔。（2 2）机铰刀在机床上常用浮动连接，防止铰刀轴线与机床主轴线偏斜，造）机铰刀在机床上常用浮动连接，防止铰刀轴线与机床主轴线偏斜，造成孔的加工误差。成孔的加工误差。铰孔不能校正原孔轴线的偏斜铰孔不能校正原孔轴线的偏斜。（3 3）铰削速度较低、可避免产生积屑瘤和引起振动。）铰削速度较低、可避免产生积屑瘤和引起振动。（4 4）钻一扩一铰钻一扩一铰是生产中典型的孔加工方案。是生产中典型的孔加工方案。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系四、镗孔四、镗孔镗孔是镗孔是位置精度要求严格的箱体上的孔系位置精度要求严格的箱体上的孔系加工，可在车床、镗床加工，可在车床、镗床或铣床上进行。镗孔可分粗镗、半精镗和精镗。或铣床上进行。镗孔可分粗镗、半精镗和精镗。在车床上对工件进行镗孔在车床上对工件进行镗孔 在在镗床上镗孔。镗床上镗孔。多刃多刃镗刀镗孔镗刀镗孔 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系一、刨削的工艺特点一、刨削的工艺特点刨削加工的尺寸公差等级一般为刨削加工的尺寸公差等级一般为IT13IT7IT13IT7，RaRa值为值为251.6251.6umum用用宽刀进行精刨，表面粗糙度宽刀进行精刨，表面粗糙度RaRa值为值为1.60.81.60.8umum。刨削的工艺特点刨削的工艺特点(1)(1)加工精度低。加工精度低。(2)(2)生产率低生产率低(3)(3)加工成本低。加工成本低。（4）通用性好）通用性好二、刨削的应用二、刨削的应用 由于刨削的特点，刨削主要用在单件、小批量生产中，在维修车由于刨削的特点，刨削主要用在单件、小批量生产中，在维修车间和模具车间应用较多。间和模具车间应用较多。1、刨削平面、刨削平面：材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系 2、刨削垂直面、刨削垂直面3、刨沟槽、刨沟槽 刨刨T形槽形槽 刨燕尾槽刨燕尾槽 4、刨斜面、刨斜面材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系插床及其应用插床及其应用 插床如同竖立的牛头刨床，插床如同竖立的牛头刨床，但工作台上多一圆工作台。但工作台上多一圆工作台。插孔中键槽或异形孔较慢，单件小批生产用。现时多用数控线切插孔中键槽或异形孔较慢，单件小批生产用。现时多用数控线切割代替。割代替。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系三、拉削三、拉削拉削可以认为是刨削的进一步发展。用拉刀加工工件内、外表面拉削可以认为是刨削的进一步发展。用拉刀加工工件内、外表面的方法称为拉削加工。拉削中只有一个运动的方法称为拉削加工。拉削中只有一个运动,即拉刀的直线运动即拉刀的直线运动,送进运动由拉刀中递升的刀齿实现送进运动由拉刀中递升的刀齿实现.故拉床结构简单，多为液压故拉床结构简单，多为液压驱动。拉刀为复杂刀具，精度和热处理要求均高，故价昂，只适驱动。拉刀为复杂刀具，精度和热处理要求均高，故价昂，只适用于大批生产。用于大批生产。拉削原理拉削原理:每相邻两刀齿间有齿升量。每相邻两刀齿间有齿升量。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系铣削是平面的主要加工方法之一。铣削中小型零件上的平面通常铣削是平面的主要加工方法之一。铣削中小型零件上的平面通常在卧式铣床或立式铣床上进行，大型零件上的平面可在龙门铣床在卧式铣床或立式铣床上进行，大型零件上的平面可在龙门铣床上加工。铣削加工公差等级可达上加工。铣削加工公差等级可达IT13IT7IT13IT7，表面粗糙度表面粗糙度RaRa值可值可达达251.6251.6umum。一、铣削的工艺特点一、铣削的工艺特点1、生产率较高。、生产率较高。2、容易产生振动。、容易产生振动。3、刀齿散热条件较好。、刀齿散热条件较好。二、铣削方式二、铣削方式按铣刀旋转轴线是水平的或垂直的可分为周铣和端铣两种按铣刀旋转轴线是水平的或垂直的可分为周铣和端铣两种。周铣（左）和端铣（右）周铣（左）和端铣（右）材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系从提高刀具耐用度和工件表面质量，一般以采用顺铣法为宜。但从提高刀具耐用度和工件表面质量，一般以采用顺铣法为宜。但是工作台进给丝杠与固定螺母之间一般存在间隙，间隙在进给方是工作台进给丝杠与固定螺母之间一般存在间隙，间隙在进给方向的前方。容易引起打刀，而逆铣没这种现象。所以一般在生产向的前方。容易引起打刀，而逆铣没这种现象。所以一般在生产中选用逆铣法。中选用逆铣法。三、铣削的应用三、铣削的应用铣削的加工范围很广，可加工平面、台阶、斜面、沟槽、成形面铣削的加工范围很广，可加工平面、台阶、斜面、沟槽、成形面、齿轮以及切断等，图所示为铣削加工应用的示例。在铣床上还、齿轮以及切断等，图所示为铣削加工应用的示例。在铣床上还能钻孔和镗孔。能钻孔和镗孔。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系利用分度头可以加工多面体利用分度头可以加工多面体、齿轮、螺旋槽、齿轮、螺旋槽等等分度头原理：分度头原理：万能分度头结构图万能分度头结构图 1分度手柄分度手柄 2分度盘分度盘 3顶尖顶尖 4主轴主轴 5转动体转动体 6底座底座 7扇形夹扇形夹万能分度头的传动示意图万能分度头的传动示意图1螺旋齿轮传动 2主轴 3刻度盘 4蜗轮传动 51齿轮传动 6挂轮轴7分度盘 8定位销材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系在卧式铣床上，将齿坯套在心轴上安装于分度头和尾架顶尖中，在卧式铣床上，将齿坯套在心轴上安装于分度头和尾架顶尖中，对刀并调好铣削深度后开始铣第一个齿槽，铣完一齿退出进行分对刀并调好铣削深度后开始铣第一个齿槽，铣完一齿退出进行分度，依次逐个完成全部齿数的铣削。度，依次逐个完成全部齿数的铣削。铣削麻花钻和螺旋铣刀上的螺旋沟是在卧式万能铣床上进行。铣削麻花钻和螺旋铣刀上的螺旋沟是在卧式万能铣床上进行。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系磨削加工是用砂轮以较高的线速度对工件表面进加工的方法，其磨削加工是用砂轮以较高的线速度对工件表面进加工的方法，其实质是用砂轮上的磨料自工件表面层切除细微切屑的过程。根据实质是用砂轮上的磨料自工件表面层切除细微切屑的过程。根据工件被加工表面的性质，磨削分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨工件被加工表面的性质，磨削分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨削等几种。削等几种。一、磨削原理一、磨削原理砂轮由无数高硬的粒状磨料与黏结剂粘合而成。砂轮旋转时，每砂轮由无数高硬的粒状磨料与黏结剂粘合而成。砂轮旋转时，每一外露的磨粒犹如铣刀上的一个刀齿，由于磨粒排列无规则，故一外露的磨粒犹如铣刀上的一个刀齿，由于磨粒排列无规则，故刀齿的形状和角度都极不一致。有的可能真正起到切削作用，能刀齿的形状和角度都极不一致。有的可能真正起到切削作用，能切下切屑，这在砂轮灰中可用磁铁吸出极细的铁屑可以证明。有切下切屑，这在砂轮灰中可用磁铁吸出极细的铁屑可以证明。有的可能太钝了，不能切削，但仍可起到压光作用，故磨削可以得的可能太钝了，不能切削，但仍可起到压光作用，故磨削可以得到非常高的精度和很光滑的表面。到非常高的精度和很光滑的表面。砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦三种作用的综合砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦三种作用的综合材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系二、磨削的工艺特点二、磨削的工艺特点1、精度高、表面粗糙度小。、精度高、表面粗糙度小。2、砂轮有自锐作用。、砂轮有自锐作用。3、背向磨削力、背向磨削力FP较大。较大。4、磨削温度高。、磨削温度高。砂轮用钝后要进行修整，否则磨削效率降低，而且会在工件表面砂轮用钝后要进行修整，否则磨削效率降低，而且会在工件表面产生烧伤。修整一般用装载修整架上的金刚石笔进行，与外圆车产生烧伤。修整一般用装载修整架上的金刚石笔进行，与外圆车削相似。削相似。砂轮的修整砂轮的修整 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系三、磨削的应用和发展三、磨削的应用和发展1、外圆磨削、外圆磨削（1）在外圆磨床上磨外圆。）在外圆磨床上磨外圆。（2）在无心外圆磨床上磨外圆。）在无心外圆磨床上磨外圆。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系2、孔的磨削、孔的磨削孔的磨削可以在内圆磨床上进行，也可以在万能磨床上进行。孔的磨削可以在内圆磨床上进行，也可以在万能磨床上进行。3、平面磨削、平面磨削材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系精整加工是生产中常用的精密加工，它是指在精加工之后从工件精整加工是生产中常用的精密加工，它是指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的加工方法。加工方法。一、一、研磨（研磨（IT5IT5IT3,IT3,RaRa值值0.10.10.008 0.008 mm）1.1.研磨原理：研磨原理：研磨是用游离的磨粒通过研具对工件进行微量切削的过程。在加研磨是用游离的磨粒通过研具对工件进行微量切削的过程。在加工过程中，工件表面会发生复杂的牧师和化学变化，工件表面上工过程中，工件表面会发生复杂的牧师和化学变化，工件表面上一层极微薄的材料将被切除。一层极微薄的材料将被切除。2.2.研磨方法：研磨方法：手工研磨：人手持研具或工件进行研磨。手工研磨：人手持研具或工件进行研磨。机械研磨：在研磨机上进行。机械研磨：在研磨机上进行。上、下研磨盘：可同向或反向旋转。上、下研磨盘：可同向或反向旋转。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系研磨外圆研磨平面研磨外圆研磨平面 研磨内圆机械研磨研磨内圆机械研磨 分隔盘：由分隔盘带动与下研磨盘反向旋转。研磨时下研磨盘子分隔盘：由分隔盘带动与下研磨盘反向旋转。研磨时下研磨盘子旋转，偏心轴带动分隔盘旋转，使工件得到既转动又滑动的复杂旋转，偏心轴带动分隔盘旋转，使工件得到既转动又滑动的复杂而又不重复的运动轨迹。而又不重复的运动轨迹。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系对于形状复杂的内孔，难以制造合适的研具时，还可采用挤压研对于形状复杂的内孔，难以制造合适的研具时，还可采用挤压研磨，方法是将工件放在专门的夹具内，待研磨的异形孔两端与上磨，方法是将工件放在专门的夹具内，待研磨的异形孔两端与上下挤压缸相通，挤压缸内充满研磨剂，整套装置放在油压机工作下挤压缸相通，挤压缸内充满研磨剂，整套装置放在油压机工作台上，两活塞上下往复运动，推动研磨剂流过异形孔，实现研磨台上，两活塞上下往复运动，推动研磨剂流过异形孔，实现研磨的功能。的功能。挤压研磨挤压研磨 3 3研磨的特点及应用研磨的特点及应用（1 1）高的尺寸精度、小的）高的尺寸精度、小的RaRa值，可提高形状精度，但不能提高位置值，可提高形状精度，但不能提高位置精度。精度。（2 2）提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命。）提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命。（3 3）成本低，生产率低。）成本低，生产率低。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系二、二、珩磨珩磨珩磨是利用珩磨头对工件表面施加一定压力，珩磨头同时作相对珩磨是利用珩磨头对工件表面施加一定压力，珩磨头同时作相对旋转和实现往复运动，切除极小余量的精密加工方法，多用于珩旋转和实现往复运动，切除极小余量的精密加工方法，多用于珩磨铸铁套和钢套的内孔。磨铸铁套和钢套的内孔。珩磨头的结构珩磨头的结构 珩磨头上下运动的轨迹并不重合，而是调节到交叉成网状，这样珩磨头上下运动的轨迹并不重合，而是调节到交叉成网状，这样可以使粗糙度可以使粗糙度RaRa值下降。值下降。珩磨余量一般只留珩磨余量一般只留0.020.15mm,尺寸公差等级可达尺寸公差等级可达IT6IT4,表面表面粗糙度粗糙度Ra值为值为0.80.05mm,适宜加工的孔径范围为适宜加工的孔径范围为1515500500mmmm。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系三、超级光磨三、超级光磨1 1加工原理加工原理超精加工是利用装在振动头上的细磨粒油石在一定压力下对工件超精加工是利用装在振动头上的细磨粒油石在一定压力下对工件进行微量切削的一种光整加工方法。进行微量切削的一种光整加工方法。振动头：在工件轴向进给的同时作轴向低频、小振幅振动，从而振动头：在工件轴向进给的同时作轴向低频、小振幅振动，从而对工件进行加工。对工件进行加工。切削液：形成油膜；清除切屑和冷却润滑；控制加工进程。切削液：形成油膜；清除切屑和冷却润滑；控制加工进程。2 2、工艺特点及应用、工艺特点及应用自动化程度高，成本低；自动化程度高，成本低；加工余量极小（加工余量极小（2-102-10umum）；表面质量好，有利于储存润滑油表面质量好，有利于储存润滑油,耐磨性好耐磨性好;生产率高；生产率高；不能提高尺寸、形状、位置精度；不能提高尺寸、形状、位置精度；应用较广。应用较广。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系四、四、机械抛光机械抛光抛光是对零件表面进行修饰的一种方法。抛光一般只能得到光滑抛光是对零件表面进行修饰的一种方法。抛光一般只能得到光滑的表面或镜面光泽，不能提高甚至不能保留原有的加工精度。的表面或镜面光泽，不能提高甚至不能保留原有的加工精度。抛光后的表面粗糙度抛光后的表面粗糙度Ra值可达值可达1.60.008mm。机械抛光有轮式抛光、滚筒抛光和振动抛光几种。机械抛光有轮式抛光、滚筒抛光和振动抛光几种。三种轮式抛光示意图三种轮式抛光示意图 滚筒抛光（左）和振动抛光（右）滚筒抛光（左）和振动抛光（右）材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系五、五、电镀电镀电镀是用电化学的方法，在金属、非金属基体表面上沉积所需的另一种电镀是用电化学的方法，在金属、非金属基体表面上沉积所需的另一种金属或合金的过程。金属或合金的过程。将具有导电表面的制件和镀层金属材料浸沉于含有某种金属离子的电解将具有导电表面的制件和镀层金属材料浸沉于含有某种金属离子的电解质溶液中，制件为阴极，镀层金属为阳极，在外电流作用下，金属离子质溶液中，制件为阴极，镀层金属为阳极，在外电流作用下，金属离子向阴极移动，即可在制件表面上形成与基体牢固结合的镀层。阳极悬挂向阴极移动，即可在制件表面上形成与基体牢固结合的镀层。阳极悬挂的镀层金属板用来不断向电镀液补充金属离子，保持电镀液的浓度。的镀层金属板用来不断向电镀液补充金属离子，保持电镀液的浓度。工业上常用的镀层材料有锌、铜、镍、锡、铬、金、银、铂等多种。工业上常用的镀层材料有锌、铜、镍、锡、铬、金、银、铂等多种。以镀镍为例（见图），其电镀液的一种配方是：以镀镍为例（见图），其电镀液的一种配方是：硫酸镍硫酸镍 150 150g/L250 g/Lg/L250 g/L，氯化钠氯化钠8 8 g/L12 g/Lg/L12 g/L，硼酸硼酸 30 g/L35 g/L，十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠 0.05 g/L0.1 g/L。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系在阴极上的反应为：在阴极上的反应为：NiNi2+2+2e Ni +2e Ni（形成镀层）形成镀层）2 2H H+2e H+2e H2 2在阳极上的反应为：在阳极上的反应为：Ni 2e NiNi 2e Ni2+2+（阳极溶解）阳极溶解）4 4OH OH 4 e4 eNiNi+NiNi 不但金属可以电镀，目前已发展到塑料、鲜花等非金属材料也可不但金属可以电镀，目前已发展到塑料、鲜花等非金属材料也可以电镀。关键是要使这些原来不导电的材料表面活化，可以导电以电镀。关键是要使这些原来不导电的材料表面活化，可以导电。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系六、六、喷涂喷涂热喷涂热喷涂将金属或非金属材料溶化将金属或非金属材料溶化,靠压缩气体连续吹喷到制件表面上靠压缩气体连续吹喷到制件表面上,形成与基体牢固结合的涂层的方法称为热喷涂。形成与基体牢固结合的涂层的方法称为热喷涂。通过热喷涂可使工件表面获得耐磨、耐热、减震、消音、绝缘、通过热喷涂可使工件表面获得耐磨、耐热、减震、消音、绝缘、导电等物理化学性能。导电等物理化学性能。喷涂热源可用燃气火焰、电弧、等离子弧或激光束等。喷涂材料喷涂热源可用燃气火焰、电弧、等离子弧或激光束等。喷涂材料可为金属、合金、金属氧化物和碳化物、陶瓷和塑料等，材料形可为金属、合金、金属氧化物和碳化物、陶瓷和塑料等，材料形态可为线材、棒材或粉末。对金属、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、态可为线材、棒材或粉末。对金属、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木材、布、纸等几乎所有的固体基体都可以进行热喷涂，基体可木材、布、纸等几乎所有的固体基体都可以进行热喷涂，基体可保持较低的温度，因而可不变形。保持较低的温度，因而可不变形。粉末粉末-火焰喷涂火焰喷涂(左左)等离子喷涂等离子喷涂(中中)和电弧喷涂和电弧喷涂(右右)示意图示意图 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系静电喷涂静电喷涂静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带上正电荷，与接地的工件静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带上正电荷，与接地的工件间形成高压静电场，静电引力使漆膜均匀沉积在工件表面，形成间形成高压静电场，静电引力使漆膜均匀沉积在工件表面，形成均匀的漆膜。此法比普通喷漆有更高的效率和更好的成膜质量，均匀的漆膜。此法比普通喷漆有更高的效率和更好的成膜质量，常用于汽车、自行车、家用设施等大批大量生产的自动线上。图常用于汽车、自行车、家用设施等大批大量生产的自动线上。图示出了汽车车身的静电喷涂情况。示出了汽车车身的静电喷涂情况。汽车车身的静电喷涂汽车车身的静电喷涂 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系一、一、电火花加工（电火花加工（EDMEDM）电火花加工的原理电火花加工的原理电火花加工是利用脉冲放电对导电材料的腐蚀作用去除材料，以电火花加工是利用脉冲放电对导电材料的腐蚀作用去除材料，以获得一定形状和尺寸的一种加工方法。获得一定形状和尺寸的一种加工方法。脉冲电源脉冲电源 脉冲电压脉冲电压 工具电极和工件电极上工具电极和工件电极上 工作液被电离工作液被电离 介质被击穿介质被击穿 放电通道放电通道 电场力作用下电场力作用下 电子奔向阳极电子奔向阳极 正离子正离子奔向阴极奔向阴极 火花放电火花放电 电子离子高速运动电子离子高速运动 轰击阳极和阴极轰击阳极和阴极 动能转化为热能（动能转化为热能（1000010000）电极表面金属迅速熔化甚至汽化电极表面金属迅速熔化甚至汽化 工件表面形成一个极小的圆坑工件表面形成一个极小的圆坑 不断进给不断进给 工件不断被蚀除工件不断被蚀除。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系电火花加工的特点及应用电火花加工的特点及应用可以用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极去加工任何硬、脆、韧可以用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极去加工任何硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料；、软和高熔点的导电材料；加工特殊及复杂形状的工件；加工特殊及复杂形状的工件；没有机械加工时那样的切削力，因此适于加工薄壁、窄槽及微细没有机械加工时那样的切削力，因此适于加工薄壁、窄槽及微细精密的零件。精密的零件。脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工、脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工、半精加工或精加工。精加工时半精加工或精加工。精加工时RaRa值可达值可达0.04-100.04-10umum。尺寸精度可尺寸精度可达达0.003-0.030.003-0.03mmmm。加工型腔的各种工具电极加工型腔的各种工具电极 反拷法加工异形小孔反拷法加工异形小孔 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系二、二、电火花线切割加工电火花线切割加工电火花线切割原理电火花线切割原理 电火花线切割加工最显著的特点是，工具电极为一金属丝（常用电火花线切割加工最显著的特点是，工具电极为一金属丝（常用钼丝），所切割出的工件形状，是由数控系统（微机控制器）控钼丝），所切割出的工件形状，是由数控系统（微机控制器）控制制X X、Y Y坐标工作台作相应的移动而获得的。坐标工作台作相应的移动而获得的。为了保证很细的电极丝在火花放电时不致烧断，电极丝以为了保证很细的电极丝在火花放电时不致烧断，电极丝以8-8-1010m/sm/s的速度不断地作反复运动；的速度不断地作反复运动；为了充分地冷却电极丝，需要往加工区喷注工作液；为了充分地冷却电极丝，需要往加工区喷注工作液；线切割机床加工原理图线切割机床加工原理图 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系三、三、电解加工电解加工电解加工的原理电解加工的原理电解加工是利用金属在电解液中阳极溶解来对工件进行成形加工的电解加工是利用金属在电解液中阳极溶解来对工件进行成形加工的一种方法。一种方法。图所示为电解加工原理图。工件接直流稳压电源正极，工具接负极图所示为电解加工原理图。工件接直流稳压电源正极，工具接负极，两极间保持，两极间保持0.110.11mmmm间隙间隙,具有一定压力的电解液从两极间高速流具有一定压力的电解液从两极间高速流过。加工开始时，工具阴极最接近工件阳极处的电流密度最大，单过。加工开始时，工具阴极最接近工件阳极处的电流密度最大，单位时间内消耗的电量最多，阳极溶解也最快。随着工具阴极不断缓位时间内消耗的电量最多，阳极溶解也最快。随着工具阴极不断缓慢地向工件进给，工件就不断地按工具阴极端部的型面溶解，电解慢地向工件进给，工件就不断地按工具阴极端部的型面溶解，电解产物不断被高速流过的电解液带走，最后工具的形状就被复制到工产物不断被高速流过的电解液带走，最后工具的形状就被复制到工件上件上。电解加工原理图电解加工原理图 生产率高于电火花加工，但生产附属设备多，占地广，造价高，加生产率高于电火花加工，但生产附属设备多，占地广，造价高，加工不够稳定，电解液机床有腐蚀作用工不够稳定，电解液机床有腐蚀作用.会污染环境，故应用不如电火会污染环境，故应用不如电火花加工广。花加工广。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系四、超声加工四、超声加工超声加工是一种变相的机械加工，工具作超声频振动，工具冲击超声加工是一种变相的机械加工，工具作超声频振动，工具冲击磨粒，而使被加工工件的材料受到破坏。磨粒，而使被加工工件的材料受到破坏。工具的超声振动：从超声换能器获得的。超声换能器的铁芯由磁工具的超声振动：从超声换能器获得的。超声换能器的铁芯由磁致伸缩材料制成的（镍、铁镍合金、铁铝合金、铁氧体等）致伸缩材料制成的（镍、铁镍合金、铁铝合金、铁氧体等）超声加工的能源：振动频率为超声加工的能源：振动频率为16-3016-30hzhz的超声波发生器，产生共的超声波发生器，产生共振。共振变幅杆振幅扩大传到工具上击碎工件振。共振变幅杆振幅扩大传到工具上击碎工件。超声波加工原理图超声波加工原理图 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系五、五、激光加工激光加工 激光加工的原理与特点激光加工的原理与特点激光加工是利用激光发生器产生的高能激光束经光学系统聚焦成激光加工是利用激光发生器产生的高能激光束经光学系统聚焦成直径几十微米到几微米的极小光斑，达到极高的能量密度，温度直径几十微米到几微米的极小光斑，达到极高的能量密度，温度达达10000度以上，可使任何工件材料熔化甚至汽化，材料凹坑内度以上，可使任何工件材料熔化甚至汽化，材料凹坑内的金属蒸汽迅速膨胀，压力突然增大，熔融物被爆射到外面，从的金属蒸汽迅速膨胀，压力突然增大，熔融物被爆射到外面，从而实现加工的过程。而实现加工的过程。应用应用1 1、打孔、打孔 如火箭发动机和柴油机上喷油嘴、化学纤维的喷丝板、钟如火箭发动机和柴油机上喷油嘴、化学纤维的喷丝板、钟表上的宝石轴承、聚晶金刚石拉丝模上的微细孔等表上的宝石轴承、聚晶金刚石拉丝模上的微细孔等2 2、激光切割、激光切割 可以切割任何材料，可以透过真空管外壁在其内部聚可以切割任何材料，可以透过真空管外壁在其内部聚焦而进行切割。焦而进行切割。3 3、水晶内部雕刻、水晶内部雕刻 使激光穿透水晶实体的表面，使之成为别具一格使激光穿透水晶实体的表面，使之成为别具一格的工艺品。的工艺品。材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系六、六、水射流切割技术水射流切割技术原理原理 水射流切割技术是利用高速高压的水流冲击工件，因水流的压强水射流切割技术是利用高速高压的水流冲击工件，因水流的压强大于工件材料的破坏强度而实现切割的方法。水流速度高达每秒大于工件材料的破坏强度而实现切割的方法。水流速度高达每秒数百米，水压达到数百米，水压达到1001000Mpa。切割软且要求无污染的材料时切割软且要求无污染的材料时用纯水，切割硬材料时往往向水中加入些硬度不是太高的磨料粉用纯水，切割硬材料时往往向水中加入些硬度不是太高的磨料粉，有时还加入一些泡沫生成剂。可以切割从软到硬的各种材料，有时还加入一些泡沫生成剂。可以切割从软到硬的各种材料，包括很厚的钢板，玻璃、大理石等都没有问题，是一项很新的切包括很厚的钢板，玻璃、大理石等都没有问题，是一项很新的切割技术割技术 广州某厂的水射流切割装置广州某厂的水射流切割装置 香港大学的水射流切割装置香港大学的水射流切割装置 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系七、七、表面强化技术表面强化技术喷丸处理喷丸处理喷丸处理是利用压缩空气将砂丸或铁丸以高速喷出，撞击在工件喷丸处理是利用压缩空气将砂丸或铁丸以高速喷出，撞击在工件表面上，产生许多均匀的小坑，对表面产生压应力，提高材料的表面上，产生许多均匀的小坑，对表面产生压应力，提高材料的耐磨性和抵抗疲劳与腐蚀的性能，还可用于表面消光，去氧化皮耐磨性和抵抗疲劳与腐蚀的性能，还可用于表面消光，去氧化皮，消除铸、锻、焊件的残余应力等。，消除铸、锻、焊件的残余应力等。滚压加工和胀光加工滚压加工和胀光加工滚压加工是在常温下用硬质滚珠、滚柱或滚轮施压于旋转的工件滚压加工是在常温下用硬质滚珠、滚柱或滚轮施压于旋转的工件表面，并沿母线方向移动，使工件表层产生塑性变形和加工硬化表面，并沿母线方向移动，使工件表层产生塑性变形和加工硬化，以获得精确光洁的表面和强化的性能。，以获得精确光洁的表面和强化的性能。用滚轮滚压外圆用滚轮滚压外圆 用钢珠胀光内圆用钢珠胀光内圆 材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系八、高能束加工简介八、高能束加工简介电子束加工电子束加工原理：如图所示原理：如图所示,在真空室内由电子枪射出的高速电子束经电磁透在真空室内由电子枪射出的高速电子束经电磁透镜聚焦后轰击工件表面镜聚焦后轰击工件表面,在袭击处形成局部高温在袭击处形成局部高温,使材料瞬时熔化和使材料瞬时熔化和汽化而去除。汽化而去除。往偏转器通以按一定程序变化的交变电流可产生不同的磁场，控制往偏转器通以按一定程序变化的交变电流可产生不同的磁场，控制电子束的方向，实现使电子束按一定路线进行加工。电子束的方向，实现使电子束按一定路线进行加工。电子束加工原理图电子束加工原理图 应用应用由于电子束可实现极其微细的聚焦（达由于电子束可实现极其微细的聚焦（达0.10.1mm），），可进行精密细加可进行精密细加工工由于电子束的能量密度高由于电子束的能量密度高,如果配合自动控制加工如果配合自动控制加工,就可得到非常高就可得到非常高的效率的效率.如在厚如在厚0.10.1mmmm的钢板打直径的钢板打直径0.20.2mmmm的微细孔的微细孔,每秒可打每秒可打30003000个个.借助偏转器的控制借助偏转器的控制,可使电子束在工件内部偏转方向可使电子束在工件内部偏转方向,从而加工出弯孔从而加工出弯孔材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系 离子束加工离子束加工原理：与电子束加工类似，离子束加工也是在真空室内，将离子原理：与电子束加工类似，离子束加工也是在真空室内，将离子源产生的离子束经过加速后，撞击在工件上，引起材料变形、破源产生的离子束经过加速后，撞击在工件上，引起材料变形、破坏和分离。由于离子带正电荷，质量是电子的千万倍，故离子束坏和分离。由于离子带正电荷，质量是电子的千万倍，故离子束加工主要靠高速离子束的微观机械撞击功能，而不是靠热效应。加工主要靠高速离子束的微观机械撞击功能，而不是靠热效应。.离子束加工原理图离子束加工原理图应用应用离子束轰击工件材料时，其束流密度和能量可以精确控制，可实离子束轰击工件材料时，其束流密度和能量可以精确控制，可实现毫微米级（现毫微米级（0.001m）的加工的加工,且其加工应力小，热变形小，且其加工应力小，热变形小，加工表面质量非常高。它的加工在真空中进行，是现今毫微米加加工表面质量非常高。它的加工在真空中进行，是现今毫微米加工技术的基础。特别适宜加工易氧化的金属、合金和半导体材料工技术的基础。特别适宜加工易氧化的金属、合金和半导体材料，其应用有离子溅射沉积，其应用有离子溅射沉积,离子镀膜离子镀膜,离子注入离子注入,离子刻蚀几种离子刻蚀几种.材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系材料与金属工艺学材料与金属工艺学佛山科学技术学院机电系佛山科学技术学院机电系