中南大学 Central South University机械制造工程训练多媒体教学课件中南大学 工程训练中心
制造技术是将原材料转变为产品的应用技术， 它既是科学技术走向实际应用的接口和桥梁，又是 推动科学技术向前发展的基础。先进的制造技术对 于创造物质财富和发展科学技术，具有十分重要的 意义。 世界各工业发达国家都无不拥有先进的制造技 术和庞大的制造业，制造业已成为各工业发达国家 的基本支柱产业。所创造的物质财富达到国民经济
总值的一半以上。所以，要使国家繁荣富强，必须 大力创新制造技术，大力发展现代制造业。 《机械制造工程训练》是一门以工艺理论教学与 制造工程实践相结合的学科基础课程，本课程包括 “材料成形工艺基础”、“机械加工工艺基础”两 大部分。
材料成形工艺基础： 主要介绍机械零件毛坯成形方法的工 艺特点、工艺参数的选择、各类零件毛坯 的结构工艺性、零件的材料选择与成形方 法选择的基本原则。 机械加工工艺基础： 主要介绍机械加工的基本概念、切削 基本原理、切削机床与刀具、切削加工基 本工艺过程、选择切削加工方法的基本原 则，以及零件机械加工结构工艺性。
索引第一章.切削加工的基础知识 第二章.金属切削机床 第三章.机械加工工艺过程 第四章.零件表面的加工方案 第五章.零件的结构工艺性 第六章.数控加工技术 第七章.加工中心自动编程与操作 第八章.装配 第九章.快速第九章成形制造技术 第十章.先进制造技术
1.切削加工的概念? 切削加工是利用刀具和工件的相对运动， 刀具从毛坯或型材上切除多余的材料， 以便获得精度和表面粗糙度均符合要求 的零件的加工过程。 ? 切削加工分为机械加工和钳工。
1.1 钳工与机械加工? 钳工：通过工人手持工具进行切削加工。 ? 机械加工：采用不同的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对工 件进行切削加工。
2.零件表面质量的概念零件几何参数： 宏观几何参数： 包括：尺寸、形状、位臵等要素。 微观几何参数： 指：微观表面粗糙程度。
2.1 加 工 精度? 加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、 形状、位臵等参数同理论参数的相符合的 程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a. 尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。 b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。 c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对 于基准之间位臵的准确度。
2.1.2 形 状 精 度? 指零件上实际要素的形状与理想形状相符 合的程度； ? 国家标准规定了六类形状公差（见下表）? 形状精度的标注：框格分为2格， 箭头指向待表达的表面，数字表示 允许误差的大小，单位为毫米。
2.1.3 位 置 精 度? 指零件的实际要素（点、线、面）相对 于基准之间位臵的准确度。圆圈中的英文字母表示基准，框格分3格，箭头指向待表达的表面
零件精度等级及其相应的加工方法精度等级 尺寸精度范围 Ra值范围 （ μ m） 相应的加工方法低精度中等 精度IT13～IT 11IT10～IT 9 IT8～IT 725～12.56.3～3.2 1.6～0.8粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等半精车、半精镗、半精铣、半精刨、 扩孔等 精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗 铰等高精度特别 精密
精度IT7～IT 6IT5～IT20.8～0.2Ra＜0.2精磨、精铰等研磨、珩磨、超精加工、抛光等
2.2 表 面 粗 糙 度? 表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 程度。 产生的原因：1）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。
2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大， 主要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰
挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀； 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。
2.2 表 面 粗 糙 度? 国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级， 分别用 表示， 数字越大，表面越粗糙。 ? 表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米 （μm）。
2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度符号的意义及应用符号 符号说明基本符号意义及应用单独使用无意义基本符号上加一短 表示表面粗糙度是用去 划线 除法获得 基本符号内加一小 表示表面粗糙度是用不 圆 去除材料的方法获得用去除材料方法获得的 符号上加Ra值 表面，Ra的最大允许值 为3.2? m
2.3加工 粗车 粗铣 钻孔 精铣 精刨 方法 粗镗 粗刨 半精 车常见加工方法的Ra表面特征Ra(微米) 50 25 12.5 6.3 表面特征 可见明显刀痕 可见刀痕 微见刀痕 可见加工痕迹3.21.6 0.8 0.4 0.1-0.012微见加工痕迹看不清加工痕迹 可辨加工痕迹方向 微辨加工痕迹方向 只能按表面光泽辩识精车 粗磨 精磨
2.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系提问零件的加工精度与表面 粗糙度的关系如何？? 精度：宏观几何参数的误差 ? 表面粗糙度：微观几何参数的误差 ? 加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而 经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表 面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的
加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度 的加工方法。 ? 实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度 不高。
3.切削运动与切削用量机器零件的基本表面包括：外圆、内 圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法获得
3.1 切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和 工件应具备形成表面的基本运动，即切削 运动切削运动：刀具和工件的相对运动 切削运动分为主运动和进给运动 主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个 进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个
3.1 切削运动机床的切削运动机床名称卧式车床 钻 床主运动工件旋转运动 钻头旋转运动进给运动车刀纵向、横向、斜向直线移动 钻头轴向移动卧铣、立铣牛头刨床铣刀旋转运动刨刀往复运动工件纵向、横向、斜向直线移动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向 间歇移动龙门刨床外圆磨床 内圆磨床 平面磨床工件往复运动砂轮高速旋转 砂轮高速旋转
砂轮高速旋转刨刀横向、垂向、斜向间歇移动工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件往复移动，砂轮横向、垂向移动
3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度,用V表示，单位为m/s 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用f表示，车、钻和铣削时单位 为mm/r 背吃刀量: 已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用ap表示，单位为mm，如下图：
3.3 切削用量的合理选择问题(1)粗加工按ap－f－v的顺序选择 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多 余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛 坯尺寸首先选择ap b、粗加工不必考虑表面粗糙度，在ap确定后，选取大 的f，减少走刀时间 c、ap和f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提 下选择v (2)精加工按v
－f－ ap的顺序选择 精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表 面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v，然后选择达 到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量决定ap
4.切 削 刀 具刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素， 刀具性能主要取决于两个因素：即刀具材料和刀具的几何角度4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性：1.高硬度：HRC>60 以上; 2.高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破 坏； 3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能， 热硬性用热硬温度表示；
4.良好的耐磨性； 5.良好的工艺性和经济性；
4.1.1 常用的刀具材料? 碳素工具钢：如T7、T8、T9…T13等。适合于制造 简单的手工工具，如锉刀、锯条等； ? 合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、 锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于 制造低速成型刀具，如丝锥； ? 高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用
的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速 精加工刀具； ? 硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方 法获得
4.1.1 常用的刀具材料常用的硬质合金有： 钨钴钛类（牌号YT）硬质合金：适合于加工 钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30 等，粗加工用YT5, 精加工用YT30; 钨钴类（牌号YG）硬质合金：适合于加工铸 铁、青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、 YG8等，粗加工用YG8，精加工用YG3。
4.1.2其它刀具材料陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种： Al2O3基陶瓷 和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有 很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要 缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受 较大的冲击载荷。 金刚石：它分三种 天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片 立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下
4.2 刀具的几何角度 (车刀的基本形状)为了研究刀具的几何角度， 各种多齿刀具或复杂 建立三个辅助平面： 一点，与该点切削速度方向 垂直的平面。刀具，就其一个刀齿而言， 基面：通过主切削刃上的某都相当于一把车刀。 车刀分为切削部分和 切削平面：通过主切削刃上夹持部分，切削部分由三 的某一点，与该点加工表面个刀面组成：前刀面、主
相切的平面。 后刀面、副后刀面。前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃 正交平面：通过主切削刃上 的某一点，与主切削刃在基 前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃 面上的投影垂直的平面 两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐
4.2.1 车刀的几何角度? 前角γ。 ：在正交平 面中，前刀面与基 面之间的夹角； ? 后角α。：在正交平 面中，主后刀面与 切削平面之间的夹 角； ? 主偏角Kr ： 在基面 上，主切削刃的投 影与进给方向的夹 角。 ? 副偏角Kr’ ：在基面 上，副切削刃的投 影与进给反方向的 夹角。 ? 刃倾角λs
4.2.2 前角的正与负一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料， 应取较小的前角；前角的取值范围常在 -5°~ +25°之间。
4.2.3 刃倾角λs刃倾角λs：在切削平面中，主切削刃与基面 之间的夹角。 它主要影响刀头的强度和 排屑方向。 一般取λs = －10° ~ +10 °, 粗加工时常取 负值，增加刀头强度；精加工时常取正值， 避免切屑擦伤已加工表面。
4.3 刀具角度的合理选择问题? 原 则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力 会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小， 为了保证零件质量因此刀具较锋利。 ? 粗加工：前角、后角均小，强度高 ? 精加工：前角、后角均大，刀具锋利 ? 主偏角：车台阶轴：取90度 既车外圆又车端面，取45度 ? 副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：
5-15度 刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值
4.4 麻花钻的基本形状麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工 作部分又包括导向部分和切削部分
4.4.1 麻花钻的主要几何角度螺旋角β：刃带切线与钻头轴线 的夹角,一般β=18-30度；前角：γ。后角：αf顶角2Φ： 两个主切削刃在垂直 钻头轴线平面上投影的夹角，通 常2Φ =116-120度之间； 横刃斜角ψ ： 它是横刃与主切 削刃在钻头垂直轴线平面上投影 的夹角。通常为47-55度；
4.5 砂轮的材料及形状? 砂轮：是磨削加工的刀具，它是由磨料和结 合剂烧结而成的。? 磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，担负切 削作用，所以磨料有很高的硬度。? 粒度：是指磨料颗粒的大小。 ? 结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用。? 硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度。
4.5.1 常用的磨料的特性及用途系 别 刚 玉 碳 化 硅 超 硬 材 料名 称棕刚玉 白刚玉 黑碳化硅 绿碳化硅 金刚石 立方氮化硼代 号 A WA C GC D CBN特 性适合于磨削硬度高，韧性 碳钢、可锻铸铁、 好，价廉 青铜 硬度稍低，锋利 淬火钢、高速钢 锋利，导热性好 铸铁、黄铜硬度高，导热好 硬质合金、宝石 硬度最高，韧性
硬质合金、宝石、 差 陶瓷等 硬度仅次于金刚 不锈钢、高矾高 石，韧性略好。 速钢
4.5.2 砂轮的形状、代号及用途砂轮名称平行砂轮 双斜边 双面凹 薄片砂轮 筒形砂轮 杯形砂轮 碗形砂轮代号P PSX1 PSA PB N B BW断面简图基本用途用途广泛、各种磨床 用于精磨齿轮、螺纹 外圆磨、刀具磨 切断和开槽 立式平面磨削 端面刀具磨 刀具磨、导轨磨
5.刀具磨损和刀具耐用度? 刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦 和切削热的作用，使刀具变钝，切削温 度上升，影响加工精度和表面质量，因 此必须及时刃磨。 ? 刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨 损限度为止的切削时间。例：硬质合金 焊接刀具的耐用度规定为60分钟。
5.1 刀具的使用过程刀具使用 磨钝 刃磨刀具包括：三种磨损形式与三个磨损阶段
6. 金属的切削过程金属切削过程是指从工件表面切除一层 多余的金属，从而形成切屑的过程：1.金属在刀具前刀面的作用下，受到挤压产生弹性 变形。2.应力逐渐变大，产生塑性变形—滑移。3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑。4.切离。1弹性变形2 塑性变形3 挤裂切屑
6. 1 金属的切屑类型常见的切屑有如下三种： a.带状切屑：用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性 材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但 切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。 b.节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时 出现。形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂
和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件表 面粗糙。 c.崩碎切屑：加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切 屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。
6.2 积 屑 瘤 积屑瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形 成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形 成了积屑瘤。积屑瘤的影响：1、保护切削刃，粗加工时， 希望产生积屑瘤 2、本身不断形成和脱落， 会引起振动，影响工件表 面粗糙度，精加工不希望 产生积屑瘤。
6.3 切削力1、切向力（切削力）Fz ：总切削力在主运动方向上的正投影，其大小约占总切削力的95~99%,是三个分力 中最大的。消耗功率最多的分力，它是机床动力、重要 零件的强度和刚度设计和校核的主要依据；2、轴向力（进给力）Fx : 总切削力在进给方向上的正投影，其大小约占总切削力的1~5%, 它是设计和验算机 床进给机构必须的参数；
3、径向力（背向力）Fy: 总切削力在垂直工作平面上 的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变 形，同时引起振动，影响加工精度。所以加工刚性较差 的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力。
6.4切削热切削热产生原因：1.切屑变形； 2.工件与刀具的摩擦；切削热传出途径：a.由切屑带走，带走越多越有利； b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越 多越有利； c.传入工件，使工件温度升高 ，引起工件变 形，产生误差； d. 传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降 低，磨损加快。
6.5 降低切削温度的措施1.减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度 和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变 形，选用大的背吃刀量和小的进给量。 2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；冷却液一般有：水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，
如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。乳化液：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油 加水稀释而成，应用最广泛。
复习思考题1、试说明下列加工方法的主运动和进给运动： （1）车端面； （2）在车床上钻孔； 第八章 （3）在钻床上钻孔； （4）在铣床上铣平面； （5）在平面磨床上磨平面； 零件表面的加工方案 （6）在外圆磨床上磨孔。2、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、代号和 单位），简述切削用量选择的原则。
3、对刀具材料的性能有那些要求？ 4、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是 什么？各适合做什么刀具？ 5、积屑瘤是如何形成的？它对切削加工有何 影响？ 6、试分析车外圆时各切削分力的作用和影 响。 7、切削热对切削加工有什么影响？ 8、简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和 刃倾角的作用及选择原则。
11、车削外圆时，工件转速n＝360 r/min ，切削速 度v =150 m/min , 试求工件直径d 。 12、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、钻花等复 杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀 具？而较少采用硬质合金？
1、机床的类型金属切削机床是用来对工件进行加工的机 器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。? 按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、 钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类； ? 按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种； ? 按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机 床。 ? 机床的型号：如：C6136表示…
2、机床的基本结构1.主传动部件： 用来实现机床主运动； 2 .进给传动部件：主要用来实现机床进给运动； 3 .工件安装装置：用来安装工件； 4 .刀具安装装置 ：用来安装刀具； 5 .支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基础构件； 6 .机床动力部件：为机床提供动力。
3、机床的传动机床的传动有机械、液压、气动、电 气等多种形势，最常见的是机械传动和液 压传动。 机械传动包括皮带传动、齿轮传动、 涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母 传动
3.1 皮带传动皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨擦作用， 将主动皮带轮的转动传递到另一个被动皮带轮 上去的。 皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大， 结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。 不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精确的 传动比，且磨擦损失大，传动效率较低。
3.2 齿轮传动齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，这 种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿轮传 动等，最常见的是直齿圆柱齿轮。 设 ：z1和n1分别为主动轮的齿数和转速 z2和n2分别为被动轮的齿数和转速 传动比 i = ( z1 / z2) = (n2 / n1)
3.3 涡轮、蜗杆传动采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传动， 其传动的优点是：可获得较大的降速比，传动 平稳、噪音小，结构紧凑。其缺点是传动效率 低，并需要良好的润滑条件
3.4 齿轮、齿条传动齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直线运动 （当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变为旋转 运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，以前者 居多。 齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时， 传动的平稳性和准确性较差。
3.5 丝杆、螺母传动丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，例 如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后， 刀架便作纵向运动。 其传动的优点是工作平稳，无噪音，其缺点是传 动效率较低。
4、机床的变速机构在一般的通用机床上通过变速机构实 现接近理想值的切削速度。 变换机床转速的主要装置是机床的齿 轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，最常 见的为滑动齿轮变速机构和离合器式齿轮 变速机构
（式中n1为轴Ⅰ的转速, n2为轴Ⅱ的转速）
4.2 离合器式齿轮变速机构从动轴Ⅱ两端空套有齿轮z2和z4，它们分别与固定 在主动轴Ⅰ上的齿轮z1和z3啮合。轴Ⅱ中部带有键3， 并装有压嵌式离合器4。当手柄左移或右移离合器时， 离合器的爪1与齿轮z2啮合或爪2与齿轮z4啮合，这样轴 Ⅱ可得到两种不同的转速，其传动比是： i1= z1 / z2 i 2= z3 / z4
车削的进给量如果工件的转速加快，进给量是否会变化？答：所谓进给量，是指主轴转一圈（一个工作循 环）、刀架沿进给方向移动的距离，只要进给箱 的挂轮手柄没有调整，主轴到进给箱的传动比没 有变化，进给量就不会发生变化。
5.2车削的加工范围车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以 加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、 切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。
5.3 车削的工艺特点1. 粗加工：经济精度可达到IT10，表面粗糙度在2512.5之间; 精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗糙度Ra6.31.6之间。 2. 易于保证相互位臵精度要求。一次装夹可加工几个不 同的表面，避免安装误差。 3. 刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的 几何形状和角度，有利于提高生产率。 4.
应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体 表面及端面，均可以用车削方法达到要求。 5. 可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加 工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）
6.3 铣床的分度加工功能1.分度头手柄与卡盘中心轴之间的传动比为40：1，即手柄转 40圈，卡盘或工件转1圈。 2.孔圈和扇形夹的张开角度用于非整数圈的定位 尾架 铣刀 工件 卡盘扇形夹 孔圈 分度头手柄
6.3 铣床的分度加工功能问题：今欲在铣床上加工一个12等分的零件，分度手柄 应转多少圈，用分度盘的哪个孔圈，扇形夹应张开多少 个孔距？（已知：分度盘孔圈孔数有：24、25、28、30、 37）解：因为主轴上固定有齿数为40的蜗轮，它与单头蜗杆相啮合。当分度手柄转一圈的同时，主轴(工件)转动了1/40 转 手柄转速 n 1 即 ＝ ＝40
工件转速 1 40z z 12 3设工件等分数为Z，则每次分度时，工件应转过1/Z， 1 40 40 1 因此手柄转数 n ? 40? ? ? ?3 根据题中已知条件，可选孔圈数24、扇形夹张开孔 距为8孔，可选孔圈数30，扇形夹张开孔距为10孔
6.4 逆铣和顺铣逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反顺铣：铣刀旋向与进给方向一致F F V V
6.5 铣削的工艺特点1.铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度 可达6.3-1.6左右 2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有 几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转， 所以铣削的生产效率比刨削高。3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产 生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较 大。
4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不 切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。
7. 刨（插）削加工刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种 龙门刨床:工作台往复运动，横梁上的刀架可以水平或垂直运动 龙门刨床主要用于加工大型零件牛头刨床:刨刀的直线往复运动是主运动，工件在刨刀 返回行程将结束时作横向进 给运动。牛头刨床主要用于 加工中小型零件
7. 1 牛头刨床的摆杆机构牛头刨床的摆杆机构 摆杆齿轮带动摇杆左右摆动，摇杆带动 滑枕做往复运动。 摆杆机构的特点：返回行程比工作行程 时间快。
3. 1 插削加工插床又称立式刨床，其运动原理 与牛头刨床相似，主要用于孔内 表面加工，如方孔、多边形孔、 键槽等的加工。工件在工作台上可做纵 向、横向和回转的运动， 滑枕做上下往复运动。
7.4 刨削加工的工艺特点1.加工精度通常为：精刨：IT7-IT10，粗糙度Ra 为6.3-1.6之间。2.通用性好，刨床简单、价格低、调整和操作简 便，刨刀形状简单，制造、刃磨方便。 3.生产率一般比较低，主运动为往复直线运动， 返回行程不参加切削。 4.适用于单件小批生产。
8.钻削加工钻床包括台式钻床、立式 钻床和摇臂钻床。如图：工件直径≤12mm的孔一般使 用台式钻床加工，孔径<50mm的 中小型零件在立式钻床上加工， 大型工件上的孔在摇臂钻床上 加工。 钻夹头是钻孔的常用 夹具，一般用于孔径较 小(≤ 12mm)的工件，大 直径的零件用锥度套筒 装入钻轴。 对精度要求高，粗 糙度低的零件钻孔后还
8.1扩孔用扩孔钻对已经钻出或铸出、锻出的孔进行扩大和提 高精度的加工，称为扩孔。扩孔钻如下图所示。其结构与 麻花钻相似，但切削刃有3?4个，前端是平的，无横刃， 螺旋槽较浅，钻头刚度好。扩孔余量小，切削比较平稳， 所以扩孔精度比钻孔高。其尺寸公差等级可达 IT10?IT9 ， 表面粗糙度Ra值可达6.3?3.2?m。扩孔可作为终加工，也
可作为铰孔前的预加工。
8.2 铰 孔铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种(图a)。手用铰刀为直柄，工 作部分较长。机用铰刀多为锥柄，可装在钻床、车床或镗床上铰 孔。铰刀的工作部分由切削部分和修光部分组成。切削部分呈锥 形，担负切削工作。修光部分起导向和修光作用。铰刀有6?12个 切削刃，制造精度高，心部直径较大，刚度和导向性好。铰孔余
量小，切削平稳。铰孔尺寸公差等级可达 IT8?IT6 ，表面粗糙度 Ra值达1.6?0.4?m。手铰孔时，用铰杆转动铰刀并轻压进给(图b)。铰刀不能倒 转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成孔壁划伤或刀刃崩裂铰孔适用于加工精 度高、直径不大孔的终 加工。手铰时，切削速 度低，切削力小，不受 机床振动等影响，加工 质量比机铰好，但生产 率低。
8.3 镗削加工镗削一般是指在镗床上进行的切削加工。图为常用的卧式 镗床。由床身、立柱、主轴箱、尾架和工作台等部分组成。镗 床的主轴能作旋转主运动和轴向进给运动。安装工件的工作台 可以实现纵向、横向进给运动，并可回转一定的角度。主轴箱 可沿立柱导轨作上下运动。尾架可沿床身导轨水平移动，其上 的镗杆支承也可与主轴箱同时上下运动。
8.4 镗孔加工的工艺特点1.镗床主要用于加工大型工件或形状复杂工件上的孔和孔系。 例如变速箱、发动机缸体等。 2.镗孔尺寸公差等级可达IT8?IT7，表面粗糙度值一般为 1.6～0.8?m。 3.镗孔可以校正孔原有的轴线偏差或位臵偏差。镗刀的形状
8.5 钻削的工艺特点1.钻削属于低精度（IT11-IT13）和高表面粗糙度的 (Ra50-12.5)加工方法2.容易产生“引偏”，是加工过程中由于钻头弯曲 产生孔径扩大、孔不圆等缺陷。原因是刀具呈细长 状，刚性较差。 3.排屑困难，钻孔在半封闭的状态下进行，切下来 的切屑沿刀具两侧的螺旋槽上升，容易与已经加工
出的表面发生摩擦和挤压，刮伤已加工表面，降低 表面质量4.切削热不容易传散，切削液难以传到切削区。限制切削速度的提高
9. 磨削加工磨削加工的机床是 磨床，刀具是砂轮 磨削加工可以磨削 外圆、孔和平面， 磨削加工的夹具通 常有电磁吸盘、三 爪卡盘、顶尖等 右图是磨床的液压 传动原理图
9.1 磨床类型磨床包括外圆磨、内圆磨、无心磨等几种，下图是 万能外圆磨床的图形。M1432A万能外圆磨床(M—磨床；14—万能外圆磨床； 32— 最大磨削直径的 1/10 ，即最大磨削直径为 320mm ； A—性能和结构上经过一次重大改进)。
9.2磨削的工艺特点1.磨削的精度高，IT6-IT5，粗糙度低，Ra0.8-0.2， 砂轮表面有极多的切削刃同时参加切削。 2.可以加工一些难以加工的材料。如淬火钢、高速钢 以及毛坯的清理。 3.切削速度高（30m/s以上）切削温度高（1000℃以 上）。使用冷却液。4.砂轮有自锐作用，这是其它刀具所不具备的。即磨
粒不断脱落，新的磨粒又是锋利的。5.磨削力的径向分力较大，因此，在达到尺寸以后， 还要进行多次无进给磨削。
10. 齿轮加工概述齿轮应用广泛。常见的有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等。 其中以渐开线圆柱齿轮应用最广。圆柱齿轮中，齿向平行于轴线的称直齿轮；齿向呈螺旋线形状 的称斜齿轮。其齿廓曲线通常采用渐开线。 为了保证齿轮的传动质量，对齿轮加工提出下列要求： (1)传动运动的准确性 为保证齿轮传动速比的准确性，应要
求齿轮一转内转角误差不超过允许值。为此，在齿轮加工中，分 齿应均匀。 (2)传动的平稳性 所谓传动平稳，是指振动和噪音小，冲击 要小。因此，应限制局部齿形的制造误差，以限制瞬时速比的变 动量。 (3) 载荷分布的均匀性 为避免造成齿面应力集中，局部磨损， 影响使用寿命。
(4) 齿侧间隙 指齿轮副在工作状态下，非工作齿面间 应有一定的间隙，以补偿齿轮的加工和安装误差，补偿热 变形，保证齿轮能自由回转和贮存润滑油。齿侧间隙是由 工作条件确定的。制造时，通过控制齿轮齿厚来获得。 为了适应机械产品不同的需要，我国将渐开线圆柱齿 轮分为 12 个精度等级 (GBl0095 一 88) ，精度由高至低依次
为1?12级。在一般机械中，以7、8级的齿轮应用最广。 齿轮加工分齿坯加工和齿面加工两个阶段，而齿面加 工是整个齿轮加工的关键。下面着重介绍渐开线齿面的切 削加工。 齿面加工按其加工原理分为成形法和展成法两类。若 刀刃形状与被切齿轮齿槽的形状相符，齿面由成形刀具直 接切出时，称成形法，例如铣齿等。若齿面是根据齿轮的 啮合原理来形成的，称展成法，例如滚齿、插齿等。
10.1齿轮加工之 铣齿轮铣齿通常是利用成型刀具（如齿轮铣刀）以及分度盘来进 图为在卧式万能铣床上铣直齿轮的示意图。齿 行加工。坯安装在铣床的分度头上，铣刀旋转作主运动，工 通过铣削加工的齿轮通常精度不高，这是由于分度盘的精 作台带动齿坯作直线进给运动。每铣完一个齿槽后， 度不高导致的。铣齿适用于加工单件小批量低精度的齿轮。
工件退回，进行分度，再铣下一个齿槽。重复进行 上述过程，直至铣出全部齿面为止。 通常铣齿成本较低，生产率较低。
10.2齿轮加工之插齿原理和插齿插齿加工是用插齿刀在插齿机上加工齿轮的，它是按 一对圆柱齿轮的啮合原理进行的。如图：一个是工件，另 一个是刀具（插齿刀采用高速钢制造），在刀具上磨出前 角和后角度，工件和刀具之间按传动比做纯滚动旋转，插 齿刀同时再做上下往复运动，可在工件上插出齿轮来。插齿过程中：插 齿刀与工件之间 必须维持严格的
啮合关系，这种 运动称为分齿运 动
齿轮加工之插齿原理和插齿插齿运动的主运动是刀具的上下往复运动，进给运 动包括分齿运动（展成运动）、径向进给运动，让刀运 动。 让刀运动的作用是：避免刀具在返回时，刀齿的后刀面 与工件发生摩擦。
10.3齿轮加工之滚齿原理和滚齿滚刀形状类似蜗杆，其加工过程与蜗杆蜗轮的啮合过 程相似。为了形成切削刃和容屑槽，滚刀在垂直螺旋线方 向等分地开出若干刀槽，并经过铲背、淬火和前、后刀面 的刃磨，其刃形又近似于齿条齿形。滚齿时，每个齿形都 是由滚刀在旋转中依次对齿坯切削的若干条切削刃包络而 成的(图)。当滚刀与齿坯进行强制啮合运动时，就在齿坯
齿轮加工之滚齿原理和滚齿主运动 即滚刀的旋转运动， 展成运动 即滚刀与齿坯之间的啮合运动，两者应准确 地保持齿轮啮合传动比关系。设滚刃的头数为 K( 通常 K=1) ， 被加工齿轮的齿数为Z，则滚刀每转一转，齿坯应沿啮合运 动方向转K个齿，即转K／Z转。 垂直进给运动 为了切出整个齿宽上的齿形，滚刀须沿 齿坯轴线方向作连续进给运动。
复习思考题1. 车床适合加工何种表面？为什么？ 2. 用标准麻花钻钻孔，为什么精度低且表面粗糙？ 第八章 3. 扩孔和铰孔为什么能达到较高的精度和较小的表面 粗糙度？ 4. 镗孔和钻孔、扩孔和铰孔比较，有何特点？ 5. 镗床镗孔与车床镗孔有何不同，各适用于什么场合？ 零件表面的加工方案 6. 一般情况下，刨削的生产率为什么比铣削低？ 7.
按加工原理的不同，齿轮齿形加工可以分为哪两大 类？
8. 为什么在铣床上铣齿的精度和生产率皆较低？铣齿 适合于什么场合？ 9. 轴上铣键槽可选用什么机床和刀具？而孔内键槽选 第八章 用什么机床和刀具？ 10. 插齿和滚齿各适合于加工何种齿轮？ 11. 磨削为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度？ 零件表面的加工方案 12. 加工要求精度高、表面粗糙度低的紫铜或铝合金轴
件外圆时，应选用哪种加工方法？为什么？
? 生产过程中，直接改变毛坯形状、尺寸 2. 粗车 和性能，使之变为合格零件的过程，称 为工艺过程。 3.焊接 ? 工艺过程由很多工序组成。 4.精车 ? 工序是指在一个工作地点对一个或一组 工件所连续完成的部分工艺过程。例：1.下料5.磨削6.钻孔
1.生产类型1.单件小批生产：很少重复，重型机器和 试制零件时通常是这种生产形式。 2.成批生产：成批的制造某种零件，每隔 一段时间又重复生产。如一般的机床制 造厂的生产。 3.大量生产：在大多数工作地点，经常重 复进行同一种零件的某一工序生产，如 汽车制造厂、轴承厂等的生产。 制定生产工艺通常要根据生产类型来进行
1.1各种生产类型的要求和特征单件小批 机床设备 通用机床 批量生产 大量生产通用机床和部 广泛使用高效率的专 分专用机床 用机床 广泛使用专用 广泛采用高效率的专 夹具 用夹具 部分采用专用 高效率的专用刀具和 刀具和量具 量具 部分采用金属 机器造型、压力铸造、 模铸造和模锻 模锻等 需要比较熟练 调整工要熟练，操作 的技术工人
工技术要求不高夹具通用夹具刀具量具 通用刀具毛坯木模铸造 和自由锻对工人的 需要技术 技术要求 熟练工人
2.工件的安装? 直接安装法：工件直接安装在工作台或 采用通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、 顶尖、平口钳、电磁吸盘等标准附件）， 有时要对工件进行划线找正，再行夹紧。 ? 专用夹具安装：工件安装在为其加工而 专门设计的夹具中，无须找正，迅速保 证工件对刀具和机床的准确定位。节约 时间，生产效率高，但夹具的设计和制 造需要一定的成本。
3.夹具简介夹具是用来将待加工工件固定的装 置。 夹具一般可分为通用夹具和专用 夹具两种，此外还发展了通用可调夹 具、成组夹具和组合夹具等类型的夹 具。
3.1 夹具的分类1.通用夹具：指一般已经标准化，不需特殊调整就可以用来装夹不同工件的刀具，如：三爪 卡盘、四爪卡盘、顶尖、分度头、平口钳、电 磁吸盘，通用夹具价格较低，使用范围广泛， 但生产效率不如专用夹具。故一般仅适用于单 件小批量生产。2.专用夹具：是指为某一零件的加工而专门设计和制造的夹具，既可以保证加工精度，又提
高生产效率，但夹具需要一定的投资。所以主 要用于成批及大量生产中。
3.1 夹具的分类3、通用可调夹具和成组夹具：通过调整或 更换个别元件后，可以加工形状相似、 尺寸相近、加工工艺相似的多种工件。 在当前多品种小批量生产的条件下，更 显示出这两类夹具的优势； 4、组合夹具：用事先准备好的通用标准元 件和部件组合而成的夹具。用完之后可 以将这类夹具拆卸下来，更换元、部件 组装成新夹具，供再次使用。
3.2 夹具的组成夹具一般由以下部分组成： 1、定位装置：用来确定工件正确位置的装置，它 包括定位元件或定位元件的组合； 2、夹紧装置：工件定位后，用夹紧的力来承受切 削力的机构。它包括夹紧元件或其组合； 3、导向元件：用来确定刀具位置，并引导刀具进 行加工的元件。 4、夹具体：用来联系并固定上述各种装置和元件， 使之成为一个整体的零件。
3.2 夹具的组成下图为在轴上钻孔时所用的一种简单夹具1、挡铁 ；2、V形铁；3、夹紧机构；4、工件； 5、钻套；6、夹具体
3.3 夹具的应用下图为移动式钻模示意图，这种夹具主要用于加 工小孔，它使用专门设计的导轨和定程机构来控制移 动的距离（即工件上两孔的距离）。1、导轨；2、定程板
4.工艺规程的拟定A.工艺分析审查零件 的结构工 艺性检查图纸审查材料做出修改下一步…B.毛坯的选择及加工余量的确定
4.1 毛坯选择及加工余量的确定? 加工余量：为了加工出合格零件，必须从毛坯上切 去一层金属，称加工余量。加工余量分为工序余量 和总余量。某道工序切除的余量称为工序余量，各 工序余量的和称总余量。 ? 工序余量的确定：决定工序余量的大小，是在保证 加工质量的前提下，使余量尽可能的小。过大影响 生产效率，过小不能切去工件表面的缺陷层。加工
余量的确定可采用如下方法： 1.根据生产经验估计 2.查表：根据工艺手册查表 3.计算法：可查阅“机制工艺学”有关内容。
4.2 定位基准的选择? 在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都 必须使工件在机床或夹具上正确地定位 ? 六点定位：任何一个未被约束的物体，在空 间有六个自由度。而要使物体在空间有确定 的位置，必须约束这六个自由度
完全定位和不完全定位加工沟槽， 六点完全 定位实际生产过程中六点有时并不完全定位
4.3工件的基准工件的基准：在零件的设计和制造过程中， 要确定一些点、线或面的位置，必须以一 些指定的点、线或面作为依据，这些作为 依据的点、线或面，称为基准。 按照作用的不同，常把基准分为设计 基准和工艺基准两类。
4.3 工件的基准设计基准：即设计零件的基准，如下图左：齿轮内孔、外圆和齿轮分 度圆均以轴线为基准；而两端面是互为基准。下图右：表面2和3及孔 4的轴线的设计基准是表面1的。孔5的轴线的设计基准是孔4的轴线。 工艺基准：在制造零件时所使用的基准，它又分为工序基准、定位基 准、测量基准、装配基准。下图左在加工时、轴线并不实际存在，所
以内孔实际是加工外圆和左端面的定位基准。
4.3.1 工艺基准工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装 配基准。 1、工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面 位置的基 准。 2、定位基准：在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中 占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准 中最主要的基准。 定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸 精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低
生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要 任务之一。 定位基准可分为粗基准和精基准两种
4.3.1 工艺基准3、测量基准：用以测量已加工表面尺寸及 位置的基准。 4、装配基准：用来确定零件或部件在机器 中的位置的基准。
4.3.2 定位基准的选择选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择 定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的? 粗基准：毛坯表面的定位基准。1. 选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具 有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部 分加工表面加工出来。
粗基准的选择原则2. 选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保 证作为粗基准的表面加工时余量均匀。
粗基准的选择原则3. 对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小 的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。
粗基准的选择原则4.选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准； 5.粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使用 一次。
精基准的选择原则对于形位公差精度要求较高的零件，应采用 已加工过的表面作为定位基准。这种定位基准面 叫做精基准。精基准的选择原则： 1. 基准重合原则：选用定位基准与设计基准重合 的原则
精基准的选择原则2. 基准统一原则：位置精度要求较高的各加工表面， 尽可能在多数工序中统一用同一基准。
精基准的选择原则3、互为基准原则：在需要加工的各表面中，加工时互 相以对方为定位基准。
精基准的选择原则4、自为基准原则：以加工表面自身作为定位基准。总之，无论是粗基准还是精基准的选择，都必须 首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑夹具设 计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则。
4.4 机械加工工艺过程的制定机械加工工艺过程的制定按三个步骤进行： 1、拟定加工工艺路线 分析研究零件图的各项内容及技术要 求拟定零件加工的加工方法、加工方案及 工艺路线。 2、安排好加工工序 （1）选择毛坯
4.4 机械加工工艺过程的制定（2）安排好切削加工工序 ① 合理选择加工方案 ② 合理确定基准面 常见几类典型零件的加工，其基准选 择的常用方法有：A.台阶轴类零件：一般选择两端中心孔作为 定位基准面 ；对于批量很小、 长度很短的轴类 零件，可采用三爪卡盘在一次装夹中完成各表 面的精加工。
4.4 机械加工工艺过程的制定B. 套类零件：一般选择其轴线（内孔）作为定 位基准面。
4.4 机械加工工艺过程的制定C. 箱体类零件：该类零件形状复杂，除 有尺寸精度要求外，一般孔的轴线相对 于底面（安装基准面）有位置度要求， 因此箱体类零件多采用主要的装配基准 面（一般为最大的底平面）作为定位精 基准。
4.4 机械加工工艺过程的制定（3）安排好热处理工序① 改善金属材料切削性能的热处理工序，如各种 退火、正火等，一般安排在粗加工之前进行； ②消除内应力的热处理工序，如中间退火、回 火、时效处理等，一般安排在粗加工与精加工 之间进行； ③ 提高机械性能的热处理工序，如淬火、调质、 渗碳等各种表面处理，一般安排在最终加工之 前进行。
4.4 机械加工工艺过程的制定所有的热处理工序都是在零件最终加工之前 进行，这是因为零件经过热处理工序后必有变形， 最终加工时可以纠正变形带来的误差。 （4）安排好检验工序 在成批生产的工厂执行“自检、互检、专 检”， 产品经检验合格，方可出厂。 量具应定期交有关部门检验，不合格的量具 不允许上岗使用。
4.4工艺路线的制定3、拟订加工工艺过程制定工艺规程的目的是确保产品质量、提高经 济效益，同时它是确定生产人员数量以及定设备、 定生产厂房面积和投资额的原始材料。安排加工顺序的原则：“基面先行、粗精分开、 先粗后精、先面后孔”
4.4 工艺路线的制定? (1)基面先行原则 ,零件加工时，必须选择合适的表面 作为定位基面，以便正确安装工件。在第一道工序中， 只能用毛坯面 ( 未加工面 ) 作为定位基面，在后续工序 中，为了提高加工质量，应尽量采用加工过的表面为 定位基面，显然，安排加工工序时，精基面应先加工。 例如，轴类零件的加工多采用中心孔为精基准。因此，
安排其加工工艺时，首先应安排车端面、钻中心孔工 序。 ? (2)粗精分开，先粗后精的原则 零件加工质量要求高 时，对精度要求高的表面，应划分加工阶段。一般可 分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段，精加工应 放在最后进行。这样，有利于保证加工质量，有利于 某些热处理工序的安排。
4.4工艺路线的制定(3)先面后孔的原则 对于箱体、支架类等零件应先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位稳定可靠。先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位 置综上所述，一般机械加工的顺序是：先加工精基准 ? 粗加工主要面 (精度要求高的表面 )?精加工主要面。次要表面 的加工适当穿插在各阶段之间进行。
5. 编制工艺文件工艺文件包括： 1.机械加工工艺过程卡片 2.机械加工工序卡片 3.机械加工工艺卡片。
机械加工工艺过程卡片用于单件小批生产。它的主要作用是慨略地说明机 械加工的工艺路线。
机械加工工序卡片用于大批大量生产。要求工艺文件更加完整和详细， 每个零件的各加工工序都要有工序卡片。
机械加工工艺卡片用于成批生产。它比工艺过程卡片详细，比工序卡 片简单且较灵活，介于两者之间。
复习思考题1. 生产类型有哪几种？不同生产类型对零件的工艺 过程有哪些影响？ 2. 机械加工中，工件的安装方法有哪几类？各适用 于什么场合？ 第八章 3. 按其用途的不同，夹具分为哪几类？各适用于什 么场合？ 4. 何谓工序余量、总余量？它们之间是什么关系? 零件表面的加工方案 5. 确定加工余量的原则是什么？目前确定加工余量
的方法有哪几种？ 6. 何谓基准？根据作用的不同，基准分为哪几种? 7. 切削加工工序安排的原则是什么？ 8. 常用的工艺文件有哪几种？各适用于什么场合？
9、下图所示加工小轴30件，毛坯为Φ32×104的圆钢料，若用两种 方案加工，那种方案较好？为什么？ a. 在一台车床上逐件进行加工，即每个工件车好 Φ28的一端 后，立即调头车Φ16的一端； b. 先整批车出Φ28一端的端面和外圆，随后仍在这台车床上车 出Φ16一端的端面和外圆。
10、加工轴类零件时，常以什么作为统一的精基准？ 为什么？ 11、如何保证套类零件外圆面、内孔及端面的位置精 度？ 12、试分别拟定下图所示零件，在单件小批生产中的 工艺过程。 第八章零件表面的加工方案
零件是由多个表面组成的，每一个 表面又可以用多种加工方法获得。因此， 应该对零件的结构特点、形状大小、技 术要求、材料性能、生产批量、设备现 状以及经济性等多方面进行分析，选择 合适的加工方法。将多种加工方法按照 一定的加工顺序链接起来，依次对各个 表面进行加工，多种加工方法的有机组 合成为加工方案。加工方案是拟订工艺 过程的基础。
粗车—半精车—粗 磨—精磨主要用于要 求高的有色 金属适用于除有 色金属外的 各种金属， 特别是淬火 钢IT8?IT7 IT7?IT60.8?0.4 0.4?0.1IT5?IT30.1?0.025粗车—半精车—粗 磨—精磨—超精磨
粗刨（铣）—精 刨（铣）—刮研 粗刨（铣）—精 用于高精 刨（铣）—粗 度低粗糙 磨—精磨 度的平面
0.8?0.4 0.2?0.1钻—扩—机铰— 手铰粗镗加工除淬火钢 外各种金属实 心毛坯上较小 的孔除淬火钢外各 种金属，毛坯 粗镗—精镗 有铸出孔或锻 粗镗—半精镗— 出孔 精镗 粗镗—半精镗— 精镗—精细镗 粗镗—半精镗— 粗磨—精磨 主要用于淬火 钢，但不宜用 于有色金属
5.螺纹的加工方法螺纹的结构简单、形式多样、传动 稳定、连接可靠、调整迅速准确、装拆 方便、成本低廉，在机械行业中应用广 泛。
5.1 螺纹的种类和用途螺纹按其用途分为联接螺纹和传动螺纹1、联接螺纹：主要起联接和调整的作用 （1）普通螺纹：牙形角为60? ，又分为粗牙螺纹 和细牙螺纹两种，代号为M。 （2）管螺纹：牙形角为55? ，常用于水管、气管、 油管等防泄露要求的场合。
5.1 螺纹的种类和用途2、传动螺纹：主要用于传递运动和动力。(1) 梯形螺纹：牙形角为30? ，牙形为等腰梯形， 代号为Tr，它是传动螺纹的主要形式，如机床 丝杠等。
5.1 螺纹的种类和用途（2）矩形螺纹：主要用于力的传递，其特 点是传动效率较其它螺纹高，但强度较 低、对中准确性较差，特别是磨损后轴 向和径向的间隙较大，因此应用受到了 一定的限制。
5.1 螺纹的种类和用途(3) 锯齿形螺纹：其牙形为锯齿形，代号为 B。 它只用于承受单向压力，由于它的传动效率 及强度比梯形螺纹高，常用于螺旋压力机及 水压机等单向受力机构。
5.1 螺纹的种类和用途（4）模数螺纹：即蜗杆蜗轮螺纹，其牙形 角为40? ，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、自锁性能好等特点，主要用于减速装置。
5.2 螺纹的加工1、车螺纹：其特点是通过车床机构的调整， 能方便地车出不同螺距、不同直径、不同 线数和不同牙形的螺纹，适合于单件 小批量生产。
5.2 螺纹的加工2、攻螺纹和套螺纹:攻螺纹是用丝锥在工件的光孔内加工出内螺纹 的方法，如下图左。 套螺纹是用板牙在工件光轴上加工出螺纹的 方法，如下图右。
5.2 螺纹的加工攻螺纹和套螺纹的特点是特别适宜于 小尺寸的螺纹加工，对于特别小的螺纹，攻 螺纹和套螺纹几乎是其它方法不能代替的。 攻螺纹和套螺纹的另一特点是操作十 分灵活，特别适宜于成批大量箱体类零件上 小螺纹的加工。
5.2 螺纹的加工3、铣螺纹、磨螺纹和滚压螺纹（1）铣螺纹：是在专用的螺纹铣床上进行，也 可在万能卧式铣床上进行。铣螺纹比车螺纹的加 工精度略低、表面粗糙度略大，但铣螺纹的生产 率高，适宜于大批大量螺纹生产的粗加工和半精 加工。 （2）磨螺纹：是在专用的螺纹磨床上进行，主 要是对需要热处理（硬度较高和精度要求高）的
螺纹进行精加工，一般需要磨削的螺纹是经过车 螺纹或铣螺纹等半精加工后才进行的。
5.2 螺纹的加工（3）滚压螺纹：是使坯料在滚压工具的压力下产生塑 性变形，强制压制出相应的螺纹，滚压方式主要有两 种： A. 搓螺纹：是在搓丝机上进行，利用搓丝机压出来 的螺纹精度高，可达5级，表面粗糙度为Ra 1.6~0.8 ， 目前市场上购买的螺钉、螺栓等螺纹零件大都是由搓 丝机生产出来的。 B.
滚螺纹：是在专用的滚压螺纹机上进行的，被滚 压出来的螺纹精度可达3级，表面粗糙度为Ra 0.8 ~0.2， 其优点是大大提高了螺纹的抗拉强度、抗剪强度和疲 劳强度，且生产率很高，缺点是需要贵重的专用设备， 对坯料精度要求较高，而且只能滚压外螺纹。
6.典型零件的工艺过程我们对轴类、盘类以及箱体类 零件进行工艺过程分析
6.1 轴类零件轴类零件按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、 空心轴、曲轴等，其主要表面为外圆面、轴肩和 端面，某些轴类零件还有内圆面、键槽、退刀槽、 螺纹等其它表面。外圆面主要用于安装轴承和轮 系（带轮、齿轮、链轮等），轴肩的作用是使上 述零件在轴上轴向定位。轴类零件通过轴上安装 的零件起支承、传递运动和扭矩的作用。
6.1 轴类零件1）技术要求 本零件的轴颈Φ24和Φ16分别装在箱体的两 个孔中，轴通过螺纹M10和孔Φ10紧固在箱体上， 轴上Φ20h6处是用来安装滚动轴承的，轴承上装 有齿轮，轴中间对称地加工出相距22的两个平行 平面，是为了卡扳手而设计的。 2）工艺分析 ①毛坯选择：由于轴受力不大，主要是支承 齿轮，所以可直接选用不经锻造的45钢。
6.1 轴类零件② 定位基准的选择 A. 以圆钢外圆面为粗基准，粗车端面并钻 中心孔； B. 为保证外圆面的位置精度，以轴两端的 中心孔为定位精基准，这样满足了基准重合和 基准统一的原则； C. 调质处理后，以外圆面定位，精车两端 面并修整中心孔； D. 以修整的两中心孔作为半精车和磨削的 定位精基准，满足了互为基准的原则。 ③
工序： 5 名称：铣削 设备：立式铣床 工序内容： 按加工简图所注尺寸铣扁， 保证尺寸 22，并去毛刺。 工序： 6 名称：钻孔 设备：立式铣床 工序内容： 按加工简图所注尺寸钻 ?10 、 ? 3.5 深 3 ，二孔成形。
工序： 7 名称：磨削 设备：外圆磨床 工序内容： 磨各外圆面成形，靠磨端面， Ra 3.2 。 工序： 8 名称：钳工 设备： 工序内容： 攻 M 10 螺纹，去毛刺（切勿伤及表面） 。 工序： 9 名称：检验 设备： 工序内容： 按图纸检验
6.2 盘类零件盘类零件主要由外圆面和内圆面组成，其特 征是径向尺寸大于轴向尺寸，如联轴节、法兰盘 等。
6.2 盘类零件1）技术要求 本零件的底板为80×80的正方形，它的周边不需 要加工，精度直接由铸造保证，底板上有四个均匀 分布的通孔Φ9，其作用是将法兰盘与其它零件相 连接，外圆面Φ60是与其它零件相配合的基孔制的 轴，内圆面Φ47是与其它零件相配合的基轴制的孔， 它们的Ra值均为3.2，本零件的精度要求较低，可 采用一般的加工工艺完成。
6.2 盘类零件2）工艺分析 ① 毛坯选择：零件材料为HT100； ② 工艺过程分析 ：由于本零件精度要求较低，只要选 择好定位基准，则只须采用铸造→车削→画线钻孔→ 检验工艺路线； ③ 定位基准的选择 A. 以Φ60的外圆面为粗基准，加工底板的的底平面； B. 以加工好的底平面和不需加工的侧面为精基准
（实际上是Φ60的轴线为精基准），以四爪卡盘和底平 面定位并夹紧，在一次安装中加工出所有车削的表面， 这样符合基准统一的原则； C. 以Φ60的外圆面的轴线为基准划线，找出孔4－ Φ9、2－Φ2的中心位置，即可钻出上述小孔。
3）制定单件小批生产法兰端盖的工艺过程工序： 1 名称：铸造 设备： 工序内容： 铸造毛坯， 尺寸如附图 所示；清理铸件。
工序： 3 名称：钳工 设备：平台 工序内容： 按图纸要求划 4 ? ? 9 及 2 ? ? 2 孔的加工线。 工序： 4 名称：钻孔 设备：立式钻床 工序内容： 根据划线找正安装，钻 4 ? ? 9 及 2 ? ? 2 。 工序： 5 名称：检验 设备： 工序内容： 按图纸要求，检测零件
6.3 典型的箱体零件床头箱箱体零件的结构特点是薄壁、中空、 形状复杂，在它里面装入由齿轮、轴、轴承和拨 叉等零件，装配后，要保持各零件间正确的相互 位置，保证部件正常运转。因此，箱体零件主要 是承受压应力，工作时要求减振、耐磨，因而多 选用灰口铸铁制造。 箱体的加工面较多，主要加工面是平面和 孔。
6.3 典型的箱体零件机器构件中的轴承箱、轴承座或支架等属 于箱体类零件的典型代表，此外，机器构件中的 床身、底座、立柱、工作台、泵体等部分也主要 承受压应力、磨擦与振动，其材质与加工方法与 箱体类零件相同或相似，可似为箱体类零件。
6.3 床头箱箱体零件 1）技术要求 底面是装配基准面，底面与导向面之间、底面 与顶面之间有高的位置精度，顶面与侧面之间也 有一定的位置精度要求，底面与导向面要求有低 的表面粗糙度。 主轴轴承孔要求有高的尺寸精度和低的表面 粗糙度，非配合孔的精度要求较低，孔与孔、孔 与基准面有较高的位置精度要求。
6.3 床头箱箱体零件2）工艺分析 工艺路线为：砂型铸造－退火－划线－粗刨、 粗镗－（时效）－精刨、精镗－钻孔－攻丝－ 检验。 粗基准的选择：以主轴轴承孔和与之相距最 远的一个孔为粗基准，并照顾底面与顶面的余 量。 精基准的选择：以底面和导向面为统一的精 基准，加工各纵向孔、侧面和端面，符合基准 同一和基准重合的原则。
3）单件小批量箱体加工工艺过程工序： 1 名称：铸造 设备： 工序内容： 砂型铸造。 工序： 2 名称：热处理 设备：箱式炉 工序内容： 毛坯退火。 工序： 3 名称：钳工 设备： 工序内容： 划各平面加工线
? 箱体零件工序： 4 名称：刨 设备： 龙门刨床 工序内容： 粗刨顶面留精刨余量 2mm。 工序： 5 名称：刨 设备：龙门刨床 工序内容： 粗刨底面和导向面留精刨和刮研余量 2— 2.5mm。 工序： 6 名称：刨 设备： 龙门刨床 工序内容： 粗刨侧面和两端面留精刨余量 2mm。
? 箱体零件工序： 7 名称：镗 设备： 卧式镗床 工序内容： 粗加工纵向个孔，主轴轴承孔，留精镗余量 2— 2.5mm，其余各孔留精 加工余量 1.5— 2mm（小孔直径钻出，大直径孔用镗刀加工） 。 工序： 8 名称：刨 设备：龙门刨床 工序内容： 精刨顶面至尺寸。 工序： 9 名称：刨 设备： 龙门刨床 工序内容：
精刨底面和导向面留刮研余量 0.1mm。
? 箱体零件工序： 10 名称：钳 设备： 工序内容： 刮研底面和导向面至尺寸。 工序： 11 名称：刨 设备：龙门刨床 工序内容： 精刨侧面和两端面至尺寸。 工序： 12 名称：镗 设备： 卧式镗床 工序内容： 半精镗、精镗、精细镗各纵向孔，主轴轴承孔至尺寸。
? 箱体零件工序：13 名称：钳 设备： 钻床 工序内容： 1. 加工螺钉底孔、紧固孔及油孔等尺寸。 2. 攻丝、去毛刺。 工序：14 名称：检 设备： 工序内容： 按图纸要求。
复习思考题1. 在零件加工过程中，为什么常把粗加工和精加工分 开进行？ 2. 按加工原理不同，哪种齿轮加工方法属于成形法， 哪种属于展成法？ 第八章 3. 为什么在铣床上铣齿的精度和生产率皆较低？铣齿 适用于什么场合？ 4. 插齿和滚齿各适用于加工何种齿轮？ 5. 加工相同材料、尺寸、精度和表面粗糙度的外圆面 零件表面的加工方案
和孔，那一个更困难一些？为什么？ 6. 试决定下列零件外圆面的加工方案： 1)紫铜小轴，Φ20 h7，Ra0.8? m； 2）45钢轴，Φ50 h6，Ra0.2? m ，表面淬火 HRC40～50。
9.下列零件上的螺纹，应采用哪种方法加工？为什么？ a)10000个标准六角螺母，M10－7H； b)100000个十字槽沉头螺钉M8×30-8h, 材料为A3; c)30件，传动轴轴端的紧固螺纹 第八章 M20×1-6h； d)500根，车床丝杠螺纹的粗加工，螺纹为T32×6。 10. 7 级精度的斜齿圆柱齿轮、涡轮、多联齿轮和内
齿轮，各采用什么方法加工比较合适？零件表面的加工方案
? 零件结构的工艺性是指这种结构的零件 加工的难易程度。 ? 零件具有使用性和工艺性两种性质。 ? 评价零件设计好坏不应偏重使用性。 ? 工艺性的好坏是相对的。随着科学技术 的进步，原来认为工艺性差的零件可能 不再难于加工。例：
1. 机械零件的切削加工结构工艺性切削加工是零件获得所需结构形状、尺寸精度 和表面质量的主要途径。通常切削加工所耗费的工 时和费用是最高的。因此零件的切削加工结构工艺 性设计就显得尤为重要。 为了使零件有较好的切削加工结构工艺性，在 结构设计时应考虑以下几点原则： 1.应尽量采用标准化参数； 2.零件的结构要素应尽量统一;
3.应考虑到零件的方便装夹; 4.通孔比不通孔好、外表面比内表面好加工、
1. 机械零件的切削加工结构工艺性平面比台阶面好、直孔比斜孔好加工、刚性好的好 加工； 5.尽可能使需精密加工的面少,使要加工的表面积 少; 6.为了方便零件的加工,可以考虑零件的合理拆分 和组合; 7.在满足使用要求的基础上,尽量降低零件的加工 精度和表面质量要求; 8.零件的结构应与先进加工方法相适应.
2. 结构工艺性的一般原则1)便于安装、加工与测量，即便于定位和可靠的夹 紧。 左图中的设计方案中，上表面需要加工，加工时 必须安装在工作台上，由于底部是斜面而装夹不稳。
钻孔空间考虑钻孔时的加工状 况。例如：凸缘上的 孔要留出足够的加工 空间，避免钻夹头与 工件发生碰撞。
退刀槽避免刀具或砂轮与工件的某个部分 相撞，方便刀具退出。
3） 有利于保证相互位置精度? 图a必须两次加工，图b则可以一次加工出 来，有利于保证位臵精度要求
4）提高效率，减少加工量? 图左的结构加工面较大，改为图右的 结构则可以减少加工量，使加工时间 缩短，降低成本、提高效率
简化零件结构? 图a形状复杂，加工费时，图b形状简单， 有利于减少成本。
5） 有利于保证加工质量要有足够的刚性以便减少工件在夹紧力或 切削力作用下的变形，保证加工精度；而且较 大的刚性，允许采用较大的切削用量，利于提 高生产率、
6） 尽量使用标准刀具加工零件上的结构要素如孔径及孔底形状、中心孔、沟槽 宽度或角度、圆角半径、锥度、螺纹的直径和螺距、齿轮 的模数等，其参数值尽量与标准刀具相符，以便能使用标 准刀具加工，这样可以避免设计和制造专用刀具，降低加 工成本。
复习思考题1. 设计零件时，考虑零件结构工艺性的一般原则有 哪几项？ 第八章 2. 为什么要尽量减少加工时的安装次数？ 3. 为什么孔的轴线应尽量与其端面垂直？ 4. 为什么零件上同类结构要素要尽量统一？ 零件表面的加工方案 5. 既然一台机器的零件数量越少越好，为什么还要 采用组合件？ 6. 从切削加工的结构工艺性考虑，试改进下图所示
１.数控技术概述? 1.1 数控技术的基本概念– 数字控制（Numerical Control Technology， NC）是一 种借助数字化信息（数字、字符）对某一工作过程（如加 工、测量、装配等）发出指令并实现自动控制的技术。– 数控系统（Numerical Control System）采用数字控制技 术的自动控制系统。 –
数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数 字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自 动化机床。是数控技术典型应用的例子。
１.２数控机床的产生与发展一.产生背景1．传统机床的不足?人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率 ?人为误差，难以保证质量 ?难以加工复杂形状的零件 ?不利于生产管理现代化2.制造业的发展需求产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和 高自动化要求
１.２数控机床的产生与发展二．产生与发展历程1．国外1930年，数控专利 1948年，数控机床生产的萌芽 1952年，第一台数控铣床 1958年，第一台加工中心 1968年，柔性制造系统 1974年，采用微处理器 1990年，采用基于工业PC的计算机数控系统2．国内1958年，第一台数控铣床 1975年，第一台加工中心
20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于 PC-NC的HNC数控系统
第五代：微处理器数控(1974年)４.知名数控系统日本FANUC 德国西门子SIEMENS 西班牙发格(FAGOR) 日本三菱MITSUBISHI 日本山崎马扎克(MAZAK) 国内知名： 华中数控系统 广州数控系统
1.2 数控机床的产生与发展三. 数控机床的发展趋势1.数控系统的发展趋势? ? ? ? ? ? ? 1) 高速高精度 2) 智能化 （1） 应用自适应控制技术 （2） 自动编程技术 （3） 具有故障自动诊断功能 （4） 应用模式识别技术 3) 开放式数控系统
1.2 数控机床的产生与发展4)基于网络的数控系统 (1)数控系统内部的CNC装置与数字伺服间的通信，主要通 过SERCOS链式网络传送数字伺服控制信息；(2)数控系统与上级主计算机间的通信；(3)与车间现场设备及I/O装置的通信，主要通过现场总线， 如PROFIBUS等进行通讯；
(4)通过因特网与服务中心的通信，传递维修数据；(5)通过因特网与另一个工厂交换制造数据。
1.2 数控机床的产生与发展2. 数控机床的发展趋势? 运行高速化? 加工高精化? 功能复合化 ? 控制智能化 ? 体系开放化 ? 交互网络化
1.2 数控机床的产生与发展?运行高速化使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。
1.2 数控机床的产生与发展?加工高精化提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度； 采用误差补偿技术。
1.2 数控机床的产生与发展?功能复合化复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加 工的方法。?镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心 （ATC，主轴立卧转换）； ?车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）； ?铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车 刀架）； ?铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）；
?可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；
1.2 数控机床的产生与发展?控制智能化随着人工智能技术的不断发展，并为满足制 造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控 技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几 个方面：?加工过程自适应控制技术 ?加工参数的智能优化与选择 ?智能故障诊断与自修复技术 ?智能化交流伺服驱动装置
1.2 数控机床的产生与发展?体系开放化定义（IEEE）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应 用进行互操作的系统。 ? 开放式数控系统特点： ? 系统构件（软件和硬件）具有标准化、多样化和互换性的特征 ? 允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成。构造应该是 可移植的和透明的；
开放体系结构CNC的优点 ? 向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设 计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容， 这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于 长生命周期； ? 标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直 接有关的劳动消耗； ?
向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各 种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步 提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入， 创造出自己的名牌产品； ? 可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力 和竞争能力。
1.2 数控机床的产生与发展?交互网络化支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、 FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统 是形成“全球制造”的基础单元。 ?网络资源共享。?数控机床的远程（网络）监视、控制。?数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控） ?数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）
诊断、远程维护、电子商务等）。
1.3 数控机床的工作过程数控机床仍采用刀具和磨具对材料进行切削加工，这点 在本质上和普通机床并无区别。但在如何控制切削运动等方 面则与传统切削加工存在本质上的差别，如下图。零件图 编制工艺卡 工人操作机床 加工运动(a)普通机床加工零件图编制程序键盘输入数控装置伺服装置信息反馈加工运动 检测(b)数控机床加工
1.4 数控加工技术的特点(1)生产效率高，由于加工过程是自动进行的，且机床能自动换刀、自动不停车变速和快速空行程等功能，使加工时
间大大减少(2)能稳定地获得高精度，数控加工时人工干预减少，可以避免人为误差，且机床重复精度高(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度，改善了劳动条件(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写 复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
数控装臵是数控机床的核心，能完成信息的输入、存储、 变换、插补运算以及实现各种功能；伺服系统是接受数控装臵的指令，驱动机床执行机构运 动的驱动部件，它包括主轴驱动单元（主要是速度控制）、 进给驱动单元（主要有速度控制和位臵控制）、主轴电机和 进给电机等。 位臵测量与反馈系统由检测元件和相应电路组成，其作
用是检测速度与位移，并将信息反馈给数控装臵，形成闭环 控制；但不一定每种数控机床都装备位臵测量与反馈系统 （图中虚线部分表示该模块不是基本配臵），没有测量与反 馈系统的数控装臵称开环控制系统（如运动简单的中低档数 控车床），常用的测量元件有脉冲编码器、旋转变压器、感 应同步器、光栅尺等。 辅助控制单元用以控制机床的各种辅助动作，包括：冷 却泵的启停等各种辅助操作。
机床主机包括床身、主轴、进给机构等机械部件。
1.6 数控机床主机中的传动机构滚珠丝杠螺母机构，在丝杠1 为了适应数控机床加工范围广，工艺适应性强和自动 和螺母4 上各加工有圆弧，当螺母 化程度高的特点，要求主传动装臵具有很宽的变速范围，并 4旋转时，丝杠 1的旋转面经滚珠2 能无级变速，随着全数字化交流调速技术的日趋完善，齿轮 推动螺母 4 轴向移动，同时滚珠 2
分级变速传动在逐渐减少，大多数数控机床采用电动机直接 沿螺旋形滚道滚动，使丝杠 1和螺 母驱动主轴的结构。 4之间的滑动摩擦转为滚珠与丝 杠 1 、螺母 4 之间的滚动摩擦。螺 数控机床的进给传动装臵，灵敏度和稳定性，将直接影 母螺旋槽的两端用回珠管 3连接起 响到工件的加工质量，因此常采用不同于普通机床的进给机 来，使滚珠 2能够从一端重新回到
构，例如采用线性导轨、塑料导轨或静压导轨代替普通滑动 另一端，构成一个闭合的循环回 导轨，用滚珠丝杠螺母机构代替普通的滑动丝杠螺母机构， 路。 以及采用可以消除间隙的齿轮传动副和可以消除间隙的键连 接等 各类中小型数控机床普遍采用 滚珠丝杠。
2. 数控加工原理数控加工过程所需的各种操作（如主轴变速、 松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供 给冷却液等）和步骤以及与工件之间的相对位移等都 用数字化的代码表示，并按工艺先后顺序组织成“NC 程序”，数控机床之所以能够加工一些几何形状复杂的零 件，就是因为数控机床的坐标轴能够联动，编程人员
在编写NC程序时，使用规定的NC代码体系，只给出联 动轴的起终点坐标及插补速度等的代码，而完成联动 轴在起终点间的运动过程参数要由NC自动求出。
? 插补原理： 插补是在已知曲线的起终点之间，确定一 些中间点坐标的一种计算方法，机械零件大部 分由直线和圆弧组成，因此NC都具有直线和圆 弧的插补功能。 ? 零件程序中提供了直线的起点和终点坐标，圆 弧的起点坐标以及圆弧走向（顺时针或逆时针） 或圆心相对于起点的偏移量或圆弧半径。插补 的任务，是根据偏程进给速度的要求，完成从
轮廓起点到终点的中间点坐标值的计算。
2.6 数控加工原理（续）?当 F>0 时， NC 发出移动微指令，使控 ? 如图所示，刀具由O至A，直线OA是其理论轨迹。 制轴向 +X方向移动一个步长； 如何确定控制轴 X、Z的走向呢？ ?当 用逐点比较法：每走一步与理论轨迹比较一下， ? F<0 时， NC 发出移动微指令，使控 从而确定下一步的走向。 制轴向 ?
于是：取F=ZXe-XZe, 箭头的折线轨迹是机床实际运动的插 ? 在插补运算过程中，控制轴每移动一步之前，先 补轨迹，直线 OA是理论轨迹，由于插 由NC判断F的符号。补运算所取的步长很小，所以可以近 似地认为插补轨迹就是直线OA的理论 轨迹。
? 刀具补偿原理：是指NC对编程 时零件轮廓轨迹与刀具实际运 行轨迹差值进行补偿的功能。 ? 如右图所示：用一个半径为R的 刀具加工图中的实线表示的工 件，刀具运行的实际中心轨迹 应为图中的虚线所示，于是刀 具离开工件的这一个距离就是 偏臵（二者之间相差一个刀具 半径R），偏臵量(offset value )是一个二维的矢量，可 正可负
? 同理：在刀具长度方向上，每种刀具 长度不一致，也是采用同样的方法进 行补偿，称刀具长度补偿。 ?刀具补偿又可以分为形状补偿 (geometry offset) 和磨损补偿 (wear offset) ，运行程序前的刀具标称半 径或长度是形状补偿量，在加工过程 中，刀具由于磨损的作用发生细微的 尺寸变化，这时，将磨损量输入到磨
损补偿号中，可以不必改动形状补偿 号。方便操作。
3. 数控加工编程基础３.1 机?床?坐?标?系３.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个坐标轴。
标准中规定直线进给运动用右手直角笛卡儿坐标系X、Y、 Z表示，常称基本坐标系。X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定 则决定。如图３-1所示，图中大拇指的指向为 X轴的正方向， 食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。围绕X、Y、 Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示。根据右手螺旋 法则，可以方便地确定
A、B、C三个旋转坐标轴。以大拇指指 向＋X、＋Y、＋Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运 动＋A、＋B、＋C方向。＋Y ＋Y ＋B ＋ X′ ＋A ＋C ＋Z ＋ Y′ ＋Z ＋X＋′ Z＋ X、 ＋ Y或 ＋ Z ＋ A、 ＋ B 或＋C＋X图3-1 右手直角笛卡儿坐标系
如果数控机床的运动多于 X 、 Y 、 Z 三个坐标，则可用附加坐标轴 U 、 V 、 W 分别表示平行于 X 、 Y 、 Z 三个坐标轴的第二组直线运动；如果在回转运动 A 、B 、C 外还有第二组回转运动，可分别指定为 D 、 E 、 F 。然而，大部分数控机床加工的动作只需三个直线坐标轴及一个旋转轴便可完成大部分零件的数控加工。
2．运动方向的确定 数控机床的进给运动，有的是由刀具向工件运动来实现的，有的是由工作台带着工件向刀具来实现的。为了在不知道刀具、工件之间如何作相对运动的情况下，便于确 定机床的进给操作和编程，统一规定标准坐标系 X 、 Y 、 Z作为刀具(相对于工件)运动的坐标系，增大刀具与工件距离的方向为坐标正方向，即坐标系的正方向都是假定工件
静止、刀具相对于工件运动来确定的。考虑到刀具与工件 是一对相对运动，即刀具向某一方向运动等同于工件向其 相反方向运动的特点，图 3-1 中虚线所示的＋ X' 、＋ Y' 、 ＋Z'必然是工件(相对于刀具)正向运动的坐标系。
3．坐标轴的确定(1) ?Z 轴的确定。统一规定与机床主轴重合或平行的坐标为Z轴，远离工件的方向为正方向。机床主轴是传递切削动转矩的轴。如数控车床、数控外圆磨床是主轴 带动工件旋转，数控铣床、数控钻床等是主轴带动刀具 旋转。 对于没有主轴的机床，规定垂直于工件装夹表面的 方向为Z坐标轴的方向，正向是使刀具离开工件的方向。
(2) ?X轴的确定。X轴为水平的、平行于工件装夹面的轴。对于加工过程中主轴带动工件旋转的机床，如数 控车床、数控磨床等，X轴沿工件的径向并平行于横向 拖板，刀具或砂轮离开工件旋转中心的方向为X轴的正 向。 对于如铣床、钻床、镗床等刀具旋转的机床，若Z 轴水平 ( 主轴是卧式的 ) ，当从主轴 ( 刀具 ) 向工件看时， X
轴的正向指向右边，如数控卧式镗床、铣床；若 Z 轴垂直 ( 主轴是立式的 ) ，对于单立柱机床，当从主轴向立柱看时，X轴的正向指向右边，对于双立柱机床，当 从主轴向左侧立柱看时，X轴的正向指向右边。
＋X＋Z ＋Y＋Z(3) ?Y 轴 的 确 定。根据 X 、 Z 轴及 其方向，可按右手 直角笛卡儿坐标系， 利用右手螺旋法则 确定轴。 根据X、Y、Z轴 及其方向，利用右 手螺旋法则即可确 定A、B、C的方向。 一些数控机床的坐 标系如图3-2所示。＋C′ －X ＋Z＋ X′ ＋Z ＋Y ＋X O(a)＋Y ＋Z(b)＋X＋XO＋Z＋Y
3.1.2 机床原点和机床参考点1．机床原点机床原点是机床基本坐标系的原点，是工件坐标系、机床参考点的基准点，又称机械原点、机床零点，它是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允 许用户改变，如图 3-3 所示。数控车床的机床原点一般在卡盘 前端面或后端面的中心；数控铣床的机床原点，各生产厂不一
致，有的在机床工作台的中心，有的在进给行程的终点。
2．机床参考点 机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的点，是机床各运动部件在各自的正向自动退至极限的一个点(由限位开关精密定位)，如图3-3所示。机床参考点已由机床制造厂测定后输 入数控系统，并记录在机床说明书中，用户不得更改。实际上，机床参考点是机床上最具体的一个机械固定点，既是运动部件返回时的一个固定点，又是各轴启动时的一个固
定点，而机床零点(机
