機械加工工藝培訓

機械加工工藝培訓

研發部培訓平臺

2010年元月

前言

部門現有設計中，不僅在打樣過程中經常會有一些加工工藝性的問題，也有很多歸檔轉產的零件存在加工困難的情況，不僅影響開發進度和量產，也影響結構件的質量。“一次做好，次次做對”，所以當收到外觀工程師發來的外觀效果圖時，各工程師需要對產品首先進行模具成型及后加工的工藝分析，以避免產品先天不佳。

  編寫《機械加工工藝培訓》目的，就是為了方便工程師在結構設計時清楚一些常用的、基本的、關鍵的加工工藝知識，更好地保證工程師設計出的零件有較好的加工工藝性，統一結構要素，減少不必要的開模，加快加工進度，降低加工成本，提高產品質量。本來機械加工工藝知識是機械行業，特別是我司五金研發部設計、制造、管理人員所必備的知識。

   為熟悉和解決加工工藝問題的方法，掌握加工工藝方面的基本理論和基本知識，了解機械加工方面的發展，結合我司現場的工藝設備重點介紹車削、鉆削、銑削加工工藝過程的主要問題。

由于時間和實際經驗有限，培訓資料中錯誤在所難免，懇請大家批評指正，希望經過一定時間的實踐檢驗，經過將來補充、修訂、完善之后，能夠成為一部非常實用的培訓教程參考書，對我們的設計工作起到很好的指導作用?？紤]培訓資料手冊的篇幅和實用性，以及我們的設計主要是五金鑄造類零件設計，因此，本培訓資料機加工藝主要以車、鉆、銑等為主。

                                                            編者  俞群華

                                                      2010年元月于九牧研發部

**節  機械加工工藝規程概述

§1.1基礎知識和術語

1.1.1 工藝過程  改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程。

1.1.2 工藝過程的組成  由一個或若干個順序排列的工序組成的。工序是工藝過程的基本組成單位，也是生產組織和計劃的基本單元。工序又可細劃分若干個安裝、工位、工步等，見圖1.1-1。它們的含義見表1.1-1。

圖1.1-1 工藝過程的組成

表1.1-1  工藝過程各組成部分的含義

§1.2 組成部分的區別  

1.2.1 區分工序的主要依據  是工作地（或設備）是否變動和完成的那一部分工藝內容是否連續。圖1.2-1所示的圓盤零件，單件小批生產時其加工工藝過程如表1.2-1所示；成批生產時其加工工藝過程如表1.2-2所示。

表1.2-1  圓盤零件單件小批機械加工工藝過程

表1.2-2 圓盤零件成批機械加工工藝過程

由表1.2-1可知，該零件的機械加工分車削和鉆削兩道工序。因為兩者的操作工人、機床及加工的連續性均已發生變化。而在車削加工序中，雖然含有多個加工表面和多種加工方法（如車、鉆等），其劃分工序的要素未改變，故屬同一工序。而表1.2-2分為四道工序。雖然工序1與工序2同為車削，但考慮質量和效率等方面的因素分為兩臺機器加工，故加工的連續性已變化，因此應為兩道工序；同樣工序4修邊口銳邊及毛刺，因為場地和使用設備均發生變化，因此也應作為另一道工序。由此可見工序不僅是組成工藝過程的基本單元，也是制訂時間定額，配備工人，安排作業和進行質量檢驗的基本單元。

1.2.2 工步與走刀 為了便于分析和描述工序的內容,工序還可以進一步劃分工步。一個工序可以包括幾個工步，也可以只有一個工步。如表1.2-1中的工序1。在安裝Ⅰ中進行車大端面、車外圓、鉆φ20孔、倒角等加工，由于加工表面和使用刀具的不同，即構成四個工步。

   一般來多，構成工步的任一要素（加工表面、刀具及加工連續性）改變后，即成為另一個工步。但下面指出一些的情況應視為一個工步：

(1)對于那些一次裝夾中連續進行的若干相同的工步應視為一個工步。如圖1.2-1零件上級三個φ8孔鉆削?？梢宰鳛橐粋€工步。鉆3-φ8。

(2)為了提高生產效率，有時用幾把刀具同時加工幾個表面，此時也應視為一個工步，

稱為復合工步。如圖1.2-2的加工方案。

   在一個工步內，若被加工表面切去的金屬層很厚，需分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。一個工步可以包括一次走刀或幾次走刀。

1.2.3 安裝與工位  工件在加工前，在機床或夾具上先占據一正確位置（定位），然后再夾緊的過程稱為裝夾。工件（或裝配單元）經一次裝夾后所完成的那一部分工序內容稱為安裝。在一道工序中可以有一個或多個安裝。表1.2-1中工序1即有兩個安裝，而工序2有一個安裝。工件加工應盡量減少裝夾次數，因為多一次裝夾就多一次裝夾誤差，而且增加了輔助時間。因此生產中常用各種回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具等，以便在工件一次裝夾后，可使其處于不同的位置加工。為完成一定的工序內容，一次裝夾工件后，工件(或裝配單元)與夾具或設備固定部分所占據的每一個位置,稱為工位。

   圖1.2-3所示為一種利用回轉工作臺在一次裝夾后順序完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔四個工位加工的實例。

§1.3 工藝規程及其制訂

1.3.1 工藝規程   規定產品或零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。

1.3.2 制定工藝規程的原則  保證圖樣上規定的各項技術要求，有較高的生產效率，技術先進,經濟效率高，勞動條件良好。

1.3.3 制定工藝規程的原始材料  產品裝配圖及零件圖；產品質量驗收標準；產品的生產綱領及生產類型；原材料及毛坯的生產水平；現場生產條件(機床設備與工藝裝備、工人技術水平等)；國內外有關工藝、技術發展狀況。

1.3.4 制定工藝規程的程序  計算生產綱領，確定生產類型；分析產品裝配圖，對零件圖樣進行工藝審查；確定毛坯的種類、形狀、尺寸及精度；擬定工藝路線（劃分工藝過程的組成、選擇定位基準、選擇零件表面的加工方法、安排加工順序、選擇機床設備等）；進行工序設計（確定各工序加工佘量、切削用量、工序尺寸及公差，選擇工藝裝備，計算時間定額等）；確定工序的技術要求及檢驗方法，填寫工藝文件。

§1.4 生產綱領和生產類型

1.4.1 生產綱領  企業在計劃期內企業應當生產的產品產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的某產品的年產量。零件的生產綱領按下式計算：

Ｎ＝Ｑn（1+α+β）

式中   N—零件的生產綱領（件／年）；

　　  Q—機器產品年產量（臺／年）

ｎ—每臺產品中該零件的數量（件／臺）；

　　  α—備品的百分率；

β—廢品的百分率

1.4.2 生產類型  企業（或車間、工段、班組、工作地）生產專業化程度的分類。根據企業生產的產品特征（即產品屬于重型、中型或輕型零件）、年生產綱領、批量以及投入生產的連續性，一般分為三種生產類型，即單件生產、成批生產和大量生產。

1.4.3 生產批量   一次投入或產出的同一產品（或零件）的數量。

   生產類型與生產綱領的關系見表1.4-1,各種生產類型的特點見表1.4-2。

表1.4-1 生產類型與生產綱領的關系

表1.4-2 生產類型的工藝特點

**節  零件的工藝分析

§2.1 審查零件圖樣和產品的裝配圖

制訂工藝規程時，通過分析零件圖樣和部件的裝配圖，主要是明確被加工零件在產品中的位置與作用，找出該零件上有多少主要加工表面，找出該零件主要的技術要求和加工中的關鍵的技術問題，了解各項公差與技術要求制定的依據，在編制工藝過程中,有針對性的解決這些問題。

具體內容包括：

(1)審查零件圖的視圖、尺寸、公差和技術條件等是否完整。

(2)審查各項技術要**否合理。

(3)審查零件材料及熱處理選用是否合適。

§2.2 零件的結構工藝性分析

零件的結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的方便性、可行性和經濟性。即零件的結構應方便于加工時工件的裝夾、對刀、測量，可以提高切削效率等。結構工藝性不好會使加工困難，浪費材料和工時，有時甚至無法加工。所以應該對零件的結構進行工藝性審查，如發現零件結構不合理之處．應與有關設計人員一起分析，按規定手續對圖樣進行必要的修改及補充。表2.2-1所示為便于加工零件結構示例

表2.2-1 零件機械加工工藝性實例

§2.3 數控加工對零件結構工藝性的影響

數控加工的特點是自動化程度高，加工精度高，對加工對象的適應性強，可以與計算機通訊（DNC），實現計算機輔助設計與制造一體化。因此數控加工對傳統的零件結構工藝性衡量標準產生了很大影響，在下列情況下采用數控加工，其工藝性是好的：

(1) 單件小批生產的零件的加工，成批生產中的關鍵工序的加工。

(2) 加工精度高，具有形狀復雜的曲線或曲面的零件加工。

(3) 需要多次改型設計的零件的加工。

(4) 需要鉆、鏜、鉸、攻絲及銑削多個工步加工的工件，如箱體零件的加工。

(5) 價值高的零件。

(6) 進行精密復制的零件的加工。

(7) 用通用機床加工時，需要復雜的專用夾具或需要很長的調整時間的零件的加工。

零件的外形、內腔*好是采用統一的幾何形狀和尺寸，這樣可以減少換刀次數，還有可能應用控制程序或專用程序以縮短程序長度。例如圖2.3-1 a)所示，有的數控機床有對稱加工的功能,編程時對于一些對稱零件，例如圖2.3-1 b)所示的零件，只需編其半邊的程序,這樣可以節省許多編程時間。

第三節  毛坯的選擇

§3.1 選擇毛坯應考慮的因素

3.1.1 零件的力學性能要求 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。鑄鐵件的強度，離心澆注，壓力澆注，金屬型澆注，砂型澆注的鑄件依次遞減；鋼質零件的鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質捧料和鑄鋼件。

3.1.2 零件的結構形狀與外廓尺寸 直徑相差不大的階梯軸宜采用捧料，相差較大時宜采用鍛件。形狀復雜、力學性能要求不高可采用鑄鋼件。形狀復雜和薄壁的毛坯不宜采用金屬型鍛造。尺寸較大毛坯，不宜采用模鍛，壓鑄和精鑄，多采用砂型鑄造和自由鍛造。外形復雜的小零件宜采用精密鑄造方法，以避免機械加工。

3.1.3 生產綱領和批量 生產綱領大時宜采用高精度與高生產率的毛坯制造方法，生產綱領小時，宜采用設備投資小的毛坯制造方法。

3.1.4 現場生產條件和發展 應經過技術經濟分析和論證。

§3.2 常用的毛坯類型

3.2.1 冷沖件 指各種不同型號、不同厚度的金屬板形料，根據零件幾何形狀的具體要求制作相應的模具、模塊，用沖壓機將其沖制成各種類型的零件毛坯，即為冷沖件。

3.2.2 鑄件 將熔融金屬澆入鑄型，凝固后所得到的金屬毛坯。適用于形狀比較復雜，所用材料又具備可鑄性的零件。鑄件的材料可以是鑄鐵、鑄鋼或有色金屬。表3.2-1 所示為例鑄件與鍛件毛坯制造方法的工藝特點。

3.2.3 鍛件　金屬材料經過鍛造變形而得到的毛坯。適用于力學性能要求高，材料（鋼材）又具有可鍛性，形狀比較簡單的零件。生產批量大時，可用模鍛代替自由鍛。表3.2-1 所示為例鑄件與鍛件毛坯制造方法的工藝特點。

表3.2-1鑄件與鍛件毛坯制造方法的工藝特點

3.2.4 型材　各種熱軋和冷拉的圓鋼、板材、異型材等，適用于形狀簡單的、尺寸較小的零件。

3.2.5 焊接件 是將各種金屬零件用焊接的方法，而得到的結合件。在單件小批生產中，用焊接件制作大件毛坯，可以縮短生產周期。

第四節  定位基準的選擇

§4.1 定位基準種類 

4.1.1 基準 用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。

4.1.2 定位基準 加工中用來使工件在機床或夾具上定位的所依據的工件上的點、線、面。按工件上用作定位的表面狀況把定位基準分為:

(1)粗基準和精基準  在零件加工的**道工序，只能用毛坯上未經加工的表面作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。粗基準是用工件上未經加工的表面定位。而利用工件上已加工過的表面作為定位基準面，稱為精基準。

(2)輔助基準  零件設計圖中某不要求加工的表面，有時為了工件裝夾的需要，而專門將其加工作為定位用；或者為了定位需要，加工時有意提高了零件設計精度的表面，這種表面不是零件上的工作表面，只是由于工藝需要而加工的基準面，稱為輔助基準或工藝基準。

零件的加工過程是首先用粗基準定位，加工出精基準表面；然后采用精基準定位，加工零件的其它表面。在選擇定位基準時，首先考慮用那一組精基準定位加工出工件的主要表面，然后確定用怎樣的粗基準定位加工出精基準的表面。

§4.2 粗基準的選擇

4.2.1 粗基準的選擇影響  一是影響工件上加工表面與不加工表面的相互位置，二是影響加工余量的分配。

4.2.2 粗基準的選擇原則

(1)對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，當必須保證其不加工表面與加工表面的相互位置時，應選擇不加工表面為粗基準。如果零件上有多個不加工表面，應選擇其中與加工表面相互位置要求高的表面為粗基準。

(2)對于有較多加工表面的工件，粗基準的選擇應能合理分配加工余量。合理分配加工余量指：a)若工件必須首先保證某重要表面的余量均勻，應選擇該表面為粗基準。

b)選擇毛坯上余量*小的表面為粗基準，以保證各加工表面都有足夠加工余量。

(3)作為粗基準的表面應盡量平整，不應有飛邊、澆口、冒口及其它缺陷，這樣可減少定位誤差，并使工件夾緊可靠。

(4)為保證重要加工面的余量均勻，應選擇重要加工面為粗基準。

(5)應避免重復使用粗基準，在同一尺寸方向上粗基準只準使用一次。因為粗基準是毛坯表面，定位誤差大，兩次以同一粗基準裝夾下加工出的各表面之間會有較大的位置誤差。

§4.3 精基準的選擇

4.3.1精基準的選擇考慮 選擇精基準主要應從保證工件的位置精度和裝夾方便這兩方面來考慮。

4.3.2 精基準的選擇原則

(1)基準重合原則　應盡量選擇加工表面的設計基準作為定位基準，這一原則稱為基準重合原則。

(2)基準統一原則　當零件需要多道工序加工時，應盡可能在多數工序中選擇同一組精基準定位，稱為基準統一原則。

(3)自為基準原則　有時精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，則應以加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。如拉孔、鉸孔、研磨、無心磨等。

(4)互為基準原則　某個工件上有兩個相互位置精度要求很高表面，采用工件上的這兩個表面互相作為定位基準，反復加工另一表面，稱為互為基準。

(5)所選精基準應能保證工件定位準確，裝夾方便，夾具結構簡單適用。

第五節 工藝路線的選擇

§5.1 工序順序的確定

5.1.1確定工序順序考慮  精基準的選擇在選定零件各表面加工方法和加工時的定位基準之后，要把對零件的加工分散到各工序中去完成，確定工藝路線中各工序的內容和工序的順序，這時須考慮兩個問題：一是加工階段的劃分，二是機械加工順序的安排。

5.1.2劃分加工階段的原則  將工藝路線劃分為幾個加工階段，會增加工序數目，從而增加加工成本。因此在工件剛度高，工藝路線不劃分階段也能夠保證加工精度的情況下，就不應該劃分加工階段，即在一個工序內連續完成某一表面的粗、半精和精加工工步。例如重型零件的加工中，為減少工件的運輸和裝夾，常在一次裝夾中完成某些表面的加工。數控加工中因其設備的剛度高、功率大、精度高，常不劃分加工階段，通常加工中心就是在一次裝夾下完成工件多個表面的粗加工、半精加工和精加工工步，達到零件的設計尺寸要求。

5.1.3加工階段的劃分 在加工較高精度的工件時，如工序數較多，可把工件各表面的粗加工工序集中起來，安排工序順序時，首先加工，稱為粗加工階段；然后集中進行各表面的半精加工工序，稱為半精加工階段；*后集中完成各表面的精加工工序，稱為精加工階段。即把工藝路線分成幾個加工階段，各加工階段的作用是：

(1)粗加工階段　高效率地去除各加工表面上的大部分余量，并為半精加工提供精度準備和表面粗糙度的準備。粗加工階段所能達到的精度較低，表面粗糙度大，要求粗加工中能夠有高的生產率。

(2)半精加工階段　目的是消除主要表面上經粗加工后留下的加工誤差，使其達到一定的精度，為進一步精加工做準備，同時完成一些次要表面的加工。

(3)精加工階段　該階段中的加工余量和切削用量都很小，其主要任務是保證工件的主要表面的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度。

(4)光整加工階段　包括珩磨、超精加工、鏡面磨削等光整加工方法，其加工余量極小，主要目的是進一步提高尺寸精度和減小表面粗糙度，一般不能用于糾正位置誤差。

5.1.4機械加工順序的安排 機械加工順序應該遵循下述原則：

(1)先加工基準面，后加工其他面；即先用粗基準定位加工精基準表面，為其他表面的加工提供可靠的定位基準，然后再用精基準定位加工其他表面。

(2)先加工平面后加工孔；箱體零件一般先以主要孔為粗基準加工平面，再以平面為精基準加工孔系。

(3)先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

(4)先加工主要表面，后加工次要表面；零件的主要表面是加工精度和表面質量要求高的表面，它的工序較多，其加工質量對零件質量影響大，因此先加工。

§5.2 工序的組合

5.2.1工序的組合 在一個工序中安排多個工步，所以在確定加工順序后，還要把工步序列進行適當組合，以形成以工序為單位的工藝過程。在工序的組合中，主要要考慮以下兩個方面。

5.2.2確定工序內容 確定一個工序所包括的若干工步，需要考慮這幾個工步是否能在同一機床上加工；是否需要在一次安裝中加工，以保證相互位置精度。幾個工步能在同一機床完成是它們能被組合成一個工序的先決條件。此外，零件的一組表面在一次安裝中加工，可以保證這些表面間的相互位置精度。所以對于有較高位置精度要求的一組表面，應安排在一個工序內加工。

5.2.3工序的集中與分散 如何確定零件工藝過程中的工序數目，就是工序的集中與分散問題。如果一個零件的加工集中在少數工序內完成，每道工序加工內容多，稱為工序集中。反之，稱為工序分散。工序集中使得工藝路線短，減少了工件的裝夾次數，即可提高生產率，又有利于保證加工表面的位置精度，降低生產成本。工序分散便于采用簡單的加工設備和工藝裝備，加工調整容易，可采用*合理的切削用量，便于劃分加工階段。在擬定工藝路線時，通常單件小批生產多采用工序集中。

§5.3 輔助工序的安排

5.3.1輔助工序  包括去毛刺、倒棱、清洗、防銹、檢驗等工序。其中檢驗工序是保證產品質量的有效措施之一，檢驗工序一般可安排在：關鍵工序前后；零件從一個車間轉到另一個車間加工前后；粗加工階段結束后；零件全部加工完畢后。應該注意的是某一工序后面不再有去毛刺工序時，本工序產生的毛刺應由本工序去除。

§5.4 零件表面加工方法的選擇

5.4.1加工經濟精度和加工經濟表面粗糙度  一種加工方法能夠保證的加工精度有一個相當大的范圍，但如果要求它保證的加工精度過高，需要采取的一些特殊的工藝措施，加工成本隨之加大。一種加工方法的加工經濟精度是指在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度。各種加工方法達到的加工經濟精度和加工經濟表面粗糙度可查閱各種金屬切削加工工藝手冊。

5.4.2典型表面的加工路線  機械零件是由一些簡單的幾何表面如外圓柱、孔、平面等組合而成的，因此零件的工藝路線就是這些表面加工路線的恰當組合，表5.3-1、表5.3-2和表5.3-3分別是外圓柱、孔、平面的典型加工路線，供選用時參考。

表5.3-1　外圓柱面的加工路線

表5.3-2　孔的加工路線

表5.3-3　平面的加工路線

第六節 機床的選擇

§6.1機床的選擇

6.1.1普通機床的選擇考慮  要考慮以下幾個方面：

(1)機床的主要規格尺寸應與工件的外形輪廓尺寸相適應，即小工件應選小型機床加工，大工件應選大型機床加工，合理使用設備。

(2)機床的精度應與工序要求的加工精度相適應。

(3)機床的生產率應與零件的生產類型相適應。盡量利用工廠現有的機床設備。

6.1.2數控機床的選擇  選擇數控機床作為工序中的加工設備，稱為數控加工。數控加工方法是根據被加工零件圖樣和工藝要求，編制成加工程序，由加工程序控制數控機床并自動加工出工件。數控機床與普通機床相比具有許多優點，它的應用范圍還在不斷擴大。但是數控機床的初始投資費用比較大，在選用數控機床加工時要充分考慮其經濟效益。一般來說，數控機床適用于加工零件較復雜、精度要求高、產品更新快、生產周期要求短的場合。

§6.2工藝裝備的選擇  

6.2.1工藝裝備  指零件的制造過程中的所用各種工具的總稱，包括夾具、刀具、量具和輔具。

6.2.2夾具的選擇  所用夾具應與生產類型相適應。單件小批生產時，應優先選擇通用夾具。如各種通用卡盤、平口虎鉗、分度頭、回轉工作臺等。也可使用組合夾具。中批生產可以選用通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具。大批大量生產應盡量使用高產效率的專用夾具，如氣動、液動、電動夾具。此外夾具的精度應能滿足加工精度的要求。

6.2.3夾具、輔具的選擇  一般應優先選用標準刀具，必要時也可選用高效率的復合刀具和專用刀具。所用刀具的類型、規格和精度應能滿足加工要求。機床輔具是用以連結刀具與機床的工具，如刀柄、接桿、夾頭等。一般要根據刀具和機床結構選擇輔具，盡量選擇標準輔具。

6.2.4量具的選擇  單件小批生產應選用通用量具，如游標卡尺、千分表等。大批大量生產時盡量選用極限量規、高效專用檢具。

第七節 鉆削加工

§7.1鉆削歷史與發展

人類認識和使用鉆頭的歷史可以上溯到史前時代。燧人氏“鉆木取火”所使用的石鉆，可以看作*原始的鉆頭?，F代工業加工中廣泛使用的麻花鉆（俗稱鉆頭），是一種形狀復雜的實工件孔加工刀具，誕生于一百多年前?，F在，全世界每年消耗的各類鉆頭數以億計。據統計，在美國的汽車制造業，機械加工中鉆孔工序的比重約占50%；而在飛機制造業，鉆孔工序所占的比重則更高。盡管鉆頭的使用如此廣泛，但眾所周知，鉆削加工也是*復雜的機械加工方法之一。正因為如此，人們一直致力于鉆頭的改進和鉆削過程的研究。

§7.2鉆削工藝

7.2.1鉆削  用各種鉆頭進行鉆孔、擴孔或锪孔的切削加工。具體含義如下：

(1)鉆孔是用麻花鉆、扁鉆或中心孔鉆等在實體材料上鉆削通孔或盲孔。

(2)擴孔是用擴孔鉆擴大工件上預制孔的孔徑。

(3)锪孔是用锪孔鉆在預制孔的一端加工沉孔、錐孔、局部平面或球面等，以便安裝緊固件。

7.2.2鉆削方式  主要有以下兩種方式：

(1)工件不動，鉆頭作旋轉運動和軸向進給，這種方式一般在鉆床、鏜床、加工中心或組合機床上應用。

(2)工件旋轉，鉆頭僅作軸向進給，這種方式一般在車床或深孔鉆床上應用。

麻花鉆的鉆孔孔徑范圍為0.05～100mm，采用扁鉆可達125mm。對于孔徑大于100mm的孔，一般先加工出孔徑較小的預制孔(或預留鑄造孔)，而后再將孔徑鏜削到規定尺寸。 

鉆削時，鉆削速度v是鉆頭外徑的圓周速度(米/分)；進給量f是鉆頭(或工件)每轉鉆入孔中的軸向移動距離(mm/r)。圖7.2-1是麻花鉆的鉆削要素，由于麻花鉆有兩個刀齒，故每齒進給量af=f/2(mm/齒)。切削深度ap有兩種：鉆孔時按鉆頭直徑d的一半計算；擴孔時按(d-d0)/2計算，其中d0為預制孔直徑。每個刀齒切下的切屑厚度a0=afsinKr，單位為mm。式中Kr為鉆頭頂角的一半。使用高速鋼麻花鉆鉆削鋼鐵材料時，鉆削速度常取16～40

米/分，用硬質合金鉆頭鉆孔時速度可提高1倍。

鉆削過程中，麻花鉆頭有兩條主切削刃和一條橫刃，俗稱“一尖(鉆心尖)三刃”，參與切削工作，它是在橫刃嚴重受擠和排屑不利的半封閉狀態下工作，所以加工的條件比車削或其他切削方法更為復雜和困難，加工精度較低，表面較粗糙。鉆削鋼鐵材料的精度一般為IT13～10，表面粗糙度為Ra20～1.25µm，擴孔精度可達IT10～9，表面粗糙度為Ra10～0.63µm。鉆削加工的質量和效率很大程度上決定于鉆頭切削刃的形狀。在生產中往往用修磨的方法改變麻花鉆頭切削刃的形狀和角度以減少切削阻力，提高鉆削性能，中國的群鉆就是采用這種方法創制出來的。 

當鉆孔的深度l與直徑d之比大于6時，一般視為深孔鉆削。鉆削深孔的鉆頭細長，剛度差，鉆削時鉆頭容易偏斜并與孔壁發生摩擦，同時對鉆頭的冷卻和排屑也較困難。因此，當l/d大于20時需要采用專門設計的深孔鉆，并輸入一定流量和壓力的切削液加以冷卻和把切屑沖刷出來，才能達到較高的鉆削質量和效率。 

7.2.3鉆頭  用以在實體材料上鉆削出通孔或盲孔，并能對已有的孔擴孔的刀具。常用的鉆頭主要有麻花鉆、扁鉆、中心鉆、深孔鉆和套料鉆。擴孔鉆和锪鉆雖不能在實體材料上鉆孔，但習慣上也將它們歸入鉆頭一類。各類鉆頭具體形狀如圖7.2-2所示。

(1)麻花鉆是應用*廣的孔加工刀具。通常直徑范圍為0.25～80mm。它主要由工作部分和柄部構成。工作部分有兩條螺旋形的溝槽，形似麻花，因而得名。為了減小鉆孔時導向部分與孔壁間的摩擦，麻花鉆自鉆尖向柄部方向逐漸減小直徑呈倒錐狀。麻花鉆的螺旋角主要影響切削刃上前角的大小、刃瓣強度和排屑性能，通常為25°～32°。螺旋形溝槽可用銑削、磨削、熱軋或熱擠壓等方法加工，鉆頭的前端經刃磨后形成切削部分。標準麻花鉆的切削部分頂角為118°，橫刃斜角為40°～60°，后角為8°～20°。由于結構上的原因，前角在外緣處大 向中間逐漸減小，橫刃處為負前角(可達-55°左右)，鉆削時起擠壓作用。為了改善麻花鉆的切削性能，可根據被加工材料的性質將切削部分修磨成各種形狀(如群

鉆)。麻花鉆的柄部形式有直柄和錐柄兩種，加工時前者夾在鉆夾頭中，后者插在機床主軸或尾座的錐孔中。一般麻花鉆用高速鋼制造。 焊硬質合金刀片或齒冠的麻花鉆適于加工鑄鐵、淬硬鋼和非金屬材料等，整體硬質合金小麻花鉆用于加工儀表零件和印刷線路板等。圖7.2-3所示為麻花鉆具體結構。

(2)扁鉆的切削部分為鏟形，結構簡單，制造成本低，切削液容易導入孔中，但切削和排屑性能較差。扁鉆的結構有整體式和裝配式兩種。整體式主要用于鉆削直徑0.03～0.5mm的微孔。裝配式扁鉆刀片可換，可采用內冷卻，主要用于鉆削直徑25～500mm的大孔。

(3)深孔鉆通常是指加工孔深與孔徑之比大于6的孔的刀具。常用的有槍鉆、BTA深孔鉆、噴射鉆、DF深孔鉆等。套料鉆也常用于深孔加工。 

擴孔鉆有3～4個刀齒，其剛性比麻花鉆好，用于擴大已有的孔并提高加工精度和光潔度。 

(4)锪鉆有較多的刀齒，以成形法將孔端加工成所需的形狀，用于加工各種沉頭螺釘的沉頭孔，或削平孔的外端面。 

(5)中心鉆供鉆削軸類工件的中心孔用，它實質上是由螺旋角很小的麻花鉆和锪鉆復合而成，故又稱復合中心鉆。

§7.3鉆床 

7.3.1鉆床系統 指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結構簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。

7.3.2 鉆床類型 可分為下列：

(1)臺式鉆床：可安放在作業臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。

(2)立式鉆床：主軸箱和工作臺安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。

(3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。

(4)銑鉆床：工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑削的鉆床。

(5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉，鉆削深孔的鉆床。

(6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。

(7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床。

(8)多軸鉆床：立體鉆床，有多個可用鉆軸，可靈活調節。

7.3.3鉆床操作規程 認真執行《金屬切削機床通用操作規程》有關規定；在工作中認真做到：

(1)操作前要穿緊身防護服，袖口扣緊，上衣下擺不能敞開，嚴禁戴手套，不得在開動的機床旁穿、脫換衣服，或圍布于身上，防止機器絞傷。必須戴好安全帽，辮子應放入帽內，不得穿裙子、拖鞋。 

(2)開車前應檢查機床傳動是否正常、工具、電氣、安全防護裝置，冷卻液擋水板是否完好，鉆床上保險塊，擋塊不準拆除，并按加工情況調整使用。 

(3)搖臂鉆床在校夾或校正工件時，搖臂必須移離工件并升高，剎好車，必須用壓板壓緊或夾住工作物，以免回轉甩出傷人。 

(4)鉆床床面上不要放其他東西，換鉆頭、夾具及裝卸工件時須停車進行。帶有毛刺和不清潔的錐柄，不允許裝入主軸錐孔，裝卸鉆頭要用楔鐵，嚴禁用手錘敲打。 

(5)鉆小的工件時，要用臺虎鉗，鉗緊后再鉆。嚴禁用手去停住轉動著的鉆頭。 

(6)薄板、大型或長形的工件豎著鉆孔時，必須壓牢，嚴禁用手扶著加工，工件鉆通孔時應減壓慢速，防止損傷平臺。 

(7)機床開動后，嚴禁戴手套操作，**鐵屑要用刷子，禁止用嘴吹。 

(8)鉆床及搖臂轉動范圍內，不準堆放物品，應保持清潔。 

(9)工作完畢后，應切斷電源，卸下鉆頭，主軸箱必須靠近端，將橫臂下降到立柱的下部邊端，并剎好車，以防止發生意外。同時清理工具，做好機床保養工作。

第八節 車削加工

§8.1車削歷史與發展

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床。1848年，美國又出現回輪車床。1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床。20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。**次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。

§8.2車削工藝

8.2.1車削 就是在車床上，利用工件的旋轉運動和刀具的直線運動或曲線運動來改變毛坯的形狀和尺寸，把它加工成符合圖紙的要求。車削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車削是*基本、*常見的切削加工方法，在生產中占有十分重要的地位。車削適于加工回轉表面，大部分具有回轉表面的工件都可以用車削方法加工，如內外圓柱面、內外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉成形面等，所用刀具主要是車刀。

8.2.2車削運動基本概念 具體內容如下：

1、工作運動

在切削過程中，為了切除多余的金屬，必須使工件和刀具作相對的工件運動。按其作用，工作運動可分為主運動和進給運動兩種。如圖8.2-1所示

（1）主運動  機床的主要運動它消耗機床的主要動力。車削時工件的旋轉運動是主運動。通常主運動的速度較高。

（2）進給運動  使工件的多余材料不斷被去除的工作運動。如車外圓時的縱向進給運動，車端面時的橫向進給運動等。

2、工件上形成的表面

車刀切削工件時，使工件上形成已加工表面、過渡表面和待加工表面。如圖8.2-1所示。

（1）已加工表面  工件上經刀具切削后產生的表面。

（2）過渡表面  工件上由切削刃形成的那部分表面。

（3）待加工表面  工件上有待切除之表面。

8.2.3 切削用量的基本概念 內容如圖8.2-2，具體含義下：

1、切削深度(ap) 工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，也就是每次進給時車刀切入工件的深度（單位mm）。車削外圓時的切削深度(ap)可按下式計算：

            ap= (dw-dm)/2

式中        ap——切削深度，mm;

dw——工件待加工表面直徑，mm

dm——工件已加工表面直徑，mm。

2、進給量（f）  工件每轉一周，車刀沿進給方向移動的距離(單位mm/r)。

縱進給量——沿車床床身導軌方向的進給量；

橫進給量——垂直于車床床身導軌方向的進給量。

3、切削速度(vc)  在進行切削時，刀具切削刃上的某一點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度，也可以理解為車刀在一分鐘內車削工件表面的理論展開直線長度（單位m/min）。

切削速度(vc)的計算公式為：

                        vc=πdn/1000

  或                    vc≈dn/318

式中    vc——切削速度，m/min

d ——工件直徑，mm;

n ——車床主軸轉速，r/min.

§8.3 車刀 

8.3.1 車刀的幾何結構 具體如下：

1、外圓(90°)車刀是*基本、*典型的切削刀具，其切削部分（又稱刀頭）由前刀面、主刀后面、副刀后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所組成。其形態如圖8.3-1，定義分別為：

（1）前刀面 刀具上與切屑接觸并相互作用的表面（即切屑流過的表面）。                                                    
     （2）主刀后面 刀具上與工件過渡表面相對并相互作用的表面。                             

（3）副刀后面 刀具上與已加工表面相對并相互作用的表面。                                   

（4）主切削刃 前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。

（5）副切削刃 前刀面與主后刀面的交線。它配合主切削刃完成切削工作，并*終形成已加工表面。

（6）刀尖 主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線段或圓弧。

具體參見切削運動與切削表面圖和車刀的組成圖。其它各類刀具，如刨刀、鉆頭、銑刀等，都可以看作是車刀的演變和組合。

 2、確定車刀角度的輔助平面

（1）切削平面  通過切削刃上某選定點，切于工件過渡表面的平面。如右圖8.3-2。

（2）基面  通過切削刃上某選定點，垂直于該點切削速度方向的平面。如右圖8.3-2。

（3）截面  通過切削刃上某選定點。同時垂直于切削平面與基面的平面。

3、車刀的角度

（1）前角(γ0)  前刀面和基面間的夾角。前角影響刃口的鋒利程度和強度，影響切削變形和切削力。前角增大能使車刀刃口鋒利，減少切削變形，可使切削省力，并使切屑順利排出, 負前角能增加切削刃強度并抗沖擊。如右圖8.3-3。

（2）后角（α0)  后刀面與切削平面間的夾角。后角的主要作用是減少車刀后刀面與工件的摩擦。如右圖8.3-3。 

（3）主偏角（kr） 主切削刃在基面上的投影與進給運動方向間的夾角。主偏角的主要作用是改變主切削刃和刀頭的受力及散熱情況。如右圖8.3-4。

（4）副偏角（kr′）副切削刃在基面上的投影與背離進給運動方向間的夾角。副偏角的主要作用是減少副切削刃與工件已加工表面的摩擦。如右圖8.3-4。

控制排屑作用

圖8.3-5 車刀受沖擊時保護刀尖

（5）刃傾角(λs)  主切削刃與基面間的夾角。刃傾角的主要作用是控制排屑方向，當刃傾角為負值時?？稍黾拥额^的強度和車刀受沖擊時保護車刀。如右圖8.3-5。

（6）楔角(β0)  在主截面內前刀面與后刀面間的夾角。它影響刀頭的強度。

（7）刀尖角（εr）主切削刃和副切削刃在基面上的投影間繁榮夾角。它影響刀尖強度和散熱性能。

8.3.2 車刀的基本性能 具體如下：

車刀切削部分在很高的切削溫度下工作，連續經受強烈摩擦，并承受很大的切削力和沖擊，所以切削部分的材料必須具備下列基本性能：

（1）硬度  車刀切削部分材料的硬度必須高于被加工材料的硬度。常溫下，刀具硬度應在HRC60以上。

（2）耐磨性  刀具材料在切削過程中承受劇烈的摩擦，因此必須具有較好的耐磨性。

（3）強度和韌性  切削時車刀要能承受切削力與沖擊力。

（4）耐熱性  耐熱性越好，材料允許的切削速度越高。

（5）工藝性  刀具材料應盡可能具有良好的工藝性和經濟性。

8.3.3 車刀常用材料 具體如下：

1、高速鋼  高速鋼刀具制造簡單，刃磨方便，容易刃磨得到鋒利的刃口，而且韌性較好，能承受較大的沖擊力，因此常用于承受沖擊力較大的場合。高速鋼可用于加工的材料范圍也很廣泛，包括有色金屬、鑄鐵、碳鋼、合金鋼等。但它耐熱性較差，因此不能用于高速切削。

2、硬質合金  硬質合金鋼是用鎢和鈦的碳化物粉末加鈷作為粘結劑，高壓壓制成型后再高溫燒結而成的粉末冶金制品。常用硬質合金鋼的硬度、耐磨性、耐熱性均高于工具鋼，適合于高速切削。但其缺點是韌性較差，承受不了大的沖擊力。但這一缺陷，可通過刃磨合理的刀具角度來彌補。所以硬質合金是目前應用*廣泛的一種車刀材料。                                                                                                                         

8.3.4 車刀的種類 一般可按用途和結構分類，具體如下：

1、按用途分類

車刀按其用途可分為：外圓車刀、內孔車刀、端面車刀、切斷車刀、螺紋車刀等，如圖8.3-6所示。外圓車刀又分直頭和彎頭車刀，還常以主偏角的數值來命名，如κr=90°時稱為90°外圓車刀，κr=45°時稱為45°外圓車刀。

2、按結構分類

車刀按結構可分為：整體車刀、焊接車刀、焊接裝配車刀、機夾車刀和可轉位車刀等。

（1） 整體車刀 如圖8.3-7所示，用整塊高速鋼做成長條形狀，俗稱“白鋼刀”。刃口可磨得較鋒利，主要用于小型車床或加工有色金屬。

（2） 焊接車刀 如圖8.3-8所示，它是將一定形狀的刀片和刀柄用紫銅或其它焊料通過鑲焊連接成一體的車刀，一般刀片選用硬質合金，刀柄用45鋼。

焊接車刀結構簡單，制造方便，可根據需要刃磨，硬質合金利用充分，但其切削性能取決于工人的刃磨水平，并且焊接時會降低硬質合金硬度，易產生熱應力，嚴重時會導致硬質合金裂紋，影響刀具壽命。此外，焊接車刀刀桿不能重復使用，刀片用完后，刀桿也隨之報廢。

一般車刀，特別是小車刀多為焊接車刀。

（3） 焊接裝配車刀 如圖8.3-9所示，它是將硬質合金刀片釬焊在小刀塊上，再將小刀塊裝配到刀桿上。焊接裝配車刀多用于重型車刀，采用裝配式結構以后，可使刃磨省力，刀桿也克重復使用。

（4） 機夾車刀 如圖8.3-10所示，機夾車刀是指用機械方法定位，夾緊刀片，通過刀片體外刃磨與安裝傾斜后，綜合形成刀具角度的的車刀。

機夾車刀可用于加工外圓、端面、內孔車槽、車螺紋等。機夾車刀的優點在于避免焊接引起的缺陷，刀柄能多次使用，刀具幾何參數設計選用靈活。如采用集中刃磨對提高刀具質量、方便管理，降低刀具費用等方面都有利。

機夾車刀設計時必須從結構上保證刀片夾固可靠，刀片重磨后應可調整尺寸，有時還應考慮斷屑的要求。常用的刀片夾緊方式有上壓式和側壓式兩種。

（5）可轉位車刀 如圖8.3-1所示，可轉位車刀是將可轉位刀片用機械夾固的方法裝夾在特制刀桿上的一種車刀。它由刀片、刀墊、刀柄及刀桿、螺釘等元件組成。刀片上壓制出斷屑槽，周邊經過精磨，刃口磨鈍后可方便的轉位換刀，不需重磨就可使新的切削刃投入使用，只有當全部切削刃都用鈍后才需更換新刀片。 

可轉位車刀是國家重點推廣項目之一，它的主要優點是：不用焊接，避免了焊接、刃磨引起的熱應力，提高刀具壽命及抗破壞能力；可使用涂層刀片，有合理槽形與幾何參數，斷屑效果好，能選用較高切削用量，提高生產率；刀片轉位、更換方便，縮短了輔助時間；刀具已標準化，能實現一刀多用，減少刀具儲備量，簡化刀具管理等工作。

可轉位車刀刀片形狀很多，常用的有三角形、偏80三角形、凸三角形、五角形和圓形等。如圖8.3-12所示。

（6） 成型車刀 如圖8.3-13所示。成型車刀又稱樣板刀，是在普通車床、自動車床上加工內外成形表面的專用刀具。用它能一次切出成形表面，故操作簡便、生產率高。用成形車刀加工零件可達到公差等級IT10～IT8，粗糙度Ra10～5μm。成型車刀制造較為復雜，當切削刃的工作長度過長時，易產生振動，故主要用于批量加工小尺寸的零件。

§8.4 車床

8.4.1車床系統  主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用*廣的一類機床。銑床和鉆床等旋轉加工的機械都是從車床引伸出來的。

8.4.2 普通車床各部分 有主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。如圖8.4-1，具體作用如下:

1、主軸部分

（1）主軸箱內有多組齒輪變速機構，變換箱外手柄位置，可以使主軸得到各種不同的轉速。

（2）卡盤用來夾持工件，帶動工件一起旋轉。

2、掛輪箱部分  它的作用是把主軸的旋轉運動傳送給進給箱。變換箱內齒輪，并和進給箱及長絲杠配合，可以車削各種不同螺距的螺紋。

3、進給部分

（1）進給箱  利用它內部的齒輪傳動機構，可以把主軸傳遞的動力傳給光杠或絲杠得到各種不同的轉速。

（2）絲杠  用來車削螺紋。

（3）光杠  用來傳動動力，帶動床鞍、中滑板，使車刀作縱向或橫向的進給運動。

4、溜板部分

（1）溜板箱  變換箱外手柄位置，在光杠或絲杠的傳動下，可使車刀按要求方向作進給運動。

（2）滑板  分床鞍、中滑板、小滑板三種。床鞍作縱向移動、中滑板作橫向移動，小滑板通常作縱向移動。                             

（3）刀架  用來裝夾車刀。

5、尾座  用來安裝**、支頂較長工件，它還可以安裝其它切削刀具，如鉆頭、絞刀等。

6、床身  用來支持和安裝車床的各個部件。床身上面有兩條**的導軌，床鞍和尾座可沿著導軌移動。

7、附件  中心架和跟刀架，車削較長工件時，起支撐作用。

車床的通用性好，可完成各種回轉表面、回轉體端面及螺紋面等表面加工，是一種應用*廣泛的金屬切削機床。

8.4.3 車床類型 按用途和結構的不同，車床主要分為臥式車床和落地車床、立式車床、轉塔車床、單軸自動車床、多軸自動和半自動車床、仿形車床及多刀車床和各種專門化車床，如凸輪軸車床、曲軸車床、車輪車床、鏟齒車床。在所有車床中，以臥式車床應用*為廣泛。臥式車床加工尺寸公差等級可達IT8～IT7，表面粗糙度Ra值可達1.6μm。近年來，計算機技術被廣泛運用到機床制造業，隨之出現了數控車床、車削加工中心等機電一體化的產品。

8.4.4車床操作規程 認真執行《車床技術安全操作規程》有關規定；在工作中認真做到：

（1）工作前按規定潤滑機床，檢查各手柄是否到位，并開慢車試運轉五分鐘，確認一切正常方能操作。 

（2）卡盤夾頭要上牢，開機時扳手不能留在卡盤或夾頭上。 

（3）工件和刀具裝夾要牢固，刀桿不應伸出過長（鏜孔除外）；轉動小刀架要停車，防止刀具碰撞卡盤、工件或劃破手。 

（4）工件運轉時，操作者不能正對工件站立，身不靠車床，腳不踏油盤。 

（5）高速切削時，應使用斷屑器和擋護屏。 

（6）禁止高速反剎車，退車和停車要平穩。 

（7）**鐵屑，應用刷子或專用鉤。 

（8）用銼刀打光工件，必須右手在前，左手在后；用砂布打光工件，要用“手夾”等工具，以防絞傷。 

（9）一切在用工、量、刃具應放于附近的安全位置，做到整齊有序。 

（10）車床未停穩，禁止在車頭上取工件或測量工件。 

（11）車床工作時，禁止打開或卸下防護裝置。 

（12）臨近下班，應清掃和擦試車床，并將尾座和溜板箱退到床身*右端。

第九節 銑削加工

§9.1銑削歷史與發展

*早的銑床是美國人惠特尼于1818年創制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人布朗于1862年創制了**臺萬能銑床，這是升降臺銑床的雛形；1884年前后又出現了龍門銑床；二十世紀20年代出現了半自動銑床，工作臺利用擋塊可完成“進給-快速”或“快速-進給”的自動轉換。1950年以后，銑床在控制系統方面發展很快，數字控制的應用大大提高了銑床的自動化程度。尤其是70年代以后，微處理機的數字控制系統和自動換刀系統在銑床上得到應用，擴大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。

§9.2銑削工藝

9.2.1 銑削銑削是被廣泛應用的一種切削加工方法，是在銑床上利用銑刀的旋轉（主運動）和工件的移動（進給運動）來加工工件的。銑削加工可以在臥式銑床、立式銑床、龍門銑床、工具銑床以及各種專用銑床上進行，對于單件小批量生產的中小型零件，以臥式銑床和立式銑床*為常用。在切削加工中，銑床的工作量僅次于車床。

9.2.2銑削范圍 銑削加工的范圍比較廣泛，可以加工平面、臺階面、溝槽和成形面等，如圖9.2-1所示。此外，還可以進行孔加工和分度工作。銑削后平面的尺寸公差等級可達IT9～IT8，表面粗糙度Ra值可達3.2μm ～1.6μm。

9.2.3銑削方式 平面銑削有周銑和端銑兩種方式。周銑是用圓柱形銑刀圓周上的刀齒進行切削，端銑是用面銑刀端面上的刀齒進行切削。

（1） 圓周銑削方式 圓周銑削有二種銑削方式：逆銑和順銑。如圖9.2-2a所示，銑刀的旋轉方向和工件的進給方向相反時稱為逆銑，相同時稱為順銑。如圖9.2-2b所示。

逆銑時，切削厚度從零逐漸增大。銑刀刃口有一鈍圓半徑R，造成開始切削時前角為負值，刀齒在過渡表面上擠壓，滑行，使工件表面產生嚴重冷硬層，并加劇了刀齒磨損。此外，當瞬時接觸角大于一定數值后，F向上，有抬起工件趨勢；順銑時，刀齒的切削厚度從*大開始，避免了擠壓，滑行現象，并且F始終壓向工作臺，有利于工件夾緊，可提高銑刀壽命和加工表面質量。

若在絲杠與螺母副中存在間隙情況下采用順銑，當進給力F逐漸增大，超過工作臺摩擦力時，使工作臺帶動絲桿向左竄動，造成進給不均，嚴重時會使銑刀崩刃。逆銑時，由于進給力F作用，使絲杠與螺母傳動面始終貼緊，故銑削過程較平穩。

（2） 端銑方式 在端銑時，根據面銑刀相對于工件安裝位置不同，也可分為逆銑和順銑。如圖9.2-2a所示，面銑刀軸線位于銑削弧長的中心位置，上面的順銑部分等于下面的逆銑部分，稱為對稱端銑。圖9.2-2b中的逆銑部分大于順銑部分，稱為不對稱逆銑。圖9.2-2c中的順銑部分大于逆部分稱為不對稱順銑。

§9.3銑刀

9.3.1銑刀種類 按安裝方法可分為帶孔銑刀和帶柄銑刀兩大類。帶孔銑刀如圖9.3-1所示，一般用于臥式銑床，帶柄銑刀如圖9.3-2所示，多用于立式銑床。

銑刀既是多齒刀具又進行斷續切削，因此，切削過程具有一些特殊規律。

9.3.2銑刀的幾何參數 銑刀基本形式是圓柱銑刀和端銑刀，前者軸線平行于加工表面，后者軸線垂直于加工表面。銑刀刀齒數雖多，但各刀齒的形狀和幾何角度相同，所以可以對一個刀齒進行研究。無論是端銑刀，還是圓柱銑刀，每個刀齒都可視為一把外車刀，故車刀幾何角度的概念完全可以應用于銑刀上。

9.3.3 銑削用量 包括銑削速度、進給量、待銑削層深度和待銑削層寬度等。具體如下：

（1）銑削速度 它是指銑刀*大直徑處切削刃的圓周速度。

（2）進給量  銑削的進給量有三種表示方法。銑刀每轉過一齒，工件沿進給方向所移動的距離，稱為每齒進給量；銑刀每轉一轉，工件沿進給方向所移動的距離，稱為每轉進給量；銑刀旋轉一分鐘，工件沿進給方向移動的距離，稱為每分鐘進給量，即進給速度。

（3）待銑削層深度 在垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸。

（4）待切削層寬度 在平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸。

9.3.4 切削層參數  銑削時的削層為銑刀相鄰兩刀齒在工件上形成的過度表面之間的金屬層。切削層形狀與尺寸規定在基面內度量，它對銑削過程有很大影響。切削層參數有以下幾個：

（1）切削厚度 它是銑刀相鄰兩刀齒主切削刃運動軌跡（即切削平面）間的垂直距離。用圓柱銑刀銑削時，切削厚度在每一瞬間都是變化的。端銑時的切削厚度也是變化的。

（2）切削寬度 它是銑刀主切削刃與工件的接觸長度，即銑刀主切削刃參加工作的長度。

（3）切削面積 銑刀每齒的切削面積等于切削寬度和切削厚度的乘積。銑削時，銑刀有幾個刀齒同時參加切削，故銑削時的切削面積應為各刀齒切削面積的總和。

由于切削厚度是個變值，使銑刀的負荷不均勻，在工作中易引起振動。但用螺旋圓柱銑刀加工時，不但切削厚度是個變值，而且切削寬度也是個變值，N個工作刀齒的工作長度不同，因此有可能使切削層面積的變化大為減少，從而切削力的變化減小，實現較均衡的切削條件。

§9.4銑床

9.4.1銑床系統 是主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉運動為主運動，工件臺(和)銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。

9.4.2 銑床的種類 按其結構、布局形式和適用范圍、控制方式。具體如下：

1、按其結構分：

（1）臺式銑床：小型的用于銑削儀器、儀表等小型零件的銑床。

（2）懸臂式銑床：銑頭裝在懸臂上的銑床，床身水平布置，懸臂通?？裳卮采硪粋攘⒅鶎к壸鞔怪币苿?，銑頭沿懸臂導軌移動。

（3）滑枕式銑床：主軸裝在滑枕上的銑床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍導軌作橫向移動，滑鞍可沿立柱導軌作垂直移動。

（4）龍門式銑床：床身水平布置，其兩側的立柱和連接梁構成門架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上，可沿其導軌移動。通常橫梁可沿立柱導軌垂向移動，工作臺可沿床身導軌縱向移動。用于大件加工。

（5）平面銑床：用于銑削平面和成型面的銑床，床身水平布置，通常工作臺沿床身導軌縱向移動，主軸可軸向移動。它結構簡單，生產效率高。

（6）仿形銑床：對工件進行仿形加工的銑床。一般用于加工復雜形狀工件。

（7）升降臺銑床：具有可沿床身導軌垂直移動的升降臺的銑床，通常安裝在升降臺上的工作臺和滑鞍可分別作縱向、橫向移動。

（8）搖臂銑床：搖臂裝在床身頂部，銑頭裝在搖臂一端，搖臂可在水平面內回轉和移動，銑頭能在搖臂的端面上回轉一定角度的銑床。

（9）床身式銑床：工作臺不能升降，可沿床身導軌作縱向移動，銑頭或立柱可作垂直移動的銑床。

（10）專用銑床：例如工具銑床：用于銑削工具模具的銑床，加工精度高，加工形狀復雜。

2、按布局形式和適用范圍分，主要的有升降臺銑床、龍門銑床、單柱銑床和單臂銑床、儀表銑床、工具銑床等。

　　升降臺銑床有萬能式、臥式和立式幾種，主要用于加工中小型零件，應用*廣；龍門銑床包括龍門銑鏜床、龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件；單柱銑床的水平銑頭可沿立柱導軌移動，工作臺作縱向進給；單臂銑床的立銑頭可沿懸臂導軌水平移動，懸臂也可沿立柱導軌調整高度。單柱銑床和單臂銑床均用于加工大型零件。

　　儀表銑床是一種小型的升降臺銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件；工具銑床主要用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬能角度工作臺和插頭等多種附件，還可進行鉆削、鏜削和插削等加工。其他銑床還有鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，它們都是為加工相應的工件而制造的專用銑床。

3、按控制方式分，銑床又可分為仿形銑床、程序控制銑床和數控銑床等。

9.4.3銑床操作規程 認真執行《銑床技術安全操作規程》有關規定；在工作中認真做到： 

　　（1）操作前檢查銑床各部位手柄是否正常，按規定加注潤滑油，并低速試運轉1～2分鐘，方能操作。 

（2）工作前應穿好工作服，女工要戴工作帽，操作時嚴禁戴手套。

（3）裝夾工件要穩固。裝卸、對刀、測量、變速、緊固心軸及清潔機床，都必須在機床停穩后進行。

（4）工作臺上禁止放置工量具、工件及其它雜物。

（5）開車時，應檢查工件和銑刀相互位置是否恰當。

（6）銑床自動走刀時，手把與絲扣要脫開；工作臺不能走到兩個極限位置，限位塊應安置牢固。

（7）銑床運轉時，禁止徒手或用棉紗清掃機床，人不能站在銑刀的切線方向，更不得用嘴吹切屑。

（8）工作臺與升降臺移動前，必須將固定螺絲松開；不移動時，將螺母擰緊。

（9）刀桿、拉桿、夾頭和刀具要在開機前裝好并擰緊，不得利用主軸動轉來幫助裝卸。

（10）實訓完畢應關閉電源，清掃機床，并將手柄置于空位，工作臺移至正中。

第十節 機加工工藝過程的生產率

§10.1機加工生產率 

在制定工藝規程時，要在保證產品質量的前題下，提勞動生產率、降低成本。機械加工勞動生產率是指工人在單位時間內制造合格產品的數量。

10.1.1時間定額 在一定生產條件下，規定生產一件產品或完成一道工序所消耗的時間。時間定額是安排生產計劃，核算產品成本的重要依據之一。對于新建工廠（或車間），它又是計算設備數量、工人數量、車間布置、生產組織的依據。確定時間定額也是工藝設計中的內容之一。

工藝文件中的時間定額是單件時間，在機械加工中完成零件加工工藝過程中的一道工序所規定的時間，稱為單件時間Ｔd，它包括下列組成部分：

（1）基本時間Ｔj  是指直接改變生產對象的尺寸、形狀、相互位置，表面狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間。對切削加工而言，就是直接用于切除余量所消耗的時間（包括刀具的切出、切入時間），可以由計算確定。

（2）輔助時間Tf   是指為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。它包括在機床上裝卸工件，開、停機床，進刀、退刀操作，測量工件等所用時間，基本時間和輔助時間之和稱為作業時間Tz。顯然作業時間是直接用于制造零件所消耗的時間。

（3）布置工作地點時間Tb  是指為使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間。一般可按作業時間的2%～7%計算。

（4）休息與生理需要時間Tx  是指工人在工作班內為恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。一般可按作業時間的2%～4%計算。

綜上所述，單件時間Ｔd用公式表示為： Td＝Ｔj＋Ｔf＋Ｔb＋Ｔx

（5）準備與終結時間Te  是指對成批生產來說，工人為加工一批工件進行準備和結束工作所作所消耗的時間。例如熟悉工藝文件、**毛坯、借取和安裝刀具和夾具、調整機床、歸還工藝裝備、送交成品等。準備與終結時間對一批工件只消耗一次，如每批工件數（批量）記為N，則分攤到每個工件上的準備與終結時間為“Te/N”。所以成批生產時的單件時間為： Td＝Ｔj＋Ｔf＋Ｔb＋Ｔx＋Ｔe／Ｎ

§10.2提高機加工生產率的工藝途徑

提高勞動生產率涉及到產品的設計、制造工藝、生產管理等多方面因素。僅就機械加工來說提高勞動生產率的工藝途徑是：縮短單件工時和采用自動化加工等現代化生產方法。

10.2.1縮短單件時間 采取合理的工藝措施以縮短各工序的單件時間，是提高勞動生產率的有效措施之一，下面從單件時間的組成進行分析：

（1） 縮短基本時間 提高切削用量是縮短基本時間的有效方法。目前廣泛采用的是高速車削和高速磨削，高速切削中采用硬質合金車刀的切削速度一般達到200m/min，陶瓷刀具的切削速度達500m/min，人造金剛石車刀在切削普通鋼材時的切削速度達到900m/min，而在切削HRC60以上的淬火鋼時，切削速度達到90m/min。高速滾齒機的切削速度可達65～75 m/min。在磨削方面，高速磨削達到60m/s以上。此外，采用強力磨削的磨削深度可達6～12mm，金屬去除率比普通磨削提高數倍。

減少工作行程在切削加工過程中可以采用多刀切削，多件加工，合并工步等方法 來減少工作行程。

（2） 縮短輔助時間　一是直接縮短輔助時間，采用高效夾具，如氣動、液壓、電動及多件夾緊等夾具，可減少裝夾工件的時間；采用主動測量裝置減少加工中的停機測量時間。二是間接縮短輔助時間，將輔助時間與基本時間全部或部分地重合，如采用多工位夾具，雙工作臺等措施，使工件的裝卸時間完全和基本時間重合，可以間接減少輔助時間。

（3） 縮短布置工作地點時間　主要的措施有：提高刀具或砂輪的耐用度以減少換刀次數；采用刀具微調裝置、專用對刀樣板等可減少刀具調整時間；數控機床上也可采用機外調刀儀機外調刀，省去了在數控機床上的對刀時間；使用不重磨刀片，當刀刃磨損需換切削刀時只要通過松緊螺釘，更換標準刀片或刀片轉位即可重新使用，換刀時間縮短。

（4） 縮短準備和終結時間　成批生產時盡量擴大工件的批量，減少分攤到每個工件上的準備終結時間。如采用成組技術等。

10.2.2采用自動化生產方法 采用現代化的生產技術；在大批和大量生產中，采用組合機床、自動線加工；在單件小批、中批生產中，采用數控加工及成組加工，都可以有效的提高生產率。