机修钳工(技师、高级技师)第2章课件.ppt

第2章,第一节组合导轨的刮研及检测第二节可调式研磨棒的设计及制造第三节数控机床第四节新型刀具材料第五节特种加工第六节超精研磨第七节超差项的解决方法第八节机械设备零部件加工的技能训练实例,第一节组合导轨的刮研及检测,一、矩形组合导轨的刮研及检测二、-平面组合导轨的刮研及检测三、双(凹)形组合导轨的刮研及检测四、双(凸)形组合导轨的刮研及检测五、燕尾形(组合)导轨的刮研及检测,一、矩形组合导轨的刮研及检测,图2-1矩形组合导轨刮研简图,(1)调整床身的安装水平用机床垫铁调整好床身的安装水平。,一、矩形组合导轨的刮研及检测,(2)绘制表面1、2的运动曲线利用水平仪在表面1、2的读数在同一图上分别绘制出表面1和2的运动曲线(后面刮研用)。(3)选刮研基准(表面1、2选其一)，先将检验棒插入孔A中，再用指示表分别检测表面1、2与检验棒上母线的平行度，依据检测结果，选择出一条与孔A平行度较好的表面作为基准，现假设选用表面1。(4)刮研基准表面1用平尺研点刮直表面1，并使其与检验棒上素线平行。(5)刮研表面2以表面1为基准，刮研表面2，用轻型平板刮研或用桥板检测表面1、2的平行度。,一、矩形组合导轨的刮研及检测,(6)刮研表面3若可将表面3倾侧成水平位置，则用平尺刮研，用水平仪检测，若不能翻转 ，则用平尺刮研水平面内直线度，短导轨可用平尺精度及研点保证，长床身就可用光学平直仪或拉钢丝用读数显微镜进行检测。(7)刮研表面4同刮研表面3，也可采用平行导轨三点刮研法。(8)刮研表面5、6若床身可翻身，则可用平尺刮研，使其与表面1、2相平行，若床身不便翻身，则可利用拉刨或磨削等“自修身”的方法进行修复。,二、-平面组合导轨的刮研及检测,(1)刮研V形导轨首先按单导轨刮研的方法将V形导轨刮研好，刮研时，要同时检查与传动部件安装平面的平行度或垂直度。(2)刮研平面导轨以刮好的V形导轨为基准来刮削平面导轨，用桥板和水平仪按图2-2、图2-3检查两导轨的平行度，刮研至要求。(3)配研显点用型面平板涂上蓝油和导轨配研显点，然后精细刮削V形导轨两个斜面和平面导轨面，直至研点数达要求(这一步只对精密机床导轨)。,图2-2(凹)-平面组合导轨刮研简图,二、-平面组合导轨的刮研及检测,图2-(凸)-平面组合导轨刮研简图,三、双(凹)形组合导轨的刮研及检测,1.用专用研具进行刮研1)先将研具在机床导轨磨损量最小处对研，以此来修整研具的角度。2)然后将凹、凸形研具与导轨对研配接触点。3)再精刮安装水平仪的上平面，按图2-5用指示表检验上平面与V形表面的平行度和两个研具两平面的平行度。,图2-4双(凹)V形组合导轨专用研具简图,三、双(凹)形组合导轨的刮研及检测,图2-5用指示表检测V形面与安装面的平行度简图,2.用通用工具刮研1)刮研一条V形导轨。,三、双(凹)形组合导轨的刮研及检测,图2-6检测双(凹)形组合导轨的平行度简图,2)刮研另一条V形导轨的一个斜面。,三、双(凹)形组合导轨的刮研及检测,3)刮研另一条V形导轨的另一个斜面。4)配刮台面导轨。5)台面导轨与床身导轨合研。6)复检。,四、双(凸)形组合导轨的刮研及检测,图2-7双(凸)形组合导轨平行度的检测简图,四、双(凸)形组合导轨的刮研及检测,图2-8用V形座及圆柱检测双(凸)形组合导轨的平行度简图,五、燕尾形(组合)导轨的刮研及检测,()刮研底平面5,图2-9燕尾形(组合)导轨的刮研和检测简图,五、燕尾形(组合)导轨的刮研及检测,()刮研表面1、2用角形平尺分别在1、2上研点刮研，要求两平面相互平行，小件可在平板上用指示表进行检测(图2-9)，大件可用等高块及指示表检测或水平仪检测(图2-10)。()刮研表面3、4用角形平尺刮研3、4两斜面，两斜面的平行度可用圆柱量棒和千分尺进行检测(图2-11)，检测时，应在燕尾导轨全长移动三个位置(即两头和中间)进行检测，千分尺最大读数差即3、4两个斜面的平行度误差。,图2-10燕尾形(组合)导轨平面导向的检测简图,五、燕尾形(组合)导轨的刮研及检测,图2-11燕尾形(组合)导轨用千分尺检测平行度简图,第二节可调式研磨棒的设计及制造,一、研磨环各部分尺寸二、心轴各部分尺寸三、左垫圈各部分尺寸四、右垫圈各部分尺寸五、组装后的研磨棒规格尺寸,第二节可调式研磨棒的设计及制造,图2-12研磨棒()心轴2左垫圈3研磨环4右垫圈,一、研磨环各部分尺寸,技 术 条 件.材料：HT200。.硬度：163229HBW。.铸铁表面不得有砂眼、缩孔。.锥体着色检查，其接触面积应在65%以上。.外径装在配合心轴上磨至尺寸。.使用条件：图2-13研磨环,一、研磨环各部分尺寸,表2-1研磨环规格()(单位：),一、研磨环各部分尺寸,表2-1研磨环规格()(单位：),二、心轴各部分尺寸,技术条件a.材料:45钢b.热处理:淬火4045HRC(螺纹不淬火)c.锥体着色检查，其接触面积应在65%以上d.中心孔按国标加工(B型)图2-14心轴,二、心轴各部分尺寸,表2-2心轴规格(单位：),二、心轴各部分尺寸,表2-2心轴规格(单位：),三、左垫圈各部分尺寸,技 术 条 件.材料：35钢。.热处理：发蓝。图2-15左垫圈,三、左垫圈各部分尺寸,表2-3左垫圈规格( 1)(单位：),四、右垫圈各部分尺寸,技 术 条 件.材料：35钢。.热处理：发蓝。图2-16右垫圈,四、右垫圈各部分尺寸,表2-4右垫圈规格()(单位：),五、组装后的研磨棒规格尺寸,图2-17研磨棒,五、组装后的研磨棒规格尺寸,表2-5研磨棒规格()(单位：),五、组装后的研磨棒规格尺寸,表2-5研磨棒规格()(单位：),第三节数控机床,一、特点及组成二、分类三、基本工作原理四、机械结构五、数控编程的步骤六、数控编程的方法,一、特点及组成,1.特点(1)柔性高柔性即是灵活、通用、万能，可以适应加工不同形状的零件。(2)精度高由于数控机床加工是由计算机控制的，故在加工过程中避免了人为误差，再加上机床的传动系统和结构都具有较高的精度和刚度，因此数控机床的重复精度高，通常可获得较高的加工精度和稳定的加工质量。(3)效率高数控机床加工单件零件的效率，通常是普通机床效率的34倍甚至几十倍。(4)劳动强度低由于零件在数控机床上加工是按编制的加工程序自动完成的，操作者只需操作键盘、装卸零件、检测零件及观察机床运行，故操作者劳动强度大为减轻。,一、特点及组成,2.组成(1)主机主机是数控机床的主体，主要由几种机械部件组成，包括床身、主轴箱、工作台、进给机构、自动换刀装置等。(2)数控装置数控装置是数控机床的控制核心，一般由一台专用计算机构成。(3)驱动装置驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机、进给伺服电动机等。(4)辅助装置辅助装置是数控机床的一些配套部件；如自动对刀部件，自动排屑部件等。,二、分类,1.按运动轨迹分类(1)点位控制或位置控制数控机床此类数控机床只能控制工作台(或刀具)从一个位置(点)精确地移动到另一个位置(点)，不控制点与点之间的运动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削。(2)轮廓控制数控机床轮廓控制又称连续控制。2.按驱动系统(伺服系统)的控制方式分类(1)开环控制数控机床此类数控机床不具备位置检测反馈装置。,图2-18数控机床开环控制系统框图,二、分类,()闭环控制数控机床此类数控机床具有位置检测反馈装置。,图2-19数控机床闭环控制系统框图,()半闭环控制数控机床此类数控机床具有位置检测反馈装置，但检测元件是安装在伺服电动机端部或丝杠端部，不进行直接检测，而是通过安装在伺服电动机端部或丝杠端部的旋转变压器、光电编码盘或分解器等角位移检测元件，间接检测伺服机构中执行元件的转角，再通过计算换算出工作台的实际位移量，,二、分类,将计算值与指令值进行比较，用比较后的差值进行控制，使机床作补充位移，直到差值消除为止。,图2-数控机床半闭环控制系统框图,3.按加工方式分类()金属切削数控机床如数控车床、镗床、磨床及加工中心等。()金属成型数控机床如数控折弯机、弯管机等。,二、分类,()特种加工数控机床如数控线切割机、电火花加工机床及激光切割机等。()其他数控机机床如数控火焰切割机、三坐标测量机等。,三、基本工作原理,图2-21数控机床的基本工作原理即加工零件的过程,1.编制零件程序2.将零件程序送入数控装置3.数控装置向驱动装置发出脉冲信号,四、机械结构,1.主要特点与基本要求()主要特点)传统机床的变速箱结构被取消或部分取消。)机械系统具有较高的传动刚度和没有传动间隙。)机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。)精度更高，驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，可以实现长时间连续运行和尽可能少的停机时间。()基本要求)更高的精度。)更好的动、静态刚度。)适应高速运动的寿命和工作可靠性。2.构成,四、机械结构,3.主传动系统()结构特点)主传动系统的机械变速机构越来越简化。2)电动机直接或通过传动带带动主轴。3)主轴电动机的转子和主轴合为一体，传动路线的长度缩短为零。()主轴部件的结构：数控机床主轴部件典型结构如图2-22和图2-23所示，结构要点如下：,图2-22数控机床主轴部件(一)1卡爪2弹簧3拉杆4碟形弹簧5活塞6液压缸7套筒,四、机械结构,图2-23数控机床主轴部件(二),)结构形状及构造，主要取决于轴上传动件、轴承等零件的安装和主轴加工装配的工艺要求。,四、机械结构, 轴端部的结构是标准化的，采用724锥孔，用于装夹刀具或刀杆。 主轴端部还有一端面键，用于传递转矩，兼作刀具定位。 主轴是空心的，用来安装自动换刀需要松开夹紧装置。)主轴前后轴承的类型和配置。 主轴前后端采用双列圆柱滚子轴承和在前端安装双列向心推力球轴承，适用于重载和中等转速的工作场合。 采用23个向心推力轴承或用向心推力轴承和圆柱滚子轴承结合的配置，适用于高转速中等载荷的工作场合(中小数控机床常采用此种结构)。3)主轴的准停装置,四、机械结构, 准停装置的作用有确保主轴停止，端面键能对准刀具上的键槽，以便插入。确保镗削自动让刀时，镗刀在主轴停转时保持不变的位置。 准停装置分类有接触式、非接触式。)主轴定位常采用定位销插入的方式，定位可靠，但结构复杂。)刀具自动松开和夹紧装置(实现自动换刀的装置)。 刀具夹紧。是靠碟形弹簧4通过拉杆3、卡爪1拉紧刀柄尾部的拉钉实现。 刀具松开。液压缸6的A腔通油，活塞5带动拉杆3、卡爪1下移，当卡爪1移出套筒7时在弹簧2的作用下张开，刀具可以拔出。 卸荷装置。卸荷装置安置在主轴尾部，其作用就是避免让主轴轴承承受碟形弹簧的弹性力。,四、机械结构,(3)常用元件1)多楔带，又称复合三角带，它兼有平带和V带的优点。2)主轴轴承。4.进给系统()基本要求数控机床对进给系统的要求主要集中在精度、稳定和快速响应三个方面。(2)典型结构1)立式加工中心X和Y两坐标进给系统机械结构如图2-24所示，传动及结构要点如下：,四、机械结构,图2-24伺服电动机与丝杠直联的进给系统机械结构图1伺服电动机2联轴器3滚珠丝杠4限位开关5工作台6轴承7导轨8磁尺9螺母, 伺服电动机1与滚珠丝杠3通过联轴器2直接驱动工作台5。,四、机械结构,图2-25使用同步齿形带传动的数控车床进给系统1脉冲编码器2同步齿形带轮3同步齿形带4滚珠丝杠5伺服电动机, 直线运动采用滚动导轨，确保运动的精度和动作的灵敏度。,四、机械结构, 伺服电动机与丝杠直联。采用这种结构时，编码器往往安装在伺服电动机轴上，成为一个整体单元，安装和调试均比较方便。 两个运动坐标可联动，计算机控制系统协调两个运动坐标的位移和速度完成平面轮廓的切削。,图2-26无键弹性环联轴器1主动轴2螺钉3从动轴4压盖5弹性环6轴套,四、机械结构,2)数控车床进给系统机械结构，如图2-25所示，传动及结构要点如下： 伺服电动机5通过同步齿形带3和滚珠丝杠4相联。 编码器1固定在滚珠丝杠的右端，将工作台的实际位移信号反馈给控制系统，属于半闭环控制。 同步带连接方式隔离了电动机的振动和发热，使电动机安装位置更加机动。()关键元件1)联轴器。 无键弹性环联轴器的结构如图2-26所示，其优点：定心好、承载能力高、没有应力集中源、装拆方便、起到密封和保护作用。,四、机械结构, 套筒式联轴器的结构如图2-27所示，其优点是结构简单、尺寸小、转动惯量小。,图2-27套筒式联轴器1销2、5、8套筒3、6传动轴4螺钉7主动轴9十字滑块10防松螺钉11键,四、机械结构,图2-28同步带)梯形齿同步带)圆弧齿同步带,)最常用的同步带结构如图2-28所示，,四、机械结构,它综合了带传动和链传动的优点，其缺点是对中心距要求高，带和带轮制造工艺复杂，安装要求高。3)无间隙传动齿轮副。 刚性消除间隙方法通常有两种：偏心调整法(图2-29)和垫片调整法(图2-30、图2-31)。 弹性消除间隙方法通常有两种：轴向弹簧调整消除法(图2-32)和周向弹簧调整消除法。,图2-29传动齿轮间隙的偏心调整1小齿轮2偏心套3大齿轮,四、机械结构,图2-30直齿轮间隙垫片消除1小齿轮2大齿轮3垫片,四、机械结构,图2-3斜齿轮间隙垫片消除1宽斜齿轮2垫片3、4薄斜齿轮,四、机械结构,2032.TIF,四、机械结构,图2-32轴向弹簧调整结构1、2薄斜齿轮3弹簧4键5垫圈6轴7宽斜齿轮,四、机械结构,图2-33周向弹簧调整结构1、2薄斜齿轮3、9柱销4弹簧5、6调整螺母7调整螺栓8凸耳,5.回转工作台,四、机械结构,()基本要求回转工作台简称回转台，按工作要求分成两类：数控转台和分度台。1)数控转台。2)分度台。()典型结构THK6370自动换刀数控卧式镗铣床分度台的结构，如所示。)工作过程。 转位。控制系统发出指令，升夹液压缸12下腔进油，活塞8向上使分度台9抬起，使鼠牙盘上、下齿牙盘13、14脱离接触；此时，液压马达旋转，通过蜗杆副(3、4)和齿轮副(5、6)带动分度台9回转。回转速度由液压马达转速确定，分度回转角度由控制指令确定。 准停。分度台在到达位置前降速，到位后准停。,四、机械结构, 定位。液压油进入升夹液压缸12上腔，分度台9下降，上、下齿牙盘13、14楔紧，完成定位。2)结构要点。 蜗杆采用浮动结构，以防发生机械干涉，如图2-34所示，其中鼠牙盘楔紧带来的分度台微量位移由弹簧变形来补偿。 鼠牙盘分度的分度精度高，而且分度也比较灵活，只要能被牙数整除的角度分度都可实现。 除了使用鼠牙盘定位方式外，还有采用定位销来实现定位的。1)工作过程。 转位。步进电动机3通过齿轮(2、5)和蜗杆4将运动传到蜗轮8上，蜗轮8与数控转台固定在一起，使其旋转。数控转台的转动角度是靠数控系统发出的脉冲数确定。,四、机械结构, 锁紧。数控转台结束旋转后，依靠6个小液压缸7锁紧。2)结构要点。 开式数控转台使用步进电动机或其他伺服电动机驱动，没有检测元件和信号反馈，也没有为分度的定位元件。 齿轮(2、5)的啮合间隙是通过调整偏心环1来消除的，见图2-35。 蜗杆4和蜗轮8的啮合间隙则采用双导程蜗杆调整来实现。 数控转台没有零点，以消除连续回转的累计误差。()主要元件1)鼠牙盘。 结构。鼠牙盘是数控机床回转工作台常用的关键分度元件，其结构如所示，由上下两个齿盘组成，分别用螺钉固定在分度台和床身上。,图2-4THK6370自动换刀数控卧式镗铣床分度工作台结构图1弹簧2滑动轴承3蜗杆4蜗轮5、6齿轮7液压缸8活塞9分度台10、11推力轴承12升夹液压缸13上齿牙盘14下齿牙盘,四、机械结构,图2-35HK5140自动换刀数控立式镗铣床开式数控转台结构1偏心环2、5齿轮3步进电动机4蜗杆6调整环7锁紧液压缸8蜗轮,四、机械结构,图2-36鼠牙盘及其齿形,四、机械结构,图2-37双导程蜗杆齿形示意图, 工作过程。,四、机械结构,分度时，首先要开起分度台，让上下盘的齿脱离接触，然后分度台转动分度；分度结束后，分度台下降，鼠牙盘重新啮合。 其优点有定位精度高、定心精度好、定位刚度好。其缺点是制造困难、加工工时较长。2)双导程蜗杆。 工作原理。其工作原理和普通蜗杆副相同，区别只是蜗杆两侧齿面的导程不同。双导程蜗杆沿轴向截面的齿厚是线性变化的，其示意图如所示。假定，则齿厚从左到右逐渐增厚，即同一轴向截面中相邻齿厚可相差一个导程差。因此，当蜗轮和蜗杆出现啮合间隙，即蜗轮齿间大于蜗杆齿厚时，只要将蜗杆沿轴向移动直至蜗杆的齿厚等于蜗轮的齿间处，即可消除啮合间隙，保持良好工作状态。,四、机械结构, 其优点是能确保蜗杆副在很小的间隙下工作，并且调整方便。其缺点是加工复杂、制造困难，容易磨损。6.自动换刀装置()自动换刀种类)回转刀架换刀。 特点。回转刀架本身就是刀库，将多把刀具安装在回转刀架上。 换刀过程。其主要动作是分度和转位。 适用范围。只能用于数控车床、数控车削中心等工作时刀具不转的机床上。)多主轴回转刀架换刀。 特点。回转刀架就是刀库。,四、机械结构, 换刀过程。在换刀时，首先要使主轴与主传动系统脱开，然后刀具连同主轴一起转位，在下一工序需用的刀具到达工作位置后，刀具主轴与主传动系统接通。 适用范围。常用在转塔式数控镗铣床等刀具需要能旋转的工作场合中。)刀库换刀。 特点。带有独立的刀库。 有机械手换刀。在刀库配置、与主轴的相对位置及刀具数量确定上都比较灵活，机械手数量和换刀形式比较随意，换刀时间短，其换刀过程为： 无机械手换刀。无机械手换刀结构较简单，只是换刀时间要长些，其换刀过程为：,四、机械结构,()刀库)组成。 驱动装置。通常采用电动机或液压机。 减速装置。必要的采用减速机构。 定位装置。专用的定位机构。 控制装置。采用机电结合的销定位方式，也可采用简易的位置控制器。2)种类。 盘式刀库的不同形式如图2-38所示。,四、机械结构,图2-38盘式刀库的不同形式, 链式刀库的不同形式如图2-39所示。3)容量。,四、机械结构,)刀具的选择与识别。 任选法。在刀具或刀座上编码，选刀时直接识别刀具或刀座的代码，这样同一把刀在加工中可不断重复使用，更换加工对象时也不必重新排列刀具。其刀具、刀座编码方法及任选过程。是在刀柄的后部装上编码环，组成二进制码供编码读取系统识别见图2-40。当读取系统找到所需刀具的代码时，刀库停止旋转，换刀过程开始。刀座编码原理和刀具编码完全相同，使刀柄结柄简单，但存取刀具比较麻烦，如图2-41所示。,图2-39链式刀库的不同形式)单链结构)多链结构)回转式链带结构,四、机械结构,图2-40刀具编码示意图1刀柄2编码环3压紧螺母,四、机械结构,图2-41刀座编码示意图1编码装置2读码装置, 记忆存取法的原理是分别将刀具和刀座的代号存入计算机中，,四、机械结构,工作时，计算机始终追踪着刀具在刀库中的实际位置。这样，在工作时总可以方便地找到刀具所在的刀座，达到换刀的目的。)典型刀库的结构。 由液压马达驱动，通过蜗杆4和蜗轮5、端齿离合器2、3带动与刀库圆盘13相连的轴1转动。 圆盘上有40个刀座，相应有40个刀座编码板，读取装置在刀库的下方，圆盘转动时，编码读取装置依次读出所经过刀座编码板上的代码，在找到所需刀座时圆盘停止转动。 此时，液压缸6使端齿脱离接触，液压缸12卸油，依靠弹簧10的作用带动V形块14使圆盘定位，以便换刀。,图2-42圆盘刀库的结构图1轴2端齿离合器左盘3端齿离合器右盘4蜗杆5蜗轮6、12液压缸7读码器8编码器9刀座孔10弹簧11顶销13刀库圆盘14V形块,四、机械结构,图2-43回转式单臂双爪机械手)刀具轴与主轴平行)刀具轴与主轴垂直)刀具斜置1、9刀库2、10换刀位置的刀座3、8、13机械手4、5、14机床主轴6、7、12、15刀具11换刀位置,四、机械结构,1)单臂双爪机械手换刀的动作顺序。 首先单臂转动一个角度，使双爪紧握刀具，见图2-44。 单臂向前伸去，同时将刀具从主轴孔和刀库中拔出，见图2-44。 单臂转动180，双爪交换位置，见图2-44。 单臂缩回，刀具插入，见图2-4。 然后双爪复位，见图2-44。,图2-44单臂双爪机械手的换刀动作顺序图)抓刀)拔刀)换刀)插刀)复位1主轴2刀库3机械手,四、机械结构,2)机械手的典型结构。 换刀的动作顺序。换刀开始时，气缸4向左运动，推动齿轮15逆时针转动。由于此时气缸1位于上方，圆盘14的端面销插在齿轮15的槽孔内，故齿轮15带动手臂主轴2和手爪到抓刀位置，同时行程开关17发出抓刀结束和拔刀开始的信号。然后气缸1向下推动手臂主轴2拔刀，轴2上圆盘14随之下移，端面销和齿轮15脱开，和齿轮10接合。拔刀结束时，行程开关8发出信号使气缸6左移，通过齿轮10带动手臂主轴2继续逆时针旋转180，实现手爪7的换位。换位结束后，行程开关12发出信号，气缸1向上完成插刀动作，齿轮10脱开，齿轮15接合。在行程开关9发出插刀完毕信号后，气缸4右移使手爪回到原始位置。在气缸6复位后，等待下一个换刀指令。,四、机械结构, 手爪结构如图2-46所示，其工作原理为：手爪抓住刀具后，顶销3依靠弹簧1顶住刀具。在手爪下移开始拔刀时，弹簧2将销紧块顶起，使顶销3无法缩回，保证刀具销紧。手爪只有在最高位置时，依靠销4将销紧块顶出，顶销3才能自由伸缩实现抓刀和松刀动作。,图2-45单臂双爪机械手的结构示意图1、4、6气缸2手臂主轴3、5轴7手爪8、9、11、12、16、17行程开关10、15齿轮13柱销14圆盘,四、机械结构,图2-46手爪结构图1、2弹簧3顶销4销,五、数控编程的步骤,图2-47数控编程的步骤,1.分析零件图样2.工艺处理阶段3.数学处理阶段,五、数控编程的步骤,4.编写程序单5.制作控制介质6.程序校验和首件试加工,六、数控编程的方法,1.手工编程,图2-48手工编程的工作过程,2.自动编程,六、数控编程的方法,图2-49自动编程的工作过程,第四节新型刀具材料,一、涂层刀具材料二、陶瓷刀具材料三、超硬刀具材料,一、涂层刀具材料,1.涂层刀具材料的特点1)硬度高。2)耐磨性好。3)化学性能稳定。4)耐热耐氧化。5)摩擦因数小。6)热导率低等。2.与未涂层刀具相比1)延长刀具寿命35倍以上。2)提高切削速度20%70%。3)提高加工精度0.51级。4)降低刀具消耗费用20%50%。,一、涂层刀具材料,3.涂层刀具分类1)涂层高速钢刀具。2)涂层硬质合金刀具。3)在陶瓷刀片上进行涂层的涂层刀具。4)在超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀片上进行涂层的涂层刀具。4.涂层刀具材料的应用,二、陶瓷刀具材料,1.陶瓷刀具材料的特点)硬度高。2)耐磨性能高。3)耐高温。4)抗热振性好。5)抗冲击性能好。6)不易与金属产生粘结。7)化学稳定性好等。2.陶瓷刀具材料分类1)CA氧化铝基氧化物陶瓷(白陶瓷)。)氧化铝基金属碳化物复合陶瓷(黑陶瓷)。)CN氮化硅基氮化物陶瓷(非氧化物陶瓷)。,二、陶瓷刀具材料,4)CO陶瓷涂层刀具。3.陶瓷刀具材料的应用1)氧化铝基陶瓷刀具。2)氮化硅基陶瓷刀具。,三、超硬刀具材料,1.超硬刀具材料的特点1)具有很高的硬度。2)具有很好的导热性。3)具有很高的杨氏模量。4)具有很小的热膨胀。5)具有较小的密度。)具有较低的断裂韧性。7)具有良好的化学及电学性质。2.超硬刀具材料分类1)聚晶金刚石()，即人造金刚石。2)聚晶立方氮化硼，即人造立方氮化硼。3.超硬刀具材料的应用,三、超硬刀具材料,1)聚晶金刚石刀具。2)聚晶立方氮化硼刀具。,第五节特种加工,一、特种加工的定义二、特种加工的特点三、特种加工的用途四、特种加工的分类五、电火花加工六、电火花线切割加工七、超声波加工八、激光加工九、离子束加工,一、特种加工的定义,二、特种加工的特点,1)不用机械能，与加工对象的机械性能无关。2)非接触加工，不一定需要工具(有的虽使用工具，但与工件不接触)，故工具硬度可以低于被加工材料的硬度。3)微细加工，工件表面质量高。4)热应力、残余应力、冷却硬化等都比较小，尺寸稳定性好，可获得较低的表面粗糙度值。,三、特种加工的用途,1)可加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料。2)特别适合加工复杂微细表面和低刚度的零件。3)还可以用于超精密加工、镜面加工、光整加工及纳米级的加工。,四、特种加工的分类,1)电火花加工。2)电化学加工。3)高能束加工。4)物料切蚀加工。5)化学加工。6)复合加工。,五、电火花加工,1.定义2.加工原理,图2-50电火花加工原理示意图1脉冲电源2自动进给调节系统3工具4工作液5过滤器6工作液泵7工件,五、电火花加工,3.特点1)可以加工任何软、硬、韧、高熔点的导电材料。2)适于加工特殊及复杂形状的零件。3)可实现加工过程自动化。4)可以改进结构设计，改善结构的工艺性。5)可以改变零件的工艺路线。4.应用1)用来加工各种型腔及孔。2)可进行切断和切割。3)可进行电火花磨削和镗削。4)可进行电火花展成加工。5)可进行电火花表面强化及刻字。,六、电火花线切割加工,1.定义,图2-51电火花线切割加工原理图电极丝2储丝轮3工件4脉冲电源5绝缘底版,2.加工原理3.特点,六、电火花线切割加工,1)不需要制造形状复杂的工具电极，用简单的电极丝即可。2)能切割加工微细异形孔、窄缝及复杂形状的工件(窄缝可达0.05)。3)加工中并没有把全部多余材料加工成废屑，提高了能量和材料的利用率。4)切割效率最高可达300，加工精度最高可达0.004，表面粗糙度值最高可达.3，切割厚度最厚可达600。5)自动化程度高，操作简便，劳动强度低。6)安全、不会引燃起火。4.应用1)可加工各类模具。,六、电火花线切割加工,2)可加工二维直纹曲面的零件。3)可加工三维直纹曲面的零件(需配有数控回转工作台)。4)可切断各种导电材料、半导体材料及稀有、贵重金属。5)可加工微细槽、任意曲线窄缝。,七、超声波加工,1.定义2.工作原理,图2-52超声波加工原理图1超声波发生器2换能器3变幅杆4磨料悬浮液注入5工件6工具,七、超声波加工,()磨料的冲击作用当工具端面以16000以上的振动频率作用于悬浮液磨料时，就促动磨料悬浮液中的磨料颗粒以极高的速度强力冲击被加工工件的表面，致使工件材料的去除。()磨料的抛磨作用由于悬浮液磨料的搅动，使磨粒以高速度抛磨工件表面。()液体的空化作用当工具端面以很大加速度离开工件表面时，磨料液的某一部位处于负压区时就会形成很多微空腔(即“空化现象”)，当工具端面又以很大的加速度接近工件表面时，空腔闭合，这样就会产生上百个大气压的瞬时冲击波，从而使脆性材料产生局部疲劳，引起显微裂纹，或使原有裂纹扩大相互贯通而导致材料去除。3.特点,七、超声波加工,1)不需要使工具和工件作比较复杂的运动。2)加工时宏观切削力很小，不会引起变形、烧伤。3)被加工表面无残余应力，无破坏层，表面粗糙度值很小，可达到R0.2，加工精度可达0.020.05。4)加工机床结构和工具都较简单，操作维修方便。5)生产效率低，这是超声波加工的缺点。4.应用1)适合加工各种硬脆材料，特别是某些不导电的非金属材料，如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。2)可加工各种复杂形状的型孔、型腔、型面。3)可用于切割加工和清洗等。,八、激光加工,1.定义2.工作原理,图2-53激光加工原理图1激光器2激光束3反射镜4聚焦镜5工件6工作台,八、激光加工,3.特点1)光点小，能量集中，热影响区小，热变形小。2)不接触加工工件，对工件无污染。3)便于自动化控制。4)不受电磁干扰。5)切割缝隙小，缝隙可达0.10.2。6)高速快捷，成本低廉。7)切割面光滑，效果一致。8)安全可靠。4.应用()激光加工系统包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。,八、激光加工,()激光加工工艺包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺。,九、离子束加工,1.定义2.工作原理3.特点1)离子束加工是当今所有特种加工方法中最精密、最微细的加工方法，是纳米加工技术的基础。2)非接触式加工，不会产生应力和变形。3)在真空腔中进行，污染少，材料加工表面不氧化。4)设备费用昂贵、成本高，加工效率低。4.应用()蚀刻加工如蚀刻陀螺仪空气轴承和动压马达沟槽；高精度非球面透镜加工；高精度图形蚀刻(集成电路、光电器件等)；集成光路制造；加工极薄材料等。,九、离子束加工,()镀膜加工如在金属或非金属材料上镀制金属或非金属材料(涂层刀具的制造)等。()离子注入如某些特殊的半导体件等。,第六节超精研磨,一、定义二、超精研抛的四个阶段三、分类四、磁力研磨,一、定义,二、超精研抛的四个阶段,()自由研抛阶段加工时研抛头自由推挤加工液及游离磨粒，有些磨粒就钻到研抛头端面的空隙中，有些磨料仍游离在研抛头与工件间，通过摩擦切削，游离磨料的滑动和滚动，可去除工件材料，但去除量不大。()镶嵌研抛阶段随着加工的进行，钻到研抛头端面孔隙中的磨粒也增多，而且磨料就被镶嵌到上面，几乎处半固定状态，再加上游离在工件与工具之间的磨粒不断被破碎，其切削能力大增，材料去除率增大。,二、超精研抛的四个阶段,()饱和钝化研抛阶段随着加工的进一步进行，镶嵌到研抛光端面孔隙中的磨粒不断增多；甚至趋于饱和，而且呈半固结和固结状态，此种状态的研抛头强烈地在被加工表面上滑动和滚动，致使工件被加工表面变得光滑，同时研抛头端面也被修整得光滑平整，但此时切削能力下降。()“壳膜化”研抛阶段到这一阶段，研抛头端面被更多、更细的磨粒“填平”，而且逐渐形成一层极其致密并已饱和钝化的硬壳层(但研抛头端面此时仍存在不少极小的孔隙)，称之为“壳膜层”，其表面光滑明亮，它可使工件被加工表面快速形成高质量的镜面。,三、分类,1)磁力研磨。2)弹性发射加工。3)磁流体抛光。4)磨料流加工。5)化学机械抛光。,四、磁力研磨,1.定义2.工作原理,图2-54磁力研磨工作原理1磁极2磁性磨粒3工件,四、磁力研磨,3.特点1)通过改变磁场的强度可以轻易地控制研磨压力。2)具有良好的自锐性。3)加工过程易实现自动化。4)加工温升小，工件变形小。5)加工表面光滑平整。6)加工效率高。7)不污染环境。4.应用1)适用于精密零件的研磨、抛光和去毛刺，如轴承的内外、滚道、滑阀、齿轮泵、模具等。,四、磁力研磨,2)既可磨削以铁和碳素钢、合金钢等磁性材料制造的零件，也可磨削由黄铜、不锈钢和软合金等非磁性金属材料制造的零件，还可磨削陶瓷、硅片等非金属材料。,第七节超差项的解决方法,一、原始误差的分类二、提高零件加工精度的方法,一、原始误差的分类,1.工艺系统的几何误差2.工艺系统受力变形所引起的加工误差3.工艺系统热变形所引起的加工误差4.工件内应力所引起的加工误差,二、提高零件加工精度的方法,1.直接减小或消除误差2.补偿或抵消误差法3.误差转移法4.就地加工法5.误差分组法6.误差平均法,第八节机械设备零部件加工的技能训练实例,1.床身结构2.技术要求3.刮削、研磨方法及步骤1.常见的组合导轨有哪五种?2.矩形组合导轨如何刮研及检测?3.V-平面组合导轨如何刮研及检测?4.双(凹)形组合导轨如何刮研及检测?5.双(凸)形组合导轨如何刮研及检测?6.燕尾形(组合)导轨如何刮研及检测?7.可调式研磨棒由哪几部分组成?8.数控机床的特点如何?9.数控机床由哪几部分组成?10.数控机床按运动轨迹如何分类?,第八节机械设备零部件加工的技能训练实例,11.数控机床按驱动系统的控制方式如何分类?12.数控机床按加工方式如何分类?13.什么是闭环控制数控机床?14.什么是开环控制数控机床?15.什么是半闭环控制数控机床?16.数控机床加工零件的过程可粗略分成哪三大步?17.数控机床的机械结构有哪些主要特点?18.数控机床机械结构的主传系统有哪些特点?19.数控机床主轴准停装置的功用是什么?20.数控机床的刀库是由哪些装置组成的?21.试述数控机床单臂双爪机械手换刀的动作顺序。22.试述数控编程的步骤。23.数控编程的方法有哪两种?,第八节机械设备零部件加工的技能训练实例,24.什么是手工编程?25.什么是自动编程?26.新型刀具材料有哪些?27.什么是涂层刀具材料?其特点及应用如何?28.陶瓷刀具材料的特点及应用如何?29.超硬刀具材料的特点及应用如何?30.什么是特种加工?其特点及应用如何?31.特种加工通常分为哪几类?32.电火花加工的定义如何?其特点及应用如何?33.电火花线切割的定义如何?其特点及应用如何?34.超声波加工的定义如何?其特点及应用如何?35.激光加工的定义如何?其特点及应用如何?36.离子束加工的定义如何?其特点及应用如何?,第八节机械设备零部件加工的技能训练实例,37.什么是超精研磨抛光?38.超精研抛分为哪四个阶段?39.超精研抛分为哪几类?40.什么是机械加工工艺系统?41.什么是原始误差?42.原始误差分为哪几类?43.提高零件加工精度的方法有哪几种?44.什么是直接减小或消除误差法?45.什么是补偿或抵消误差法?46.什么是误差转移法?47.什么是就地加工法?48.什么是误差分组法?49.什么是误差平均法?,第八节机械设备零部件加工的技能训练实例,图2-55坐标镗床床身与导轨的结构示意图1、2、5、6滑动导向导轨面3、4滚动导轨面7立柱的安装面8蜗杆的安装面9操纵箱的安装面,1.床身结构,1)导轨面1、2、5、6与床身成为一体，起导向作用。2)导轨3、4是淬硬钢制造的，它们镶装在床身上，起支承作用。3)平面7是立柱安装面，它的负荷较重。,2.技术要求,()导轨面1、21)在水平平面内的直线度，其公差在全长内为0.004。2)导轨面2对导轨面1的平行度，在全长内公差为0.005。3)研点数为()点()。()导轨面5、61)在垂直平面内的直线度公差为0.004。2)导轨面对导轨面6的平行度，公差为0.006。3)导轨面5、6对导轨3、4上表面的平行度，其纵向公差为0.006，其横向公差为0.02。4)研点数不少于16点()。()钢制导轨3、4,2.技术要求,图2-56床身侧立状态及支承示意图,1)两导轨的上表面在垂直平面内的直线度，在全长内公差为0.005。,2.技术要求,2)两导轨在垂直平面内的平行度，公差为0.006。3)表面粗糙度为.1。,3.刮削、研磨方法及步骤,()刮削导轨面1、21)将床身侧立，并用三点支承调平，使导轨面的水平度达到最小误差，如图2-55所示；2)用零级精度的平尺研点并刮削导轨面1至上述技术要求，如图2-56所示，并把直线度曲线形状刮成图2-57的形状。,图2-57侧立状态导轨面1、2刮研后的直线度误差曲线图及经验数值,3.刮削、研磨方法及步骤,3)用上述刮研导轨1同样的方法，即步骤1)、2)，将导轨面2刮研至上述技术要求(其中比刮研导轨面1多了一项，即对导轨1的平行度)。,图2-58修理导轨面5、6时床身的支承方式,3.刮削、研磨方法及步骤,()复测并修刮导轨面1、2至要求1)将床身放平，用三点支承调平使导轨面5、6的基准水平达到最小误差，如图2-58所示。2)用光学平直仪测量导轨面1在水平平面内的直线度误差，并绘制直线度误差曲线，其测量方法如图2-59所示。()研磨导轨面3、41)先将床身下面四个辅助支承点调起，再把立柱吊放在床身上，最好拧紧其紧固螺钉。2)对导轨面3、4用零件研磨平尺对其研磨，其表面粗糙度应达到上述技术要求，用桥板上面安放合像水平仪进行测量，如图2-60所示。,3.刮削、研磨方法及步骤,图2-59复测导轨面1、2直线度和平行度,3.刮削、研磨方法及步骤,图2-60导轨板上表面3、4的测量,()刮研导轨面5、6对导轨面5、6用零级平尺对其刮研至上述技术要求。,3.刮削、研磨方法及步骤,例1难加工钢及各种耐磨材料的钻削加工,图2-61整体硬质合金双尖麻花钻,3.刮削、研磨方法及步骤,1)钻芯处磨出了两个切削刃，可自动定心。2)消除了横刃切削的不利影响。3)减少了钻头的偏斜，加工时常常不用导向套。4)减少了钻头所需的切出长度，缩短了加工时间。例2在经高频感应淬硬的齿轮坯上钻孔,图2-62特殊几何形状的整体硬质合金钻头,3.刮削、研磨方法及步骤,1)凸弓形切