第五章 金属冷加工基础 - 图文

金属切削加工基础教案一

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

第五章 金属冷加工基础

●冷加工通常指金属切削加工或机械加工，即用切削工具从金属材料（毛坯）或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得具有一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。

金属切削加工主要形式有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、拉削以及钳工等。

第一节 金属切削加工基础

一、金属切削运动及切削要素

1．切削运动

●切削过程中，切削刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。 切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。



a）车削 b）钻削 c）刨削 d）铣削

e）外圆磨削 f）车床上镗孔 g）车成形面 h）铣齿轮

图5-1 切削运动与进给运动示意图

（1）主运动

●主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使切削刀具和工件之间产生相对运动，

从而使切削刀具前面接近工件。

主运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。多数机床的主运动是旋转运动，如车削、钻削、铣削、磨削中的主运动均是旋转运动。

（2）进给运动

●进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地进行切削，并获得所需几何特性的表面。

切削过程中进给运动可能有一个，也可能有若干个。

进给运动形式有平移的（直线）、旋转的（圆周）、连续的（曲线）及间歇的。 直线进给又分为纵向、横向、斜向三种。

主运动和进给运动可以由刀具、工件分别来完成，也可以是由刀具单独全部完成主运动和进给运动。

2．切削要素

切削要素包括切削用量和切削层尺寸平面要素。 （1）切削用量

●切削用量是指切削加工过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。

要完成切削过程，切削速度、进给量和背吃刀量三者缺一不可，故它们又称为切削用量三要素。

工件上形成三个表面：待加工表面（工件上有待切除的表面）、已加工表面（工件上经刀具切削后产生的表面）和过渡表面（工件上由切削刃形成的那部分表面，是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面）。

图5-2 切削要素

①切削速度υc是指在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，其单位为m/s。

当主运动是旋转运动时，切削速度是指圆周运动的线速度，即：

υc=πDn/（60×1000)

式中 D──工件或刀具在切削表面上的最大回转直径，mm；

n──主运动的转速，r/min。

当主运动为往复直线运动时，则其平均切削速度为：

υc=2Lmnr/（60×1000）

式中：Lm──刀具或工件往复直线运动的行程长度，mm；

nr──主运动每分钟的往复次数，亦即行程数，str/min。

②进给量f是指进给量是指主运动的一个循环内（一转或一次往复行程）刀具在进给方向上相对工件的位移量。

车削时，进给量f是工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离（mm/r）。

③背吃刀量ap是指背吃刀量一般是指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离，也称切削深度，单位为mm。

车外圆时的背吃刀量。

ap=（D-d）/2

式中 D──待加工表面直径，mm； d──已加工表面直径，mm。

合理选择切削用量三要素，就是选择υc、f、ap数值的最佳组合，使切削加工获得合格的加工质量、最高的生产率和最低的加工成本。

实践经验证明：对刀具耐用度影响最大的是切削速度υc，影响最小的是背吃刀量ap。因此，粗加工时，应尽可能选择较大的背吃刀量，使加工余量在一次或少数几次进给中切除。切除表层有硬皮的铸件、锻件或加工硬化较严重的不锈钢等材料时，应尽可能使背吃刀量ap越过硬皮或硬化层深度；其次，在机床、刀具等工艺系统刚度允许的前提下，尽可能选择较大的进给量f；根据工件材料和刀具材料确定切削速度υc。粗加工时，一般选择中等切削速度或低切削速度。

精加工时选用较小的背吃刀量ap和进给量f，选取较高的切削速度υc，这样即可以保证加工质量，又可提高生产率。对于硬质合金刀具来说，常选用较高的切削速度υc；对于高速钢刀具来说，常选用较低的切削速度υc。

（2）切削层尺寸平面要素

●外圆车削时，工件转一周，车刀由“位置I”移动到“位置II”，其位移量为f，所切削的金属层位于AB与CD之间，此被切除的部分称为切削层。

●通过切削刃基点（一般指主切削刃工作长度的中点）并垂直于该点主运动方向的平面，称为切削层尺寸平面。

●在切削层尺寸平面上测得的切削层几何参数，称为切削层尺寸平面要素。

切削层尺寸平面要素包括：切削层公称厚度、切削层公称宽度和切削层公称横截面积。 ①切削层公称厚度是指在切削层尺寸平面上，垂直于切削刃方向所测得的切削层尺寸，用符号“hD”表示，单位为mm。

切削层公称厚度大小代表了切削刃的工作负荷大小。

②切削层公称宽度是指在切削层尺寸平面上，沿切削刃方向所测得的切削层尺寸，用符号“bD”表示，单位为mm。

切削层公称宽度大小等于切削刃的工作长度大小。

③切削层公称横截面积是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面上的实际横截面积，用符号“AD”表示，单位为mm2。

AD等于切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积，也等于背吃刀量与进给量的乘积。即

AD= hD×bD =apf

当切削速度一定时，切削层公称横截面积的大小代表了生产率的大小。

【教学重点与难点】

1．重点：切削用量三要素 2．难点：切削层尺寸平面要素

【教学方法与教学手段】

1．利用试样、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要结合典型案例或图进行加工方法介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍金属切削运动及切削要素等内容，学完之后：第一，要了解基本概念；第二，要以车削为例，了解切削用量三要素的基本选择方法；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

教金属切削加工基础教案二

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

二、切削刀具选用

正确选择切削刀具几乎与正确选择机床同等重要。对于切削刀具来说，切削刀具材料与切削刀具的几何角度是两个最重要的因素。

1．切削刀具材料

切削刀具一般由刀柄与刀头两部分组成。

刀柄用于夹持切削刀具，在机床上刀头直接担负切削任务，所以，刀头又称为切削部分。 刀头材料必须选用具备某些特殊性能的材料制作，而刀柄部分一般只使用具有足够强度和刚度的普通钢材即可。通常所说的切削刀具材料实际上是指刀头部分。

通常将刀头用焊接（钎焊）或用机械夹固的方法固定在刀柄上。

a）焊接式车刀 b）机械夹固式车刀

图5-3 车刀

（1）切削刀具材料应具备的基本性能 ①高硬度和高耐磨性。 ②高热硬性。 ③较好的化学稳定性。 ④足够的强度和韧性。 ⑤其他性能。

（2）常用刀具材料的种类及选用

①碳素工具钢。碳素工具钢主要用于制作手工用切削刀具及低速切削刀具，如手工用铰刀、丝锥、板牙等，不宜用来制造形状复杂的刀具。常用的碳素工具钢有T10钢或T10A钢、T12钢或12A钢等。

②合金工具钢。合金工具钢多用来制造形状比较复杂，要求淬火后变形小的切削刀具，如冷剪切刀、板牙、丝锥、铰刀、搓丝板、拉刀等。常用的合金工具钢有9SiCr钢、CrWMn钢、Cr12MoVA钢等。

③高速钢。高速钢适用于制作切削速度较高的精加工切削刀具和各种复杂形状的切削刀具，如车刀、铣刀、麻花钻头、齿轮刀具、拉刀、铰刀、宽刃精刨刀等。常用高速钢有W18Cr4V钢和W6Mo5Cr4V2钢。

④硬质合金。硬质合金主要用于高速切削和要求耐磨性很高的切削刀具，如车刀、铣刀等。

⑤氮化硅陶瓷。为了可节约W ,Co ,Ta和Nb等贵金属，替代硬质合金。与硬质合金相比，氮化硅陶瓷刀具脆性较大、强度较低，在切削过程中适合于选用较小的进给量和尽可能高的切削速度。氮化硅陶瓷主要用于制作各种车刀、铣刀和刨刀等。

⑥人造聚晶金刚石。人造聚晶金刚石主要用于制作各种车刀、镗刀、铣刀的刀片，用于加工非铁金属及非金属材料，如铝合金、铜合金、陶瓷、合成纤维、塑料、橡胶等。

2．切削刀具的角度

例如，车刀最具有代表性，它是最简单也是最常用的切削刀具，其它刀具都可看作是车刀的演变和组合。

图5-4 外圆车刀组成示意图

（1）车刀切削部分的组成

外圆车刀切削部分由三个刀面、两个切削刃和一个刀尖组成，简称三面、两刃、一尖。 ①前面。切削刀具上切屑流过的表面称为前面。目的是使切屑顺利流出。 ②后面。与工件上切削中产生的过渡表面相对的表面，称为后面，又称后刀面。 ③副后面。切削刀具上同前面相交形成副切削刃的后面称为副后面。 ④主切削刃。前面与后面的交线称为主切削刃。 ⑤副切削刃。前面与副后面的交线称为副切削刃。

⑥刀尖。主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃，称为刀尖。 （2）辅助平面

●基本平面和测量平面两者统称为辅助平面。

①基面。过切削刃选定点的平面，它平行（或垂直）于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面（或轴线），称为基面。

②切削平面。通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面，称为切削平面。 ③正交平面。通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面称为正交平面。 车刀的基面、切削平面、正交平面在空间是相互垂直的。

图5-5 基面与切削平面的空间位置 图5-6 基面、切削平面和正交平面的空间关系

④法平面。通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面称为法平面。

⑤假定工作平面。通过切削刃选定点并垂直于基面，它平行（或垂直）于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面（或轴线），称为假定工作平面。

⑥背平面。通过切削刃选定点并垂直于基面和假定工作平面的平面，称为正交平面。 基面和切削平面称为基本平面。

正交平面、法平面、假定工作平面和背平面，称为测量平面。 （3）车刀切削部分的几何角度。

①前角γ0。在正交平面中测量的由前面与基面构成的夹角，称为前角。前角有正、负和零之分，增大前角，切削刀具锋利，切削轻快，如果前角太大，则切削刀具强度降低。当工件材料硬度较低、塑性较好及精加工时，前角取较大值，反之，前角取较小值。

②后角α0。在正交平面中测量的后面与切削平面构成的夹角，称为后角。它表示后面的倾斜程度。后角增大，可减小切削刀具后面与工件的之间的摩擦，如果后角太大，则刀刃强度降低。粗加工时，后角一般取6°~8°；精加工时，后角一般取10°~12°。

③副后角α0′。在副正交平面中测量，由副后面与副切削平面之间构成的夹角，称为副后角。它表示副后面的倾斜程度。

④主偏角κr。在基面中测量，由主切削刃在基面上的投影与进给方向之间构成的夹角，称为主偏角。增大主偏角使进给力加大，有利于消除振动，但刀具磨损加大，散热条件变差。主偏角一般为45°~90°，粗加工时取大值，精加工时取小值。

⑤副偏角κr′。在基面中测量，副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间构成的夹角，称为副偏角。增大副偏角可减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦，改善散热条件，

但工件表面粗糙度值增大。副偏角一般为5°~10°，粗加工时取大值，精加工时取小值。

图5-7 外圆车刀的十个角度

⑥刃倾角λ

s 。在切削平面内测量，由主切削刃与基面之间构成的夹角，称为刃倾角。

规定主切削刃上的刀尖为最低时，λs为负值；主切削刃与基面平行时，λs为零；主切削刃上的刀尖为最高点时，λ取正值。

此外还有4个派生角度：楔角β0、切削角δ、刀尖角εr、副前角γ0′。它们的大小完全取决于前6个角度。其中γ0+α0+β0=90°；κr+κr′+εr=180°。

s

为正值。刃倾角一般为-5°~+10°，粗加工时取负值，精加工时

【教学重点与难点】

1．重点：车刀切削部分的组成、辅助平面 2．难点：切削刀具的角度

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要结合典型案例或图进行加工方法介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍切削刀具选用等内容，学完之后：第一，要了解切削刀具材料；第二，要了解车刀切削部分的组成、辅助平面、切削刀具的角度；第三，学习过程中，要理论联系实际，并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案一

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

第二节 金属切削机床的分类及应用

●金属切削机床简称为机床，是用切削刀具对工件进行切削加工的机器，它是机械制造业的基本加工装备。

一、金属切削机床的分类及型号

1．金属切削机床的分类

目前我国金属切削机床的分类方法主要是按加工性质和所用切削刀具进行分类的，共分为12大类。

车床、钻床、镗床、刨插床、铣床、磨床、拉床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、特种加工机床、锯床和其它机床。其中最基本的金属切削机床是:车床、铣床、钻床、刨床和磨床。

同一类金属切削机床中，按加工精度不同，可分为普通机床、精密机床和高精度机床三个等级；

按使用范围可细分为通用机床和专用机床；

按自动化程度可分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动化机床；

按尺寸和质量大小可分为仪表（小型）机床、中型机床、大型机床（质量达10t）、重型机床（质量达30t）和超重型机床（质量达100t以上）。

2．金属切削机床的型号

金属切削机床的型号是用来表示机床的类别、主要参数和主要特征的代号。金属切削机床的型号由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定的组合形式表示。

图5-8 机床型号编制方法

（1）金属切削机床的类代号

机床型号的第一个字母表示机床的类，采用汉语拼音第一个大写字母，并按名称读音。

表5-1 机床的类和分类代号 类 代号 读音 车床 C 车 钻床 Z 钻 镗床 T 镗 M 磨 齿轮磨床 加工机床 2M 二磨 3M 三磨 Y 牙 螺纹加工机床 S 丝 X 铣 铣床 刨插床 B 刨 电加拉床 锯床 工机床 L 拉 G 割 D 电 其他 机床 Q 其 （2）金属切削机床的通用特性代号和结构特性代号

机床的通用特性代号是在代表机床类的字母后面，加一个汉语拼音字母表示。例如，“CK”表示数控车床。结构特性代号是为了区别主参数相同而结构不同的机床而设置的。

表5-2 机床的通用特性代号 通用特性 代号 读音 高精度 G 高 精密 M 密 自动 Z 自 半自动 B 半 加工中数控 K 控 心自动换刀 H 换 F 仿 Q 轻 仿形 轻型 加重型 C 重 简式或经济型 J 简 柔性加工单元 R 柔 X 显 S 速 W 万 数显 高速 万能 （3）金属切削机床的组、系代号

每类机床按其用途、性能、结构相近或有派生关系，分为10个组，每个组又分10个系列。在机床型号中，跟在字母后面的两个数字分别表示机床的组和系。例如，CM6132中的“6”表示落地及卧式车床组，“1”表示卧式车床系。

（4）金属切削机床的主参数

机床的主参数表示机床规格的大小和工作能力。在机床型号中，表示机床组和系的两个数字后面的数字表示机床的主参数或主参数的折算值。例如，CM6132中的“32”表示主参数代号，即表示床身上工件的最大回转直径是320mm。

（5）金属切削机床的重大改进顺序号

规格相同的机床，经改进设计，其性能和结构有了重大改进后，按改进设计的次序，分别用汉语拼音字母“A、B、C?”表示，并写在机床型号的末尾。例如，CQ6140B，表示床身上工件最大回转直径为400mm的经第二次重大改进的轻型卧式车床。

【教学重点与难点】

1．重点：金属切削机床的型号 2．难点：金属切削机床的型号

【教学方法与教学手段】

1．利用挂图等教具。

2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实物或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍金属切削机床的分类及型号内容，学完之后：第一，要了解金属切削机床的分类；第二，要了解金属切削机床型号的组成及含义；第三，学习过程中，要理论联系实际，并注意借助多媒体资料或到现场，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案二

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

二、钻床及其应用

钻床的种类很多，常用的有：台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。 1．钻床的功能和运动

钻床的主要功能是用钻头钻孔或攻螺纹。

通过钻头的回转运动（主运动）及其轴向进给完成成形运动。

a）台式钻床 b）立式钻床 c）摇臂钻床

图5-9 钻床

2．钻床的组成 （1）台式钻床

台式钻床主要由主轴、主轴架、立柱、工作台和机座等组成。 台式钻床主要用来钻削孔径在12mm以下的小型工件上的孔。 （2）立式钻床

立式钻床主要由主轴、主轴箱、进给箱、立柱、工作台和机座等组成。 立式钻床适合于钻削孔径在50mm以下的中型工件的孔。 （3）摇臂钻床

摇臂钻床主要由主轴、主轴箱、摇臂、立柱、工作台和机座等组成。 摇臂钻床适合于钻削大型或重型工件和多孔工件上的孔。 3．钻孔

●钻孔是指用钻头在工件上加工孔的方法。

钻孔属于孔的粗加工，加工精度在IT13~IT10，表面粗糙度Ra值在12.5μm以上。 （1）钻头

钻头通常由高速钢制造。其工作部分经热处理后淬硬至60~65HRC，

图5-10 麻花钻

（2）钻头的装夹

钻头装夹主要有两种方式：钻夹头装夹和钻套（或过渡套筒）装夹。 （3）工件的装夹

a）用手虎钳夹持工件 b）用机床用平口钳装夹工件 c）用V形铁和压板装夹工件

d）用压板装夹工件 e）用钻床夹具和压板装夹工件

图5-13 钻孔时工件的装夹方法

（4）调整钻床

调整钻床一般根据所用钻头直径和工件材料的硬度来选择钻床的主轴转速。钻小孔时，主轴转速应高些；钻大孔时，主轴转速应低些。工件材料硬度高时，主轴转速应低些，这样既可以提高钻头的使用寿命，又可以防止折断钻头。

（5）钻孔方法

①钻一般精度的孔时，钻孔前可把孔中心处的样冲眼冲大些，用麻花钻横刃直接对准冲眼即可进行钻削。

②钻较高精度的孔时，要先以孔中心的样冲眼为中心划出一个参考圆或方框，然后再把中心冲眼冲大。钻削时先钻一小坑，如果所钻小坑与参考圆不同心，误差较大，可用窄錾在偏斜相反方向凿几条槽再钻，这样便可逐步将偏斜部分矫正过来。

图5-14 钻偏时鏨槽校正

③钻深孔。一般将孔深与孔径之比超过3倍的孔，称为深孔。钻深孔时，要经常退出麻花钻，这样可以把切屑带出，同时也使切削液能起到冷却作用。 ④钻削切削液的选用。常用的切削液有乳化液、煤油、机油。 4．扩孔

●对已有孔进行扩大孔径的加工方法称为扩孔。

扩孔属于孔的半精加工，其加工精度为IT10~IT9，表面粗糙度Ra值为12.5μm~3.2μm。扩孔可以作为精度要求不高的孔的最终加工，也可作为精加工前的预加工。

a）扩孔钻 b）扩孔

图5-15 扩孔钻及扩孔

5．铰孔

●铰孔是指用铰刀铰削工件的孔壁以提高工件尺寸精度和表面质量的方法。 铰孔加工精度可达IT9~IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm~0.8μm。

a）手用铰刀 b）机用铰刀

图5-16 铰刀

6．钻孔工艺特点及应用

钻头受孔径的限制，刚度较差，导致孔的形状和位置误差较大。加工过程中钻头冷却、润滑和排屑困难，而且加工表面容易被切屑划伤，因此，钻孔加工质量相对其他加工方法较低。钻孔、扩孔、铰孔联合使用，是加工中、小孔的典型工艺。

【教学重点与难点】

1．重点：钻床的组成、钻孔 2．难点：钻孔

【教学方法与教学手段】

1．利用试样、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实物或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍钻床及其应用，学完之后：第一，要了解基本概念；第二，要了解钻床组成及功能，了解钻孔方法；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案三

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

三、车床及其应用

车床主要有：卧式车床、立式车床、转塔车床、自动车床和半自动车床等，其中以卧式车床应用最广泛。

1．车床的功能和运动

车床的基本功能是加工各种回转体表面，如各类轴、圆盘、套筒等工件。 车削时工件旋转为主运动，车刀纵向移动和横向移动为进给运动。 2．车床的组成

卧式车床主要由左右床腿、床身、主轴箱、进给箱、挂轮架、小滑板、中滑板、床鞍、溜板箱、光杠、丝杠、刀架和尾座等部分构成。

图5-18 C6140型卧式车床的外观示意图

3．车床的传动路线

●车床的传动路线是指从电动机到机床主轴或刀架之间的运动路线。

C6140型卧式车床有两条传动路线：一路是主运动，另一路是进给运动。

图5-19 C6140型卧式车床传动路线图

（1）主运动传动

主运动由电动机（1450r/min）开始经过皮带传递到主轴箱内，通过改变操作手柄的位置，使主轴箱不同的齿轮进行啮合，可使主轴获得24种正转速度和12种反转速度。

（2）进给运动

进给运动是由主轴至刀架间的传动路线实现的。从主轴开始通过换向、挂轮、进给箱和滑板箱的传动机构使刀架分别实现纵向进给、横向进给及车螺纹运动。 4．车床附件及工件安装

卧式车床常用的附件有卡盘、花盘、顶尖（死顶尖和活顶尖）、拨盘、鸡心夹头、中心架、跟刀架和心轴等。

（1）卡盘

卡盘分三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘。

三爪自定心卡盘的夹紧力较小，装夹工件方便、迅速，不需找正，具有较高的自动定心精度，特别适合于装夹轴类、盘类、套类等对称性工件，但不适合装夹形状不规则的工件。

四爪单动卡盘夹紧力大，其卡爪可以单独调整，特别适合于装夹形状不规则的工件。但装夹工件较慢，需要找正，而且找正的精度主要取决于操作人员的技术水平。

（2）花盘

花盘表面开设有通槽和T型槽，安装和装夹工件时，需用螺栓和压板来装夹工件。对于一些形状不规则的工件。

（3）顶尖、拨盘和鸡心夹头。

顶尖按结构可分为死顶尖和活顶尖（加工时顶尖随工件一起转动）；

按安装位置可分为前顶尖（安装在主轴锥孔内）和后顶尖（安装在尾座锥孔内）。前顶尖总是死顶尖，后顶尖可以是死顶尖，也可以是活顶尖。

拨盘与鸡心夹头的作用是当工件用两顶尖装夹时带动工件旋转。拨盘靠其上的螺纹旋装在车床主轴上，带动鸡心夹头旋转，鸡心夹头则依靠其上的紧固螺钉柠紧在工件上，并带动工件一起旋转。

图5-24 用主轴卡盘和尾座后顶尖装夹工件 图5-25 用前顶尖和尾座后顶尖装夹工件

（4）中心架与跟刀架

中心架固定在车床导轨上，由上下两部分组成。上半部可以翻转，以便装入工件。中心架内有三个可以调节的径向支爪，支爪一般是铜质的。

跟刀架固定在床鞍（大拖板）上，随床鞍一起移动。跟刀架有两个支爪，车刀装在这两个支爪的对面稍微靠前的位置，并依靠背向力及工件的自重作用使工件紧靠在两个支爪上。

（5）心轴

图5-26 中心架 图5-27 跟刀架

常用的心轴有圆锥体心轴、圆柱体心轴和可胀心轴等。

图5-28 圆锥体心轴 图5-29 圆柱体心轴

5．车刀种类和车刀安装

常用车刀按用途和形状可分为偏刀、外圆车刀、弯头刀、端面车刀、切断刀、镗孔刀、成形车刀、螺纹车刀、沟槽车刀等。

图5-30 常用车刀及用途

车刀安装在刀架上，刀尖应与工件轴线等高。一般用车床尾架上的顶尖来校对车刀刀尖的高低，并通过车刀下面的垫片进行调整。车刀安装好后要锁紧。

【教学重点与难点】

1．重点：车床的功能、运动、组成及附件 2．难点：车床的传动路线

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实物或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍车床及其应用，学完之后：第一，要了解基本分类；第二，要了解钻床组成及功能，了解车床附件实用方法；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案四

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

6．车削加工（表面加工内容之一）

●车削加工是利用工件的旋转和刀具相对于工件的移动来加工工件的一种切削加工方法。

（1）车外圆

●将工件车削成圆柱形外表面的方法称为车外圆。

车外圆时，长轴类工件一般用两顶尖装夹，短轴及盘套类工件常用卡盘装夹。 根据工件加工精度要求，车削步骤一般分为粗车、半精车、精车和精细车。

a）直头外圆车刀车外圆 b）45°弯头刀车外圆 c）90°偏刀车外圆

图5-32 外圆车刀及车外圆方法

①粗车。粗车属于低精度外圆表面车削，其目的主要是迅速地切去毛坯的硬皮和大部分加工余量。粗车加工精度为IT13～IT11，表面粗糙度为Ra50～12.5μm。

②半精车。半精车是在粗车基础上进行的，属于中等精度外圆表面车削，一般需二次加工才能达到精度要求。半精车的加工精度为IT10～IT9，表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。

③精车。精车是在半精车基础上进行的，属于较高精度外圆表面车削，其目的是满足工件的加工精度。精车时一般取较高的切削速度和较小的进给量与背吃刀量。精车的加工精度为IT8～IT7，表面粗糙度为Ra1.6～0.8μm。

④精细车。精细车是在高精密车床、在高切削速度、小进给量及小背吃刀量的条件下，使用经过仔细刃磨的人造金钢石或细颗粒硬质合金车刀车削的。加工精度为IT6～IT5，表面粗糙度为Ra0.4～0.2μm。

（2）车端面

●对工件端面进行车削的方法称为车端面。

车削时可由工件外向其中心切削，也可由工件中心向外切削。车刀安装时，刀尖应准确地对准工件中心，以免车出的端面中心留有凸台。

a）偏刀由外向中心进刀 b）偏刀由中心向外进刀 c）偏刀由外向中心进刀 d）弯头车刀由外向中心进刀

图5-33 车端面方法示意图

（3）车槽

●在工件表面上车削沟槽的方法称为车槽。

车窄槽时，车槽刀刀刃的宽度应与槽宽一致；车宽槽时，可用与车窄槽一样的车槽刀，依此横向进刀，切至接近槽深为止，留下少量的余量在纵向走刀时一次切除，使槽的宽度和深度达到要求。

a）车窄槽 b）车宽槽 a）直进法 b）左右借刀法

图5-34 车槽方法示意图 图5-35 车断方法示意图

（4）切断

●将坯料或工件分成两段或若干段的车削方法成为切断。

切断主要用于圆棒料按尺寸要求下料或把加工完成的工件从坯料上切下来。车断操作要用车断刀，刀尖应与工件轴线平行。

（5）车台阶

●车削台阶处外圆和端面的方法称为车台阶。

如果台阶高度小于5mm，可用主偏角κr=90°的偏刀，一次走刀切出台阶；如果台阶高度大于5mmm，可用主偏角κr>90°的偏刀，多次分层纵向进给走刀切削，最后一次纵向进给切削完后，车刀刀尖应紧贴台阶端面横向退出，车出台阶。

a）一次走刀车台阶 b）多次走刀车台阶

图5-36 车台阶方法示意图

（6）车圆锥

●将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。

①小滑板转位法。使小滑板绕转盘轴线转动一圆锥斜角α/2后固定，然后用手转动小滑板手柄实现斜向进给。这种方法多用于车削长度小于100mm的大锥度圆锥面。

②偏移尾架法。工件装夹在双顶尖之间，车削圆锥面时，尾架在机床导轨上横向调整，偏移一段距离A，使工件旋转轴线与车刀纵向进给方向的夹角等于圆锥斜角（α/2），然后利用车刀纵向进给，即可车出所需要的锥圆面。

图5-37 小滑板转位法车圆锥面 图5-38 偏移尾架法车圆锥面

③靠模法。加工时靠模装在床身上，可以方便地调整圆锥斜角（α/2）。当床鞍纵向进给时，中滑板带动刀架一面作纵向移动，一面作横向移动，使车刀运动的方向平行于靠模，从而车削出所要求的圆锥面。靠模法能加工较长的圆锥面，精度较高的表面。

④宽刀法。使用与工件轴线成α/2角度的宽刃车刀加工较短的圆锥面（L=20mm～25mm），切削时车刀作横向或纵向进给即可车出所需的圆锥面。

图5-39 靠模法车圆锥面 图5-40 宽刀法车圆锥面

【教学重点与难点】

1．重点：车外圆、车台阶 2．难点：车圆锥

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实际操作或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍车削加工（表面加工内容之一），学完之后：第一，要了解基本概念；第二，要了解各种表面的基本车削方法；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案五

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

（表面加工内容之二） （7）车成形回转面

●母线为曲线的回转表面称为成形回转面，如曲面手柄、圆球面等。

回转面的成形一般是由车刀的纵向进给与横向进给相互配合实现的，切削加工方法有：双手控制法和成形刀法。

①双手控制法。双手控制法是用双手分别操作小滑板和中滑板手柄，通过车刀的纵向和横向进给合成运动得到所需成形表面的加工切削方法。这种方法简单易行，但生产率低，对操作者的技术要求较高。

图5-41 双手控制法车成形面

②成形刀法。利用切削刀刃形状与工件成形面的母线形状相同的车刀进行切削加工的方法称为成形刀法。切削时车刀作横向进给就能加工出成形表面。常用于成批生产，切削形状比较简单、轴向尺寸较小的成形表面。

③靠模法。靠模法与用靠模车圆锥面的方法相同。不同的是把锥度靠模换上有所需曲面槽的靠模，槽中曲面形状与被加工的成形表面形状相同，同时把滑块换成滚柱即可。

（8）车孔

●车孔是利用车床对工件上的孔进行车削的加工方法，也称为车内圆。

车孔与车外圆的方法基本相同，所不同的是逆时针转动手柄为横向吃刀，顺时针转动手柄为横向退刀，正好与车外圆时相反。车孔刀刀杆细，刀头小，刚性差，切削时易变形，所以，背吃刀量及进给量不易过大。

a）车通孔 b）车不通孔

图5-42 车孔示意图

（9）车螺纹

●将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。为了获得准确的螺距，必须用丝杠带动车刀进给，使工件每转一周，车刀移动的距离等于工件的螺纹导程。

图5-43 车螺纹时传动系统示意图 图5-44 螺纹车刀对刀与检验示意图

【教学重点与难点】

1．重点：车成形回转面、车孔 2．难点：车螺纹

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实际操作或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍车削加工（表面加工内容之二），学完之后：第一，要了解基本概念；第二，要了解各种表面的基本车削方法；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案六

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

四、铣床及其应用

1．铣床的功能和运动

铣床的主要功能是铣削平面、沟槽及成形面等。

铣削加工时，主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件（或刀具）的移动。 2．铣床的组成

X6132型万能升降台卧式铣床的主轴是水平的，与工作台平行。立式升降台铣床与卧式升降台铣床的主要区别在于它的主轴是直立的并与工作台面相垂直。

图5-45 X6132型万能升降台卧式铣床外观图 图5-46 X5012型立式升降台铣床外观图 3．铣削方法

●铣削是指由铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。 铣削平面的方法主要有圆周铣削（或称周铣）和端面铣削（或称端铣）。 圆周铣削是用铣刀圆周上的刀齿进行铣削的方法。圆周铣削又分为逆铣和顺铣。 端面铣削是用铣刀端面上的刀齿进行铣削的方法。

●在铣削过程中，当工件的进给方向与铣刀的旋转方向相同时，称为顺铣。 ●在铣削过程中，当工件的进给方向与铣刀的旋转方向相反时，称为逆铣。 4．铣刀及分度头

加工平面用的铣刀主要有：圆柱铣刀、端铣刀、立铣刀等；

加工沟槽用的铣刀主要有：立铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀、键槽铣刀等； 加工成形面用的铣刀主要有：角度铣刀、T形槽铣刀、燕尾槽铣刀、铣齿刀等。 分度头是铣床的重要附件，主要用于铣削多边形、花键、齿轮等工件。

a）顺铣 b）逆铣

图5-47 顺铣和逆铣 图5-48 分度头

5．铣削加工 （1）铣水平面

铣水平面可使用圆柱铣刀在卧式铣床上铣削。铣削时铣刀刀齿逐渐切入，切削力变化小，切削过程平稳，加工质量较高。

（2）铣垂直面

加工较小的垂直平面时，可用圆柱铣刀在立式铣床上铣削，也可用三面刃圆盘铣刀在卧式铣床铣削。

a）用圆柱铣刀铣削垂直面 b）用三面刃圆盘铣刀铣削垂直面

图5-50 在卧式铣床上用圆柱铣刀铣削水平面 图5-51 铣削垂直面

（3）铣斜面

常用铣斜面的方法有三种：

①将工件斜压在工作台上，构成所需要的角度铣斜面。 ②旋转立铣头，把铣刀转一个所需要的角度铣斜面。 ③用角度铣刀铣斜面。

a）工件斜压在工作台上 b）旋转立铣头 c）用角度铣刀

图5-52 铣斜面示意图

（4）铣沟槽 ①铣键槽。 ②铣T形槽。 6．铣削工艺特点

铣削加工应用范围广泛，其加工质量不如车削加工质量高，精铣后尺寸公差等级可达IT9～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm。但由于铣床结构复杂，铣刀制造和刃磨比较困难，因而铣削加工成本较高。

【教学重点与难点】

1．重点：铣床的功能、运动、组成、铣削方法及铣刀 2．难点：分度头、铣削加工

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实际操作或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍铣床及其应用（涉及部分表面加工内容），学完之后：第一，要了解铣床的功能、运动及组成；第二，要了解各种铣削方法的分类和基本概念；第三，了解铣刀种类、分度头和铣削加工；第四，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案七

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

五、数控机床及其应用

●数字控制是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称为数控（CNC）。

●利用数字控制方式，按照给定程序自动地进行加工的机床，称为数字控制机床，简称数控机床。

●操作者根据零件图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使机床加工出合格零件的方法，称为数控加工。

1．数控机床加工零件的基本原理

利用普通金属切削机床加工零件，是操作者根据图样的要求，不断地改变刀具与工件之间的运动参数（位置、速度等），利用刀具对工件进行切削加工，最终得到所需要的合格零件。数控机床加工零件是把刀具与工件的运动坐标分割成一些最小的单位量，即最小位移量，由数控系统按照零件加工程序的要求，使坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，从而完成对工件的加工。

2．数控机床的组成

数控机床由程序载体、输入装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统和机床机械部件组成。

图5-55 数控机床组成示意图

（1）程序载体的作用是将零件加工程序按一定的格式和代码，存储于程序载体中。 （2）输入装置的作用是将程序载体内有关加工的信息输入CNC单元，现代数控机床可以通过手动方式，将零件加工程序直接用数控系统的操作面板上的按键，直接键入CNC单元。

（3）CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。

程序载体通过输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令，传给伺服系统和主运动控制部分。

（4）伺服系统的作用是根据CNC单元传来的速度及位置指令驱动机床的进给运动部件，完成指令规定的运动。

（5）位置反馈系统分为伺服电动机的转角位移反馈和数控机床执行机构（工作台）的位移反馈两种。运动部分通过传感器将上述角位移或直线位移转换成电信号，输送给CNC单元，与指令进行比较，并由CNC单元发出指令，纠正所产生的误差。

（6）机床的机械部分包括主运动系统、进给运动系统、辅助部分（如液压、气动、冷却和润滑部分等）以及一些特殊部件，如储备刀具的刀库，自动换刀装置，自动托盘交换装置等。

【教学重点与难点】

1．重点：数控机床的基本原理和组成 2．难点：数控机床的基本原理和组成

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实际操作或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍数控机床的基本原理和组成，学完之后：第一，要了解数控机床的基本原理和组成；第二，要了解数控加工的基本概念；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案八

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

在数控加工程序中，使用各种G指令和M指令来描述工艺过程的各种操作和运动特征。 ISO标准中，准备功能字由字母G和其后的两位数字组成，从G00到G99共有100种，它命令数控机床作相应的操作。

辅助功能字由M及其后的两位数字组成，从M00到M99也有100种，它表示数控机床的各种辅助动作及其状态。

此外，还规定了进给速度功能字F、主轴转速功能字S、刀具选择和刀具补偿功能字T等。

表5-3 几种常用的G功能和M功能 准备功能 G00 G01 G02 G03 G04 G33 G40 G90 G91 G92 点定位 直线插补 顺时针方向圆弧插补 逆时针方向圆弧插补 暂停 等螺距螺纹切削 取消刀具补偿 绝对（值）程序编制 增量（值）程序编制 设定工件坐标系 功能 M00 M02 M03 M04 M05 M07 M08 M09 M10 M11 辅助功能 功能 程序停止 程序结束 主轴顺时针方向转 主轴逆时针方向转 主轴停止 2号切削液开 1号切削液开 切削液关 夹紧 松开 一个完整的加工程序由若干个程序段组成，而程序段是由一个或若干个字组成，每个字又由字母（地址）和数字组成。例如，程序段：

N001 G01 X1000 Z2500 F15 S300 T01 NL

N001字表示第一程序段；G01字定义为直线插补；X1000字表示X轴正向位移1000（脉冲当量数）；Z2500字表示Z轴正向位移2500；F15为进给量（指0.15mm/r）；S300为主轴转速（指300r/min）；T01为一号刀；NL（或CR）为程序段结束。

3．数控机床的分类

按刀具（或工件）进给运动的轨迹，可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。

按可同时控制的坐标轴数，可分为两坐标、两轴半、三坐标及多坐标数控机床等。

按工艺用途，可分为普通数控机床和数控加工中心等。 （1）普通数控机床

●普通数控机床一般是指在加工过程中的某个工序上实现数字控制的自动化机床，如数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床和数控齿轮加工机床等。

a）数控车床 b）数控铣床

图5-56 普通数控机床

①数控车床是目前使用较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体零件的加工，能自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等工作，特别适宜加工复杂形状的零件。

在数控车床上由程序确定主轴转速和选定刀具，控制转塔刀架，并由刀具进行补偿。工件轮廓形状不太复杂时，控制系统带有圆弧插补器，一般采用手工编程。当加工复杂轮廓或同时有两把刀进行加工时，一般采用自动编程。

②数控铣床主要用于各类形状较复杂的平面、曲面和壳体类零件的加工，如各类模具、样板、叶片、凸轮、连杆和箱体等。数控铣床由电液控制，能实现远距离操纵，同时还有半自动刀具安装及拆卸装置。

（2）数控加工中心

●数控加工中心是指带有刀库和自动换刀装置的数控机床。

数控加工中心将数控铣床、数控钻床和数控镗床的功能组合在一起，弥补了一台数控机床只能进行一种加工工艺的缺点。

例如，数控铣镗加工中心就是在数控铣床的基础上增加了一个容量较大的刀库（20~120把）和自动换刀装置，工件在一次装夹后，可以对工件的大部分加工表面自动进行铣、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等多种加工。数控加工中心大多数以数控铣镗为主，主要用于加工箱体零件和曲面形状复杂的零件，工件在数控加工中心上加工能有效地避免多次装夹造成的误差。

4．数控加工的工艺特点

（1）由于数控加工采用数字形式发布加工指令，加工过程中控制精确，而且进给运动产生的误差可由数控装置进行补偿，因此，数控加工能达到比较高的加工精度。

（2）数控加工能有效地减少机动时间和辅助时间，生产率较高。

（3）具有灵活的适应性。改变加工对象时，除装夹新的工件及更换刀具外，只需重新编制新的加工程序，并输入数控装置即可完成对新工件的加工。

（4）减轻劳动强度，改善劳动条件和环境，便于实现现代化管理。 5．数控机床的应用

数控机床主要应用于加工多品种、小批量生产结构比较复杂的零件、频繁改型的零件、要求生产周期短的科研产品零件等。

应该注意的是：数控机床并不能完全替代普通机床，选用数控机床时，应仔细核算加工成本，从而获得更好的加工效益。

【教学重点与难点】

1．重点：数控加工程序、数控机床分类及 2．难点：数控加工程序

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实际操作或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍数控加工程序、数控机床分类，学完之后：第一，要了解数控加工程序；第二，要了解数控加工的工艺特点和应用；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

金属切削机床的分类及应用教案九

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

六、其他机床及其应用

（一）刨床及其应用 1．刨床的功能和运动

刨床主要用于加工外表面。刨床的主要功能是用刨刀刨削平面和沟槽，也可以加工成形表面。刨刀的直线往复运动为主运动，工件的间歇移动为进给运动。

刨床类机床主要有:龙门刨床、牛头刨床和悬臂刨床等。 2．刨床的组成

牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、横梁、工作台、进刀机构、变速机构、摇杆机构等组成。滑枕带动刀架作直线往复主运动，工作台带动工件作间歇进给运动，横梁可沿床身上的垂直导轨移动，以调整切削刀具与工件在垂直方向上的相互位置，床身安装在底座上。

图5-57 B6065型牛头刨床简图

3．刨削加工

刨削是指用刨刀对工件作水平直线往复运动的切削加工方法。

刨削的主要工艺范围是刨削平面（如水平面、垂直面、斜面等）、沟槽（如直槽、T形槽、V型槽、燕尾槽等）和成形面。

（1）刀具与工件的安装

小型工件一般选用机床用平口虎钳装夹；大中型工件可用螺钉压板安装在工作台上。

（2）垂直面及斜面的刨削

刨削垂直面是用刨刀垂直进给加工平面。刨削斜面与刨削垂直面相似，只需把刀架转盘转过一个要求的角度即可。例如，加工工件上60°的斜面时，可以使刀架转盘对准30°刻度线（图5-60）。然后手摇刀架上的手柄，即可加工该斜面。

图5-59 刨削垂直面示意图 图5-60 刨削斜面示意图

4．刨削工艺特点

刨削加工可以获得公差等级为IT9～IT7、表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm的加工精度，加工成本低。但刨削加工生产率低，适应范围窄，多用于单件小批量生产和修配。

（二）插床及其应用 1．插床的功能和运动

插床主要功能是用来插键槽和花键槽等表面。插床与牛头刨床的主要区别在于滑枕是直立的，插刀沿垂直方向作直线往复主运动，向下移动为工作行程，向上移动为空行程；工件可以沿纵向、横向、圆周三个方向作间歇进给运动。

2．插床的组成

插床主要由床身、滑枕、刀架、圆工作台、上滑座、下滑座、分度装置、底座等组成。 3．插削工艺特点

插刀的刚性较低，插削时有冲击，因而插削加工质量较刨削低，其生产率也低于刨削。插削主要用于单件小批量加工零件的内表面，如孔的内键槽、方孔、多边形孔和花键孔等。

（三）磨床及其应用

●磨床是用砂轮或其它磨具对工件进行磨削加工的机床。 ●磨削是指用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。

磨床的种类：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床及专门化磨床等。  1．磨床的功能和运动

磨床的主要功能是用来磨削各种内外圆柱面、平面、成形表面等，它是以砂轮回转主运动和各项进给运动作为成形运动的。

主运动为砂轮的高速旋转运动；进给运动有三种，分别是工件的圆周进给运动、工件的纵向进给运动和砂轮的横向进给运动。

图5-62 外圆磨削时的运动分析

2．磨床的组成 （1）外圆磨床

普通外圆磨床主要用于磨削外圆柱面、外圆锥面及台阶端面等。它由砂轮架、头架、尾架、工作台及床身等组成。

（2）内圆磨床

内圆磨床用于磨削各种圆柱孔和圆锥孔。内圆磨床由头架、砂轮架、工作台、内磨头、床身等主要部件组成。

图5-63 外圆磨床外观示意图 图5-64 内圆磨床外观示意图

（3）卧轴矩台平面磨床

卧轴矩台平面磨床的砂轮轴呈水平位置，磨削时是砂轮的周边与工件的表面接触，磨床的工作台为矩形。卧轴矩台平面磨床除了磨削水平面外，还可以用砂轮的端面磨削沟槽、台阶面等。

图5-65 卧轴矩台平面磨床示意图 图5-66 立轴圆台平面磨床外观图

（4）立轴圆台平面磨床

立轴圆台平面磨床的砂轮轴呈垂直位置，磨床的工作台为圆形。立轴圆台平面磨床采用砂轮端面磨削工件，圆工作台的旋转为圆周进给运动，砂轮与工件的接触面积大。立轴圆台平面磨床常用于成批、大量生产中磨削一般精度的工件或粗磨铸件毛坯、锻件毛坯等。

3．磨削加工 （1）外圆柱面的磨削

外圆柱面的磨削方法有：纵磨法、横磨法和分段综合磨削法。

①纵磨法。磨削时，砂轮作高速旋转主运动，工件旋转并与工作台一起作纵向往复运动，完成圆周进给运动和纵向进给运动，工作台每往复一次行程终了时，砂轮作周期性的横向进给运动，每次磨削深度较小，通过多次往复行程将余量逐步磨去。

②横磨法。横磨法又称切入法，当工件被磨削长度小于砂轮宽度时，砂轮以很慢的速度连续地作横向进给运动，直到磨去全部磨削余量。

图5-67 纵磨法磨外圆示意图 图5-68 横磨法磨外圆示意图

 ③分段综合磨削法。分段综合磨削法实际上是纵磨法与横磨法的综合应用。

（2）外圆锥面的磨削

外圆锥面磨削方法：转动工作台磨外圆锥面、转动头架磨外圆锥面、转动砂轮架磨削外圆锥面。

①转动工作台磨外圆锥面。将工作台转过一个圆锥斜角α/2，磨削时，砂轮从小端横向切入，采用纵磨法即可实现外圆锥面磨削，适于磨削锥度较小而长度较大的圆锥体工件。

②转动头架磨外圆锥面。当磨削较短外圆锥面时，将工件装在头架卡盘上，转动头架使圆锥面的母线平行于砂轮的轴线，采用纵磨法磨削。适合于磨削锥度大和长度较小的圆锥面工件。

③转动砂轮架磨削外圆锥面。当磨削锥度较大、圆锥面较短而且工件又较长时，可转动砂轮架使砂轮轴线平行于工件圆锥面的母线。这种方法是把磨外圆锥面转化成磨外圆。这种磨削方法没有纵向运动，要求砂轮的宽度大于工件圆锥面的宽度并用横磨法进行磨削。

a）转动工作台磨外圆锥面 b）转动头架磨外圆锥面 c）转动砂轮架磨外圆锥面

图5-69 磨削外圆锥面的方法

（3）内圆面磨削

磨削内圆面通常在内圆磨床或万能外圆磨床上进行，一般以工件的外圆面和端面作为定位基准，通常用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹工件。

a）周边磨削 b）端面磨削 图5-70 磨内圆面示意图 图5-71 平面磨削

（4）平面磨削加工

磨削平面的方式有两种，第一种是用砂轮的周边进行磨削的方法，称为周边磨削；第二种是用砂轮的端面进行磨削的方法，称为端面磨削。平面磨削是中小型工件高精度平面及淬火钢件平面加工常用的加工方法。

（四）镗床及其应用 1．镗床的功能和运动

镗床的主要功能是用来加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别适合于加工分布在零件不同位置及要求较高位置精度的孔系。除此之外，镗床还可以用来完成铣削端面、钻孔、攻螺纹、车削外圆和车削端面等多种加工。

镗床的主要类型有:卧式镗床、坐标镗床、精镗床等。 镗削加工时镗刀回转为主运动，工件或镗刀移动为进给运动。 2．镗床的组成

卧式镗床主要由床身、前立柱、主轴箱、主轴、后立柱、尾架及工作台等组成。

图5-72 卧式镗床结构简图

3．镗削加工

●镗削是镗刀回转作主运动，工件或镗刀移动做进给运动的切削加工方法。

镗削的加工精度为IT9～IT8，表面粗糙度Ra值为3.2～1.6μm，镗削能较好地修正前道加工工序所造成的几何形状误差和相互位置误差。镗削的主要工艺范围有：镗孔、镗同轴

孔、镗大孔、镗平行孔、镗垂直孔、钻孔和铣平面等。

a）镗孔 b）镗同轴孔 c）镗大直径孔

d）车端面 e）铣平面 f）钻孔

图5-73镗削的主要工艺范围

【教学重点与难点】

1．重点：刨床及其应用 2．难点：磨床及其应用

【教学方法与教学手段】

1．利用实物、挂图等教具。 2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要尽量到现场，结合实际操作或图进行介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍刨床及其应用、磨床及其应用、镗床及其应用，学完之后：第一，要了解刨床、磨床、镗床的功能、运动、组成；第二，要了解其他加工机床的工艺特点和应用范围；第三，学习过程中，要理论联系实际（尽量体现“做中学、做中教”），并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

特种加工与先进加工技术教案一

【教学组织】

1．提问10分钟 2．讲解70分钟 3．小结5分钟 4．布置作业5分钟

【教学内容】

第三节 特种加工与先进加工技术

一、特种加工

●特种加工是将电能、磁能、化学能、光能、声能、热能等或其组合施加在工件的被加工部位上，从而使材料去除、变形、改变性能或被镀盖的非传统的加工方法。

常用的特种加工方法有：电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工等。 1．电火花加工

●电火花加工是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。

电火花加工机床主要由主机、脉冲电源、自动进给调节器、工作液及其循环净化系统组成。

（1）电火花加工基本原理

加工时工具电极和被加工的金属工件放入绝缘液体介质中，在两者之间加上100V左右的直流电压。每次放电后金属工件表面上产生微小放电痕，这些放电痕的大量积累就实现了金属工件的加工。最终工具电极的形状就精确地“复印”在金属工件上，从而完成加工过程。

a）电火花加工原理示意图 b）电火花加工产品

图5-74 电火花加工

（2）电火花加工特点

电火花加工具有放电间隙小、温度高、放电点电流密度大；适应性强，可以加工任何硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料；加工时“无切削力”，工件装夹十分方便；可连续进行粗

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