第五章典型表面加工

1、典型表面加工第一節(jié) 外圓加工第二節(jié) 內圓加工第三節(jié) 平面加工第四節(jié) 螺紋加工第五節(jié) 齒面加工第六節(jié) 曲面加工第七節(jié) 典型零件加工 一、軸類零件加工 1軸類零件的作用、特點及分類軸類零件的作用 支撐傳動零件； 承受載荷； 傳遞扭矩。軸類零件的特點 長度大于直徑； 加工表面為內外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等； 有一定的回轉精度。軸類零件的分類 光滑軸； 階梯軸； 空心軸； 異形軸（曲軸、齒輪軸、偏心軸、十字軸、凸輪軸、花鍵軸）。2車床主軸的功用和結構特點及設計要求車床主軸的結構特點 既是階梯軸，又是空心軸；是長徑比小于12的剛性軸 不但傳遞旋轉運動和扭矩，而且是工件或刀具回轉精度的基礎 主要

2、加工表面有內外圓柱面、圓錐面，次要表面有螺紋、花鍵、溝槽、端面結合孔等 機械加工工藝主要是車削、磨削，其次是銑削和鉆削 特別值得注意的工藝問題有： 1) 定位基準的選擇； 2) 加工順序的安排； 3) 深孔加工； 4) 熱處理變形。車床主軸的功用 承受扭轉力矩； 承受彎曲力矩； 保證回轉運動精度。車床主軸的設計要求 扭轉和彎曲剛度高； 回轉精度高（徑向圓跳動、端面圓跳動、回轉軸線穩(wěn)定）； 制造精度高： 1) 結構尺寸及動態(tài)特性要好； 2) 主軸本身及其軸承精度高； 3) 軸承的結構和潤滑； 4) 齒輪的布置； 5) 固定件的平衡等。主軸結構的設計要求： 1) 合理的結構設計； 2) 足夠的剛度

3、； 3) 有具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質量； 4) 足夠的耐磨性、抗振性及尺寸穩(wěn)定性 5) 足夠的抗疲勞強度 3車床主軸技術條件的分析主軸支承軸頸的技術要求 支承軸頸是主軸的裝配基準，其精度直接影響主軸的回轉精度；主軸上各重要表面又以支承軸頸為設計基準，有嚴格的位置要求； 支承軸頸為三支承結構，并且跨度大； 支承軸頸采用錐面 (1：12) 結構，接觸率70%，可用來調整軸承間隙； 中間支承為IT5IT6，粗糙度 ； 支承軸頸圓度誤差為0.005mm，徑向跳動為0.005mm； 其他外圓的圓度要求，誤差小于50%尺寸公差，高精度者為510%； 軸頸與有關表面的同軸度誤差應很小。mRa6

4、3. 0主軸工作表面（錐孔）的技術要求 用來安裝頂尖或刀具錐柄的；是定心表面； 對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高； 軸心線應與支承軸頸同軸； 錐孔對軸頸的徑向圓跳動近軸端為0.005，離軸端300處為0.01，錐面接觸率70%，粗糙度 ，硬度為HRC4850。mRa63. 0主軸軸端外錐（短錐）的技術要求 用來安裝卡盤或花盤的；也是定心表面； 對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高； 軸心線應與支承軸頸同軸； 對支承軸頸的徑向圓跳動為0.008；端面圓跳動為0.008； 粗糙度 ，硬度為HRC4550。mRa25. 1空套齒輪軸頸的技術要求 影響傳動的平穩(wěn)性；

5、可能導致噪聲； 有同軸度要求，對支承軸頸的徑向圓跳動為0.010.015； 尺寸精度要求為IT5IT6；螺紋的技術要求 用來固定零件或調整軸承間隙； 螺母的端面圓跳動（應0.05）會影響軸承的內環(huán)軸線傾斜； 螺母與軸頸的同軸度誤差0.025； 螺紋精度為6h。主軸各表面的表面層要求 要有較高的耐磨性； 要有適當的硬度（HRC45以上），以改善其裝配工藝性和裝配精度； 表面粗糙度 。mRa2 . 08 . 04. 主軸的機械加工工藝過程主軸加工工藝過程制訂的依據 主軸的結構；技術要求；生產批量；設備條件。主軸加工工藝過程 批量：大批；材料：45鋼；毛坯：模鍛件工藝過程： 分為三個階段： 粗加工：

6、工序16 半精加工：工序713（7為預備） 精加工：工序1426（14為預備） 5. 主軸加工工藝過程分析主軸毛坯的制造方法 自由鍛件：小批量或單件生產； 模鍛件：大批量生產。主軸的材料和熱處理 熱處理工序的安排 毛坯熱處理：去鍛造應力，細化晶粒； 切削前正火（預備熱處理）：改善切削加工性能和機械-物理性能；去鍛造應力； 半精加工前調質：去應力，改善切削加工性能，提高綜合機械性能； 精加工前局部高頻淬火：提高運動表面耐磨性； 精加工后的定性處理：低溫時效和水冷處理。加工階段的劃分 如前所述，分為三個階段。 鑒于主軸的技術要求高，毛坯為模鍛件，加工余量大，精度高，故應分階段加工； 分粗、精加工階

7、段有利于去應力并可加入熱處理； 多次切削有利于消除復映誤差； 粗、精加工二階段應間隔一定時間； 粗、精加工二階段應分粗、精加工機床進行，合理利用設備，保護機床。定位基準的選擇 應使定位基準與裝配基準重合； 一次安裝應多加工幾個面； 注意零件的主要精度指標：同軸度、圓度、徑向跳動； 主軸的定位過程較復雜：有頂尖、錐堵、支承表面等作為定位基準。加工順序的安排和工序的確定 三種方案 1) 粗加工外圓鉆深孔精加工外圓粗加工錐孔精加工錐孔 2) 粗加工外圓鉆深孔粗加工錐孔精加工錐孔精加工外圓 3) 粗加工外圓鉆深孔精加工外圓精加工外圓精加工錐孔 工序確定的兩個原則 1) 工序中所用的基準應在該工序前加工

8、； 2) 各表面要粗、精基準分開，先粗后精， 多次加工，逐步提高精度。 淬硬表面的鍵槽、螺紋等應在淬火前加工； 非淬硬表面的鍵槽、螺紋等應在精車后、精磨前加工； 檢驗工序應安排在適當工序之后，必要還應探傷。6. 主軸加工中的幾個工藝問題錐堵和錐堵心軸的使用 錐堵和錐堵心軸的功用： 空心軸加工通孔后，定位基準頂尖孔被破壞。通孔直徑小時，可直接在孔口倒出一60錐面，代替中心孔；當通孔直徑較大時，則要采用錐堵或錐堵心軸。 設計錐堵和錐堵心軸時應注意的問題 1) 一般不中途更換或拆裝，以免增加安裝誤差 2) 錐堵和錐堵心軸要求兩個錐面同軸頂尖孔的研磨 研磨的必要性 1) 頂尖孔是定位基準，對精度和質量

9、有直接影響 2) 頂尖孔的深度：影響定位軸向位置，因而影響余量分布 (批量生產時) 3) 兩頂尖孔同軸度：影響同軸度、影響位置精度 4) 頂尖孔錐角和圓度誤差：直接反映到工件的圓度上 5) 熱處理、切削力、重力等的影響，會損壞頂尖孔的精度 6) 熱處理后和磨削加工前，需要消除誤差 研磨方法 1) 用鑄鐵頂尖研磨； 2) 用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤上，用金剛鉆研磨； 3) 用硬質合金頂尖刮研。外圓表面的車削加工 車削加工的工藝作用 1) 粗加工：切除大部分余量； 2) 半精加工：修整預備熱處理后的變形； 3) 精加工：使磨削前各表面具有一定的同軸度和合理的磨削余量；精加工螺紋及各端面等。 車

10、削加工值得考慮的問題 1) 生產效率； 2) 工序精度（復映誤差）； 3) 勞動強度。 車削加工的設備 1) 單件、小批：普通車床 2) 成批生產：液壓仿形車床 3) 大批量生產：液壓仿形、多刀半自動車床主軸深孔的加工 深孔加工的難點 1) 刀具細長，剛性差，易振動，易引偏； 2) 排屑困難； 3) 鉆頭散熱條件差，冷卻困難，易失去切削能力。 采取措施 1) 采用工件旋轉、刀具進給的加工方法，使鉆頭自定中心； 2) 采用特殊結構的深孔鉆； 3) 預先加工一導向孔，防止引偏； 4) 采用壓力輸送切削潤滑液，既使冷卻充分，又使切屑排出。主軸錐孔的加工 主軸錐孔的作用及要求 1) 主軸錐孔是安裝頂尖

11、的定位面； 2) 主軸支承軸頸及主軸前端短錐的同軸度要求較高。 磨削主軸錐孔一般以支承軸頸作為定位基準，有三種安裝方式： 1) 前支承裝于中心架，后支承用卡盤裝夾 2) 前、后支承裝于兩個中心架，用萬向節(jié)與主軸相聯(lián)； 3) 采用專用夾具。 剖分軸承、V型夾具、浮動卡頭等，使磨頭誤差及機床振動不影響工件。 該夾具由底座、支承架及浮動卡頭三部分組成；前、后兩支架與底座連成一體； 作為工件定位的V形架鑲有硬質合金，以提高耐磨性； 工件的中心高應與磨頭砂輪軸中心等高； 后端的浮動卡頭裝在磨床主軸的錐孔內； 工件尾部插入彈性套內； 通過彈簧將彈性套（浮動卡頭外殼）連同工件向后拉； 鋼球1壓向鑲有硬質合金

12、的錐柄3端面，依靠彈簧2的漲力限制工件的軸向竄動； 該聯(lián)接方式只傳遞扭矩，排除磨頭和機床誤差對加工精度的干擾。主軸各外圓表面的精加工和光整加工 主軸的精加工 1) 主要采用磨削加工； 2) 應在熱處理之后進行，糾正熱處理后的變形； 3) 磨削加工能達到的精度為IT6，表面粗糙度為 。mRa2 . 08 . 0 光整加工的作用及特點 1) 用于精密主軸上尺寸公差等級為IT5以上或表面粗糙度的加工表面； 2) 采用很小的切削用量和單位切削力，變形??； 3) 對上道工序要求高，一般要求，表面無較深的加工痕跡； 4) 采用浮動的加工方法（自定心）； 5) 加工余量很小，一般不超過0.02mm。軸類零件

13、的檢驗 檢驗項目 1) 表面粗糙度； 2) 表面硬度； 3) 尺寸精度； 4) 相互位置精度； 5) 表面幾何形狀精度。 檢驗順序 幾何精度尺寸精度位置精度 檢驗方法 1) 硬度：硬度計 2) 表面粗糙度：觸針式表面粗糙度輪廓儀或樣板比較法 3) 錐孔：著色法 4) 尺寸精度：常規(guī)檢驗儀器（萬能量具） 5) 位置精度：專用檢驗裝置。二、箱體加工 1概述箱體零件的功用和結構特點 功用 將機器和部件中的軸、套、齒輪等有關零件連接成一個整體，并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉矩或改變轉速來實現(xiàn)規(guī)定的運動。 結構特點 1) 結構復雜，壁薄且不均勻； 2) 加工部位多，加工難度大。箱體零件的主要技術要求

14、 孔徑精度 影響回轉精度，引起噪聲、振動、徑向跳動，影響壽命。 1) 孔的尺寸精度和幾何形狀誤差會使軸承與孔配合不良 (松、緊、不圓)； 2) 主軸孔尺寸精度為IT6級，其余孔為IT6IT7級 箱孔與孔的位置精度 引起軸安裝歪斜，致使主軸徑向跳動和軸向竄動，加劇軸承磨損。 1) 同一軸線上各孔的同軸度誤差； 2) 孔端面對軸線垂直度誤差。 孔和平面的位置精度 主要是規(guī)定主要孔和主軸箱安裝基面的平行度。 主要平面的精度 影響主軸箱與床身的連接剛度。 1) 規(guī)定底面和導向面必須平直和相互垂直； 2) 平面度、垂直度公差等級為5級。 表面粗糙度 影響連接面的配合性質或接觸剛度 1) 主軸孔為 ，其它

15、各縱向孔為 ，孔的端面為 ； 2) 裝配基準面和定位基準面為 ，其它平面則為 。mRa4 . 0mRa6 . 1mRa2 . 3mRa.105 . 2mRa5 . 263. 0 箱體的材料及毛坯 1) 材料一般選HT200400；因為灰鑄鐵成本低，耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性好； 2) 毛坯為鑄件；毛坯余量視生產批量和鑄造方法等而定；澆鑄后應退火。 2箱體結構的工藝性基本孔 可分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等 通孔工藝性最好；深孔、階梯孔、相貫通的交叉孔工藝性較差；盲孔工藝性最差，應盡量避免同軸孔 同一軸線方向孔徑向一個方向遞減 鏜孔時鏜桿可從一端伸入，逐個加工或同時加工同一軸線上的幾個

16、孔 應避免中間隔壁上的孔徑大于外壁上的孔徑裝配基面 為便于加工、裝配和檢驗，尺寸應盡可能大，形狀應盡可能簡單。凸臺 應盡可能在同一平面上。緊固孔和螺孔 尺寸和規(guī)格應盡可能一致。肋板、肋條、圓角等 保證箱體的動剛度和抗振性。3箱體機械加工工藝過程箱體機械加工工藝過程及工藝分析及工藝分析箱體零件的機械加工工藝過程 教材中的舉例，請參照p.292表5-8箱體零件機械加工工藝過程分析 不同批量箱體生產的共性 加工順序為先面后孔 提供基準的需要； 切去毛坯上的缺陷，方便后面的加工； 使孔加工余量均勻； 保護刀具，有利于對刀、調整。 加工階段粗、精分開 精加工夾緊力可小一點，粗加工后將工件松開點，可使彈性

17、變形得到恢復。 工序間安排時效 1) 消除內應力，減少變形，保證精度穩(wěn)定； 2) 鑄造后安排人工時效 3) 精度高的箱體有時粗加工之后還需要人工時效 一般都用箱體上的重要孔作粗基準 不同批量箱體生產的特殊性 粗基準的選擇 1) 中小批量生產時，毛坯精度低，一般采用劃線裝夾； 2) 大批大量生產時，毛坯精度高，可采用專用夾具安裝； 精基準的選擇 1) 單件小批量用裝配基準作定位基準； 2) 大批大量生產則采用一面雙孔作定位基準。 所用設備依批量不同而異 1) 單件小批量生產用通用設備； 2) 大批量生產廣泛使用組合加工機床如：多軸龍門銑床、組合磨床、多工位組合機床、專用鏜床等。 4箱體平面的加工

18、方法常用方法有刨、銑、磨三種； 刨削加工的特點：刀具簡單、調整方便、通用性好； 銑削加工的特點：多刀同時加工，可保證平面間的相互位置精度，生產效率高，適用于中批量以上的生產； 平面磨削的特點：比刨削、銑削的質量都高，適用于大批量生產；為提高效率和相互位置精度，常用組合磨削。 5箱體孔系加工方法 孔系箱體上一系列有相互位置精度要求的孔的組合。 孔系分類：平行孔系、同軸孔系、交叉孔系平行孔系的加工 平行孔系軸線互相平行且孔距也有精度要求的一系列孔。 找正法 工人在通用機床上利用輔助工具來找正要加工孔的正確位置的加工方法。 劃線找正法加工前按照零件圖在毛坯上劃出各孔的位置輪廓線，然后按劃線進行加工。 心軸和塊規(guī)找正法將心軸插入有關軸孔內 (或直接利用鏜床主軸)，然后根據孔和定位基準的距離組合一定尺寸的塊規(guī)來校正各軸位置。 樣板