第8章 典型零件表面的加工

第8章典型零件表面的加工

外圓面的加工8.1

平面的加工8.2孔的加工8.38.1外圓面的加工8.1.1車削外圓1．車削的工藝特點(diǎn)（1）易于保證工件各個(gè)加工表面間的位置精度。車削加工時(shí)，工件繞同一固定軸線旋轉(zhuǎn)，各個(gè)表面加工時(shí)具有同一回轉(zhuǎn)軸線，因此易于保證外圓面之間的同軸度以及外圓面與端面之間的垂直度。（2）切削過程平穩(wěn)。車削加工一般為連續(xù)切削，沒有刀齒切入和切出的沖擊，加工時(shí)，切削力基本恒定，切削過程平穩(wěn)，可以采用較大的切削用量和較高的切削速度進(jìn)行高速切削，以提高生產(chǎn)率。（3）刀具簡單。車刀的制造、刃磨和安裝都很方便，可以根據(jù)具體要求靈活選擇刀具角度，這有助于加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的保證。（4）適合有色金屬的精加工。有色金屬硬度低、塑性大，采用砂輪磨削時(shí)容易堵塞砂輪，難以獲得光潔的表面。常使用切削性能較好的刀具，以較小的背吃刀量和進(jìn)給量、較高的切削速度對有色金屬進(jìn)行精車。2．車削用量選擇（1）背吃刀量ap的選擇。粗加工應(yīng)盡可能選擇較大的背吃刀量。當(dāng)余量很大，一次進(jìn)刀會(huì)引起振動(dòng)時(shí)，可考慮多次走刀。第一次車削時(shí)，為了避開工件表面的冷硬層，背吃刀量應(yīng)盡可能選擇較大數(shù)值。（2）進(jìn)給量f的選擇。粗車時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛度許可的條件下進(jìn)給量選大值，一般取0.3～0.8mm/r；精車時(shí)，為保證工件粗糙度要求，進(jìn)給量取小值，一般取0.08～0.3mm/r。（3）切削速度c的選擇。在背吃刀量、進(jìn)給量確定之后，切削速度c應(yīng)根據(jù)車刀的材料及幾何角度、工件材料、加工要求與冷卻潤滑等情況確定，而不能認(rèn)為切削速度越快越好。8.1.2磨削外圓1．磨削的工藝特點(diǎn)（1）精度高、表面粗糙度小。磨削加工實(shí)際上是多刃微量切削，可以達(dá)到高的精度和小的表面粗糙度。（2）砂輪具有自銳作用。磨削時(shí)，磨粒在高速、高溫和高壓作用下逐漸磨損變得圓鈍，作用在磨粒上的外力增大，磨粒破碎，露出一層新鮮鋒利的磨粒繼續(xù)磨削，這就是砂輪的自銳作用。（3）背向磨削力大。砂輪磨削時(shí)，背向磨削力Fp大于磨削力Fc，材料塑性越小，其值越大。（4）磨削溫度高。磨削的切削速度是普通切削的10～20倍，且磨削過程中擠壓和摩擦嚴(yán)重，產(chǎn)生的切削熱較多，加之砂輪傳熱性能差，因此磨削溫度高。2．外圓磨削方法（1）縱磨法。（2）橫磨法。（3）綜合磨法。（4）深磨法。

3．無心外圓磨削（1）磨削原理。導(dǎo)輪相對于磨削輪軸線傾斜一個(gè)角度α，以比磨削輪低得多的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而靠摩擦力帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）加工特點(diǎn)。無心磨削具有以下加工特點(diǎn)。工件不必用頂尖支持，安裝方便，簡化了裝夾過程。機(jī)床調(diào)整好后，可以連續(xù)加工，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高。工件被夾持在兩個(gè)砂輪之間，不會(huì)因背向磨削力而頂彎，可以很好地保證其直線度，對于加工細(xì)長零件非常有利。要求外圓面在圓周上連續(xù)，不適合加工具有較長鍵槽或平面的零件。依靠自身的外圓面定位，磨帶孔零件時(shí)不易保證同軸度。8.1.3外圓面的加工路線1．外圓面的技術(shù)要求本身精度：直徑和長度的尺寸精度、外圓面的圓度、圓柱度等形狀精度等。位置精度：與其他外圓面或孔的同軸度、與端面的垂直度等。表面質(zhì)量：主要指表面粗糙度，對于某些重要零件，還對表層硬度、殘余應(yīng)力和顯微組織等有要求。2．影響外圓加工方案的主要因素工件材料：對于鋼鐵類零件，主要用車削和磨削加工；對于有色金屬，主要使用車削加工。加工精度和粗糙度：零件精度要求低，粗糙度大時(shí)，可以粗車，隨著精度要求的提高、粗糙度要求的降低，可以使用半精車、精車或者粗磨、半精磨、精磨等方法。精度要求特別高，粗糙度要求特別低的零件，需要使用研磨和超級光磨等超精加工方法。熱處理狀態(tài)：如果材料經(jīng)過淬火處理，就只能選用磨削作為精加工方法，而不能使用車削。3．經(jīng)濟(jì)精度和粗糙度的概念使用各種加工方法生產(chǎn)零件時(shí)，都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)精度，該精度是使用該種方法加工時(shí)所能達(dá)到的理想精度。如果加工精度低于該精度值，就沒有充分發(fā)揮機(jī)床的潛能；如果加工精度高于該精度值，成本就會(huì)顯著提高，投入大產(chǎn)出小。經(jīng)濟(jì)粗糙度的概念與之類似。例如，粗車的經(jīng)濟(jì)精度是IT12～I(xiàn)T11，經(jīng)濟(jì)表面粗糙度是Ra25～12.5；精車的經(jīng)濟(jì)精度是IT8～I(xiàn)T6，經(jīng)濟(jì)表面粗糙度是Ra1.6～0.8；粗磨的經(jīng)濟(jì)精度粗糙度是IT8～I(xiàn)T7，經(jīng)濟(jì)表面粗糙度是Ra0.8～0.4；精磨的經(jīng)濟(jì)精度是IT6～I(xiàn)T5，經(jīng)濟(jì)表面粗糙度是Ra0.4～0.2。4．外圓面加工方案框圖5．典型外圓加工路線（1）粗車。除淬硬鋼外，各種零件的加工都適用。當(dāng)零件的外圓面要求精度低、表面粗糙度較大時(shí)，只粗車即可。（2）粗車—半精車。對于中等精度和粗糙度要求的未淬硬工件的外圓面，均可采用此方案。（3）粗車—半精車—磨（粗磨或半精磨）。此方案最適于加工精度稍高、粗糙度較小且淬硬的鋼件外圓面，也廣泛地用于加工未淬硬的鋼件或鑄鐵件。（4）粗車—半精車—粗磨—精磨。此方案的適用范圍基本與上述第3個(gè)方案相同，只是外圓面要求的精度更高、表面粗糙度更小，需將磨削分為粗磨和精磨才能達(dá)到要求。（5）粗車—半精車—粗磨—精磨—研磨（或超級光磨或鏡面磨削）。此方案可達(dá)到很高的精度和很小的表面粗糙度，但不宜加工塑性大的有色金屬。（6）粗車—精車—精細(xì)車。此方案主要適用于精度要求高的有色金屬零件的加工。6．外圓面的超精加工研磨外圓

使用油石磨削外圓

使用砂帶磨削外圓

拋光外圓

8.2平面的加工8.2.1平面銑削1．銑削加工的工藝特點(diǎn)（1）生產(chǎn)率較高。銑刀是典型的多齒刀具，銑削時(shí)有多個(gè)刀齒同時(shí)參加工作，參與刀削的切削刃較長，切削速度也較高，無空回行程，故生產(chǎn)率較高。但加工狹長平面或長直槽時(shí)，刨削比銑削生產(chǎn)率要高。（2）刀齒散熱條件較好。銑刀刀齒在切離零件的一段時(shí)間內(nèi)，可以得到一定的冷卻，散熱條件較好。但是，切入和切出時(shí)熱和力的沖擊將加速刀具的磨損，甚至可能引起硬質(zhì)合金刀片的碎裂。（3）容易產(chǎn)生振動(dòng)。銑刀的刀齒切入和切出時(shí)產(chǎn)生沖擊，在銑削過程中銑削力是變化的，切削過程不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生振動(dòng)，這就限制了銑削加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的進(jìn)一步提高。2．端銑和周銑（1）端銑。用銑刀的端面刀齒加工零件的方法叫端銑法。端銑時(shí)，同時(shí)參與加工的齒數(shù)較多。切削寬度ae越大，同時(shí)工作的刀齒數(shù)越多。（2）周銑。用圓柱銑刀的圓周刀齒加工零件的方法稱為周銑法。周銑時(shí)，同時(shí)參與加工的齒數(shù)較少。切削寬度ae越大，同時(shí)工作的刀齒數(shù)越多。

3．順銑和逆銑4．銑削用量的確定（1）粗銑時(shí)，若加工余量不太大，則可一次切除；精銑時(shí)，銑削層的深度以0.5～1mm為宜。銑削層寬度一般為工件加工表面的寬度。（2）每齒進(jìn)給量S齒的范圍一般為0.02～0.3mm，粗銑時(shí)可取得大些，精銑時(shí)應(yīng)取小些。精銑時(shí)，還要考慮每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。（3）在用高速鋼銑刀銑削時(shí)，一般銑削速度為16～35m/min，粗銑時(shí)應(yīng)取較小值，精銑時(shí)應(yīng)取較大值。8.2.2平面刨削（1）通用性好。根據(jù)切削運(yùn)動(dòng)和具體的加工要求，刨床的結(jié)構(gòu)比車床、銑床簡單，價(jià)格低，調(diào)整和操作也較方便。所用的單刃刨刀與車刀基本相同，形狀簡單，制造、刃磨和安裝皆較方便。刨削的精度可達(dá)IT9～I(xiàn)T8，表面粗糙度Ra值為3.2～1.6

m。（2）生產(chǎn)率較低。刨削的主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，反向時(shí)受慣性力的影響，加之刀具切入和切出時(shí)有沖擊，限制了切削速度的提高，因此，刨削的生產(chǎn)率低于銑削。8.2.3平面磨削1．磨削方法2．平面磨削的工藝特點(diǎn)（1）平面磨床的結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)床、砂輪和工件系統(tǒng)的剛性較好，加工質(zhì)量和生產(chǎn)率比內(nèi)、外圓磨削高。（2）平面磨削利用電磁吸盤裝夾工件，有利于保證工件的平行度。此外，電磁吸盤裝卸工件方便迅速，可同時(shí)裝夾多個(gè)工件，生產(chǎn)率高。（3）大批大量生產(chǎn)中，可用磨削來代替銑、刨削，加工精確毛坯表面上的硬皮，既可提高生產(chǎn)率，又可有效地保證加工質(zhì)量。8.2.4平面車削使用車削方法可以加工軸、套、盤以及環(huán)類零件的端面，常用的刀具類型主要有右偏刀、左偏刀以及45°彎頭車刀等。

8.2.5平面的加工路線1．平面的類型非結(jié)合面：這類平面沒有較高的形狀和位置精度要求，表面也并不要求特別光潔，通常只要求外觀基本平整并具有一定的防腐蝕能力即可。結(jié)合面和重要結(jié)合面：零件表面的重要連接平面和裝配面，要求具有一定的形狀和位置精度要求，同時(shí)要求表面質(zhì)量較高。導(dǎo)向平面：例如機(jī)床的導(dǎo)軌面。對表面的形狀和位置精度以及表面質(zhì)量要求都很高。精密測量工具的工作面：這種表面位于工具和量具上，對形狀和位置精度以及表面質(zhì)量要求都極高。2．平面的技術(shù)要求形狀精度：例如平面度、直線度等。位置精度：例如平面的尺寸精度以及平行度、垂直度等。表面質(zhì)量：如表面粗糙度、表層硬度、表面殘余應(yīng)力及表面的顯微組織等。3、平面加工方案及選擇4、常用加工路線（1）刨或粗銑。主要用于精度較低的平面的加工。（2）粗銑（或粗刨）—精銑（或精刨）—刮研。用于精度要求較高且不淬硬的表面。（3）粗銑（或粗刨）—精銑（或精刨）—磨削。用于加工精度要求較高且淬硬的平面。（4）粗銑—半精銑—高速精銑。用于高精度有色金屬零件的加工。（5）粗車—精車。用于加工軸、套以及盤類零件的端面。8.3孔的加工8.3.1鉆孔1．容易產(chǎn)生“引偏”“引偏”是指加工時(shí)由于鉆頭彎曲而引起的孔徑擴(kuò)大、孔不圓以及孔的軸線歪斜。2．排屑困難鉆削時(shí)，切屑較寬，容屑槽的尺寸又受到限制，切屑可能阻塞在容屑槽中，卡死鉆頭。為了改善排屑條件，可在鉆頭上磨出分屑槽。減少引偏的措施分屑槽3．切削熱不易傳散鉆削是一種半封閉式的切削形式，鉆削時(shí)所產(chǎn)生的熱量大部分被工件吸收。例如用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆不加切削液鉆鋼料時(shí)，工件吸收的熱量約占52.5%，鉆頭約占14.5%，切屑約占28%，而介質(zhì)僅占5%左右。8.3.2擴(kuò)孔和鉸孔1．?dāng)U孔（1）擴(kuò)孔鉆中心位置沒有切削刃，也就沒有橫刃結(jié)構(gòu)。在加工時(shí)，可以避免因橫刃帶來的不利影響，同時(shí)刀具剛性好。（2）切屑細(xì)小，容易排出，切削條件較好。（3）刀具刀齒多（3～4個(gè)），導(dǎo)向作用好，切削平穩(wěn)，生產(chǎn)率較高。（4）擴(kuò)孔用于一般精度孔的最終加工以及高精度孔的半精加工。擴(kuò)孔原理擴(kuò)孔鉆的結(jié)構(gòu)2．鉸孔（1）鉸刀具有修光部分，用于校準(zhǔn)孔徑和修光孔壁，從而可以進(jìn)一步提高孔的加工質(zhì)量。（2）鉸孔時(shí)加工余量小，切削力小，切削速度低，因此產(chǎn)生的切削熱少，工件受力變形和受熱變形小，加工精度高。

鉸孔原理鉸刀的結(jié)構(gòu)8.3.3鏜孔（1）適應(yīng)性廣。鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，既可以粗加工，也可以實(shí)現(xiàn)半精加工和精加工，一把鏜刀可以加工不同直徑的孔。（2）位置精度高。鏜孔時(shí)，不僅可以保證單個(gè)孔的尺寸精度和形狀，而且可以保證孔與孔之間的相互位置精度，這是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔所不具備的優(yōu)點(diǎn)。（3）可以糾正原有孔的偏斜。使用鉆孔粗加工孔時(shí)所產(chǎn)生的軸線偏斜和不大的位置偏差可以通過鏜孔來校正，從而確保加工質(zhì)量。（4）生產(chǎn)率低。鏜削加工時(shí)，鏜刀桿的剛性較差，為了減少鏜刀的變形和防止振動(dòng)，通常采用較小的切削用量，所以生產(chǎn)率較低。8.3.4磨孔（1）砂輪直徑受到孔徑的限制，磨削速度低。（2）砂輪軸受到工件孔徑和長度的限制，剛度低而容易變形。（3）砂輪與工件接觸面積大，單位面積壓力小，使磨鈍的磨料不易脫落。（4）切削液不易進(jìn)入磨削區(qū)，磨屑排除和散熱困難，工件易燒傷。（5）砂輪磨損快、易堵塞，需要經(jīng)常修整和更換。8.3.5拉孔使用內(nèi)拉削可以加工各種形狀的通孔，例如圓孔、方孔、多邊形孔、花鍵孔以及內(nèi)齒輪等。拉孔生產(chǎn)率高，適合于大批量生產(chǎn)場合，特別是一些異型孔，采用其他方法加工很困難時(shí)，可以采用拉削加工。8.3.6孔的加工路線1．孔的類型緊固孔（例如螺釘孔）以及非配合的油孔等?；剞D(zhuǎn)零件上的孔，如套筒、法蘭盤以及齒輪上的孔。箱體零件上的孔，這類孔往往構(gòu)成“孔系”。深孔，即孔長度和直徑之比大于5～10的孔。圓錐孔，如主軸前端的錐孔。2．孔的技術(shù)要求本身精度：孔徑和孔長的尺寸精度，孔的圓度、圓柱度和軸線的直線度等。位置精度：孔與孔、孔與外圓的同軸度、孔軸線與端面的垂直度等。表面質(zhì)量：孔表面粗糙度以及表層硬度、殘余應(yīng)力和顯微組織等。3．加工設(shè)備的選擇（1）軸、盤、套類零件軸線位置的孔一般選用車床、磨床加工；在大批量生產(chǎn)中，盤、套軸線位置上的通直配合孔多選用拉床加工。（