各种表面的加工方法 第一节 外圆表面的加工 第二节 内圆表面的加工 第三节 平面的加工 第四节 其他表面加工 第一节 外圆表面加工的方法 一、外圆表面的技术要求 二、外圆表面的加工方法和工艺特点 三、外圆表面加工方法的选用 一、外圆表面的技术要求 尺寸要求 外圆直径 长度 形状及位置精度 圆度、轴线的直线度、圆柱度、 与其他外圆表面间的同轴度 与规定表面间的垂直度 端面圆跳动和径向圆跳动 表面质量 表面粗糙度 表面硬度、残余应力和显微组织 二、外圆表面加工的方法 1、车削加工 车床工作 ?(a)车端面 (b)车外圆 (c)车外圆锥 ?(d)切槽、切断 (e)镗孔(f)切内槽 ?(g)钻中心孔 (h)钻孔 (i)铰孔 ?(j)锪锥孔(k)车外螺纹 (l)车内螺纹 ?(m)攻丝(n)车成型面 (o)滚花 (1)车削外圆的方法 按车刀几何角度和切削用量大小,车削外圆又可 分为粗车、半精车和精车。 1)粗车 用较大的背吃刀量、较大的进给量和较小的切削 速度,从毛坯上尽快切去多余的金属层,以获得接近 零件形状和尺寸的操作。 2)半精车 介于粗车与精车之间,为精车做准备。 3)精车 一般以较小的背吃刀量,较小的进给量,较高的 切削速度操作。目的是保证零件所要求的精度和表面 粗糙度。 (2)车削的工艺特点 (1)适应性强,加工范围广。 (2)车刀结构简单,易于加工,刃磨和安装方 便,车刀刚度好,易保证加工精度和表面粗糙 度。 (3)切削过程平稳。 (4)易保证工件各加工表面的位置精度。 2、磨削加工 用高速旋转的砂轮, 对经过车削加工后的外 圆表面作进一步的精加 工。 砂轮是由磨料与粘 结剂组成的多孔物体 磨料种类包括刚玉、 立方氮化硼等。 粘结剂种类有金属、 橡胶、陶瓷等。 磨削运动 ?磨削的应用 ?(a)磨外圆 ?(b)磨内圆 ?(c)磨平面 ?(d)磨花键 ?(e)磨螺纹 ?(f)磨齿形 (1)磨削外圆的方法 磨削外圆的方法主要包括中心磨削法和无心磨削 法两种。 1)中心磨削法 在外圆磨床或万能外圆磨床上磨外圆。 中心磨削法包括纵磨法、横磨法、综合磨法和深 磨法。 a)纵磨法 砂轮高速旋转为主运动,工件旋转为圆周进给运动, 工件随工作台一起往复直线运动为纵向进给运动。 工件每一往复运动终了时,砂轮作周期性的横向进给 运动。 纵磨法的加工精度高,表面质量好,但生产效率低。 纵磨法广泛用于单件小批生产及精磨,特别是用于 细长轴的磨削。 B)横磨法 工件不作纵向往复运动,而砂轮作慢速连续的横向进 给,直至磨去全部加工余量。将砂轮修整成形,可直接 磨削成形表面。 横磨法生产效率高,质量稳定。适于成批大量生产。 C)综合磨法 先用横磨法分段磨,留下0.01-0.03mm的余量,再用 纵磨法精磨。 综合磨法综合了横磨法生产率高和纵磨法精度高的 优点。 D)深磨法 砂轮前端修整成 锥形,锥面进行磨 削,柱面部分起精 磨和修光作用。 深磨法生产率高, 砂轮耐用。适用于 大批量生产刚度大 的短轴。 2)无心磨削法 在无心外圆磨床上磨外圆。工件放在磨轮和导轮之 间,由托板支撑着进行磨削。 因工件不用顶尖支撑,所以称为无心磨。 (2)磨削外圆的工艺特点 1)加工精度高、表面粗糙数值小。 2)径向分力大,易使工件产生变形,影响加 工精度。 3)砂轮有自锐性。 4)磨削温度高,一般可达800~1000℃,为此 必须采用大量的切削液,以降低磨削温度。 5)无心外圆磨不能磨削断续表面。 3、研磨外圆 利用附着或压嵌在研具表面上的游离磨粒, 借助于研具与工件在一定压力下的复杂的相对 运动,从工件表面切除微薄的一层金属,以获 得尺寸精度、形状精度高和表面粗糙度数值很 小的表面。 研磨外圆是在精车或精磨的基础上进行的。 研磨外圆分手工研磨和机械研磨两种。 4、超级光磨外圆 (1)超级光磨外圆方法 它是由装有油石条的磨头,以很小的压力对工件表 面进行光整加工的过程。 工件作低速旋转运动; 磨头沿工件轴向作迅速而短促的往复运动; 磨头还沿工件轴线作缓慢的进给运动。 (2)超级光磨的工艺特点 超级光磨的作用是去除加工表面在前一工序 遗留下来的微观波峰,因去除量很小,所以一般 不留光磨余量。 超级光磨后表面粗糙度可达Ra0.025-0.012 μm,有时可达Ra<0.012 μm(呈镜面状),但 它不能提高工件的形位精度。 5、抛光外圆 利用高速旋转的涂有磨膏的软砂轮工具, 对工件表面进行摩擦加工的工艺过程。 磨膏是由油脂(包括硬质酸、煤油、石蜡 等)和磨粒(氧化铬、氧化铁等)混合而成。 抛光后,表面呈光泽的镜面状,表面粗糙 度可达Ra0.05~0.012 μm。 一般多采用手工抛光,近年出现了液磨抛 光、电抛光等新技术。 三、外圆表面加工方法的选用 1、影响外圆加工方案的主要因素 工件材料、加工精度、热处理状态 2、典型外圆加工方案 (1)粗车 (2)粗车-半精车 车削 (3)粗车-半精车-磨 加工路线 (4)粗车-半精车-粗磨-精磨 磨削 (5)粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨 (6)粗车-半精车-精磨 第二节 内圆表面的加工 一、孔的技术要求 二、孔的加工方法 尺寸精度 形状精度 位置精度 表面质量 钻、扩、铰、镗 拉 磨、珩磨、研磨 1、钻孔 (1)钻孔的方法 a)钻头旋转,工件不转(如在钻 床、铣床或镗床上钻孔); b)工件旋转,钻头不转(如在车 床上钻孔)。 钻床加工:钻 孔、扩孔、铰孔、 攻丝、锪锥孔、 锪柱孔、锪反鱼 眼坑、锪凸台 (2)钻孔的工艺特点 1)钻孔容易产生引偏 中心线歪斜或孔径变化,这种误差在以后的加工 中很难纠正。 采用工件回转的钻孔方式一般不会出现引偏缺陷。 ? 解决办法有 a)钻孔之前预先加工端面; b)在钻小而深的孔时,采用较小的进给量; c)采用短而粗的尖钻进行预钻; d)用钻模钻套来引导钻头; e)仔细刃磨钻头,使两个主刀刃对称一致; 2)钻孔排屑困难,切削热 不易散发。 3)钻孔时轴向抗力大。 解决办法是采用群钻 1)群钻修磨了横刃,把横刃 磨到只有原长的1/5-1/7; 2)磨出月牙槽,形成了凹圆 弧刃 R ,增大了横刃附近主刀刃 各点的前角; 3)单边磨出分屑槽,把整块 切屑分散为几块,有利于排屑, 也有利于切削液注入到切削区。 因此,群钻大大提高了钻头的 切削性能和效率。 2、扩孔 使用扩孔钻对已经钻、铸、锻及冲出孔作进一步的 扩大加工。 工艺特点: (1)扩孔钻钻心大,刚度好,导向性好; (2)没有横刃,切削平稳; (3)能纠正孔中心的歪斜; (4)扩孔精度较高,表面粗糙度较小。 3、锪孔 用锪钻在已有的孔上锪出圆柱形或圆锥形的沉坑称 为锪孔。 (1)顶角为60°的圆锥形锪钻用于清除毛刺; (2)顶角为75°的用于锪埋头铆钉沉坑; (3)顶角为90°的用于锪埋头螺钉沉坑; (4)用端面锪钻来加工凸台平面。 4、铰孔 对于要求较高且直径不很大又未淬硬的孔,常常用 铰刀来加工。 铰孔分手铰和机铰两种。 ? 铰孔的工艺特点 (1)精度高,表面粗糙度数值小 铰刀刚度好、刀齿数多(6~12个齿)、因而 导向性好。 铰刀的工作部分分为切削部分和修光部分, 后者起到校准孔径和修光孔壁的作用。 铰削余量小,速度低,所以切削力和切削热 都小,工件变形小。 但铰孔不能校正原孔轴线的偏斜。 (2)铰孔适应性差 一把铰刀只适用于加工一种公差带的孔, 对于非标尺寸的孔、台阶孔和盲孔均不适于 铰孔。 (3)铰孔精度主要取决于铰刀精度 铰孔的精度不是靠机床的精度保证,所以 铰孔不需要精密机床。 机铰时常用浮动加头装卡铰刀,以非刚性 连接代替刚性连接,使铰刀浮动。从而消除 铰刀与孔之间产生的同轴误差,同时也能消 除各种偏斜所引起的孔径扩大。 5、镗孔 镗孔是用镗刀对工件上已钻出、铸出或锻出 的孔作进一步加工。 镗孔一般用于较大孔的加工。 按加工时的运动,镗孔有以下几种形式: (1)工件回转,刀具进给; (2)刀具回转并进给,工件不动; (3)刀具回转,工件进给。 (1)工件回转,刀具进给 该方法的特点在于加工后孔的中心线与工 件旋转轴线一致,可保证在一次安装中加工的 内孔和外圆有较高的同轴度并与端面垂直。 刀具进给方向不 平行与回转中心或者 不成直线运动,都不 影响镗孔轴线的位置 和直线性,也不影响 被加工孔在任一截面 的圆度。 (2)刀具回转并进给,工件不动 该方式能保证镗孔的 中心和机床主轴的中心 线一致,但镗杆伸长引 起的刚度变化会导致孔 误差,镗后的孔会产生 锥度, 此方式常用于较小的 箱体零件和较短孔的加 工。 (3)刀具回转,工件进给 这是常用的一种镗孔方 式。因工作台行程长度大, 可用于镗削箱体两壁相距 较远的同心孔系。 进给运动的偏斜或非直 线运动并不影响孔径。 实际生产中,镗杆常使 用刀套以引导和支撑镗杆, 保证孔的相互位置精度。 (2)镗孔的工艺特点 1)镗孔的适应性强 2)易保证位置精度 3)可以校正原有孔的轴线歪斜或位置偏斜 4)生产效率低。 (3)镗刀 镗刀有单刃镗刀 和浮动镗刀两种。 6、拉孔 拉孔是在拉床上用拉刀拉削的形式加工孔的方法。 拉孔是一种高精度、高效率的先进加工方法。 (1)拉刀 可以把拉刀看成是多把刨刀 按高低不同排列成对的多刃刀具。 拉刀由柄部、颈部、过渡锥、 前导部、切削部、校正部、后导 部等部分组成。 (2)工艺特点 1)生产效率高 2)加工精度高。 3)适应范围广。 4)拉刀结构复杂,成本昂贵。 7、磨孔 磨孔是用高速旋转的砂轮对孔进行精加工的 方法。 ? 磨孔的工艺特点 (1)与磨外圆相比,生产效率低,表面粗糙度数值 大。 主要是由于砂轮轴刚性差,切削深度小,砂轮直径较 小切削速度小造成的。 (2)砂轮需经常修整和更换。 首先是由于砂轮直径小,转速高,同一时间内每一 磨粒的切削次数多,砂轮磨损快; 其次,砂轮与工件孔的实际接触面积大,单位面积 压力小,砂轮自锐性降低且易堵塞,故需经常修整和 更换。 8、研磨孔 研磨孔是用研磨棒做研具,使研磨棒与工件 做相对运动,利用期间的研磨剂磨去工件加工 表面上的很薄的一层余量,以提高孔的精度和 减小表面粗糙度数值。 9、珩磨孔 珩磨孔是在较低 的切削速度下,用带 有磨条的珩磨头对孔 进行光整加工的方法。 珩磨头由机床带 动低速旋转的同时做 较高速的往复运动。 三、内圆表面加工的方法的选用 1、选用的复杂性 (1)孔的加工方法多,有钻、扩、铰、镗、 拉、磨、珩磨、研磨等。 (2)孔的类型多, (3)有在实体上加工孔,也有对已有孔进 行的加工。 (4)被加工材料的性能不同等。 2、孔加工方案的制订 序 加工方案 号 1 钻孔 2 钻---铰 3 钻---扩---铰 4 钻---扩---粗铰---精铰 加工精度 IT11-IT13 IT7—IT8 IT6—IT8 IT6—IT7 表面粗糙度 适用范围 Ra/μm 12.5-25 任何批量,实体工件 1.6-3.2 0.4-1.6 0.4-0.8 不淬火钢件,铸 铁件和非铁合金 件小孔,细长孔 5 粗镗---半精镗---铰 IT7—IT8 0.8-1.6 6 (钻)粗镗---拉 IT7—IT8 0.4-1.6 7 (钻)粗镗---半精镗 IT9—IT10 3.2-6.3 8 (钻)粗镗---半精镗---精镗 IT7—IT8 0.8-1.6 9 粗镗---半精镗---浮动镗 IT7—IT8 0.8-1.6 10 (钻)粗镗---半精镗---磨 IT7—IT8 0.8-1.6 11 (钻)粗镗---半精镗---粗磨- IT6—IT7 0.4-0.8 --精磨 Φ30-100铸锻孔 成批,大量生产 除淬火件外各种 零件小批生产 成批,大量生产 钢及铸铁件孔的 精加工 第三节 平面的加工 一、平面的技术要求 二、平面的加工方法和工艺特点 三、平面加工方法的选用 一、平面的技术要求 1、形状精度 包括平面度、直线度。 2、位置精度 包括平面与平面、平面与其他表面间的位 置尺寸精度、平行度、垂直度和倾斜度等。 3、表面精度 包括表面粗糙度、表层硬度、残余应力和 显微组织等。 二、平面的加工方法和工艺特点 平面包括各种箱体、盘形和板形等零件的主 要表面。有水平面、垂直面和斜面等。平面之 间的联结又形成了各种沟槽,包括直槽、V形 槽、T形槽、燕尾槽等。 平面的加工方法有车削、刨削、铣削、磨削、 刮研、研磨、抛光等。 1、平面车削 2、平面的刨削 刨削平面是平面加工中较常 用的方法之一。 中小零件上的平面在牛头刨 床上加工,大型零件上的平面 在龙门刨床上加工,零件上封 闭的内平面(如键槽)可在插 床上加工。 牛头刨床加工 (a)刨水平面 (b)刨垂直面 (c)刨斜面 (d)侧直槽 (e)刨V形槽 (f)刨T形槽 (g)刨燕尾槽 (h)刨成形面 刨削表面的工艺特点 (1)生产效率低,加工精度低。 (2)易保证相互的位置精度。 (3)宽刃刨刀的刨削精度高。 但刨刀的结构简单,机床调整也较方便,适 应性强,刨削窄而长的表面时,也可得到较高 的生产率。 3、平面的铣削 周铣法 用圆柱铣刀的圆周上分布 的刀齿加工平面的方法 顺铣 逆铣 端铣法 用圆柱铣刀端面分布的刀齿加工 平面的方法 周铣法 端铣法 逆铣 顺铣 ? 端铣和周铣的特点 (1)端铣比周铣加工表面质量高。 (2)端铣比周铣切削速度高。 (3)端铣比周铣过程平稳。 因此,端铣比周铣应用多。但周铣可采用 卧式铣床,在同一刀轴上可安装数把铣刀, 同时加工几个平面,故在生产中仍然采用。 ? 铣削平面的工艺特点 (1)铣削平面的方式灵活,适应性强,加 工范围广。 (2)铣削可粗铣也可精铣。 (3)铣削和刨削相比铣削速度高,生产效 率高。但加工窄长工件时,刨削效率更高。 铣削 加工 应用 3、磨削 中小零件的高精度平面及淬火钢件的平 面精加工大多采用平面磨削的方法。 平面磨床的磨削方式有两种:一种是用 砂轮的圆周磨削平面的周磨,另一种是用 砂轮的端面磨削平面的端磨。 磨削 加工 应用 周磨的特点 周磨时砂轮与工件的接触面积小,发热少, 排屑和冷却情况好,因此工件的加工质量好, 应用较为广泛。 端磨的特点 磨头为立式安装,轴向受力,刚性好,可以 采用较大的磨削用量; 砂轮与工件接触面积大,生产率高。 但端磨时砂轮的磨损影响尺寸和几何形状精 度,磨削热使工件产生变形,加工精度差。 为提高生产率,在成批生产中一般箱体上的 平面常采用端磨。 4、平面刮研 当用其它加工方法难以达到尺寸、表面几何 形状等精度要求,而工件又未经淬硬时,可用 刮研来加工平面。 刮研能使两个平面达到良好的接触和紧密配 合。形状误差和相对位置误差极小,表面粗糙 度数值也很小。 5、平面研磨 平面研磨是平面的最后精加工方法。 6、平面抛光 抛光平面是对工件平面进行光整加工。 三、平面加工方法的选用 序 加工方案 号 1 粗车——精车 加工精度 表面粗糙度 Ra μm 适用范围 IT8-IT11 1.6-12.5 车削工件的端面 2 粗铣(或粗刨) 3 粗铣——精铣 IT11-IT13 12.5-25 IT7-IT10 1.6-6.3 不淬火钢,铸铁和非 铁金属件的平面 4 粗刨——精刨 IT7-IT10 1.6-6.3 5 粗铣(刨)——拉 IT6-IT7 0.4-0.8 6 粗铣(刨)-精铣(刨)- IT5-IT6 0.2-0.8 磨 钢,铸铁的中小零件 的平面