機械制造技術(shù)第一章3-8

1、第一章 典型表面的加工工藝 1.1 平面加工 1.2 外圓表面加工 1.3 孔加工 1.4 成形表面加工1.1 平面加工 1.1.1 平面的技術(shù)要求 1.1.2 平面加工方案分析 1.1.3平面的加工方法 根據(jù)平面所起的作用不同，大致可以分為如下幾種： (1) 非配合平面 (2) 配合平面 (3) 導向平面 (4) 端平面 (5) 精密量具表面 1.1.1 平面的技術(shù)要求 1 形狀精度 指平面本身的直線度、平面度公差。 2 位置尺寸及位置精度 指平面與其他表面之間的位置尺寸公差及平行度、垂直度公差等。 3 表面質(zhì)量 指表面粗糙度、表面波度和表層物理力學性能等 1.1.2 平面加工方案分析 1

2、低精度平面的加工 2 中等精度平面的加工 3. 高精度平面的加工 4精密平面的加工 平面加工方案框圖 1.1.3平面的加工方法1平面的車削加工 2平面的銑削加工 （1）粗銑平面（2）精銑平面 3平面的刨削加工和拉削加工（1）粗刨平面（2）精刨平面平面的磨削加工 （1）端面磨削 （2）圓周磨削 5平面的光整加工 （1）平面的研磨 （2）平面的刮研 （3）平面拋光 6 電解磨削平面、線切割平面 1.2 外圓表面加工 1.2.1 外圓表面的技術(shù)要求 1.2.2 外圓表面加工方案分析 1.2.3 外圓表面的加工方法1.2.1 外圓表面的技術(shù)要求 （1）尺寸精度 （2）形狀精度 （3）位置精度 （4）表

3、面質(zhì)量 1.2.2 外圓表面加工方案分析 1 低精度外圓表面的加工 2 中等精度外圓表面的加工 3 較高精度外圓表面的加工 (1) 粗車一半精車磨 (2) 粗車半精車精車 4. 高精度外圓表面的加工 (1)粗車一半精車粗磨精磨 (2)粗車一半精車精車精細車 5. 精密外圓表面的加工 外圓表面的加工方案 1.2.3 外圓表面的加工方法 1. 外圓表面的車削加工 2. 細長軸外圓表面的車削加工 3. 外圓表面的磨削加工 4. 外圓表面的精密加工1. 外圓表面的車削加工 (1) 粗車 (2) 半精車 (3) 精車 (4) 精細車 多刀加工 在車床上改裝的液壓仿形刀架加工示意圖 2. 細長軸外圓表面的

4、車削加工（1）細長軸外圓的車削特點及其工藝措施細長軸加工時具有如下特點：1）細長軸剛性很差，在車削時如裝夾不當，很容易因切削力及重力的作用而發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動，從而影響加工精度和表面粗糙度。2）細長軸的熱擴散性能差，在切削熱的作用下，會產(chǎn)生相當大的線膨脹。如果軸的兩端為固定支承，則會因受擠而彎曲變形。當軸以高速旋轉(zhuǎn)時，這種彎曲所引起的離心力，將使彎曲變形進一步加劇。3）由于細長軸比較長，加工時一次走刀所需時間多，刀具磨損較大，從而增加了工件的幾何形狀誤差。針對上述特點，車削細長軸外圓時，通常采取以下相應(yīng)措施：1）針對剛性差的問題，可增大車刀主偏角，使徑向切削分力減?。桓淖冏叩斗较?，使工件在

5、切削時受軸向分力作用形成拉應(yīng)力狀態(tài)；改進工件的裝夾方法，采用中心架或跟刀架以增強工件剛性。2）對熱變形大的問題，可改進刀具幾何角度，如采取大前角以減少切削熱；充分使用冷卻液，減少工件所吸收的熱量；采用彈簧頂尖，當工件受熱膨脹時，可以壓縮尾座頂尖的彈簧而自由伸長，避免發(fā)生彎曲變形。3）針對刀具磨損問題，可以選用硬度和耐磨性較高的刀片材料，并提高刀片的刃磨質(zhì)量，以延長刀具使用壽命。 （2）細長軸外圓的車削方法 通常，車削細長軸時，多采用中心架或跟刀架。由于使用中心架車削，需要接刀，同時不能一次車削全長，而且提高工件的剛性也不如跟刀架明顯，所以多數(shù)情況車削細長軸均采用跟刀架。但使用跟刀架時，支承工件

6、的兩個支承塊對工件的壓力要適當，壓力過小，甚至沒有接觸，則不能起到提高工件剛性的作用；若壓力過大，工件被壓向車刀，切深增加。車出的工件直徑就小，當跟刀架繼續(xù)移動后，支承塊支承在小直徑外圓上，支承塊與工件脫離切削力使工件向外讓開，切削深度減小，車出的直徑就變大，以后跟刀架又再跟到大直徑外圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑減小，這樣連續(xù)有規(guī)律的變化，就會把細長工件車成“竹節(jié)”形。此外，跟刀架支承塊的弧面形狀對所車細長軸的精度也有較大的影響。 （3）細長軸的先進切削法反向走刀車削法 特點： 1）細長軸左端纏有一圈鋼絲，利用三爪卡盤夾緊，以減少接觸面積，使工件在卡盤內(nèi)能自由調(diào)節(jié)其位置，避免夾緊時形成

7、彎曲力矩，且切削過程中發(fā)生的變形也不會因卡盤夾死而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 2）尾架頂尖改成彈性頂尖，當工件因切削熱發(fā)生線膨脹伸長時，頂尖能自動后退可避免熱膨脹引起的彎曲變形。 3）采用三個支承塊跟刀架，以提高工件剛性。 4）改變走刀方向，使大拖板由車頭向尾架移動。由于細長軸左端固定在卡盤內(nèi)，可以自由伸縮，所以反向走刀后，工件受拉力，不易產(chǎn)生彈性彎曲變形。而且反向走刀的平穩(wěn)性也比正向走刀好，其原因是反向走刀時車床小齒輪與床身上齒條的嚙合比較好。 由于采取這些措施，所以反向走刀車削法能達到較高的加工精度和較低的表面粗糙度。 反向走刀法 3. 外圓表面的磨削加工 （1）磨削方式 （2）提高外圓磨削生產(chǎn)率的措施

8、 1）縮短輔助時間 2）縮短機動時間無心磨削原理 多片砂輪磨削曲軸軸頸的示意圖 4. 外圓表面的精密加工 （1）低粗糙度磨削 （2）超精加工 超精加工過程大致有四個階段： 強烈切削階段； 正常切削階段； 微弱切削階段； 自動停止切削階段： 磨粒微刃及磨削中微刃變化 超精加工運動 1-回轉(zhuǎn)運動 2-進給運動 3-往復(fù)運動 超精加工軌跡 （3）光整加工 （4）滾壓加工 1）滾壓加工原理 滾壓加工是采用硬度較高的滾壓輪或滾珠，對半精加工的零件表面在常溫條件下加壓，使零件受壓點產(chǎn)生彈性及塑性變形。 2) 滾壓加工特點 滾壓加工與切削加工相比有許多優(yōu)點，因此常常取代部分切削加工，成為精密加工的一種方法，

9、其特點如下： 1）滾壓對前工序要求。滾壓前工序表面粗糙度不低于Ra 5m，壓前表面要洗凈，直徑方向加工余量為0.020.03m。滾壓后表面粗糙度為Ra 0.630.16m。 2）滾壓能使表面粗糙度變細，強化零件加工表面，其形狀精度及相互位置精度主要取決于前道工序，如果前工序圓柱度、圓度較差，反而會出現(xiàn)表面粗糙度不勻現(xiàn)象。 3）滾壓對象是塑性的金屬零件，并且要求材料組織均勻。 滾壓加工示意圖 (a)滾輪滾壓 (b)滾珠滾壓1.3 孔加工 1.3.1 內(nèi)孔表面的技術(shù)要求 1.3.2 內(nèi)孔表面加工方案分析 1.3.3 內(nèi)孔表面的加工方法1.3.1 內(nèi)孔表面的技術(shù)要求 1. 尺寸精度 指孔徑和孔深的尺

10、寸精度及孔系中孔與孔、孔與相關(guān)表面間的尺寸精度等。 2. 形狀精度 指內(nèi)孔表面的圓度、圓柱度及素線直線度和軸線直線度等。 3. 位置精度 指孔與孔(或與外圓表面)間的同軸度、對稱度、位置度、徑向圓跳動，孔與孔(或與相關(guān)平面)間的垂直度、平行度、傾斜度等。 4. 表面質(zhì)量 指內(nèi)孔表面的粗糙度及表層物理力學性能的要求等。 1.3.2 內(nèi)孔表面加工方案分析根據(jù)各種零件內(nèi)孔表面的尺寸、長徑比、精度和表面粗糙度要求，在實體材料上加工內(nèi)孔，其加工方案大致有以下幾類：1 低精度內(nèi)孔表面的加工 對精度要求不高的未淬硬鋼件、鑄鐵件及有色金屬件，經(jīng)一次鉆孔粗糙度可達到要求。2 中等精度內(nèi)孔表面的加工 對于精度要求

11、中等的未淬硬鋼件、鑄鐵件及有色金屬件，當孔徑小于30mm時，采用鉆孔后擴孔；孔徑大于30mm，采用鉆孔后粗鏜達到要求。3 較高精度內(nèi)孔表面的加工 對于精度要求較高的除淬硬鋼外的零件內(nèi)孔表面，當孔徑小于20mm時，應(yīng)采用鉆孔后鉸孔；孔徑大于20mm時，視具體條件，選用下列方案之一：鉆擴鉸；鉆粗鏜精鏜；鉆鏜(或擴)磨；鉆拉。4 高精度內(nèi)孔表面的加工 對于精度要求很高的內(nèi)孔表面，當孔小于20mm時，可采用鉆粗鉸精鉸方案?？讖酱笥?0mm時，視具體條件，選用下列方案之一：鉆擴(或鏜)粗鉸精鉸；鉆粗拉精拉；鉆擴(較大孔采用鏜)粗磨精磨。對于箱體零件的孔系加工，一般采用鉆或粗鏜半精鏜精鏜浮動鏜，在這條加工

12、路線中當工件毛坯上已有毛坯孔時，第一道工序安排粗鏜，無毛坯孔時則第一道工序安排鉆孔，后面的工序視零件的精度要求再作安排。5精密內(nèi)孔表面的加工 對于精度要求更高的精密內(nèi)孔表面，可在高精度內(nèi)孔表面加工方案的基礎(chǔ)上，視情況分別采用手鉸、精細鏜、精拉、精磨、研磨、珩磨、擠壓或滾壓等精細加工方法加工。內(nèi)孔表面加工方案框圖 1.3.3 內(nèi)孔表面的加工方法 1. 鉆孔 2. 擴孔 3. 鉸孔 4. 鏜孔 5. 磨孔 6. 深孔加工 7. 內(nèi)孔的精密加工 8. 箱體的孔系加工1. 鉆孔 鉆孔是采用鉆頭在實心材料上加工孔的一種方法。 鉆孔時鉆頭容易產(chǎn)生偏斜，從而導致被加工孔的軸心線歪斜。為防止和減少鉆頭的偏斜，

13、工藝上常采用下列措施： 1) 鉆孔前先加工孔的端面，以保證端面與鉆頭軸心線垂直。 2) 先采用90頂角直徑大而且長度較短的鉆頭預(yù)鉆一個凹坑，以引導鉆頭鉆削，此方法多用于轉(zhuǎn)塔車床和自動車床，防止鉆偏。 3) 仔細刃磨鉆頭，使其切削刃對稱。 4) 鉆小孔或深孔時應(yīng)采用較小的進給量。 5) 采用工件回轉(zhuǎn)的鉆削方式，注意排屑和切削液的合理使用。 2. 擴孔 擴孔是采用擴孔鉆對已鉆出、鑄出或鍛出孔的進一步加工的方法。 擴孔常作為精加工(如鉸孔)前的準備工序，也可作為要求不高的孔的終加工工序。3. 鉸孔 鉸孔是對未淬硬孔進行精加工的一種方法。 鉸孔主要用于加工中小尺寸的孔，孔的直徑范圍一般為3150mm。

14、鉸孔對糾正孔的位置誤差的能力很差，因此，孔的有關(guān)位置精度應(yīng)由鉸孔前的預(yù)加工工序保證。此外，鉸孔不宜于加工短孔、深孔和斷續(xù)孔。 4. 鏜孔 鏜孔是在擴孔的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一種常用的孔加工方法，可以作為粗加工，也可作為精加工，加工范圍很廣。 鏜孔刀具因受孔徑尺寸的限制，一般剛性較差，鏜孔時容易產(chǎn)生振動，生產(chǎn)率較低。但是由于不需要專用的尺寸刀具(如鉸刀)，鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，又可在多種機床上進行鏜孔，故單件小批生產(chǎn)中，鏜孔是較經(jīng)濟的方法。此外，鏜孔能夠修正前工序加工所導致的軸心線歪斜和偏移，從而可以提高位置精度。5. 磨孔 采用磨頭對淬火孔進行孔的精加工方法，一般在內(nèi)圓磨床上進行。 內(nèi)圓磨削工藝范圍行星式

15、內(nèi)圓磨削原理圖 無心內(nèi)圓磨削原理圖 6. 深孔加工一般將孔的長度L與孔徑D之比(L/D)大于5的孔稱為深孔。（1）深孔加工的工藝特點由于零件較長，工件安裝常用“一夾一托”方式，孔的粗加工多選用深孔鉆削或鏜削，對要求較高的孔則采用鉸削、珩磨或滾壓等工藝方法。深孔加工存在的問題：1) 由于深孔刀具一般都比較細長，強度和剛性較差，從而將導致加工的孔軸心線歪斜，加工中也容易發(fā)生引偏和振動。2) 刀具的冷卻散熱條件差，切削溫度升高會使刀具的耐用度降低。3) 切屑排出困難，不僅會劃傷已加工表面，嚴重時會引起刀具崩刃甚至折斷。針對上述三方面問題，工藝上常采用如下措施：1) 為解決刀具引偏，宜采取工件旋轉(zhuǎn)的方

16、式及改進刀具導向結(jié)構(gòu)。2) 為解決散熱和排屑，采用壓力輸送切削液以冷卻刀具和排出切屑；同時改進刀具結(jié)構(gòu)，使其既能有一定壓力的切削液輸入和斷屑，又有利于切屑的順利排出。深孔加工示意圖 （2）深孔鉆削方法 在單件小批生產(chǎn)中，深孔鉆削常采用加長麻花鉆在普通車床或轉(zhuǎn)塔車床上進行。 （3）深孔精加工 經(jīng)過鉆削的深孔，若需要進一步提高孔的尺寸精度和直線度，以及使表面粗糙細化等，可采用鏜刀頭鏜孔和浮動鏜孔(浮動鉸孔)。7. 內(nèi)孔的精密加工當套筒零件內(nèi)孔加工精度要求很高和表面粗糙度要求很細時，內(nèi)孔精加工之后還需要進行精密加工。 （1）精細鏜精細鏜由于最初是使用金剛石作刀具材料，所以又稱金剛鏜。 （2）研磨研磨

17、孔的原理與研磨外圓相同。研具通常是采用鑄鐵制的心棒，表面開槽以貯存研磨劑。內(nèi)孔研磨的工藝特點尺寸精度可達IT6級以上；表面粗糙度Ra為0.10.01m。2) 孔的位置精度只能由前工序保證。3) 生產(chǎn)率低，研磨之前孔必須經(jīng)過磨削、精鉸或精鏜等工序，對中小尺寸孔，研磨加工余量約為0.025mm。（3）珩磨珩磨是用46根砂條組成的珩磨頭對內(nèi)孔進行光整加工。（4）滾壓 微調(diào)鏜刀 1-鏜桿 2-套筒 3-刻度導套 4-微調(diào)刀桿 5-刀片 6-墊圈 7-夾緊螺釘 8-彈簧 9-鍵研磨棒 利用螺紋調(diào)壓的珩磨頭 l-本體 2-調(diào)整 3-砂條座 4-頂塊 5-砂條6-彈簧箍 7-彈簧 8-螺母磨粒在孔表面上形成

18、的軌跡 油缸滾壓頭1-心軸 2-蓋板 3-圓錐形滾柱 4-銷子 5-錐套 6-套圈 7-壓縮彈簧 8-襯套 9-止推軸承 10-過渡套 11-調(diào)節(jié)螺母8. 箱體的孔系加工 （1）平行孔系加工 （2）同軸孔系加工 （3）交叉孔系的加工 （4）箱體孔系加工的自動化 孔系分類 坐標測量裝置 用鏜模加工孔系 調(diào)頭鏜時工件的校正 深孔鏜頭 l-對刀塊 2-前導向塊 3-調(diào)節(jié)螺釘 4-后導向塊 5-刀體深孔鉸刀頭 1-螺釘 2-導向塊 3-刀體 4-楔形塊 5-調(diào)節(jié)螺母 6-鎖緊螺母 7-接頭1.4 成形表面加工 1.4.1 齒形加工 1.4.2 復(fù)雜型面的加工1.4.1 齒形加工 1. 齒輪的技術(shù)要求

19、2. 齒形加工方案選擇 3. 齒形加工方法1. 齒輪的技術(shù)要求 （1）傳遞運動的準確性 （2）傳動的平穩(wěn)性 （3）載荷分布的均勻性 （4）傳動側(cè)隙 2. 齒形加工方案選擇 齒形加工方案的選擇，主要取決于齒輪的精度等級、生產(chǎn)批量和齒輪熱處理方法等。 8級或8級以下精度齒輪的加工方案：對于不淬硬齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求；對于淬硬齒輪可采取滾(插)齒齒端加工齒面熱處理修正內(nèi)孔的加工方案。熱處理前的齒形加工精度應(yīng)比圖紙要求提高一級。 67級精度的齒輪有兩種加工方案：剃珩齒方案： 滾(插)齒齒端加工剃齒表面淬火修正基準珩齒；磨齒方案： 滾(插)齒齒端加工滲碳淬火修正基準磨齒。 剃珩齒方案生產(chǎn)率高，廣泛用于7級精度齒輪的成批生產(chǎn)中。磨齒方案生產(chǎn)率低，一般用于6級精度以上或雖低于6級但淬火后變形較大的齒輪。 對于5