外圓表面加工

外圓表面加工第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日§1外圓面加工概述

外圓面是軸類、套類和盤類等回轉(zhuǎn)體零件的主要表面外圓面的主要技術(shù)要求有尺寸精度形狀精度位置精度表面質(zhì)量

尺寸精度主要是直徑和長度；

形位精度形狀和位置如：圓度、圓柱度、同軸度、垂直度、跳動量等；

表面質(zhì)量即表面粗糙度，表層的加工硬化和加工應(yīng)力，金相組織變化等。第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日單件、小批量中常采用臥式車床加工；成批、大量生產(chǎn)中常采用仿形車床、自動車床、多刀半自動車床和轉(zhuǎn)塔車床加工；對于大尺寸工件常采用大型立式車床加工；對于復(fù)雜形狀的高精度外圓成形表面還可采用數(shù)控車床加工。

依據(jù)毛坯情況和加工要求，分為粗車、半精車、精車和精細車等加工階段。一、外圓車削

第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日分類精度(IT)Ra（μm)措施荒車＞13＞50大進給量，較低切削速度粗車12～ll50-12.5大進給量，切削速度低半精車10～96.3-312進給量較小，切削速度稍高精車8～71.6-0.8高速切削，小進給量精細車6～50.4以下超高速切削：微小進給車削外圓的方法及效果第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日荒車毛坯為自由鍛件或大型鑄件時，其加工余量很大且不均勻，荒車可以切除大部分余量，減少其形狀和位置偏差，為保證后續(xù)加工的加工精度作準備粗車中小型鑄鍛件可直接進行粗車粗車的主要任務(wù)是采用較大的背吃刀量、較大的進給量和中等切削速度，迅速切除毛坯上多余的金屬層，盡可能提高生產(chǎn)率第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日半精車粗車之后為磨削或精車安排的預(yù)加工，其主要任務(wù)是提高尺寸精度和減小粗糙度值

精車達到精度要求的最終加工或為磨加工和光整加工作準備的預(yù)加工

精細車用于有色金屬加工或者精度要求很高而形狀復(fù)雜、不便磨削與光整加工的鋼件的最終加工

第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日提高外圓表面車削生產(chǎn)率的措施采用高速車削或強力車削采用新型刀具材料采用先進的車削設(shè)備采用加熱車削、低溫冷凍車削、振動車削等方法加工，減少切削阻力，提高刀具壽命

第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日車削外圓的特點：l.可采用高速或強力切削，生產(chǎn)率高；2．刀具成本低；3．可一次裝夾同時加工幾個不同表面；4．適于加工除淬硬鋼以外的各種材料。第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、外圓磨削

外圓面精加工的主要方法

Ra：0.4～0.2μm，精度IT6級。既能加工淬硬零件，也能加工未淬火零件根據(jù)不同的加工精度和粗糙度要求，外圓磨削可分為粗磨、精磨、精密磨削和超精密磨削

根據(jù)工件的定位方式和裝夾狀況，外圓磨削分為中心磨削和無心磨削兩種方式第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日中心磨削又稱普通外圓磨削，工件以中心孔或外圓定位深磨法縱磨法橫磨法第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日縱磨法

縱磨法磨削外圓時，砂輪的高速旋轉(zhuǎn)為主運動，工件作圓周進給運動的同時，還隨工作臺作縱向往復(fù)運動，實現(xiàn)沿工件軸向進給。每單次行程或每往復(fù)行程終了時，砂輪作周期性的橫向移動，實現(xiàn)沿工件徑向的進給，從而逐漸磨去工件徑向的全部留磨余量。磨削到尺寸后，進行無橫向進給的光磨過程，直至火花消失為止。由于縱磨法每次的徑向進給量少，磨削力小，散熱條件好，充分提高了工件的磨削精度和表面質(zhì)量，能滿足較高的加工質(zhì)量要求，但磨削效率較低?？v磨法磨削外圓適合磨削較大的工件，是單件、小批量生產(chǎn)的常用方法。第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日橫磨法

采用橫磨法磨削外圓時，砂輪寬度比工件的磨削寬度大，工件不需作縱向（工件軸向）進給運動，砂輪以緩慢的速度連續(xù)地或斷續(xù)地沿作橫向進給運動，實現(xiàn)對工件的徑向進給，直至磨削達到尺寸要求。其特點是：充分發(fā)揮了砂輪的切削能力，磨削效率高，同時也適用于成形磨削。然而，在磨削過程中砂輪與工件接觸面積大，使得磨削力增大，工件易發(fā)生變形和燒傷。另外，砂輪形狀誤差直接影響工件幾何形狀精度，磨削精度較低，表面粗糙度值較大。因而必須使用功率大，剛性好的磨床，磨削的同時必須給予充分的切削液以達到降溫的目的。使用橫磨法，要求工藝系統(tǒng)剛性要好，工件宜短不宜長。短階梯軸軸頸的精磨工序，通常采用這種磨削方法。第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日深磨法

工件旋轉(zhuǎn)和作慢速軸向運動；砂輪只作高速旋轉(zhuǎn)運動。適于加工剛性大短軸（大量）。深磨法是一種比較先進的方法，生產(chǎn)率高，磨削余量一般為0.1~0.35mm．用這種方法可一次走刀將整個余量磨完。磨削時，進給量較小，一般取縱進給量為1~2mm／r,約為“縱磨法”的15%，加工工時約為縱磨法的30~75%。第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日外圓磨削方式第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日提問：上述中心磨削法是以軸的中心孔作定位基準，它是怎樣使該軸旋轉(zhuǎn)的？在上圖中代表什么？第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日第十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日問題車削細長軸時，常采用哪些措施增加工件的剛性，提高加工質(zhì)量？第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日答：1）在三爪卡盤與工件之間，增加一圈鋼絲，減少接觸面積，使工件在卡盤內(nèi)能自由調(diào)節(jié)位置，避免夾緊時彎曲力矩和避免切削產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；2）尾架采用彈性頂尖，工件受熱伸長時，頂尖可后退，避免因此頂彎細軸；3）采用三支承塊的跟刀架，提高工件剛性；4）改變走刀方向，反向進給，使工件受拉向力而不易產(chǎn)生彎曲變形。第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日問題：磨削為什么能加工淬硬的材料？為什么磨削工件的精度高、表面粗糙度低？第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日答：因為1）磨床的結(jié)構(gòu)剛性好；2）砂輪切入運動機構(gòu)可以精密調(diào)節(jié)，因而可精密控制切削深度ap；3)砂輪的磨粒微細、銳利、分布稠密且高速運動，每一磨粒只從工件表面切下極薄的一層切屑。所以磨削可加工淬硬材料和加工出精度高、表面粗糙度低的工件。第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日無心磨削直接以磨削表面定位加工無心外圓磨削工作原理

工件靠自身外圓柱定位，置于砂輪和導(dǎo)輪之間，由托板支承，其中心略高于砂輪和導(dǎo)輪中心連線，由于導(dǎo)輪與工件的摩擦力較大，。故磨削時工件由導(dǎo)輪帶動旋轉(zhuǎn)。而導(dǎo)輪軸線相對于工件傾斜一角度，它與工件接觸點的線速度可分解為使工件旋轉(zhuǎn)的V工和使工件軸向移動的V通，從而對直通式工件進行自動加工。第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日提問：1.采用工件中心為何要高于砂、導(dǎo)輪連線？2.無心磨的導(dǎo)輪外形為何要修整成單葉雙曲面？3.為什么無心磨床上不能加工帶長鍵的軸？第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日無心磨削具有以下工藝特征無須打中心孔，且安裝工件省時省力，可連續(xù)磨削，故生產(chǎn)效率高尺寸精度較好；但不能改變工件原有的位置誤差支承剛度好，剛度差的工件也可采用較大的切削用量進行磨削第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日容易實現(xiàn)工藝過程的自動化前工序的形狀誤差會影響磨削的加工精度，且不能改善加工表面與工件上其它表面的位置精度，并有一定的棱圓度誤差產(chǎn)生，圓度誤差一般不小于0.002mm所能加工的工件有一定局限，不能磨帶槽的工件，也不能磨內(nèi)外圓同軸度要求較高的工件第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日2.外圓磨削的特點1)加工精度高，包括尺寸精度、形位公差精度和表面粗糙度的要求；2)可加工普通鋼和淬硬鋼，但不適于加工塑性大的材料；3)加工面的高溫易使工件表層產(chǎn)生殘余應(yīng)力或微小的裂紋。第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日3.先進磨削方法1）高光潔磨削——磨削后工件表面得到Ra＜0.1μm的方法。高光潔磨削除使用高精度磨床外，還采用具有微刃性及微刃之間等高性的砂輪。磨削中，銳利的微刃逐漸磨損為半鈍化狀態(tài)，這時的微刃能在一定壓力下對工件表面產(chǎn)生摩擦拋光，從而得到低Ra值的加工表面。高光潔磨削可加工各種回轉(zhuǎn)面、平面和成形面，生產(chǎn)效率高，能部分地修正工件的形位公差。第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日2）高效磨削——指金屬切除率（mm3/s·mm）高于常規(guī)磨削5倍的磨削。（1）高速磨削主運動速度＞50m/s的磨削。進給量與普通磨削相同，故磨削時每個磨粒切削厚度很薄，即每個磨粒的負荷很小。從而使砂輪使用壽命和生產(chǎn)率提高；工件表面精度高，表面質(zhì)量高。高速磨削應(yīng)采用含極壓添加劑的切削液，含硫、磷、氯、碘等的添加劑在高溫下能與金屬表面生成吸附膜，可防止高溫時磨粒與工件直接接觸，保持潤滑作用。（2）強力磨削大的進給量（十幾mm）和小的軸向進給量（0.000166～0.005m/s）的磨削。生產(chǎn)率高，磨削范圍大，加工精度穩(wěn)定。第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日（3）砂帶磨削用粘有砂粒的砂帶作工具的磨削。其特點是加工精度、生產(chǎn)率高，散熱條件好，加工表面質(zhì)量好；設(shè)備簡單，可加工回轉(zhuǎn)內(nèi)、外表面、平面和成形表面。第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日研磨是在研具和工件之間置發(fā)研磨劑，對工件表面進行光整加工的過程。三、研磨外圓第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日機械研磨工作原理磨盤由上、下鑄鐵研磨盤組成。下研磨盤與機床轉(zhuǎn)軸剛性聯(lián)接，上研磨盤為浮動聯(lián)接，可按下研磨盤自動調(diào)整。兩磨盤之間的分隔板上開有放置工件的長槽，槽與隔板徑向線傾斜一定的角度。當下研磨盤轉(zhuǎn)動時，分隔板由偏心軸帶動作偏心轉(zhuǎn)動，工件除在槽內(nèi)轉(zhuǎn)動外，還作軸向滑動，故其表面在研磨劑作用下便均勻地切除余量，獲得復(fù)雜的網(wǎng)狀軌跡，。第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日提問：分隔板的作用是什么？分隔板作何種運動？為什么會作這種運動？為什么要作這種運動？第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日研具應(yīng)采用比工件軟的材料制成，一般采用灰鑄鐵，或是銅、鉛和木材制成，在研磨時，部分磨粒在一定的切削壓力下嵌入研具表面，從而在工件表面磨去一層極薄的金屬。第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日超精加工是降低零件表面粗糙度，延長零件零件壽命的一種高生產(chǎn)率的光整加工方法。四、超精加工第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日超精加工工作原理

它由油石條組成的簡單磨頭以衡力輕壓于工件表面，兩者之間注入切削液形成油膜，并作往復(fù)擺動。工件(一般是軸類零件)作旋轉(zhuǎn)運動，且工件相對于磨頭作軸向進給運動，油石條便對工件表面的微觀毛刺和切痕進行修磨。初時接觸面小，單位面積壓力大，工件的微觀不平度迅速被磨平，隨著接觸面不斷增大，單位面積壓力不斷下降，同時油石條磨粒變鈍，切削過程轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翏伖獾墓庹庸み^程。最后，因單位壓力極小，油石與工件被油膜完全隔開。第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日拋光是用涂有拋光膏的高速旋轉(zhuǎn)的軟輪對工作表面進行光整加工的過程。拋光的工作原理

用布、皮革或毛氈等疊制的拋光輪的圓周上涂刷拋光膏(磨料加油脂配成)，作高速旋轉(zhuǎn)，使壓在拋光輪上的工件表面受高速擦磨而出現(xiàn)高溫，于是表層金屬被磨粒擠壓而產(chǎn)生塑性流動，填平原有的微觀不平度，遂使工件表面呈鏡狀。五、拋光第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日§3外圓加工方案的選擇

選擇外圓的加工方法，除應(yīng)滿足圖紙技術(shù)要求之外，還與零件的材料、熱處理要求、零件的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)綱領(lǐng)及現(xiàn)場設(shè)備和操作者技術(shù)水平等因素密切相關(guān)外圓加工的主要方法是車削和磨削。對于精度要求高、表面粗糙度值小的工件外圓，還需經(jīng)過研磨、超精加工等才能達到要求；對某些精度要求不高但需光亮的表面，可通過滾壓或拋光獲得第三十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日外圓表面的加工方案第三十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日一、加工淬火鋼件粗車一半精車─淬火一粗磨一精磨一研磨或拋光等(IT7~IT6，Ra0.1～0.008)。二、加工不淬鋼件或鑄鐵件粗車一半精車一精車(IT8～IT7，Ral.6-~0