武漢理工大學(xué),金屬工藝學(xué)零件典型表面加工方法的選擇lqh

第20章零件典型表面加工方法的選擇主要內(nèi)容20.1外圓面的加工20.2孔的加工20.3平面的加工20.4成形面的加工要求根據(jù)零件的基本的幾何形狀，正確選擇加工方法和加工方案；了解螺紋和齒輪齒形的加工方法。

重點內(nèi)容外圓表面、平面、孔的加工方法20.5螺紋的加工20.6齒輪齒形的加工目前一頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點120.1外圓面的加工方法外圓表面的典型零件軸類零件盤類零件套類零件目前二頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點2外圓表面的技術(shù)要求尺寸精度（如軸與軸孔配合尺寸）形狀精度（如圓度、圓柱度等）位置精度（如與其它外、內(nèi)圓表面的同軸度，與其它平面的垂直度等）表面質(zhì)量（如表面粗糙度、表層硬度、剩余應(yīng)力、顯微組織等）目前三頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3外圓表面的典型加工方法車削磨削目前四頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點420.1.1外圓表面的車削加工

20.1.1.1軸類零件外圓車削加工①前后頂尖目前五頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點520.1.1.1軸類零件外圓車削加工②三爪子定心卡盤對于加工較短軸存在定心誤差，有位置精度要求的表面應(yīng)在一次裝夾當(dāng)中加工。目前六頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點620.1.1.1軸類零件外圓車削加工③四爪單動卡盤目前七頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點720.1.1.1軸類零件外圓車削加工④加工細(xì)長軸（L/D≥20）中心架——用于加工階梯軸跟刀架——用于加工光軸目前八頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點820.1.1.1軸類零件外圓車削加工⑤加工錐面目前九頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點920.1.1.2盤類、套類零件外圓車削加工盤套類零件一般要保證外圓對軸線的同軸度端面對軸線的垂直度通常用卡盤裝夾零件最好一次裝夾：外圓、內(nèi)圓、端面一次加工完成不能一次裝夾：先加工內(nèi)圓，安裝在心軸上定心，再加工外圓和端面大批量生產(chǎn)：用六角車床、半自動車床大型盤類、環(huán)類零件：立式車床目前十頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點10外圓表面的車削加工特點車削加工的工藝范圍粗車、半精車、精車、精細(xì)車外圓表面車削加工設(shè)備及工藝特點生產(chǎn)率高，應(yīng)用廣泛，加工材料范圍較廣車削外圓時工件的裝夾特點裝夾方便快捷，易于保證位置精度目前十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點11外圓表面的車削加工方法比較粗車半精車精車切削用量背吃刀量

ap大很小進(jìn)給量

f較大很小切削速度vc低高速或低速刀具角度前角γo小大后角αo小大刃傾角λs負(fù)正加工質(zhì)量精度IT13~IT11IT10~IT9IT8~IT6Ra(μm)25~12.56.3~3.21.6~0.8目前十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點1220.1.2外圓表面的磨削加工外圓表面的磨削加工，可采用的方法有：外圓磨削法：

外圓磨削通常在外圓磨床上進(jìn)行。外圓磨削可采用縱磨法、橫磨法、綜合磨法和深磨法，也可在無心磨床上進(jìn)行，稱為無心外圓磨削法。高速磨削：高速磨削是使用高強(qiáng)度砂輪，磨削砂輪線速度從一般的30m/s提高到50m/s以上，可以提高生產(chǎn)率。細(xì)粗糙度磨削：使工件表面獲得粗糙度為Ra0.1～0.01微米的磨削工藝，通稱為細(xì)粗糙度磨削。細(xì)粗糙度磨削包括精密磨削、超精密磨削和鏡面磨削。目前十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點1320.1.3外圓表面的光整加工外圓表面光整加工的主要作用：是改善零件的表面質(zhì)量，有些光整加工還可以提高零件的尺寸精度和形狀精度。

1．研磨在磨具和工件之間置以研磨劑，并使研具和工件產(chǎn)生復(fù)雜的相對運動，磨料從工件上切除很薄金屬的光整加工過程。

2．超級光磨

用磨粒極細(xì)的磨條對工件表面進(jìn)行的一種光整加工方法。也叫超精加工。超級光磨適用于軸類零件圓柱表面的光整加工

3．拋光工件經(jīng)過拋光表面粗糙度可達(dá)Ra0.01～0．02，從而顯出光澤的表面，但切除金屬不均勻，工件尺寸精度不易控制。

目前十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點1420.1.4外圓加工方案的制訂加工方案尺寸公差等級表面粗糙度Ra(μm)適用范圍粗車粗車-半精車粗車-半精車-精車粗車-半精車-精車-精細(xì)車IT12~IT11IT10~IT8IT8~IT6IT6~IT525~12.56.3~1.61.6~0.80.4~0.2除淬火鋼外各種金屬特別有色金屬粗車-半精車-磨粗車-半精車-粗磨-精磨粗車-半精車-粗磨-研磨IT8~IT7IT6~IT5IT6~IT50.8~0.40.4~0.20.1~0.01淬火鋼和未淬火鋼，不易加工有色金屬影響因素：表面的精度和表面粗糙度Ra值、工件材料、熱處理要求、生產(chǎn)批量、零件結(jié)構(gòu)形狀、該表面處于零件的位置目前十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點15外圓表面加工方案

目前十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點1620.2孔的加工方法孔的種類緊固孔——精度要求不高。如螺栓、螺釘孔回轉(zhuǎn)體零件上的孔——要求精度和表面粗糙度，還要求同軸度和垂直度等。如軸套、法蘭盤、齒輪的軸孔箱體零件上的孔——要求精度和表面粗糙度，還要求“孔系”平行度、垂直度、同軸度等。如齒輪箱深孔（L/D>5）——加工困難。如汽缸體深油道孔目前十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點1720.2.1鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、拉孔1.鉆孔尺寸公差等級IT13~IT11、表面粗糙度Ra值25~12.5μm目前十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點18鉆孔的工藝特點容易產(chǎn)生“引偏”排屑困難切削熱不易傳散目前十九頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點191.鉆孔目前二十頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點202．?dāng)U孔尺寸公差等級IT10~IT9、表面粗糙度Ra值6.3~3.2μm與鉆孔相比的特點：剛性較好導(dǎo)向性好切削條件好能糾正鉆孔的軸線偏斜目前二十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點213.鉸孔尺寸公差等級IT8~IT6、表面粗糙度Ra值1.6~0.4μm鉸孔的工藝特點：鉸刀是定徑精加工工具，易保證孔的尺寸、形狀精度，生產(chǎn)率高。但適應(yīng)性較差。鉸刀與機(jī)床浮動連接，不能校正孔的位置誤差?？椎木群捅砻娲植诙戎饕Q于鉸刀的精度和裝夾方式以及加工余量、切削用量和切削液等目前二十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點22擴(kuò)孔，鉸孔目前二十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點234.鏜孔尺寸公差等級IT10~IT7、表面粗糙度Ra值6.3~0.8μm鏜孔工藝特點適應(yīng)性廣可以校正圓孔的軸線位置誤差生產(chǎn)效率低適合加工箱體、支架上的孔系，保證其位置精度目前二十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點244.鏜孔目前二十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點255.拉孔尺寸公差等級IT8~IT7、表面粗糙度Ra值1.6~0.8μm拉孔工藝特點生產(chǎn)率高加工質(zhì)量高拉床簡單，操作方便拉刀壽命長不能加工臺階孔和盲孔目前二十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點265.拉孔目前二十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點2720.2.2磨孔

磨削孔主要用于加工淬硬工件，精度要求較高和表面粗糙度較細(xì)的通孔，盲孔或帶斷續(xù)表面的孔（如帶有鍵槽的孔）等。尺寸公差等級IT6~IT8、表面粗糙度Ra值1.6~0.4μm與磨外圓相比的特點：表面粗糙度Ra值較大精度控制不如磨外圓方便生產(chǎn)率低主要用于：不適合鏜、鉸或拉削的高精度以及淬硬的孔目前二十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點28在磨床上磨內(nèi)孔遠(yuǎn)不如外圓磨削應(yīng)用那么普遍，其原因是：磨孔用的砂輪直徑小（為孔徑的0.6～0.9倍），砂輪磨損快，需要修正和更換，因而增加了輔助時間。砂輪直徑小而且受到機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的限制，通常很難達(dá)到正常的磨削速度（約為30m／s）。由于磨削速度低，所以磨孔的表面質(zhì)量不高。磨內(nèi)孔時，由于砂輪軸細(xì)，而且是懸臂安裝，所以剛性差，影響了磨孔的質(zhì)量和生產(chǎn)率。目前二十九頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點2920.2.3孔的光整加工為了進(jìn)一步提高孔的精度，得到更細(xì)的表面粗糙度，通常在精加工之后還要采用研磨,珩磨等光整加工方法。1.研磨孔的研磨和外圓研磨一樣，也是用研具和工件的相對運動，利用其間的研磨劑磨去工件表面很薄的一層余量（0.01～0.03mm）來進(jìn)行光整加工。2.珩磨珩磨是用磨粒很細(xì)的磨條（也叫油石）來進(jìn)行加工的。多用于圓柱孔的加工。珩磨頭工作時有兩種運動，即旋轉(zhuǎn)運動和軸向往復(fù)運動。為了使整個工件表面能均勻的加工到，磨條在孔的兩端都要露出約25mm的越程。目前三十頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點30孔的加工方法鉆,擴(kuò),鉸,鏜拉磨,珩磨,研磨孔的技術(shù)要求尺寸精度形狀精度位置精度表面質(zhì)量20.2.4孔的加工方案的選擇目前三十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點31序號加工方案加工精度表面粗糙度Ra/μm適用范圍1鉆孔IT11—T1312.5-25任何批量,實體工件2鉆—鉸IT7—IT81.6-3.2不淬火鋼件,鑄鐵件和非鐵合金件小孔,細(xì)長孔3鉆—擴(kuò)—鉸IT6—IT80.4-1.64鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸IT6—IT70.4-0.85粗鏜—半精鏜—鉸IT7—IT80.8-1.6Φ30-100鑄鍛孔6(鉆)粗鏜—拉IT7—IT80.4-1.6成批,大量生產(chǎn)7(鉆)粗鏜—半精鏜IT9—IT103.2-6.3除淬火件外各種零件小批生產(chǎn)8(鉆)粗鏜—半精鏜—精鏜IT7—IT80.8-1.69粗鏜—半精鏜—浮動鏜IT7—IT80.8-1.6成批,大量生產(chǎn)10(鉆)粗鏜—半精鏜—磨IT7—IT80.8-1.6鋼及鑄鐵件孔的精加工11(鉆)粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨IT6—IT70.4-0.820.2.4孔的加工方案的選擇目前三十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3220.3平面的加工方法20.3.1平面的車削加工a)三爪卡盤，b)四爪卡盤，c)花盤，d)立車尺寸精度IT10~IT8，表面粗糙度Ra值6.3~1.6μm目前三十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3320.3.2平面的銑、刨加工

銑和刨是平面加工的兩種基本方法。在多數(shù)情況下，刨削的生產(chǎn)率雖然比銑削的生產(chǎn)率低，但由于刨刀結(jié)構(gòu)簡單，刨床便宜，調(diào)整簡便，所以在單件小批生產(chǎn)中具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

尺寸精度IT10~IT8，表面粗糙度Ra值6.3~1.6μm目前三十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3420.3.3平面的拉削加工

拉削平面是一種高生產(chǎn)率的加工方法。在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中，拉削平面得到廣泛應(yīng)用。如發(fā)動機(jī)氣缸體和連桿的平面都用拉削加工。

目前三十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3520.3.4平面磨削1.平面磨削方法(1)周磨砂輪與工件接觸面積小,磨削熱少,排屑和冷卻條件好加工精度高生產(chǎn)率低適用于批量生產(chǎn)磨削精度較高的中小型零件(2)端磨接觸面積大,磨削熱多,排屑和冷卻條件差磨削精度低生產(chǎn)率高適用于成批大量生產(chǎn)目前三十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點362.平面磨削工藝特點機(jī)床系統(tǒng)剛性較強(qiáng)，加工質(zhì)量高機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，工件裝夾方便，生產(chǎn)率高成批，大量生產(chǎn)中可以磨削代替銑削與刨削去掉毛坯表面上的硬皮，既能提高生產(chǎn)率，又能有效保證加工質(zhì)量目前三十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3720.3.5平面研磨研磨平面多用于加工中小型工件平面研磨的原理和研磨外圓相同。加工的尺寸精度可達(dá)IT5或更高，表面粗糙度可達(dá)Ra0.1~0.01μm如果兩個平面的平行度不符合要求時，可在較厚的部位加大壓力，研磨時間延長一些，以便多去一些金屬，直到符合要求為止。當(dāng)工件尺寸大而被研磨的平面較小時，可手持研具進(jìn)行研磨。機(jī)械研磨平面的加工方法與研磨外圓類似，可以同時加工工件的兩個平行平面。目前三十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3820.3.6平面加工方法的選擇目前三十九頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點3920.3.6平面加工方法的選擇序號加工方案加工精度表面粗糙度Raμm適用范圍1粗車——精車IT8-IT111.6-12.5車削工件的端面2粗銑(或粗刨)IT11-IT1312.5-25不淬火鋼,鑄鐵和非鐵金屬件的平面3粗銑——精銑IT7-IT101.6-6.34粗刨——精刨IT7-IT101.6-6.35粗銑(刨)——拉IT6-IT70.4-0.86粗銑(刨)-精銑（刨）-磨IT5-IT60.2-0.8鋼,鑄鐵的中小零件的平面目前四十頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點4020.4成形面的加工方法成形面的種類回轉(zhuǎn)成形面直線成形面立體成形面成形面的技術(shù)要求a.尺寸精度b.形狀精度c.位置精度d.表面質(zhì)量成形面的加工方法：（1）成形刀具加工（2）利用刀具與工件間的特定相對運動目前四十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點4120.4.1用成形刀具加工工藝特點:可以車、銑、刨、拉、磨加工成型面加工精度主要取決于刀具精度易于保證同一批零件形狀及尺寸的一致性和互換性生產(chǎn)率高刀具重磨次數(shù)多,使用壽命長刀具設(shè)計制造復(fù)雜,成本高目前四十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點4220.4.2按運動軌跡法加工成形面

（1）按畫線或樣板加工精度低生產(chǎn)率低工人勞動強(qiáng)度大靈活性大用于單件、小批量生產(chǎn)目前四十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點43外球面的銑削內(nèi)球面的銑削外球面的車削內(nèi)球面的車削(2)按運動軌跡法加工成形面目前四十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點44(2)按運動軌跡法加工成形面目前四十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點45(2)按運動軌跡法加工成形面外球面的銑削內(nèi)球面的銑削外球面的車削內(nèi)球面的車削外球面的磨削內(nèi)球面的磨削銑削車削磨削銑削頭結(jié)構(gòu)簡單，操作方便生產(chǎn)率高，刀尖易損生產(chǎn)率高，表面粗糙度?。≧a1.6um)加工精度，生產(chǎn)率較高，適合于大批量生產(chǎn)球面直徑不宜過小加工精度高，表面粗糙度小，生產(chǎn)率低，適合小批生產(chǎn)精度高粗糙度小，球磨機(jī)上磨直徑大，深度小的零件目前四十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點46（3）用靠模裝置加工成形面生產(chǎn)效率高加工精度由靠模決定靠模形狀復(fù)雜,成本高適合成批生產(chǎn)中應(yīng)用靠模易摩損目前四十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點47（4）數(shù)控加工目前四十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點4820.4.3成形刀具與運動軌跡復(fù)合成形法加工成型面齒輪加工用插刀（成形刀具）刀具和工件之間要有嚙合運動目前四十九頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點49加工方法加工精度表面粗糙度生產(chǎn)率機(jī)床適用范圍成形面的切削加工成形刀具加工車削較高較小較高車床成批,小尺寸回轉(zhuǎn)面銑削較高較小較高銑床成批,外直線成形面刨削較低較大較高刨床成批,外直線成形面拉削較高較小高拉床成批,大量生產(chǎn)各種小型直線成形面簡單刀具加工手動進(jìn)給較低較大低普通機(jī)床小批,各種成形面靠模裝置較低較大較低普通機(jī)床成批,各種直線成形面仿形裝置較高較大較低仿形機(jī)床小批,各種成形面數(shù)控裝置高較小較高數(shù)控機(jī)床中小批,各種成形面20.4.1成形面加工方法分析目前五十頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點50加工方法加工精度表面粗糙度生產(chǎn)率機(jī)床適用范圍成形面的磨削加工成形砂輪磨削較高較小較高平面磨,工具磨,外圓磨成批加工回轉(zhuǎn)成形面,外直線成形面成形夾具磨削高小較高成形磨床,平面磨床單件,小批生產(chǎn)各種外直線成形面砂帶磨削高小較低砂帶磨床加工各種批量外直線成形面和回轉(zhuǎn)成形面連續(xù)軌跡數(shù)控坐標(biāo)磨削很高很小較高坐標(biāo)磨床單件小批加工各種內(nèi)外直線成形面.(主要是模具型腔)20.4.1成形面加工方法分析目前五十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點5120.5螺紋的加工方法

螺紋的加工方法很多，主要有車、銑、攻絲，套絲、磨削、滾壓等。它們各有不同的特點，必須根據(jù)零件的形狀，尺寸、產(chǎn)量及技術(shù)要求等因素來選擇。20.5.1車螺紋

車削螺紋是用螺紋車刀加工螺紋的傳統(tǒng)加工方法。這種方法所用的刀具、設(shè)備的通用性大，可加工各種形狀、尺寸及不同精度的內(nèi)、外螺紋，特別適用于加工大尺寸的螺紋。適用于單件小批生產(chǎn)。目前五十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點5220.5.2銑螺紋銑螺紋是在專門的螺紋銑床上用螺紋銑刀加工螺紋的方法。由于銑刀齒多、轉(zhuǎn)速快、切削量大，故比車螺紋生產(chǎn)率高。螺紋銑削的加工精度可達(dá)7級，Ra可達(dá)1.6um。目前五十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點5320.5.3用絲錐、板牙加工螺紋

絲錐結(jié)構(gòu)圖用絲錐加工內(nèi)螺紋稱為攻絲，從外形看絲錐似縱向開有溝槽（形成切削刃和容屑槽）、頭部帶有錐度（切削部分）的螺桿。攻絲前需按要求尺寸加工出螺紋底孔。絲錐目前五十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點54攻絲目前五十五頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點55板牙板牙是加工或校正外螺紋用的刃具，板牙外形像鉆有三孔（形成切削刃和容屑槽）的螺母，且孔的端部具有30o—60o錐角，以起到切削前引導(dǎo)定位作用。用板牙加工螺紋又稱套扣。板牙結(jié)構(gòu)扳牙目前五十六頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點56板牙目前五十七頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點5720.5.4磨削螺紋(a)單片砂輪磨螺紋（b）多片組合砂輪磨螺紋目前五十八頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點5820.5.5滾壓螺紋螺紋的滾壓加工是在室溫條件下，利用金屬的塑性變形的一種無屑加工方法。搓板滾壓螺紋

滾絲輪滾壓螺紋目前五十九頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點59滾壓螺紋與切削螺紋的比較目前六十頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點6020.6齒輪加工(齒輪齒形加工)方法20.6.1概述齒輪齒形的加工，按齒形的形成原理可分為兩種類型：一種為仿形法。采用與被切齒輪齒槽形狀完全相同的成形刀具，直接切出齒形的加工方法叫做仿形法（或成形法）。最常用的是銑齒法。另一種為展成法（或創(chuàng)成法）。它是利用一對漸開線齒輪，或齒輪齒條相互嚙合運動的原理來加工齒形的。展成法加工有滾齒和插齒兩種。目前六十一頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點61仿形法

仿形法是用漸開線齒形的成形銑刀直接切出齒形。常用的刀具有盤形銑刀(圖a)和指狀銑刀(圖b)兩種。加工時，銑刀繞本身軸線旋轉(zhuǎn)，同時輪坯沿齒輪軸線方向直線移動。銑出一個齒槽以后，將輪坯轉(zhuǎn)過再銑第二個齒槽，其余依此類推。

特點：精度較低加工效率低適用于修配目前六十二頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點62齒輪加工實例沖壓齒輪拉刀拉齒銑齒盤狀銑刀目前六十三頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點6320.6.2滾齒法和插齒法20.6.2.1插齒的加工原理插齒過程相當(dāng)于一對圓柱齒輪作嚙合運動，其中一個齒輪是工件；另一個齒輪是在每一個齒上磨出前角和后角，這個具有刀刃的齒輪叫插齒刀。切削時插齒刀作上下往復(fù)運動，從工件上切除切屑。目前六十四頁\總數(shù)七十二頁\編于十九點6420.6.2.1滾齒的加工原理齒輪滾刀可以看成是由