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1、第一章 典型表面的加工工艺,1.1 平面加工 1.2 外圆表面加工 1.3 孔加工 1.4 成形表面加工,1.1 平面加工,1.1.1 平面的技术要求 1.1.2 平面加工方案分析 1.1.3平面的加工方法,根据平面所起的作用不同，大致可以分为如下几种： (1) 非配合平面 (2) 配合平面 (3) 导向平面 (4) 端平面 (5) 精密量具表面,1.1.1 平面的技术要求,1 形状精度 指平面本身的直线度、平面度公差。 2 位置尺寸及位置精度 指平面与其他表面之间的位置尺寸公差及平行度、垂直度公差等。 3 表面质量 指表面粗糙度、表面波度和表层物理力学性能等,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,平面加工方案框图,1.1.3平面的加工方法,1平面的车削加工 2平面的铣削加工 （1）粗铣平面 （2）精铣平面 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）圆周磨削 5平面的光整加工 （1）平面的研磨 （2）平面的刮研 （3）平面抛光 6 电解磨削平面、线切割平面,1.2 外圆表面加工,1.2.1 外圆表面的技术要求 1.2.2 外圆表面加工方案分析 1.2.3 外圆表面的加工方法,1.2.1 外圆表面的技术要求,（1）尺寸精度 （2）形状精度 （3）位置
3、精度 （4）表面质量,1.2.2 外圆表面加工方案分析,1 低精度外圆表面的加工 2 中等精度外圆表面的加工 3 较高精度外圆表面的加工 (1) 粗车一半精车磨 (2) 粗车半精车精车 4. 高精度外圆表面的加工 (1)粗车一半精车粗磨精磨 (2)粗车一半精车精车精细车 5. 精密外圆表面的加工,外圆表面的加工方案,1.2.3 外圆表面的加工方法,1. 外圆表面的车削加工 2. 细长轴外圆表面的车削加工 3. 外圆表面的磨削加工 4. 外圆表面的精密加工,1. 外圆表面的车削加工,(1) 粗车 (2) 半精车 (3) 精车 (4) 精细车,多刀加工,在车床上改装的液压仿形刀架加工示意图,2.
4、细长轴外圆表面的车削加工,（1）细长轴外圆的车削特点及其工艺措施 细长轴加工时具有如下特点： 1）细长轴刚性很差，在车削时如装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。 2）细长轴的热扩散性能差，在切削热的作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则会因受挤而弯曲变形。当轴以高速旋转时，这种弯曲所引起的离心力，将使弯曲变形进一步加剧。 3）由于细长轴比较长，加工时一次走刀所需时间多，刀具磨损较大，从而增加了工件的几何形状误差。 针对上述特点，车削细长轴外圆时，通常采取以下相应措施： 1）针对刚性差的问题，可增大车刀主偏角，使径向切削分
5、力减小；改变走刀方向，使工件在切削时受轴向分力作用形成拉应力状态；改进工件的装夹方法，采用中心架或跟刀架以增强工件刚性。 2）对热变形大的问题，可改进刀具几何角度，如采取大前角以减少切削热；充分使用冷却液，减少工件所吸收的热量；采用弹簧顶尖，当工件受热膨胀时，可以压缩尾座顶尖的弹簧而自由伸长，避免发生弯曲变形。 3）针对刀具磨损问题，可以选用硬度和耐磨性较高的刀片材料，并提高刀片的刃磨质量，以延长刀具使用寿命。,（2）细长轴外圆的车削方法 通常，车削细长轴时，多采用中心架或跟刀架。由于使用中心架车削，需要接刀，同时不能一次车削全长，而且提高工件的刚性也不如跟刀架明显，所以多数情况车削细长轴均采
6、用跟刀架。但使用跟刀架时，支承工件的两个支承块对工件的压力要适当，压力过小，甚至没有接触，则不能起到提高工件刚性的作用；若压力过大，工件被压向车刀，切深增加。车出的工件直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆上，支承块与工件脱离切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径就变大，以后跟刀架又再跟到大直径外圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径减小，这样连续有规律的变化，就会把细长工件车成“竹节”形。此外，跟刀架支承块的弧面形状对所车细长轴的精度也有较大的影响。,（3）细长轴的先进切削法反向走刀车削法 特点： 1）细长轴左端缠有一圈钢丝，利用三爪卡盘夹紧，以减少接触面积，使工件在卡盘
7、内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩，且切削过程中发生的变形也不会因卡盘夹死而产生内应力。 2）尾架顶尖改成弹性顶尖，当工件因切削热发生线膨胀伸长时，顶尖能自动后退可避免热膨胀引起的弯曲变形。 3）采用三个支承块跟刀架，以提高工件刚性。 4）改变走刀方向，使大拖板由车头向尾架移动。由于细长轴左端固定在卡盘内，可以自由伸缩，所以反向走刀后，工件受拉力，不易产生弹性弯曲变形。而且反向走刀的平稳性也比正向走刀好，其原因是反向走刀时车床小齿轮与床身上齿条的啮合比较好。 由于采取这些措施，所以反向走刀车削法能达到较高的加工精度和较低的表面粗糙度。,反向走刀法,3. 外圆表面的磨削加工,（1）磨削方
8、式 （2）提高外圆磨削生产率的措施 1）缩短辅助时间 2）缩短机动时间,无心磨削原理,多片砂轮磨削曲轴轴颈的示意图,4. 外圆表面的精密加工,（1）低粗糙度磨削 （2）超精加工 超精加工过程大致有四个阶段： 强烈切削阶段； 正常切削阶段； 微弱切削阶段； 自动停止切削阶段：,磨粒微刃及磨削中微刃变化,超精加工运动,1-回转运动 2-进给运动 3-往复运动,超精加工轨迹,（3）光整加工 （4）滚压加工 1）滚压加工原理 滚压加工是采用硬度较高的滚压轮或滚珠，对半精加工的零件表面在常温条件下加压，使零件受压点产生弹性及塑性变形。 2) 滚压加工特点 滚压加工与切削加工相比有许多优点，因此常常取代部
9、分切削加工，成为精密加工的一种方法，其特点如下： 1）滚压对前工序要求。滚压前工序表面粗糙度不低于Ra 5m，压前表面要洗净，直径方向加工余量为0.020.03m。滚压后表面粗糙度为Ra 0.630.16m。 2）滚压能使表面粗糙度变细，强化零件加工表面，其形状精度及相互位置精度主要取决于前道工序，如果前工序圆柱度、圆度较差，反而会出现表面粗糙度不匀现象。 3）滚压对象是塑性的金属零件，并且要求材料组织均匀。,滚压加工示意图 (a)滚轮滚压 (b)滚珠滚压,1.3 孔加工,1.3.1 内孔表面的技术要求 1.3.2 内孔表面加工方案分析 1.3.3 内孔表面的加工方法,1.3.1 内孔表面的技
10、术要求,1. 尺寸精度 指孔径和孔深的尺寸精度及孔系中孔与孔、孔与相关表面间的尺寸精度等。 2. 形状精度 指内孔表面的圆度、圆柱度及素线直线度和轴线直线度等。 3. 位置精度 指孔与孔(或与外圆表面)间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动，孔与孔(或与相关平面)间的垂直度、平行度、倾斜度等。 4. 表面质量 指内孔表面的粗糙度及表层物理力学性能的要求等。,1.3.2 内孔表面加工方案分析,根据各种零件内孔表面的尺寸、长径比、精度和表面粗糙度要求，在实体材料上加工内孔，其加工方案大致有以下几类： 1 低精度内孔表面的加工 对精度要求不高的未淬硬钢件、铸铁件及有色金属件，经一次钻孔粗糙度可达到要
11、求。 2 中等精度内孔表面的加工 对于精度要求中等的未淬硬钢件、铸铁件及有色金属件，当孔径小于30mm时，采用钻孔后扩孔；孔径大于30mm，采用钻孔后粗镗达到要求。 3 较高精度内孔表面的加工 对于精度要求较高的除淬硬钢外的零件内孔表面，当孔径小于20mm时，应采用钻孔后铰孔；孔径大于20mm时，视具体条件，选用下列方案之一：钻扩铰；钻粗镗精镗；钻镗(或扩)磨；钻拉。 4 高精度内孔表面的加工 对于精度要求很高的内孔表面，当孔小于20mm时，可采用钻粗铰精铰方案。孔径大于20mm时，视具体条件，选用下列方案之一：钻扩(或镗)粗铰精铰；钻粗拉精拉；钻扩(较大孔采用镗)粗磨精磨。对于箱体零件的孔系
12、加工，一般采用钻或粗镗半精镗精镗浮动镗，在这条加工路线中当工件毛坯上已有毛坯孔时，第一道工序安排粗镗，无毛坯孔时则第一道工序安排钻孔，后面的工序视零件的精度要求再作安排。 5精密内孔表面的加工 对于精度要求更高的精密内孔表面，可在高精度内孔表面加工方案的基础上，视情况分别采用手铰、精细镗、精拉、精磨、研磨、珩磨、挤压或滚压等精细加工方法加工。,内孔表面加工方案框图,1.3.3 内孔表面的加工方法,1. 钻孔 2. 扩孔 3. 铰孔 4. 镗孔 5. 磨孔 6. 深孔加工 7. 内孔的精密加工 8. 箱体的孔系加工,1. 钻孔,钻孔是采用钻头在实心材料上加工孔的一种方法。 钻孔时钻头容易产生偏斜
13、，从而导致被加工孔的轴心线歪斜。为防止和减少钻头的偏斜，工艺上常采用下列措施： 1) 钻孔前先加工孔的端面，以保证端面与钻头轴心线垂直。 2) 先采用90顶角直径大而且长度较短的钻头预钻一个凹坑，以引导钻头钻削，此方法多用于转塔车床和自动车床，防止钻偏。 3) 仔细刃磨钻头，使其切削刃对称。 4) 钻小孔或深孔时应采用较小的进给量。 5) 采用工件回转的钻削方式，注意排屑和切削液的合理使用。,2. 扩孔,扩孔是采用扩孔钻对已钻出、铸出或锻出孔的进一步加工的方法。 扩孔常作为精加工(如铰孔)前的准备工序，也可作为要求不高的孔的终加工工序。,3. 铰孔,铰孔是对未淬硬孔进行精加工的一种方法。 铰孔
14、主要用于加工中小尺寸的孔，孔的直径范围一般为3150mm。铰孔对纠正孔的位置误差的能力很差，因此，孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序保证。此外，铰孔不宜于加工短孔、深孔和断续孔。,4. 镗孔,镗孔是在扩孔的基础上发展而成的一种常用的孔加工方法，可以作为粗加工，也可作为精加工，加工范围很广。 镗孔刀具因受孔径尺寸的限制，一般刚性较差，镗孔时容易产生振动，生产率较低。但是由于不需要专用的尺寸刀具(如铰刀)，镗刀结构简单，又可在多种机床上进行镗孔，故单件小批生产中，镗孔是较经济的方法。此外，镗孔能够修正前工序加工所导致的轴心线歪斜和偏移，从而可以提高位置精度。,5. 磨孔,采用磨头对淬火孔进行孔
15、的精加工方法，一般在内圆磨床上进行。,内圆磨削工艺范围,行星式内圆磨削原理图,无心内圆磨削原理图,6. 深孔加工,一般将孔的长度L与孔径D之比(L/D)大于5的孔称为深孔。 （1）深孔加工的工艺特点 由于零件较长，工件安装常用“一夹一托”方式，孔的粗加工多选用深孔钻削或镗削，对要求较高的孔则采用铰削、珩磨或滚压等工艺方法。 深孔加工存在的问题： 1) 由于深孔刀具一般都比较细长，强度和刚性较差，从而将导致加工的孔轴心线歪斜，加工中也容易发生引偏和振动。 2) 刀具的冷却散热条件差，切削温度升高会使刀具的耐用度降低。 3) 切屑排出困难，不仅会划伤已加工表面，严重时会引起刀具崩刃甚至折断。 针对
16、上述三方面问题，工艺上常采用如下措施： 1) 为解决刀具引偏，宜采取工件旋转的方式及改进刀具导向结构。 2) 为解决散热和排屑，采用压力输送切削液以冷却刀具和排出切屑；同时改进刀具结构，使其既能有一定压力的切削液输入和断屑，又有利于切屑的顺利排出。,深孔加工示意图,（2）深孔钻削方法 在单件小批生产中，深孔钻削常采用加长麻花钻在普通车床或转塔车床上进行。 （3）深孔精加工 经过钻削的深孔，若需要进一步提高孔的尺寸精度和直线度，以及使表面粗糙细化等，可采用镗刀头镗孔和浮动镗孔(浮动铰孔)。,7. 内孔的精密加工,当套筒零件内孔加工精度要求很高和表面粗糙度要求很细时，内孔精加工之后还需要进行精密加工。 （1）精细镗 精细镗由于最初是使用金刚石作刀具材料，所以又称金刚镗。 （2）研磨 研磨孔的原理与研磨外圆相同。 研具通常是采用铸铁制的心棒，表面开槽以贮存研磨剂。内孔研磨的工艺特点 尺寸精度可达IT6级以上；表面粗糙度R
