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1、第三章 机械制造中的加工方法及装备 一、外圆表面的车削加工 二、外圆表面的车拉加工 （一）加工方法 车拉加工方法是将传统的车削与拉削两种机械加 工方法结合在一起而形成的组合加工方法。 第二节 外圆表面加工 第三章 机械制造中的加工方法及装备 车拉用于外圆表面加工时，加工精度较高，可省 去精车和粗磨工序。 在车拉加工中，工件以较高速度旋转，刀具也作 慢速旋转“拉削”运动。根据其刀齿切入进给方式 不同，车拉刀有螺旋形车拉刀和圆柱形车拉刀两 种结构。 图3 -19所示为两种形式车拉刀的车拉加工原理。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 图3-19 车拉加工原理 螺旋形车拉刀圆柱形车拉刀 第三章 机械
2、制造中的加工方法及装备 车 车拉加工方法是车拉加工方法的延伸和发 展，它将车削与车拉加工结合在一起，使加工的 柔性更大，对大余量切除的适应性更好。 （二）工艺特点与应用范围 车拉加工过程中，每一时刻只有一个刀齿与工件 接触，故切削力较小，工件变形小，加工精度较 高，轴颈直径尺寸误差0.1mm，轴颈径向圆跳 动0.05mm，表面粗糙度可达Ra0.3 0.8m 。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 车拉加工的刀具寿命长。 车拉加工生产率高。 车拉加工具有很好的柔性 车拉加工的刀具较复杂，制造困难。 车拉加工对毛坯制造精度要求较高。 车拉加工适于在大批大量生产中加工结构复杂、 精度要求较高的零件。
3、 第三章 机械制造中的加工方法及装备 三、外圆表面的磨削加工 （一）加工方法 1. 工件有中心支承的外圆磨削 （1）纵向进给磨削（纵磨法） （见图3-20） 纵磨法因磨削深度小，磨削力小，散热条件好， 磨削精度较高，表面粗糙度数值较小，但生产率 较低。它适于在单件小批生产中磨削较长的外圆 表面。 图3-20 纵向进给磨削外圆 第三章 机械制造中的加工方法及装备 （2）横向进给磨削（切入磨法或横磨法） 图3- 21是它的加工示意图。 切入磨法因工件与砂轮接触面积大，磨削力大， 发热量多，磨削温度高，工件表面易发生变形和 烧伤，故磨削精度不高，表面粗糙度数值较大， 但生产率较高。它适于在大批大量生
4、产中磨削刚 度较好的工件外圆表面。 图3-21 横向进给磨削外圆 第三章 机械制造中的加工方法及装备 在图3-22所示的磨削方法适于在大批大量生产中 磨削轴颈对相邻轴肩有垂直度要求的轴、套类工 件。 图3-22 同时磨削外圆和端面 第三章 机械制造中的加工方法及装备 第三章 机械制造中的加工方法及装备 2. 工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削） 图3-23是它的加工原理示意图。磨削时工件放在 砂轮与导轮 之间的托板 上，不用中 心孔支承， 故称为无心 磨削。 图3-23 无心外圆磨削 第三章 机械制造中的加工方法及装备 第三章 机械制造中的加工方法及装备 无心磨削时砂轮和工件的轴线总是水平放置
5、的， 而导轮的轴线通常要在垂直平面内倾斜一个角， 使工件获得一定的轴 向进给速度。为保证 导轮与工件接触线呈 直线形状，需将导轮 的形状修正成回转双 曲面形。 图3-23 无心外圆磨削 = 16 第三章 机械制造中的加工方法及装备 无心磨削时，工件的中心必须高于导轮和砂轮中 心连线，使工件与砂轮、导轮间的接触点，不在工 件同一直径 线上，从而 工件在多次 转动中逐渐 被磨圆。 图3-23 无心外圆磨削 h=(0.150.25)d d工件直径 第三章 机械制造中的加工方法及装备 无心磨床上磨削出来的工件尺寸精度和几何形状 精度比较高，表面粗糙度数值较小。 无心磨削的生产效率高，容易实现工艺过程的
6、自 动化；但所能加工的零件具有一定的局限性，不 适宜磨削带长键槽和平面，以及同轴度要求较高 的阶梯轴外圆柱表面。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 3快速点磨 用快速点磨法磨削外圆时，砂轮轴线与工件轴线 之间有一个微小倾斜角（0.5），砂轮与工件 以点接触进行磨削，砂轮对工件的磨削加工类似 于一个微小的刀尖对工件进行加工。 图3-24为快速点磨法与传统磨削方法的比较。 为控制磨削精度，砂轮与工件的接触点必须与工 件轴线等高。 图3-24 快速点磨法与传统磨削方法的比较 第三章 机械制造中的加工方法及装备 快速点磨法采用CBN（立方氮化硼）或金刚石砂 轮进行高速磨削，其磨削速度可达100160
7、m/s。 快速点磨法与传统的磨削方法相比较，砂轮与工 件接触面积小，磨削速度高，磨削过程中的磨削 力小，发热量少，磨削质量好，生产效率高，砂 轮寿命长。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 （二）外圆磨削的尺寸控制 磨削的主要特点之一是砂轮具有自锐作用。磨粒 的自锐作用可以使磨粒始终保持锋利状态，但它 会使砂轮的径向磨损速度加剧，使磨削外圆一般 不能用预先确定砂轮径向进给量的方法来保证工 件的直径尺寸。为保证外圆磨削的尺寸精度，需 要根据工件在磨削过程中的实际尺寸变化来控制 砂轮的径向进给量。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 在大批大量磨削过程中通常采用在对工件进行主 动测量的方法来控制工
8、件的尺寸（如图3-25）。 图3-25 外圆磨削尺寸的自动控制 第三章 机械制造中的加工方法及装备 （三）外圆磨削加工的工艺特点及应用范围 1）磨粒硬度高，它能加工一般金属刀具所不能 加工的工件表面。 2）磨削加工能切除极薄极细的切屑，修整误差 的能力强，加工精度高（IT6IT5），加工表面 粗糙度小（Ra可小至0.1m ）。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 3）由于磨粒切除金属材料属大负前角切削，且 磨削速度高，故磨削区的瞬时温度极高，有时甚 至高达能使金属表面熔化的程度。 4）由于大负前角磨粒在切除金属过程中消耗的 摩擦功大，再加上磨屑细薄，切除单位体积金属 所消耗的能量，磨削要比车削
9、大得多。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 综上分析可知，磨削加工适用于精加工，但它不 适宜加工塑性较大的有色金属材料（例如铜、铝 及其合金）。 近年来出现了高效磨削工艺（如高速磨削、宽砂 轮磨削、多砂轮磨削、深切缓进给磨削和砂带磨 削等）及一些高精度磨削和高光洁表面磨削的先 进制造技术。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 四、外圆表面的光整加工 光整加工是精加工后，从工件表面上不切除或切 除极薄金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状 精度、降低表面粗糙度的加工方法。 对于加工精度要求很高（IT6 以上）、表面粗糙 度值要求很小（Ra为0.2m以下）的外圆表面， 需经光整加工。 第三章 机械
10、制造中的加工方法及装备 光整加工的主要任务是降低表面粗糙度，有的方 法还有提高尺寸精度和形状精度的作用，但一般 都没有提高位置精度的作用。外圆表面的光整加 工方法主要有研磨、超精加工、滚压、抛光等。 1. 研磨 研磨是在研具与工件之间加入研磨剂，对工件表 面进行光整加工的方法。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 图3-26 机械研磨外圆 = 615 第三章 机械制造中的加工方法及装备 第三章 机械制造中的加工方法及装备 研磨分手工研磨和机械研磨两种。 研磨时，工件和研具之间的相对运动较复杂，研 磨剂中的每一颗磨粒一般都不会在工件表面上重 复自己的运动轨迹，它对误差与缺陷具有较强的 修正能力，
11、能提高加工表面的尺寸精度、形状精 度和减小表面粗糙度。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 研具材料比工件材料软，部分磨粒能嵌入研具的 表层。为使研具磨损均匀和保持形状准确，研具 材料的组织应细密，而且耐磨。 最常用的研具材料是铸铁，它适用于加工各种工 件材料，而且制造容易，成本低。也有用铜、巴 氏合金等材料制造研具的。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 研磨剂由磨料、研磨液和表面活性物质等混合而 成。磨料主要起切削作用。研磨液有煤油、汽油 、机油、工业甘油等，主要起冷却润滑作用。表 面活性物质有油酸、硬脂酸等，它附着在工件表 面，使其生成一层相当薄易于切除的软化膜。 研磨分粗研和精研，均属
12、光整加工，研磨前加工 面要进行良好的精加工。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 研磨外圆可获得很高的尺寸精度（IT6IT4级） 和极小的表面粗糙度（Ra0.1 0.008m ）及较高 的形状精度（圆度误差为0.003 0.001mm）；但 研磨不能提高位置精度，生产效率较低。 研磨的工艺特点是设备和研具简单，成本低，容 易保证加工质量，可加工钢、铸铁、硬质合金、 光学玻璃、陶瓷等多种材料。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 2. 超精加工 超精加工是用细粒度的磨条或砂带进行微量磨削 的一种光整加工方法，其加工原理如图3 - 27所 示。 图3-27 外圆的超精加工 第三章 机械制造中的加工
13、方法及装备 超精加工的工艺特点是设备简单、自动化程度较 高、操作简便、生产效率高。 超精加工只能减小工件的表面粗糙度（Ra可达 0.1 0.012m），但不能提高尺寸精度和形状位 置精度，工件的尺寸精度和形状位置精度由超精 加工之前工序保证。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 第三节 孔 加 工 孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制 ，刚性差，易产生弯曲变形和振动。 孔的加工尺寸取决于定尺寸刀具的相应尺寸， 刀具的制造误差和磨损将影响孔的加工精度。 加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条 件差，加工精度和表面质量都不易控制。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 一、钻孔与扩孔 1. 钻
14、孔 钻孔是指在实体材料 上加工，其直径一般 小于 80mm。钻孔加 工有两种方式，一种 是钻头旋转，另一种 是工件旋转。 图3-28 两种钻孔方式 a）钻头旋转 b）工件旋转 第三章 机械制造中的加工方法及装备 上述两种钻孔方式产生的 误差不同。 钻头旋转由于切削刃不对 称和钻头刚性不足而使钻 头引偏时，被加工孔的中 心线会发生偏斜或不直， 但孔径基本不变。 图3-28 两种钻孔方式 a）钻头旋转 第三章 机械制造中的加工方法及装备 图3-28 两种钻孔方式 b）工件旋转 工件旋转由于钻头 引偏会引起孔径变 化，但孔中心线仍 是直的。 常用的钻孔刀具有 ：麻花钻、中心钻 、深孔钻等。 第三章
15、机械制造中的加工方法及装备 标准麻花钻的结构如图3-29所示。 图3-29 标准麻花钻的结构 a）锥柄 b）直柄 第三章 机械制造中的加工方法及装备 麻花钻头有两条主切削刃，两条副切削刃和一条 横刃，如图3-30所示。 螺旋槽表面为钻头的前刀面，切削部分顶端的锥 曲面为主后刀面，刃带为副后刀面，横刃是两主 后刀面的交线。 图3-30 麻花钻的切削部分 第三章 机械制造中的加工方法及装备 导向部分有两条对称的螺旋槽和刃带，螺旋槽用 来形成切削刃和前角，并起排屑和输送冷却液的 作用。 刃带起导向和修光孔壁的作用，其倒锥以减小钻 头与孔壁的摩擦。 钻头的柄部是用于与机床主轴联接、传递扭矩和 轴向力。
16、 第三章 机械制造中的加工方法及装备 麻花钻的主要几何角度有顶角2、前角o、后角 f、横刃斜角和螺旋角，如图3-31所示。 图3-31 标准麻花钻的几何角度 第三章 机械制造中的加工方法及装备 钻头的弯曲刚度和扭转刚度较低，定心性不好， 钻孔加工的精度一般只能达到IT13IT11级；表 面粗糙度Ra一般为5012.5m；但钻孔的金属切 除率大、切削效率高。 钻孔主要用于加工质量要求不高的孔。对于加工 精度要求较高的孔，钻孔后还需进行扩孔、铰孔 镗孔或磨孔等加工。 第三章 机械制造中的加工方法及装备 第三章 机械制造中的加工方法及装备 2扩孔 扩孔是用扩孔钻对已经钻 出、铸出或锻出的孔作进 一步加工以扩大孔径并提 高孔的加工质量。扩孔钻 与麻花钻相似，但刀齿数 较多，没有横刃。 图3-32 扩孔 第
