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1、第十八章 各种表面的加工,本章知识点 先导案例 第一节 外圆表面加工 第二节 内圆表面加工 第三节 平面加工 第四节螺纹加工 第五节齿轮的齿形加工,下一页,第十八章 各种表面的加工,知识拓展 先导案例解决 本章小结 思考题,上一页,本章知识点,1.掌握内外圆表面的加工方法。 2.掌握平面和螺纹的加工。 3.了解军齿轮的齿形加工。,返回,先导案例,为什么孔加工比轴加工生产率低、成本高(假设工件尺寸、加工精度和表面粗糙度相同)? 机械零件虽然多种多样，但不管其结构如何复杂，不外乎是由外圆、内孔、平面以及各种成形面所组成的。各种机械零件形状、尺寸和表面不同，则加工设备和加工方法也各不相同，下面简要介
2、绍几种表面的加工设备和加工方法及特点。,返回,第一节外圆表面加工,在各种机械中，具有外圆表面的零件占有很大比重，例如轴类、套筒类、圆盘类等零件。外圆表面的技术要求包括:本身精度(直径与长度的尺寸精度，圆度、圆柱度等形状精度);位置精度(与其他外圆面或孔的同轴度、与端面的垂直度等);表面质量(粗糙度、表面硬度、残余应力等)。外圆表面的加工方法主要有车削加工和磨削加工。 一、车削加工 车床主要用于外圆表面加工，生产上常用的有卧式车床、立式车床、转塔车床、自动和半自动车床等，其中卧式车床应用最广。图18-1为外圆表面在车床上的车削及所用刀具。,下一页,返回,第一节外圆表面加工,1.车外圆分为粗车、半
3、精车和精车 粗车是以切除大部分加工余量为主要日的的加工，对精度及表面粗糙度无太高要求。公差等级为IT 13-IT 11，表面粗糙度Ra值为50-12.5 半精车是在粗车基础上，进一步提高精度和减小粗糙度值。可作为中等精度表面的终加工，也可作为精车或磨削前的预加工。其公差等级为IT 10 -IT9，表面粗糙度Ra值为6.3 -3.2 精车是使工件达到预定的精度和表面质量的加工。精车的公差等级为IT8-IT6，表面粗糙度Ra值为1.6一0.8,上一页,下一页,返回,第一节外圆表面加工,2.磨削加工 用砂轮或涂覆磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法成为磨削加工，它大多在磨床上进行。磨削加工是一
4、种精密的切削加工方法，能获得高精度和低粗糙度的表面。能够加工硬度高的材料及某些难加工的材料，有时也可用于粗加工。 磨外圆在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行。磨外圆有纵磨法和横磨法两种，如图18-2所示。这两种方法相比，纵磨法加工精度较高，表面粗糙度值较小，但生产率较低;横磨法生产率较高，但加工精度较低，表面粗糙度值较大。因此，纵磨法广泛用于各种类型的生产中，而横磨法只适用于大批量生产中磨削刚度较好、精度较低、长度较短的轴类零件上的外圆表面和成形面。,上一页,下一页,返回,第一节外圆表面加工,磨削的公差等级为IT7-IT5，表面粗糙度Ra值为0.8-0.2m 二、外圆表面加工方案的分析 对于一般
5、的钢铁零件，外圆表面加工的主要方法是车削和磨削。要求精度高、粗糙度小时，往往还要进行研磨、超级光磨等光整加工。对于某些精度要求不高，仅要求光亮的表面，可以通过抛光来获得，但在抛光前要达到较小的粗糙度。对于塑性较大的有色金属(如铜、铝合金等)零件，由于其精加工不宜用磨削，则常采用精细车削。 表18-1给出了外圆表面的加工方案，可作为拟订加工方案的依据和参考。,上一页,返回,第二节内圆表面加工,一、内孔加工的特点 内圆表面(即内孔)也是组成零件的基本表面之一，与外圆相比，孔的加工条件较差，如所用的刀具尺寸(直径、长度)受到被加工孔本身尺寸的限制，孔内排屑、散热、冷却、润滑等条件都较差，故在一般情况
6、下，加工孔比加工同样尺寸、精度的外圆面较为困难。 零件上常见的孔有以下几种。 （1）紧固孔如螺钉、螺栓孔等。 （2)回转体零件上的孔如套简、法兰盘及齿轮上的孔等。 （3)箱体零件上的孔如床头箱体上主轴及传动轴的轴承孔等。,下一页,返回,第二节内圆表面加工,（4)深孔一般L/D10的孔，如炮简、空心轴孔等。 （5)圆锥孔此类孔常用来保证零件间配合的准确性，如机床的锥孔等。 孔加工可以在车床、钻床、幢床、拉床、磨床上进行。选择加工方法时，应考虑孔径大小、深度、精度、工件形状、尺寸、质量、材料、生产批量及设备等具体条件。常见的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、幢孔、拉孔和磨孔等。,上一页,下一页,返回,第
7、二节内圆表面加工,二、钻削 钻孔通常是在实体材料上加工孔的方法，主要在钻床上进行，如图18-3（a)所示。钻床还用于扩孔、铰孔等。常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。 1.钻孔 单件生产时，先在工件上划线，打洋冲眼确定孔的中心位置，然后将工件装夹在虎钳上或直接装夹在工作台上。大批生产时，通常采用钻床夹具，即钻 模装夹工件，利用夹具上的导向套引导钻头在正确位置上钻孔，以提高效率，如图18-4所示。 钻孔用的刀具是钻头，麻花钻是应用最广的钻头，钻削时，加工过程是半封闭的，切削量大，孔径小，冷却条件差，切削温度高，从而限制了切削速度，影响生产率的提高。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加
8、工,钻削时，钻孔切屑较宽，而容屑槽尺寸受限，故排屑困难，常出现切屑与孔壁的挤压摩擦，孔的表面常被划伤，使工件表面粗糙度值增高。 图18-4利用钻模钻孔钻孔属粗加工，精度只能达到IT13-IT11，表面粗糙度值Ra为12.5-32.5 。对要求精度高、粗糙度值小的孔，还要在钻孔后进行扩孔、铰孔或幢孔。 2.扩孔 扩孔是用扩孔钻对工件上己有的孔进行扩大加工，可以校正，孔的轴线偏差，使其获得较正确的几何形状与较小的表面粗糙度值。 扩孔是铰孔前的预加工，也可以是钻孔加工的最后工序。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,扩孔(图18-3（b)用的刀具是扩孔钻与麻花钻相似，通常有3个一4个切削刃，没
9、有横刃，钻芯大，刚度好。 3.铰孔 铰孔(图18-3（C）是应用较普遍的孔的精加工方法之一，常用作孔的加工最后工序。 手用铰刀切削部分较长，导向作用较好，乎铰孔径一般为 1 50 机铰刀多为锥柄，装在钻床或车床上进行铰孔。机铰刀直径范围为 10 - 50 mm 铰孔应注意的事项如下。 （1)用铰刀加工出孔的直径不等于铰刀的实际尺寸，一般情况下，用高速钢铰刀时，铰出的工件孔径比铰刀实际直径稍大。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,（2）铰削的功能是提高孔的尺寸精度和表面质量，而不能提高孔的位置精度。 （3）为提高铰孔质量，需施加润滑效果好的切削液，不宜于切。铰钢件时加浓度较高的乳化液为好
10、;铰铸铁件时，则以煤油为好。 （4）铰孔广泛用于直径不很大的未淬火工件上孔的精加工。 （5）铰削时，铰刀不可倒转，以免崩刃。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,三、膛削 锁孔是锁刀在己加工孔的工件上使孔径扩大并达到精度、表面粗糙度要求的加工方法。 锁孔可以在多种机床上进行，回转体零件上的孔，多用车床加工。而箱体零件上的孔或孔系(即要求相匀_平行或垂直的若干孔)，则常在锁床上加工。 1.单刃镬刀镬孔 如图18-5（a)所示，单刃幢刀是将与车刀相似的小刀(刀头)装夹于刀杆中，根据孔径大小，用螺钊一固定其位置组成的幢杆幢刀。小刀齿的横截面有圆形和方形两种。可用它进行粗加工，也可用来半精加工或
11、精加工。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,幢孔时，可以校正预加工孔轴线歪斜或小的位置偏差但由于单刃幢刀刚性较低，只能用较小的切削用量，生产率较扩孔或铰孔低。 用单刃幢刀幢孔时应注意如下几点。 （1)刀头在幢杆上的悬仲量不宜过大，以免刚度不足。 （2)应注意要有足够的容屑空间。 （3)刀头在幢杆上的安装位置有两种:一种是刀头垂直于幢杆安装，只能用于加工通另一种是刀头倾斜安装，可用来加工不通孔。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,2.多刃镗刀镗孔 如图18-5 （b)所示，多刃幢刀为一种可调浮动幢刀片。由于幢刀片在加工过程中的浮动，可抵偿刀具安装或幢杆偏摆误差，能提高加工精度，公
12、差等级为IT7-IT6，表面粗糙度Ra值为0.8-0.2m，而目其生产率较单刃幢刀要高，但结构较复杂，刃磨要求高，不能加工孔径20mm以下的孔。应该注意的是，浮动幢刀加工时，与铰孔一样，不能纠正，孔的直线度误差和位置偏差，所以要求的加工孔的直线度误差要小。 多刃幢刀幢孔主要用于批量生产、精加工箱体零件上直径较大的孔。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,四、拉削 在拉床上用拉刀可以加工各种型孔，如图18-6所示。当然，拉削还可以加工平面、半圆弧面和其他组合表面。 拉孔时，工件一般不需夹紧，只以工件的端面支承。因此，孔的轴线与端面之间应有一定的垂直度要求，如果垂直度误差太大，则需将工件的端
13、面贴紧在一个球面垫圈上，如图18-7所示。 拉削加工的孔径通常为10-100mm，孔的深度与直径之比不应超过3 -5。被拉削的圆孔一般不需精确的预加工，在钻削或粗幢后就可以进行拉削加工。 由此可知，拉削加工生产率高，拉刀在一次行程中就能切除加工表面的全部余量，,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,并能完成校准和修光加工表面的工作但拉刀结构复杂，制造成本高，主要用于大批及大量生产中。 对于薄壁孔，因为拉削力大，易变形，一般不用拉削加工。 五、磨削内圆 目前，广泛应用的内圆磨床是卡盘式的，如图18-8所示。 内圆磨削与外圆磨削相比，加工比较困难。这是基丁以下原因。 （1)砂轮直径受工件孔的限
14、制，一般较小。磨头的转速不能太高。 （2)砂轮轴的直径小、悬身长、刚性差，易产生弯曲变形，因而内圆磨削的精度低于外圆磨削，一般为IT8 -IT6 （3)砂轮直径小、磨损快、易堵塞、需经常修整和更换，增加了辅助时间，降低了生产率。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,内圆磨削内圆磨削主要用于淬硬工件孔的精加工，磨孔的适应性较好，使用同一砂轮，可加工一定范围内不同孔径的工件，在单件、小批量生产中应用较多。 六、内圆表面加工方案分析 孔加工与外圆加工相比，虽然在切削机理上有许多共同点，但是，在具体的加工条件上，却有很大差异。孔加工刀具的尺寸，受到加工孔的限制，一般呈细长状，刚性差。加工孔时，散
15、热条件差，切屑不易排除，切削液难以进入切削区。因此，加工同样精度和表面粗糙度的孔，要比加工外圆面困难得多，成本也高。,上一页,下一页,返回,第二节内圆表面加工,表18-2给出了内圆面的加工方案，可作为拟定加工方案的依据和参考。,上一页,返回,第三节平面加工,平面是盘形、板形和箱体类零件的主要表面之一。根据平面所起的作用不同，可分为非结合面、结合面、导向平面、测量工具的工作面等。 平面加工的技术要求主要包括:形状精度，如平面度和直线度等;位置精度，如平面之间的尺寸精度及平行度、垂直度等;表面质量，如粗糙度、表层硬度、残余应力等。 平面的加工方法主要有刨削、铣削、磨削等。,下一页,返回,第三节平面
16、加工,1.刨削加工 在刨床上用刨刀对工件进行切削加工的过程称为刨削加工。刨平面时，用台虎钳或螺栓将工件固定在刨床的工作台上，刨刀则安装在刀架上。牛头刨床刨削加工时，刨刀作水平的往复直线运动，工件作间歇直线进给运动。龙门刨床刨削加工时，工件作水平的往复直线运动，刀具作间歇直线进给运动，如图18-9所示。 常用刨床有牛头刨床和龙门刨床。牛头刨床是应用较广的一种刨床，适于刨削长度不超过1OOOmm的中、小型工件。龙门刨床用来加工大型工件，或同时加工数个中、小型工件。,上一页,下一页,返回,第三节平面加工,刨削加工的特点是:刨床及刨刀的结构简单、成本低、调整及操作简便;在精度刚度好的龙门刨床上精刨时可获得较高的精度和较小的表面粗糙度;刨削加工是单程的切削加工，反程时不切削，故生产率较低，适于单件、小批生产。 一般精刨精度可达IT9-IT7，表面粗糙度Ra值达6.3-1.6m。在龙门刨床上用宽刃刨刀精刨精度可达IT6，表面粗糙度Ra值达0.8-0.2 m 。 2.磨削加工 磨平面在平面磨床上进行，平面磨削方法有周磨法和端磨法两种，见图18-10所示。周磨法加工精度
