材料成型工艺学：第三章 常用加工方法综述

第三章第三章 常用加工方法综述常用加工方法综述 机器零件的大小不一，形状和结构各异，机器零件的大小不一，形状和结构各异， 加工方法也多种多样，其中常用的有加工方法也多种多样，其中常用的有 车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和 磨削磨削等。尽管它们在基本原理方面有许多共等。尽管它们在基本原理方面有许多共 同之处，但由于所用机床和刀具不同，切削同之处，但由于所用机床和刀具不同，切削 运动形式各异，所以它们有着各自的工艺运动形式各异，所以它们有着各自的工艺 特点及应用。特点及应用。 1 1 车削的工艺特点及其应用车削的工艺特点及其应用 一、车削的工艺特点一、车削的工艺特点 1. 易于保证工件各加工面的位置精度易于保证工件各加工面的位置精度 同轴度、工件端面与轴线的垂直度同轴度、工件端面与轴线的垂直度 2. 切削过程比较平稳切削过程比较平稳 车削过程是连续进行的车削过程是连续进行的 切削层公称横截面积是不变的切削层公称横截面积是不变的 车削时切削力基本上不发生变化车削时切削力基本上不发生变化 车削过程比铣削和刨削平稳车削过程比铣削和刨削平稳 3. 适用于有色金属零件的精加工适用于有色金属零件的精加工 4. 刀具简单刀具简单 车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨 和安装均较方便和安装均较方便 二、车削的应用二、车削的应用加工表面：加工表面：各种回转表面各种回转表面, 如内外圆柱面、内外圆锥面、如内外圆柱面、内外圆锥面、 螺纹、沟槽、端面和成形面等。螺纹、沟槽、端面和成形面等。加工精度：加工精度：可达可达IT8IT7, 表面粗糙度表面粗糙度Ra值为值为1.60.8m。加工零件：加工零件：单一轴、多轴零件单一轴、多轴零件 （IT6-IT5, 0.1-0.4) 车床类型与应用：车床类型与应用： 卧式车床：卧式车床：单件小批生产轴、盘、套零件单件小批生产轴、盘、套零件立式车床：立式车床：直径大而短的零件直径大而短的零件转塔车床：转塔车床：成批生产外形复杂、有内孔和螺纹的轴套成批生产外形复杂、有内孔和螺纹的轴套自动车床：自动车床：不太复杂的小零件，如螺钉、螺母等不太复杂的小零件，如螺钉、螺母等数控车床数控车床： 2 2 钻、镗削的工艺特点及其应用钻、镗削的工艺特点及其应用 一、钻削的工艺特点一、钻削的工艺特点 钻削时，钻头工作部分处在已加工表面的包围中，工钻削时，钻头工作部分处在已加工表面的包围中，工作条件比车削外圆困难得多作条件比车削外圆困难得多. 1. 容易产生容易产生“引偏引偏” “引偏引偏”: 指加工时由于钻头弯曲指加工时由于钻头弯曲 而引起的孔径扩大、孔而引起的孔径扩大、孔 不圆或孔的轴线歪斜等。不圆或孔的轴线歪斜等。 “引偏引偏” 原因：原因： 麻花钻细长、刚度差；麻花钻细长、刚度差； 钻心细、刚度差；钻心细、刚度差； 接触刚度差、导向差；接触刚度差、导向差； 前角为负，切削条件差；前角为负，切削条件差； 横刃产生轴向力，弯曲；横刃产生轴向力，弯曲； 两主切削刃不对称，两主切削刃不对称， 背向力不抵消背向力不抵消 减少减少“引偏引偏”的措施：的措施： (1)预钻锥形定心坑预钻锥形定心坑 (2)用钻套为钻头导向用钻套为钻头导向 (3)钻头的两个主切削刃刃磨对称钻头的两个主切削刃刃磨对称 2. 排屑困难排屑困难影响：影响： 切屑与孔壁发生较大的摩擦切屑与孔壁发生较大的摩擦, 挤压、拉毛和刮伤已挤压、拉毛和刮伤已 加工表面加工表面, 降低表面质量。降低表面质量。 有时切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里有时切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里, 卡死钻头。卡死钻头。措施：措施：分屑（分屑槽）分屑（分屑槽）3. 切削热不易传散切削热不易传散 工件吸收的热量约占工件吸收的热量约占52.5%, 钻头约占钻头约占14.5%, 切屑约占切屑约占28%, 介质约占介质约占5%左右。左右。 切屑、刀具与工件之间的摩擦很大。切屑、刀具与工件之间的摩擦很大。 二、钻削的应用二、钻削的应用 钻削精度：钻削精度：12.5m 适用于粗加工适用于粗加工: 螺钉孔、油孔；攻丝前；预加工螺钉孔、油孔；攻丝前；预加工 单件小批：单件小批：D13mm: 台式床台式床; D80100mm)、内成形面或孔、内成形面或孔内环槽等内环槽等, 镗削是唯一合适的加工方法。镗削是唯一合适的加工方法。 镗孔精度镗孔精度：一般达：一般达IT8IT7, Ra0.81.6m; 精细镗时精细镗时, IT7IT6, Ra0.20.8m。 孔可以在多种机床上进行。回转体零件上的孔多在车孔可以在多种机床上进行。回转体零件上的孔多在车床上加工床上加工, 箱体类零件上的孔或孔系箱体类零件上的孔或孔系(即要求相互平行或垂即要求相互平行或垂直的若干个孔直的若干个孔)则常用镗床加工。则常用镗床加工。 镗刀：镗刀：单刃镗刀、多刃镗刀单刃镗刀、多刃镗刀 1. 单刃镗刀镗孔单刃镗刀镗孔 单刃镗刀刀头的结构与车刀类似单刃镗刀刀头的结构与车刀类似 特点：特点： (1) 适应性较广适应性较广, 灵活性较大灵活性较大 (2) 可以校正原有孔的轴线歪斜或位置偏差可以校正原有孔的轴线歪斜或位置偏差 (3) 生产率较低生产率较低 （单刃镗刀的刚度比较低）（单刃镗刀的刚度比较低） 应用：应用：单件小批生产单件小批生产 2. 多刃镗刀镗孔多刃镗刀镗孔 多刃镗刀：多刃镗刀：如图。可调浮动镗刀片、两个主切削刃。如图。可调浮动镗刀片、两个主切削刃。 工作情况：工作情况：镗刀片插在镗杆的长方孔中，并能在垂直镗刀片插在镗杆的长方孔中，并能在垂直 与镗杆轴线的方向上自由滑动，有两个对称与镗杆轴线的方向上自由滑动，有两个对称 的切削刃产生切削力，自动平衡其位置。的切削刃产生切削力，自动平衡其位置。 特点：特点： (1) (1) 加工质量高加工质量高 (2) (2) 生产率高生产率高图图317 浮动镗刀片及其工作情况浮动镗刀片及其工作情况 (3)(3) 刀具成本高刀具成本高应用应用: 批量生产、精加工批量生产、精加工箱体零件上的直径较箱体零件上的直径较大的孔大的孔3 3 刨、拉削的工艺特点及其应用刨、拉削的工艺特点及其应用 n 刨削是平面加工的主要方法之一。刨削是平面加工的主要方法之一。n 常见的刨床类机床有牛头刨床、龙门刨床和插床等。常见的刨床类机床有牛头刨床、龙门刨床和插床等。一、刨削的工艺特点一、刨削的工艺特点 1. 通用性好通用性好 （刨床、刀具）（刨床、刀具） 2.生产率较低生产率较低 刨削的主运动为往复直线运动刨削的主运动为往复直线运动, 反向时受惯性力的影响反向时受惯性力的影响, 加之刀具切入和切出时有冲击加之刀具切入和切出时有冲击, 限制了切削速度的提高。限制了切削速度的提高。 单刃刨刀实际参加切削的切削刃长度有限单刃刨刀实际参加切削的切削刃长度有限,一个表面往一个表面往往要经过多次行程才能加工出来往要经过多次行程才能加工出来, 基本工艺时间较长。基本工艺时间较长。 刨刀返回行程时不进行切削刨刀返回行程时不进行切削, 增加了辅助时间。增加了辅助时间。 加工精度：加工精度：IT8IT8IT7, RaIT7, Ra1.61.66.3m6.3m。 二、刨削的应用二、刨削的应用 应用应用：主要用在单件、小批生产：主要用在单件、小批生产 加工加工平面平面、直槽直槽、加工、加工齿条齿条、齿轮、齿轮、 花键花键和母线为直线的成形面等和母线为直线的成形面等 图图319 刨削的主要应用刨削的主要应用牛头刨床：牛头刨床：最大刨削长度一般不超过最大刨削长度一般不超过 1000mm, 因此只适于加因此只适于加 工中、小型工件。工中、小型工件。龙门刨床：龙门刨床：主要用来加工大型工件主要用来加工大型工件, 或或 同时加工多个中、小型工件。同时加工多个中、小型工件。插床：插床：又称立式牛头刨床又称立式牛头刨床。 主要用来加工工件的内表面主要用来加工工件的内表面, 如如 键槽键槽(图图3-20)、花键槽等、花键槽等, 也可用也可用 于加工多边形孔于加工多边形孔, 如四方孔、六方如四方孔、六方 孔等。特别适于加工盲孔或有障孔等。特别适于加工盲孔或有障 碍台肩的内表面。碍台肩的内表面。 三、拉削三、拉削 拉削可以认为是刨削的进一步发展。拉削可以认为是刨削的进一步发展。工作情况：工作情况：它是利用它是利用多齿的拉刀多齿的拉刀, 逐齿依次从工件上切下逐齿依次从工件上切下 很薄的金属层很薄的金属层, 使表面达到较高的精度和较小使表面达到较高的精度和较小 的粗糙度值。的粗糙度值。 推刀推刀拉削所用的机床称为拉床拉削所用的机床称为拉床, 推削推削则多在压力机上进行。则多在压力机上进行。拉削特点：拉削特点： (1) 生产率高生产率高 一次工作行程中能完成粗一次工作行程中能完成粗半精半精精加工精加工 (2) 加工精度高、表面粗糙度较小加工精度高、表面粗糙度较小 (如图）（拉刀、速度）如图）（拉刀、速度） (3) 拉床结构和操作比较简单拉床结构和操作比较简单 (4) 拉刀价格昂贵拉刀价格昂贵 (5) 加工范围较广加工范围较广 （如下页图）（如下页图）应用：应用：成批大量生产、大的复合面、形状复杂成批大量生产、大的复合面、形状复杂4 4 铣削的工艺特点及其应用铣削的工艺特点及其应用 铣削也是平面的主要加工方法之一。铣床的种类很多铣削也是平面的主要加工方法之一。铣床的种类很多,常用的是升降台卧式铣床和立式铣床。常用的是升降台卧式铣床和立式铣床。一、铣削的工艺特点一、铣削的工艺特点 1. 生产率较高生产率较高 （多齿、主运动为旋转高速铣削）（多齿、主运动为旋转高速铣削） 2. 容易产生振动容易产生振动 （刀齿切入切出冲击、每个刀齿的切削（刀齿切入切出冲击、每个刀齿的切削 层厚度随刀齿位置的不同而变化铣层厚度随刀齿位置的不同而变化铣 削力变化）削力变化） 3. 刀齿散热条件较好刀齿散热条件较好 二、铣削方式二、铣削方式 1. 周铣法周铣法 周铣法周铣法: 用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面用圆柱铣刀的圆周刀齿加工平面. 逆铣：逆铣：切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反 顺铣：顺铣：相同相同 比较比较切削厚度切削厚度(每个齿每个齿)刀具刀具磨损磨损表面表面质量质量减振减振(FfN) 工件窜动工件窜动(FN)与进给方向与进给方向逆铣逆铣由小由小大大大大差差差差小、相反小、相反顺铣顺铣由大由大小小小小好好好好大、相同大、相同 在生产中仍多采用逆铣法在生产中仍多采用逆铣法 2. 端铣法端铣法 端铣法：用端铣刀的端面刀齿加工平面。端铣法：用端铣刀的端面刀齿加工平面。 对称铣削法：对称铣削法：根据铣刀和工件相对位置的不同根据铣刀和工件相对位置的不同, 不对称铣削法：不对称铣削法： 端铣法可以通过调整铣刀和工件的相对位置，端铣法可以通过调整铣刀和工件的相对位置，调节刀齿切入和切出时的切削层厚度，从调节刀齿切入和切出时的切削层厚度，从 而达到改善铣削过程的目的。而达到改善铣削过程的目的。 3. 周铣法与端铣法的比较周铣法与端铣法的比较 比比 较较周铣周铣端铣端铣同时工作的同时工作的刀齿数刀齿数仅有仅有1-2个个较多较多加工余量加工余量相当于铣削宽度相当于铣削宽度(ae)相当于铣削深度相当于铣削深度(ap)切削过程切削过程不平稳不平稳平稳平稳刀具耐用刀具耐用小小 (切削厚度、后刀面切削厚度、后刀面)大大加工质量加工质量低、表面粗糙低、表面粗糙高、修光刀齿高、修光刀齿在平面的铣削中，目前大都采用端铣法；在平面的铣削中，目前大都采用端铣法；周铣法的适用性广，多种形式铣刀，除平面外，可进行沟周铣法的适用性广，多种形式铣刀，除平面外，可进行沟 槽、齿形和成型面的加工槽、齿形和成型面的加工三三. 铣削的应用铣削的应用 应用：平面、沟槽、成型面应用：平面、沟槽、成型面 精度：精度：IT8 - IT7 Ra = 1.6 3.2mm 升降台铣床：升降台铣床：单件、小批，中、小型工件单件、小批，中、小型工件 工作台不升降铣床：工作台不升降铣床：中、大型工件中、大型工件 龙门铣床：龙门铣床：大型工件或同时加工多个中小型工件大型工件或同时加工多个中小型工件 5 5 磨削的工艺特点及其应用磨削的工艺特点及其应用 磨削：磨削：用砂轮或其他磨具加工工件。用砂轮或其他磨具加工工件。 磨床：磨床：外圆磨床、内圆磨床和平面磨床等。外圆磨床、内圆磨床和平面磨床等。 切削工具：切削工具： 砂轮：砂轮： 磨料磨料 + 结合剂结合剂 砂轮的组成要素：砂轮的组成要素： 包括磨料、粒度、硬度、包括磨料、粒度、硬度、 结合剂、组织以及形状结合剂、组织以及形状 和尺寸等。和尺寸等。 一、磨削过程一、磨削过程 三个阶段：三个阶段：（1）划擦：）划擦：磨粒从工件表面滑擦而过磨粒从工件表面滑擦而过, 只有弹性变形只有弹性变形 而无切屑。而无切屑。（2 2）刻划：）刻划：磨粒切入工件表层磨粒切入工件表层, 刻划出沟痕并形成隆起刻划出沟痕并形成隆起 （3）切削：）切削：切削层厚度增大到某一临界值切削层厚度增大到某一临界值, 切下切屑。切下切屑。 切屑：切屑：正常切屑正常切屑 + 金属微尘金属微尘砂轮的砂轮的“自锐性自锐性”：磨粒破碎磨粒破碎 磨粒脱落磨粒脱落砂轮修整：砂轮修整：恢复切削能力恢复切削能力 外形精度外形精度二、磨削的工艺特点二、磨削的工艺特点 1.1. 精度高、表面粗糙度小精度高、表面粗糙度小 ： IT7IT6, Ra0.20.8m, Ra0.0080.1m。2. 2. 砂轮有自锐作用砂轮有自锐作用3.3. 背向磨削力背向磨削力 Fp 较大较大 4.4. 磨削温度高磨削温度高: 切削速度大、摩擦大、传热差，切削速度大、摩擦大、传热差， 8001000C 切削液：切削液：三、磨削的应用和发展三、磨削的应用和发展 磨削可加工的材料：磨削可加工的材料： 一般结构材料：铸铁、碳钢、合金钢一般结构材料：铸铁、碳钢、合金钢 难切削的材料：淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃难切削的材料：淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃 磨削可加工的表面：磨削可加工的表面： 外圆面、内孔、平面、成形面、罗纹、齿轮齿形外圆面、内孔、平面、成形面、罗纹、齿轮齿形 刀具刃磨刀具刃磨 磨削精度：磨削精度：半精加工和精加工半精加工和精加工1. 外圆的磨削外圆的磨削2. 孔的磨削孔的磨削 特点特点:可加工淬硬的孔可加工淬硬的孔保证孔的尺寸精度和表面精度、保证孔的尺寸精度和表面精度、 位置精度和轴的直线度位置精度和轴的直线度 可磨削不同直径的孔可磨削不同直径的孔 生产率低生产率低3. 平面磨削平面磨削 周磨周磨: 端磨端磨:第四章第四章 精密加工和特种加工简介精密加工和特种加工简介 1 1 精整和光整加工精整和光整加工精整加工精整加工: : 指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层, , 以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的 加工方法。（加工方法。（IT6IT5)IT6IT5) 如如: : 研磨、珩磨研磨、珩磨等等光整加工光整加工: : 指不切除或从工件上切除极薄层材料层指不切除或从工件上切除极薄层材料层, ,以减以减 小工件表面粗糙度为目的的加工方法。小工件表面粗糙度为目的的加工方法。(Ra0.2)(Ra0.2) 如：如：超级光磨、抛光超级光磨、抛光等等 一、研磨一、研磨 在在研具研具与工件间置以与工件间置以研磨剂研磨剂，对工件表面，对工件表面 进行精整加工的进行精整加工的 方法。方法。1. 加工原理加工原理 加工原理加工原理: 研磨时，研具在一定压力作用下与工件表面研磨时，研具在一定压力作用下与工件表面之间作复杂的相对运动，通过研磨剂的机械及化学作用之间作复杂的相对运动，通过研磨剂的机械及化学作用从工件表面上切除很薄的一层材料，从而达到很高的精从工件表面上切除很薄的一层材料，从而达到很高的精度和很小的粗糙度。度和很小的粗糙度。 研具材料：研具材料：应比工件材料软，以便部分应比工件材料软，以便部分磨粒磨粒在研磨过程在研磨过程中能嵌入研具表面，对工件表面进行研磨。中能嵌入研具表面，对工件表面进行研磨。 常用材料：常用材料：铸铁铸铁、软钢、黄铜、塑料、硬木、软钢、黄铜、塑料、硬木研磨剂：研磨剂： 磨料：磨料： 作用：起机械切削作用作用：起机械切削作用 材料：刚玉、碳化硅材料：刚玉、碳化硅 粒度：粗研粒度：粗研80-100#, 精研精研150-240# 研磨液：研磨液： 作用：冷却、润滑，使磨料均匀分布在研具表面作用：冷却、润滑，使磨料均匀分布在研具表面 材料：煤油、汽油、机油材料：煤油、汽油、机油 辅助填料辅助填料： 作用：使金属表面产生极薄的、较软的化合物薄膜，作用：使金属表面产生极薄的、较软的化合物薄膜， 以便工件表面凸峰容易被磨粒切除，以便工件表面凸峰容易被磨粒切除， 提高研磨效率和表面质量。提高研磨效率和表面质量。 材料：硬脂酸、油酸等化学活性物质材料：硬脂酸、油酸等化学活性物质 研磨方法：研磨方法： 手工研磨：手工研磨： 机械研磨：机械研磨： 2. 研磨特点及应用研磨特点及应用 特点特点: (1) 简便可靠简便可靠: 设备设备(研磨机，车床，钻床研磨机，车床，钻床) 及研具简便及研具简便 (2) 高的尺寸和形状精度，低的粗糙度高的尺寸和形状精度，低的粗糙度 误差小到误差小到0.1-0.3m m，0.025m m (3) 生产率低生产率低 应用应用: : 常见的表面；常见的表面； 精密配合偶件（如阀心与阀体）；精密配合偶件（如阀心与阀体）； 精密件的最终加工精密件的最终加工 二、珩磨二、珩磨 利用带油石的珩磨头对利用带油石的珩磨头对孔孔进行精整加工的方法。进行精整加工的方法。1. 加工原理加工原理 油石从工件表面切除一层极油石从工件表面切除一层极薄的金属，油石在工件表面上薄的金属，油石在工件表面上的切削轨迹是交叉而不重复的的切削轨迹是交叉而不重复的网纹，故可获很高的精度和很网纹，故可获很高的精度和很小的表面粗糙度。小的表面粗糙度。切削液切削液(珩磨液珩磨液): 作用：排除切屑与切削热作用：排除切屑与切削热 材料：煤油、机油、水材料：煤油、机油、水 2. 珩磨特点及应用珩磨特点及应用 特点特点: (1) 生产率高生产率高: : 多个磨条多个磨条, ,磨粒刃口锋利磨粒刃口锋利) ) (2) 高的尺寸和形状精度，低的粗糙度高的尺寸和形状精度，低的粗糙度 (3) 珩磨表面耐磨损珩磨表面耐磨损 (4) 珩磨头结构复杂珩磨头结构复杂 (5) 不宜加工有色金属件不宜加工有色金属件 应用应用: : 主要用于孔的精整加工主要用于孔的精整加工 也可加工外圆面、平面、球面和齿面也可加工外圆面、平面、球面和齿面 三、超级光磨三、超级光磨 用装有细磨粒、低硬度油石的磨头，在一定压力下用装有细磨粒、低硬度油石的磨头，在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。对工件表面进行光整加工的方法。1. 加工原理加工原理 加工原理：加工原理： 工件旋转工件旋转, 油石轻压于工件油石轻压于工件表面表面, 作轴向进给与微小振动作轴向进给与微小振动, 从而对工件微观不平的表面进从而对工件微观不平的表面进行光磨。行光磨。光磨液：光磨液： 材料：煤油加锭子油材料：煤油加锭子油 作用：冷却润滑、清除切屑作用：冷却润滑、清除切屑 形成形成油膜油膜 油膜的形成：油膜的形成：(如图如图) 作用：作用：自动停止切削自动停止切削 2. 超级光磨的特点及应用超级光磨的特点及应用 特点：特点：(1) 设备简单、操作方便设备简单、操作方便 (2) 加工余量极小加工余量极小 3-10 m m (3) 生产率高生产率高 (4) 表面质量好：表面质量好：Ra 5-10 (5) 圆锥孔，如销孔圆锥孔，如销孔一、孔的技术要求一、孔的技术要求 (1) 本身精度本身精度 (2) 位置精度位置精度 (3) 表面质量表面质量二二. 孔的加工方案分析孔的加工方案分析 加工方法：加工方法： 钻、扩、铰、镗、拉、磨钻、扩、铰、镗、拉、磨 加工方案：加工方案： 考虑：孔的大小与深度、精度与表面要求考虑：孔的大小与深度、精度与表面要求 工件的材料、形状尺寸、重量、批量工件的材料、形状尺寸、重量、批量 精加工：精加工：铰孔、拉孔铰孔、拉孔 中、小直径中、小直径 精镗、精磨精镗、精磨中、大直径中、大直径 工件材料：工件材料：淬硬淬硬 磨削磨削 精整加工：精整加工：珩磨、研磨珩磨、研磨 框图：框图： 1. 在实体材料上加工孔的典型方案在实体材料上加工孔的典型方案 2. 对铸对铸(锻锻)件上已铸件上已铸(锻锻)出的孔进行加工出的孔进行加工 3 3 平面平面的加工的加工 平面是盘形和板形零件的主要表面，据作用平面是盘形和板形零件的主要表面，据作用 不同，分为不同，分为: (1) 非结合面非结合面 (2) 结合面和重要结合面，如零部件的固定连接平面结合面和重要结合面，如零部件的固定连接平面 (3) 导向平面，如机床的导轨面导向平面，如机床的导轨面 (4) 精密测量工具的工作面精密测量工具的工作面 平面的作用不同平面的作用不同, 其技术要求也不相同其技术要求也不相同, 加工方案加工方案也不同也不同 一、平面的技术要求一、平面的技术要求 对平面本身的尺寸精度要求不高，对平面本身的尺寸精度要求不高， (1) 形状精度形状精度 如平面度和直线度等如平面度和直线度等 (2) 位置精度位置精度 如平面之间的尺寸精度如平面之间的尺寸精度 及平行度、垂直度及平行度、垂直度 (3) 表面质量表面质量 二、平面加工方案分析二、平面加工方案分析 方法方法: 车、铣、刨、磨、拉削等，研磨车、铣、刨、磨、拉削等，研磨 回转零件端面回转零件端面: 车、磨车、磨 其它类型平面：刨、铣其它类型平面：刨、铣 淬硬平面：磨淬硬平面：磨 拉削：大批生产、加工技术要求较高、面积不大拉削：大批生产、加工技术要求较高、面积不大 框图：框图： 4 4 成型面成型面的加工的加工 成型面：成型面：如机床的手把、凸轮、叶片等如机床的手把、凸轮、叶片等一、成型面的技术要求一、成型面的技术要求 包括：尺寸精度、形位精度、表面质量包括：尺寸精度、形位精度、表面质量 首先要满足首先要满足表面形状表面形状的要求的要求二、成型面加工方法的分析二、成型面加工方法的分析 方法：方法：车、铣、刨、拉、磨削车、铣、刨、拉、磨削 两种基本方式两种基本方式： (1) 用成型刀具加工用成型刀具加工 用切削刃形状与工件廓形相符合的刀具用切削刃形状与工件廓形相符合的刀具, 直接直接 加工出成型面加工出成型面. 特点特点: 机床运动和结构简单机床运动和结构简单, 操作方便操作方便 刀具制造、刃磨复杂刀具制造、刃磨复杂 受工件成型面尺寸限制受工件成型面尺寸限制(2) 利用刀具和工件作相对运动加工利用刀具和工件作相对运动加工 如图如图. 特点特点:机床运动和结构复杂机床运动和结构复杂刀具简单刀具简单加工成型面尺寸范围较大加工成型面尺寸范围较大 成型面的加工方法的成型面的加工方法的选择选择, 应根据零件的尺寸、应根据零件的尺寸、形状及生产批量来选择。形状及生产批量来选择。 5 5 螺纹螺纹的加工的加工 螺纹的形式：螺纹的形式： (1) 紧固螺纹：紧固螺纹： 普通螺纹、管螺纹普通螺纹、管螺纹 牙型：牙型：三角形三角形 要求：要求：可旋入性、密封性和连接的可靠可旋入性、密封性和连接的可靠性性 (2) 传动螺纹：传动螺纹： 牙型：牙型：梯形或锯齿形梯形或锯齿形 要求：要求：传动准确可靠、耐磨传动准确可靠、耐磨一、螺纹的技术要求一、螺纹的技术要求 尺寸、形位精度、表面质量；尺寸、形位精度、表面质量； 对紧固螺纹：中径与顶径的精度（大、小径）对紧固螺纹：中径与顶径的精度（大、小径） 对传动螺纹：对传动螺纹： .，螺距和牙型角的精度，螺距和牙型角的精度 二、螺纹加工方法分析二、螺纹加工方法分析 机床：机床：车床、钻床、螺纹铣床、螺纹磨床车床、钻床、螺纹铣床、螺纹磨床 方法：方法：如下表。如下表。 1. 攻丝和套扣攻丝和套扣 2. 车螺纹车螺纹 螺纹车削：螺纹车削： 属成型面车削属成型面车削 刀具：刀具： 成型刀具，（如螺纹梳刀）。成型刀具，（如螺纹梳刀）。 特点特点: 通用设备、刀具简单通用设备、刀具简单 可加工各种形状、尺寸及精度的内、外可加工各种形状、尺寸及精度的内、外 螺纹生产率低螺纹生产率低 3. 铣螺纹铣螺纹 应用应用: 成批量生产成批量生产 机床机床: 螺纹铣床螺纹铣床 方式方式: (1) 用盘形铣刀铣削用盘形铣刀铣削 用于加工尺寸较大的用于加工尺寸较大的 传动螺纹传动螺纹. (2) 用梳形铣刀铣削用梳形铣刀铣削 用于加工短而螺距不用于加工短而螺距不 大的三角形内、外螺纹大的三角形内、外螺纹. 加工精度低加工精度低4. 磨螺纹磨螺纹 应用应用: 淬硬螺纹的精加工淬硬螺纹的精加工, 如丝锥如丝锥螺纹量规等螺纹量规等 机床机床: 螺纹磨床螺纹磨床 方法方法: (1)单线砂轮磨削单线砂轮磨削: 砂轮修整方便、精度高、可加工较长螺纹砂轮修整方便、精度高、可加工较长螺纹 (2)多线多线: 困难、困难、短短 6 6 齿轮齿形齿轮齿形的加工的加工一、齿轮的技术要求一、齿轮的技术要求: 除要求除要求尺寸精度、形位精度尺寸精度、形位精度和和表面质量表面质量外，外， (1) 传递运动的准确性传递运动的准确性 (2) 传动的平稳性传动的平稳性 瞬时传动比瞬时传动比 (3) 载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 啮合时齿面接触良好啮合时齿面接触良好 (4) 传动侧隙传动侧隙 啮合时非工作齿面应有一定间隙啮合时非工作齿面应有一定间隙 不同齿轮因用途和工作条件不同有不同的技术要求不同齿轮因用途和工作条件不同有不同的技术要求 齿轮结构形式齿轮结构形式: 圆柱齿轮圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等、锥齿轮、蜗轮蜗杆等 齿形齿形: 渐开线渐开线、摆线、圆弧、摆线、圆弧 齿轮精度齿轮精度: 渐开线圆柱齿轮渐开线圆柱齿轮 0-12个等级，精度由高到低。个等级，精度由高到低。 7级级为基本级为基本级 齿轮副中两个齿轮的精度等级齿轮副中两个齿轮的精度等级一一 般取成相同般取成相同 二、齿轮齿形加工方法的分析二、齿轮齿形加工方法的分析 加工方法：加工方法：切削加工：切削加工：主要方法主要方法 铸造：铸造：精度低精度低 轧制：轧制：精度低、生产率高、机械性能高精度低、生产率高、机械性能高 切削加工方法分类切削加工方法分类：按加工原理不同分，按加工原理不同分， (1) 成型法：成型法：用与齿轮的齿间形状相符的成型刀具直接加工用与齿轮的齿间形状相符的成型刀具直接加工 (仿形法仿形法) 如如铣齿、成型法磨齿铣齿、成型法磨齿 (2) 展成法：展成法： 利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动(展成运动展成运动) (范成法范成法) 切出齿形的方法切出齿形的方法. (包络法包络法) 如如插齿、滚齿、剃齿和展成法磨齿插齿、滚齿、剃齿和展成法磨齿 加工方法的选择：加工方法的选择：取决于齿轮精度、齿面粗糙度要求，取决于齿轮精度、齿面粗糙度要求， 齿轮的形状、结构、尺寸、材料和热处理状态齿轮的形状、结构、尺寸、材料和热处理状态1. 铣齿铣齿 铣齿铣齿: 利用成型铣刀利用成型铣刀, 在万能铣床上加工齿轮齿形在万能铣床上加工齿轮齿形. 齿轮铣刀齿轮铣刀: 盘形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀(m10) 加工完一个齿间后加工完一个齿间后, 进行分度进行分度, 再铣下一个齿间再铣下一个齿间. 铣齿特点铣齿特点: 成本低：成本低： 通用铣床、刀具简单通用铣床、刀具简单 生产率低：每个齿都消耗切入、切出、退刀、分度时间生产率低：每个齿都消耗切入、切出、退刀、分度时间 精度较低精度较低精度取决于铣刀的齿形精度；铣刀形状与齿精度取决于铣刀的齿形精度；铣刀形状与齿 轮模数有关。（见表）轮模数有关。（见表） 分度头分度精度不高。分度头分度精度不高。 应用：应用： 可加工直齿、斜齿、人字齿圆柱齿轮，齿条，锥齿轮可加工直齿、斜齿、人字齿圆柱齿轮，齿条，锥齿轮 单件、小批、精度不高的低速齿轮单件、小批、精度不高的低速齿轮2. 插齿和滚齿插齿和滚齿 展成法加工。所用刀具和机床不同。展成法加工。所用刀具和机床不同。(1) 插齿原理及运动插齿原理及运动 插齿原理：插齿原理：按一对圆柱齿轮相啮合按一对圆柱齿轮相啮合 的原理进行加工的原理进行加工. 插齿刀插齿刀：高速钢制造：高速钢制造, 前角、后角、切削刃。前角、后角、切削刃。Chazhi.avi 插齿运动：插齿运动： 用直齿插齿刀插圆柱齿轮时，用直齿插齿刀插圆柱齿轮时， 主运动：主运动： 插齿刀的往复直线运动插齿刀的往复直线运动 分齿运动（展成运动分齿运动（展成运动)： 维持插齿刀与被切齿轮之维持插齿刀与被切齿轮之 间啮合关系的运动间啮合关系的运动 保证：保证：nw/n0 = z0/zw 径向进给运动：径向进给运动：齿深方向齿深方向 让刀运动：让刀运动： (2) 滚齿原理及运动滚齿原理及运动 滚齿原理：滚齿原理：按一对螺旋齿轮相啮合的原理进行加工的。按一对螺旋齿轮相啮合的原理进行加工的。 齿轮滚刀：齿轮滚刀：高速钢制造；在螺纹的垂直方向上开出高速钢制造；在螺纹的垂直方向上开出 若干个容屑槽，形成刀齿及刀刃。若干个容屑槽，形成刀齿及刀刃。 滚齿运动：滚齿运动：滚切直齿圆柱齿轮时，滚切直齿圆柱齿轮时， 主运动：主运动：滚刀的旋转滚刀的旋转 分齿运动（展成运动）：分齿运动（展成运动）： 保证：保证：nw/n0 = k/zw k滚刀头数滚刀头数 轴向进给运动：轴向进给运动： 齿宽方向齿宽方向gunzhichi.avi (3) (3) 插齿和滚齿的特点及应用插齿和滚齿的特点及应用 特点特点: a : a 插齿和滚齿的精度相当插齿和滚齿的精度相当, ,且都比铣齿高且都比铣齿高 （刀具、分齿精度）（刀具、分齿精度） 插、滚齿：插、滚齿：7-87-8级；铣齿：级；铣齿：9 9级级 b b 插齿的齿面粗糙度较小插齿的齿面粗糙度较小 c c 插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿 （主运动、分齿运动）（主运动、分齿运动） d d 插齿刀和齿轮滚刀加工齿轮齿数的范围大插齿刀和齿轮滚刀加工齿轮齿数的范围大应用：应用：滚齿应用最广泛，可加工斜齿圆柱齿轮、蜗轮。滚齿应用最广泛，可加工斜齿圆柱齿轮、蜗轮。 插齿，还可加工滚齿难加工的内齿轮、多联齿轮插齿，还可加工滚齿难加工的内齿轮、多联齿轮 成批大量生产时成批大量生产时 3. 齿轮精加工简介齿轮精加工简介 6级精度以上。剃齿、珩齿、磨齿、研齿等级精度以上。剃齿、珩齿、磨齿、研齿等 (1) 剃齿剃齿 原理：原理：展成法展成法 剃齿刀：剃齿刀：斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮 应用：应用：低硬度材料低硬度材料(2)珩齿珩齿 原理：原理：与剃齿相同与剃齿相同 珩磨轮：珩磨轮：磨料与环氧树脂制成，高齿形精度的斜齿齿轮。磨料与环氧树脂制成，高齿形精度的斜齿齿轮。 应用：应用：减少粗糙度减少粗糙度(3)磨齿磨齿 成型法成型法: 方法方法: 与铣削相似与铣削相似 精度精度: 低低 应用应用: 很少很少 展成法展成法 双斜边砂轮磨齿双斜边砂轮磨齿: 齿轮齿条啮合运动齿轮齿条啮合运动 蝶形砂轮磨齿蝶形砂轮磨齿: 复习题复习题:(1)何谓钻孔时的何谓钻孔时的“引偏引偏”？试举出几种减小引偏？试举出几种减小引偏 的措施。的措施。(2)一般情况下，刨削的生产率为什么比铣削低？一般情况下，刨削的生产率为什么比铣削低？(3)用周铣法铣削平面时，从理论上分析顺铣比逆用周铣法铣削平面时，从理论上分析顺铣比逆铣有哪些优点？实际生产中，目前多采用哪种铣有哪些优点？实际生产中，目前多采用哪种铣削方式？为什么？铣削方式？为什么？(4)既然砂轮在磨削过程中有自锐作用，为什么来既然砂轮在磨削过程中有自锐作用，为什么来要进行修整？要进行修整？(1)试说明研磨、珩磨、超级光磨和抛光的加工原试说明研磨、珩磨、超级光磨和抛光的加工原理。理。(1)在零件的加工过程中，为什么常把粗加工和在零件的加工过程中，为什么常把粗加工和 精加工分开进行？精加工分开进行？ (2)按加工原理不同，齿轮齿形加工可分为哪两大按加工原理不同，齿轮齿形加工可分为哪两大类？类？(3)插齿和滚齿的精度和生产率为什么比铣齿高？插齿和滚齿的精度和生产率为什么比铣齿高？