各种表面的加工方法

第五章 典型表面加工分析 第一节 外圆面的加工 第二节 孔的加工 第三节 平面的加工 第四节 成形面的加工 第五节 螺纹的加工 第六节 齿轮齿形的加工 常见表面加工方案选择 选择表面加工方案时，要掌握如下三点： 1.要掌握选择表面加工方案的 5条依据，即表面的 尺寸精度和粗糙度 Ra值，所在零件的结构形状和 尺寸大小、热处理情况、材料的性能以及零件的 批量等。 2.掌握三种表面加工方案框图。 3.掌握选择加工方案的方法。 （ 1）筛选法： 根据已知条件，从加工方案 框图第个方案依次向下选择，直到满足 已知条件为止。 （ 2）关键条件法： 找出已知条件中的关键 条件，再以关键条件为主，适当考虑其他 条件来选择加工方案。 第一节 外圆面的加工 一、外圆加工方案 1.外圆表面的技术要求： 尺寸精度：直径、长度 形状精度：圆度、圆柱度、轴线的直线度 位置精度：同轴度、垂直度、径向圆跳动 表面质量：表面粗糙度 Ra、 表面硬度 （ 1）切削加工方法： 车削； 磨削：普通磨削、精密磨削、砂带磨削 光整加工：研磨、超精加工、抛光 （ 2）特种加工：旋转电火花、超声波套料 2.主要方法： (一 )、车削外圆 1、分类（车刀的几何角度和切削用量）： （ 1）粗车： IT12 IT11， Ra： 25 12.5m 。 （ 2） 半精车： IT10 IT9， Ra： 6.3 3.2m （ 3） 精车： IT8 IT6， Ra： 1.6 0.8m （ 4） 精细车（金刚石车）： IT6 IT5 ， Ra： 0.8 0.2m （ 切削用量： v 2.6m/s， aP0.03 0.05mm， f 0.02 0.2mm/r； 刀具：金刚石；加 工范围：小型有色金属零件或零件结构不宜磨削 的光整加工） 车外圆及车槽 （ 1）车削过程比较平稳，生产率高。 （ 2）车刀结构简单，费用低。 （ 3）易于保证工件各加工面的位置精度。 （ 4）加工各种材料（钢、铸铁、有色金属和非金属）， 难加工淬火钢件（ HRC30以上） 2、车削特点 外圆磨削在外圆磨床上进行， 1、分类（磨削用量）： （ 1）粗磨： IT8 IT7， Ra： 0.8 0.4m （ 2） 精磨： IT6 IT5 ， Ra： 0.4 0.2m （ 3） 精密磨削： IT5， Ra： 0.2 0.008m （ 4） 砂带磨削： IT6 IT5 ， Ra： 0.4 0.1m 磨削外圆 无心纵磨法磨外圆 2、磨削特点 （ 1）容易达到较高的精度和较小的表 面粗糙度。 （ 2）磨削温度高，易烧伤。 （ 3）磨削的材料范围广（铸铁件、末 淬火和淬火钢件及高硬度难加工材 料），不易磨削有色金属。 1、精度： IT5 IT3， Ra： 0.1 0.008m 2、 研磨特点 （ 1）精度高，表面粗糙度小。 （ 2）研磨余量小（ 0.01 0.03mm）， 对前道工序要求高。 （ 3）能部分纠正形状误差，不能纠正位置误差。 （ 4）加工范围广（淬火和未淬火钢件、铸铁件、有色金属、非金属 等），可单件小批、大批大量生产。 （ 5）方法简单，设备要求低。 （ 6）手工研磨生产率低，劳动强度大。 研磨外圆 超精加工 1、精度： IT5， Ra0.1 0.05m 2、 超精加工特点 （ 1）磨粒运动由切削过程 过渡到抛光过程，表面粗 糙度小。 （ 2）不能提高尺寸精度、 形状精度和位置精度，对 前道工序要求高，一般不 留加工余量。 （ 3）设备简单，操作方便。 （ 4）生产率高。 抛光 1、精度 Ra0.1 0.012m 2、 抛光特点 （ 1）表面粗糙度小，呈镜面 光泽。 （ 2）不能提高加工精度，对 前道工序要求高，一般不留 加工余量。 （ 3）主要用于表面的装饰加 工极电镀前的预加工。 砂带磨削外圆 1、粗车 2、粗车 半精车 3、粗车 半精车 磨 粗车 半精车 粗磨式半精磨 4、粗车 半精车 粗磨 精磨 5、粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨 6、粗车 精车 精细车 (有色金属 ) 二、外圆表面加工方案的说明 例 1 例 2 第二节 孔的加工 1、孔的技术要求 (1)、尺寸精度；直径、深度。 (2)、形状精度：圆度、圆柱度及轴线的直线度。 (3)、位置精度：同轴度、平行度、垂直度。 (4)、表面质量：表面祖糙度、表面硬度等。 孔的分类 (1)、根据结构和用途 紧固孔和辅助孔 螺钉孔、螺栓过孔、油孔（ IT12 IT11， Ra： 12.5 6.3m ） 回转体零件的轴心孔 齿轮轴心孔： IT8 IT6， Ra： 1.6 0.4m (2)、根据尺寸和结构形状：大孔、小孔、微孔、通孔、 盲孔、台阶孔、细长孔； (3)、根据技术要求：高精度低粗糙度孔、中等精度孔、 低精度孔。 深孔（ L/D 5） 和浅孔。 箱体支架类零件的轴承孔 机床主轴箱的轴承孔： IT7， Ra： 1.6 0.8m ， 位置精度。 图 4.1 孔的类型 内圆 (孔 )加工方案及其选择 内圆表面是盘套类和支架箱体类零件 的重要表面之一。与外圆相比，内圆有两 个显著特点：一是孔的类型多，二是孔的 加工难度大。 内圆加工方法 加工内圆的切削加工方法有钻孔、扩 孔、铰孔、车孔、 镗孔、拉孔、磨孔、金 刚镗、精密磨削、超精加工、珩磨、研磨 和抛光等；特种加工方法有电火花穿孔、 超声波穿孔和激光打孔等。 内圆加工方案及其选择 图中列出 13种内圆加工方，按其主干可归 纳为五类，即车 (镗 )类、车 (镗 )磨类、钻扩铰 类、拉削类和特种加工类。 加工机床的选择 轴、盘、套轴线位置的孔，一般选用车床、磨床加工； 在大批大量生产中，盘、套轴线位置上的通直配合孔， 多选用拉床加工。 小型支架上的轴承支承孔，一般选用车床利用花盘 弯板装夹加工，或选用卧铣加工。 箱体和大、中型支架上的轴承支承孔，多选用铣镗床 加工。 各种零件上的销钉孔、穿螺钉孔和润滑油孔，一般在 钻床上加工。 各种难加工材质零件上的孔，可选用相应的特种加工 机床加工。 （一）、钻孔 1、精度： IT12 IT11， Ra： 25 12.5m ， 属 粗加工。 2、 刀具：麻花钻，规 格： 0.1 100mm， 常用 3 50mm 。 3、 设备：钻床、车床、 镗床、铣床。 （二）、扩孔 1、精度： IT10 IT9， Ra： 6.3 3.2m 。 属半精加工。 2、刀具：扩孔钻。规格： 10 100mm， 常用 15 50mm。 3、 设备：钻床、车床、镗床、铣床。 4、特点： （ 1）导向性好，切削平稳。 （ 2）刚性好。 （ 3）切削条件好。 （三）、铰孔 1、分类 （ 1）粗铰： IT8 IT7， Ra： 1.6 0.8m 。 （ 2） 精铰： IT7 IT6， Ra： 0.4 0.2m 。 2、 刀具：铰刀： 10 100 常用 10 40 3、 设备：钻床、镗床、车 床、铣床。 4、铰削特点 （ 1）精度高，表面粗糙度小。 （ 2）铰孔纠正位置误差的能力很差，位置精 度需由前工序保证。 （ 3）铰刀是定径刀具，易保证铰孔质量。 （ 4）铰削的适应性差。 （ 5）铰削可加工钢、铸铁和有色金属零件， 不宜加工淬火或硬度过高的工件。 锪孔 （四）、镗孔 1、分类： （ 1）粗镗（车）： IT12 IT11， Ra： 25 12.5m （ 2） 半精镗（车）： IT10 IT9， Ra： 6.3 3.2m （ 3） 精镗（车）： IT8 IT7， Ra： 1.6 0.8m 2、 刀具：镗刀。 3、设备：镗床、车床、铣床、钻床。 镗通孔 镗削盲孔 镗孔 4、镗削特点 （ 1）镗削的适应性较强。 （ 2）镗削可有效校正原孔的轴线偏斜。 （ 3）镗削的生产率低。 （ 4）镗刀的制造和刃磨简单，费用低。 （ 5）镗削可加工钢、铸铁和有色金属，不易加 工淬火钢和高硬钢。 （五）、磨孔 1、分类： （ 1）粗磨： IT8 IT7， Ra： 1.6 0.8 m （ 2） 精磨： IT7 IT6， Ra： 0.4 0.2 m （ 3） 精密磨削： IT5， Ra： 0.2 0.025 m 2、磨孔的特点 （ 1）磨孔与铰孔 磨孔的适应性较广。 磨孔可纠正孔的轴线歪斜。 磨孔的生产率低。 磨削可加工未淬硬的钢件或铸铁件、淬硬 的钢件，但不能加工有色金属材料。 磨削适合加工浅孔、阶梯孔、大直径孔和 断续表面的孔，不宜于加工深孔、小孔。 砂带磨削 （六）、拉孔 1、分类 （ 1）粗拉： IT8 IT7， Ra： 1.6 0.8 m （ 2） 精拉： IT7 IT6， Ra： 0.8 0.4 m 2、 拉削的特点 （ 1）精度高，表面粗糙度小。 （ 2）生产率高。 （ 3）不能纠正孔的轴线歪斜。 （ 4）拉削对前道工序要求不高。 （ 5）拉削不能加工台阶孔、盲孔、薄壁零件的孔。 （七）、研磨孔 1、精度： IT6 IT4， Ra： 0.1 0.008m （ 八）、珩磨孔 1、精度： IT6 IT4， Ra： 0.4 0.05m 电火花加工孔 孔加工方案 三、 孔加工方案的选择 1、孔加工比外圆加工困难 （ 1）、孔的类型多。 （ 2）、孔的加工难度大。 孔是内表面，加工孔的刀具受孔径和长度限制， 刚度差；孔加工近似半封闭式切削，散热和排屑条件差， 刀具磨损快，孔壁易被划伤。 孔的加工方法很多。常用孔加工方法有钻、扩、 铰、镗、磨、拉、光整加工等，每一种方法都有一定的 应用范围和局限性。 孔加工的机床很多。常用机床有钻床、车床、镗 床、铣床、磨床、拉床等，同一种孔的加工，可以在几 种不同的机床上进行。 孔加工方案分析 1、粗车 2、粗车 半精车 3、粗车 半精车 磨 粗车 半精车 粗磨式半精磨 4、粗车 半精车 粗磨 精磨 5、粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨 6、粗车 精车 精细车 (有色金属 ) （ 1）在实体材料上加工孔，首先钻孔。 对于已经铸出或锻出的孔，首先扩孔或镗孔。 （ 2）中等精度和表面粗糙度的孔（ IT8 IT7、 Ra： 1.6 0.8m ） 10 ， 钻 铰 10 30 ， 钻 扩 铰 30 80 ： A、 L/D大：钻 扩 铰 B、 L/D小：钻 粗镗 半精镗 铰或磨：盘套 类回转体零件 铰或镗：箱体、支架类零件 拉 ：大批大量生产盘套类零件 80 ： 钻 粗镗 半精镗 磨： 盘套类回转体零件 镗：箱体、支架类零件 (2）淬火钢件 钻 镗 （淬火） 磨 （ 3）精度 IT6以上，表面粗糙度 Ra： 0.2 m 以下孔：光整 加工 研磨：生产率低，各种材料。 珩磨：生产率高，加工除塑性较大的材料以外的各 种材料。 （ 4）有色金属材料： 精加工：精镗、精细镗、精铰、手铰、精拉 。 例题 1. 例题 2. 例题 3. 第三节 平面的加工 平面加工方案及其选择 平面是组成平板、支架、 箱体、床身、机座、工 作台以及各种六面体零件的主要表面之一。 一、平面的技术要求 （ 1）形状精度 （ 2）位置精度 （ 3）表面质量 1. 平面加工方法 加工平面常用的切削加工方法有车削、铣削、 刨削、拉削、刮削、宽刀细刨、普通磨削、导 轨磨削、精密磨削、砂带磨削、超精加工、研 磨和抛光等。 2平面加工方案及其选择 图中列出 13种平面加工方案，按其主干可归 纳为六类，即铣 (刨 )类、铣 (刨 )磨类、车削类、 拉削类、平板导轨类和特种加工类。 车削 铣削 刨削 锉削、刮削 拉削 研 磨 平面磨削 导轨磨削 砂带磨削 研磨 研磨 抛光 切削加工方案 第四节 成形面的加工 成形面的技术要求 与其他表面类似，成形面的技术要求也包括 尺一精度、形位精度及表面质量等。但是，成形 面往往是为了实现特定功能而专门设计的，因此 且表面形状的要求是十分重要的。加工时，刀具 的切削刃形状和切削运动，应首先满足表面形状 的要求。 成形面加工方法的分析 1)、成形法：用成形刀具加工 2)、靠模法：利用刀具和工件作特 定的相对运动加工。 用成型刀车成型面 第五节 螺纹的加工 螺纹的技术要求 1)、尺寸精度 2)、形位精度 3)、表面质量 紧固螺纹（三角形螺纹牙型） 传动螺纹（梯形或锯齿形螺纹牙型） 螺纹也是零件上常见的表面之一，它有多 种形式，按用途的不同可分为如下两类 : (1)紧固螺纹 它用于零件间的固定连接，常用的有普通螺纹和管螺 纹等，螺纹牙型多为三角形。 对普通螺纹的主要要求是可旋人性和连接的可靠性 ; 对管螺纹的主要要求是密封性和连接的可靠性。 (2)传动螺纹 它用于传递动力、运动或位移，如丝杠和测微螺杆的 螺纹等，其牙型多为梯形或锯齿形。 对于传动螺纹的主要要求是传动准确、可靠，螺牙接 触良好及耐磨等。 螺纹加工方案及其选择 1. 螺纹加工方法 螺纹常用的切削加工方法有车螺纹、铣螺纹、磨 螺纹、攻螺纹和套螺纹等；少无切削加工方法有搓 螺纹和滚螺纹等；特种加工方法有电火花加工和电 火花共轭同步回转加工等。 2. 螺纹加工方案及其选择 图中列出螺纹加工方案，按其主干可归纳为五类， 即车 (铣 )类、车 (铣 )磨类、攻套类、滚压类和特种 加工类。 螺纹的技术要求 螺纹也和其他类型的表面一样，有一定的尺寸精 度、形位精度和表面质量的要求。由于它们的用途和 使用要求不同，技术要求也有所不同。 对于紧固螺纹和无传动精度要求的传动螺纹，一 般只要求中径、外螺纹的大径、内螺纹的小径的精度。 对于有传动精度要求或用于读数的螺纹，除要求 中径和顶径的精度外，还要求螺距和牙型角的精度。 为了保证传动或读数精度及耐磨性，对螺纹表面的粗 糙度和硬度等也有较高的要求。 单线 多线 螺纹加工方法的分析 车床、钻床、螺纹铣床、螺纹磨床等 1)、攻丝和套扣 2)、车螺纹 批量较大时用螺纹梳刀 3)、铣螺纹 盘形螺纹铣刀铣削 梳形螺纹铣刀铣削 4)、磨螺纹 不宜精加工塑性大 的有色金属工件 加工方法 精度等级 (GB197-81) 表面粗糙度 Ra 攻螺纹 (俗称攻 丝 ) 6 7 1.6 6.3 套螺纹 (俗称套 扣 ) 7 8 1.6 3.2 车削 4 8 0.4 1.6 铣刀铣削 6 8 3.2 6.3 旋风铣削 6 8 1.6 3.2 磨削 4 6 0.1 0.4 研磨 4 0.1 滚压 4 8 0.1 0.8 车削内、外螺纹 铣削加工螺纹 磨削螺纹 第六节 齿轮齿形的加工 齿轮的技术要求 、传递运动的准确性 、传动的平稳性 、载荷分布的均匀性 、传动侧隙 齿轮传动 1 齿轮传动 3 齿轮传动 2 齿轮齿形加工方法的分析 成形法 (仿行法 ) 刀具和齿间形状相符，例如铣齿、 成形法磨齿等； 展成法 (范成法、包络法 ) 如插齿、滚齿、剃齿和展成法磨齿 等。 铣齿 插齿 滚齿 剃齿 珩齿 磨齿