典型表面加工方法课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械制造基础,制造科学与工程学院金工教研室,梅筱琴,第3,章,：典型表面的加工方法,机械制造基础制造科学与工程学院金工教研室第3章：典型表面的加,1,典型表面的加工方法,表面加工方案的选择原则,常见表面的加工方案,外圆、孔、平面,典型成形面,齿轮,加工方法,加工方案,典型表面的加工方法表面加工方案的选择原则,2,一、表面加工方案的选择原则,1.零件/型面类型（结构形状和尺寸）,外圆、内圆、平面、特殊表面（齿轮）,回转体、非回转体,2.加工精度（IT、Ra）,粗糙、中等、精度较高、精密、超精密,3.材料性能,黑色金属、淬火黑色金属、有色金属,4.热处理类型,淬火、调质、时效等,5.生产批量,单件小批生产、批量生产、大批大量生产,一、表面加工方案的选择原则1.零件/型面类型（结构形状和尺寸,3,1.零件结构决定加工方案,1.零件结构决定加工方案,4,1.零件结构决定加工方案,1.零件结构决定加工方案,5,1.零件结构决定加工方案,1.零件结构决定加工方案,6,2.精度等级决定加工方案,2.精度等级决定加工方案,7,3.材料性能决定加工方案,3.材料性能决定加工方案,8,3.材料性能决定加工方案,3.材料性能决定加工方案,9,4.材料热处理要求决定加工方案,4.材料热处理要求决定加工方案,10,4.材料热处理要求决定加工方案,4.材料热处理要求决定加工方案,11,5.生产批量决定加工方案,生产类型,零件的年产量(生产纲领)（件）,重型零件,中型零件,轻型零件,单件生产,5,10,1000,5000,50000,5.生产批量决定加工方案生产类型零件的年产量(生产纲领)（件,12,5.生产批量决定加工方案,5.生产批量决定加工方案,13,5.生产批量决定加工方案,5.生产批量决定加工方案,14,二、常见表面加工方案选择,外圆,内圆,平面,齿型表面,二、常见表面加工方案选择外圆,15,1.外圆表面加工方案选择,依附的零件,基本表面；轴类、盘套类零件,外圆的技术要求,尺寸、形状、位置精度、表面质量,外圆加工方法,车、磨、超精加工、特种加工（旋转电火花和超声波套料）,1.外圆表面加工方案选择依附的零件,16,外圆加工方案一,车削类,粗车,半精车,精车,研磨,金刚石车,Ra25-12.5,IT 12-11,Ra6.3-3.2,IT 10-9,Ra1.6-0.8,IT 8-6,Ra0.1-0.008,IT5-3,Ra0.8-0.2,IT6-5,调质,应用：,中等精度的盘套、短轴销类零件的外圆；,有色金属零件的外圆；,零件结构不宜磨削的外圆。,外圆加工方案一车削类粗车半精车精车研磨金刚石车Ra25-12,17,外圆加工方案二,车磨类,粗车,半精车,精车,粗磨,抛光,Ra25-12.5,IT 12-11,Ra6.3-3.2,IT 10-9,Ra1.6-0.8,IT 8-6,Ra0.8-0.4,IT8-7,Ra0.2-0.1IT5,精磨,Ra0.4-0.2,IT6-5,精密磨削,Ra0.8-0.2,IT5,超精加工,Ra0.1-0.05,IT5,砂带磨削,Ra0.4-0.1,IT6-5,研磨,Ra0.1-0.008,IT5-3,调质,淬火,应用：,除有色金属零件的外圆；,零件结构适宜磨削的外圆；特别适合淬火处理的外圆,外圆加工方案二车磨类粗车半精车精车粗磨抛光Ra25-12.5,18,外圆加工方案三,特种加工,旋转电火花,Ra6.3-0.8,IT86,超声波套料,Ra1.6-0.8,IT86,应用：各种难加工材料上的外圆,外圆加工方案三特种加工旋转电火花Ra6.3-0.8超声波套料,19,典型外圆加工情况,黑色金属不淬火,方案一 或 方案二,精度决定最终加工方法，不论批量如何,黑色金属淬火,方案二（精度决定最终加工方法，不论批量如何）,有色金属,方案一（精度决定最终加工方法，不论批量如何）,特殊材料,高硬度金属：旋转电火花,硬脆非金属：超声波套料,典型外圆加工情况黑色金属不淬火,20,2.内圆加工方案,依附的零件,基本表面，主要是盘套类、支架箱体类,内圆的技术要求,尺寸、形状、位置精度、表面质量,内圆加工特点,类型多、加工难,内圆加工方法,钻、扩、铰、车、镗、拉、磨、珩磨或研磨及滚压,特种加工,2.内圆加工方案依附的零件,21,内圆面(孔)加工VS外圆面加工,1) 孔加工所用的刀具(或磨具)的尺寸受被加工孔的直径的限制，刀具的刚性差，容易产生弯曲变形及振动；孔的直径越小，深度越大，这种影响越显著。,2) 大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，孔的直径往往取决于刀具的直径，刀具的制造误差及磨损将直接影响孔的加工精度。,3) 加工孔时，切削区在工件的内部，排屑条件、散热条件都差。因此，孔的加工精度和表面质量都不容易控制。,加工内圆面要比加工同样要求的外圆面困难。当一个零件要求内圆面与外圆面必须保持某一正确关系时，应先加工内圆面，再以内圆面定位加工外圆面，以保证达到加工要求。,内圆面(孔)加工VS外圆面加工 1) 孔加工所用的刀具(或磨,22,内圆加工方案一,车（镗）类,粗车,半精车,精车,研磨,金刚镗,Ra25-12.5,IT 12-11,Ra6.3-3.2,IT 10-9,Ra1.6-0.8,IT 8-7,Ra0.40.008,IT64,Ra0.8-0.2,IT76,钻孔,Ra25-12.5,IT 12-11,粗镗,半精镗,精镗,珩磨,Ra0.40.05,IT64,Ra6.3-3.2,IT 10-9,Ra1.6-0.8,IT 8-7,调质,应用：除淬硬钢件以外，孔径,15的各种零件上的孔,内圆加工方案一车（镗）类粗车半精车精车研磨金刚镗Ra25-1,23,内圆加工方案二,车（镗）磨类,应用：淬硬或不淬硬钢件上的孔,粗车,半精车,研磨,精密磨,Ra25-12.5,IT 12-11,Ra6.3-3.2,IT 10-9,Ra1.6-0.8,IT 8-7,Ra0.10.008,IT64,Ra0.2-0.025,IT5,钻孔,Ra25-12.5,IT 12-11,粗镗,半精镗,粗磨,超精加工,Ra0.10.05,IT5,Ra6.3-3.2,IT 10-9,调质,淬火,Ra0.40.2,IT 76,精磨,浮动镗,Ra1.6-0.8,IT 87,内圆加工方案二车（镗）磨类应用：淬硬或不淬硬钢件上的孔粗车半,24,内圆加工方案三,钻扩铰类,粗车,扩孔,研磨,Ra25-12.5,IT 12-11,Ra6.3-3.2,IT 10-9,Ra1.6-0.8,IT 8-7,Ra0.10.008,IT64,钻孔,Ra25-12.5,IT 12-11,粗镗,粗铰,调质,淬火,Ra0.40.2,IT 76,精铰,应用：,中等批量、不淬硬钢件上的孔；,各种批量的小孔（D5)。,内圆加工方案三钻扩铰类粗车扩孔研磨Ra25-12.5Ra6.,25,内圆加工方案四,拉削类,粗车,粗拉,Ra25-12.5,IT 12-11,Ra1.6-0.8,IT 87,Ra0.8-0.4,IT 76,钻孔,Ra25-12.5,IT 12-11,粗镗,精拉,调质,应用：大批量生产的、除淬硬钢以外,的、结构适宜拉削的孔,内圆加工方案四拉削类粗车粗拉Ra25-12.5Ra1.6-0,26,内圆加工方案五,特种加工,电火花穿孔,Ra3.2-0.4,超声波穿孔,Ra1.60.1,激光打孔,高硬导电材料上的型孔、小孔和深孔,应用：各种难加工材料上的孔,硬脆非金属材料上的型孔、小孔和深孔,各种难加工材料上的小孔和微细孔,内圆加工方案五特种加工电火花穿孔Ra3.2-0.4超声波穿孔,27,典型内圆加工原则,批量决定方法,单件小批,：一般不能选,钻扩铰和拉削,方案,其它方案适应各种批量,材料决定方法,有色金属,不能选,磨削类,方案,黑色金属,不能选,金刚镗,方案,特殊材料,选,特种加工,方案,精度决定最终加工方法,典型内圆加工原则批量决定方法,28,3.平面加工方法选择,依附的零件,基本表面，主要是平板、支架、箱体、床身、机座、工作台、各种六面体零件,平面的技术要求,形状、位置精度、表面质量,平面加工方法,铣、刨、磨、刮、宽刀细刨、超精加工、特种加工,铣刨类、铣磨类、车类、拉类、平板导轨类,3.平面加工方法选择依附的零件,29,平面加工方案一,铣（刨）类,粗铣,半精铣,Ra25-12.5,IT 13-11,Ra6.3-3.2,IT 109,Ra3.2-1.6,IT 87,精铣,调质,粗刨,半精刨,精刨,应用： 除淬硬零件外，中等精度的平面,平面加工方案一铣（刨）类粗铣半精铣Ra25-12.5Ra6.,30,平面加工方案二,铣（刨）磨类,粗铣,半精铣,Ra25-12.5,IT 13-11,Ra6.3-3.2,IT 109,Ra0.4-0.2,IT 76,精磨,调质,粗刨,半精刨,粗磨,Ra0.1-0.008,IT 53,抛光,Ra1.6-0.4,IT 87,淬火,研磨,超精加工,精密磨削,砂带磨削,Ra0.2-0.008,IT 5,Ra0.1-0.05,IT 5,Ra0.4-0.1,IT 65,Ra0.2 - 0.1,应用： 除有色金属零件外，精度较高的平面,平面加工方案二铣（刨）磨类粗铣半精铣Ra25-12.5Ra6,31,平面加工方案三,车削类,粗车,半精车,Ra25-12.5,IT 13-11,Ra6.3-3.2,IT 109,Ra0.8-0.2,IT 6,金刚石车,调质,精车,Ra3.2-1.6,IT 87,应用： 盘、轴、套类零件的端面和台阶面,平面加工方案三车削类粗车半精车Ra25-12.5Ra6.3-,32,平面加工方案四,拉削类,粗拉,精拉,Ra6.3-3.2,IT 11-10,Ra1.6-0.4,IT 96,应用： 大批量生产适宜拉削的零件上的平面,平面加工方案四拉削类粗拉精拉Ra6.3-3.2Ra1.6-0,33,平面加工方案五,平板、导轨类,粗铣,半精铣,Ra25-12.5,Ra6.3-3.2,Ra0.8-0.4,刮削,时效,粗刨,半精刨,精刨,Ra3.2-1.6,精铣,时效,时效,Ra25-12.5,Ra6.3-3.2,Ra3.2-1.6,宽刀细刨,导轨磨削,Ra0.8-0.2,Ra0.8-0.4,应用： 平板、导轨平面的加工,平面加工方案五平板、导轨类粗铣半精铣Ra25-12.5Ra6,34,平面加工方案六,特种加工,Ra3.2-1.6,线切割平面,电解磨削平面,Ra0.8-0.1,应用：各种高强度、高硬度、热敏性和磁性等导电材料上的平面,平面加工方案六特种加工Ra3.2-1.6线切割平面电解磨削平,35,齿轮轴加工实例,齿轮轴加工实例,36,法兰盘,法兰盘,37,柱塞套,柱塞套,38,V形铁,时效处理,V形铁时效处理,39,支架,支架,40,特种加工实例,特种加工实例,41,课外作业,冷加工习题集,p12：各种孔,p13：孔和外圆,p14：各种孔,p15：外圆,课外作业冷加工习题集,42,三、齿形加工,三、齿形加工,43,1.齿轮加工方法及其选择,常规齿轮参数,模数,压力角,关于啮合：齿数、中心距、模数、压力角,齿轮精度,轮齿同侧齿面偏差：0、112级，0级最高，12级最低,适用范围：,渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mm,径向综合偏差：4、512级,适用范围：,渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.210mm,径向跳动： 0、112级，0级最高，12级最低,适用范围：,渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mm,加工方法,成形法,展成法,1.齿轮加工方法及其选择常规齿轮参数,44,各种机械采用的齿轮的精度等级,各种机械采用的齿轮的精度等级,45,（1）铣齿,（1）铣齿,46,两种铣刀,加工模数m,20的齿轮,加工模数m,20的齿轮,两种铣刀加工模数m20的齿轮加工模数m20的齿轮,47,齿形参数与铣刀编组,编号,1,2,3,4,5,6,7,8,齿数,1213,1416,1720,2125,2634,3554,55134,135以上,齿形参数与铣刀编组编号12345678齿数1213141,48,铣削螺旋齿形,铣削螺旋齿形,49,铣齿的工艺特点及应用,工艺特点,生产成本低,加工精度低,生产率低,应用,单件小批量生产和机修需要，加工9级精度以下的齿轮,铣齿的工艺特点及应用工艺特点,50,（2）插齿加工,（2）插齿加工,51,工程训练中心的插齿机,工程训练中心的插齿机,52,插齿刀和工件装夹位置,插齿刀和工件装夹位置,53,插齿加工原理,插齿刀,插齿刀,插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿轮的强制啮合传动,插齿加工原理插齿刀插齿刀插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿,54,插齿运动,主运动,主运动：插齿刀上下往复直线运动,进给运动：,（1）插齿刀与工件的分齿运动,（2）插齿刀的圆周进给运动,（3）插齿刀径向进给运动,（4）工件的让刀运动,插齿运动主运动主运动：插齿刀上下往复直线运动进给运动：,55,插齿运动及其包络线,插齿运动及其包络线,56,加工范围,加工范围,57,加工螺旋齿,加工螺旋齿,58,插齿的工艺特点及应用,工艺特点,生产成本低,加工精度中等,生产率高,应用,适合单件小批量生产和大批量生产，加工87级精度的齿轮,插齿的工艺特点及应用工艺特点,59,（3）滚齿加工,（3）滚齿加工,60,工程训练中心的滚齿机,工程训练中心的滚齿机,61,滚刀刀架,滚刀刀架,62,滚齿原理,滚齿加工相当于一对无啮合间隙的齿轮-齿条的强制啮合传动,滚齿原理滚齿加工相当于一对无啮合间隙的齿轮-齿条的强制啮合传,63,滚齿原理,主运动：滚刀的旋转运动,进给运动：,（1）滚刀与工件的分齿运动,（2）滚刀的垂直进给运动,滚齿原理主运动：滚刀的旋转运动,64,滚齿过程中渐开线齿形的形成,滚齿过程中渐开线齿形的形成,65,滚刀,滚刀,66,加工范围,滚切直齿圆柱齿轮,滚切螺旋齿轮,加工范围滚切直齿圆柱齿轮滚切螺旋齿轮,67,滚切蜗轮,滚切蜗轮,68,滚齿的工艺特点及应用,工艺特点,生产成本低,加工精度中等,生产率高,应用,适合单件小批量生产和大批量生产，加工87级精度的齿轮,滚齿的工艺特点及应用工艺特点,69,插齿VS滚齿,加工原理相同,加工范围不同,加工精度和齿面粗糙度基本相同,插齿的分齿精度低，滚齿的齿形精度略低,插齿的齿面粗糙度略优,滚齿生产率高于插齿,生产类型相同,插齿VS滚齿加工原理相同,70,（4）刨齿加工,锥齿形刨齿机,（4）刨齿加工锥齿形刨齿机,71,（5）齿形精加工-剃齿,剃齿刀,（5）齿形精加工-剃齿剃齿刀,72,剃齿加工,剃齿加工,73,（6）齿形精加工-珩齿,（6）齿形精加工-珩齿,74,（7）齿形精加工-磨齿,（7）齿形精加工-磨齿,75,两种展成法磨齿,两种展成法磨齿,76,蜗杆形砂轮磨齿,蜗杆形砂轮磨齿,77,（8）齿形精加工-研齿,（8）齿形精加工-研齿,78,讨论：典型的齿形加工方案,考虑单件小批和大批大量生产下的加工方案,9级修配齿轮,78级汽车齿轮（整体调质）,78级机床齿轮（齿面淬火）,6级精密齿轮（淬火）,45级航空齿轮（肯定淬火）,讨论：典型的齿形加工方案考虑单件小批和大批大量生产下的加工方,79,方案一,9级修配齿轮,单件小批修配：铣齿,大批大量：粗滚齿,如果能找到比较合适的加工条件：粗滚齿,方案一9级修配齿轮,80,方案二,78级汽车齿轮（整体调质）,单件小批：,粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿,大批大量：,粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿剃齿,原因：,滚齿插齿可以稳定达到8级精度,剃齿后保证可以稳定达到7级精度,注意分清滚齿和插齿的选择,大多数情况下通用,内齿轮、扇形齿轮、多联齿轮插齿,斜齿轮、蜗轮滚齿,方案二78级汽车齿轮（整体调质）,81,方案三,78级机床齿轮（齿面淬火）,单件小批：,粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火磨齿（珩齿）,大批大量：,粗加工齿坯成形滚齿、插齿（剃齿）齿面淬火磨齿（珩齿）,原因：,齿形成形后淬火将破坏齿形精度，选择磨齿可以提高精度，选择珩齿可以恢复淬火前的精度,方案三78级机床齿轮（齿面淬火）,82,方案四,6级精密齿轮（淬火）,只能选择精加工方法作为最终加工方法,单件小批生产,粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火磨齿（研齿）,大批大量生产,粗加工齿坯成形滚齿、插齿剃齿齿面淬火珩齿（磨齿）（研齿）,如果需要，研齿可以保证稳定达到6级精度,方案四6级精密齿轮（淬火）,83,方案五,45级航空齿轮（肯定淬火）,单件小批生产,粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火精密磨齿研齿,大批大量生产,粗加工齿坯成形滚齿、插齿剃齿齿面淬火珩齿（精密磨齿）研齿,这种齿轮,肯定齿面要淬火，否则精度无法保持,很难进行大批大量生产,方案五45级航空齿轮（肯定淬火）,84,齿轮轴加工实例,端部齿轮,齿轮轴加工实例端部齿轮,85,总结,选择原则,典型表面,实例,特型零件齿轮的加工方案,总结选择原则,86,