第五章-2机械工艺制造基础

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造工艺基础,轨迹法,成形法,相切法,展成法,a,）,轨迹法,b,）,成形法,c,）,相切法,d,）,展成法,零件表面成形方法,第五章 典型表面的加工,获得尺寸精度的方法有如下几种：,试切法：,试切、测量、调整、试切。主要适用于单件小批生产。,调整法：,加工前调整好刀具和工件的位置，加工中保持不变。适于成批大量生产。,定尺寸刀具法：,自动控制法：,零件的相互位置精度主要由机床精度、夹具精度和零件装夹精度保证。,5.1,外圆表面的加工,车削、磨削及光整加工是外圆表面的主要加工方法。,5.1.1,外圆表面的车削,外圆车削的工艺范围,粗车：,加工精度可达到,IT10ITl3,，表面粗糙度为,Ra12.56.3m,。,半精车：,精度可达,IT9 IT10,，表面粗糙度为,Ra3.26.3m,。,精车：,精度可达,IT7 IT8,，表面粗糙度为,Ra3.26.3m,。,精细车：,精度可达,IT6IT7,，表面粗糙度为,Ra0.20.8m,。对于小型有色金属零件，高速精细车是主要加工方法,(Ra0.40.1m),。,车削的工艺特点,切削过程平稳，生产率较高：,当刀具几何形状,a,p,.f,一定时,a,c,a,w,是不变的,Ac,不变,切削力不变,.,主运动为回转运动,避免了惯性力和冲击,.,切削用量可大,可进行高速切削和强力切削,生产率,.,适用于有色金属的精加工：,a,p,0.15 f0.1mm/r,V=300m/min,精度达,IT6-IT5 Ra,达,0.1-0.4m,而磨削易堵砂轮,.,刀具简单：,制造,刃磨,安装均方便,.,适应性广。,应用广泛：,细长轴外圆的车削加工,常将,长径比（,L/D510,）,轴称为细长轴，其刚度很差，车削时容易弯曲和振动，产生腰鼓形或竹节形误差而不能保证加工质量。因此，必须采取有效措施来解决车削时的变形、振动等问题。,改进工件中的装夹,选择合理的切削方法,合理选择刀具：,粗车刀常用较大的主偏角,(75),以增大轴向力而减少径向力，选用较大的前角,(1520),和较小的后角,(3),，通过磨出卷屑槽和选用十,5,的刃倾角，以控制切屑的顺利排出。,5.1.2,外圆表面的磨削,磨削加工是是外圆精加工的主要方法。既能加工淬火的黑色金属零件，也能加工不淬火的黑色金属零件和有色金属。,砂轮：,用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及车整而成的多孔疏松物体。砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸等因素所决定。,1,）磨料：,磨料应具有高硬度、高耐热性和一定的韧性，在磨削过程中受力破碎后还要能形成锋利的几何形状。常用的磨料有氧化物系,(,刚玉类,),、碳化物系和超硬磨料系,3,类。,砂轮磨料的种类及性能,系列,名称,代号,性能,适用范围,刚,玉,棕刚玉,白刚玉,铬刚玉,A,WA,PA,棕褐色,硬度低,韧性较好,白色,较,A,硬度高,磨粒锋利,韧性差,玫瑰红色，韧性比,WA,好,磨削碳素钢、合金钢、可锻铸铁与青铜,磨削淬硬的高碳刚、合金钢、高速钢，磨削薄壁零件、成形零件。,磨削高速钢、不锈钢，成形磨削，刀具刃磨，高表面质量磨削,碳,化,物,黑碳化硅,绿碳化硅,C,GC,黑色带光泽，比刚玉类硬度高，导热性好，但韧性差,绿色带光泽，较,C,硬度高，导热性好，韧性较差,磨削铸铁，黄铜、耐火材料及非金属材料,磨削硬质合金、宝石、光学玻璃,超硬,磨 粒,人造金刚石,立方氮化硼,D,CBN,白色、淡绿、黑色，硬度最高，耐热性较差,棕褐色，硬度仅次于,D,，韧性较,D,好,磨削硬质合金、宝石、光学玻璃陶瓷等高硬度材料,磨削高性能高速钢、不锈钢，耐热钢几其他难加工材料,2,）粒度,粒度是指磨料颗粒的大小，通常分为磨粒,(,颗粒尺寸,40m),和微粉,(,颗粒尺寸,40m),两类。磨粒用筛选法确定粒度号。微粉按其颗粒的实际尺寸分组。,粒度对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大。,一般来说，粗磨用粗粒度，精磨用细粒度。,当工件材料硬度低、塑性大和磨削面积较大时，为了避免砂轮堵塞，也可采用粗粒度的砂轮。,3,）硬度,砂轮的硬度是指砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。它反映磨粒与结合剂的粘固强度。磨粒不易脱落，称砂轮硬度高；反之，称砂轮硬度低。,工件材料较硬时应选用较软的砂轮；对于精磨或成形磨削，为了保持砂轮的廓形精度，应选用较硬的砂轮；粗磨时应选用较软的砂轮，以提高磨削效率。,4,）结合剂,结合剂是将磨料粘结在一起，使砂轮具有必要的形状和强度的材料。,5,）组织,砂轮的组织是指砂轮中磨科、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。按磨料在砂轮中所占体积的不同，砂轮的组织分为紧密、中等和疏松三大类。,磨屑形成过程,弹性变形：,磨粒在工件表面滑擦而过，不能切入工件,塑性变形：,磨粒切入工件，材料向两边隆起，工件表面出现刻痕（犁沟），但无磨屑产生,切削：,磨削深度、磨削点温度和应力达到一定数值，形成磨屑，沿磨粒前刀面流出,具体到每个磨粒，不一定三个阶段均有,磨屑形成过程,a,）,平面示意图,b,）,截面示意图,磨削工艺特点,精度高、表面粗糙度小：,多刃，刃口圆弧半径,r,小，切削层很薄，切削厚度小到微米，磨床精度高，刚性好，微量进给。,砂轮有自锐作用：,生产率高。,磨削的径向磨削力,Fy,大：,磨削温度高：,切削速度高，且多为负前角切削，挤压和摩擦大，加上砂轮导热性很差，在磨削区产生很高的瞬时高温，因此磨削时应采用大量切削液已降低温度。,外圆表面磨削方法,1,）中心磨削法：,在外圆磨床上以工件的两顶尖孔定位进行外圆磨削。,纵向进给磨削法,横向进给磨削法,综合磨削法,2,）无心磨削法：,5.2,孔加工,孔加工的方法较多，常用的有钻、扩、铰、镗、拉、磨、珩磨等。,孔加工比外圆表面加工要困难得多。,5.2.1,钻孔,钻孔是孔加工的一种基本方法。钻孔经常在钻床和车床上进行，也可以在镗床或铣床上进行。常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。,麻花钻,麻花钻的结构：,主后刀面,前刀面,副切削刃,横刃,副后刀面,主切削刃,2,K,r,麻花钻的切削角度：,顶角,2,：,两主刀刃之间的夹角。加工不同的材料，其顶角应取不同的数值。常用的加工一般钢和铸铁的钻头，通常取,2,=118,。,前角,r,0,：,在垂直于主刀刃的平面内测量，是前面的切线与垂直切削平面的垂线所夹的角度。主刀刃上各点前角不一样。,30-30,。,主后刀面,前刀面,副切削刃,横刃,副后刀面,主切削刃,2,K,r,后角,a,0,：,在平行于钻头轴线的平面内测量，是后面切线与切削平面所夹的角度,。,横刃斜角：,是横刃和主刀刃在垂直于钻头轴线的平面内所夹的角度。,=5055,。,螺旋角,w,：,是刃带的切线与钻头中心线的夹角。,钻削的工艺特点,钻头工作部分被已加工表面包围,.,刚度,强度,容屑,排屑,导向,冷却等,.,“,引偏”,-,钻头弯曲而引起的孔径扩大,不圆,轴线歪斜等,.,麻花,钻,-,呈细长状,.,刚性较差,.,刃,容屑两条较深的螺旋槽,.,使钻心变细,刚性,.,减小摩擦,钻头仅有两条很窄的棱边与孔壁接触,接触刚度和作用差,.,前,角,0,负值大,.,切削条件差,-,挤刮金属,.,横刃受力大,.,稍有偏斜将产生较大的附加力矩,使钻头弯曲,.,两个主切削刃也难磨得对称,径向力不能为,零,.,减少,引偏,:,预钻锥形定心坑,用钻套为钻头导向,刃磨时,两刃对称,.,径向力为零,.,排,屑难,:,切屑宽,容屑槽尺寸受限,.,孔壁与屑摩擦,挤压,和刮伤已加工表面,.Ra,.,卡死钻,头,(,扭断,).,反复多次退出,修磨分屑槽,.,切削热不易传散,:,半封闭式,工件吸热,52.5%.,钻头,14.5%.,屑,29%.,介质,5%.,钻削用量和生产率低,.,钻削的应用,IT10,以上,Ra12.5,m,以上,生产率低.,粗加工,.螺钉孔,油孔等.内螺纹,预加工孔等.,单,件,小批量生产中小型工件上的孔(,D13mm),台式.,中小型工件上直径大的孔,(,D50mm).,立式.,大中型工件上的孔,.-,摇臂.,回转,体上的孔-车床上.,成批,和大量生产中.钻模,多轴钻或组合机床进行孔的加工.,精度生产率成本,.,精度,高,Ra,小的中心孔,(D50mm),钻孔,扩孔和铰孔,.,5.2.2,扩孔和铰孔,扩,孔,:,扩孔钻,a,p,=(d,m,-d,w,)/2,切削刃不必自外圆,到中心,避免了横刃,.,a,p,小,切屑窄,易排出,不擦伤表面,刚度高,.,容,屑槽较窄,较多刀,齿,3-4,齿,生产率,.,导向好,平稳,.IT10-IT9.Ra3.2-6.3.,先小钻头钻孔,再扩孔,-,生产率高,.,半精加工,.,后刀面,钻芯,主切削刃,前刀面,副切削刃,副后刀面,铰,孔,:,IT9-IT7,Ra 0,4-1.6,m.,有修光部分,校准孔径,修光孔壁.,余量,小,(0.15-0.35粗,0.05-0.15 精).切削力小,切削速低,热少.受热,力变形小,不产生积屑瘤,(速度低,).,钻扩铰可以保证孔本身的精度，但不易保证孔与孔间的尺寸精度及位置精度。需借助钻模或采用镗孔。,=0,a=8,切削部分后角,=0,a=0,修光部分后角,5.2.3,镗孔,镗削的工艺特点,适应性广,灵活性大,简单,方便,粗,半精加工或精加工,人控.,校正轴线歪斜或位置偏差,主要取决于机床精度和工人技术水平.,生产率较低.较小的切削用量.,加工过程不便观察。,对于直径较大的孔（,D,80,100mm,）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。,一般镗孔精度达,IT8,IT7,，表面粗糙度,Ra,值为,0.8,1.6m,；精细镗时，精度可达,IT7,IT6,，表面粗糙度,Ra,值为,0.2,0.8m,。,镗孔的方式及应用,在车床类机床上加工盘类零件属于这种方式。其特点是加工后孔的轴线和工件的回转轴线一致，孔轴线直线度好，能保证在一次安装中加工的外圆和内孔有较高的同轴度，并与端面垂直。,这种加工方式是在镗床类机床上进行。这种方式也能基本保证镗孔的轴线和机床主轴轴线一致，但随着,镗,杆伸出长度的增加，,镗,杆变形加大会使孔径逐步减小。此外，,镗,杆及主轴自重引起的下垂变形，也会导致孔轴线弯曲。故这种方式适于加工孔深不大而孔径较大的壳体孔。,适于镗削箱体两壁相距较远的同轴孔系，易于保证孔与孔、孔与平面间的位置精度。镗杆与机床主轴间多用浮动联接、以减少主轴误差对加工精度的影响。,多,刃镗刀镗孔.,加工,质量较高.,生产率,高,.,刀具成本较高,.,批量生产。,不能校正孔的轴线歪斜及位置偏差。,浮动镗刀片镗孔主要用于批量生产、精加工箱体类零件上直径较大的孔。,5.2.4,磨孔,磨孔是孔精加工的方法之一，精度可达,IT7,，表面粗糙度,Ra,值为,1.6,0.4m,。,磨孔方式,与外圆磨削类似,可以采用纵磨法和横磨法,由于砂轮轴刚性较差,一般采用纵磨法,.,磨孔的特点及应用,与铰孔拉孔比较：,可以加工淬硬工件；,可保证孔的位置精度；,加工适应性好；,生产率低。,与磨外圆比较：,表面粗糙度较大；,生产率较低。,磨孔一般用于淬硬工件的精加工，在单件小批生产中应用较多。,5.2.5,拉削,是刨削的一种变形方式,刀具为多齿拉刀,.,每一齿在切削中切下一很薄的金属层,.,圆孔拉刀结构：,拉削加工的特点,拉削时，拉刀与夹头是浮动连接，拉刀以工件的预加工孔引导，自动定心。因此不能纠正原孔的位置误差。,拉削只有一个主运动，即拉刀的直线运动。进给运动是靠拉刀的后一个刀齿高出前一个刀齿来实现的。,生产率较高,.,多齿,.,宽,.,一次行程完成粗,-,精加工,.,加工范围较广,.,平面,通孔,(,推削,),。,加工精度较高,.,Ra,小。校准,修光,精切齿,a,p,小,f,小,.v18m/min.,平稳,无积屑瘤产生,孔,IT8-IT7.Ra0.4-0.8.,拉床简单,.,一个主运动,直线运动,进给靠后一刀齿来实现的,a,f,齿升量,.,