第五章 典型形面的加工.ppt

第五章第五章 典型形面的加工典型形面的加工主要内容主要内容： 外圆、孔、平面和齿轮的加工外圆、孔、平面和齿轮的加工形面形成的主要方法形面形成的主要方法(1)(1)轨迹法轨迹法 工件表面的发生线工件表面的发生线 ( (母线和导线母线和导线) )均由轨迹运动均由轨迹运动生成2)(2)成型法成型法 工件的一条发生线是通过刀刃的形状直接获得工件的一条发生线是通过刀刃的形状直接获得轨迹法和成形法轨迹法和成形法（（3 3））相切法相切法 工件的一条发生线是通过刀刃运动轨迹的包工件的一条发生线是通过刀刃运动轨迹的包络线如图络线如图5-2(c)5-2(c)所示，刀刃（点所示，刀刃（点1 1）作回转运动，其回）作回转运动，其回转轴线按照一定的规律作轨迹运动转轴线按照一定的规律作轨迹运动3 3刀刃切削点运动轨迹刀刃切削点运动轨迹的包络线形成发生线的包络线形成发生线2 2 (4)(4)范成法范成法 其工件的一条发生线也是刀刃运动轨迹的包络其工件的一条发生线也是刀刃运动轨迹的包络线，且包络线需要通过刀具与工件之间的范成运动来生成线，且包络线需要通过刀具与工件之间的范成运动来生成。

如图如图5-2(d)5-2(d)所示，刀具刀刃的形状为一条直线所示，刀具刀刃的形状为一条直线1 1，通过刀，通过刀具的运动与工件的运动所组合而成的范成运动具的运动与工件的运动所组合而成的范成运动3 3，使切削，使切削刃刃1 1相对与工件的位置按确定的规律变化，形成共轭发生相对与工件的位置按确定的规律变化，形成共轭发生线线2 2，共轭发生线，共轭发生线2 2是切削线是切削线1 1的包络线各种形式的齿轮，的包络线各种形式的齿轮，链轮大多数采用范成法加工链轮大多数采用范成法加工相切法相切法获得零件尺寸和位置精度的加工方法获得零件尺寸和位置精度的加工方法•1 1，试切法，试切法•2 2，调整法，调整法•3 3，定尺寸刀具法，定尺寸刀具法•4 4，自动控制法，自动控制法5.1 5.1 外圆（柱）表面的加工外圆（柱）表面的加工 外圆表面的技术要求外圆表面的技术要求：：(1)(1)尺寸精度尺寸精度 包括外圆面直径和长度的尺寸精度包括外圆面直径和长度的尺寸精度2)(2)形状精度形状精度 包括圆度、圆柱度包括圆度、圆柱度( (和轴线的直线度和轴线的直线度等) )(3)(3)位置精度位置精度 包括与其他外圆面包括与其他外圆面( (或孔或孔) )间的同轴度，间的同轴度，以及与规定平面间垂直度和径向圆跳动等。

以及与规定平面间垂直度和径向圆跳动等4)(4)表面质量表面质量 包括粗糙度包括粗糙度( (表面层的加工硬化、金表面层的加工硬化、金相组织变化和残余应力等相组织变化和残余应力等) )外圆（柱）面主要加工方法外圆（柱）面主要加工方法车削车削磨削磨削车－铣车－铣 (车铣加工视频车铣加工视频/2分分22秒）秒）光整加工光整加工5.1.1 5.1.1 车削车削能达到的经济精度能达到的经济精度: :IT7IT7（（IT6IT6），），Ra1.6~3.2Ra1.6~3.2（（Ra0.8~1.6Ra0.8~1.6））工艺特点工艺特点：：生产效率高生产效率高刀具简单刀具简单连续切削，加工过程平稳连续切削，加工过程平稳应用广泛，可以加工各种回转面应用广泛，可以加工各种回转面车削工艺范围车削工艺范围1 1．．粗车粗车 一般粗车加工精度可达到一般粗车加工精度可达到IT10~ITl3IT10~ITl3，表面粗糙，表面粗糙Ra12.5~6.3μmRa12.5~6.3μm粗车外圆表面也可以作为不重要表面粗车外圆表面也可以作为不重要表面或次要表面的最终工序或次要表面的最终工序2 2．．半精车半精车 半精车的加工精度可达半精车的加工精度可达IT9~ IT10IT9~ IT10，表面粗糙度，表面粗糙度为为Ra3.2~6.3μmRa3.2~6.3μm。

外圆表面的半精车的主要目的是为外圆表面的半精车的主要目的是为零件的精加工做准备，也可以作为外圆表面的最终加零件的精加工做准备，也可以作为外圆表面的最终加工工序3 3．．精车精车 精车的加工精度可达精车的加工精度可达IT7~ IT8IT7~ IT8，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra0.8~3.2μmRa0.8~3.2μm外圆表面的精车可作为表面加工的最外圆表面的精车可作为表面加工的最终工序或光整加工的预加工终工序或光整加工的预加工4 4．．精细车精细车 精细车的加工精度可达精细车的加工精度可达IT6~IT7IT6~IT7，表面，表面粗糙度为粗糙度为Ra0.2~0.8μmRa0.2~0.8μm，因此常作为终加工工序因此常作为终加工工序对于小型有色金属零件，高速精细车是主要加工对于小型有色金属零件，高速精细车是主要加工方法，并可获得比加工钢和铸铁更低的表面粗糙方法，并可获得比加工钢和铸铁更低的表面粗糙度值度值( (Ra0.1~0.4μmRa0.1~0.4μm) )精细车所使用的车床应具精细车所使用的车床应具备较高的精度和刚度备较高的精度和刚度关于车削工艺说明关于车削工艺说明教材没有系统讲，只讲了一个特例。

教材没有系统讲，只讲了一个特例 图图5 5－－7 7的刀具参数的刀具参数图图5 5－－8 8的刀具结构均无普遍意义的刀具结构均无普遍意义5.1.2 5.1.2 外圆（柱）表面的磨削外圆（柱）表面的磨削1 1，， 决定砂轮特性的决定砂轮特性的5 5个主要因素个主要因素：2 2，， 磨粒的磨削过程磨粒的磨削过程3 3，， 磨削工艺特点磨削工艺特点4 4，， 外圆磨削方法外圆磨削方法1 1 决定砂轮特性的决定砂轮特性的5 5个主要因素个主要因素l磨料磨料l粒度粒度l结合剂结合剂l硬度硬度l组织组织砂轮的结构砂轮的结构磨料的分类磨料的分类•氧化铝类（刚玉类）氧化铝类（刚玉类）•碳化硅类碳化硅类•超硬磨料类（金刚石、立方氮化硼）超硬磨料类（金刚石、立方氮化硼）系列名称代号性能适用范围刚玉棕刚玉白刚玉铬刚玉AWAPA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CGC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DCBN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磨料的类型及其用途磨料的类型及其用途类别粒度号适用范围磨粒8# 10# 12# 14# 16# 20# 22# 24#荒磨30# 36# 40# 46#一般磨削，加工表面粗糙度可达Ra0.8μm54# 60# 70# 80# 90# 100#半精磨、粗磨和成形，加工表面粗糙度可达Ra0.8~0.16μm120# 150# 180# 220# 240# 精磨、精密磨、超精磨、成形磨、刀具刃磨 、珩磨微粉W63 W50 W40 W28精磨、精密磨、超精磨、珩磨、螺纹磨W20 W14 W10 W7 W5 W5 W3.5 W2.5 W1.5 W1.0 W0.5 超精密磨、镜面磨、精研，加工表面粗糙度可达Ra0.05~0.012μm粒度及其适用范围粒度及其适用范围名称代号特性适用范围陶瓷V耐热，耐油和耐酸、碱，强度较高，但性能较脆除薄片砂轮外，能制成各种砂轮树脂B强度高，富有弹性，具有一定抛光作用，耐热性较差，不耐酸碱荒磨砂轮，磨窄槽、切断用砂轮，高速砂轮，镜面磨砂轮橡胶R强度高，弹性更好，抛光作用好，耐热性差，不耐油和酸，易堵塞磨削轴承沟道砂轮，无心磨导轮，切割薄片砂轮，抛光砂轮结合剂及其选择结合剂及其选择硬度及其选择硬度及其选择等级超软软中软中中硬硬超硬代号DEFGHJKLMNPORSTY选择磨未淬硬钢选用L~N,磨淬火合金钢选用H~K，高表面质量磨削时选用K~L，刃磨硬质合金刀具选用H~J组织号01234567891011121314磨粒率（%）626058565452504846444240383634用途成形磨削，精密磨削磨削淬火钢，刀具刃磨磨削韧性大而硬度不高的材料组织组织砂轮选用砂轮选用1 1，磨钢料选刚玉类砂轮，磨铸铁，硬质合金及非金，磨钢料选刚玉类砂轮，磨铸铁，硬质合金及非金属材料等选碳化硅类砂轮属材料等选碳化硅类砂轮2 2，磨硬材料选用软砂轮，磨软材料选较硬的砂轮，磨硬材料选用软砂轮，磨软材料选较硬的砂轮3 3，精磨选细粒度的砂轮，粗磨粗粒度的砂轮，精磨选细粒度的砂轮，粗磨粗粒度的砂轮4 4，磨软而韧的材料选较疏松的砂轮，磨软而韧的材料选较疏松的砂轮2 磨粒的磨削过程3 3个阶段个阶段•滑擦滑擦•刻划刻划•切削切削 磨削过程和工艺参数（视频）磨削过程和工艺参数（视频）3 3 磨削工艺特点磨削工艺特点1．．精度高、表面粗糙度小精度高、表面粗糙度小 2．．砂轮有自锐作用砂轮有自锐作用。

3．．磨削的径向磨削力磨削的径向磨削力FyFy大大 FyFy作用在工艺系统刚性较差的方向上因此，加工作用在工艺系统刚性较差的方向上因此，加工 刚刚性较差的工件时，应采取相应的措施性较差的工件时，应采取相应的措施4．．磨削温度高磨削温度高 磨削时切削速度高，再加上磨粒多为负前角，挤压和摩擦磨削时切削速度高，再加上磨粒多为负前角，挤压和摩擦严重，产生的切削热多，加上砂轮的导热性很差，大量的严重，产生的切削热多，加上砂轮的导热性很差，大量的磨削热在磨削区形成瞬时高温．容易造成工件表面烧伤和磨削热在磨削区形成瞬时高温．容易造成工件表面烧伤和微裂纹因此，磨削时应采用大量的切削液以降低磨削温微裂纹因此，磨削时应采用大量的切削液以降低磨削温度4 4 外圆磨削方法外圆磨削方法1 1））. .中心磨削法中心磨削法 中心磨削法是在外圆磨床上以工件的两顶尖孔定位中心磨削法是在外圆磨床上以工件的两顶尖孔定位进行外圆磨削进行外圆磨削1 1））纵向进给磨削法纵向进给磨削法 （（2 2））切入磨削法切入磨削法2）无心磨削法无心磨削法（（1 1）贯穿磨削（纵磨））贯穿磨削（纵磨）F5F5－－1313，，P70P70（（2 2）切入磨削（横磨））切入磨削（横磨）磨削能达到的加工精度磨削能达到的加工精度尺寸精度：尺寸精度：IT4IT4左右左右粗糙度：粗糙度：Ra 0.2 Ra 0.2 左右左右5.1.3 5.1.3 外圆表面的精加工及光整加工外圆表面的精加工及光整加工•砂带磨砂带磨•珩磨珩磨•研磨研磨•抛光抛光可以达到很高的几何精度和很低的粗糙度可以达到很高的几何精度和很低的粗糙度5.2 5.2 孔加工孔加工加工孔的常用工艺方法加工孔的常用工艺方法：钻钻 －－－－－－在无孔的毛坯加工出孔的唯一方法扩扩铰铰拉拉镗镗磨磨光整加工光整加工5.2.1 5.2.1 钻孔钻孔 钻孔所用的刀具是各种钻头，钻头的类型主要有： 麻花钻 机夹可转位硬质合金钻头 深孔钻 …………麻花钻的结构和参数麻花钻的结构和参数标准麻花钻存在的问题标准麻花钻存在的问题：1，前角分布不合理2，横刃宽3，主刀刃太长解决的措施解决的措施•修磨横刃修磨横刃•修磨前刀面修磨前刀面•修磨主刃修磨主刃群钻群钻钻削工艺的特点1 1容易发生引偏容易发生引偏解决引偏的措施解决引偏的措施(1) (1) 预钻锥形定心坑预钻锥形定心坑(2) (2) 用钻套为钻头导向用钻套为钻头导向 (3) (3) 钻头的两个切削刃刃磨对称钻头的两个切削刃刃磨对称 2 2．排屑困难．排屑困难 3 3．切削热不易传散．切削热不易传散 如用标准麻花钻，不加切削液钻钢料时，工件吸收的热如用标准麻花钻，不加切削液钻钢料时，工件吸收的热量约占量约占5353％，钻头约占％，钻头约占1414％，切屑约占％，切屑约占2828％，而介质仅占％，而介质仅占左右左右5 5％％。

4 4．钻削的加工精度和粗糙度差．钻削的加工精度和粗糙度差钻削能达到的加工精度钻削能达到的加工精度：：尺寸精度：尺寸精度： IT11IT11～～IT13IT13表面粗糙度：表面粗糙度：Ra12.5Ra12.5～～2525 钻孔的适用范围钻孔的适用范围：：适合于粗加工适合于粗加工各种加工方法所能达到的精度各种加工方法所能达到的精度5.3 5.3 平面的加工平面的加工常用工艺方法：常用工艺方法：铣铣刨刨磨磨5.3.2 5.3.2 铣平面铣平面铣削的主要工艺特点铣削的主要工艺特点•铣削加工具有以下特点：铣削加工具有以下特点：•(1(1) )生产率较高生产率较高 铣刀是一种多刃刀具，铣削时有多个刀齿同时参加铣刀是一种多刃刀具，铣削时有多个刀齿同时参加工作，总的切削宽度较大铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于采用工作，总的切削宽度较大铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于采用高速铣削，所以铣削的生产率一般比刨削高高速铣削，所以铣削的生产率一般比刨削高•(2)(2)容易产生冲击和振动容易产生冲击和振动 铣削过程是一个断续切削过程铣削过程是一个断续切削过程，铣刀的刀，铣刀的刀齿切入和切出时，由于同时工作刀齿数的增减而产生冲击和振动。

当齿切入和切出时，由于同时工作刀齿数的增减而产生冲击和振动当振动频率与机床固有频率一致时，将会发生共振，造成刀齿崩刃，甚振动频率与机床固有频率一致时，将会发生共振，造成刀齿崩刃，甚至毁坏机床零部件另外，至毁坏机床零部件另外，每个刀齿的切削厚度是变化的每个刀齿的切削厚度是变化的( (图图5-40)5-40)，，这就引起切削面积和切削力的变化，因此，铣削过程不平稳，容易产这就引起切削面积和切削力的变化，因此，铣削过程不平稳，容易产生振动冲击和振动现象的存在，限制了铣削加工质量和生产率的进生振动冲击和振动现象的存在，限制了铣削加工质量和生产率的进一步提高一步提高铣削时切削层厚度的变化铣削时切削层厚度的变化圆柱铣刀圆柱铣刀 端铣刀端铣刀铣削方式铣削方式——柱铣和面铣柱铣和面铣比 较 内 容柱 铣端 铣有无修光刃／工件表面质量无／差有／好刀杆刚度／切削震动小／大大／小同时参加切削的刀齿／切削平稳性少／差多／好易否镶嵌硬质合金刀片／刀具耐用度难／低易／高生产率／加工范围低／广高／较小柱铣和端铣的比较柱铣和端铣的比较顺铣和逆铣顺铣和逆铣•顺铣顺铣——刀具旋转切入方向与工件进给运动方向刀具旋转切入方向与工件进给运动方向相同，切削厚度从大到小。

相同，切削厚度从大到小•逆铣逆铣——刀具旋转切入方向与工件进给运动方向刀具旋转切入方向与工件进给运动方向相反，切削厚度从小到大相反，切削厚度从小到大圆柱铣刀的顺铣和逆铣圆柱铣刀的顺铣和逆铣 逆铣逆铣视频视频顺铣顺铣视频视频端铣刀顺铣和逆铣端铣刀顺铣和逆铣顺铣和逆铣的优缺点顺铣和逆铣的优缺点顺铣顺铣——表面质量表面质量较好较好，法向分力，法向分力有利于有利于工件的工件的 夹紧和定位，但是对螺母丝杆的间隙夹紧和定位，但是对螺母丝杆的间隙敏敏感感逆铣逆铣——表面质量表面质量稍差稍差，法向分力，法向分力不利于不利于工件的工件的 夹紧和定位，但是对螺母丝杆的间隙夹紧和定位，但是对螺母丝杆的间隙不不敏感敏感铣削时的螺母丝杆间隙问题铣削时的螺母丝杆间隙问题刨削平面刨削平面刨削的主要特点：刨削的主要特点：1 1，适用性广，适用性广2 2，生产率低，（往复运动，速度低；单刀），生产率低，（往复运动，速度低；单刀）适合单件小批生产适合单件小批生产 刨削视频刨削视频齿轮加工齿轮加工常用方法：常用方法：成形法加工成形法加工 成形法加工齿轮成形法加工齿轮.mpg插齿插齿 插齿插齿.mpg滚齿滚齿 滚齿滚齿.mpg剃齿剃齿 、珩齿、珩齿 剃齿剃齿.mpg磨齿磨齿自学自学•各种方法的特点，适用条件，能达到的精度各种方法的特点，适用条件，能达到的精度特种加工特种加工。