劳动社《磨工工艺与技能训练（第二版）》-A02-1268第十一章.ppt

第十一单元 典型零件的工艺分析,课题一 磨削加工精度分析 课题二 典型零件磨削工艺分析,课题一 磨削加工精度分析,一、零件加工精度分析,1．加工精度 零件的加工精度是指加工后的零件在形状、尺寸和表面相互位置三个方面与理想零件的符合程度磨削加工的加工误差较小，故加工精度高磨削加工目前已发展到超精密磨削，将加工误差减至极小值零件加工精度的三个方面既有区别，又有联系例如零件的一圆柱面与一平面间， 它们除了直径公差要求外，还对圆柱表面提出圆柱度公差要求，对平面提出平面度要求；同时规定了平行度公差或垂直度公差零件图中，形状精度高于尺寸精度，而位置精度在大多数情况下也高于相应的尺寸精度一、零件加工精度分析,2．影响磨削精度的因素 （1）原理误差 加工中采用了近似的加工成形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差例如磨削螺纹，螺纹磨床的螺距交换齿轮即影响螺纹的加工精度螺纹磨削时，必须使工件与砂轮间有准确的螺旋运动关系，而这种运动关系由机床传动链的机构予以保证 （2）定位误差,一、零件加工精度分析,（3）砂轮的误差 在成形磨削时，成形砂轮工作面的相关尺寸和形状会影响加工的精度故砂轮的修整误差及其磨损是砂轮误差的两个主要方面。

在磨削圆柱面时，砂轮的磨损会造成圆柱度误差在精磨时要使砂轮的磨损为最小值，以提高加工精度一、零件加工精度分析,（4）磨床误差 磨床误差包括两个方面：磨床本身的制造误差和磨损如主轴的回转精度、导轨精度、工作台直线运动精度等 （5）工艺系统热变形误差 在磨削过程中工艺系统受到磨削热、机械摩擦热、阳光和取暖设备辐射热的影响， 进行着热的传导，形成一个复杂的热场，例如磨床主轴部件、床身导轨的摩擦热和热变形一、零件加工精度分析,（6）工艺系统的受力变形 由于工艺系统是一个弹性系统，在磨削力、重力、夹紧力或惯性力作用下，磨床、砂轮杆、工件将产生弹性变形；同时磨床各部件间的间隙及接触变形都会影响加工精度例如，磨削的背向力使细长轴产生弹性弯曲变形，薄片、薄壁零件受夹紧力、磨削力引起的变形等都会影响加工精度减小工艺系统的受力变形的途径是减小外力和提高工艺系统的刚度例如，外圆磨床刚度最低的是尾座套筒处，故高精度磨床就要设法采用高刚度尾座套筒结构，以达到高的加工精度一、零件加工精度分析,（7）工件内应力引起的变形 工件在毛坯制造、热处理、切削加工中，由于冷却收缩不均匀、塑性变形不均匀或金相组织变化等原因，在工件内部残留内应力。

存在内应力的工件在再作切削时会产生相应的变形外圆磨削时，工件内应力引起的弯曲变形是很常见的现象，操作时应注意减小工件内应力对加工精度的影响一、零件加工精度分析,（8）测量误差 测量误差直接影响加工精度磨削的零件都有较高的加工精度要求，故磨工对测量技术的掌握是至关重要的但是测量也有误差，即被测得的数值与被测的几何参数的真值有一微小的差值二、磨削表面质量分析,磨削表面质量包括工件表面粗糙度、表面波纹度、表面烧伤和表面残余应力及磨削裂纹四个方面 1．表面粗糙度 表面粗糙度是磨削加工的主要表面质量要求之一表面粗糙度影响零件的装配性能， 故零件上的装配面常经磨削加工影响表面粗糙度的因素有以下几方面： （1）磨削用量的影响很大磨削用量直接影响磨屑厚度，当磨屑厚度增大时，使工件表面变粗通常可通过提高砂轮圆周速度、减小工件圆周速度、减小纵向进给量和减小背吃刀量来改善表面粗糙度二、磨削表面质量分析,（2）砂轮的粒度及其修整对表面粗糙度的影响最大因此，加工时要掌握按表面粗糙度选择粒度的方法，同时要掌握砂轮合理修整的方法砂轮的粒度越细，微刃越精细，则磨削的表面粗糙度值越小按此，达到了镜面磨削的高精度技术水平。

二、磨削表面质量分析,（3）工件材料的力学性能也影响表面粗糙度塑性较好的工件表面，在磨削时会发生较大的变形，而使表面粗糙度变粗磨削时应注意减小工件表面的塑性变形脆性材料粗糙度也差 （4）切削液良好的润滑清洗作用，有利于减小表面粗糙度值二、磨削表面质量分析,2．表面烧伤 表面烧伤是磨削热和工件磨削温度过高所致工件表面烧伤后即为不均匀的退火磨削时应设法减小磨削热和磨削温度严重的烧伤，其烧伤颜色肉眼就可以分辨轻微的烧伤则须经酸洗后才能显现滚动轴承内、外环滚道磨削后， 要用酸洗法抽验其有无烧伤 3．表面存在残余应力 零件磨削后，表面存在残余应力的原因有下列三个方面： （1）金属金相组织变化引起的应力例如磨削淬硬的轴承钢，磨削温度使表层金属组织中的残余奥氏体变成回火马氏体，体积膨胀，金属表层产生残余应力二、磨削表面质量分析,（2）不均匀的热胀冷缩引起的应力例如磨削导热性较差的材料，表层与里层温度相差较多表层温度迅速升高又受切削液冷却，因而产生应力 （3）塑性变形的残留应力砂轮磨粒在切削、刻划磨削表面后，工件表面存在残余应力三、提高加工精度的方法,磨削加工是零件精加工的特点，以及磨削加工在零件加工工艺中的重要地位，可见对磨削加工精度研究的重要性。

在实际生产中，加工误差是综合的，并有一定的规律性按其规律性加工的误差分为两类： 1．系统性误差 当连续加工一批零件时，这类误差的大小和方向保持一定或按一定的规律变化，前者称常值系统误差，后者称变值系统误差原理误差、机床几何精度误差、砂轮误差、夹具位置误差、量具误差以及工艺系统的受力变形都是常值系统误差机床的热变形及砂轮磨损等属于变值系统误差三、提高加工精度的方法,2．随机性误差 在加工一批零件时，这类误差的大小和方向是不规则变化的定位误差、内应力变形误差、测量误差属于随机性误差返回,课题二 典型零件磨削工艺分析,一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,1．分析图样和技术要求 图11-1所示为磨床砂轮主轴，这类零件的特点是其支撑轴颈有较高的尺寸精度、圆度、圆柱度和径向圆跳动等技术要求一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,图11-1 磨床砂轮主轴,一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,2．轴类零件的工艺分析 在分析图样和技术要求以后，可按下列步骤对主轴类零件进行工艺分析：选择定位基准→安排磨削顺序→协调好与其他加工工种的关系，安排热处理位置→选择磨床、砂轮、夹具、量具→确定磨削余量和工序尺寸 （1） 选择定位 主轴类零件与其他轴类零件相同，均采用中心孔作为定位基准。

这样，可以使定位基准与设计基准重合，并可使加工时定位基准始终统一，以保证圆度、同轴度等形状和位置公差要求一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,（2）安排磨削顺序 较精密的主轴的外圆磨削可划分成粗磨、半精磨、精磨、精密磨四个加工阶段当主轴的加工精度特别高时， 还要增加超精密磨削工序一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,（3）协调好与其他加工工种的关系，安排热处理位置主轴类零件加工的典型工艺包括：毛坯制造及其热处理→预加工→车削加工→铣削加工→热处理→磨削加工等一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,（4）选择磨床、砂轮、夹具、量具 选择磨床时，要使磨床的主要参数与零件的尺寸相适应；磨床的精度则应与工序的加工精度相适应目前， 外圆磨床分普通级、精密级、高精度级三种精度等级， 以供操作时选用机床精度对加工精度有直接的影响一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,图11-2所示为机床部件之间的位置误差对加工的影响图中，头架和尾座的中心连线对工作台移动方向在垂直平面内的平行度误差，使装在顶尖上的工件倾斜一个角度α，则工件会被磨成细腰形图11-3所示为机床刚度对加工的影响图中，尾座顶尖因刚度不足而使尾座端工件偏移，工件表面则产生螺旋痕迹。

一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,图11-2 机床部件之间的位置误差对加工的影响,一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,图11-3 机床刚度对加工的影响,一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,（5）确定磨削余量和工序尺寸 考虑到磨削加工的特点，磨削总余量很有限，在磨削工序中以超精密磨削的余量为最少，一般只有0.005mm决定磨削余量的因素除了磨削精度外，还有加工的尺寸和热处理条件等一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,3．磨削工艺的编制 在工艺分析的基础上，可编制磨削工艺，其主要内容包括：磨削工序、工步、砂轮特性、机床和基准等项目本砂轮主轴的磨削工艺可见表11-1磨削工艺是在完成了车削和热处理淬火以后进行的，其中还包括了热处理人工时效和研磨中心孔工序一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,一、外圆磨床砂轮主轴磨削工艺分析,二、磨床主轴磨削工艺分析,1．分析图样和技术要求,图11-4 磨床主轴,二、磨床主轴磨削工艺分析,2．工艺分析 各磨削加工表面中，主轴内锥孔的磨削是工艺的关键；而45°外锥面，则由于其角度较大，磨削时也应注意其加工精度 （1）选择定位基准 （2）安排磨削顺序 （3）选择磨床、砂轮和夹具 3．磨削工艺的编制 合理的磨削工艺应满足工件的加工精度要求、时间定额要求和生产成本要求。

本主轴的磨削工艺见表11-2二、磨床主轴磨削工艺分析,三、钻床主轴套筒磨削工艺分析,图11-6 钻床主轴套筒,1．分析图样和技术要求 图11-6所示为钻床主轴套筒零件图三、钻床主轴套筒磨削工艺分析,2．工艺分析 套类零件包含了内、外圆磨削在确定了装夹方式以后，应按“基准先行”的原则进行加工这类零件通常是以外圆为基准定位来磨削内孔，故应先磨削外圆； 同理应先研磨60°孔口中心孔 3．磨削工艺的编制 套类零件的磨削工艺主要可分成先磨内孔或先磨外圆两种钻床主轴套筒是先磨外圆，然后以外圆为基准定位磨削内孔这种工艺方法较简便，但对内孔磨削的操作要求较高本套筒的磨削工艺见表11-3三、钻床主轴套筒磨削工艺分析,三、钻床主轴套筒磨削工艺分析,复习思考题 1．影响磨削精度的因素有哪些？ 2．如何提高磨削表面质量？ 3．试分析磨床主轴的磨削工艺 4．试分析钻床主轴套筒的磨削工艺。