机床切削加工及应用——机械零件表面加工ppt课件.ppt

,1,4,2,5,3,金属切削机床的基础知识,外圆表面加工,内圆表面加工,平面加工,齿轮的齿形加工,模块二普通机床零件切削加工及应用,组成零件的各种典型表面，如外圆面、孔、平面、一般成形面、螺纹面、齿轮齿面等，不仅有一定的形状和尺寸，而且还有一定的技术要求，如尺寸精度、形状和位置精度、表面质量等。因而工件表面的加工过程，也就是逐步实现符合技术要求的过程。 本章仅就各种表面切削加工方法的基本原理、特点和应用范围及所采用的加工设备分别介绍一些基础知识。,模块二普通机床零件切削加工及应用,8.1 金属切削机床的基础知识,金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器，人们习惯上称为机床。8.1.1 机床的分类 机床的品种规格繁多，为便于区别、使用和管理，必须加以分类。对机床的分类方法有以下几种：,按加工性质、刀具：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床、其它机床 , 共12类,8.1 金属切削机床的基础知识,通用机床加工范围广，通用性强。可以加工多种零件的不同工序。 适合单件小批量生产。 专门化机床工艺窄，加工不同尺寸的一类或几类零件的某一种或几种特定工序。适合大批量生产。 专用机床工艺最窄，某零件特定工序加工。适合成批或大批量生产。,按应用范围：,按工作精度分：,普通精度机床精密机床高精度机床,按重量和尺寸：,仪表机床中型机床（一般机床）大型机床（10t30t）重型机床（30t100t）超重型机床（大于100t）,8.1 金属切削机床的基础知识,8.1 金属切削机床的基础知识,8.1.2 机床型号的编制方法,机床的型号是机床产品的代号，用以简明地表示机床的类型，主要技术参数，性能和结构特点等。 GB/T15375-94 金属切削机床型号编制方法规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成，适用于各类通用机床和专用机床（组合机床除外）。,1. 通用机床型号的编制方法,8.1 金属切削机床的基础知识,（）（） （）（）/ （）-（）,分类代号,类别代号,通用特性、结构特性代号,组代号,系代号,主参数或设计顺序号,主轴数或第二主参数,重大改进顺序号,其它特性代号,企业代号,注： 表示阿拉伯数字；表示大写汉语拼音字母；（）表示可选项； 表示大写汉语拼音字母或阿拉伯数字或两者兼有之,8.1 金属切削机床的基础知识,1.机床的类代号机床的类代号、分类代号及其读音见表8-1。,例：C6140 C6240 C5116 X6130 X5030 B635 M1420 2M1420 3M1430 D703 Y3150,2.机床的通用特性和结构特性代号1)通用特性代号:位于类代号之后，用大写汉语拼音字母表示。机床通用特性代号见表8-2。,例：CM6140 CK6140 XH714 DK7725 C1312 单轴六角自动车床，无其它型式,2)结构特性代号：主参数相同，而结构不同。大都是厂家代号。例：CD6140 D 大连机床厂 CA6140 A 沈阳机床厂 CJ16140 J1 济南机床厂,对于结构、性能不同的机床加结构特性代号予以区别。,结构特性代号在机床型号中没有统一的含义。,为避免混淆，通用特性代号已用的字母及“I”、“O”都不能作为结构特性代号。,8.1 金属切削机床的基础知识,参见课本P.287表8.1.3,（3）机床的组别代号和系别代号,两位数字：前组别 后系列,机床按其结构性能及使用范围，每类机床划分为10个组，每个组又划分为10个系，分别用两位阿拉伯数字09表示，前一位表示组别，后一位表示系别。,组别和系别代号用两位数字表示,落地及卧式车床系别,组代号、系代号组代号：按用途、性能、结构分组系代号：按具体应用做了改进，分系列 例：6140 6 卧式车床 1 普通卧式车床 6240 6 卧式车床 2 马鞍车床 5116 5 立式车床 1 单立柱式车床,8.1 金属切削机床的基础知识,（4）机床的主参数、设计顺序号及第二主参数,机床主参数代表机床规格的大小。用折算值（主参数乘以折算系数1/10或1/100 ）表示。,例：C6140 40 最大加工工件直径的 1/10 X6130 1 万能升降台铣床 30 工作台宽度的 1/10 X5030 0 升降台铣床 30 工作台宽度的 1/10 B635 35 最大行程的 1/10,第二主参数一般指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作长度等。第二主参数也用折算值1/10或1/100表示 。各类主要机床的主参数及折算系数见表8-3。（5）机床的最大改进顺序号当机床的性能及结构布局有重大改进时加重大改进号A、B、C (6)其它特性代号与企业代号其它特性代号用以反映各类机床的特性。企业代号与其它特性代号表示方法相同，位于机床尾部，用“”与其它特性代号隔开。,8.1 金属切削机床的基础知识,机床型号示例：,1.CA6140 C-类代号(车床类机床) A-结构特性代号(沈阳第一机床厂生产的基本型号的卧式车床） 6-组代号(落地及卧式车床组) 1-系代号(卧式车床系) 40-主参数(最大工件回转直径的1/10),2.XK5030 X-类代号(铣床类机床) K-通用特性代号(数控) 5-组代号(立式升降台铣床组) 0-系代号(立式铣床系) 30-主参数(工作台面宽度的1/10),机床型号示例:,8.1 金属切削机床的基础知识,机床型号示例:,8.1 金属切削机床的基础知识,3. MGl432A M类别代号（磨床类） G通用特性（高精度） 1组别代号（外圆磨床组） 4系别代号（万能外圆磨床系） 32主参数（最大磨削直径320mm） A重大改进顺序号（第一次重大改进）,机床型号示例:,8.1 金属切削机床的基础知识,4. Z304016/S2 Z -类代号(钻床类机床) 3-组代号(摇臂钻床组) 0-系代号(摇臂钻床系) 40-主参数(最大钻孔直径40mm) 16-第二主参数(最大跨距1600mm) S2-企业代号(中捷友谊厂),机床型号示例:,8.1 金属切削机床的基础知识,5.CX5112A/WFC 类代号(车床类机床)X 通用特性代号(数显)5 组代号(立式车床组)1 系代号(单立柱车床系)12 主参数(最大工件回转直径1250)WF 企业代号（瓦房店机床厂）,8.1 金属切削机床的基础知识,2.专用机床型号的编号方法, ,设计单位代号,设计顺序号,例如B1-015表示：北京第一机床厂设计制造的第15种专用机床。,组合机床及其自动线：（）设计单位代号:由北京机床研究所统一规定。分类代号设计顺序号重大改进顺序号 分类代号：U大型 H小型 K自动换刀（数控）,8.1 金属切削机床的基础知识,8.1.3.零件表面的切削加工成形方法和机床的运动1.零件表面的切削加工方法机械零件的任何表面都可以看作是一条线（母线）沿另一条线（导线）运动的轨迹。,常见表面：平面、外圆面、内圆面（孔）、锥面、曲面（成形面）,图8-1 零件表面的形成1-母线 2-导线,（2）机床的运动,机床在加工过程中，必须形成一定形状的发生线（母线和导线），才能获取所需的工件表面形状。因此，机床必须完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。此外，还有多种辅助运动。,1）表面成形运动,按其组成情况不同，可分为简单成形运动和复合成形运动二种。如果一个独立的成形运动是单独的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。例如，用车刀车削外圆柱时属于简单成形运动。,如果一个独立的成形运动，是由两个以上的旋转运动或（和）直线运动，按某种确定的运动关系组合而成，则此成形运动称为复合成形运动。例如，用螺纹车刀车削螺纹表面；用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮。成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同，又可为主运动和进给运动,2）辅助运动 机床在加工过程中还需一系列辅助运动，其功能是实现机床的各种辅助动作，为表面成形运动创造条件。如进给运动前后的快进和快退；调整刀具和工件之间正确相对位置的调位运动；切入运动；分度运动；工件夹紧、松开等操纵控制运动。,8.1 金属切削机床的基础知识,8.1.4 机床传动的基本组成和传动原理图1.机床传动的组成部分,机床必须具备三个基本部分：,执 行 件,运 动 源,传动件,执行机床运动的部件,为执行件提供运动和动力装置,传递运动和动力的装置,8.1 金属切削机床的基础知识,2.机床的传动链,传 动 链 （1）外联系传动链 （2）内联系传动链,使运动源和执行件以及两个有关的执行件保持运动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。,联系运动源和执行件的传动链，称为外联系传动链,联系两个执行件间的传动链，称为内联系传动链,卧式车床传动原理图,内联系传动链：主轴-4-5-uf-6-7-丝杠；外联系传动链:电动机-2-uv-3-4-主轴。联系动力源与主轴。,8.1 金属切削机床的基础知识,3.机床传动原理在机床的运动分析中，为了便于分析机床运动和传动联系，常用一些简明符号来表示运动源与执行件、执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图。如图8-3所示卧式车床传动原理图。8.1.5 机床传动系统图和运动计算1.机床传动系统图机床的传动系统图是表示机床全部运动传动关系的示意图。如图8-4所示万能升降台铣床的传动系统图。2.传动路线表达式如下图：车床传动路线表达式,电动机（1440r/min）,（主轴）,2）机床的传动系统,8.1 金属切削机床的基础知识,3.主轴转数级数计算主轴正转时，利用各滑移齿轮组齿轮轴向位置的各种不同组合，主轴可得3x2x2=12级正转转速。同理，当电机反转时主轴可得12级反转转速。4.运动计算机床运动计算通常有两种情况：,（1）根据传动路线表达式提供的有关数据，确定某些执行件的运动速度或位移量。,（2）根据执行件所需的运动速度、位移量，或有关执行件之间需要保持的运动关系，确定相应传动链中换置机构的传动比，以便进行调整。,CA6140型卧式车床,在车床中C6140型卧式车床应用最为广泛，它由以下几个主要部分组成，见下图。（1）主传动部件 由主轴箱组成，用来实现车床的运动。主轴箱内装有主轴部件和主运动变速机构，由动力源带动主轴旋转并通过 变速机构变换主轴转速。（2）进给传动部件 由进给箱、溜板箱、丝杠和光杠组成，用来实现车床的进给运动。主运动通过挂轮将运动传给进给箱，进给箱通过光杠或丝杠将运动传给溜板箱和刀架。溜板箱通过箱内各传动机构的不同组合，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或车螺纹运动。,主轴箱,挂轮箱,进给箱,溜板箱,床腿,床身,光杠,丝杠,刀架,尾座,滑板,1顶尖 2套筒锁紧手柄 3顶尖套筒 4丝杆 5螺母 6尾座锁紧手柄 7手轮 8尾座体 9底座,（3）卡盘 用来装夹工件的装置。（4）刀架 主要用于安装刀具，并可作移动或回转的部件。（5）尾座 尾座安装在床身的右上部，并可沿床身上的纵向导轨调整其位置，以支承不同长度的工件。（6）支承件 由床身和床腿组成，用来支承和连接车床各零件、部件的基础构件。,8.2 外圆表面加工,8.2.1 外圆表面的加工方法,外圆面是轴、圆盘、套筒类零件的主要或辅助表面，在零件的切削加工中占有很大的比重。 对外圆提出的技术要求主要有：尺寸精度 、形状精度、表面质量。 外圆面的加工主要采用车削和磨削两种方法。要求精度高、粗糙度低时，还可能要用到光整加工的研磨、超精加工和抛光。 外圆面的加工方案流程框图如图8.2.1所示，可作为拟定实施方案的基本依据。8.2.2 外圆表面的车削加工1.外圆车削的形式和加工精度车削可分为荒车、粗车、半精车、精车和精细车，所能达到的精度和表面粗糙度如图8.2.1所示。,（1） 荒车 毛坯为自由锻件或大型铸件时，其加工余量很大且不均匀，荒车可切除其大部分余量，减少其形状和位置偏差。荒车后工件尺寸精度为IT18-IT15，表面粗糙度Ra值高于80um。 （2） 粗车 中小型锻件和铸件可直接进行粗车，粗车后工件的尺寸精度为IT13-IT11,表面粗糙度Ra值为30-12.5um，低精度表面可以粗车作其最终加工工序。粗车后应留下051毫米的加工余量。 （3）半精车 尺寸精度要求不高的工件或精加工工序之前可安排精车。半精车后工件尺寸精度为IT10-IT8，表面粗糙度Ra值为6.3-3.2um。,（4） 精车 一般作为最终加工工序或光整的预加工工序。精车后，工件尺寸精度为IT8-IT7,表面粗糙度Ra值为1.6-0.8um。对于精度较高的毛坯，可不经过粗车而直接进行精车或半精车。 （5） 精细车（金刚石车）： 主要用于有色金属加工或要求很高的钢制工件最终加工。精细车后工件尺寸精度为IT7-IT6,表面粗糙度Ra值为0.4-0.025um。 （切削用量：v2.6m/s，aP0.030.05mm，f0.020.2mm/r；刀具：金刚石。）,2.车削工艺特点 1)易于保证工件各加工面的位置精度 例如易于保证同轴度要求 利用卡盘安装工件，回转轴线是车床主轴回转轴线 利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线 易于保证端面与轴线垂直度要求 由横溜板导轨，与工件回转轴线的垂直，则车出的端面与轴线垂直。 2)切削过程较平稳 车削时切削过程是连续的，切削面积是不变的，避免了惯性力与冲击力，因此允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。,3)适于有色金属零件的精加工 有色金属零件表面粗糙度大Ra值要求较小时，如采用磨削加工，则砂轮容易堵塞，加工困难。需要用车削或铣削等。 用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。 4)刀具简单 车刀是刀具中最简单的一种，车刀制造、刃磨和安装均较方便。,8.2 外圆表面加工,3.外圆车削加工的装夹方法,1.卡盘装夹,适用于L/D 4的工件。,2.顶尖装夹,适用于L/D = 410的工件。,3.心轴装夹,适用于盘、套类零件的精加工。,4.其它附件,跟刀架、中心架、花盘等。,顶尖的作用是定中心、承受工件的重量和切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两类。 1）前顶尖 插在主轴锥孔内与主轴一起旋转的顶尖称作前顶尖。前顶尖随工件一起转动，与中心孔无相对运动，不发生摩擦。有时为了准确和方便起见，也可以在三爪自定心卡盘上夹一段钢材，车成60代替前顶尖。,用反向顶尖不停机装夹工件,对于直径小于50mm，长度和最小直径比小于12的轴类零件，精度要求不高，外圆车削后还须磨削，则可采用反向顶尖不停机装夹工件。 反向顶尖的锥孔孔径直径应比装夹工件外圆大78mm，圆锥斜角为1520，装夹时，要求较高的同轴度，以保证定位精度。反向顶尖的材料可用T7、T8，淬火圆度至4045HRC。,反向顶尖的优点是可以不停机装夹工件，生产效率高，但用反向顶尖装夹时，靠反向顶尖和回转顶尖的摩擦力来带动工件旋转的，车削时必须注意后顶尖应顶紧，否则易产生滑动，造成打刀。,用双顶尖装夹工件,8.2 外圆表面加工,4.车刀的结构形式车刀按结构形式不同分为整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转为式。（1）整体车刀：刀头的切削部分是靠刃磨得到的，整体车刀的材料多用高速钢制成，一般用于低速切削。 （2）焊接车刀：将硬质合金刀片焊在刀头部位，不同种类的车刀可使用不同形状的刀片。焊接的硬质合金车刀，可用于高速切削。 （3）机夹重磨式车刀：刀杆与刀片是两个可拆的独立元件，切削时将它们紧固在一起，刀杆可多次使用。（4）机夹可转为式车刀：是将压制有合理几何参数、断屑槽、并有几个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法，装夹在标准刀杆上，以实现切削的一种刀具结构；刀具已标准化，方便选用和管理。,金刚石外圆车刀,5、刀具种类和用途,1）车刀类型选择决定于生产批量、机床形式、工件形状、加工方法、加工精度及表面粗糙度、工件材料等。,可转位车刀分类,卧式车床加工的典型表面,卧式车床加工的典型表面,卧式车床加工的典型表面,8.2 外圆表面加工,6.外圆车刀的选择和装夹外圆车刀应根据外圆加工方案选择。,粗车外圆 精车外圆,要求外圆粗车刀强度高，能在切削深度大或走刀速度快的情况下保持刀头坚固。,要求外圆车刀刀刃锋利、光洁。为了提高工件表面粗糙度，用于精车的车刀的前、后刀面应采用油石加机油磨光，有时刀尖磨成一个小圆弧。,车刀在刀架上的安装高度，一般应使刀尖在与工件选转轴线等高的地方。车刀在刀架上的位置，一般应垂直于工件旋转轴线，否则会引起主偏角变化，还可能使刀尖扎入工件已加工表面或影响表面粗糙度质量。,车外圆 粗车钢件常用90右偏刀，选较小的前角（12-15），较小的后角（4)和零度刃倾角，以增加切削部分的强度。 车削直径相差较大的阶梯轴时，一般从直径最大的部位开始加工，以使整个车削过程工件有较好的刚度。,19.2,主轴的转速是根据切削速度计算选取的。而切削速度的选择则和工件材料、刀具材料以及工件加工精度有关。用高速钢车刀车削时，V=0.31m/s，用硬质合金刀时，V=13m/s。车硬度高钢比车硬度低钢的转速低一些。 根据选定的切削速度计算出车床主轴的转速，再对照车床主轴转速铭牌，选取车床上最近似计算值而偏小的一档，扳动手柄即可。但特别要注意的是，必须在停车状态下扳动手柄。 例如用硬质合金车刀加工直径D200毫米的铸铁带轮，选取的切削速度V09米秒，计算主轴的转速为： （转分） 从主轴转速铭牌中选取偏小一档的近似值为94转分，即短手柄扳向左方，长手柄扳向右方，主轴箱手柄放在低速挡位置I。,进给量是根据工件加工要求确定。粗车时，一般取 0.20.3毫米转；精车时，随所需要的表面粗糙度而定。例如表面粗糙度为Ra3.2时，选用0.10.2毫米转；Ra1.6时，选用0.060.12毫米转等等。进给量的调整可对照车床进给量表扳动手柄位置，具体方法与调整主轴转速相似。为了保证加工的尺寸精度，应采用试切法车削。,车端面和台阶（1）车端面 端面常作为测量长度尺寸的基准，一般要首先加工。端面的车削方式很多，所用车刀也不一样。用右偏刀车削时，其主要切削作用的是副切削刃，为避免主切削刃与已加工过的端面产生摩擦，安装刀具时应将主切削刃向右转动一个角度（大约5左右）。工件伸出卡盘外部分应尽可能短些，车削时用中拖板横向走刀，走刀次数根据加工余量而定，可采用自外向中心走刀，也可以采用自圆中心向外走刀的方法。,19.2,返 回,车端面时应注意以下几点：1）车刀的刀尖应对准工件中心，以免车出的端面中心留有凸台。 2）偏刀车端面，当背吃刀量较大时，容易扎刀。背吃刀量ap的选择：粗车时ap=0.2mm1mm，精车时ap005 mm0.2mm。,3）端面的直径从外到中心是变化的，切削速度也在改变，在计算切削速度时必须按端面的最大直径计算。4）车直径较大的端面，若出现凹心或凸肚时，应检查车刀和方刀架，以及大拖板是否锁紧。 车端面的质量分析： 1）端面不平，产生凸凹现象或端面中心留“小头”；原因时车刀刃磨或安装不正确，刀尖没有对准工件中心，吃刀深度过大，车床有间隙拖板移动造成。 2）表面粗糙度差。原因是车刀不锋利，手动走刀摇动不均匀或太快，自动走刀切削用量选择不当,（2）车台阶 台阶高度较低时,可与车外圆时一同车出，见右图。台阶较高时，应分层车削，最后按车端面的方法平整台阶端面。应用90偏刀，装刀时应使主刀刃跟工件中心线垂直。,车槽和车断切槽时用切槽刀。切槽刀前为主切削刃，两侧为副切削刃。安装切槽刀，其主切削刃应平行于工件轴线，主刀刃与工件轴线同一高度。回转体零件内、外表面宽度5mm以下的窄槽一般用主切削刃宽度与槽等宽的切槽刀通过横向进给来实现。 较宽的槽也可用切槽刀，先分段横向进给切至接近槽深，然后在小余量下进行纵向进给，使槽底达到规定的深度。车槽的极限深度是车断。车断时刀具切削部分三面受工件和切屑包围，散热条件差，排屑困难；切削部分窄而长，刚度较差，易引起振动，因此须减小切削用量 。,19.2,返 回,切断操作注意事项： 切断刀装夹时,不易伸出过长，同时切断刀的中心线必须跟工件中心线垂直以保证两个副偏角对称;车断实心工件时,切断刀的主切削刃必须装的与工件中心等高,否则不能车到中心,而且容易崩刀,甚至折断车刀;切断刀的底平面应平整,以保证两个副后角对称. 1.切断时，工件一般用卡盘夹持。切断处应靠近卡盘，以免引起工件振动。 2.安装切断刀时，刀尖要对准工件中心，刀杆与工件轴线垂直，刀杆不能伸出过长，但必须保证切断时刀架不碰卡盘。 3.切断时应降低切削速度，并应尽可能减小主轴和刀架滑动部分的配合间隙。 4.手动进给要均匀。快切断时，应放慢进给速度，以免刀头折断。 5.切断钢时，需加切削液。,车圆锥面,1.转动小托板法，适合于较短的圆锥体或锥孔；2.偏移尾座法，适合于锥度小，长度较长的锥体；3.靠模法，适合于精度要求高，批量大的锥体加工；4.宽刀法，切削刃要平直，长度要略大于待加工表面，适合于加工较短的锥体。,8.2 外圆表面加工,5.车床（1）车床的用途车床适宜各种回转体表面的加工。(2)车床的运动,主运动 ,工件的旋转运动。,进给运动 ,刀具的直线运动。,(3)车床的分类,普通车床 适于各种中、小型轴、盘、套类零件的单件、小批量生产。,转塔式六角车床 适于加工零件尺寸较小、形状较复杂的中、小型轴、盘、套类零件。,立式车床 适于直径较大、长度较短的重型零件。（L/D=0.30.8）,数控车床 适于多品种、小批量生产复杂形状的零件。还有回轮车床、落地车床、液压仿形车床、多刀自动和半自动车床等。,主运动 ,工件的旋转运动。,进给运动 ,车床类型：,8.2 外圆表面加工,6.CA6140型卧式车床（1）机床的工艺范围及其组成CA6140型卧式车床（如图8-6）的工艺范围很广，能适用于各种回转表面的加工，如车削内外圆柱面等。其加工的典型表面见图8-7。（2）机床的传动系统CA6140型卧式车床的传动系统图见图8-8。图中，左上方的方框内表示机床的主轴箱，框中是从主电动机到车床主轴的主运动传动链。左下方框表示进给箱，右下方框表示溜板箱。,8.2 外圆表面加工,（1）主运动传动链主运动传动链的传动路线表达式为：,主轴反转时，轴间传动比的比值大于正转时传动比的值，所以反转转速大于正转转速。主轴反转一般不用于切削，而是用于车削螺纹时。,8.2 外圆表面加工,（2）车削螺纹传动链CA6140型车床能够车削米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹。下图为车削螺纹时传动路线表达式：,8.2 外圆表面加工,（3）纵向和横向机动进给传动链纵向进给一般用于外圆车削，而横向进给用于端面车削。其传动路线表达式如下图所示：,（4）刀架快速移动传动链刀架快速移动是由装在溜板箱内的快速电动机驱动的。按下快速移动按钮，启动快速电动机，由溜板箱中的双向离合器控制其纵、横双向快速移动。,8.2.3 外圆表面的磨削加工 动画演示,8.2 外圆表面加工,用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程。是零件精加工的主要方法之一。,加工精度：IT7IT6，表面粗糙度：Ra=0.80.2um,高精度磨削：表面粗糙度：Ra=0.10.008um,1.砂轮的特性与选择砂轮是磨削中最主要的一类磨具。（1）磨料磨料是砂轮的主要组成成分，它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。,（2）粒度 粒度是指磨料颗粒的大小。分磨粒（颗粒尺寸大于40m）和微粉（颗粒尺寸小于40m）两类。粗粒度：粗磨或磨软金属时选用。细粒度：精磨或磨削脆而硬材料时选用。（3）结合剂结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。（4）硬度砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬度的选用原则是：工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些。工件材料软，砂轮应选硬一些。（5）组织砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。,8.2 外圆表面加工,（6）形状与尺寸砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。2.外圆磨床的磨削方法外圆表面磨削一般在外圆磨床或无心磨床上进行，也可采用砂带磨床磨削。在外圆磨床上常用的磨削方法有：,8.2 外圆表面加工,1) 纵磨法,8.2 外圆表面加工,2) 横磨法,3) 深磨法,4）综合磨法先用横磨法将工件进行粗磨，相邻之间有515mm的搭接，每段上留有0.010.03mm的精磨余量，精磨时采用纵磨法。3.无心外圆磨床的磨削方法见图8-9所示。无心外圆磨床有两种磨削方式：,8.2 外圆表面加工,(1）贯穿磨削法（纵磨法）这种方法不适用于带台阶的圆柱形工件。（2）切入磨削法（横磨法）这种方法适用于有阶梯或成形回转表面的工件，但磨削表面长度不能大于磨削砂轮宽度。4.M1432A型万能外圆磨床 主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴轴肩以及端面和简单的成形回转表面等。 它属于普通精度级机床，磨削精度可达IT7IT6级，表面粗糙度Ra值在1.250.08m之间。这种机床万能性强，但自动化程度较低，磨削效率不高，适用于工具车间，维修车间和单件小批生产类型。其主参数为：最大磨削直径为320mm.,8.2 外圆表面加工,1）纵磨法磨外圆,用纵磨法磨外圆柱面，是长轴零件的首选磨削方法。,2）转动工作台用纵磨法磨削长圆锥面,万能外圆磨床工作台由上下两层组成。上工作台装有头架和尾座，可相对于下工作台在水平面内转动很小的角度(10)，磨削锥度不大的长圆锥面。,3）转动头架用纵磨法磨削圆锥面,当工件的圆锥半角超过工作台所能回转的角度时，可采用转动头架的方法来磨削外圆锥。,4）转动砂轮架横磨圆锥,当磨削锥度较大而又较长的工件时，只能用转动砂轮架的方法来磨削。,5）用内圆磨装置转动头架磨内圆锥,在万能外圆磨床上装有内圆磨装置，内圆磨装置用于支撑磨内孔的砂轮主轴部件，由单独的电机驱动，不用时可以翻转到砂轮架的上方。,磨削工艺特点,加工平稳，精度高，达IT7IT4，Ra1.250.008；可加工淬硬金属，常作为最终加工工序；加工材料宜硬不宜软，钢、铸铁、硬质合金和陶瓷等硬金属或非金属；铜、铝等有色金属不宜。速度高，磨削区产热量大、温度高，易烧伤，需有充分的切削液冷却；因磨粒负前角很大，砂轮与工件接触宽度较大，径向切削分力Fy较大，会引起工件、夹具及机床产生弹性变形，影响加工精度；磨粒有自砺作用，砂轮表面磨粒在磨削力作用下，开裂和脱落，使新锐利的磨粒参与切削，有利于磨削加工。,外圆表面加工方案的说明1、加工淬火钢件的外圆面 粗车半精车（淬火） 磨削研磨2、加工不淬火钢件和铸铁件的外圆面 （1）先车后磨：粗车半精车磨削 （2）粗车半精车精车 单件小批加工盘套类零件。 加工短轴销的外圆。 加工外圆磨床上难以装夹和磨削零件的外圆。 3、加工有色金属材料的外圆面 粗车半精车精车研磨,8.3.1 内圆表面的加工方法内圆表面（即内孔）也是组成零件的基本表面之一。与外圆表面的加工相比，内圆表面的加工条件差，孔的精度和表面粗糙度都不容易控制。内圆表面可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。常用的加工方法有：钻孔、扩孔、饺孔、镗孔、拉孔和磨孔等。常见内圆表面加工方案见表8-3.1。,8.3 内圆表面加工,内圆面的技术要求：,尺寸精度：本身的尺寸精度（直径、长度等）；,形状精度：圆度、圆柱度等；,位置精度：同轴度、垂直度等；,表面质量：,车内孔在车床上，可以使用车刀车内孔，也可以使用钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具加工孔。车内孔比车外圆困难，因为内孔车刀的尺寸受工件内孔尺寸的限制，刀杆越细、伸出量越长，则刚度越差；孔内切削情况不能直接观察；排屑困难，切屑易划伤已加工表面；切削液不易注入切削区等。所以车内孔的精度和生产率都比车外圆低。背吃刀量和进给量是车外圆的1/21/3，切削速度比车外圆低10%20%。在车床上钻孔、扩孔和铰孔时，应在工件一次装夹中与车外圆、端面一次完成，以保证它们的同轴度、垂直度。中小型轴类盘套类零件的中心孔适宜在车床上加工。,19.2,返 回,8.3.2 钻削加工钻孔是用钻头在零件的实体部分加工出孔的唯一方法，也是最基本的孔加工方法。钻孔的精度较低，表面粗糙度大，一般为IT10级以下， 所以只能用作粗加工。1.钻孔钻孔最常用的刀具是麻花钻，用麻花钻属于粗加工。主要用于质量要求不高的孔的终加工。麻花钻的结构见图8-3.1。柄部：钻头的夹持部分，用以传递扭矩和轴向力。颈部：是柄部和工作部分的连接部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。直柄钻头一般不制有颈部。钻头的工作部分包括：切削部分：担负主要切削工作。导向部分：当切削部分切入工件后起导向作用，是切削的后备部分。,8.3 内圆表面加工,麻花钻虽然是孔加工的主要刀具，长期以来一直被广泛使用，但是由于麻花钻在结构上存在着比较严重的缺陷，致使钻孔的质量和生产率受到很大影响，这主要表现在：（1）麻花钻主切削刃上各点处的前角变化很大。外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。 (2)钻头横刃嫌长，横刃的前角是很大的负值，达-5 5-6 0，从而将产生很大的轴向力,不利于钻头定心，易产生引偏。 (3)钻削加工过程是全封闭加工。与其他类型的切削刀具相比，标准麻花钻的主切削刃很长，不利于分屑与断屑。 2.钻深孔对于孔的深度与直径之比l/d=510的普通深孔，可用加长麻花钻加工；对于深度与直径之比l/d510的深孔，必须采用特殊结构的深孔钻才能加工。,8.3 内圆表面加工,常见深孔钻有：（1）单刃外排屑深孔钻（2）错齿内排屑深孔钻（3）喷吸钻3.扩孔扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行加工，以扩大孔径，并提高加工质量。扩孔后，精度可达IT10IT9，表面粗糙 为6.33.2m。 扩孔加工如图8-11所示，其特点如下： 1）切削深度小，切屑窄，易于排出，也不易刮伤已加工表面；2）切削刃不必自外缘延伸到中心，避免了横刃及横刃引起的不良影响，生产率和加工质量较高；3）由于容屑槽较浅窄，刀体上可做出34个刀齿，导向性好，切削平衡，可提高生产率。,8.3 内圆表面加工,图8-11 扩孔加工示图,4.铰孔铰孔是用铰刀从工件孔壁上切削下微量的金属的加工方法。铰孔的精度可达IT8IT6，表面粗糙度 为1.60.4m 。 铰孔的工作特点，主要有：1）铰孔只能保证孔本身的精度，而纠正位置误差和原孔轴线歪斜的能力很差；2）铰刀是定径刀具，较易保证铰孔的加工质量；3）铰孔的适应性差，一把铰刀只能加工一种尺寸与公差的孔； 4）铰削可加工一般的金属工件，如普通钢、铸铁和有色金属，但不适宜加工淬火钢等硬度过高的材料。5)不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。6)对于中等尺寸以下较精密的孔，钻扩铰是生产中经常采用的典型工艺方案。,8.3 内圆表面加工,铰刀分为：手用铰刀：为直柄，工作部分较长，导向性好，可防止饺孔时铰刀歪斜。机用铰刀：适用于在车床、钻床、数控机床等机床上使用。,5.钻床钻床主要是用钻头钻削直径不大，精度要求较低的孔，此外还可以进行扩孔、饺孔、攻螺纹等加工。其主要加工方法见图8-12。,8.3 内圆表面加工,钻床,台式钻床,立式钻床,摇臂钻床,单件、小批生产中、小型工件上的小孔（D13mm）。,中、小型工件上较大的孔（D50mm），常用立式钻床加工。,大型工件上的孔，则采用摇臂钻床加工。,8.3.3 镗削加工,8.3 内圆表面加工,用镗刀对已有的孔进行再加工。,一般镗孔加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=1.60.8um,精细镗加工精度：IT7IT6，表面粗糙度：Ra=0.80.2um,回转体零件上的孔在车床上加工；,箱体类零件上的孔或孔系在镗床上加工。,在镗床上除可加工孔或孔系外，还可加工平面、沟槽、钻、扩铰孔等。1.镗刀,1）单刃镗刀,单刃镗刀刀头结构与车刀类似，刀头装在刀杆中，根据被加工孔孔径大小，通过手工操纵，用螺钉固定刀头的位置。刀头与镗杆轴线垂直可镗通孔，倾斜安装可镗盲孔。,2）双刃镗刀,双刃镗刀有两个对称的切削刃，切削时径向力可以相互抵消，工件孔径尺寸和精度由镗刀径向尺寸保证。,可调节浮动镗刀工作时，镗刀块在镗杆的径向槽中不紧固，能在径向自由滑动，刀块在切削力的作用下保持平衡对中，可以减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差，而获得较高的加工精度。但它不能校正原有孔轴线偏斜或位置误差，其使用应在单刃镗之后进行。浮动镗削适于精加工批量较大、孔径较大的孔。,2.镗床 镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件的孔。一般镗刀的旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。在镗床上，除镗孔外，还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔等工作。因此镗床的工作范围较广。镗床的类型有卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床、落地镗铣床等。,8.3 内圆表面加工,(1)卧式镗床下图为卧式镗床的布局及其组成，主要组成部件有床身导轨10、前立柱2、主轴箱1、工作台和后立柱8等。前立柱固定在床身的右侧，在它上面装有主轴箱，主轴箱沿前立柱导轨作垂直移动，前立柱内装有平衡主轴箱重量的配重装置。,8.3 内圆表面加工,(2)坐标镗床 坐标镗床是一种高精度机床，其主要特点是具有坐标位置的精密测量装置。依靠坐标测量装置，能精确的确定工作台、主轴箱等移动部件的位移量，实现工件和刀具的精确定位。另外这种机床的主要零部件的制造和装配精度很高，并有良好的刚性和抗振性。它主要用来镗削精密孔（IT5级或更高）和位置精度要求很高的孔系（定位精度达0.002mm-0.01mm）。它的工艺范围很广，除镗孔、钻孔、扩孔、铰孔以及精铣平面和沟槽外，还可以进行精密刻线和划线以及进行孔距和直线尺寸的精密测量等工作。近年来逐渐被应用到生产车间成批地加工精密孔系，例如在飞机、汽车、拖拉机、内燃机合计床等行业中加工某些箱体零件的轴承孔。,8.3 内圆表面加工,8.3.4 拉削加工,8.3 内圆表面加工,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=0.40.8um,用拉刀在拉床加工工件的工艺方法。,1.拉刀根据工件加工面及截面形状不同，拉刀有多种形式。常用的圆孔拉刀如图8-15所示。,图8-15 拉刀,拉削外表面的外拉刀,适用于拉削加工的典型工件截面形状,2.拉孔的工艺特点：, 生产率高；, 加工范围广；, 加工精度高，表面粗糙度低；, 拉床结构简单；, 拉刀寿命长。,拉孔与其他孔加工方法比较，具有以下特点：,8.3 内圆表面加工,3.拉床拉床按用途可分为内拉床及外拉床，按机床布局可分为卧式和立式。其中，以卧式内拉床应用最为普遍。如图所示为卧式内拉床的外形结构。,8.3 内圆表面加工,8.3.5 内圆表面磨削加工内圆表面的磨削可以在内圆磨床上进行，也可以在万能外圆磨床上进行。1.内圆磨削方法：,8.3 内圆表面加工,普通内圆磨床的磨削方法,无心内圆磨床磨削,这种磨削方法适用于大批量生产中，外圆表面已精加工的薄壁工件，如轴承套等。,行星内圆磨削,适于磨削大型工件的内孔或不宜旋转的工件的内孔，如内燃机气缸体等，也可磨削大件上圆形凸台的外圆。,2.内圆磨削的工艺特点及应用范围：（1）砂轮直径受到被加工孔的限制，直径较小则磨耗快，因此经常需要修整和更换，增加了辅助时间。（2）砂轮直径小，磨削速度低，比外圆磨效率低,表面质量低。（3）砂轮轴的直径直径受到孔径和长度的限制，又是悬臂安装，刚性差，影响加工精度和表面粗糙度。（4）砂轮与孔的接触面积大，单位面积压力小，因此砂粒不易脱落，砂轮显得硬，工件易发生烧伤，故应选用较软的砂轮。 （5）切削液不易进入磨削区，磨屑排除较外圆磨削困难。,3.普通内圆磨床 内圆表面的加工可以在内圆磨床上进行，也可以在万能外圆磨床上进行。内圆磨床的主要类型有普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆磨床。不同类型内圆磨床其磨削方法是不相同的，其中以内圆磨床应用最普遍。它主要由床身、工作台、头架、砂轮架和滑鞍等组成。,8.3 内圆表面加工,8.4.1 平面加工方法平面是盘形和板形零件的主要表面，也是箱体类零件的重要表面之一。按平面的结构和用途，可以将平面分为以下几种类型：固定联接平面、导向平面、端面、板形零件平面。平面的加工方法较多，有车削、刨削、插削、拉削、铣削、磨削