模具制造工艺—第3章—模具的机械加工.ppt

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1、第3章 模具的机械加工,机械加工方法广泛运用于模具制造。模具的机械加工大致有以下几种情况：(1)用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工模具零件，然后进行必要的钳工修配，装配成各种模具。(2)精度要求高的模具零件，需要采用精密机床进行加工。(3)采用数控机床加工模具零件。,A、加工范围广,适应性强,可以加工钢、铸铁及其合金、铜、铝等有色金属和某些非金属材料。B、可以加工单一轴线的零件,也可以加工曲轴、偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件。C、生产率高；刀具简单,其制造、刃磨和安装都比较方便。,车削加工的特点,车削加工的应用,加工各种轴类、套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面,其中包括:内外圆柱面、内外圆锥

2、面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟槽以及滚花等。此外,还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。车削加工精度一般为IT8IT7,表面粗糙度为Ra6.31.6m;精车时,加工精度可达IT6IT5,粗糙度可达Ra0.40.1m。,圆盘类、轴类零件的加工局部圆弧面的加工,回转曲面粗加工或半精加工,车削加工的内容,车削工件的装夹,1.常用的装夹方法（1）三爪卡盘装夹：适用于短轴类、套类、盘类零件，位置精度在0.1mm。（2）四爪卡盘装夹：适用于短轴类、套类、盘类、异形零件，位置精度在0.03mm。（3）一夹一顶装夹：适用于中长轴类零件，位置精度在0.05mm。（4）两顶尖装夹：适用于中长轴类零件，位置精度在0

3、.03mm。,下一页,三爪卡盘装夹,上一页 返回,图2.3 四爪卡盘和花盘(a)四爪卡盘(b)花盘1调整螺钉；2卡爪；3压板；4螺栓；5T形槽；6工件；7平衡铁,车削刀具,1.刀具材料的基本要求高硬度 HRC60以上，高于工件1.31.5倍耐磨性 通常情况下材料硬度高时，耐磨性也高 强度和韧性 材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。耐热性 刀具材料的高温硬度是衡量刀具材料切削性能重要指标工艺性 便于制造和使用,上一页 下一页 返回,常用刀具材料,车削运动及车削表面,车削运动及车削用量,车削用量,切削速度vC,进给量f,背吃刀量aP,3车削用量的选择 1）背吃刀量aP的选择 2）进给量f的选

4、择 3）切削速度vC的选择,主轴转速n,模具的车削加工，由于多数是单件生产，因此，加工过程通常是一次装夹完成其粗加工、半精加工和精加工。这样在加工中就应尽可能减小切削力、切削热引起的由机床-夹具-工件-刀具组成的工艺系统的变形，从而减小加工误差。具体方法是适当地提高切削速度，选择小的进给量。对于一些精度和硬度要求较高的零件，车削加工只考虑粗加工和半精加工，零件的精度将由后续工序来保证。,1.回转类零件的加工回转类零件主要指导柱、导套、浇口、顶杆、模柄等零件热处理前的粗加工，成形零件的回转曲面、型腔、型芯、凸、凹模等零件的粗、精加工。对要求具有较高的尺寸精度、较低的表面粗糙度和高的耐磨性的零件，

5、需在半精车后再热处理，最后在磨床上磨削。对拉杆等零件，车削可以直接作为成形加工。毛坯为棒料的零件，一般先加工中心孔，然后以中心孔作为定位基准。,2.局部圆弧面的加工 在模具中经常可以看到如图2-1所示的分型面，为保证模具分型面准确对合，必须保证对合面圆弧半径尺寸精度。加工时可在花盘上找正定位，精度由百分表测量控制。有时也可采用先加工一个完整圆盘，再用线切割等方法取出一个或几个模块的方法。,图2-1局部圆弧面的加工,3.回转曲面的成形加工 图2-2a所示是采用仿形加工的方法加工大尺寸的曲面；图2-2b所示是用成形刀加工的方法加工尺寸较小的曲面；图2-2c所示是对拼型腔在车床上加工时，为了能很好地

6、保证型腔尺寸的准确对合，通常预先将各镶件间的接合面磨平，两板用销钉定位，螺钉紧固组成一个整体后才进行车削。,3.回转曲面的成形加工 型腔车削加工中，对于球形面、半圆面或圆弧面的车削加工，为了保证尺寸、形状和精度的要求，一般都采用样板车刀进行最后的成形车削。,曲面型腔车削,仿形车削,4.螺纹加工模具制造中的螺纹加工分为标准螺纹加工和非标准螺纹加工。,车削螺纹用的刀具称为螺纹车刀。按加工性质螺纹车刀属于成形刀具，其切削部分的几何形状应和螺纹牙型的轴向断面形状一致。为避免已车出的牙型被切去而出现乱牙现象，车削时必须保证每次进给车刀刀尖对准已车出的螺旋槽。,成型车削加工是采用成型车刀的仿形车削方式对具

7、有特殊型面的模具零件进行加工，即工件形状由成行车刀保证。见图3-7,5.成型车削加工,6.仿形车削加工,此种切削是采用仿形装置使车刀在纵向走刀的同时，又按预定的轨迹横向走刀，通过纵向走刀和横向走刀的复合运动，从而完成模具零件的复杂旋转曲面的内外形加工。,因仿形装置的控制方式不同，仿形车削分为：机械仿形车削加工；液压仿形车削加工；电气仿形车削加工,6.仿形车削加工,6.仿形车削加工,1.机械仿形车削加工：图2-10a，对普通车床进行改装，将靠模安装在床身后侧，靠模上有曲线的型槽，型槽的形状和尺寸与成形表面的型面曲线的形状和尺寸相同。滚柱2通过联接板3与床鞍5联接，当床鞍作纵向运动时，滚柱2在靠模

8、1的型槽内移动，通过联接板3带动刀架4，使车刀产生纵、横向运动完成仿形的削加工。,机械仿形车削加工,图2-10b为尾座靠模仿形车削。它是拆除卧式车床上的小刀架，将装有刀杆的板架2装于中滑板上，靠模4由靠模支架5固定在车床尾座上，车削时中滑板作横向运动，刀杆3在靠模作用下产生纵向运动，完成端面的仿形加工。这种机械仿形加工常用于仿形车削端面的加工。,机械仿形车削加工,6.仿形车削加工,2、液压仿形车削 图为液压式仿形车削加工漱口杯注塑模型芯及型腔。图中的靠模4加工时被固定在车床上，托板6安装在车床床鞍上，仿形销5与活塞杆7与中滑板相连，仿形销紧压靠模4，仿形车削加工时，床鞍车刀作纵向、横向运动，又

9、通过活塞杆带动中滑板使车刀作相应运动，完成仿形车削加工。,液压仿形车削加工示意图1工件2链轮3液压系统4靠模5仿形销6托板7活塞杆8车刀,6.仿形车削加工,3.电气仿形车削 图2-12所示是电气仿形车削。图中的电气仿形车削是通过电气元件将仿形信号放大后，控制机械传动机构实现仿形车削的。加工过程中仿形销5沿靠模型面4运动，仿形信号经信号放大系统6放大后，传给电气控制系统3，再通过机械传动带动车刀2作仿形运动，完成仿形车削加工。,电气仿形加工示意图1工件2车刀3电气控制系统4靠模5仿形销6信号放大系统,3.2 铣削加工,在铣床上利用刀具的旋转运动和工件或刀具的进给运动来改变毛坯的形状和尺寸，从而获

10、得符合图样要求的零件的一种切削加工方法。铣床的种类很多，主要有卧式万能铣、立式铣床、万能工具铣床、键槽铣床等等。,万能工具铣床,数控立式铣床,仿形铣床,(1)生产率较高(2)铣削过程不平稳(3)刀齿散热较好,铣削加工的特点,3.2 铣削加工,铣削加工是模具加工的主要方法之一，加工的精度较高。铣削工作量占模具零件加工总量的5090。1.铣削成形面 在模具加工中铣削平面、斜面、沟槽、型腔的方法如图3-10所示，其中应用最多的是立式铣床。,第3章 模具的常规加工方法,铣 削 加 工,2.1 普通铣削,1铣削运动 铣刀的旋转主运动；工件随工作台缓慢的直线移动进给运动。2铣削用量,铣削速度 vC:,进给

11、量 f:,背吃刀量（铣削深度）aP:,侧吃刀量（铣削宽度）ae:,3 铣削加工3.1 平面与斜面铣削 平面铣削在模具中应用最为广泛，模具中的定、动模板等模板类零件，在精磨前均需通过铣削来去除较大的加工余量；铣削还用于模板上的安装型腔镶块的方槽、滑块的导滑槽、各种孔的止口等部分的精加工和镶块、压板、锁紧块热处理前的加工。斜面加工需在工件装夹时将斜面调 整到水平或垂直的位置,然后进行加 工，如图所示。,3 铣削加工3.2 圆弧面的加工 加工时，工件置于圆转台上，并使被加工圆弧中心与圆转台的回转中心重合。,圆工作台,3 铣削加工3.3 复杂型腔或型面的加工复杂型腔或型面一般由圆弧段和直线段组成。采用

12、坐标法进行加工，即根据被加工点的位置，控制工作台的纵横（X，Y）向移动以及主轴头的升降（Z）。加工后精度较低，须钳工修整或利用其它方法（电加工）来提高精度,为提高铣削效率，对某些铣削余量较大的型腔，铣削前可在型腔轮廓线的内部连续钻孔，孔的深度和型腔的深度接近，如图所示。,3 铣削加工3.4 雕刻加工,刻模铣床示意图,第三节 模具的仿形加工,二、仿形铣削 以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定的压力，并且沿其表面上移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。,仿形铣床原理图:,仿形铣削特点:以靠模（样板）加工为依据加工模具的型面，跳过了复杂曲面

13、的数学计算和建模问题，简化了复杂形状曲面的机械加工工艺。靠模材料可用木材、石膏、树脂等易成形材料制作降低了靠模的制造难度。加工效率高，一般为电火花加工的4050倍，常作为电火花加工前的粗加工工序。加工误差较难控制，如加工过程中刀具磨损补偿问题 设备较复杂，价格昂贵,46,仿形铣削加工方式平面轮廓仿形 铣削时靠模销沿着靠模外形运动，不作轴向运动，铣刀也只沿工件的轮廓铣削，不作轴向运动，如图8a所示。可用于加工复杂轮廓形状，但需深度不变的型腔。,a）平面轮廓仿形 b）立体轮廓水平分行仿形 c)立体轮廓垂直分行仿形 图8 仿形加工方式,铣削时靠模销沿着靠模外形运动，不作轴向运动，铣刀也只沿工件的轮廓

14、铣削，不作轴向运动，X、Y二轴同时受控作随动进给的仿形方式。,48,仿形铣削加工方式立体轮廓水平分行仿形如图8b所示，工作台水平移动，铣刀进行切削，切削到型腔端头时主轴箱在垂直方向作一进给运动，然后工作台再作反向水平进给，如此反复直至加工出所需的形腔表面。,a）平面轮廓仿形 b）立体轮廓水平分行仿形 c)立体轮廓垂直分行仿形 图8 仿形加工方式,49,仿形铣削加工方式立体轮廓垂直分行仿形如图8c所示，切削时主轴作连续的垂直进给，到型腔端头时工作台在水平方向作依次横向进给，然后主轴再作反向进给。,a）平面轮廓仿形 b）立体轮廓水平分行仿形 c)立体轮廓垂直分行仿形 图8 仿形加工方式,50,仿形

15、铣削加工方式4 三维（立体）仿形（空间曲面仿形）：X、Y、Z三轴同时受控作随动进给的仿形方法。,选用哪种加工形式，应根据型腔的结构特点而定：主要考虑要将型面能全部仿形加工及取得较好的加工质量。例如：在型腔铣削时，周期进给的方向与半圆柱面的轴线方向平行，则加工质量好。,三、仿形加工工艺1、靠模：包括材料的选用及其制造工艺的问题。（1）靠模种类：平面靠模和立体靠模平面靠模：用于平面轮廓仿形立体靠模：用于三维复杂表面的仿形（2）靠模材料：非金属材料:如木材、石膏、树脂金属材料：钢、铸铁、铜合金、铝合金（3）制造工艺：选择适当的制造方法，保证其尺寸、形状精度采用表面强化手段，确保使用过程不产生变形和磨

16、损,2、仿形铣刀：圆柱立铣刀：适合于型腔粗加工及要求型腔底部为清角的仿形加工，与圆柱形触头配用。圆柱球头铣刀：适合于型腔底面与侧面有圆弧过渡的情形，常用于型腔的半精加工和精加工。,2、仿形铣刀：锥形球头铣刀：它可对型腔侧面的出模斜度及底部过渡圆角同时进行精加工，或对具有一定深度和较小的凹圆弧进行加工。小型锥指铣刀：加工特别细小的花纹,不正确 正确,3、仿形销（1）结构设计要点（圆柱形仿形指、球头仿形指、圆锥球头仿形指）：A:结构要点：仿形触头的头部与靠模表面形状相适应，即触头倾斜角小于靠模工作面的最小斜角、触头头部半径小于靠模工作面的最小半径。,57,b)d)仿形触头选择示意图）不正确）Rr不

17、正确,2、仿形销B:仿形触头结构尺寸设计：仿形触头的形状应与铣刀形状相适应。仿形触头直径D与铣刀直径d的关系：D=d+2（Z+e)式中：d铣刀直径e仿形触头偏移修正量，精仿时,e=0.050.1mmZ加工后修正余量：Z0，留有半精加工或精加工余量；Z=0，精加工成型；Z0，改变型腔尺寸,3.3 刨削与插削加工,以刨刀的直线往复移动和工件的移动相配合来进行切削加工的方法，称为刨削。刨削时刨刀(或工件)的往复直线运动为主运动，方向与之垂直的工件(或刨刀)的间歇移动为进给运动。加工中，根据其切削时的主运动方向不同，刨削可分为水平刨削和垂直刨削两种。水平刨削称为刨削，垂直刨削称为插削。刨削(插削)加工

18、范围广泛，可用来加工平面、台阶、燕尾槽、V形槽、T形槽、方孔等。,刨削和刨床,刨床有牛头刨床和龙门刨床两类。牛头刨床的滑枕带动刀具作往复直线运动，工件在工作台上间歇直线进给。适合加工中小型零件。而龙门刨床的刨刀在横梁上作间歇运动，工作台往复直线运动为主运动。用于加工导轨、床身等大型零件。,刨刀,刨刀的形状与车刀相似，但由于刨削过程是不连续的，刨削冲击力易损坏刀具，因而刨刀截面通常要比车刀大。为了避免刨刀扎入工件，刨刀刀杆常做成弯头的。,刨削主要用于模具零件外形的加工。刨床主要有两类：牛头刨床：主要用于中小型零件 龙门刨床：主要用于大型零件,牛头刨床,龙门刨床,64,牛头刨床：,65,牛头刨床应

19、用：平面与斜面1、平面的加工 对于较小的工件，通常用平口钳装夹；对于较大的工件，可直接安装在牛头刨床的工作台上。2、斜面的加工,刨削斜面时，可在工件底部垫入斜垫块使之倾斜，并用撑板夹紧工件(图3-24)。斜垫块是预选制成的一批不同角度的垫块，并可用两块以上组成其他不同角度的斜垫块。,66,牛头刨床应用：平面与斜面3、刨垂直平面 刨削垂直平面时，摇动刀架手柄使刀架滑板（刀具）作手动垂直进给，吃刀量通过工作台的横向移动控制。刨刀采用偏刀。为保证加工平面的垂直度，加工前应将刀架转盘刻度对准零线，位置精度要求较高时，在刨削时应按需要微调纠正偏差。为防止刨削时刀架碰撞工件，应将刀座偏转一适当的角度。,6

20、7,牛头刨床应用：沟槽 4、刨沟槽 1）刨直槽和V形槽 刨直槽时，如果沟槽宽度不大，可用宽度与槽宽相当的直槽刨刀直接刨到所需宽度，旋转刀架手柄实现垂直进给；如果沟槽宽度较大，则可横向移动工作台，分几次刨削达到所需槽宽。刨V形槽时，应根据工件的划线找正，先用直槽刀刨出底部直槽，然后换装偏刀，倾斜刀架和偏转刀座，用刨斜面的方法分别刨出V形槽两侧面。,68,牛头刨床应用：沟槽 5、刨燕尾槽 刨燕尾槽的方法与刨V形槽相似，采用左、右偏刀按划线分别刨削燕尾斜面。,刨燕尾槽a）刨燕尾槽用角度偏刀 a）加工顺序,69,牛头刨床应用：沟槽 6、刨T形槽 刨T形槽辅用直槽刀、左右弯切刀和倒角刀，按划线依次刨直槽

21、、两侧横槽和倒角。,刨T形槽 a）刨直槽 b）刨右横槽 c）刨左横槽 d）倒角,刨削的工艺特点(1)刨削特别适合于加工狭长平面。(2)刨床结构简单，调整和操作都较方便；刨刀为单刃刀具，制造和刃磨较容易，价格低廉。所以，刨削生产成本较低。(3)由于刨削主运动是直线往复运动，刀具切入和切离工件时有冲击负载，因此，限制了切削速度的提高，此外，还存在空行程损失，因此刨削生产效率较低。(4)刨削的加工精度通常为IT9IT7，表面粗糙度值为12.51.6；采用宽刃刨刀精刨时，加工精度可达IT6，表面粗糙度值Ra为0.80.2m。,刨削与铣削加工的比较 加工质量大致相当，经粗、精加工之后均可达到中等精度。生

22、产率一般刨削低于铣削。加工范围刨削不如铣削广泛。工时成本刨削低于铣削。刨削不如铣削应用广泛。,模板的外形加工、局部圆弧面加工,73,二、插削和插床 用插刀对工件作垂直相对直线往复运动的切削加工方法称为插削加工。,74,二、插削和插床 插削在插床上进行，可以看作是“立式刨削”，主要用于加工单件小批生产中零件的某些内表面，如孔内键槽，方孔，多边孔花键孔等。也可以加工某些外表面。插削时插刀的垂直往复直线运动为主运动。工作台带动工作平移或圆周进给。,插削设备,尖刃插刀（尖刀）平刃插刀（切刀）,2插刀,尖刃插刀：主要用于粗插或插削多边形孔。平刃插刀：主要用于精插或插削直角沟槽。,三、插削的工艺特点,结构

23、简单，加工前的准备工作和操作也比较方便，存在冲击和空行程损失，主要用于单件，小批量生产。工作行程受刀杆刚性的限制，槽长尺寸不宜过大。插床的刀架没有抬刀机构，工作台也没有让刀机构，因此，插刀在回程时与工件相摩擦，工作条件较差。除键槽、型孔以外，还可加工圆柱齿轮，凸轮等。插削的经济加工精度为IT9IT7，表面粗糙度为Ra值为6.31.6m。,3.4 镗削加工,镗削使用的刀具镗刀。一般镗孔精度可达IT7IT9，精镗可达到IT6，粗糙度为Ra0.81.6m。除浮动镗削外，镗孔能纠正孔的直线度误差，获得高的位置精度，特别适合于箱体、支架、杠杆等零件上的单个孔或孔系的加工。,镗削加工是利用镗刀对已有孔、孔

24、系进行再加工的方法。镗孔可以在车床、镗床、组合机床、数控机床及自动线机床上进行。,3.4 镗削加工,一、镗刀,镗刀,焊接式镗刀,机夹式镗刀,可转位式镗刀,单刃镗刀,双刃镗刀,固定式双刃镗刀,浮动式双刃镗刀,整体式镗刀,1单刃镗刀单刃镗刀实际上是将类似车刀的刀头装夹在镗刀杆上组成镗杆镗刀。这种镗刀只有一个切削刃，结构简单，制造方便，通用性好。单刃镗刀刀头的横截面有圆形和方形两种。圆形截面的刀头和刀杆上孔槽制造比较容易。方形刀头与刀杆槽孔接触面积大，刀齿刚度好，所以实际使用中方形截面刀头居多。刀头在镗杆上的安装形式有多种，如图。,镗刀,整体式镗刀,整体高速钢镗刀,镗刀,焊接式镗刀,镗刀,机夹式盲孔

25、镗刀,机夹式通孔镗刀,机夹式镗刀,镗刀,可转位式镗刀,可转位微调镗刀,镗刀,可转位微调镗刀,固定双刃镗刀片,镗刀,可调双刃镗刀片,固定式双刃镗刀,镗刀,浮动式双刃镗刀,（1）固定式双刃镗刀,镗刀块两个切削刃切削时背向力互相抵消，不易引起振动。镗刀块的刚性好，容屑空间大，切削效率高。固定式镗刀用于粗镗、半精镗 d40mm的孔，对孔进行粗加工、半精加工、锪沉孔或端面等。,镗刀,能自动补偿由刀具安装、机床主轴偏差等造成的加工误差，能获得较高的加工精度，但无法纠正孔的直线度误差和位置误差。,镗刀,（2）浮动式双刃镗刀,适用于单件、小批生产加工直径较大的孔，特别适用于精镗直径大（d200mm以上）而深的

26、筒件和管件孔,1.单刃镗刀工艺特点（1）结构简单，有较大的灵活性和较强的适应性。（2）可以校正底孔轴线的偏斜和位置误差。（3）镗杆刚性差，切削用量小，生产效率低。2.浮动镗刀工艺特点（1）镗刀片径向浮动，加工精度高。（2）镗刀片有修光刃，表面加工质量高。（3）镗刀片两切削刃同时工作，生产效率高。,镗削的工艺特点,镗削加工1 单一表面孔的镗削加工(1）镗削直径不大且较深的孔时，可将镗刀安装在镗轴上，镗轴在作旋转主运动的同时作轴向进给运动，如图(a)所示。(2）镗削直径较大且较浅的孔时，可将镗刀装在平旋盘溜板上，平旋盘作旋转时，移动平旋盘溜板带动镗刀切入一定深度后，工作台再带动工件作进给运动，如图

27、(b)所示。,镗削加工1 单一表面孔的镗削加工(3）加工端面时，刀具安装在平旋盘溜板上，平旋盘带动镗刀旋转，同时刀具随平旋盘溜板作径向进给运动，如图9-6(c)所示。(4）钻孔、扩孔时，在主轴上依次安装钻头、扩孔钻、铰刀等，主轴作旋转运动的同时作进给运动，即可完成对小孔的加工，如图9-6(d)所示。,镗削加工1 单一表面孔的镗削加工(5）镗削螺纹时，将螺纹镗刀通过特制刀架安装在平旋盘溜板上，由平旋盘带动刀具旋转，工作台带动工件严格按刀具一转移动一个导程的规律作进给运动，如图9-6(e)所示。图9-6(f)为加工较长内螺纹的示意图。,镗 床,主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床称为镗床。通常，

28、镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。镗床种类很多，主要有立式镗床、卧式镗床、坐标镗床、落地镗床、精镗床等。,1 卧式镗床,主要组成部件 卧式镗床由床身、主轴箱、工作台、平旋盘和前、后立柱等组成。,1 坐标镗床,具有精密坐标定位装置的镗床称为坐标镗床。它主要用于镗削尺寸、形状和位置精度要求较高的孔系。,立式单柱坐标镗床,1 落地镗床,落地镗床属于重型机床，主要用于加工大而重的工件。落地镗床的规格以镗轴直径表示，其镗轴一般在125 mm以上。这种机床的布局特点主要是没有工作台，被加工件直接安装在落地镗床的平台上，加工过程中的调整运动和工作运动全部由刀具完成。,立式单柱坐标镗床,镗削加工的

29、特点(1）镗床有多个部件都能作进给运动，使其在工艺上具有多功能性，显示出较强的适应能力，不但可以加工圆柱孔、平面、V形槽、螺纹以及中心孔等零件表面，还能加工多种零件，方便实现孔系的加工。(2）镗削加工以刀具的旋转作为主运动，与以工件旋转为主运动的加工方式相比，特别适合加工箱体、机架等结构复杂的大型零件。(3）镗孔的最大特点是能够修正上道工序造成的孔轴线偏移、歪斜等缺陷。,镗削加工的特点(4）适应范围广 镗削既可加工通孔也可加工盲孔。可在钻孔、铸孔和锻孔基础上进行，主要用于箱体、机架等结构复杂的大中型零件上的孔与孔系加工。设有坐标测量装置，容易保证孔与孔之间、孔与基准平面之间的尺寸精度和位置精度

30、。(5）加工质量受镗刀杆尺寸影响 由于镗刀和镗杆直径受孔径与孔深限制，刚度差，易产生变形和振动，孔的加工精度和表面粗糙度受到较大影响。,镗削加工的特点(6）生产效率低 为减少镗杆的弯曲变形，需采用较小的背吃刀量和进给量进行切削，不能高速切削和强力切削。从镗刀结构看，其切削刃少，并且切削液的注入和排屑困难，切削效率低。(7）工件装夹次数少 能在工件的一次安装中完成粗加工、半精加工和精加工等多工序的加工，减小了因多次装夹而带来的误差，保证加工精度。,第七章 磨削加工,磨削是用带有磨粒的工具对工件进行加工的方法。,磨削是用于零件精加工和超精加工的切削加工方法。尺寸精度可达IT5IT6。表面粗糙度能达

31、到0.80.04.,砂轮：磨料结合剂+气孔砂轮特性决定于五要素：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。,1、磨具的特性与选用,3.5 磨削加工,杯形砂轮,碗形砂轮,筒形砂轮,蝶形砂轮,平形砂轮,磨料 锋利的形状、高硬度和热硬性、适当的坚韧性 1、刚玉系（主要成份Al2O3）棕刚玉（A）：硬度低，韧性较好，廉价。磨碳素钢、合金钢、可锻铸铁 白刚玉（WA）：硬度高，韧性差，磨粒锋利，价格高。磨淬火钢、高速钢、高碳钢,2、碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼）黑色碳化硅(C):比刚玉类硬度高，导热性好，韧性差。磨铸铁、黄铜等脆材 绿色碳化硅(GC)：比C硬度高，导热性好，但韧性差。磨Y合金、陶瓷、玻璃等,3、

32、超硬磨料 人造金刚石（D）：硬度最高，耐热性较好，韧性最差，价格昂贵。立方氮化硼（CBN）：硬度仅次于D，韧性较D好，与铁元素亲和好。,粒度 1）以其能通过的那一号筛网的网号来表示磨料的粒度，粒度号为4-240，粒度号越大，颗粒尺寸越小，如60 2）微粉：以实测到的最大尺寸，并在前面冠以“F”的符号来表示。其粒度号为F63-F0.5，如F7，表示此种微粉的最大尺寸为75um，粒度号越小，则微粉的颗粒越细。粗磨用颗粒较粗的砂轮，以提高生产效率；精磨用颗粒直 径较小的砂轮，以减小已加工表面粗糙度值。当工件材料软，塑性大，磨削面积大时，采用粗粒度，以免堵塞砂轮烧伤工件。成形磨削和高速磨削时应选用细粒

33、度砂轮。,结合剂 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。1、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜 高速，线速度一般为35m/s。2、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300)，自锐性好。3、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200)，自锐性好。4、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。,硬度 指砂轮工作时磨粒在外力作用下从其表面脱落的难易程度。也反映磨粒与结合剂的粘

34、固程度。取决于结合剂的结合能力及所占比例，与磨料硬度无关。硬度高，磨料不易脱落；硬度低，自锐性好。分7大级(超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬)，16小级,砂轮硬度选择原则：1.磨削硬材，选软砂轮；磨削软材，选硬砂轮；2.磨导热性差的材料，不易散热，选软砂轮以免工件烧伤；3.砂轮与工件接触面积大时，选较软的砂轮；4.成形磨精磨时，选硬砂轮；粗磨时选较软的砂轮。,组织 反映砂轮中磨料、结合剂和气孔三者体积的比例关系，即砂轮结构的疏密程度，分紧密、中等、疏松三类13级。1）紧密组织成形性好，加工质量高，适于成形磨、精密磨和强力磨削。2）中等组织适于一般磨削工作，如淬火钢、刀具刃磨等。3）疏松组织不

35、易堵塞砂轮，适于粗磨、磨软材、磨平面、内 圆等接触面积较大时，磨热敏性强的材料或薄件,磨削加工范围,磨削加工范围,磨削加工范围,1.外圆磨削方法,外圆磨削是对工件圆柱、圆锥、台阶轴外表面和旋转体外曲面进行的磨削。磨削一般作为外圆车削后的精加工工序，尤其是能消除淬火等热处理后的氧化层和微小变形。外圆磨削可采用以下方法。,特点：纵磨法的磨削力小，磨削热少，散热条件好；砂轮沿进给方向的后半宽度，等于是副偏角为零度的修光刃，光磨次数多。工件加工精度高，表面粗糙度小。用途：可用一个砂轮磨削各种不同长度的工件，适应性强。广泛用于单件小批生产，特别适用于细长轴的精磨。,1）纵磨法,机床运动：工件不作纵向往复

36、运动，而是砂轮作慢速的横向进给。特点：砂轮宽度上的全部磨粒都参加了磨削，生产率高；工件无纵向移动，砂轮的外形直接影响了工件的精度；磨削力大、磨削温度高，工件易发生变形和烧伤，加工的精度和表面质量比纵磨法要差。用途：适用于加工批量大、刚度好的工件，尤其适用于成形磨削。,2）横磨法,动画4 横磨法,2 内圆磨削,内圆磨削是内孔的精加工方法，可以加工零件上的通孔、盲孔、台阶孔和端面等，还能加工淬硬的工件。内圆磨削的尺寸精度可以达到IT6IT7级，表面粗糙度Ra值为0.80.2m。,特点（1）内圆磨削时所用砂轮直径小，砂轮转速又受到内圆磨具转速的限制（目前一般内圆磨具的转速在1000020000r/m

37、in之间），因此磨削速度一般在2030m/s之间。由于磨削速度较低，磨削表面的粗糙度不易降低。,动画14 中心内圆磨削,（2）内圆磨削时，由于砂轮与工件成内切圆接触，砂轮与工件的接触圆弧比外圆磨削大，因此，磨削热与磨削力都比较大，磨粒易磨钝，工件容易发热或烧伤。（3）内圆磨削时，切削液不易进入磨削区域，磨屑也不易排出，当磨屑在工件内孔中积聚时，容易造成砂轮堵塞，影响工件的表面质量。特别是磨削铸铁等脆性材料时，磨屑与切削液混合成糊状，更容易使砂轮堵塞，影响砂轮的磨削性能。（4）砂轮接长轴的刚性比较差，容易产生弯曲变形和振动，对加工精度和表面粗糙度都有很大的影响，同时也限制了磨削用量的提高。,内圆

38、磨削方式,内圆磨削方式有三种：一是中心内圆磨削，工件和砂轮均作回转运动。二是行星内圆磨削，工件不回转，砂轮作行星运动，适应于加工较大的孔。三是无心内圆磨削。内圆磨削和外圆磨削基本相同，也有纵磨法和横磨法之分，前者应用比较广泛。,动画14 中心内圆磨削,动画15 行星内圆磨削,动画16 无心内圆磨削,3 平面磨削,平面磨削是对工件上的各种平面进行磨削加工。平面磨削可以切槽、同时磨削双端面，或用成形砂轮磨削波形面、齿条，还可以磨削导轨面等。,平面磨床,工件多用电磁吸盘，安装在工作台上或用专门夹具夹持，大型工件以夹压方式安装在工作台上。,平面磨削的方法,平面磨削方法,精整和光整加工,精整加工指在精加

39、工后从工件上切除极薄的材料层，以提高工件的精度和降低表面粗糙度Ra值的方法。如珩磨、研磨和超精加工等。光整加工指不切除或切除极薄金属层，用以降低表面粗糙度Ra值或强化其表面的加工过程。如抛光轮抛光、辊光、砂光等。,光整加工概述,3）超精加工,超精加工是一种固结磨粒压力进给切削的方法。它是将微细磨粒和低强度结合剂制成的油石加压在待加工表面上，作微小振动，油石在适当粘度的油中作低速圆周运动，一般在几秒到几十秒内即可达镜面。表面粗糙度Ra值可达0.080.01m。,超精加工,4）抛光,抛光是用涂有抛光膏的软轮高速旋转加工工件，一般不能提高工件的形状精度、位置精度和尺寸精度。通常用于电镀或油染的衬底面

40、、上光面的光整加工，是一种简便、迅速、廉价的零件表面最终光饰方法。普通抛光工件Ra值可达0.4m，精密抛光Ra值可达0.01m，精度可达1m。,视频12 抛光,磨床（一）机床的用途 内、外圆柱面、圆锥面及阶梯轴轴肩和端平面。,（二）机床的运动,1.主运动：砂轮旋转运动(m/s)2.工件旋转运动（周向进给运动）3.工件纵向往复运动(轴向进给运动)4.砂轮横向进给运动,床身,横向进给手柄,脚踏操作板,尾座,横向进给机构,砂轮架,内圆磨具,工作台,头架,万能外圆磨床外观图,砂轮表面磨粒的外露部分形成参差分布的棱角，每一棱角相当于具有负前角的微小刀刃，随着砂轮的高速旋转，无数的微刃以极高的速度从工件表

41、面切下一条条极细微的切屑，从而形成了残留面积极小的光滑加工表面。磨削加工与车、铣削加工比较，具有以下特点：1）具有很高的加工精度和很小的表面粗糙度值。加工精度通常可达IT6IT5，表面粗糙度值一般为Ra0.80.01m。,磨削加工特点,2)砂轮磨料具有很高的硬度和耐热性，因此，能够磨削一些硬度很高的金属和非金属材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷材料等。这些材料用一般的车、铣等很难加工。3)磨削速度大，磨削时磨削区温度可高达8001000左右，这容易引起零件的变形和组织的变化。所以在磨削过程中，需进行充分的冷却，以降低磨削温度。4)砂轮在磨削时具有“自锐作用”。在磨削力的作用下会部分磨钝的磨粒能自动崩碎脱落，从而形成新切削刃口，从而使砂轮保持良好的磨削性能。,磨削加工特点,