《机械制造技术吉卫喜编第四章典型表面加工方法.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术吉卫喜编第四章典型表面加工方法.ppt（142页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第四章第四章典型表面加工方法典型表面加工方法第一节第一节概概述述v机器零件的结构形状虽然多种多样，但是由机器零件的结构形状虽然多种多样，但是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）组成的。机器零件的加工过程就是获得这些组成的。机器零件的加工过程就是获得这些零件上基本几何表面的过程。同一种表面，零件上基本几何表面的过程。同一种表面，可选用加工精度、生产率和加工成本各不相可选用加工精度、生产率和加工成本各不相同的加工方法进行加工。同的加工方法进行加工。v加工精度是指在正常加工条件下（采用符合加工精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标
2、准技术等级质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。精度。图4-1加工误差与成本的关系统计资料表明，各种加工方法的加工误差和加工成本之间的关系呈负指数函数曲线形状。要获得高精度，则成本就要加大。v加工经济精度加工经济精度是指在正常加工条件下是指在正常加工条件下(采用采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间术等级的工人，不延长加工时间)所能保证所能保证的加工精度。的加工精度。若延长加工时间，就会增加成本，虽然精度能提高，但不经济。v经济表面粗糙度的概念类同
3、于经济精度的概念。本章主要介绍典型表面本章主要介绍典型表面(外圆柱表面、孔、平外圆柱表面、孔、平面、齿面面、齿面)的加工方法。的加工方法。一、工件表面的形成原理一、工件表面的形成原理组成工件的表面：平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面（圆环面、螺旋面等）。任何表面都可以看成是一条线（母线）沿着另一条线（导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。如图母线为1，导线为2，如图。另外还要注意两条发生线之间的相对位置。第二节第二节平面加工平面加工一、平面的分类及加工要求一、平面的分类及加工要求根据平面的作用不同，其加工要求亦不同，平面有：v非结合平面非结合平面v结合平面结合平面v导向平面导向
4、平面v精密量具表面精密量具表面平面的技术要求主要有：平面的技术要求主要有：形状精度：平面度、直线度。tt位置精度：平面之间的尺寸精度、位置精度等。tBtA A B表面质量：表面粗糙度、硬度、残余应力及微观组织等选择平面加工方法的依据：选择平面加工方法的依据：1 1）表面粗糙度；）表面粗糙度；2 2）表面的形状、位置精度）表面的形状、位置精度3 3）工件材料的切削加工性能；）工件材料的切削加工性能；4 4）工件的形状结构特点；）工件的形状结构特点；5 5）工厂现有设备情况。）工厂现有设备情况。二、平面的加工方式二、平面的加工方式车平面；车平面；铣平面；铣平面；刨平面；刨平面；拉平面；拉平面；磨平
5、面；磨平面；刮研平面；刮研平面；研磨平面。研磨平面。常用的粗加工方法常用的精加工方法平面的光整加工方法1.刨平面(1)刨平面的工艺特征和应用范围 因刨削的切削速度、加工表面质量、几何精度和生产率，在一般条件下都不太高，所以在批量生产中常被铣削、拉削和磨削所取代。但在加工一些中小型零件上的槽时（如V形槽、T形槽、燕尾槽），刨削也有突出的优点。(2)宽刃精刨1)采用宽刃刨刀2)切削速度极低(512m/min)，切削过程发热量小。3)切深极微2.铣平面铣平面有周铣和端铣两种方式。周铣法（用圆柱铣刀加工平面用圆柱铣刀加工平面）a.逆铣逆铣铣削时，铣刀刀齿在工件切入处的切削速度与工件进给速度方向相反。铣
6、削时，铣刀刀齿在工件切入处的切削速度与工件进给速度方向相反。b.顺铣顺铣铣削时，铣刀刀齿在工件切入处的切削速度方向与工件进给速度方向相同。铣削时，铣刀刀齿在工件切入处的切削速度方向与工件进给速度方向相同。端铣法（用面铣刀加工平面用面铣刀加工平面）a.对称铣削对称铣削工件相对于铣刀回转中心处于对称位置的铣削方式，称为对称铣削。b.不对称铣削不对称铣削铣刀轴线与工件铣削宽度对称中心线不重合的铣削不对称逆铣不对称逆铣不对称顺铣不对称顺铣根据根据铣刀偏移位置不同2.3铣削特点1 1）断续切削，冲击、振动大；）断续切削，冲击、振动大；2 2）多刀多刃切削；多刀多刃切削；3 3）半封闭式切削；）半封闭式切
7、削；4 4）切削负荷呈周期变化。）切削负荷呈周期变化。常用铣床常用铣床立式升降台铣床立式升降台铣床床身底座主轴工作台床鞍（滑座）升降台常常用用铣铣床床龙门铣床龙门铣床主轴箱工作台床身立柱顶梁横梁立铣头卧铣头卧铣头立柱3.拉平面拉平面v拉平面方式刨平面需经多次行程才能完成一个平面的加工，铣平面虽然在一次行程中就能完成一个平面的加工，但其进给速度也较小，故对于一些批量较大、表面粗糙度要求较小的平面也可采用拉削的方式进行加工。拉削过程v按余量分切方式的不同，平面的拉削方式有成形法和分段切削法两种，其中分段切削法每齿切削厚度厚而窄，动力消耗少，可直接加工毛坯面，一次行程可切除厚度为8mm的余量。v按拉
8、削运动的不同，平面拉削可分为直拉和转拉。直拉时速度低且有空行程；转拉时工件依次通过拉刀，完成拉削，拉削过程可连续进行，其拉削速度较高，生产率比直拉法高610倍。拉平面的工艺特征拉平面的工艺特征v生产效率高生产效率高拉平面时，由于拉刀齿多刃，故可在拉刀的一次行程中完成一个平面的粗精加工，其生产率要比刨削和铣削高得多。v加工质量好加工质量好由于拉床刚度和刀具支承刚度均较好，且拉刀后部还设有校准齿，故拉平面可获得很高的加工精度，一般平面位置精度可控制在0.020.06mm，表面粗糙度Ra1.25m。4.磨平面磨平面一、平面磨削方法一、平面磨削方法1.1.周边磨削周边磨削优点：砂轮和工件的接触面小，发
9、热量小，磨削区的散热、排屑条件好，砂轮磨损较为均匀，可以获得较高的精度和表面质量。缺点：磨削力易使砂轮主轴受弯变形，故要求砂轮主轴应有较高的刚度，否则容易产生振纹。适于在成批生产条件下加工精度要求较高的平面。适于在成批生产条件下加工精度要求较高的平面。2.2.端面磨削端面磨削优点：a、磨头主轴伸出的长度短，刚性好，磨头的弯曲变形小，允许采用较大的磨削用量工作。b、磨削面积大，生产效率高。缺点：a、砂轮与工件的接触面积大，易发热，散热及冷却条件差，b、砂轮各点的圆周速度不同，砂轮磨损不均匀，故加工精度较低。适于在大批大量生产中加工精度要求不很高的工件。适于在大批大量生产中加工精度要求不很高的工件
10、。二、平面磨削的特点及应用二、平面磨削的特点及应用v1)平面磨床的结构简单，机床。砂轮和工件系统刚性较好，故加工质量和生产率较内、外圆磨削高v2)平面磨削由于利用电磁吸盘装夹工件，可很好地保证磨削平面与基准平面间的乎行度，中小件可多件磨削，以提高生产率。v3)在大批大量生产中，用磨削来代替刨、铣削加工精确毛坯表面上的硬皮既可提高生产宰，又可有效地保证加工质量。v磨平面已广泛地应用于平板平面、托板的支承面、轴承、盘类的端面或环端面等大小机件的精密加工及机床导轨、工作台等大型平面以磨代刮的精加工。一般经磨削加工的平面，直线度可达0.010.03mm/m，表面粗糙度可达Ra=0.80.2m，两平面间
11、的尺寸精度可达IT6IT5，平行度可达0.0l0.03mm。5.刮研平面刮研平面v刮研是利用刮刀在工件表面上刮去刮研是利用刮刀在工件表面上刮去很薄一层金属的光整加工方法，一般很薄一层金属的光整加工方法，一般是在精刨之后进行。刮研可以获得很是在精刨之后进行。刮研可以获得很高的表面质量，表面粗糙度高的表面质量，表面粗糙度Ra=0.80.1m，平面的直线度可达，平面的直线度可达0.0lmm/m，甚至可达，甚至可达0.0050.0025mm/m。v刮研既能提高配合精度，又能在两平面间形成贮油间隙，减少摩擦，提高工件的耐磨性。另外，刮研还能使工件表面美观。v刮研目前由手工操作来完成，不需要复杂的设备和工
12、具，但劳动强度大，生产率低。常用于单件小批生产，加工未淬火要求高的固定联接面(如车床床头箱底面)、导向面(如各种导轨面)及大型精密平板和直尺等。在大批大量生产中，刮研多为专用磨床磨削或宽刃精刨所代替。图4-2 平面的加工方法及顺序第三节外圆加工v一、概论一、概论v外圆表面是回转体类零件(轴类、套筒类、盘环类)主要表面，是机械加工中最常遇到的表面。常用的加工方法有车削和磨削，若尺寸精度或表面粗糙度要求很高，可采用光整加工等方法(详见第五章)。一、外圆表面的技术要求一、外圆表面的技术要求1尺寸精度：尺寸精度：外圆表面直径和长度的尺寸精度外圆表面直径和长度的尺寸精度2形状精度：形状精度：外圆表面的圆
13、度、圆柱度、素线和轴线外圆表面的圆度、圆柱度、素线和轴线直线度直线度3位置精度：同轴度、对称度、位置度、径向跳动、位置精度：同轴度、对称度、位置度、径向跳动、垂直度等垂直度等4表面质量：表面粗糙度、表面硬度、残余应力、显表面质量：表面粗糙度、表面硬度、残余应力、显微组织微组织二、外圆表面加工工艺特点二、外圆表面加工工艺特点1加工方法加工方法:车削、磨削、研磨、超级光磨车削、磨削、研磨、超级光磨2车削加工分类：粗车、半精车、精车车削加工分类：粗车、半精车、精车3磨削：粗磨、精磨磨削：粗磨、精磨v外圆面加工方案分析外圆面加工方案分析1、粗车、粗车2、粗车、粗车半精车半精车3、粗车、粗车半精车半精车
14、磨磨粗车粗车半精车半精车粗磨式半精磨粗磨式半精磨4、粗车、粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨5、粗车、粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨研磨研磨6、粗车、粗车精车精车精细车精细车(有色金属有色金属)二、外圆表面的加工方式二、外圆表面的加工方式车外圆车外圆方式车外圆是车削加工中最常见、最基本和最有代表性的加工方法，是加工外圆表面的主要方法。车削时，工件作旋转的主运动，刀具作直线的进给运动。车削外圆可分为粗车、半精车、精车和精细车等。外圆车削的特点为：1)外圆车刀结构简单、刚性好，制造、刃磨和装夹均方便，刀具价格低。2)车削过程比较平稳。3)车削除了加工外圆表面外，还可以在一次装夹下加工同一零件上的其
15、它表面。4)车削适于加工各种材料。提高外圆表面车削生产率的措施1)高速车削，强力车削2)减少切削阻力，提高刀具寿命加热车削法v采用加热车削技术时应注意以下两点：a)要合理选择加热方式，使热量尽可能集中在切削区而不扩散至内层金属，以减少能耗和防止内层金属组织发生变化。b)对于不同性质的加工材料要合理地选择加热温度，避免因温度选择不当而影响切削效果，其至影响刀具寿命。低温冷冻车削采用低温冷冻车削，可冷却刀具，使其寿命提高几倍到几十倍；同时，它可使材料脆性增加，从而改善被加工材料的性能；另外，它还减少了积屑瘤的产生，有利于表面质量的提高磨外圆视频a)纵磨法纵磨法b)横磨法横磨法c)综合磨法综合磨法d
16、)深磨法深磨法1)普通磨削普通磨削工件以中心孔或外圆定位，根据进给方式的工件以中心孔或外圆定位，根据进给方式的不同，中心磨削又可分为以下几种磨削方法；不同，中心磨削又可分为以下几种磨削方法；外圆磨床的磨削方法外圆磨床的磨削方法外外圆圆表表面面磨磨削削一一般般在在外外圆圆磨磨床床或或无无心心磨磨床床上上进进行行，也也可可采采用用砂带磨床磨削。在外圆磨床上常用的磨削方法有：砂带磨床磨削。在外圆磨床上常用的磨削方法有：1)1)纵磨法纵磨法 纵磨法适于磨削长度与砂轮宽度纵磨法适于磨削长度与砂轮宽度之比大于之比大于3的工件。磨削时，砂的工件。磨削时，砂轮两边角承受的切削力大，磨耗轮两边角承受的切削力大，
17、磨耗也大，砂轮中间部位则起摩擦或也大，砂轮中间部位则起摩擦或耕犁作用。纵磨法工作效率虽低，耕犁作用。纵磨法工作效率虽低，但可获得较高的加工精度和较小但可获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度。的表面粗糙度。2)2)横磨法横磨法 横磨法又称切人磨法。横磨法又称切人磨法。磨削时，砂轮只作连续磨削时，砂轮只作连续的径向进给运动，被磨的径向进给运动，被磨表面的长度必须小于砂表面的长度必须小于砂轮宽度，生产效率比较轮宽度，生产效率比较高，但由于砂轮与工件高，但由于砂轮与工件无相对轴向运动，磨粒无相对轴向运动，磨粒在工件表面上留下重复在工件表面上留下重复的磨痕，因此表面粗糙的磨痕，因此表面粗糙度比纵磨法大，
18、一般可度比纵磨法大，一般可达达0.16m50m/s的磨削加工。高速磨削对砂轮和机床的特殊要求主要是：提高砂轮的强度，增大结合剂的结合能力防止砂轮因离心力而破裂。砂轮主轴的轴承间隙应适当加大。砂轮的防护罩应加厚，开口角度应减小，以确保安全。改善切削液的输送方式。注意解决防振问题在无心磨床上磨外圆表面1)无心磨外圆表面的工作原理无心磨削时，工件以被加工表面自身定位，用托板支持着放在砂轮与导轮之间进行磨削，工件的轴心线稍高于砂轮与导轮连线中心，如图4-7所示。磨削时，工件靠导轮与工件之间的摩擦力带动旋转。棱圆形成a)加工状态b)加工误差导轮接触，左右两接触点在工件的同一直径上，如果工导轮接触，左右两
19、接触点在工件的同一直径上，如果工件外圆右面与导轮接触处有凸起，工件中心就将被推向左方，件外圆右面与导轮接触处有凸起，工件中心就将被推向左方，被磨工件的左方就将被切去一块金属，反之，如果工件外圆被磨工件的左方就将被切去一块金属，反之，如果工件外圆与导轮接触处有凹坑，工件中心就将被推向右方，被磨工件与导轮接触处有凹坑，工件中心就将被推向右方，被磨工件就会少切掉一块金属；这样，工件就容易被磨成等直径的棱就会少切掉一块金属；这样，工件就容易被磨成等直径的棱圆圆(三角形棱圆或是多边形棱圆三角形棱圆或是多边形棱圆)。2)在无心磨床上磨外圆表面的方法通磨(贯穿磨)法导轮轴线在垂直面内相对于砂轮轴线倾斜个角度
20、，如图4-7所示，使工件一个接一个地通过砂轮，很容易实现送料自动化.通磨法最适合于磨削光轴、活塞销之类的光滑圆柱表面。v切入磨(横磨)法切人磨法与中心磨的横磨法很相似，工件不作轴向进给，而由导轮推动工件作径向进给，导轮轴线与砂轮轴线平行，或交叉成一个很小的角度.使工件在磨削过程中一端紧贴限位挡块，保持轴向位置不变。切人磨法可以磨削带凸缘的圆柱面，若将砂轮修整成适当形状，也可磨削各种成形旋转体表面。3)无心磨外圆表面的工艺特征及其应用范围无心磨外圆表面的工艺特征及其应用范围v与中心磨相比，无心磨具有以下工艺特征与中心磨相比，无心磨具有以下工艺特征：无须打中心孔、且装夹工件省时省力，可连续磨削，无
21、须打中心孔、且装夹工件省时省力，可连续磨削，故生产效率高；故生产效率高；被磨工件以加工面自身定位，消除了中心孔误差、被磨工件以加工面自身定位，消除了中心孔误差、磨床工作台误差等因素的影响，故尺寸精度较好，磨床工作台误差等因素的影响，故尺寸精度较好，另外，无心磨的砂轮磨损、机床调整等引起的加工另外，无心磨的砂轮磨损、机床调整等引起的加工误差均在工件的直径上反映，故比中心磨相应加工误差均在工件的直径上反映，故比中心磨相应加工误差减小一倍，误差减小一倍，由于导轮和托板沿被磨工件切削全长上支承，故支由于导轮和托板沿被磨工件切削全长上支承，故支承刚度好承刚度好,刚度差的工件也可采用较大的切削用量进刚度差
22、的工件也可采用较大的切削用量进行磨削；行磨削；容易实现工艺过程的自动化；容易实现工艺过程的自动化；有一定的棱圆度误差产生，圆度误差一般不有一定的棱圆度误差产生，圆度误差一般不小于小于0.002mm所能加工的工件有一定局限，不能磨带槽所能加工的工件有一定局限，不能磨带槽的工件，也不能磨内外圆同轴度要求较高的的工件，也不能磨内外圆同轴度要求较高的工件。工件。应用范围应用范围大批大量生产中，无心磨常用于加工形状简单、大批大量生产中，无心磨常用于加工形状简单、内外圆表面同轴度无严格要求、圆柱度误差不小于内外圆表面同轴度无严格要求、圆柱度误差不小于0.002mm、尺寸公差等级为、尺寸公差等级为IT7IT
23、6、表面粗糙度为、表面粗糙度为0.16m510的孔称为深孔。此外，还可按孔的形状分为圆柱孔、圆锥孔此外，还可按孔的形状分为圆柱孔、圆锥孔和成形孔。和成形孔。v孔的技术要求孔的技术要求1、本身精度、本身精度尺寸、形状尺寸、形状2、位置精度、位置精度3、表面质量、表面质量粗糙度、物理力学性能粗糙度、物理力学性能v孔加工方案分析孔加工方案分析1、粗车、粗车2、粗车、粗车半精车半精车3、粗车、粗车半精车半精车磨磨粗车粗车半精车半精车粗磨式半精磨粗磨式半精磨4、粗车、粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨5、粗车、粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨研磨研磨6、粗车、粗车精车精车精细车精细车(有色金属有色金属)二
24、、内圆加工方式二、内圆加工方式钻孔1 1）钻孔是孔的粗加工方法；）钻孔是孔的粗加工方法；2 2）可加工直径）可加工直径0.050.05125125mmmm的孔；的孔；3 3）孔的尺寸精度在）孔的尺寸精度在IT10IT10以下；以下；4 4）孔的表面粗糙度一般只能控制在）孔的表面粗糙度一般只能控制在Ra12.5mRa12.5m。对于精度要求不高的孔，如对于精度要求不高的孔，如螺栓的贯穿孔、油孔以及螺纹螺栓的贯穿孔、油孔以及螺纹底孔，可直接采用钻孔。底孔，可直接采用钻孔。钻孔有两种形式钻头旋转并直线进给，工件不动(如钻床钻孔)；工件旋转，钻头不转动只作直线进给(如车床钻孔)。1、易产生“引偏”是指
25、加工时因钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。产生引偏的原因：主要是由于麻花钻的结构导致其很容易使钻头产生歪曲。钻孔的工艺特点“引偏”预钻定心坑预钻定心坑用钻套导向用钻套导向纠正引偏的措施n解决办法“引偏”对于直径较小的孔，常在孔的对于直径较小的孔，常在孔的中心处打样冲眼，以利于钻孔时中心处打样冲眼，以利于钻孔时钻头的定心；直径较大的孔，可钻头的定心；直径较大的孔，可先用中心钻或小锋角短而粗的麻先用中心钻或小锋角短而粗的麻花钻，钻出锥坑，然后再用所需花钻，钻出锥坑，然后再用所需的钻头钻孔，大批量生产中，常的钻头钻孔，大批量生产中，常采用钻夹具采用钻夹具(钻模钻模)，用钻模板上，用钻
26、模板上的钻套为钻头导向，避免钻头切的钻套为钻头导向，避免钻头切入时的引偏。入时的引偏。钻削是半封闭切削，主切削刃全部参加切削，钻削是半封闭切削，主切削刃全部参加切削，其上各点切屑流速相差很大，切屑被迫卷曲成较其上各点切屑流速相差很大，切屑被迫卷曲成较宽的螺旋卷，耍占据很大空间，但容屑槽尺寸受宽的螺旋卷，耍占据很大空间，但容屑槽尺寸受到限制，钻头又被已加工面所包围，因此排屑很到限制，钻头又被已加工面所包围，因此排屑很困难。排屑过程中，切屑要与孔壁发生较大的摩困难。排屑过程中，切屑要与孔壁发生较大的摩擦和挤压，易产生拉毛和刮伤孔壁，降低了孔壁擦和挤压，易产生拉毛和刮伤孔壁，降低了孔壁的加工质量。有
27、时切屑还可能阻塞在容屑槽里难的加工质量。有时切屑还可能阻塞在容屑槽里难以排出，可能导致钻头的扭断。以排出，可能导致钻头的扭断。2、排屑困难3、钻头易磨损因大量高温切屑不易排出，因大量高温切屑不易排出，以及切削液难以注入到切削区，以及切削液难以注入到切削区，且切屑、刀具与工件间摩擦很大，且切屑、刀具与工件间摩擦很大，所以钻削时切削温度较高，导致所以钻削时切削温度较高，导致刀具磨损加剧，使钻削用量和生刀具磨损加剧，使钻削用量和生产串的提高受到限制。产串的提高受到限制。适用范围由于钻孔的操作简便，适应性强，故其应用很广，但其加工精度和由于钻孔的操作简便，适应性强，故其应用很广，但其加工精度和表面质量
28、均较低表面质量均较低(公差等级为公差等级为IT13-11，表面粗糙度，表面粗糙度Ra5012.5m)，属于孔的粗加工。属于孔的粗加工。钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工(如螺栓孔、螺钉孔、油孔等如螺栓孔、螺钉孔、油孔等)，也可作为质量要求较高的孔的预加工。钻孔主要适于单件小批生产，也可作为质量要求较高的孔的预加工。钻孔主要适于单件小批生产，也用于成批大量生产。也用于成批大量生产。扩孔1 1）扩孔是孔的半精加工方法；）扩孔是孔的半精加工方法；2 2）一般加工精度为）一般加工精度为IT11IT11IT10IT10；3 3）孔的表面粗糙度可控制在）孔的表面粗糙度
29、可控制在Ra10 Ra10 2.5m 2.5m。当当钻钻削削d dw w30mm30mm直直径径的的孔孔时时，为为了了减减小小钻钻削削力力及及扭扭矩矩，提提高高孔孔的的质质量量，一一般般先先用用（0.50.50.70.7）dwdw大大小小的的钻钻头头钻钻出出底底孔孔，再再用用扩扩孔孔钻钻进进行行扩扩孔孔，则则可可较较好好地地保保证证孔孔的的精精度度和和控控制制表表面面粗粗糙糙度度，且且生生产产率率比比直接用大钻头一次钻出时还要高。直接用大钻头一次钻出时还要高。v与麻花钻相比，扩孔钻有以下特点：v1)刀齿比麻花钻多，一般为34个刀齿。v2)没有横刃，切削条件较好。v3)加工余量较小，容屑槽可以做
30、得浅些，钻芯可以做得粗些，因而刀体的强度和刚性较好。v由于以上的特点，所以扩孔的精度比钻孔高，孔的表面也较光法：尤其是它能够修正被加工孔中心线的歪斜，因此，扩孔常用作钻孔后、铰孔前的中间工序。用各种特殊形状的扩孔钻来加工孔口用各种特殊形状的扩孔钻来加工孔口。锪孔埋头孔孔口锥面孔口凸台面扩孔钻常和钻头、铰刀或锪钻做成一体，组成钻-扩-铰或钻-铰复合刀具。这样可以使几个工步的加工在一次行程中完成，不仅可以提高生产率，还可以保证各加工表面的同轴度。这种加工方法在组合机床上尤为常见。铰孔铰孔1 1）铰孔是孔的精加工方法；）铰孔是孔的精加工方法；2 2）可加工精度为）可加工精度为IT6IT6、IT7IT
31、7、IT8IT8的孔；的孔；3 3）孔的表面粗糙度可控制在）孔的表面粗糙度可控制在Ra1.6 Ra1.6 0.2m 0.2m；4 4）铰刀是定尺寸刀具；铰刀是定尺寸刀具；5 5）切削液在铰削过程中起着重要的作用。）切削液在铰削过程中起着重要的作用。铰削过程的实质铰削过程的实质 铰铰削削过过程程不不完完全全是是一一个个切切削削过过程程，而而是是包包括括切切削削、刮刮削削、挤挤压压、熨熨平平和和摩摩擦擦等等效效应应的的一一个个综综合合作作用过程。用过程。铰削用量铰削用量1）铰削余量）铰削余量粗铰余量为粗铰余量为0.15mm0.35mm；精铰余量为精铰余量为0.05mm0.15mm。2）切削速度和进
32、给量切削速度和进给量铰削速度为铰削速度为1.5m/min5m/min；铰削钢件时，进给量为铰削钢件时，进给量为0.3mm/r2mm/r；铰削铸铁件时，进给量为铰削铸铁件时，进给量为0.5mm/r3mm/r。钻-扩-铰铰孔铰孔铰刀的结构铰刀的结构图 手铰刀结构镗孔镗孔视频视频1 1）镗孔可不同孔径的孔进行粗、半精和精）镗孔可不同孔径的孔进行粗、半精和精加工；加工；2 2）加工精度可达为）加工精度可达为IT7IT7IT6IT6；3 3）孔的表面粗糙度可控制在）孔的表面粗糙度可控制在Ra10 Ra10 0.63m0.63m。4 4）能修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏能修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏
33、斜等形状位置误差；斜等形状位置误差；镗刀结构镗刀结构图4-13 镗孔方式a)工件回转，刀具工件回转，刀具作进给运动作进给运动 b)刀具回转，工刀具回转，工件作进给运动件作进给运动 c)刀具回转并作刀具回转并作进结运动进结运动l-镗杆镗杆 2-镗刀镗刀 3-工件工件 4-工作台工作台 5-主轴主轴视频视频图4-14 拉孔1-固定支承板;2-球面垫板;3-工件;4-拉刀拉孔是一种高拉孔是一种高生产率的精加工生产率的精加工方法。拉孔时，方法。拉孔时，先将拉刀的头部先将拉刀的头部插入工件待加工插入工件待加工孔中，井将工件孔中，井将工件的端面贴靠在拉的端面贴靠在拉床的固定支承板床的固定支承板上，然后由拉
34、床上，然后由拉床的夹头将拉刀的的夹头将拉刀的头部夹住，并强头部夹住，并强制将拉刀从工件制将拉刀从工件的待加工孔中通的待加工孔中通过，这样，拉刀过，这样，拉刀上一圈圈不同尺上一圈圈不同尺寸的刀齿就顺序寸的刀齿就顺序地从孔壁上切除地从孔壁上切除一层层金属余量，一层层金属余量，将其加工成一定将其加工成一定精度的孔。精度的孔。拉孔拉孔拉刀拉刀 拉床圆拉刀结构 拉削圆孔拉削圆孔拉削键槽拉削过程拉削过程 齿升量 常见的拉削截形（A为内拉拉削，为外拉削）拉削工艺范围内圆磨削内圆磨削1）磨削是零件精加工的主要方法之一；2）对长径比小的，内孔磨削的经济精度可达IT7IT7IT9IT9，表面粗糙度可控制到Ra5
35、Ra5 0.32m 0.32m；3）可加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬火钢、硬质合金和陶瓷等。磨孔方式磨孔方式视频视频1)内圆磨削工件装夹在机床上回转，砂轮高速回转并作轴向往复进给运动和径向进给运动，在普通内圆磨床上磨孔就是这种方式，如右图所示。3)无心内圆磨削如图如图4-15c所示。工件所示。工件4放在滚轮中间，被滚轮放在滚轮中间，被滚轮3压向滚轮压向滚轮1和导轮和导轮2，并由导轮，并由导轮2带动回转。导轮和滚轮安放在带动回转。导轮和滚轮安放在机床滑板上，它可沿砂轮轴心线作轴向往复进给运动机床滑板上，它可沿砂轮轴心线作轴向往复进给运动。2)行星磨削如图如图4-4-15b15b所示，工件所
36、示，工件固定不动，砂轮固定不动，砂轮自转并绕所磨孔自转并绕所磨孔的中心线作行星的中心线作行星运动和轴向往复运动和轴向往复进给运动，径向进给运动，径向进给则通过加大进给则通过加大砂轮行星运动的砂轮行星运动的回转半径来实现。回转半径来实现。此种磨孔方式用此种磨孔方式用得不多，只有在得不多，只有在被加工工件体积被加工工件体积较大、不便于作较大、不便于作回转运动的条件回转运动的条件下，才采用这种下，才采用这种磨孔方式。磨孔方式。内圆磨削内圆磨削 内圆磨削与外圆磨削相比，存在如下一些主要问题：1)1)内圆磨削的表面较外圆磨削的粗糙。内圆磨削的表面较外圆磨削的粗糙。2)2)生产率较低。生产率较低。3)3)
37、磨磨削削接接触触区区面面积积较较大大，砂砂轮轮易易堵堵塞塞，散散热热和和切切削削液液冲刷困难。冲刷困难。因此内孔磨削一般仅适用于淬硬工件的精加工，因此内孔磨削一般仅适用于淬硬工件的精加工，在单件、小批生产中和在大批大量生产中都有应用。在单件、小批生产中和在大批大量生产中都有应用。表表4-3内圆加工方案及其经济精度内圆加工方案及其经济精度序号加工方法经济精度(公差等缎)表面粗糙度Ra(m)适用范围1钻ITl2ITll12.5加工末淬火钢及铸铁毛坯，也可用于加工有色金屑(孔径小于1520mm)2钻一铰IT93.21.63钻一铰一精铰IT8IT71.60.84钻一扩ITllITl012.56.3同上
38、，但孔径大于1520mm5钻一扩一铰IT9IT83.21.66钻-扩-粗铰-精铰1T71.60.87钻-扩-机铰-手铰IT7IT60.40.19钻一扩一拉IT9IT71.60.1大批大量生产9粗镗(或扩孔)ITl2IT1112.56.3除淬火钢外所有材料10粗镗(粗扩)-半精镗(精扩)1T9IT83.21.611粗镗(粗扩)-半精镗(精扩)-精镗（铰）IT8IT71.60.812粗镗(粗扩)-半精镗(精扩)-精镗（铰）-浮动镗刀精镗IT7IT60.80.4第五节第五节齿轮加工齿轮加工v一、概述一、概述v齿轮是现代机器和仪表中不可缺少的重要齿轮是现代机器和仪表中不可缺少的重要零件，应用极为广泛。
39、按齿廓形状不同可将零件，应用极为广泛。按齿廓形状不同可将齿轮分为：渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿齿轮分为：渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮。摆线齿轮主要用于钟表，圆弧齿轮主要轮。摆线齿轮主要用于钟表，圆弧齿轮主要用于重载传动，渐开线齿轮应用最为普遍，用于重载传动，渐开线齿轮应用最为普遍，可用于各种机械。本节只讨论渐开线齿形齿可用于各种机械。本节只讨论渐开线齿形齿面的加工问题面的加工问题。传动的准确性工作平稳性载荷均匀性1、对齿轮传动的精度要求、对齿轮传动的精度要求主动轮转过一个角度时，主动轮转过一个角度时，从动轮应按给定的速比从动轮应按给定的速比转过相应的角度。转过相应的角度。要求齿轮传动平稳，无
40、冲击，要求齿轮传动平稳，无冲击，振动和噪声小。要求齿轮传动振动和噪声小。要求齿轮传动平稳，无冲击，振动和噪声小。平稳，无冲击，振动和噪声小。齿轮载荷由齿面承受，两齿轮齿轮载荷由齿面承受，两齿轮啮合时，接触面积的大小对齿轮啮合时，接触面积的大小对齿轮的使用寿命影响很大。所以要求的使用寿命影响很大。所以要求齿面接触良好，齿面载荷分布均齿面接触良好，齿面载荷分布均匀。匀。一对相互啮合的齿轮，一对相互啮合的齿轮，其非工作面必须留有一定的其非工作面必须留有一定的间隙。齿侧间隙用来贮存润间隙。齿侧间隙用来贮存润滑油，使工作齿面形成油膜，滑油，使工作齿面形成油膜，减少磨损，同时，还有补偿减少磨损，同时，还有
41、补偿误差的作用误差的作用(如由于热变形、如由于热变形、弹性变形、加工和安装等因弹性变形、加工和安装等因素引起的侧隙误差素引起的侧隙误差)，以防，以防止卡死和烧伤。止卡死和烧伤。以上四项要求根据齿轮传动装置的用途和工作条件可能有所不同。以上四项要求根据齿轮传动装置的用途和工作条件可能有所不同。一般在高速运动的动力装置中，工作齿轮主要要求工作平稳性精度，而一般在高速运动的动力装置中，工作齿轮主要要求工作平稳性精度，而在重载传动装置在重载传动装置(如轧钢机械、矿山机械如轧钢机械、矿山机械)中主要要求接触精度。中主要要求接触精度。齿侧间隙成形法成形法成形法是利用与被加工齿轮的齿槽形状成形法是利用与被加
42、工齿轮的齿槽形状一致的刀具，在齿坯上加工出齿面的方法。包括一致的刀具，在齿坯上加工出齿面的方法。包括用模数铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿和用用模数铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿和用拉刀拉齿等。由于成形砂轮及拉刀制造，刃磨较拉刀拉齿等。由于成形砂轮及拉刀制造，刃磨较为困难，故应用较少；成形法铣齿在单件小批量为困难，故应用较少；成形法铣齿在单件小批量生产和机修工作中应用较多，齿轮加工精度可达生产和机修工作中应用较多，齿轮加工精度可达129级，齿面粗糙度级，齿面粗糙度Ra=6.33.2m，主要用，主要用于直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮的加工。于直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮的加工。2.齿面加工方法齿面加
43、工方法视频视频齿轮加工的关键是齿面加工齿面加工。按照切削加工原理的不同，齿面加工可以分为成形法成形法和展成法展成法两大类。是利用一对齿轮啮合或齿轮与是利用一对齿轮啮合或齿轮与齿条啮合原理，使其中一个作为齿条啮合原理，使其中一个作为刀具，在啮合过程中加工齿面的刀具，在啮合过程中加工齿面的方法。它是齿轮加工中用得最多方法。它是齿轮加工中用得最多的方法，包括滚齿、插齿、剃齿的方法，包括滚齿、插齿、剃齿等等。展成法展成法（一）（一）滚齿滚齿 视频视频87级精度，表面粗糙度级精度，表面粗糙度Ra值值3.21.6二、滚齿1.滚齿原理是根据是根据展成法展成法原理加工齿轮。原理加工齿轮。工件的法向模数和压力角
44、工件的法向模数和压力角均应与齿轮滚刀的法向模均应与齿轮滚刀的法向模数和压力角相等。数和压力角相等。一对交错螺旋齿轮副啮合滚一对交错螺旋齿轮副啮合滚动的过程。动的过程。滚刀与工件的连续转动，滚刀与工件的连续转动，使工件在整个圆周上依次使工件在整个圆周上依次加工出所有齿槽。加工出所有齿槽。滚刀和工件之间必须保持滚刀和工件之间必须保持严格的相对运动关系严格的相对运动关系.即即当滚刀转过当滚刀转过1转时，工件转时，工件相应地转过相应地转过K个齿个齿(K为滚为滚刀头数刀头数)滚刀轴向进给运动滚刀轴向进给运动加工出全齿。加工出全齿。2.滚齿加工特点及应用滚齿加工具有以下工艺特点；(1)适应性好由于滚齿加工
45、是采用展成法加工，因而一把滚刀可以加工与其模数和齿形角相同的不同齿数的齿轮。(2)生产率较高滚齿为连续切削，无空程损失，多头滚刀还可提高粗滚效率。所以，滚齿生产率一般比插齿高。(3)分齿精度高滚齿时，一般都只是滚刀的一周多一点的刀齿参加切削，工件上所有齿槽都是由这些刀齿切出来的，因此齿距偏差小。v(4)齿形精度较低滚齿时，工件转过一个齿，滚刀应转过1/K转(K为滚刀的头数)，如果滚刀上开有n个刀槽，则工件的齿廓将由i=n/K个折线组成，由于受滚刀强度所限，对于直径在50200mm范围内的滚刀，n值一般取816。因而，在滚齿加工中所形成工件齿廓的包络线很少，齿形精度较插齿低。滚齿视频视频加工适于
46、加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮，但不能加工内齿轮、扇形齿轮和相距很近的多联齿轮。三、插齿视频视频1插齿原理插齿是另一种常见的展成法展成法齿面加工方法。插齿过程从原理上分析，相当于一对圆柱齿轮的啮合，插齿刀相当于一个端面磨有前角、齿顶及齿端磨有后角的变位齿轮。插齿的主要运动有；主运动、展成运动、径向进给运动、圆周进给运动和让刀运动，如图4-19所示。图4-19 插齿原理插插直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮时的运动时的运动：A A：主运动：插齿刀往：主运动：插齿刀往复直线运动。复直线运动。B B：分齿运动：维持插刀与工件之间的啮合关系的运动。：分齿运动：维持插刀与工件之间的啮合关系的运动。C C：径向进给运
47、动：在分齿运动的同时，插刀要沿工件：径向进给运动：在分齿运动的同时，插刀要沿工件半径方向作进给运动，插刀每往复一次作径向移动的距半径方向作进给运动，插刀每往复一次作径向移动的距离，称径向进给量。离，称径向进给量。D D：让刀运动，为防止插齿刀在返程时，刀齿后刀面与：让刀运动，为防止插齿刀在返程时，刀齿后刀面与工件的齿面发生摩擦，在插齿刀返回时，工件要让开一些，工件的齿面发生摩擦，在插齿刀返回时，工件要让开一些，而当插齿刀在工作行程时，工件又要恢复原位，这个运动而当插齿刀在工作行程时，工件又要恢复原位，这个运动称让刀运动。称让刀运动。视频视频图4-19 插齿原理在加工过程中，须保持插齿刀和工件的
48、正确啮合关系，即刀具转过一个齿，工件也应准确地转过1个齿。插齿刀每往复一次，仅切出工件齿槽很小一部分，工件齿槽的齿面曲线由插齿刀切削刃多次切削的包络线所形成。与滚齿加工的齿轮相比，插齿加工的齿轮有以下特点：齿形精度比较好齿形精度比较好这是因为；v1)插齿时形成工件齿形的包络线数j比滚齿时多。v2)与滚刀不同，插齿刀本身没有理论齿形误差。v3)插齿刀与滚刀相比，制造工艺比较简单，容易制造得准确。v4)插齿刀的装夹误差对齿形误差的影响较小，而滚刀的装夹误差则会引起较大的齿形误差。运动精度比较差运动精度比较差滚齿时，一般都只是滚滚齿时，一般都只是滚刀的一周多一点的刀齿参加切削，工件刀的一周多一点的刀
49、齿参加切削，工件上所有的齿槽都是上所有的齿槽都是“固定固定”由这些刀齿由这些刀齿切出来的；而插齿则不同，刀具上的各切出来的；而插齿则不同，刀具上的各个刀齿顺次切制工件的各个齿槽，因此，个刀齿顺次切制工件的各个齿槽，因此，插齿刀的齿距累积误差将直接传给被切插齿刀的齿距累积误差将直接传给被切齿轮，使之产生运动误差。齿轮，使之产生运动误差。视频视频齿向误差比较大插齿的齿向误差取决于插齿的齿向误差取决于插齿机主轴回转轴线与工作台自转轴插齿机主轴回转轴线与工作台自转轴线的平行度误差。由于插齿刀往复运线的平行度误差。由于插齿刀往复运动频繁，主轴与套筒容易磨损，因此，动频繁，主轴与套筒容易磨损，因此，齿向误
50、差常比滚齿大。齿向误差常比滚齿大。插齿的生产率比滚齿低，这是因为：v1)插齿主运动是往复运动插齿主运动是往复运动，提高插齿速度受，提高插齿速度受到插齿刀主轴往复运动惯性的限制，目前到插齿刀主轴往复运动惯性的限制，目前常用的插齿刀每分钟往复行程数一般只有常用的插齿刀每分钟往复行程数一般只有几百次；几百次；v2)插齿有空程损失插齿有空程损失，实际进行切削的行程长，实际进行切削的行程长度只有总行程长度的度只有总行程长度的1/3左右。因此，插齿左右。因此，插齿的生产率一般都没有滚齿高，只有加工模的生产率一般都没有滚齿高，只有加工模数较小、齿数较多、齿宽较小的齿轮时，数较小、齿数较多、齿宽较小的齿轮时，