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1、机械制造工艺基础机械制造工艺基础主讲教师：周世权主讲教师：周世权1第第5章典型表面的加工章典型表面的加工Special Surface Cutting轴、套、盘类零件的主要表面或辅助表面常常由外圆面轴、套、盘类零件的主要表面或辅助表面常常由外圆面组成，外圆面的加工占有很大的比重。组成，外圆面的加工占有很大的比重。外圆表面的技术要求；外圆表面的技术要求；(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)形状精度形状精度 包括圆度、圆柱度和轴线的直线度等。包括圆度、圆柱度和轴线的直线度等。(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
2、)间的同轴度，以及与间的同轴度，以及与规定平面间垂直度和径向圆跳动等。规定平面间垂直度和径向圆跳动等。(4)表面质量表面质量 包括粗糙度、表面层的加工硬化、金相组织变包括粗糙度、表面层的加工硬化、金相组织变化和残余应力等。化和残余应力等。外圆表面的主要加工方法外圆表面的主要加工方法-车削、磨削及光整加工车削、磨削及光整加工。5.1外圆表面的加工外圆表面的加工 Outer Circus Surface Cutting 25.1.1外圆表面的车削外圆表面的车削外圆车削的工艺范围外圆车削的工艺范围（车削用途车削用途）1粗车粗车 大加工量以达到较高的生产率，为后续加工作好准备。大加工量以达到较高的生产
3、率，为后续加工作好准备。一般粗车加工精度可达到一般粗车加工精度可达到IT10ITl3，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra12.56.3m。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。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。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 IT10，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra3.26.3m。外圆表面的半精车的主要目的是为零件的精加工做。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工工序。准备，也可以作为外圆表面的最终加工工序。3精车精车 精车的加工精度可达精车的加工精度可达IT7 IT8，表面
4、粗糙度为，表面粗糙度为Ra1.63.2m。外圆表面的精车可作为表面加工的最终工序或光整。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。加工的预加工。34精细车 精细车的加工精度可达IT6IT7，表面粗糙度为Ra0.20.8m，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方法，并可获得比加工钢和铸铁更低的表面粗糙度值。(Ra0.40.1m)。在加工大型精密外圆表面时，精细车可以代替磨削加工。精细车所使用的车床应具备较高的精度和刚度。4外圆车削的工艺特点1生产率较高 外圆车刀结构简单、刚性好、制造、刃磨、安装方便，且车削过程是连续的，比较平稳，故可行高速切削或强力切
5、削。2应用广泛（车加工工序）不仅轴和盘套类零件上的外圆可进行切削，而且其他能在车床上装夹的零件，其外圆也可进行车削。3加工的材料范围较广 钢、铸铁、非金属和某些金属均可车削。当非铁金属加工精度很高和表面粗糙度要求很小时，可在精车之后进行精细车，以代替磨削。5 细长轴-长径比（L/D510），其刚度很差，车削时容易弯曲和振动，产生腰鼓形或竹节形误差而不能保证加工质量。因此，必须采取有效措施来解决车削时的变形、振动等问题。1改进工件中的装夹 工件的装夹采用一端在卡盘中夹紧，另一端支顶在顶尖中。在工件的左端绕上较细的钢丝。细长轴外圆的车削加工细长轴外圆的车削加工6 在卡盘一端的工件上车出一个缩颈部分
6、 采用跟刀架。72选择合理的切削方法 反向切削法-采用由车头向尾座走刀。选择较大的进给量和主偏角，增大了轴向切削力，工件在大的轴向拉力作用下，能有效地消除径向颤动，使切削过程平稳。3合理地选择刀具 粗车刀：较大的主偏角(75)。以增大轴向力而减少径向力，可以防止工件的弯曲变形和振动。选用较大的前角(1520和较小的后角(3)，以减少切削力又可加强刃口强度。通过磨出卷屑槽和选用十5的刃倾角，以控制切屑的顺利排出。8 刀片材料宜采用强度和耐磨性较好的硬质合金。如YW1，或YG 6A。精车刀常用宽刃高速钢刀片，装在弹性可调节刀排内。刀片装入刀排内形成25的前角和10的后角，并旋转形成1.52的刃倾角
7、，刀刃宽度B(1.31.55)f。切削时采用大进给量、低速切削(f1020mmr，v12mmin)。9 磨削加工是用砂轮作切削工具，是外圆精加工的主要方法。它既能加工淬火的黑色金属零件，也能加工不淬火的硬度较高的黑色金属零件和有色金属。外圆磨削分为粗磨、精磨、光整加工。（磨外圆磨外圆）5 5.1 1.2 2外圆表面的磨削外圆表面的磨削砂轮：砂轮：用结合剂把磨粒用结合剂把磨粒粘结起来，经压粘结起来，经压坯、干燥、焙烧坯、干燥、焙烧及车整而成的多及车整而成的多孔疏松物体孔疏松物体10 砂轮的组织是指砂轮中磨科、结合剂和气孔三者间的体积比例关系。按磨料在砂轮中所占体积的不同，砂轮的组织分为紧密、中等
8、和疏松三大类 组织号越大，磨粒所占体积越小，表明砂轮越疏松。这样，气孔就越多砂轮不易被切屑堵塞，同时可把冷却液或空气带入磨削区，使散热条件改善。但过分硫松的砂轮，磨粒含量少，容易密钝，砂轮廓形也不容易保持长久。生产中最常用的是中等组织(组织号47)的砂轮。11组织组织号号01234567891011121314磨粒磨粒率率（%）62605856 5452504846444240383634用途用途成形磨削，成形磨削，精密磨削精密磨削磨削淬火钢，磨削淬火钢，刀具刃磨刀具刃磨磨削韧性大而硬度磨削韧性大而硬度不高的材料不高的材料磨削热磨削热敏感性敏感性大的材大的材料料表表5-5砂轮的组织及选用砂轮的
9、组织及选用121滑擦阶段：磨粒从工件表面上滑擦而过，只有弹性变形而无切屑。2刻划阶段：磨粒切入金属表面，磨粒的前方及两侧出现表面隆起现象，在工件表面刻划成沟纹。磨削过程3 3切切削削阶阶段段 随随着着切削厚切削厚度酌增度酌增加，在加，在达达到到临临界界值时值时，金金属属明明显显地滑地滑移而形移而形成切屑。成切屑。131精度高、表面粗糙度小 砂轮表面有极多的切削刃，并且刃口圆弧半径rn小。磨粒上锋利的切削刃，能够切下一层很薄的金属，切削厚度可以小到数微米磨削工艺特点磨削工艺特点142砂轮自锐性 在磨削过程中，磨粒的破碎产生新的较锋利的棱角，以及由于磨粒的脱落而露出一层新的锋利磨粒，能够部分地恢复
10、砂轮的切削能力，这种现象叫做砂轮的自锐作用，也是其他切削刀具所没有的。在实际生产中，可利用这一原理进行强力连续切削，提高生产力。3磨削的径向磨削力Fy大 Fy作用在工艺系统刚性较差的方向上。因此，加工 刚性较差的工件时，应采取相应的措施。4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微裂纹。因此，磨削时应采用大量的切削液以降低磨削温度。15 粗磨后工件的精度可达到IT8IT9，表面粗糙度为Ra1.60.8m，精磨后工件的粗糙度可达IT6IT7，表面粗糙度为Ra0.80.2m1.中
11、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进行外圆磨削。外圆表面的磨削方法外圆表面的磨削方法16(2)横向进给磨削法 又称切人磨法。(3)综合磨削法 即先用横磨法分段粗磨被加工表面的全长，相邻各段搭接515mm，最后用纵磨法进行精磨。此法兼有横磨法生产率高和纵磨法加工质量好的优点，适用于成批生产中磨削刚度好的长轴外圆表面。172无心磨削法无心磨削法 无心磨床磨削外圆时，工件不是用顶无心磨床磨削外圆时，工件不是用顶尖或卡盘定心，而是直接由托板和导轮支尖或卡盘定心，而是直接由托板和导轮支承，用被加工表面本身定位。当导轮以较承，用被加工表面本身定位。当导轮以较低的速度带动工件旋转时，工件
12、的线速度低的速度带动工件旋转时，工件的线速度与导轮表面线速度相近。工件由托扳与导与导轮表面线速度相近。工件由托扳与导轮共同支承，工件的中心一般应高于砂轮轮共同支承，工件的中心一般应高于砂轮与导轮的连心线，以免工件加工后出现棱与导轮的连心线，以免工件加工后出现棱圆形。圆形。18 无心外圆磨削有两种方式：贯穿磨削法(纵磨法)-将工件从机床前面放到托板上并推至磨削区。导轮轴线在垂直平面内倾斜一个角度，导轮表面经修整后为一回转双曲面，其直母线与托板表面平行。工件被导轮带动回转时产生一个水平方向的分速度，从导轮与磨削砂轮之间穿过。贯穿法磨削时，工件可以一个接一个地连续进入磨削区，生产率高且易于实现自动化
13、。贯穿法可以磨削圆柱形、圆锥形、球形工件，但不能磨削带台阶的圆柱形工件。切人磨削法-导轮轴线的倾斜角度很小，仅用于使工件产生小的轴向推力，顶住挡块5而得到可靠的轴向定位，工件与导轮向磨削轮作横向切人进给。或由磨削轮向工件进给。191.试述细长轴加工的特点，为防止细长轴加工中弯 曲变形，在工艺上要采取哪些措施？2.加工要求精度高、表面粗糙度小的紫铜或铝合金轴件外圆时，应选用哪种加工方法？为什么？3.为提高生产率，同时获得良好的加工质量，应采用什么方法进行磨削加工？复习思考题复习思考题20本讲小结：本讲小结：主要内容：车削加工的特点，细长轴车削的工艺主要内容：车削加工的特点，细长轴车削的工艺要点，磨削加工的特点，磨削加工的主要工艺方要点，磨削加工的特点，磨削加工的主要工艺方法。法。重点内容：细长轴车削的工艺要点，磨削加工的重点内容：细长轴车削的工艺要点，磨削加工的 特点。特点。21