第一章 典型表面加工工艺-1-3节

1、杨奇彪杨奇彪1365985705613659857056 平面加工平面加工 外圆表面加工外圆表面加工 孔加工孔加工 成型表面加工成型表面加工零零 件件 表表 面面功能性表面功能性表面非功能性表面非功能性表面 平面的种类平面的种类 平面的技术要求平面的技术要求 平面加工方案分析平面加工方案分析 平面的加工方法平面的加工方法 平面是组成平板、支架、箱体、床身、平面是组成平板、支架、箱体、床身、机座、工作台以及各种六面体零件的主要机座、工作台以及各种六面体零件的主要表面之一。表面之一。 一一. 平面的种类平面的种类 非配合平面：不与任何零件相配合，一般无加工精非配合平面：不与任何零件相配合，一般无加

2、工精度要求（低精度平面）。度要求（低精度平面）。 配合平面：这种平面多数用于零部件的连接面，一配合平面：这种平面多数用于零部件的连接面，一般要求精度和表面质量均较高。般要求精度和表面质量均较高。 导向平面：如各类机床的导轨面，这种平面的精度导向平面：如各类机床的导轨面，这种平面的精度和表面质量要求很高。和表面质量要求很高。 端平面：指各种轴类、盘套类零件上与其旋转中心端平面：指各种轴类、盘套类零件上与其旋转中心线相垂直的平面，多起定位作用。这类平面往往对线相垂直的平面，多起定位作用。这类平面往往对垂直度、端面间的平行度和表面粗糙度有较高的要垂直度、端面间的平行度和表面粗糙度有较高的要求。求。

3、精密量具表面：如钳工的平台、平尺的测量面和计精密量具表面：如钳工的平台、平尺的测量面和计量用量块的测量平面等。这种平面精度和表面质量量用量块的测量平面等。这种平面精度和表面质量要求均很高。要求均很高。 形状精度形状精度: :指平面本身的直线度、平面度公指平面本身的直线度、平面度公差。差。 位置尺寸及位置精度位置尺寸及位置精度: :指平面与其他表面之指平面与其他表面之间的位置尺寸公差及平行度、垂直度公差等。间的位置尺寸公差及平行度、垂直度公差等。 表面质量表面质量: :指表面粗糙度、表面波度和表层指表面粗糙度、表面波度和表层物理力学性能等。物理力学性能等。二二. 平面的平面的三三. 平面的平面的

4、 平面加工方案的选择，除根据平面的精度和平面加工方案的选择，除根据平面的精度和表面粗糙度要求外，还应考虑零件的结构形表面粗糙度要求外，还应考虑零件的结构形状、尺寸、材料的性能和热处理要求以及生状、尺寸、材料的性能和热处理要求以及生产批量等。产批量等。 几种类型：几种类型： 低精度平面：表面粗糙度低精度平面：表面粗糙度Ra 6.3m 以下以下 中等精度平面：表面粗糙度中等精度平面：表面粗糙度Ra 6.31.6m 高精度平面：表面粗糙度高精度平面：表面粗糙度Ra 0.80.4m 精密平面：表面粗糙度精密平面：表面粗糙度Ra 0.40.12m 平面加工方案平面加工方案 四四. 平面的平面的 平面的车

5、削加工平面的车削加工 平面的铣削加工平面的铣削加工 平面的刨削加工和拉削加工平面的刨削加工和拉削加工 平面的磨削加工平面的磨削加工 平面的光整加工平面的光整加工 注意：注意： 精铣时，每齿进给量精铣时，每齿进给量不要太大，为了增加铣不要太大，为了增加铣刀的刀齿数，目前，常刀的刀齿数，目前，常采用密齿端铣刀。装端采用密齿端铣刀。装端铣刀的主轴不能与进给铣刀的主轴不能与进给方向垂直，否则，刀片方向垂直，否则，刀片和已加工表面会发生和已加工表面会发生 “扫刀扫刀”现象，不仅产现象，不仅产生热量，加速刀片钝化，生热量，加速刀片钝化，而且也会使加工表面粗而且也会使加工表面粗糙度增加。糙度增加。 ：端铣刀

6、轴线倾斜角度，：端铣刀轴线倾斜角度，Rad；D：端铣刀切削直径，：端铣刀切削直径，mm；B：铣削宽度，：铣削宽度，mm。 粗刨与精刨：粗刨常用于单件小批量生产，粗刨与精刨：粗刨常用于单件小批量生产，不采用夹具，按划线找正，使用通用刨刀进行不采用夹具，按划线找正，使用通用刨刀进行加工。加工。精刨平面代替刮研能收到良好的效果，精刨平面代替刮研能收到良好的效果，可以使用宽刃刨刀，也可使用窄刃刨刀。可以使用宽刃刨刀，也可使用窄刃刨刀。 机械夹固式机械夹固式60 强力刨刀强力刨刀1-刀杆刀杆 2-刨刀头刨刀头 3-刀体刀体 4-压板压板 5-刀片刀片 端面磨削与圆周磨削：端面磨削与圆周磨削：端面磨削端面

7、磨削时，砂轮的工作表面是端面，砂轮和时，砂轮的工作表面是端面，砂轮和工件接触面积较大，易发热，散热和冷却都较工件接触面积较大，易发热，散热和冷却都较困难，加上砂轮端面因沿径向各点圆周速度不困难，加上砂轮端面因沿径向各点圆周速度不等而产生不均匀磨损，故磨削精度较低。等而产生不均匀磨损，故磨削精度较低。 圆周磨削圆周磨削时，时，砂轮的工作面是圆周表面，砂轮砂轮的工作面是圆周表面，砂轮和工件接触面积小，发热少，散热快，加之冷和工件接触面积小，发热少，散热快，加之冷却和排屑条件好，故能获得较高的加工精度和却和排屑条件好，故能获得较高的加工精度和表面质量。表面质量。 端面磨削端面磨削圆周磨削圆周磨削 外

8、圆表面的技术要求外圆表面的技术要求 外圆表面加工方案分析外圆表面加工方案分析 外圆表面的加工方法外圆表面的加工方法 外圆表面是轴、套、盘等类零件的主外圆表面是轴、套、盘等类零件的主要表面或辅助表面。不同零件上的外圆表要表面或辅助表面。不同零件上的外圆表面或同一零件上不同部位的外圆表面，由面或同一零件上不同部位的外圆表面，由于所起作用不同，技术要求也不一样。加于所起作用不同，技术要求也不一样。加工时，需要拟定合理的加工方案。工时，需要拟定合理的加工方案。 外圆表面的技术要求，一般分为四个方面：外圆表面的技术要求，一般分为四个方面：（1）尺寸精度：指外圆表面直径和长度的尺寸精度：指外圆表面直径和长

9、度的尺寸精度。尺寸精度。（2）形状精度：指外圆柱表面的圆度、圆形状精度：指外圆柱表面的圆度、圆柱度、母线直线度和轴线直线度。柱度、母线直线度和轴线直线度。（3）位置精度：指外圆表面与其他表面间位置精度：指外圆表面与其他表面间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动；的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动；与规定平面间的垂直度、倾斜度等。与规定平面间的垂直度、倾斜度等。（4）表面质量：主要指表面粗糙度，对某表面质量：主要指表面粗糙度，对某些重要零件的表面，还要求有表层硬度、残些重要零件的表面，还要求有表层硬度、残余应力、显微组织等。余应力、显微组织等。一一. 外圆表面的技术要求外圆表面的技术要求二二.

10、 . 外圆表面加工方案分析外圆表面加工方案分析 外圆表面加工方案的选择，根据各种零件外外圆表面加工方案的选择，根据各种零件外圆表面的精度和表面粗糙度要求，分为下面圆表面的精度和表面粗糙度要求，分为下面几种类型：几种类型： 低精度外圆表面的加工：低精度外圆表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 5012.5m 以下以下 中等精度外圆表面的加工：中等精度外圆表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 6.33.2m 较高精度外圆表面的加工：较高精度外圆表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 1.60.8m 高精度外圆表面的加工：高精度外圆表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 0.40.2m 精密外圆表面的加

11、工：精密外圆表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 0.10.006m 外圆表面加工方案外圆表面加工方案 IT5Ra0.20.006mIT5Ra0.080.008mRa1.250.008m三三. . 外圆表面加工方法外圆表面加工方法1. 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工 外圆表面的加工余量主要是由车削切除的。外圆表面的加工余量主要是由车削切除的。 粗车：尽快切除多余材料，使之接近工件的粗车：尽快切除多余材料，使之接近工件的形状和尺寸；形状和尺寸； 半精车：半精车：粗车后进一步提高粗车后进一步提高外圆表面的精度外圆表面的精度和表面质量；和表面质量； 精车：一般情况下可达到高精度外圆表面的精车：

12、一般情况下可达到高精度外圆表面的加工要求；加工要求； 精细车：属光整加工（常用于有色金属零件精细车：属光整加工（常用于有色金属零件高精度外圆表面的最终加工）；高精度外圆表面的最终加工）； 细长轴外圆表面的车削加工细长轴外圆表面的车削加工 加工特点：加工特点： 刚性差刚性差 热扩散性能差热扩散性能差 加工时间长，刀具磨损大加工时间长，刀具磨损大措施：措施： 增大刀具主偏角，减小径向切削分力增大刀具主偏角，减小径向切削分力 加大刀具前角，减少刀具与切屑的磨损加大刀具前角，减少刀具与切屑的磨损 选择硬度高，耐磨的刀片材料选择硬度高，耐磨的刀片材料 使用冷却液使用冷却液 反向走刀车削法反向走刀车削法反

13、向走刀车削法反向走刀车削法 尾架顶尖改成弹性顶尾架顶尖改成弹性顶尖，当工件因切削热发生尖，当工件因切削热发生线膨胀伸长时，顶尖能自线膨胀伸长时，顶尖能自动后退。动后退。 轴左端缠有一圈钢丝轴左端缠有一圈钢丝, ,利用三爪卡盘夹紧，以减利用三爪卡盘夹紧，以减少接触面积，使工件在卡少接触面积，使工件在卡盘内能自由调节其位置，盘内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩。避免夹紧时形成弯曲力矩。 采用三个支承采用三个支承块跟刀架，以提高块跟刀架，以提高工件刚性。工件刚性。 改变走刀方向，使大拖板由车头向改变走刀方向，使大拖板由车头向尾架移动。由于细长轴左端固定在卡盘尾架移动。由于细长轴左端固定在卡盘

14、内，可以自由伸缩，所以反向走刀后，内，可以自由伸缩，所以反向走刀后，工件受拉力，不易产生弹性弯曲变形。工件受拉力，不易产生弹性弯曲变形。 特点：特点：1）细长轴左端缠有一圈钢丝，利用三爪卡盘夹细长轴左端缠有一圈钢丝，利用三爪卡盘夹紧，以减少接触面积，使工件在卡盘内能自紧，以减少接触面积，使工件在卡盘内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩。由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩。2）尾架顶尖改成弹性顶尖，当工件因切削热发尾架顶尖改成弹性顶尖，当工件因切削热发生线膨胀伸长时，顶尖能自动后退。生线膨胀伸长时，顶尖能自动后退。3）采用三个支承块跟刀架，以提高工件刚性。采用三个支承块跟刀架，以提高工件

15、刚性。4）改变走刀方向，使大拖板由车头向尾架移动。改变走刀方向，使大拖板由车头向尾架移动。由于细长轴左端固定在卡盘内，可以自由伸由于细长轴左端固定在卡盘内，可以自由伸缩，所以反向走刀后，工件受拉力，不易产缩，所以反向走刀后，工件受拉力，不易产生弹性弯曲变形。生弹性弯曲变形。 大批量生产时，常常采用多刀加工和仿形加工大批量生产时，常常采用多刀加工和仿形加工多刀加工多刀加工仿形加工仿形加工多刀加工方法，调整工具时间较多，且切削力多刀加工方法，调整工具时间较多，且切削力较大，故所需机床的功率也较大。较大，故所需机床的功率也较大。仿形加工就是使车刀按照预制的仿形样件靠模仿形加工就是使车刀按照预制的仿形

16、样件靠模顺次将工件的外圆或阶梯加工出来。根据实现顺次将工件的外圆或阶梯加工出来。根据实现仿形的原理，它有机械靠模仿形和液压靠模仿仿形的原理，它有机械靠模仿形和液压靠模仿形；现在还有数控仿形。形；现在还有数控仿形。 2. 外圆表面的磨削加工外圆表面的磨削加工磨削方式磨削方式中心磨削中心磨削无心磨削无心磨削基准为中心线基准为中心线基准为外圆表面基准为外圆表面提高生产率的措施提高生产率的措施: :（思路（思路 缩短磨削时间）缩短磨削时间） 加大磨削用量加大磨削用量 高速磨削；强力磨削；高速磨削；强力磨削；加大磨削表面（用宽砂轮或多片砂轮磨削）加大磨削表面（用宽砂轮或多片砂轮磨削）3. 外圆表面的精密

17、加工（光整加工）外圆表面的精密加工（光整加工） 低粗糙度磨削（超精密磨和镜面磨）低粗糙度磨削（超精密磨和镜面磨） 表面粗糙度在表面粗糙度在Ra0.1以下以下 低粗糙度磨削的实质在于砂轮磨粒的作用。低粗糙度磨削的实质在于砂轮磨粒的作用。 经过精细修整后的砂轮的磨粒形成许多经过精细修整后的砂轮的磨粒形成许多微刃，能在工件表面切下微细的切屑，形成微刃，能在工件表面切下微细的切屑，形成粗糙度较细的表面；当锐利的微刃逐渐磨损粗糙度较细的表面；当锐利的微刃逐渐磨损而变得稍钝时而变得稍钝时( (半钝化期半钝化期) )，可在一定压力下，可在一定压力下产生摩擦抛光作用，使工件获得更低的表面产生摩擦抛光作用，使工

18、件获得更低的表面粗糙度；直到最后磨粒处于钝化期时，磨粒粗糙度；直到最后磨粒处于钝化期时，磨粒在被磨削的工件表面就起抛光作用了。在被磨削的工件表面就起抛光作用了。四个加工阶段四个加工阶段 超精加工超精加工 超精加工是采用细粒度的磨条以较低的超精加工是采用细粒度的磨条以较低的压力和切削速度对工件表面进行精密加工的压力和切削速度对工件表面进行精密加工的方法。方法。强烈切削阶段强烈切削阶段自动停止切削自动停止切削正常切削阶段正常切削阶段微弱切削阶段微弱切削阶段超精加工的运动超精加工的运动超精加工的轨迹超精加工的轨迹 研磨：是一种既简单又可靠的精密加工方法，研磨：是一种既简单又可靠的精密加工方法，尤其适

19、用于两个要求密切配合的零件尤其适用于两个要求密切配合的零件 。研磨。研磨方法可分为机械研磨和手工研磨两种。前者方法可分为机械研磨和手工研磨两种。前者在研磨机上进行，生产率比较高；后者生产在研磨机上进行，生产率比较高；后者生产率低，劳动量大，不适应批量大的生产，但率低，劳动量大，不适应批量大的生产，但适用于超精密的零件加工，加工质量与工人适用于超精密的零件加工，加工质量与工人技术熟练程度有关。技术熟练程度有关。 滚压：利用金属产生塑性变形，从而达到改滚压：利用金属产生塑性变形，从而达到改 滚轮滚压滚轮滚压滚珠滚压滚珠滚压 变工件表面变工件表面性能、形状性能、形状和尺寸的目和尺寸的目的，是一种的，

20、是一种无切屑加工无切屑加工. . 内孔表面是盘套、支架、箱体类零内孔表面是盘套、支架、箱体类零件的主要组成表面之一。件的主要组成表面之一。 孔的种类孔的种类 内孔表面的技术要求内孔表面的技术要求 内孔表面的加工方案分析内孔表面的加工方案分析 内孔表面的加工方法内孔表面的加工方法一一. .孔的种类孔的种类(1)(1)配合用孔：装配中有配合要求的孔。加工配合用孔：装配中有配合要求的孔。加工精度要求较高。精度要求较高。(2) (2) 非配合用孔：装配中无配合要求的孔。非配合用孔：装配中无配合要求的孔。加工精度要求不高。加工精度要求不高。(3) (3) 深孔：长径比深孔：长径比L L/ /D D 55

21、的孔称为深孔。加的孔称为深孔。加工难度较大，对刀具和机床均有特殊要求。工难度较大，对刀具和机床均有特殊要求。(4) (4) 圆锥孔：孔两端直径大小不相等。这类圆锥孔：孔两端直径大小不相等。这类孔的加工精度和表面质量要求均较高。孔的加工精度和表面质量要求均较高。(1)(1)尺寸精度尺寸精度: :指孔径和孔深的尺寸精度及孔系指孔径和孔深的尺寸精度及孔系中孔与孔、孔与相关表面间的尺寸精度等。中孔与孔、孔与相关表面间的尺寸精度等。(2)(2)形状精度形状精度: :指内孔表面的圆度、圆柱度及素指内孔表面的圆度、圆柱度及素线直线度和轴线直线度等。线直线度和轴线直线度等。(3)(3)位置精度位置精度: :指

22、孔与孔指孔与孔( (或与外圆表面或与外圆表面) )间的同间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动，孔与轴度、对称度、位置度、径向圆跳动，孔与孔孔( (或与相关平面或与相关平面) )间的垂直度、平行度、倾间的垂直度、平行度、倾斜度等。斜度等。(4)(4)表面质量表面质量: :指内孔表面的粗糙度及表层物理指内孔表面的粗糙度及表层物理力学性能的要求等。力学性能的要求等。二二. .内孔表面的技术要求内孔表面的技术要求内孔表面的技术要求，一般也分为四个方面：内孔表面的技术要求，一般也分为四个方面：三三. .内孔表面的加工方案分析内孔表面的加工方案分析 根据各种零件内孔表面的尺寸、长径比、精根据各种零件内孔

23、表面的尺寸、长径比、精度和表面粗糙度要求，其加工方案大致有以度和表面粗糙度要求，其加工方案大致有以下几类：下几类： 低精度内孔表面的加工：低精度内孔表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 5012.5m 中等精度内孔表面的加工：中等精度内孔表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 6.33.2m 较高精度内孔表面的加工：较高精度内孔表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 1.60.8m 高精度内孔表面的加工：高精度内孔表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 0.40.2m 精密内孔表面的加工：精密内孔表面的加工：表面粗糙度表面粗糙度Ra 0.10.006m 内孔表面加工方案内孔表面加工方案 三三. .内

24、孔表面的加工方法内孔表面的加工方法 钻孔、扩孔、铰孔和镗孔；钻孔、扩孔、铰孔和镗孔； 磨孔：磨孔：用砂轮对淬火钢材料的零件内孔进用砂轮对淬火钢材料的零件内孔进行精加工的方法。行精加工的方法。 特点（与磨外圆相比）特点（与磨外圆相比）： 砂轮小，线速度不高；砂轮小，线速度不高； 砂轮杆细长，刚度差；砂轮杆细长，刚度差； 切削液难以进入孔内，散热差，工件易烧切削液难以进入孔内，散热差，工件易烧伤；伤；行行 星星 式式 内内 圆圆 磨磨 削削无无 心心 内内 圆圆 磨磨 削削 深孔加工：（深孔加工：（L/DL/D5 5） 深孔加工的工艺特点：深孔加工的工艺特点： 刀具细长刀具细长，强度与刚性差，易发

25、生引偏和振动；强度与刚性差，易发生引偏和振动； 排屑困难，加工表面容易损伤；排屑困难，加工表面容易损伤； 冷却散热条件差，切削温度高，导致刀具耐用冷却散热条件差，切削温度高，导致刀具耐用度下降；度下降； 采取措施：采取措施： 为解决刀具引偏，宜采取工件旋转的方式及改为解决刀具引偏，宜采取工件旋转的方式及改进刀具导向结构；进刀具导向结构； 为解决散热和排屑，采用压力输送切削液以冷为解决散热和排屑，采用压力输送切削液以冷却刀具和排出切屑；同时改进刀具结构。却刀具和排出切屑；同时改进刀具结构。 深孔加工方法：深孔加工方法： 单件小批量生产单件小批量生产：在普通车床上采用加长麻在普通车床上采用加长麻花钻加工；花钻加工； 大批量生产：大批量生产：采用深孔钻床加工；采用深孔钻床加工； 内内 排排 屑屑外外 排排 屑屑 深孔精加工：采用深孔镗