第七章第六节

形状各异的零件机器典型表面加工量大，应用面广外圆表面内孔表面平面成形面螺纹表面齿轮齿面本节主要内容7.6典型表面加工方案及选择加工表面的类型（1）功能性表面：与其他表面有配合的表面。精度、质量要求高。（2）非功能性表面：与其他表面无配合的表面。精度、质量要求低。设计加工工艺的两个基本原则（1）粗、精加工要分开的原则

粗加工：提高生产率，及时发现毛坯的缺陷；

精加工：获得所要求的加工精度和表面质量。（2）几种不同加工方法相互配合的原则。

主要介绍在长期生产实践中成熟的加工路线！绝大多数零件都是由多个表面组成的，各面之间相互有要求，在考虑综合成本、效率、质量的前提下，几种不同加工方法应相互配合，完成零件的成形。7.6.1外圆表面的加工方案1.外圆表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：粗糙度、加工硬化、残余应力等。2.外圆表面加工工艺特点加工方法：车削、磨削、研磨、抛光、超精磨削等。车削加工（1）粗车：目的是尽可能多切除余量，提高Zw。用低速、大f和ap。

IT11~12，Ra50~12.5；所用机床Pm大，精度可低。（2）半精车：提高加工精度、表面质量，留精加工余量；是一般非工作表面加工的最终工序。IT10~9，Ra6.3~3.2。（3）精车：按图纸精度、质量加工。应高速、小f和ap。IT8~7，Ra0.8~0.2；所用机床Pm小，精度高。磨削加工

进一步提高零件的加工精度和表面质量，是高硬度工件获得高质量外圆表面的重要方法。3.外圆表面的加工方案与选择研磨IT5～3Ra0.1~0.006超精加工Ra

＜0.02砂带磨削Ra0.16～0.01精密磨削尺寸精度0.1～0.3μmRa0.2~0.05抛光Ra≤0.05滚压或抛光Ra0.2~0.025精细车IT6～5Ra0.4~0.2精磨IT6～5Ra0.4~0.2精车IT8～7Ra0.8～0.2粗磨IT8～7Ra

1.6～0.8半精车IT10～9Ra

6.3～3.2粗车IT13～11Ra50～12.5典型加工路线及达到的加工精度：一般，有色金属等硬度低、塑性好的材料,不宜采用磨削加工。1.低精度外圆表面加工，粗车即可，可达精度IT11；2.中等精度外圆表面加工，可粗车→半精车，可达IT9；3.较高精度外圆表面加工，

粗车→半精车→粗磨，适用淬火、不淬火钢及铸铁；粗车→半精车→精车，适用铜、铝等塑性金属。4.高精度外圆表面加工

粗车→半精车→粗磨→精磨，适用淬火、不淬火钢及铸铁。可达IT6~5。

粗车→半精车→精车→精细车，适用铜、铝等塑性金属。可达IT7~6。5、精密外圆表面加工，在高精度外圆表面加工基础上，可达IT5~3。4.外圆加工对机床的选择一般零件的单件、小批量生产，用普通车床；成批大量生产，选用生产率较高的六角车床或自动车床；示例：磨床主轴的加工直径大、长度短的工件选用立式车床加工较合适；淬火钢件的表面硬度高，精加工宜用磨削；对有色金属的精加工，用精车、精细车代替磨削加工。7.6.2孔的加工方案1.零件上孔的类型

（1）配合用孔。装配中有配合要求的孔，如轴套孔、轴承孔等。特点：孔的加工精度高。

（2）非配合用孔。装配中无配合要求的孔。如螺栓用孔、内螺纹底孔等。特点：孔的加工精度低。（3）深孔：长径比＞5~10。如车床的主轴孔、枪管孔等。特点：排屑难、热难、刀杆刚度低、加工难度大。（4）圆锥孔：两端直径不同的孔，如钻床主轴锥孔等。特点：长用于定位、传递扭矩。要求精度较高。3.孔加工的方案与选择加工方法：2.孔加工技术要求尺寸精度：直径、长度、孔间距等；形状精度：孔的圆度、圆柱度、直线度等；位置精度：同轴度、圆柱度、对称度、垂直度等；表面质量：表面粗糙度、等。与外圆相同，但因难加工，精度等级低一级。车孔、镗孔、珩孔：适于大直径。钻孔、扩孔、铰孔、：适于小直径。拉孔：适于小、中直径孔，大批量生产。磨孔、研磨孔：适于任意直径。1.实体上加工低精度的孔：IT13～12，Ra50～12.5µm。钻孔

2.中等精度的孔（IT10～9，Ra6.3～3.2µm）孔径≤φ30mm：钻——扩

孔径>φ30mm：钻——粗镗已铸出、锻出的孔：扩孔或粗镗3.较高精度的孔（IT8～7，Ra1.6～0.4µm）孔径≤φ20mm：钻——扩——铰孔径>φ20mm：钻——镗削钻—扩/镗—磨削（淬火钢件上孔的精加工）钻——拉削（大批量生产孔的精加工）孔加工方案：4.高精度孔的加工（IT7～6，Ra0.8～0.4µm）孔径≤φ12mm：钻—粗铰—精铰

孔径>φ12mm：钻—扩/镗—粗铰—精铰钻—拉—精拉（大批量生产）5.精密孔的加工（IT6以上，Ra≤0.4～0.025µm）高精度孔加工工艺＋精细磨／金刚镗／研磨／珩磨等钻—扩/镗—————粗磨—精磨（淬火钢件上的孔）（淬火）孔加工方案：孔加工方法小结1.扩、铰、拉刀尺寸固定，镗刀尺寸可调，磨在淬硬后。2.精度较好的模锻孔，可直接安排拉削加工。拉削孔一般为IT7级的基准孔。2.淬硬孔的精加工采用磨削；有色金属的精加工不宜采用磨削。3.大批量生产的直孔，用拉削生产效率高。4.工件上孔系的加工，只有镗床上镗孔，才能既保证孔本身的尺寸精度，又保证孔间的位置精度、形状精度和表面粗糙度。5.微米级的特小孔，需采用特种加工，如电火花、激光、电子束打孔等。1.平面加工方法铣削、刨削、车削、拉削、磨削、刮研、研磨等。2.平面加工方案与选择1.旋转体上的端平面：车削在车床上的一次装夹中，与外圆、内孔同时加工，保证相互间的垂直度，节约时间。2.平面的粗加工和半精加工（Ra≤6.3～1.6µm）

刨削：用于加工窄长平面，或单件、小批量生产。

铣削：生产率高，用于大批量生产。7.6.3平面的加工方案3.平面的精加工（Ra≤0.8～0.2µm）主要方法：磨削、刮研、拉削、宽刃精刨、高速铣削粗铣—半精铣—精铣—高速铣(精度较高IT7～6，Ra≤1.6µm)适用于未淬火钢、铸铁、有色金属等。粗刨—半精刨—精刨—宽刃精刨/刮研适用于未淬火钢、铸铁、有色金属等窄长平面的加工。宽刃精刨：多用于大平面或机床导轨面的加工刮研：钳工中的平面精加工，目的是保证接合表面或滑动表面有良好的接触，劳动强度较大，可用宽刃刨代替。粗铣/刨—半精铣/刨—粗磨—精磨

适于钢件、铸铁件上平面的精加工。对于要求淬火的工件，淬火安排在半精铣（刨）之后，磨削加工之前。3.平面的精加工（Ra≤0.8～0.2µm）拉削或粗铣——拉削

用于除淬火钢件外的大批量生产中。尤其，对有沟槽或台阶的表面，拉削加工优点更突出。粗车—半精车—精车

主要用于有色金属零件的平面精加工。4.精密平面的加工（Ra≤0.2～0.12µm）根据情况，在以上加工工序基础上，安排研磨、抛光、精密磨削、金刚车等精密加工或特种加工方法。7.6.4齿轮齿形的加工方案齿轮加工的主要方法1.铸造：一般，铸造加工的齿轮精度不太高。2.粉末冶金：粉末冶金的齿轮加工精度稳定，应用日趋广泛，主要用于大批量生产的齿轮。3.电火花线切割加工：主要用于单件小批生产，如冷冲模、注塑齿轮模或粉末冶金齿轮钢压模的加工。4.切削加工：这是齿形加工的基础，加工出的齿轮齿形精度范围广。这里，只介绍切削加工齿轮齿形的方法两种方法成形法：利用成形刀具切出齿形方法，刀具的切削刃形状与被加工齿轮的齿槽形状一致。这种方法生产率低，加工精度低。如铣齿、拉齿。展成法：利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动切出齿轮齿形的方法。工件齿槽的齿形曲线是由切削刃多次切削的包络线所形成的。主要有：滚齿、插齿。切削加工齿轮齿形的方法展成法加工齿形1.铣齿—成形法原理：利用刀刃形状与齿形轮廓相同的齿轮铣刀，在铣床上直接切削出齿轮齿形。

过程：铣刀装在刀杆上旋转作主运动，工件紧固在心轴上，心轴安装在分度头和尾座顶尖之间随工作台作直线进给运动。每铣完一个齿槽，铣刀沿齿槽方向退回，用分度头对工件进行分度，然后再铣下一个齿槽，直至加工出整个齿轮。设备：普通铣床刀具：齿轮铣刀①盘状模数铣刀：在卧式铣床上加工小模数齿轮（m<8）②指状模数铣刀：用在立式铣床上加工大模数齿轮（m>8）盘指要求：切削刃形状与齿轮齿间形状一致。理论上要求模数相同，齿数越多，则渐开线的曲率半径越大。说明：同一模数，每一种齿数需一把刀具，即不方便，也不经济。实际中把模数相同，齿数不同的齿轮分成8组，每组用一个刀号。这样，经济、方便，但有误差，以本组中齿数最少的为准。工艺特点及应用（1）用普通的铣床设备，且刀具成本低。（2）生产效率低。每切完一齿要进行分度，占用较多辅助时间。（3）齿轮精度低。齿形精度只可达IT9级（4）适于小批量生产或修配中，加工精度不高于IT9级的低速齿轮。

2.滚齿，属展成法原理：利用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮齿形。滚刀加工齿轮的过程相当于一对螺旋齿轮的啮合滚动过程，其中一个齿轮相当于刀具。主运动：滚刀的旋转运动。分齿运动：分齿运动由滚齿机的传动系统来实现，齿坯的分度是连续的。垂直进给运动：为切出整个齿宽，滚刀需要沿工件的轴向作进给移动，即为垂直进给运动。滚齿的切削运动滚齿

滚齿的工艺特点及应用滚刀的通用性好，数目少。一把滚刀可以加工与其模数、压力角相同，而齿数不同的齿轮。加工精度比铣齿高。IT8～7级，齿面Ra3.2~1.6µm

生产率高。整个切削过程是连续的，同时有几个刀齿参与切削。设备和刀具成本高。滚齿机为专用齿轮加工机床，其调整费时；滚刀较齿轮铣刀的制造、刃磨要困难。应用：应用范围较广。可加工直齿、斜齿、圆柱齿轮和蜗轮等，但不能加工齿条、内齿轮和相距太近的多联齿轮。3.插齿，属展成法是在插齿机上用插齿刀加工齿形的过程。原理：插齿刀与工件的运动相当于一对圆柱齿轮传动。插齿刀：是一个是用高速钢制造并磨出切削刃的齿轮

插齿主运动：插齿刀的上下往复直线运动。分齿运动：插齿刀和齿坯的啮合运动径向进给运动：插齿刀逐渐向工件中心的移动，以切出全齿高。当进给到要求的深度时，径向运动停止，分齿运动继续进行，直到加工完成。插齿切削运动

让刀运动：插齿刀返回时，齿坯沿径向让开一段距离，以避免插齿刀在返回行程中，刀齿的后刀面与工件发生摩擦；切削行程开始前，齿坯恢复原位，此运动即为让刀运动。

插齿的工艺特点及应用

与滚齿相比：（1）加工精度与滚齿的相当，都比铣齿高。可达IT8～7级。（2）与滚齿刀选择相同，只要求刀具的模数和压力角与被切齿轮一致，与齿数无关（最少齿数≥17）。（3）加工齿面的表面粗糙度比滚齿小，Ra1.6µm（4）插齿的生产率，低于滚齿，而高于铣齿。（5）插齿刀制造、刃磨方便，插齿的齿形准确。（6）应用：可加工滚齿所不能加工的内齿轮、多联齿轮、齿条，以及台阶外径大于齿外径的齿轮；但加工斜齿圆柱齿轮不如滚齿方便。三者相比，滚齿的生产率和加工精度高，生产中应用最广。4.齿轮的精加工对精度要求IT7级以上的齿轮必须进行精加工。即

滚齿／插齿＋剃齿／珩齿／磨齿／研齿精度级别表面粗