典型表面加工方法课件

机械制造基础制造科学与工程学院金工教研室梅筱琴第3章：典型表面的加工方法机械制造基础制造科学与工程学院金工教研室第3章：典型表面的加1典型表面的加工方法表面加工方案的选择原则常见表面的加工方案外圆、孔、平面典型成形面－齿轮加工方法加工方案典型表面的加工方法表面加工方案的选择原则2一、表面加工方案的选择原则1.零件/型面类型（结构形状和尺寸）外圆、内圆、平面、特殊表面（齿轮）回转体、非回转体2.加工精度（IT、Ra）粗糙、中等、精度较高、精密、超精密3.材料性能黑色金属、淬火黑色金属、有色金属4.热处理类型淬火、调质、时效等5.生产批量单件小批生产、批量生产、大批大量生产一、表面加工方案的选择原则1.零件/型面类型（结构形状和尺寸31.零件结构决定加工方案1.零件结构决定加工方案41.零件结构决定加工方案1.零件结构决定加工方案51.零件结构决定加工方案1.零件结构决定加工方案62.精度等级决定加工方案2.精度等级决定加工方案73.材料性能决定加工方案3.材料性能决定加工方案83.材料性能决定加工方案3.材料性能决定加工方案94.材料热处理要求决定加工方案4.材料热处理要求决定加工方案104.材料热处理要求决定加工方案4.材料热处理要求决定加工方案115.生产批量决定加工方案生产类型零件的年产量(生产纲领)（件）重型零件中型零件轻型零件单件生产<5<10<100批量生产小批5~10010~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生产>1000>5000>500005.生产批量决定加工方案生产类型零件的年产量(生产纲领)（件125.生产批量决定加工方案5.生产批量决定加工方案135.生产批量决定加工方案5.生产批量决定加工方案14二、常见表面加工方案选择外圆内圆平面齿型表面二、常见表面加工方案选择外圆151.外圆表面加工方案选择依附的零件基本表面；轴类、盘套类零件外圆的技术要求尺寸、形状、位置精度、表面质量外圆加工方法车、磨、超精加工、特种加工（旋转电火花和超声波套料）1.外圆表面加工方案选择依附的零件16外圆加工方案一车削类粗车半精车精车研磨金刚石车Ra25-12.5IT12-11Ra6.3-3.2IT10-9Ra1.6-0.8IT8-6Ra0.1-0.008IT5-3Ra0.8-0.2IT6-5调质应用：中等精度的盘套、短轴销类零件的外圆；有色金属零件的外圆；零件结构不宜磨削的外圆。外圆加工方案一车削类粗车半精车精车研磨金刚石车Ra25-1217外圆加工方案二车磨类粗车半精车精车粗磨抛光Ra25-12.5IT12-11Ra6.3-3.2IT10-9Ra1.6-0.8IT8-6Ra0.8-0.4IT8-7Ra0.2-0.1IT5精磨Ra0.4-0.2IT6-5精密磨削Ra0.8-0.2IT5超精加工Ra0.1-0.05IT5砂带磨削Ra0.4-0.1IT6-5研磨Ra0.1-0.008IT5-3调质淬火应用：除有色金属零件的外圆；零件结构适宜磨削的外圆；特别适合淬火处理的外圆外圆加工方案二车磨类粗车半精车精车粗磨抛光Ra25-12.518外圆加工方案三特种加工旋转电火花Ra6.3-0.8IT8－6超声波套料Ra1.6-0.8IT8－6应用：各种难加工材料上的外圆外圆加工方案三特种加工旋转电火花Ra6.3-0.8超声波套料19典型外圆加工情况黑色金属－不淬火方案一或方案二精度决定最终加工方法，不论批量如何黑色金属－淬火方案二（精度决定最终加工方法，不论批量如何）有色金属方案一（精度决定最终加工方法，不论批量如何）特殊材料高硬度金属：旋转电火花硬脆非金属：超声波套料典型外圆加工情况黑色金属－不淬火202.内圆加工方案依附的零件基本表面，主要是盘套类、支架箱体类内圆的技术要求尺寸、形状、位置精度、表面质量内圆加工特点类型多、加工难内圆加工方法钻、扩、铰、车、镗、拉、磨、珩磨或研磨及滚压特种加工2.内圆加工方案依附的零件21内圆面(孔)加工VS外圆面加工1)孔加工所用的刀具(或磨具)的尺寸受被加工孔的直径的限制，刀具的刚性差，容易产生弯曲变形及振动；孔的直径越小，深度越大，这种影响越显著。2)大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，孔的直径往往取决于刀具的直径，刀具的制造误差及磨损将直接影响孔的加工精度。3)加工孔时，切削区在工件的内部，排屑条件、散热条件都差。因此，孔的加工精度和表面质量都不容易控制。

加工内圆面要比加工同样要求的外圆面困难。当一个零件要求内圆面与外圆面必须保持某一正确关系时，应先加工内圆面，再以内圆面定位加工外圆面，以保证达到加工要求。内圆面(孔)加工VS外圆面加工1)孔加工所用的刀具(或磨22内圆加工方案一车（镗）类粗车半精车精车研磨金刚镗Ra25-12.5IT12-11Ra6.3-3.2IT10-9Ra1.6-0.8IT8-7Ra0.4－0.008IT6－4Ra0.8-0.2IT7－6钻孔Ra25-12.5IT12-11粗镗半精镗精镗珩磨Ra0.4－0.05IT6－4Ra6.3-3.2IT10-9Ra1.6-0.8IT8-7调质应用：除淬硬钢件以外，孔径>15的各种零件上的孔内圆加工方案一车（镗）类粗车半精车精车研磨金刚镗Ra25-123内圆加工方案二车（镗）磨类应用：淬硬或不淬硬钢件上的孔粗车半精车研磨精密磨Ra25-12.5IT12-11Ra6.3-3.2IT10-9Ra1.6-0.8IT8-7Ra0.1－0.008IT6－4Ra0.2-0.025IT5钻孔Ra25-12.5IT12-11粗镗半精镗粗磨超精加工Ra0.1－0.05IT5Ra6.3-3.2IT10-9调质淬火Ra0.4－0.2IT7－6精磨浮动镗Ra1.6-0.8IT8－7内圆加工方案二车（镗）磨类应用：淬硬或不淬硬钢件上的孔粗车半24内圆加工方案三钻扩铰类粗车扩孔研磨Ra25-12.5IT12-11Ra6.3-3.2IT10-9Ra1.6-0.8IT8-7Ra0.1－0.008IT6－4钻孔Ra25-12.5IT12-11粗镗粗铰调质淬火Ra0.4－0.2IT7－6精铰应用：中等批量、不淬硬钢件上的孔；各种批量的小孔（D<15mm）和细长孔(L/D>5)。内圆加工方案三钻扩铰类粗车扩孔研磨Ra25-12.5Ra6.25内圆加工方案四拉削类粗车粗拉Ra25-12.5IT12-11Ra1.6-0.8IT8－7Ra0.8-0.4IT7－6钻孔Ra25-12.5IT12-11粗镗精拉调质应用：大批量生产的、除淬硬钢以外的、结构适宜拉削的孔内圆加工方案四拉削类粗车粗拉Ra25-12.5Ra1.6-026内圆加工方案五特种加工电火花穿孔Ra3.2-0.4超声波穿孔Ra1.6—0.1激光打孔高硬导电材料上的型孔、小孔和深孔应用：各种难加工材料上的孔硬脆非金属材料上的型孔、小孔和深孔各种难加工材料上的小孔和微细孔内圆加工方案五特种加工电火花穿孔Ra3.2-0.4超声波穿孔27典型内圆加工原则批量决定方法单件小批：一般不能选钻扩铰和拉削方案其它方案适应各种批量材料决定方法有色金属不能选磨削类方案黑色金属不能选金刚镗方案特殊材料选特种加工方案精度决定最终加工方法典型内圆加工原则批量决定方法283.平面加工方法选择依附的零件基本表面，主要是平板、支架、箱体、床身、机座、工作台、各种六面体零件平面的技术要求形状、位置精度、表面质量平面加工方法铣、刨、磨、刮、宽刀细刨、超精加工、特种加工铣刨类、铣磨类、车类、拉类、平板导轨类3.平面加工方法选择依附的零件29平面加工方案一铣（刨）类粗铣半精铣Ra25-12.5IT13-11Ra6.3-3.2IT10－9Ra3.2-1.6IT8－7精铣调质粗刨半精刨精刨应用：除淬硬零件外，中等精度的平面平面加工方案一铣（刨）类粗铣半精铣Ra25-12.5Ra6.30平面加工方案二铣（刨）磨类粗铣半精铣Ra25-12.5IT13-11Ra6.3-3.2IT10－9Ra0.4-0.2IT7－6精磨调质粗刨半精刨粗磨Ra0.1-0.008IT5－3抛光Ra1.6-0.4IT8－7淬火研磨超精加工精密磨削砂带磨削Ra0.2-0.008IT5Ra0.1-0.05IT5Ra0.4-0.1IT6－5Ra0.2--0.1应用：除有色金属零件外，精度较高的平面平面加工方案二铣（刨）磨类粗铣半精铣Ra25-12.5Ra631平面加工方案三车削类粗车半精车Ra25-12.5IT13-11Ra6.3-3.2IT10－9Ra0.8-0.2IT6金刚石车调质精车Ra3.2-1.6IT8－7应用：盘、轴、套类零件的端面和台阶面平面加工方案三车削类粗车半精车Ra25-12.5Ra6.3-32平面加工方案四拉削类粗拉精拉Ra6.3-3.2IT11-10Ra1.6-0.4IT9－6应用：大批量生产适宜拉削的零件上的平面平面加工方案四拉削类粗拉精拉Ra6.3-3.2Ra1.6-033平面加工方案五平板、导轨类粗铣半精铣Ra25-12.5Ra6.3-3.2Ra0.8-0.4刮削时效粗刨半精刨精刨Ra3.2-1.6精铣时效时效Ra25-12.5Ra6.3-3.2Ra3.2-1.6宽刀细刨导轨磨削Ra0.8-0.2Ra0.8-0.4应用：平板、导轨平面的加工平面加工方案五平板、导轨类粗铣半精铣Ra25-12.5Ra634平面加工方案六特种加工Ra3.2-1.6线切割平面电解磨削平面Ra0.8-0.1应用：各种高强度、高硬度、热敏性和磁性等导电材料上的平面平面加工方案六特种加工Ra3.2-1.6线切割平面电解磨削平35齿轮轴加工实例齿轮轴加工实例36法兰盘法兰盘37柱塞套柱塞套38V形铁时效处理V形铁时效处理39支架支架40特种加工实例特种加工实例41课外作业冷加工习题集p12：各种孔p13：孔和外圆p14：各种孔p15：外圆课外作业冷加工习题集42三、齿形加工三、齿形加工431.齿轮加工方法及其选择常规齿轮参数模数压力角关于啮合：齿数、中心距、模数、压力角齿轮精度轮齿同侧齿面偏差：0、1~12级，0级最高，12级最低适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径5～10000mm；法向模数：0.5～70mm；齿宽：4～1000mm径向综合偏差：4、5~12级适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径5～10000mm；法向模数：0.2～10mm径向跳动：0、1~12级，0级最高，12级最低适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径5～10000mm；法向模数：0.5～70mm；齿宽：4～1000mm加工方法成形法展成法1.齿轮加工方法及其选择常规齿轮参数44各种机械采用的齿轮的精度等级各种机械采用的齿轮的精度等级45（1）铣齿（1）铣齿46两种铣刀加工模数m≤20的齿轮加工模数m>20的齿轮两种铣刀加工模数m≤20的齿轮加工模数m>20的齿轮47齿形参数与铣刀编组编号12345678齿数12－1314－1617－2021－2526－3435－5455－134135以上齿形参数与铣刀编组编号12345678齿数12－1314－148铣削螺旋齿形铣削螺旋齿形49铣齿的工艺特点及应用工艺特点生产成本低加工精度低生产率低应用单件小批量生产和机修需要，加工9级精度以下的齿轮铣齿的工艺特点及应用工艺特点50（2）插齿加工（2）插齿加工51工程训练中心的插齿机工程训练中心的插齿机52插齿刀和工件装夹位置插齿刀和工件装夹位置53插齿加工原理插齿刀插齿刀插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿轮的强制啮合传动插齿加工原理插齿刀插齿刀插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿54插齿运动主运动主运动：插齿刀上下往复直线运动进给运动：（1）插齿刀与工件的分齿运动（2）插齿刀的圆周进给运动（3）插齿刀径向进给运动（4）工件的让刀运动插齿运动主运动主运动：插齿刀上下往复直线运动进给运动：55插齿运动及其包络线插齿运动及其包络线56加工范围加工范围57加工螺旋齿加工螺旋齿58插齿的工艺特点及应用工艺特点生产成本低加工精度中等生产率高应用适合单件小批量生产和大批量生产，加工8~7级精度的齿轮插齿的工艺特点及应用工艺特点59（3）滚齿加工（3）滚齿加工60工程训练中心的滚齿机工程训练中心的滚齿机61滚刀刀架滚刀刀架62滚齿原理滚齿加工相当于一对无啮合间隙的齿轮-齿条的强制啮合传动滚齿原理滚齿加工相当于一对无啮合间隙的齿轮-齿条的强制啮合传63滚齿原理主运动：滚刀的旋转运动进给运动：（1）滚刀与工件的分齿运动（2）滚刀的垂直进给运动滚齿原理主运动：滚刀的旋转运动64滚齿过程中渐开线齿形的形成滚齿过程中渐开线齿形的形成65滚刀滚刀66加工范围滚切直齿圆柱齿轮滚切螺旋齿轮加工范围滚切直齿圆柱齿轮滚切螺旋齿轮67滚切蜗轮滚切蜗轮68滚齿的工艺特点及应用工艺特点生产成本低加工精度中等生产率高应用适合单件小批量生产和大批量生产，加工8~7级精度的齿轮滚齿的工艺特点及应用工艺特点69插齿VS滚齿加工原理相同加工范围不同加工精度和齿面粗糙度基本相同插齿的分齿精度低，滚齿的齿形精度略低插齿的齿面粗糙度略优滚齿生产率高于插齿生产类型相同插齿VS滚齿加工原理相同70（4）刨齿加工锥齿形刨齿机（4）刨齿加工锥齿形刨齿机71（5）齿形精加工-剃齿剃齿刀（5）齿形精加工-剃齿剃齿刀72剃齿加工剃齿加工73（6）齿形精加工-珩齿（6）齿形精加工-珩齿74（7）齿形精加工-磨齿（7）齿形精加工-磨齿75两种展成法磨齿两种展成法磨齿76蜗杆形砂轮磨齿蜗杆形砂轮磨齿77（8）齿形精加工-研齿（8）齿形精加工-研齿78讨论：典型的齿形加工方案考虑单件小批和大批大量生产下的加工方案9级修配齿轮7－8级汽车齿轮（整体调质）7－8级机床齿轮（齿面淬火）6级精密齿轮（淬火）4－5级航空齿轮（肯定淬火）讨论：典型的齿形加工方案考虑单件小批和大批大量生产下的加工方79方案一9级修配齿轮单件小批修配：铣齿大批大量：粗滚齿