机械制造工艺学 第3版 课件 模块二 典型零件机械加工工艺文件的制订+项目二任务二3外圆表面的磨削加工

机械制造工艺学机械制造工艺课程组图2-5所示为CA6140型卧式车床主轴简图，单件小批生产，材料为45钢锻件，要求零件具有良好的综合力学性能，局部轴颈和孔做淬火处理，淬硬程度见图示要求，试制定其机械加工工艺过程卡。项目二模块一任务二CA6140型卧式车床主轴因其在机床中的重要位置，无论从加工精度、表面质量、形位精度方面，还是热处理要求均较高，仅仅通过车削加工不能实现，拟定其机械加工工艺路线要详细明确划分加工阶段，热处理要求及其定位基准，加工机床也要选择合理才能保证加工工艺要求。外圆表面的磨削(grinding)加工磨削是轴类零件外圆表面精加工的主要方法。它既能磨削淬火钢，也能磨削未淬火钢和铸铁。一、磨削方式及其工艺特征根据磨削时采用磨具的不同可分为砂轮磨削和砂带磨削两大类。根据磨削时工件定位方式的不同可分为中心磨削和无心磨削两种方式。(一)砂轮中心磨削的工艺特点及质量分析(1)砂轮中心磨削的工艺特点工件由中心孔定位，在外圆磨床或万能外圆磨床上进行，重型轴需在重型磨床上进行或在车床上装上磨头进行。公差等级可达到IT6，表面粗糙度值Ra可达0.8~0.2μm，磨削速度高(30~35m/s)，生产率高。(2)砂轮中心磨削外圆常见的缺陷及其解决方法1)多角形缺陷产生的原因主要是由砂轮与工件沿径向产生周期性振动所致。消除振动的措施有：仔细调节砂轮静平衡和电动机的动平衡并采取隔振措施；顶尖莫氏锥度部分与机床头架、尾座锥孔接触面积不应小于80%；选用合适的砂轮并及时修整；调整主轴轴承间隙；修研工件中心孔等。图2-6多角形缺陷2)螺旋形缺陷产生原因：由于砂轮微刃的等高性破坏或砂轮与工件局部接触所致，如砂轮母线与工件母线不平行；砂轮两边硬度偏高；头架、尾座刚性不等；砂轮主轴刚性差；导轨润滑油压力过高或油太多使工作台漂浮而产生摆动等都能产生螺旋形缺陷。消除缺陷的措施有：修正砂轮，保持微刃等高性；调整轴承间隙与主轴上母线精度，允许上母线翘头0.003~0.005mm/100mm；砂轮两边修成台肩形或倒圆角，使其不参与切削作用；工作台润滑油要合适，同时要有卸载装置，使导轨润滑油成为低压供油。(2)砂轮中心磨削外圆常见的缺陷及其解决方法图2-7几种螺旋形缺陷3)拉毛(划伤或划痕)产生拉毛的原因：砂轮磨粒自锐性过强；切削液不清洁；砂轮罩上磨屑落在砂轮与工件之间，将工件拉毛。消除拉毛的措施有：砂轮磨料选择韧性高的材料；砂轮硬度可适当提高；砂轮修正后用切削液和毛刷清洗；清理砂轮罩上的磨屑；用纸质过滤器或涡旋分离器对切削液进行过滤。(2)砂轮中心磨削外圆常见的缺陷及其解决方法图2-8拉毛缺陷(2)砂轮中心磨削外圆常见的缺陷及其解决方法4)烧伤可分为螺旋形烧伤和点烧伤。产生烧伤的原因:砂轮硬度偏高；横向或纵向进给量过大；砂轮切削刃变钝；散热不良等。消除措施有:严格控制进给量(特别是高精度磨削时不应有火花出现)；降低砂轮硬度；及时修正砂轮；切削液要充分。图2-9烧伤(3)中心孔的加工及其修磨中心孔应满足以下技术要求：1)中心孔应有足够大的尺寸(见GB/T145—2001)和准确的锥角，以承受工件重量和加工时的切削力。2)轴两端中心孔应在同一轴线上，以便使中心孔与顶尖接触良好，否则影响定位精度。3)中心孔应有圆度要求。4)中心孔的位置除要求使工件加工余量均匀外，对同批工件中心孔到轴肩端面尺寸A和两端中心孔间的距离L应保持一致(图2-10)，否则会影响工件轴向定位精度，图2-10中心孔的尺寸(二)砂轮无心磨削及其工艺特点无心磨削是一种高生产率的精加工方法，被磨削的工件由外圆表面本身定位，其工作原理如图2-12所示。实现无心磨削的方法主要有:贯穿法(纵向进给磨削，工件从磨轮与导轮之间通过)；切入法(横向进给磨削)。图2-12无心磨削工作原理1—压紧轮2—导轮3—支撑轮

无心磨削的特点:加工精度可达IT6级；表面粗糙度值Ra可达0.8~0.2μm；生产率很高，。但是，无心磨削难以保证工件的相互位置精度。而且圆度误差为0.002~0.003mm时也不易达到。此外，有键槽和带有纵向平面的轴也不能采用无心磨削加工。(三)砂带磨削图2-13外圆砂带磨削方式a)中心磨b)无心磨c)自由磨1—工件2—砂带3—张紧轮4—接触轮5—导轮

砂带磨削是采用涂满磨粒的环形带状布(即砂带)作为切削工具的一种加工方法。特点：生产率特高。砂带磨床的加工效率超过了车、铣、刨等通用机床，几乎领先于所有的金属切削机床。具有设备简单、加工成本低、功率利用率高且较为安全等优点，但其加工精度不如中心磨削。外圆砂带磨削方式可分为中心磨、无心磨和自由磨，如图2-13所示。二、提高外圆磨削生产率的措施(1)缩短辅助时间。其措施如自动装卸工件，自动测量及数字显示，砂轮自动修整与补偿及发展新的磨料以提高砂轮耐用度等。(2)缩短机动时间

1)高速磨削。在高速下对工件进行磨削，砂轮速度高达45m/s以上(普通磨削时，砂轮速度在35m/s以下)，其加工精度可以提高，表面粗糙度值可以进一步减小，并可延长砂轮使