2金属工艺学之切削加工

第7章典型表面切削成形的基本方法主要内容7.1外圆表面切削成形7.2平面切削成形7.3孔的加工成形7.4成形面切削成形本章目的了解各种不同类型的加工方法及相应机床的工艺特点及适用范围，从而能根据不同零件的特点，正确选择加工方法及机床，制订最佳加工方案7.1外圆表面切削成形外圆表面的典型零件轴类零件,盘类零件外圆表面的典型加工方法外圆表面的技术要求车削,磨削1、尺寸精度2、形状精度3、位置精度4、表面质量车削加工范围•7.1.1外圆表面的车削•车削加工的工艺范围粗车(coarseturning)IT10-IT13Ra6.3-12.5μm半精车(semi-extractiveturning)IT9-IT10Ra3.2-6.3μm精车(extractiveturning)IT7-IT8Ra0.8-3.2μm精细车(fineturning)IT6-IT7Ra0.2-0.8μm•外圆表面车削加工设备及工艺特点生产率高应用广泛加工材料范围较广•车削外圆时工件的装夹特点装夹方便快捷易于保证位置精度•7.1.2外圆表面的磨削a.磨削的实质及磨削过程砂轮的组成与分类磨削运动磨削的实质砂轮是由磨料与粘结剂组成的多孔物体磨料种类(刚玉,立方氮化硼)粘结剂种类(金属,橡胶,陶瓷)砂轮硬度(Y,ZR,R)磨料的粒度(40#,60#120#)磨削运动演示磨削的实质演示无心磨中心磨砂轮的组成返回磨削运动返回返回中心磨纵向进给横向进给无心磨返回•7.1.3外圆加工方案的制订a.影响外圆加工方案的主要因素工件材料加工精度热处理状态b.典型外圆加工方案1.粗车2.粗车-半精车3.粗车-半精车-精车4.粗车-半精车-磨削5.粗磨-精磨-研磨加工路线车削磨削7.2平面切削成形7.2.1平面车削(planeturning)7.2.2平面刨削(planing)•7.2.3平面铣削(milling)周铣法顺铣逆铣端铣法周铣法与端铣法的比较铣削加工的工艺特点用圆柱铣刀的圆周上分布的刀齿加工平面的方法用圆柱铣刀端面分布的刀齿加工平面的方法铣削加工应用1、周铣法返回返回2、端铣法3、周铣与端铣的比较加工质量:端铣比周铣高加工效率:端铣比周铣高加工适应性:端铣比周铣差4、铣削加工工艺特点a.生产率较刨削高c.刀具耐用度高b.加工精度及表面粗糙度较差d.适用范围广返回•1）顺铣法（downmilling)•每齿切削厚度从最大到最小，刀具易切入工件，刀具耐用度较高。•刀齿对工件的切削分力F1向下，有利于工件的夹紧，故顺铣的切削过程比较平稳。•顺铣时因切削水平分力F2与工件进给方向一致，当水平分力大于工作台的摩擦阻力时，由于工作台进给丝杆与固定螺母间一般存在较大间隙，造成工作台串动。因此，顺铣时应调整好丝杠与螺母间的间隙。•顺铣在开始切削时切削力较大，如果刀杆刚性较差，就会出现扎刀现象。返回•2）逆铣法（upmilling)•逆铣时切削水平分力F2方向与工件进给方向相反，因此，切削送进平稳，有利于提高表面质量和防止扎刀现象。•逆铣时水平分力F1向上，不利于工件的夹紧。•逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较大，且影响已加工表面质量。返回•7.2.4平面磨削(grinding)1.平面磨削方法(1)周磨a.砂轮与工件接触面积小,磨削热少,排屑和冷却条件好b.加工精度高c.生产率低d.适用于批量生产磨削精度较高的中小型零件.(2)端磨a.接触面积大,磨削热多,排屑和冷却条件差b.磨削精度低c.生产率高d.适用于成批大量生产2.平面磨削工艺特点•机床结构简单,系统刚性较强,加工质量及生产率较内外圆磨高.•工件装夹简单,生产率高.•成批,大量生产中可以磨削代替铣削与刨削去掉毛坯表面上的硬皮,既能提高生产率,又内有效保证加工质量•7.2.5平面加工方案的制订序号加工方案加工精度表面粗糙度Raμm适用范围1粗车——精车IT8-IT111.6-12.5车削工件的端面2粗铣(或粗刨)IT11-IT1312.5-25不淬火钢,铸铁和非铁金属件的平面3粗铣——精铣IT7-IT101.6-6.34粗刨——精刨IT7-IT101.6-6.35粗铣(刨)——拉IT6-IT70.4-0.86粗铣(刨)-精铣（刨）-磨IT5-IT60.2-0.8钢,铸铁的中小零件的平面7.3孔的加工成形孔的技术要求孔的加工方法尺寸精度形状精度位置精度表面质量钻,扩,铰,镗拉磨,珩磨,研磨•7.3.1钻削(1)钻孔利用钻头在实体材料上加工内孔的工艺方法a.钻头切削部分的组成b.钻孔的工艺特点刀具简单钻头刚性较差,容易引偏排屑困难c.钻孔工艺的应用低精度孔的最终加工只能保证单个孔的精度高精度孔的粗加工钻孔钻头切削部分的组成返回引偏返回钻孔工艺•(2)扩孔（coredrilling)a.刀具刀刃多，切削用量小，无横刃，刚性好b.加工精度较高IT10，Ra3.2-6.3μmc.加工效率较高d.用于一般精度孔的最终加工，高精度孔的半精加工用扩孔刀对已有的孔进行扩大的加工。扩孔•(3)铰孔(reaming)a.铰刀刀刃多,导向性好,刚性好b.铰刀制造精度高c.铰刀有修光刃,可校准孔径和修光孔壁d.铰孔加工余量小,切削力小,切削热少,排屑,冷却润滑条件好e.加工精度高IT6-IT8,Ra0.4-1.6μm铰孔7.3.2镗孔1)车床镗孔2)镗床镗孔其它种类的镗床镗床应用3)镗削工艺特点a.适应性广b.不仅可以保证单个孔的尺寸精度和形状,而且可以保证孔与孔之间的相互位置精度.d.生产率低c.广泛用于单件,小批量生产中的孔或孔系的加工镗刀结构•7.3.3磨孔磨孔是孔的精加工方法之一，加工精度IT6-IT8，Ra0.4-1.6μm与外圆磨削相比较,具有以下工艺特点a.表面粗糙度较大b.磨削精度控制比较困难c.生产率较低结论：磨孔主要用于不宜或无法进行镗削，铰削或拉削的高精度及淬硬孔的精加工7.3.4孔加工方案的制订序号加工方案加工精度表面粗糙度Ra/μm适用范围1钻孔IT11--IT1312.5-25任何批量,实体工件2钻---铰IT7—IT81.6-3.2不淬火钢件,铸铁件和非铁合金件小孔,细长孔3钻---扩---铰IT6—IT80.4-1.64钻---扩---粗铰---精铰IT6—IT70.4-0.85粗镗---半精镗---铰IT7—IT80.8-1.6Φ30-100铸锻孔6(钻)粗镗---拉IT7—IT80.4-1.6成批,大量生产7(钻)粗镗---半精镗IT9—IT103.2-6.3除淬火件外各种零件小批生产8(钻)粗镗---半精镗---精镗IT7—IT80.8-1.69粗镗---半精镗---浮动镗IT7—IT80.8-1.6成批,大量生产10(钻)粗镗---半精镗---磨IT7—IT80.8-1.6钢及铸铁件孔的精加工11(钻)粗镗---半精镗---粗磨---精磨IT6—IT70.4-0.87.4成形面切削成形成形面的种类回转成形面直线成形面立体成形面成形面的技术要求a.尺寸精度b.形状精度c.位置精度d.表面质量加工方法加工精度表面粗糙度生产率机床适用范围成形面的切削加工成形刀具加工车削较高较小较高车床成批,小尺寸回转面铣削较高较小较高铣床成批,外直线成形面刨削较低较大较高刨床成批,外直线成形面拉削较高较小高拉床成批,大量生产各种小型直线成形面简单刀具加工手动进给较低较大低普通机床小批,各种成形面靠模装置较低较大较低普通机床成批,各种直线成形面仿形装置较高较大较低仿形机床小批,各种成形面数控装置高较小较高数控机床中小批,各种成形面7.4.1成形面加工方法分析加工方法加工精度表面粗糙度生产率机床适用范围成形面的磨削加工成形砂轮磨削较高较小较高平面磨,工具磨,外圆磨成批加工回转成形面,外直线成形面成形夹具磨削高小较高成形磨床,平面磨床单件,小批生产各种外直线成形面砂带磨削高小较低砂带磨床加工各种批量外直线成形面和回转成形面连续轨迹数控坐标磨削很高很小较高坐标磨床单件小批加工各种内外直线成形面.(主要是模具型腔)成形面的磨削加工•7.4.2.1用成形刀具加工车削成形面铣削成形面刨削成形面拉削成形面磨削成形面工艺特点:a.加工精度主要取决于刀具精度b.易于保证同一批零件形状及尺寸的一致性和互换性c.生产率高d.刀具重磨次数多,使用寿命长e.刀具设计制造复杂,成本高车削成形面铣削成形面磨削成形面•7.4.2.2用简单刀具加工(1)用靠模装置加工成形面a.生产效率高b.加工精度由靠模决定c.靠模形状复杂,成本高e.靠模易摩损d.适合成批生产中应用•(2)按运动轨迹法加工成形面外球面的铣削内球面的铣削外球面的车削内球面的车削外球面的磨削内球面的磨削铣削车削磨削铣削头结构简单，操作方便生产率高，刀尖易损生产率高，表面粗糙度小（Ra1.6um)加工精度，生产率较高，适合于大批量生产球面直径不宜过小加工精度高，表面粗糙度小，生产率低，适合小批生产精度高粗糙度小，球磨机上磨直径大，深度小的零件外球面的铣削内球面的铣削外球面的车削内球面的车削