机械基本加工工艺知识

11223344热处理车间设备布置设备布置间距（1）炉子后端距墙柱的距离，一般箱式炉取1-2m；煤气炉和油炉取1.5-1.8m；可控气氛炉应留出辐射管取出的距离。（2）炉子之间的距离，小型炉0.8-1.2m;中型炉1.2-1.5m;大型炉1.5-2m；间隙式炉组成的生产线0.5-0.8m；连续式炉3.0-4.0m55（3）井式炉间的距离，小型炉0.8-1.2m；中型炉1.2-1.5m；大型炉2.5-4m。（4）井式炉炉口距地面距离，渗碳炉0.3m;正火、回火炉0.7-0.9m.（5）连续式炉的炉前后区空地，锻件热处理炉；炉前6-8m、炉后8-12m；连续气体渗碳炉：炉前4-6m、炉后2-3m；一般连续式炉前后4-6m。（6）炉子安装高度即炉口平面到地平的距离，人工操作时，一般为0.85-0.9m．热处理车间建筑物与构筑物防火要求：要求建筑物的墙、隔墙、地面、顶棚必须耐火，通常应为钢筋混凝土或钢结构。对于一些改建厂的木结构厂房，一般不能使用，如用于小型热处理车间时，应根据防火要求作相应的防火处理。通风要求：热处理车间存在油气、热气、有害健康的气体及尘粉等，车间应通风换气，换气的方式有自然通风和强制通风。自然通风是依靠天窗和侧墙的窗户形成自然对流。自然通风换气常不充分，需加局部强制通风换气。夏季通风可降低车间内温度，车间操作者最合适的室内温度为15-30℃，温度高于30℃，湿度大于50℅，工作效率就会降低，容易疲劳。一般要求热处理车间换气量为每小时10-15次。3、采光要求热处理车间由于检测仪器较多，希望车间光线明亮，减轻操作者眼睛疲劳、提高工作效率（详见表14-17）。磨床型号磨床分为三大类。一般磨床为第一类，用字母M表示。超精加工机床、抛光机床、砂带抛光机为第二类，用2M表示。轴承套圈、滚球、叶片磨床为第三类，用3M表示。齿轮磨床和螺纹磨床分别用Y和S表示。第一类磨床按加工不同分为以下几种：０－仪表磨床；１－外圆磨床（如M1332A、MBS1332A、66园台平面磨床工作台直径Ф750mm第一次机构重大改进MM1420、M1020、MG10200等）；2—内圆磨床（如M2110A、MGD2110等）3—砂轮机；4—坐标磨床；5—导轨磨床；6—刀具刃磨床（如M6025A、M6110等）；7-平面及端面磨床（如M7120、MG7132、M7332、M7475BD等）8-曲轴、凸轮轴、花键轴、轧辊磨床（如M8240A、M8312、M8612A、MG8425等）9-工具磨床（如MK9017、MG9019等）。型号还指明机床主要规格参数。一般以机床上加工的最大工件尺寸或工作台面宽度（或直径）的1/10表示；曲轴磨床则表示最大回转直径的1/10；无心磨床则表示基本参数本身（如M1080表示最大磨床直径为Ф80）。磨床的通用特性和结构特性代号位于型号第二位（见表）如型号MB1432A的B表示半自动万能外圆磨床。常用机床通用特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控仿型加工中心（自动换刀）轻型数显简式或经济型高速代号GMZBKFHQXJS读音高密自半控仿换轻显简速机床机构性能的重大改进用顺序A、B、C…，表示，加于型号末尾。目前我国工厂中使用的一部份老机床型号用三位数表示，例如M131W表示最大磨削直径为Ф315mm的万能外圆墨床。以平面磨床为例说明磨床型号的表示方法：M7475B77磨床的润滑和保养良好的保养和润滑有利于延长机床的使用寿命，保持机床的精度和可靠性。润滑的目的是减小磨床摩擦面和机构传动副的磨损，并提高机构工作的灵敏度。一、润滑磨床主轴的动压轴承常使用精密机床主轴油或煤油与汽轮机油配置的主轴油润滑。高速滚动轴承用3号及基润滑脂润滑。磨床导轨面润滑用全耗损系统用油。一般滚动轴承可用3号轴承润滑脂润滑。二、保养（1）工作前后须清理机床，检查磨床部件、机构、冷却系统是否正常。（2）磨床敞开的滑动面和机械机构须涂油防锈。（3）人工润滑的部位须按规定的油类加注，并保证一定的油面高度。（4）定期冲洗更换冷却系统。（5）高速滚动轴承的温升应低于60℃。（6）不同精度等级和参数的磨床与加工工件的精度和尺寸参数相对应。（7）不碰撞或拉毛机床工作面和部件。磨削加工的特点和磨削过程一、磨削加工的特点与其它金属加工方法比较，磨削加工有以下特点：88（1）砂轮是由磨料和结合剂粘结而成的特殊的多刃刀具，通称磨具。在砂轮表面每平方厘米面积上约有60-1400颗磨粒，每颗磨粒相当于一个刀齿。磨粒是一种高硬度的非金属晶体，它不但可磨削铜、铸铁等较软的材料，而且还可以加工各种淬硬钢件、高速工具钢刀具和硬质合金等硬材料以及超硬材料（如氮化硅）。（2）砂轮具有较高的圆周速度，一般为35m/s左右。砂轮在磨削时除了对工件表面有切削作用外，还有强烈的挤压和摩擦作用，在磨削区域，瞬时温度高达1000℃左右。（3）砂轮工作面经修整后，可形成极细微的刃口，以切除工件表面极薄的金属层。但磨削作为精加工工序，也具有极高的金属切除率（如强力磨削等）。（4）磨削加工能获得极高的加工精度和极小的表面粗糙度值。加工精度通常可以达到公差等级IT6-IT7,表面粗糙度可达Ra1.25-0.16μm。如镜面磨削工件表面的粗糙度为Ra0.01μm，工件表面光滑如镜。尺寸精度和形状精度可达1μm以内，其误差相当于人体头发丝粗细的1/70或更小。（5）砂轮在磨削时还具有“自锐作用”，部分磨钝的磨粒在一定条件下能自动脱落或崩碎，从而使砂轮保持良好的磨削性能。二、磨削过程金属磨削的实质是工件被磨削的金属表层在无数磨粒瞬间的挤压、切削、摩擦作用下产生变形而后转为磨屑，并形成光洁加工表面的过程。金属的变形有弹性变形和塑性变形两种。金属磨削过程可分三个阶段，砂轮表面的磨粒与工件材料接触瞬间为弹性变形的第一阶段。99磨粒继续切入工件，工件材料进入塑性变形的第二阶段。工件材料的晶粒发生滑移，使塑性变形不断增大，当达到工件的强度极限时被磨削层材料产生挤裂，即进入第三阶段，最后被切离。磨削过程表现为力和热的作用。1、磨削力磨削时砂轮与工件间发生切削作用和摩擦作用。磨削加工工件材料抵抗磨具磨削所产生的阻力称磨削力。磨削热磨削时产生的热量较车削、铣削大，热量传入砂轮、磨屑或被切削液带走。然而砂轮是热的不良导体。因此几乎80%的热量传入工件和磨屑。磨削区域的瞬间高温，可烧伤工件的表层并使磨屑燃烧。磨削热会引起工件的热变形，从而影响加工精度，因此磨削时应特别注意对工件的冷却。磨削用量的基本概念以外圆磨削为例，磨削用量包括：砂轮圆周速度V0、工件圆周速度Vw、纵向进给量f、横向进给量ap，见图。1010砂轮圆周速度砂轮外圆表面上任一磨粒相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，称为砂轮圆周速度V0，单位为m/s。计算公式为πD0nV0=—————1000×60式中D0———砂轮直径（mm）；n———砂轮转速（r/min）。外圆磨削和平面磨削的砂轮圆周速度一般在30-35m/s，内圆磨削的速度较低，一般在18-30m/s。砂轮圆周速度对磨削质量和劳动生产率有直接的影响。当砂轮直径变小时，会出现磨削质量下降现象，就是由于砂轮圆周速度下降了的缘故。工件圆周速度1111工件圆周速度是工件被磨削圆周表面上任意一点单位时间内在进给运动方向上的位移；单位为m/min。计算公式为πdwnwV0=—————1000式中dw———工件外圆直径（mm）；nw———工件转速（r/min）。工件圆周速度比砂轮圆周速度低得多，一般为5-30m/min。纵向进给量工件每转相对砂轮在纵向的位移，叫做纵向进给量，单位为mm/r。计算公式为:F=(0.2-0.8)B式中B———砂轮宽度（mm）；纵向进给量与工作台纵向速度间有以下关系fnwV=—————1000式中V———工作台纵向速度（m/min）；nw———工件转速（r/min）。横向进给量外圆磨削时，在工作台每次行程终了时，砂轮在横向进给运动方向上的位移叫横向进给量，单位为mm。它是衡量背吃刀量大小的参数。横向进给量可按下式计算D-dap=—————21212式中D———进给前工件的直径（mm）；d———进给后工件的直径（mm）。外圆磨削的横向进给量很小，一般取0.005-0.04mm，精磨时选小值，粗磨时则选大值。切削液一、概述切削液主要用来降低磨削热和减少磨削过程中工件与砂轮之间的摩擦。切削液主要有以下作用：1.冷却作用切削液的热传导作用，能有效地改善散热条件，带走绝大部分磨削热，降低磨削温度。冷却作用的大小与切削液的种类、形态、用量和使用方法有关。切削液的传热系数越大，则冷却作用越显著。如水的散热能力比油强，故有极好的冷却作用。2.润滑作用切削液能渗入到磨粒与工件的接触表面之间，粘附在金属表面上，形成润滑膜，减少磨粒和工件之间的摩擦，从而延长砂轮的寿命，减小工件表面粗糙度值。由于接触表面上的压力较大，纯矿物油不易渗入到磨削区，为此在切削液中须加进一些硫、氯、磷等极压添加剂。这些添加剂与钢铁表面接触后能迅速发生化学变化，产生新的化合物（硫化铁、氯化铁等），吸附在金属上，能显著提高润滑效果。3.清洗作用切削液可将磨屑和脱落下的磨粒冲洗掉，以免工件磨削表面被划伤。4.防锈作用。1313切削液的种类切削液的化学成分要纯，化学性质要稳定，无毒性，其酸度应呈中性，以免刺激工人的皮肤和腐蚀工件、机床或砂轮。切削液分水溶液和油类两大类。常用的水溶液有乳化液和合成液两种，常用的油类为全损耗系统用油（机械油）和煤油。各种切削液的特点见表油类水溶类合成类润滑性最好比油差比油差冷却性差较好好化学稳定性好差好清洗性差（轻质好）较差好防锈性好差较好磨削用量大大较大磨削力最小小小表面粗糙度值最小小小表面层变质少多少防火性差好好发泡性较小小大使用期长短较长水溶液以水为主要成分，天然水的冷却作用很好。但使用不当易使机床和工件锈蚀。油类的润滑和防锈作用好，低粘度的矿物油，如L-AN32全损耗系统用油及煤油等较常用。螺纹及齿轮磨床用-AN32全损耗系统用油。1、乳化液乳化液由乳化油加水冲制而成。乳化油的配方种类很多，乳化液是油与水的混合体。因为二者不可混合，故必须加入乳化剂。乳化剂的分子有两个头，一头亲水，一头亲油。把油在水中搅拌时，乳化剂吸附在油粒表面上，使它们均匀地悬浮在水中。使用时，取质量分数)2℅-5℅的乳化油和水配制即可。天冷时，可先用1414少量温水将乳化油熔化，然后再加入冷水调匀。根据不同的工件材料，可适当调配其质量分数。磨削铝制工件时，如浓度过高，会引起表面腐蚀。磨削不锈钢工件时，采用较高浓度，则效果较好。通常，精磨时乳化液的质量分数应比粗磨时高些。2、合成液是一种新型的切削液，由添加剂、防锈剂、低泡油性剂和清洗防锈剂配制而成。工件表面粗糙度可达Ra0.025μm，砂轮寿命可提高1.5倍，使用期超过一个月。冷却的方式有外冷却法和内冷却法两种。目前常用的是外冷却法，将切削液直接浇注在砂轮和工件接触的部位，但切削液不能全部进入磨削区域。内冷却是一种较有效的冷却方式（见图），切削液通过中空锥形盖引入到砂轮的中心脏内。由于离心力的作用，这些切削液就会通过砂轮内部的空隙流向砂轮四周边缘区域的加工表面，从而起到有效的冷却作用。目前，由于还有一些具体问题尚待解决，内冷却法还未推广使用。1515在刃磨刀具时采用浸硬脂酸砂轮，可以取得较好的冷却效果。这实质上也是一种内冷却法，磨削时，磨削区域的热量使砂轮边缘部分的硬脂酸熔化，而使其洒入磨削区域起冷却作用。使用切削液时，要注意以下几个问题：（1）应该直接浇注在砂轮与工件接触的部位。（2）流量应充足，并应均匀地喷射到整个砂轮宽度上。切削液流量一般不低于0.5L/（min.mm）。（3）应有一定的压力，以便切削液冲入磨削区域。（4）切削液应经常保持清洁，尽量减少切削液中杂质的含量，变质的切削液要及时更换，超精密磨削时可以采用专门的过滤装置。图示为一般的切削液冰箱，水箱的容积较大，以便使切削液保持一定的温度，保证加工精度。此切削液水箱采用沉淀过滤的方法，切削液先流入金属网，并经水箱隔板