零件常用的传统机械加工方法

教案课题：2.1零件常用的传统机械加工方法教学目的：1．了解常用机械加工法的特点2．掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度3．了解常用机械加工的机床教学重点：掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度教学难点：掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度教学方法：讲授教具：多媒体课时：2学时2.1零件常用的传统机械加工方法机械加工方法广泛运用于模具制造。模具的机械加工大致有以下几种情况：(1)用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工模具零件，然后进行必要的钳工修配，装配成各种模具。(2)精度要求高的模具零件，只用普通机床加工难以保证高的加工精度，因而需要采用精密机床进行加工。(3)为了使模具零件特别是形状复杂的凸模、凹模型孔和型腔的加工更趋自动化，减少钳工修配的工作量，需采用数控机床(如三坐标数控铣床、加工中心、数控磨床等设备)加工模具零件。2.1.1车削加工1．车削加工的特点及应用车削加工是在车床上利用车刀对工件的旋转表面进行切削加工的方法。它主要用来加工各种轴类、套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面，其中包括：内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟槽以及滚花等。此外，还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。车削加工精度一般为IT8～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm；精车时，加工精度可达IT6～IT5，粗糙度可达Ra0.4～0.1μm。车削加工的特点是:加工范围广，适应性强，不但可以加工钢、铸铁及其合金，还可以加工铜、铝等有色金属和某些非金属材料，不但可以加工单一轴线的零件，也可以加工曲轴、偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件；生产率高；刀具简单，其制造、刃磨和安装都比较方便。由于上述特点，车削加工无论在单件、小批，还是大批大量生产以及在机械的维护修理方面，都占有重要的地位。2．车床车床(Lathe)的种类很多，按结构和用途可分为卧式车床、立式车床、仿形及多刀车床、自动和半自动车床、仪表车床和数控车床等。其中卧式车床应用最广，是其他各类车床的基础。常用的卧式车床有C6132A，C6136，C6140等几种。2.1.2铣削加工1．铣削加工的范围及其特点1)铣削加工的范围铣削主要用来对各种平面、各类沟槽等进行粗加工和半精加工，用成型铣刀也可以加工出固定的曲面。其加工精度一般可达IT9～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm。概括而言，可以铣削平面、台阶面、成型曲面、螺旋面、键槽、T形槽、燕尾槽、螺纹、齿形等。2)铣削加工的特点铣削加工的特点具体如下：(1)生产率较高(2)铣削过程不平稳(3)刀齿散热较好因此，铣削时，若采用切削液对刀具进行冷却，则必须连续浇注，以免产生较大的热应力。2．铣床1）卧式铣床卧式铣床的主轴是水平的，2）立式铣床立式铣床的主轴与工作台台面垂直。2.1.3刨削加工1．刨削加工的范围及其特点刨削是使用刨刀在刨床上进行切削加工的方法，主要用来加工各种平面、沟槽和齿条、直齿轮、花键等母线是直线的成型面。刨削比铣削平稳，但加工精度较低，其加工精度一般为IT10～IT8，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm。刨削加工的特点：生产率较低；刨削为间断切削，刀具在切入和切出工件时受到冲击和振动，容易损坏。因此，在大批量生产中应用较少，常被生产率较高的铣削、拉削加工代替。２．刨床1）牛头刨床牛头刨床主要刨削中、小型零件的各种平面及沟槽，适用于单件、小批生产的工厂及维修车间。2）龙门刨床龙门刨床主要用于加工大型工件或重型零件上的各种平面、沟槽以及各种导轨面，也可在工作台上一次装夹多个零件同时进行加工。2.1.4钻削和镗削加工钻削和镗削都是加工孔的方法。钻削包括钻孔、扩孔、铰孔和锪孔。其中，钻孔、扩孔和铰孔分别属于孔的粗加工、半精加工和精加工，俗称“钻—扩—铰”。钻孔精度较低，为了提高精度和表面质量，钻孔后还要继续进行扩孔和铰孔。钻削加工是在钻床上进行的。镗削是利用镗刀在镗床上对工件上的预制孔进行后续加工的一种切削加工方法。一、钻削加工1.钻削加工的特点1)钻孔钻孔(Driling)是用钻头在实体工件上钻出孔的方法，常用的钻头是麻花钻。钻孔时，首先根据孔径大小选择钻头。一般，当孔径小于30mm时，可一次钻出；大于30mm时，应先钻出一小孔，然后再用扩孔钻将其扩大。2)扩孔对已有孔进行扩大的加工方法称为扩孔(CoreDriuing)，仅为了扩大孔的直径的扩孔可用麻花钻，在扩大孔的直径的同时提高孔形位精度的扩孔采用专门的扩孔钻其加工精度一般为IT10～IT8，表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。扩孔可作为要求不高孔的最终加工，也可作为精加工(如铰孔)前的预加工3)铰孔铰孔(Reaming)是用铰刀在扩孔或半精镗后的孔壁上切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和减小表面粗糙度值的一种精加工方法。加工精度可达IT7～IT6，表面粗糙度为Ra0.8～0.4μm。铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种，手用铰刀工作部分较长，机用铰刀工作部分较短4)锪孔锪孔是指在已加工孔上加工圆锥形沉头孔、圆柱形沉头孔和端面凸台的方法。锪孔用的刀具统称为锪钻。2.钻床工厂中常用的钻床(DrillingMachine)有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。1)台式钻床台钻结构简单，操作方便，适于加工小型零件上直径小于等于13mm的孔。2)立式钻床立式钻床简称立钻(DrillVertical)。它常用于加工单件、小批生产中的中、小型工件。3)摇臂钻床摇臂钻床(BeamDrill)适用于加工笨重和多孔的工件。二、镗削加工1.镗削加工的特点镗削可以对工件上的通孔和盲孔进行粗加工、半精加工和精加工。适宜加工箱体、机架等结构复杂和尺寸较大的工件上的孔及孔系。优点是用一种镗刀可以加工一定范围内各种不同直径的孔，特别是大直径孔，几乎是可供选择的惟一方法。2.镗床镗床有卧式镗床、立式镗床、深孔镗床和坐标镗床之分，应用最广的是卧式镗床。小结通过本次课程的学习，主要了解传统加工中基本加工法，车、铣、刨、钻、镗。掌握他们的特点及运用范围，了解常用的机床。教案课题：2.1零件常用的传统机械加工方法教学目的：1．了解磨削加工2．掌握平面、孔、回转体的加工方法教学重点：平面、孔、回转体的加工方法教学难点：平面、孔、回转体的加工方法教学方法：讲授教具：多媒体课时：2学时2.1零件常用的传统机械加工方法2.1.5磨削加工1．磨削加工的范围及其特点(1)加工精度高。磨削加工精度一般可达IT6～IT4，表面粗糙度为Ra0.8～0.1μm，当采用高精度磨床时，粗糙度可达Ra0.1～0.08μm。(2)工件的硬度高。(3)磨削温度高。磨削时要有充足的冷却液，同时冷却液还可以起到排屑和润滑作用。磨削加工主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、平面和成型面(如花键、螺纹、齿轮等)的精加工，以获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度。２．磨床磨床(Grinders)是指用磨具（如砂轮）或磨料加工工件表面的机床，广泛应用于工件的精加工，尤其是淬硬钢件及其他高硬度特殊材料的精加工。床的类型很多，主要有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床、工具磨床及各种专门化磨床(曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、导轨磨床)等。常用的是平面磨床和外圆磨床。2.1.6加工方法的选择一、回转面加工方法的选择每一种回转面都有很多加工方法，具体选择时应根据零件的材料、毛胚种类、结构形状、尺寸、加工精度、粗糙度、技术要求、生产类型及工厂的生产条件等因素来决定，以确保加工质量和降低生产成本。1．外圆表面加工1）外圆表面加工技术的要求外圆表面的技术要求包括：尺寸与形状精度；位置精度；表面质量。2）外圆表面加工方案的分析各种加工要求的外圆表面的加工方案件，供选用时参考。①精车→半精车→磨②精车→半精车→粗磨→精磨→研磨或超级光磨③精车→半精车→精车→细精车→研磨（1）一般最终工序采用车加工方案的，适用于各种金属（淬火钢除外）。（2）最终工序采用磨加工方案的，适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁，但不宜加工强度低、韧性大的有色金属。磨削前的车削精度无需很高，否则对车削不经济，对磨削也无意义。（3）最终工序采用精细车或研磨方案的，适用于有色金属的精加工。（4）研磨、超级光磨和高精度小粗糙值磨削前的外圆精度和粗糙度对生产率和加工质量影响极大，所以在研磨或高精度磨削前一般都要进行精磨。（5）对尺寸精度要求不高，而粗糙度值要求而光亮的外圆，可通过抛光达到要求。2．孔加工1）孔加工的技术要求零件上的孔多种多样，常见的有；螺栓螺钉孔、油孔、套筒、齿轮、端盖上的轴向孔；箱体上的轴承孔；深孔（深径比L／D5~10）。2)孔加工方案的分析常用的各种孔的加工方案，供选用时参考。①钻→铰②钻→扩→粗铰→精铰→研磨或手铰③钻→粗镗→（半精镗）→粗磨→精磨→研磨④钻→粗镗→半精镗→磨⑤钻→粗镗→半精镗→精镗→精细镗钻孔适用于各种批量生产中，对各类零件和各种材料（淬火钢除外）的实体进行孔加工。（1）加工公差等级IT9的孔，如孔径小于10mm时，可采用钻铰方案；孔径小于30mm的孔，可采用钻模钻孔，或采用钻孔后扩孔；孔径大于30mm的孔，一般采用钻孔后镗孔，镗孔常用于单件小批生产。（2）加工公差等级IT8的孔，当孔径小于20mm时，可采用钻孔后铰孔；若孔径大于20mm，可视具体情况，采用钻一扩（或镗）一铰，此方案适用于加工除淬火钢以外的各种金属，但孔径应在∮20mm~∮80mm范围内。此外，也可采用最终工序为精镗或拉的方案。淬火钢可采用磨削加工。（3）加工公差等级IT7的孔，当孔径小于12mm时，一般采用钻孔后进行两次铰孔的方案；孔径大于12mm时，可采用钻一扩（或镗）一粗铰一精铰的方案，或采用最终工序为精拉或精磨的方案。精拉适用于一批大量的生产，精磨适于加工淬火钢、不淬火钢和铸铁，但不宜加工硬度底、韧性大的有色金属。（4）加工公差等级IT6的孔，起最终工序要视具体情况进行选择。例如韧性较大的有色金属不宜采用珩磨，可采用研磨或精细镗；研磨对大孔、小孔均可加工，而珩磨适于加工较大的孔。（5）对于已经铸出或锻出的孔，（一般为中、大尺寸的孔），可直接进行扩孔或镗孔，直径在100mm以上的孔，用镗孔比较方便。（6）加工盘套类零件中间部位的孔，为保证孔与外圆、端面的位置精度，一般是在车床上将孔与外圆、端面一次装夹加工出来。在成批生产或深径比较大时，应采用钻一扩一铰方案；若零件需要淬火，则应在半精加工后安排淬火再进行磨削。二、平面加工方法的选择１．平面加工的技术要求面加工的技术要求主要包括：形状精度；位置精度、尺寸精度以及平行度、垂直度等；表面质量等。２．平面加工方案的分析常用的平面加工方案如下，可供参考。①粗刨（粗铣）→拉削②粗刨（粗铣）→精刨→刮削（高速精铣）③粗刨（粗铣）→刮削（高速精铣）→精磨→研磨④粗刨（粗铣）→粗磨→精磨→研磨⑤粗车→半精车→精车⑥粗车→半精车→精磨→研磨(1)最终工序采用刮起削时，用于要求直线度高、粗糙度值小且不淬硬的平面。当批量较大时，可采用宽刃细刨代替刮削，以提高生产率和减轻劳动强度。尤其是加工狭长的精密平面（如导轨面），或缺少导轨磨床时，常采用宽刃细刨。(2)最终工序采用高速精铣时，适于加工精度要求高的有色金属工件。若采用高精度高速铣床和金刚石刀具，铣削表面粗糙度Ｒa值可达0.008um以下。(3)最终工序采用磨削时，适于加工要求直线度高、粗糙度值小的淬硬工件和薄片工件，也用于不淬硬的钢件或铸件上较大平面的精加工。但不宜精加工塑性大的有色金属。(4)精车主要用于加工轴、套、盘等回转体零件的端面；大型盘类零件的端面，一般在立式车床上加工。车床上加工端面易保证端面与轴线的垂直度要求。(5)拉削平面加工精度高、生产率高、拉刀寿命长，是一种先进的加工方法。适于大批大量生产中加工质量要求较高而面积不太大的平面。(6)研磨适于加工高精度、小粗糙度值表面，例如块规等精度零件的工作面。对于精度要求不高，仅要求光亮和美观的零件，可采用抛光加工。小结通过本次课程的学习，主要零件不同的加工工艺方法，典型的回转体零件、孔以及平面的加工。熟悉选择不同加工方案的原则。以及