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1、机械制造基础,制造学院 金工教研室 梅筱琴,第4讲 典型表面的加工方法,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,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 正火、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,1.零件结构决定加工方案,1.零件结构决定加工方案,1.零件结构决定加工方案,2.精度
2、等级决定加工方案,3.材料性能决定加工方案,3.材料性能决定加工方案,4.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,5.生产批量决定加工方案,5.生产批量决定加工方案,5.生产批量决定加工方案,二、常见表面加工方案选择,外圆 内圆 平面 齿型表面,1.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）,外圆加工方案一,车削类,粗车,半精车,精车,研磨,金刚石车,Ra25-12.5 IT 12-11,Ra6.3-3.2 IT 10-9,Ra1.6-0.8
3、 IT 8-6,Ra0.1-0.008 IT5-3,Ra0.8-0.2 IT6-5,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。,外圆加工方案二,车磨类,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,外圆加工方案三,特种加工,旋转电火花,Ra6.3-0.8 IT86,超声波套料,Ra1.6-0.8 IT86,应用：各种难加工材料上的外圆,齿轮轴加工实例,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
4、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,2.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,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，孔的直径取决于刀具的直径，刀具的制造误差及磨损将影响孔的加工精度。
5、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。,内圆加工方案一,车（镗）类,粗车,半精车,精车,研磨,金刚镗,Ra25-12.5 IT 12-11,Ra6.3-3.2 IT 10-9,Ra1.6-0.8 IT 8-7,Ra0.40.008 IT64,Ra0.8-0.2 IT76,钻孔,Ra25-12.5 IT 12-11,粗镗,半精镗,精镗,珩磨,Ra0.40.05 IT64,Ra6.
6、3-3.2 IT 10-9,Ra1.6-0.8 IT 8-7,调质,应用：除淬硬钢件以外，孔径15mm的各种零件上的孔,内圆加工方案二,车（镗）磨类,应用：淬硬或不淬硬钢件上的孔,内圆加工方案三,钻-扩-铰类,应用： 中等批量、不淬硬钢件上的孔； 各种批量的小孔（D5)。,内圆加工方案四,拉削类,粗车,粗拉,Ra25-12.5 IT 12-11,Ra1.6-0.8 IT 87,Ra0.8-0.4 IT 76,钻孔,Ra25-12.5 IT 12-11,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,内圆加工方案五,特种加工,电火花穿孔,Ra3.2-0.4,超声波穿孔,R
7、a1.60.1,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,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,法兰盘,柱塞套,3.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
8、、车类、拉类、平板导轨类,平面加工方案一,铣（刨）类,应用： 除淬硬零件外，中等精度的平面,平面加工方案二,铣（刨）磨类,粗铣,半精铣,Ra25-12.5 IT 13-11,Ra6.3-3.2 IT 109,Ra0.4-0.2 IT 76,精磨,调质,粗刨,半精刨,粗磨,Ra0.1-0.008 IT 53,抛光,Ra1.6-0.4 IT 87,淬火,研磨,超精加工,精密磨削,砂带磨削,Ra0.2-0.008 IT 5,Ra0.1-0.05 IT 5,Ra0.4-0.1 IT 65,Ra0.2 - 0.1,应用： 除有色金属零件外，精度较高的平面,平面加工方案三,车削类,粗车,半精车,Ra25-
9、12.5 IT 13-11,Ra6.3-3.2 IT 109,Ra0.8-0.2 IT 6,金刚石车,调质,精车,Ra3.2-1.6 IT 87,应用： 盘、轴、套类零件的端面和台阶面,平面加工方案四,拉削类,粗拉,精拉,Ra6.3-3.2 IT 11-10,Ra1.6-0.4 IT 96,应用： 大批量生产适宜拉削的零件上的平面,平面加工方案五,平板、导轨类,粗铣,半精铣,Ra25-12.5,Ra6.3-3.2,Ra0.8-0.4,刮削,时效,粗刨,半精刨,精刨,Ra3.2-1.6,精铣,时效,时效,Ra25-12.5,Ra6.3-3.2,Ra3.2-1.6,宽刀细刨,导轨磨削,Ra0.8-
10、0.2,Ra0.8-0.4,应用： 平板、导轨平面的加工,平面加工方案六,特种加工,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,V形铁,时效处理,支架,齿轮轴加工实例,法兰盘,柱塞套,特种加工实例,三、齿形加工,1.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、112级，0级最高，12级最低 适用范围： 渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mm 径向综合偏差：4、512级 适用范围： 渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.210mm 径向跳动：
11、0、112级，0级最高，12级最低 适用范围： 渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mm 加工方法 成形法 展成法,各种机械采用的齿轮的精度等级,（1）铣齿,两种铣刀,加工模数m20的齿轮,加工模数m20的齿轮,齿形参数与铣刀编组,铣削螺旋齿形,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,（2）插齿加工,工程训练中心的插齿机,插齿刀和工件装夹位置,插齿加工原理,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,插齿运动,主运动,主运动：插齿刀上下往复直线运动,进给运动
12、： （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,插齿运动及其包络线,加工范围,加工螺旋齿,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87级精度的齿轮,（3）滚齿加工,工程训练中心的滚齿机,滚刀刀架,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,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,滚齿过程中渐开线齿形的形成,滚刀,加工范围,滚切直齿圆柱齿轮,滚切螺旋齿轮,滚切蜗轮,滚齿的工艺特点及应用
13、,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87级精度的齿轮,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,（4）刨齿加工,锥齿形刨齿机,（5）齿形精加工-剃齿,剃齿刀,剃齿加工,（6）齿形精加工-珩齿,（7）齿形精加工-磨齿,两种展成法磨齿,蜗杆形砂轮磨齿,（8）齿形精加工-研齿,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 78级汽车齿轮（整体调质） 78级机床齿轮（齿面淬火） 6级精密齿轮（
14、淬火） 45级航空齿轮（肯定淬火）,方案一,9级修配齿轮 单件小批修配：铣齿 大批大量：粗滚齿 如果能找到比较合适的加工条件：粗滚齿,方案二,78级汽车齿轮（整体调质） 单件小批： 粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿 大批大量： 粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿剃齿 原因： 滚齿插齿可以稳定达到8级精度 剃齿后保证可以稳定达到7级精度 注意分清滚齿和插齿的选择 大多数情况下通用 内齿轮、扇形齿轮、多联齿轮插齿 斜齿轮、蜗轮滚齿,方案三,78级机床齿轮（齿面淬火） 单件小批： 粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火磨齿（珩齿） 大批大量： 粗加工齿坯成形滚齿、插齿（剃齿）齿面淬火磨齿（珩齿） 原因： 齿形成形后
15、淬火将破坏齿形精度，选择磨齿可以提高精度，选择珩齿可以恢复淬火前的精度,方案四,6级精密齿轮（淬火） 只能选择精加工方法作为最终加工方法 单件小批生产 粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火磨齿（研齿） 大批大量生产 粗加工齿坯成形滚齿、插齿剃齿齿面淬火珩齿（磨齿）（研齿） 如果需要，研齿可以保证稳定达到6级精度,方案五,45级航空齿轮（肯定淬火） 单件小批生产 粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火精密磨齿研齿 大批大量生产 粗加工齿坯成形滚齿、插齿剃齿齿面淬火珩齿（精密磨齿）研齿 这种齿轮 肯定齿面要淬火，否则精度无法保持 很难进行大批大量生产,齿轮轴加工实例端部齿轮,总结,选择原则 典型表面 实例 特型零件齿轮的加工方案,