机械制造基础第8章机械零件表面加工.ppt

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1、机械制造基础,第8章 机械零件表面加工,机械零件尽管种类繁多，其结构复杂程度不一，但其表面形状不外乎是几种基本形状的表面：平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形面。当零件精度和表面质量要求较高时，需要在机床上使用切削刀具或磨具切除多余材料，以获取几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件，由于各种机械零件形状、尺寸和表面质量的不同，其切削加工方法和切削加工设备也就各不相同。,8.1金属切削机床的基础知识 8.1.1机床的分类,金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器， 人们习惯上称为机床。,由于切削加工仍是机械制造过程中获取具有一定尺寸、形状和精度的零件的主要加工方法，所以机

2、床是机械制造系统中最重要的组成部分，它为加工过程提供刀具与工件之间的相对位置和相对运动，为改变工件形状、质量提供能量。目前金属切削机床的品种和规格繁多，为便于区别、使用和管理，需对机床进行分类。,按通用程度分：通用、专门化、专用机床 按加工精度分：普通、精密、高精度机床 按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床 按机床质量分：仪表、中型、大型、重型机床,根据国家标准GB/T15375-2008，按加工性质和所用刀具的不同，机床可分为11大类：,此外，机床还可以按主要工作器官的数目进行分类，如：单刀机床、多刀机床、单轴机床、多轴机床等。目前，机床正在向数控化方向发展，而且其功能也在不断增加。,

3、8.1.2机床型号的编制方法,根据GB/T15375-2008金属切削机床型号编制方法规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成，适用于各类通用机床和专用机床（组合机床除外）。,有“（ ）”的代号或数字，当无内容时，则不表示，有内容时，则不带括号。 有“”符号者，为大写的汉语拼音字母。 有“”符号者，为阿拉伯数字。 有“”符号者，为大写的汉语拼音字母、或阿拉伯数字、或两者兼有之。,（1）通用机床型号的编制方法 1）机床的类代号,用大写的汉语拼音字母表示，并按相应的汉字字意读音。当需要时，每类又可分为若干分类，分类代号用阿拉伯数字表示，放在类代号之前，但第一分类不予表示。机

4、床的类代号、分类代号及其读音见下表。,2）机床的通用特性和结构特性代号,通用特性代号位于类代号之后，用大写汉语拼音字母表示。,当某种类型机床除有普通型外，还有某种通用特性时，则在类代号之后加上相应特性代号。 如：“CK”表示数控车床；如果同时具有两种通用特性时，则可按重要程度排列，用两个代号表示，如“MBG”表示半自动高精度磨床。 对于主参数相同，而结构、性能不同的机床，在型号种用结构特性区分。结构特性代号在型号无统一含义，它只是在同类型机床中起区分结构、性能不同的作用。当机床具有通用特性代号时，结构特性代号位于通用特性代号之后，用大写汉语拼音字母表示。 如：CA6140中的“A”和CY614

5、0中的“Y”，均为结构特性代号，它们分别表示为沈阳第一机床厂和云南机床厂生产的基本型号的卧式车床。,3）机床的组别、系别代号,组、系代号用两位阿拉伯数字表示，前一位表示组别，后一位表示系别。每类机床按其结构性能及使用范围划分为用数字09表示的10个组。在同一组机床中，又按主参数相同、主要结构及布局型式相同划分为用数字09表示的10个系（组别、系别划分请查阅其它资料）。,4）机床主参数、设计顺序号及第二主参数,机床主参数是表示机床规格大小的一种尺寸参数。在机床型号中，用阿拉伯数字给出主参数的折算值，位于机床组、系代号之后。折算系数一般是1/10或1/100，也有少数是1。 某些通用机床,当无法用

6、一个主参数表示时，则用设计顺序号来表示。 第二主参数是对主参数的补充,如最大工件长度、最大跨距、工作台工作面长度等，第二主参数一般不予给出。,例如，CA6140型卧式机床中主参数的折算值为40（折算系数是1/10），其主参数表示在床身导轨面上能车削工件的最大回转直径为400mm。,各类主要机床的主参数和折算系数,5）机床的最大改进顺序号,当机床的性能及结构有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号尾部加重大改进顺序号，即汉语拼音字母A、B、C。,6）其它特性代号与企业代号,其它特性代号用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可用来反映不同的数控系统；对于一般机床可用以反映同一型号

7、机床的变型等。其它特性代号可用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。企业代号与其它特性代号表示方法相同，位于机床型号尾部，用“”与其它特性代号分开，读作“至”。若机床型号中无其它特性代号，仅有企业代号时，则不加“”，企业代号直接写在“/”后面。,根据通用机床型号编制方法，举例如下：,高精度万能外圆磨床,M类别代号（磨床类）,G通用特性（高精度）,1组别代号（外圆磨床组）,4系别代号（万能外圆磨床系）,32主参数（最大磨削直径320mm）,A重大改进顺序号（第一次重大改进）,MG1432A,（2）专用机床型号的编制方法,设计单位代号同通用机床型号中的企业代号。设计顺序号按各单位设计制造专用

8、机床的先后顺序排列。 例如，B1-015：表示北京第一机床厂设计制造的第15种专用机床。,8.1.3零件表面的切削加工成形方法和机床的运动 （1）零件表面的切削加工成形方法,在切削加工过程中，机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动，通过刀具对工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余金属，从而得到所要求的零件表面形状。机械零件的任何表面都可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。,母线和导线统称为发生线。切削加工中发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。 一般情况下，由切削刃本身或与工件相对运动配合形成一条发生线（一般是母线），而另一条发生线则完全是由刀具和工件之间的相对

9、运动得到的。 刀具和工件之间的相对运动都是由机床来提供。,（2）机床的运动,机床在加工过程中，必须形成一定形状的发生线（母线和导线），才能获取所需的工件表面形状。因此，机床必须完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。此外，还有多种辅助运动。,1）表面成形运动,按其组成情况不同，可分为简单成形运动和复合成形运动二种。 如果一个独立的成形运动是单独的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。 例如，用车刀车削外圆柱时属于简单成形运动。,如果一个独立的成形运动，是由两个以上的旋转运动或（和）直线运动，按某种确定的运动关系组合而成，则此成形运动称为复合成形运动。 例如，用螺纹车刀车削螺

10、纹表面；用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮。 成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同，又可为主运动和进给运动,2）辅助运动,机床在加工过程中还需一系列辅助运动，其功能是实现机床的各种辅助动作，为表面成形运动创造条件。 如进给运动前后的快进和快退； 调整刀具和工件之间正确相对位置的调位运动； 切入运动； 分度运动； 工件夹紧、松开等操纵控制运动。,8.1.4机床传动的基本组成和传动原理图 （1）机床传动的基本组成部分,机床的传动必须具备以下的三个基本部分： 运动源：为执行件提供动力和运动的装置。通常为电动机，如交流异步电动机、直流电动机、直流和交流伺服电动机、步进电动机、交流变频调速电动机等。

11、 传动件：传递动力和运动的零件。如齿轮、链轮、带轮、丝杠、螺母等，除机械传动外，还有液压传动和电气传动元件等。 执行件：夹持刀具或工件执行运动的部件。常用执行件有主轴、刀架、工作台等，是传递运动的末端件。,（2）机床的传动链,为了在机床上得到所需要的运动，必须通过一系列的传动件把运动源 和执行件，或把执行件与执行件联系起来，以构成传动联系。构成一 个传动联系的一系列传动件，称之传动链。,根据传动链的性质，传动链可分为两类：,外联系传动链；联系运动源与执行件的传动链，称为外联系传动链。它的作用是使执行件得到予定速度的运动，并传递一定的动力。此外，还起执行件变速、换向等作用。如卧式车床中，从主电动

12、机到主轴之间的传动链，就是典型的外联系传动链。 内联系传动链：联系两个执行件，以形成复合成形运动的传动链，称为内联系传动链。它的作用是保证两个末端件之间的相对速度或相对位移保持严格的比例关系，以保证被加工表面的性质。如滚齿机的范成运动传动链也属于内联系传动链。,（3）机床传动原理图,在机床的运动分析中，为了便于分析机床运动和传动联系，常用一些 简明的符号来表示运动源与执行件、执行件与执行件之间的传动联系， 这就是传动原理图,传动原理常使用的部分符号,传动原理图表示了机床传动的最基本特征。因此，用它来分析、研究机床运动时，最容易找出两种不同类型机床的最根本区别，对于同一类型机床来说，不管它们具体

13、结构有何明显的差异，它们的传动原理图却是完全相同的。,卧式车床传动原理图,8.1.5机床传动系统图和运动计算 （1）机床传动系统图,机床的传动系统图是表示机床全部运动传动关系的示意图。,它比传动原理图更准确、更清楚、更全面地反映了机床的传动关系。在图中用简单的规定符号代表各种传动元件； 机床的传动系统画在一个能反映机床外形和各主要部件相互位置的投影面上，并尽可能绘制在机床外形的轮廓线内。图中的各传动元件是按照运动传递的先后顺序，以展开图的形式画出来的。该图只表示传动关系，并不代表各传动元件的实际尺寸和空间位置。,（2）运动计算,机床运动计算通常有两种情况： 根据传动路线表达式提供的有关数据，确

14、定某些执行件的运动速度或位移量； 根据执行件所需的运动速度、位移量，或有关执行件之间需要保持的运动关系，确定相应传动链中换置机构的传动比，以便进行调整。,8.2外圆表面加工 8.2.1外圆表面的加工方法,轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。 车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半进精加工方法； 磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后零件的精加工； 光整加工是精加工之后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。

15、,由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同，因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。下表为外圆表面各种加工方案和经济加工精度。,8.2.2外圆表面的车削加工 （1）外圆车削的形式和加工精度,车削外圆是一种最常见、最基本的车削方法，其主要形式如图所示。,车削外圆一般可划分为荒车、粗车、半精车、精车和精细车，各种车削方案所能达到的加工精度和表面粗糙度各不相同，必须合理的选用。,（2）外圆车削工件的装夹方法 1）三爪卡盘,装夹特点：三个卡爪可同时移动,自动定心,装夹迅速方便。 应用：长径比小于4，圆形、正三角形或正六边形等

16、工件。其重复定位精度高、夹持范围大、夹紧力大、调整方便，应用比较广泛 。,2）四爪卡盘,装夹特点：四个卡爪都可单独移动,装夹工件需要找正； 应用：长径比小于4，截面为方形、椭圆形的较大、较重的工件。,3）花盘,装夹特点：盘面上多通槽和T形槽,使用螺钉、压板装夹，装夹前需找正； 应用：形状不规则的工件、孔或外圆与定位基面垂直的工件的加工。,4）双顶尖,装夹特点：定心准确，装夹稳定； 应用：长径比为415的实心轴类零件加工。,5）双顶尖中心架,装夹特点：支爪可调，增加工件刚性； 应用：长径比大于15的细长轴工件粗加工。,6）一夹一顶跟刀架,装夹特点：支爪随刀具一起运动，无接刀痕，可增加轴的刚度；

17、应用：长径比大于15的细长轴工件半精加工、精加工。,7）心轴,装夹特点：能保证外圆、端面对内孔的位置精度； 应用：以孔为定位基准的套类零件的加工。,（3）车刀的结构形式,车刀按结构不同可分为： 整体式 焊接式 机夹重磨式 机夹可转位式,（4）外圆车刀的选择和装夹 1）外圆车刀的选择,外圆车刀应根据外圆表面加工方案选择。粗车外圆要求外圆粗车刀强度高，能在切削深度大或走刀速度快的情况下保持刀头坚固。精车外圆要求外圆车刀刀刃锋利、光洁。 主偏角75外圆车刀刀头强度高，生产中常选用为外圆粗车刀； 主偏角45弯头车刀，使用方便，还可以车端面和倒角，但因其副偏角大，工件表面加工粗糙，不适于精加工； 主偏角

18、90的外圆车刀可用粗车或精车，还可车削有垂直台阶的外圆和细长轴。,2）车刀在刀架上的安装高度,一般应使刀尖在与工件旋转轴线等高的地方安装时可用尾架顶尖作为标准，或在工件端面车一印痕，就可知道轴线位置，把车刀调整安装好。 车刀在刀架上的位置，一般应垂直于工件旋转轴线，否则会引起主偏角变化，还可能使刀尖扎入工件已加工表面或影响表面粗糙度质量。,（5）车床 1）车床的用途,车床主要用于加工零件的各种回转表面，如内外圆柱表面，内外圆锥表面，成形回转表面和回转体的端面等，有些车床还能车削螺纹表面。由于大多数机器零件都具有回转表面，并且大部分需要用车床来加工，因此，车床是一般机器制造厂中应用最广泛的一类机

19、床，约占机床总数的35%50%。在车床上，除使用车刀进行加工之外，还可以使用各种孔加工刀具（如钻头、铰刀、镗刀等）进行孔加工，或者使用螺纹刀具（丝锥、板牙）进行内、外螺纹加工。,2）车床的运动,为形成工件加工表面形状，车床必须具备以下运动：,工件的旋转运动：是车床的主运动，其功用是使工件得到所需要的切削速度，其特点是速度较高，消耗功率较大。 刀具的直线移动：是车床的进给运动，其功用是使毛坯上新的金属层被不断投入切削，以便切削出整个加工表面。 辅助运动：车床上切入运动以及刀架纵向或横向的快速运动，称为辅助运动，其功用是为表面成形运动创造条件，也是车床必不可少的运动。,3）车床的分类,为适应不同的

20、加工要求，车床分为很多种类。按其结构和用途不同，可分为： 卧式车床、立式车床、转塔车床、回轮车床、落地车床、液压仿形及多刀自动和半自动车床、各种专用车床（如曲轴车床、凸轮车床等）、数控车床和车削加工中心等。,（6）卧式车床 1）卧式机床的工艺范围及其组成,卧式车床的工艺范围很广，能适用于各种回转表面的加工，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转面；车削端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花、攻螺纹和套螺纹等工作。其中CA6140型卧式车床的通用性较强，但卧式机床的结构复杂且自动化程度低，加工过程中辅助时间较长，适用于单件、小批量生产及修理车间。,2）机床的传动系统,8.2.3外

21、圆表面的磨削加工,用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削。,磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它适用于零件精加工和硬表面的加工。 磨削的工艺范围很广，可以划分为粗磨、精磨、细磨及镜面磨。,（1）砂轮的特性与选择,砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和培烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺等不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定的。,1）磨料,磨料是砂轮的主要组成成分，它应具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时

22、的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。,常用磨料代号、特点及应用范围见下表。,常用磨料代号、特性及适用范围,2）粒度,粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。 对于颗粒尺寸大于40m的磨料，称为磨粒。 用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数表示。如60#的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。 对于颗粒尺寸小于40m的磨料，称为微粉。 用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉实际尺寸为20m。,砂轮的粒度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表

23、面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削脆而硬材料时，则选用较细的磨粒。粒度的选用见下表。,3）结合剂,结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。常用结合剂的种类、性能及适用范围见下表。,4）硬度,砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。砂轮的硬度等级见下表。,砂轮的硬度与磨料的硬度是两个完全不同的概念。硬度相同的磨料可以制硬度成不同的砂轮，砂轮的硬度主要决定于结合剂性质、数量

24、和砂轮的制造工艺。例如，结合剂与磨粒粘固程度越高，砂轮硬度越高。,砂轮硬度的选用原则是： 工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些，以便砂轮磨钝磨粒及时脱落，露出锋利的新磨粒继续正常磨削； 工件材料软，因易于磨削，磨粒不易磨钝，砂轮应选硬一些。但对于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时，由于切屑容易堵塞砂轮，应选用较软砂轮。 粗磨时，应选用较软砂轮； 而精磨、成形磨削时，应选用硬一些砂轮，以保持砂轮的必要形状精度。 机械加工中常用砂轮硬度等级为H至N（软2-中2）。,5）组织,砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态：紧密、

25、中等、疏松；细分成014中间，共15级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反之，组织号越大，磨粒比例越小。砂轮越疏松。,6）形状与尺寸,砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。常用砂轮的形状，有： 平形砂轮、双斜边砂轮、双面凹砂轮、杯形砂轮、碗形砂轮、 碟形砂轮、薄片砂轮、筒形砂轮。,常用砂轮形状、代号和用途,砂轮的特性均标记在砂轮的侧面上，其顺序是：,例如： 外径300mm，厚度50mm，孔径75mm，棕刚玉，粒度60，硬度L，5号组织，陶瓷结合剂，最高工作线速度35 m/s的平行砂轮， 其标记为： 砂轮1-3005575-A60L5V-35m/s （GB2

26、484-94）。,形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度,（2）外圆磨床的磨削方法,外圆表面磨削一般在外圆磨床或无心外圆磨床上进行，也可采用砂带磨床磨削。 在外圆磨床上磨削工件外圆时，轴类零件常用顶尖装夹，其方法与车削时基本相同，但磨床所用顶尖不随工件一起转动。这样，主轴与轴承的制造误差、轴承间隙、顶尖的同轴度误差等就不会反映到工件上，可提高加工精度。 盘套类工件则用心轴和顶尖装夹，所用心轴和车削心轴基本相同，只是形状和位置精度以及表面粗糙度要求较严格。 磨削短又无中心孔的轴类工件时，可用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹。,1）纵磨法,砂轮高速旋转起切削作用，工件旋转作圆周

27、进给运动，并和工作台一起作纵向往复直线进给运动。工作台每往复一次，砂轮沿磨削深度方向完成一次横向进给，每次进给（吃刀深度）都很小，全部磨削余量是在多次往复行程中完成的。当工件磨削接近最终尺寸时（尚有余量0.0050.01mm），应无横向进给光磨几次，直到火花消失为止。,纵磨法加工精度和表面质量较高，适应性强，用同一砂轮可磨削直径和长度不同的工件，但生产率低。在单件、小批量生产及精磨中，应用广泛，特别适用于磨削细长轴等刚性差的工件。,2）横磨法（切入法）,磨削时，工件不作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或间断地向工件作横向进给运动，直到磨去全部余量。横磨时，工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发

28、热量大而集中，所以易发生工件变形、烧刀和退火。,横磨法生产效率高，适用于成批或大量生产中，磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面及两侧都有台肩的轴颈。若将砂轮修整成形，也可直接磨削成形面。,3）综合磨法,先用横磨法将工件分段进行粗磨，相邻之间有515mm的搭接，每段上留有0.010.03mm的精磨余量，精磨时采用纵磨法。,这种磨削方法综合了纵磨和横磨法的优点，适用于磨削余量较大（余量0.70.6mm）的工件。,4）深磨法,磨削时，采用较小的纵向进给量（12mm/r）和较大的吃刀深度（0.20.6mm）在一次走刀中磨去全部余量。为避免切削负荷集中和砂轮外圆棱角迅速磨钝，应将砂轮修整成锥形或台阶形，

29、外径小的台阶起粗磨作用，可修粗些；外径大的起精磨作用，修细些。,深磨法可获得较高精度和生产率，表面粗糙度值较小，适用于大批大量生产中，加工刚性好的短轴。,（3）无心外圆磨床的磨削方法,无心外圆磨削是工件不定回转中心的磨削，为一种生产率很高的精加工方法。磨削时，工件置于磨轮和导轮（用橡胶结合剂作的粒度较粗的砂轮）之间，靠托板支撑。由于不用顶尖支撑，所以称无心磨削。,无心外圆磨床有两种磨削方式： 贯穿磨削法（纵磨法） 切入磨削法（横磨法）,无心外圆磨削时，工件不需打中心孔，安装方便，可连续加工，易于实现自动化，生产率高。由于工件夹在两个砂轮之间，不会因磨削力而被顶弯，有利于保证工件的直线性，尤其是

30、对细长轴类零件，优点更为突出。但无心外圆磨削机床调整费时，不能磨削断续表面(如带有长键槽或平面的外圆面)，因为导轮无法使这种零件旋转。,在磨床上磨削外圆表面时，应采用充足的切削液，一般磨钢件多用苏打水或乳化液；铝件采用加少量矿物油的煤油；铸铁、青铜件一般不用切削液，而用吸尘器清除尘屑。,（4）M1432A型万能外圆磨床,M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴轴肩以及端面和简单的成形回转表面等。它属于普遍精度级机床，磨削精度可达IT7IT6级，表面粗糙度值在1.250.08m之间。这种机床万能性强，但自动化程度较低，磨削效率不高，适用于工具车间，维修车间和单件小批生

31、产类型。其主参数为：最大磨削直径为320mm。,1）纵磨法磨外圆,用纵磨法磨外圆柱面，是长轴零件的首选磨削方法。,分析M1432A型万能外圆磨床的典型加工方法可知，机床必须具备以下运动：外圆磨和内圆磨砂轮的旋转主运动；工件圆周进给运动；工件（工作台）往复纵向进给运动；砂轮横向进给运动。此外，机床还应有两个辅助运动：砂轮横向快速进退和尾架套筒缩回，以便装卸工件。,2）转动工作台用纵磨法磨削长圆锥面,万能外圆磨床工作台由上下两层组成。上工作台装有头架和尾座，可相对于下工作台在水平面内转动很小的角度(10)，磨削锥度不大的长圆锥面。,磨削时，一般采用纵磨法，也可采用综合磨法。用转动工作台法磨圆锥，机

32、床调整方便，工件装夹简单，精度容易控制，加工质量好。,3）转动头架用纵磨法磨削圆锥面,当工件的圆锥半角超过工作台所能回转的角度时，可采用转动头架的方法来磨削外圆锥。,该方法适用于磨削锥度较大和长度较短的工件。,4）转动砂轮架横磨圆锥,当磨削锥度较大而又较长的工件时，只能用转动砂轮架的方法来磨削。,该方法磨削时，工作台不能作纵向进给，只能用砂轮的横向进给来磨削。因此工件的圆锥母线长度应小于砂轮的宽度，否则只能用分段接刀的方法进行磨削，磨削比较困难，一般很少采用。,5）用内圆磨装置转动头架磨内圆锥,在万能外圆磨床上装有内圆磨装置，内圆磨装置用于支撑磨内孔的砂轮主轴部件，由单独的电机驱动，不用时可以

33、翻转到砂轮架的上方。,8.3内圆表面加工 8.3.1内圆表面的加工方法,内圆表面（即内孔）是组成零件的基本表面之一。 内圆表面的可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。 常用的加工方法有：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔和磨孔等。 选择达加工法时，应考方虑孔径大小、深度、精度、工件形状、尺寸、重量、材料、生产批量及设备等具体条件。对于精度要求较高的孔，最后还须经珩磨或研磨及滚压等精密加工。,内圆表面加工方案,内圆表面加工方案（续上表）,8.3.2钻削加工,用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔；用扩孔钻对已有孔进行 扩大再加工方法称为扩孔。它们统称为钻削加工。,钻削加工主要在钻床上进行。钻削加工操作简便

34、，适应性强，应用很广。,（1）钻孔,钻孔最常用的刀具是麻花钻，用麻花钻钻孔的尺寸精度为IT13IT11，表面粗糙度Ra值为5012.5m，属于粗加工。钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工，例如螺栓孔、油孔等，也可作为质量要求较高孔的预加工。,麻花钻由工具厂专业生产，其常备规格为0.180mm。麻花钻的结构主要由柄部、颈部及工作部分组成,柄部： 是钻头的夹持部分，用以传递扭矩和轴向力。柄部有直柄和锥柄两种形式，钻头直径小于12mm时制成直柄，；钻头直径大于12mm时制成莫氏锥度的圆锥柄。 颈部： 是柄部和工作部分的连接部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。直柄钻头一般不制

35、有颈部。,钻头的运动,钻头的工作部分： 包括切削部分和导向部分。切削部分担负主要切削工作，切削部分由两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃及两个前刀面和两个后刀面组成。,导向部分的作用是当切削部分切入工件后起导向作用，也是切削部分的后备部分。导向部分有两条螺旋槽和两条棱边，螺旋槽起排屑和输送切削液作用，棱边起导向、修光孔壁作用。,麻花钻的主要几何角度有顶角2，螺旋角，前角o，后角o和横刃斜角等。这些几何角度对钻削加工的性能、切削力大小，排屑情况等都有直接的影响，使用时要根据不同加工材料和切削要求来选取。,麻花钻虽然是孔加工的主要刀具，长期以来一直被广泛使用，但是由于麻花钻在结构上存在着比较严重的

36、缺陷，致使钻孔的质量和生产率受到很大影响，这主要表现在：,钻头主切削刃上各点的前角变化很大，钻孔时，外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄弱，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。 钻头横刃较长，横刃及其附近的前角为负值，达-55-60。钻孔时，横刃处于挤刮状态，轴向抗力较大。同时横刃过长，不利于钻头定心，易产生引偏，致使加工孔的孔径增大，孔不圆或孔的轴线歪斜等。 钻削加工过程是半封闭加工。钻孔时，主切削刃全长同时参加切削，切削刃长，切屑宽，而各点切屑的流出方向和速度各异，切屑呈螺卷状，而容屑槽又受钻头本身尺寸的限制，因而排屑困难，切削液也不易注入切削区域，冷却和散热不良，大大降低了钻

37、头的使用寿命。,（2）钻深孔,对于孔的深度与直径之比l/d=510的普通深孔，可以用接长麻花钻加工；对于孔的深度与直径之比l/d510的深孔，必须采用特殊结构的深孔钻才能加工。深孔加工难度大，技术要求高，这是深孔加工的特点所决定的。因此，设计和使用深孔钻时时应注意钻头的导向，防止偏斜；保证可靠的断屑和排屑；采取有效的冷却和润滑措施。,1）单刃外排屑深孔钻,单刃外排屑深孔钻又称枪钻。主要用于加工直径d=320mm，孔深与直径之比l/d100的小深孔。其工作原理见图。切削时高压切削液（约为3.510a）从钻杆和切削部分的进液孔注入切削区域，以冷却、润滑钻头，切屑经钻杆与切削部分的V形槽冲出，因此称

38、之为外排屑。,枪钻的特点是结构较简单，钻头背部圆弧支承面在切削过程起导向定位作用，切削稳定，孔加工直线性好。,2）错齿内排屑深孔钻,错齿内排屑深孔钻适于加工直径d20mm，孔深与直径比l/d100的直径较大的深孔。其工作原理见图。切削时高压切削液（约26a）由工件孔壁与钻杆的表面之间的间隙进入切削区，以冷却、润滑钻头切削部分，并利用高压切削液把切屑从钻头和钻管的内孔中冲出。,错齿内排屑深孔钻的实现了分屑，便于切屑排出；切屑是从钻杆内部排出而不与工件已加工表面接触，所以可获得好的加工表面质量；分布在钻头前端的硬质合金导向条，实现了切削过程中的导向，增大了切削过程的稳定性。,3）喷吸钻,喷吸钻适用

39、于加工直径d=1665mm，孔深与直径比l/d100的中等直径一般深孔。喷吸钻主要由钻头、内钻管、外钻管三部分组成，钻头部分的结构与错齿内排屑深孔钻基本相同。其工作原理见图。,工作时，切削液以一定的压力从内外钻管之间输入，其中2/3的切削液通过钻头上的小孔压向切削区，对钻头切削部分及导向部分进行冷却与润滑；另外1/3切削液则通过内钻管上月牙形槽喷嘴喷入内钻管，由于月牙形槽缝隙很窄，喷入的切削液流速增大而形成一个低压区，切削区的高压与内钻管内的低压形成压力差，使切削液和切屑一起被迅速“吸”出，提高了冷却和排屑效果，,（3）扩孔,扩孔是用扩孔钻对工件上已钻出、铸出或锻出的孔进行扩大加工。扩孔可在一

40、定程度上校正原孔轴线的偏斜，扩孔的精度可达IT10IT9，表面粗糙的Ra值可达6.33.2m，属于半精加工。扩孔常用作铰孔前的预加工，对于质量要求不高的孔，扩孔也可作孔加工的最终工序。,扩孔钻与麻花钻相比，容屑槽浅窄，可在刀体上做出34个切削刃，所以可提高生产率。同时，切削刃增多，棱带也增多，使扩孔钻的导向作用提高了，切削较稳定。此外，扩孔钻没有横刃，钻芯粗大，轴向力小，刚性较好，可采用较大的进给量。,（4）铰孔,用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法，称为铰孔。铰孔是应用较普遍的对中小直径孔进行精加工的方法之一，它是在扩孔或半精镗孔的基础上进行的。根据铰

41、刀的结构不同，铰孔可以加工圆柱孔、圆锥孔；可以用于操作，也可以在机床上进行。铰孔后孔的精度可达IT9IT7，表面粗糙度Ra值达1.60.4m。,铰孔生产率高，容易保证孔的精度和表面粗糙度，但铰刀是定值刀具，一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。对于中等尺寸以下较精密的孔，钻扩铰是生产中经常采用的典型工艺方案。,（5）钻床,钻床主要是用钻头钻削直径不大，精度要求较低的孔，此外还可以进行扩孔、铰孔、攻螺纹等加工。加工时，工件固定不动，刀具旋转形成主运动，同时沿轴向移动完成进给运动。钻床的应用很广，如下图所示。,钻床的应用,1）立式钻床,钻床的主要类型有台式钻床

42、、主式钻床、摇臂钻床以及深孔钻床等。,立式钻床是应用较广的一种机床，其主参数是最大钻孔直径，常用的有25mm、35mm、40mm和50mm等几种。,立式钻床的特点是主轴轴线是垂直布置，而且位置是固定的。加工时，为使刀具旋转中心线与被加工孔的中心线重合，必须移动工件，因此立式钻床只适用于加工中小工件上直径d50mm的孔。,2）摇臂钻床,摇臂钻床广泛地用于大、中型零件上直径d80mm孔的加工。,其外形如图所示。主轴箱可以在摇臂上水平移动，摇臂既可以绕立柱转动，又可沿立柱垂直升降。加工时，工件在工作台或机座上安装固定，通过调整摇臂和主轴箱的位置，使主轴5中心线与被加工孔的中心线重合。,3）其它钻床,

43、台钻是一种加工小型工件上孔径d=0.113mm的立式钻床； 多轴钻床可同时加工工件上的很多孔，生产率高，广泛用于大批大量生产； 中心孔钻床用来加工轴类零件两端面上中心孔； 深孔钻床用于加工孔深与直径比l/d5深孔。,8.3.3镗削加工,镗孔是用镗刀在已加工孔的工件上使孔径扩大并达到精度和表面粗糙度 要求的加工方法。,镗孔是常用的孔加工方法之一，其加工范围广泛。 一般镗孔的精度可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值可达1.60.8m； 精细镗时，精度可达IT7IT6，表面粗糙度Ra值为0.80.1m。 根据工件的尺寸形状、技术要求及生产批量的不同，镗孔可以在镗床、车床、铣床、数控机床和组合机床上进行

44、。 一般回旋体零件上的孔，多用车床加工；而箱体类零件上的孔或孔系（即要求相互平行或垂直的若干孔），则可以在镗床上加工。,（1）镗刀,镗刀有多种类型，按其切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀；按其加工表面可分为通孔镗刀、盲孔镗刀、阶梯孔镗刀和端面镗刀；按其结构可分为整体式、装配式和可调式。,1）单刃镗刀,单刃镗刀刀头结构与车刀类似，刀头装在刀杆中，根据被加工孔孔径大小，通过手工操纵，用螺钉固定刀头的位置。刀头与镗杆轴线垂直可镗通孔，倾斜安装可镗盲孔。,2）双刃镗刀,双刃镗刀有两个对称的切削刃，切削时径向力可以相互抵消，工件孔径尺寸和精度由镗刀径向尺寸保证。,固定式双刃镗刀工作时，镗刀块可

45、通过斜楔、锥销或螺钉装夹在镗杆上，镗刀块相对于轴线的位置偏差会造成孔径误差。固定式双刃镗刀是定尺寸刀具，适用于粗镗或半精镗直径较大的孔。,可调节浮动镗刀工作时，镗刀块在镗杆的径向槽中不紧固，能在径向自由滑动，刀块在切削力的作用下保持平衡对中，可以减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差，而获得较高的加工精度。但它不能校正原有孔轴线偏斜或位置误差，其使用应在单刃镗之后进行。浮动镗削适于精加工批量较大、孔径较大的孔。,（2）镗床,镗床主要用于加工尺寸较大且精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求很严格的孔系， 如箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔系加工。 镗床工作时，由刀

46、具作旋转主运动，进给运动则根据机床类型和加工条件的不同或者由刀具完成，或者由工件完成。 镗床主要类型有卧式镗床、坐标镗床以及金刚镗床等。,1）卧式镗床,卧式镗床的外形如图所示。卧式镗床结构复杂，通用性较大，除可进行镗孔外，还可进行钻孔、加工各种形状沟槽、铣平面、车削端面和螺纹等。卧式镗床的主参数是镗轴直径。它广泛用于机修和工具车间，适用于单件小批量生产。,卧式镗床的主运动有： 镗轴和平旋盘的旋转运动（二者是独立的，分别由不同的传动机构驱动）； 进给运动有： 镗轴的轴向进给运动，平旋盘上径向刀架的径向进给运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台的纵向、横向进给运动； 辅助运动有： 工作台转位，后立柱纵

47、向调位，后立柱支架的垂直方向调位，以及主轴箱沿垂直方向和工作台沿纵、横方向的快速调位运动。,2）坐标镗床,该类机床上具有坐标位置的精密测量装置，加工孔时，按直角坐标来精密定位，所以称为坐标镗床。坐标镗床是一种高精度机床，主要用于镗削高精度的孔，特别适用于相互位置精度很高的孔系，如钻模、镗模等的孔系。,8.3.4拉削加工,在拉床上用拉刀加工工件的工艺过程，称为拉削加工。,拉削工艺范围广，不但可以加工各种形状的通孔，还可以拉削平面及各种组合成形表面。由于受拉刀制造工艺以及拉床动力的限制，过小或过大尺寸的孔均不适宜拉削加工（拉削孔径一般为10100mm，孔的深径比一般不超过5），盲孔、台阶孔和薄壁孔

48、也不适宜拉削加工。,1）适用于拉削加工的典型工件截面形状,2）拉刀,根据工件加工面及截面形状不同，拉刀有多种形式。常用的圆孔拉刀结构见图所示，其组成部分包括：,前柄：用以拉床夹头夹持拉刀，带动拉刀进行拉削。 颈部：是前柄与过渡锥的连接部分，可在此处打标记。 过渡锥：起对准中心的作用，使拉刀顺利进入工件预制孔中。 前导部：起导向和定心作用，防止拉孔歪斜，并可检查拉削前的孔径尺寸是否过小，以免拉刀第一个切削齿载荷太重而损坏。 切削部：承担全部余量的切除工作，由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。 校准部：用以校正孔径，修光孔壁，并作为精切齿的后备齿。 后导部：用以保持拉刀最后正确位置，防止拉刀在即将离开工

49、件时，工件下垂而损坏已加工表面或刀齿。 后柄：用作直径大于60mm既长又重拉刀的后支承，防止拉刀下垂。直径较小的拉刀可不设后柄。,3）拉孔的工艺特点,分析圆孔拉刀的结构可知，拉刀是一种高精度的多齿刀具，由于拉刀从头部向尾部方向其刀齿高度逐齿递增，拉削过程中，通过拉刀与工件之间的相对运动，分别逐层从工件孔壁上切除金属，从而形成与拉刀的最后刀齿同形状的孔。,拉孔与其它孔加工方法比较，具有以下特点：,生产率高：拉削时，拉刀同时工作的刀齿数多、切削刃总长度长，在一次工作行程中就能完成粗、半精及精加工，机动时间短，因此生产率很高。 可以获得较高的加工质量：拉刀为定尺寸刀具，有校准齿对孔壁进行校准、修光；拉孔切削速度低（e=28m/min），拉削过程平稳，因此可获得较高的加工质量。一般拉孔精度可达IT8IT7级，表面粗糙度Ra值为1.60.1m。 拉刀使用寿命长：由于拉削速度低，切削厚度小，每次拉削过程中，每个刀齿工作时间短，拉刀磨损慢，因此拉刀耐用度高，使用寿命长。 拉削运动简单：拉削的主运动是拉刀的轴向移动，而进给运动是由拉刀各刀齿的齿升量fz来完成的。因此，拉床只有