机械制造工程第十一章节PPT课件.ppt

第十一章零件典型表面的切削成形方法 教学时数 4学时教学目的与要求 1 掌握各类表面常用加工方法 工艺特点及应用 2 具有合理选择加工方法的初步能力 教学内容 1 外圆表面加工 2 内圆表面加工 3 平面加工 4 成形面加工 重点 难点 重点 各种表面加工方法的工艺特点及应用条件 难点 能根据加工要求合理选用加工方法与加工方案 参考文献 1 沈其文主编 材料成形工艺基础 第三版 武昌 华中科技大学出版社 2001 2 卢秉恒主编 机械制造技术基础 北京 机械工业出版社 2005 第一节外圆表面加工 车削加工 用车刀在车床上加工工件的工艺过程 主运动 工件的旋转运动 进给运动 刀具的直线运动 所以 车削加工适宜各种回转体表面的加工 一 外圆表面的车削 1 普通车床 范围广 效率低 单件小批加工 一 常用车床 2 六角车床 效率高 装夹的刀具多 中批量加工 3 自动半自动车床 效率高 大批量加工 4 立式车床 加工直径大 长度短的大型盘套类零件 5 数控车床 加工效率高 更灵活 二 工件装夹的方法 1 卡盘装夹 适用于L D 4的工件 2 顶尖装夹 适用于L D 4 10的工件 3 心轴装夹 适用于盘 套类零件的精加工 4 其它附件 跟刀架 中心架 花盘等 1 普通外圆磨床 二 外圆表面的磨削 一 外圆磨床 较大批量 直径比较小的轴 销类零件 2 无心外圆磨床 二 外圆磨削方式 1 纵磨法 2 横磨法 3 深磨法 三 外圆车削和磨削特点比较 1 车削单位时间内的切削量大 2 车削外圆的同时 可以车削端面和孔 磨削只能磨外圆和端面 3 车削的经济和最高精度都比磨削低 4 适合加工的材料硬度不同 四 应用条件 1 车削 中等以下硬度材料的粗加工或半精加工 以及软材料的精加工 2 磨削 中等以上硬度材料的半精加工或精加工 硬度很高材料的粗加工 加工方法 车 磨 研磨 外圆面的技术要求 尺寸精度 本身的尺寸精度 直径 长度等 形状精度 圆度 圆柱度等 位置精度 同轴度 垂直度等 表面质量 五 外圆表面加工方法的选择 第二节内圆表面 孔 的加工 一 按用途分 1 配合孔 一 孔的分类 2 非配合孔 二 按结构特点分 1 通孔 盲孔 100mm以上 2 大孔 100 10mm之间 中孔 10mm以下 小孔 3 光孔 台阶孔 4 深孔 一般深度孔 二 用固定尺寸刀具加工孔 一 钻孔 钻削加工 用钻头在实体零件上加工孔的方法 刀具 钻头 设备 钻床 车床 镗床 铣床 1 钻头 柄部 尾部 夹持 颈部 连接 过渡 作用 工作部分 导向部分 导向作用 切削部分 担负主要的切削工作 2 钻削用量 钻削深度 进给量 钻削速度 m s 颈部 3 钻削工艺特点 1 钻孔时钻头易产生 引偏 引偏 方式 轴线引偏 刀具旋转 钻床上钻孔 孔径扩大 工件旋转 车床上钻孔 2 排屑困难 3 散热条件差 使工件表面质量降低 卡死 甚至折断钻头 钻削产生的热量大部分集中在工件和钻头中 而且不易传散出去 使刀具磨损加剧 4 钻削的应用 钻孔主要用于粗加工 如螺钉孔 油孔 内螺纹底孔等 单件 小批生产中 小型工件上的小孔 D 13mm 常用台式钻床加工 中 小型工件上较大的孔 D 50mm 常用立式钻床加工 大型工件上的孔 则采用摇臂钻床加工 回转体工件上的孔 多在车床上加工 初加工 粗加工 二 扩孔 用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工 1 扩大孔径 扩孔目的 2 半精加工 提高孔的加工精度和表面质量 三 铰孔 用绞刀对工件上已有的孔进行精加工 钻 扩 铰是非常典型的工艺 钻 扩 铰只能保证孔本身的精度 不易保证孔与孔之间的尺寸精度和位置精度 四 拉孔 用拉刀在拉床加工工件的工艺方法 三 孔的镗削 用镗刀对已有的孔进行再加工 1 镗刀 单刃镗刀 双刃浮动镗刀 费用低 适于较小批量加工 费用高 适于较大批量加工 2 机床 镗床 车床 箱体类零件上的孔或孔系 回转体零件中心部位的孔和小型支座类零件上的孔 3 特点 1 加工范围广 可加工小孔 中孔和大孔 2 加工质量 加工效率对工人技术要求高 效率低些 4 应用 1 适合单件小批非标准尺寸中小孔的加工 2 各种批量加工大孔 在镗床上除可加工孔或孔系外 还可加工平面 沟槽 钻 扩铰孔等 四 孔的磨削 在内圆磨床上进行 采用卡盘或专用夹具装夹 特点 1 比镗孔加工质量高 对孔径进行精加工 2 灵活性大 适应性强 效率比较低 3 可加工高硬材料 不适合加工软材料 应用 主要是中等以上硬度孔的精加工或半精加工 尤其是淬火后高硬度的孔 加工方法 钻 扩 铰 车 镗 拉 铣 磨 珩磨 内圆面的技术要求 尺寸精度 本身的尺寸精度 直径 长度等 形状精度 圆度 圆柱度等 位置精度 同轴度 垂直度等 表面质量 在实体材料上加工孔 钻 零件上已铸出 锻出孔 直接扩孔 镗孔 直径大于100mm的孔 镗孔 五 内圆面 孔 的加工 第三节平面加工 1 外平面 一 平面类型及技术要求 2 内平面 板 箱体零件的外表面 轴盘 套零件的端面 槽内平面 方孔的键槽 a 不通槽 b 半通槽 c 通槽 a 键槽 b 四方孔 c 六方孔槽内平面孔内平面 1 平面与基准间的尺寸精度 平面技术要求 2 平面本身的平面度 直线度及与其他表面间的平行度 垂直度 倾斜度等位置精度 3 表面粗糙度 二 平面的车削 车削平面的加工精度一般可达IT8 IT10 表面粗糙度Ra1 25 5 m 轴 盘 套等回转体零件的端面 一般都采用车削加工 这些零件的端面一般要求与内 外圆轴线有垂直度要求 因此应与外圆或孔在一次安装中同时加工完成 以保证它们之间的相互位置要求 箱体零件上的孔端面 往往要求与孔的轴线垂直 可在镗床上一次安装中同时加工出孔和端面 1 铣削加工设备 铣床 龙门铣床 升降台式铣床 立式铣床 卧式铣床 2 铣削方式 周铣 端铣 用圆柱铣刀铣平面 用端铣刀铣平面 铣削是平面加工的主要方法之一 三 平面的铣削 顺铣 在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同 逆铣 在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反 1 周铣 顺铣 逆铣 刀具寿命长 工件表面质量高 有利于工件的加紧 工件表面质量低 刀具磨损严重 不利于工件的加紧 2 端铣 对称铣 铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线重合 不对称铣 铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合 3 铣削工艺特点及应用 1 铣削特点 2 铣削的应用 1 生产率高 多齿刀具 速度高 2 散热条件好 3 容易产生振动 主要加工平面 同时可加工沟槽 成形面 切断等 四 平面的刨削 刨削是平面加工的主要方法之一 刨床 牛头刨床 适于加工中 小型零件 龙门刨床 适于加工大型零件 插床 主要加工工件内表面 如键槽 花键等 1 刨削的工艺特点 1 生产率较低 2 通用性好 2 刨削的应用 主要用于加工平面 也广泛用于加工各种沟槽 成形面等 铣削与刨削特点比较 1 工艺投入费用 铣削费用高 2 加工效率 一般情况下 铣削效率高 如果加工狭长平面则刨削的加工效率高 3 加工质量 相当 铣削略高 4 加工范围 铣削范围大 应用条件 铣削 各种批量加工 没有淬硬的外表面 刨削 单件小批加工 没有淬硬的外表平面 五 平面的插削与拉削 孔内平面的加工一般在插床和拉床上进行 刀具 插刀 拉刀 单刃刀具 多刃成形刀具 试切法 成形刀具法 特点比较 投入费用 拉削高于插削 加工质量 拉削质量高 加工效率 拉削效率高 灵活性 插削灵活性大 使用范围 插削范围广 应用条件 插削 单件小批加工 各类孔类平面和沟槽 拉削 大批量加工 某些孔内平面和沟槽 周磨 端磨 加工效率低 多用于加工质量要求较高的工件 效率高 多用于加工质量要求不高的工件 或代替铣削作为精磨前的预加工 1 平面磨床的种类和应用 卧轴式 立轴式 六 平面的磨削 平面磨削主要用来加工质量要求高的外表平面及淬火钢等硬度较高的材料外表平面的加工 2 平面磨削特点 1 加工质量高 2 可加工高硬材料 3 适合加工外表平面和沟槽 应用 主要适用于中等以上硬度 外表平面和沟槽的精加工和半精加工 加工方法 车 端面 铣 刨 插 拉 磨 研磨等 平面的技术要求 形状精度 平面度 直线度等 位置精度 平行度 垂直度等 表面质量 七 平面的加工 八 光整加工 1 何谓光整加工 光整加工是指研磨 珩磨 超级光磨 抛光等加工方法 是在工件表面已精加工的基础上的继续加工 目的是达到更高的加工精度 IT6以上 和更好的表面质量 2 常用加工方法 1 何谓光整加工 1 研磨 适用于外圆 孔 平面 2 超级光整 磨 适用于外圆 3 珩磨 适用于孔 4 抛光 适用各种表面 3 加工特点 1 研磨 微量切削加化学氧化 2 珩磨 超级光整 微量切削 3 抛光 微量切削加化学氧化以及微显塑流 4 共同特点 1 投入小 2 加工效率低 3 都能达到超精表面质量要求Ra 0 025um 4 都不能提高位置精度 5 尺寸精度和形状精度都不高 5 应用 1 研磨 手工 单件小批 小尺寸外圆 孔 平面 2 超级光整 直径和长度尺寸较大的外圆表面的超精加工 机械 较大批量 小尺寸外圆 孔 平面 3 珩磨 较大批量孔 4 抛光 对只要低的粗糙度 不要求精度的各种表面 4 零件种类 形状 结构 特征 九 各种表面的加工方案及应用条件 1 生产批量 2 工件加工的质量要求 3 工件材料的硬度 与加工工艺投入 加工效率相联系 与最后一种加工方法所加工的质量有关 与最后一种方法所用工具硬度有关 与最后一种加工方法的应用对象相关 第四节成型面的加工 1 回转体成形面 一 成型面型的种类 2 直线成形面 3 立体成形面 二 成形面的加工 特点 操作简单 投入费用 灵活性差 可加工对象受限制多 可加工回转 直线 不能加工立体 适于加工较大批量 尺寸较小的直线成形面 二 运动轨迹法加工成形面 1 按划线或样板加工 特点 不需要专门设计 制造成形刀具和靠模 灵活性大 适于单件 小批量加工 一 成形刀具法加工成形面 2 靠模法加工 特点 需要根据零件形状和尺寸要求设计制造专用靠模 需要较长的生产准备时间和较高的费用 故适用于较大尺寸形面的较大批量加工 3 程序控制法加工 特点 生产准备时间短 费用低 灵活性大 但机床费用高 技术复杂 适用于加工对象更换频繁 形面复杂的中小批量加工 三 成形刀具与运动轨迹复合成形法 三 螺纹加工 效率低 质量高 适应性强 对工人技术要求高 应用于单件小批的非标准螺纹的加工 一 车螺纹和铣螺纹 车螺纹 铣螺纹 效率高 质量低 适应性受限制 对工人技术要求低 应用于较大批量加工质量要求低的螺纹 螺纹 铣螺纹 车螺纹 螺纹 车螺纹 铣螺纹 二 用丝锥 板牙加工螺纹 操作简单 生产率高 加工费用低 但加工精度不太高 只能加工较小尺寸螺纹 16mm以下 和较大批量加工非标准尺寸螺纹 攻丝 套扣 攻丝 套扣 滚压螺纹 滚丝 搓丝 的主要特点加工效率高 加工精度高 表面粗糙度低 设备简单 材料利用率高 适用于加工硬度不高 塑性好 中小直径和齿高不太大的外螺纹 不适于加工内螺纹 方牙螺纹和薄壁零件上的螺纹 三 滚压法加工螺纹 滚压螺纹 滚压螺纹 磨床结构复杂 精度高 加工效率低 加工费用高 所以磨螺纹一般用于加工硬度高的精密螺纹 如精密丝杠 测量用螺纹 螺纹丝锥等 四 磨螺纹 磨螺纹 磨螺纹 四 齿轮加工 刀具简单 设备通用 加工精度低 IT9级以 效率低 适用于单件小批量加工低精度齿轮 一 铣齿和拉齿 成形法 铣齿 拉齿 刀具结构复杂 成本高 加工精度高 表面粗糙度低 生产效率高 适用于大批量加工直径不太大的直齿内齿轮 齿轮 铣齿 齿轮 铣齿 加工效率略低于滚齿 可加工外齿轮 内齿轮和相距较近的双联 多联齿轮 二 插齿和滚齿 展成法 插齿 滚齿 可以加工直齿轮 还可加工螺旋圆柱齿轮和蜗轮 但不能加工内齿轮和相距较近的双联齿轮中的较小直径的齿轮 都可用同一模数的刀具 加工出同模数不同齿数的齿轮 加工精度高 都可达到IT7 8级 都比铣齿的加工效率高 刀具数量少 需专门化机床 滚齿 插齿 插齿 滚齿 加工精度可达IT6 7级 表面粗糙度低 Ra 0 4 0 8um 机床结构简单 生产效率高 可以修正齿轮精度 不能加工淬硬的齿轮 三 剃齿 剃齿 剃齿 加工精度可达IT6 7级 表面粗糙度更低 Ra 0 16 0 32um 修正误差的能力不强 主要用