金属工艺学-第三章 各种加工方法综述

第三章 常用加工方法综述,第一节 车削的工艺特点及其应用,一、车削加工方法及工件的装夹,1.易于保证工件各加工面的位置精度,第三章 常用加工方法综述,第一节 车削的工艺特点及其应用,二、车削的工艺特点,2.切削工程比较平稳车削时切削力基本上不发生变化，车削过程比刨削和铣削平稳，车削允许采用较大的切削用量进行高速或强力切削，有利于提高生产效率。3.适合用于有色零件的精加工当有色金属零件表面粗糙度Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，而要用车削或铣削等。,4.刀具简单车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨和安装较方便。,三、车削的应用,车削加工的范围很广，常用于加工带有旋转表面的各种不同形状的零件，如圆柱体、圆柱孔、圆锥体、成形面和各种螺纹等。就基本内容来说，它可以车外圆、车端面、切断和切槽、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车各种螺纹、车内外锥面、车成形面、滚花和盘绕弹簧等因机器中带旋转表面的零件所占比例较大，再加上在车床上如果装上其它附件和夹具，还可以进行磨削、研磨、抛光等。因此，车削加工在机械制造业中，无论是成批大量生产，还是在单件小批生产以及在机械维修管理方面，都占有重要的地位。车床一般约占金属切削机床的50%，在生产中具有重要的地位。 车床加工精度尺寸公差等级一般为IT11IT7，表面粗糙度值为12.50.8m。 单件小批生产各种轴盘套多用卧式车床或数控车床，直径大而短的重型零件多用立式车床，成批生产外形复杂具有内孔螺纹等的中小型件多用砖塔车床，大批大量生产形状不太复杂的小型零件多用半自动自动车床。,四、工件的安装,对于较长的的工件，或必须经过多次装夹才能加工好的工件（如长轴、长丝杠等），以及工序较多，在车削后还要进行铣削或磨削的工件。为了保证每次装夹时的安装精度(如同轴度要求)，可用两顶尖来安装。两顶尖安装工件方便，不需校正，安装精度高。用顶尖安装工件必须先在工件的端面，用中心钻在车床或专用机床上钻出中心孔，如图所示。,用两顶尖安装虽然精度高，但刚性较差。对于较重的工件，如果用两顶尖安装的方式，则稳定性不够。难以提高切削用量。在这种情况下，可采用一端夹住(用三爪或四爪卡盘)，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一个限位支承(图721a)，或利用工件的台阶作限位(图721b)。 这种装卡方法比较安全。能承受较大的轴向切削力。一夹一顶安装方法刚性好，轴向定位正确。因此，车削轴类零件时，常采用这种方法。,车端面过程,第二节 钻、镗削的工艺特点及其应用,各种机器的零件上分布着许多大小不同的孔，孔加工方法的选择，取决于对孔加工精度、表面粗糙度的要求；孔径大小、深浅、工件形状、尺寸、重量、材料、批量及车间设备等情况。其中那些数量多，直径小，精度不很高的孔，都是在钻床上加工出来的。,钻孔时，工件固定，钻头安装在钻床主轴上作旋转运动，称为主运动；同时，钻头沿轴线方向移动，称为进给运动。,一、钻削过程,1.容易产生“引偏” 引偏是指加工时由于钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。钻头按结构和作用可分为麻花钻、中心钻和专用钻头。钻孔最常用的刀具是麻花钻。麻花钻一般用高速钢制成，淬硬后达HRC6268。标准麻花钻由三部分组成，即柄部、颈部和工作部分。其结构如图所示。钻头结构上存在刚性差、导向性差等缺点 。,二、钻削的工艺特点,在实际加工中，常用以下措施来减少引偏：（1）预钻锥形定心坑（2）用钻套为钻头导向（3）钻头的两个主切削刃刃磨对称2.排屑困难 为了改善排屑条件，可在钻头上修磨出分屑槽，以利于排屑。3.切削热不易传散 钻削时，大量高温切屑不能及时排出，切削液难以注入到切削区，切屑与刀具之间的摩擦很大。因此，切削温度较高，致使刀具磨损加剧，这就限制了钻削用量和生产效率的提高。,三、钻削的应用,钻孔的加工精度一般为ITl3IT11，表面粗糙度为Ra5012.5m。因此，钻孔可用于精度要求不高的螺纹底孔、螺栓过孔和油孔的加工。 单件小批生产中，中小型工件上的小孔D13mm常用台钻加工，较大的孔D80100mm)、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。,镗短孔,镗长孔或同轴孔,单刃镗刀镗孔：1、适应性广、灵活。2、可校正原有孔的轴线歪斜。3、生产率低，适于单件小批。 多刃镗刀镗孔：1、加工质量较高。2、生产率较高。3、刀具成本较高。适用于批量生产、精加工箱体类零件上尺寸较大的孔。,镗孔精度较高，一般可达IT8IT7，表面粗糙度值为Ra0.81.6m；精镗时可达IT7IT6，表面粗糙度值为Ra0.20.8m，所以多用于加工精密的孔。箱体类零件上的孔或孔系(即要求相互平行或垂直的若干个孔)，常用镗床加工。 镗孔可在多种机床上加工，回转体零件上的孔多在车床上加工，箱体类零件上的孔或孔系则常用镗床加工。,第三节 刨、拉削的工艺特点及其应用,1.通用性好 由于刨刀的制造和刃磨简单而经济，生产准备时间短，机床调整灵活方便，加工适应性强，故在单件小批量生产及修配工件中，仍广泛应用。2.生产率低 在批量生产中常被铣削等加工方法所代替。但对狭长表面的加工，刨削生产率较高。刨削加工精度可达IT9IT8级，表面粗糙度可达Ra l2.51.6m,第三节 刨、拉削的工艺特点及其应用,一、刨削的工艺特点,二、刨削的应用,刨床主要用来加工平面(水平面、垂直面、斜面)、槽(直槽、T形槽、V形槽、燕尾槽)及一些成形面。 牛头刨刨削长度不超过1000mm,所以适用于加工中小型工件。龙门刨用于加工大型工件或同时加工多个中小型工件。 插床又叫立式牛头刨，用于加工孔内直槽，如键槽等。也可加工多边形孔、盲孔及有台阶的内表面等。,三、拉削,三、拉削,特点：1）生产率高 加工余量是借助于拉刀的一组刀齿分层切除。所以拉刀通过工件后，一次即加工完毕。可一次完成粗加工、半精加工和精加工，生产效率很高，加工质量较好。 2）加工精度高 表面粗糙度小其加工精度一般为IT9IT7级，表面粗糙度一般为Ra1.60.8m。 3）拉床结构和操作比较简单,4）拉刀价格昂贵 由于一把拉刀只能加工一种尺寸的表面，且拉刀较昂贵。,5）加工范围广 拉削加工主要用于大批量生产，可以加工各种形状的通孔。,刨平面过程,第四节 铣削的工艺特点及其应用,一、铣削方式,1、端铣 端铣平面时，刀具刚性好，切削厚度变化小，切削平稳；同时参与切削的刀齿多，生产率较高。,与刨床相比较，铣削的切削速度高，而且又是多刃连续切削，所以生产率较高。铣削的加工精度为IT9IT7，表面粗糙度值Ra为：6.31.6m。,2.周铣法与端铣法的比较,3、周铣 用周铣法铣平面时，有顺铣和逆铣两种方式：,(1) 逆铣 逆铣的优点是铣削过程平稳，工件装夹可靠；缺点是刀具磨损较快，工件表面粗糙；（2）顺铣 顺铣克服了逆铣的某些缺点，但顺铣时，切削力的水平分力可引起工作台在铣削过程中带动工件沿进给方向产生向前窜动，引起铣削过程的不平稳。,三、铣削的应用,1.生产率高2.容易产生振动3.刀齿散热条件好4.应用范围广,二、铣削的工艺特点,1：磨粒从工件表面划过，只有弹性变形而无切削2：磨粒切入工件表层，刻划出沟痕并形成隆起。3：切削层厚度增大到某一临界值，切下切削。,第五节 磨削的工艺特点及其应用,一、磨削过程,磨削主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、平面及成形表面(如花键、螺纹、齿轮等)的精加工。,二、磨削过程,1.精度高、表面粗糙度小 磨削加工的精度可达IT7IT6，表面粗糙度为Ra0.20.8m。 高精度磨削，加工精度可超过IT5，表面粗糙度Ra0.10.008m。2.砂轮有自锐作用3.背向磨削力Fp较大4.磨削温度高 磨削过程中，由于磨削速度很高，砂粒与工件表面的摩擦产生很高温度，局部可达8001000以上，在这样的高温下，会使工件表面产生烧伤现象，工件材料性能发生改变，影响了质量。因此，为了减少摩擦和散热，降低磨削温度，及时冲走磨屑和碎裂或脱落的磨粒，以保证工件表面质量，在磨削过程中需使用大量的冷却液。,二、磨削的工艺特点,三、磨削的工艺特点,1.外圆的磨削,四、磨削应用,三、磨削的应用和发展,1.外圆磨削 (1) 纵磨法 工件精度及表面粗糙度较好。纵磨法适应性较大，可以用一个砂轮加工不同长度的各种工件，但生产率低。目前广泛用于单件、小批生产以及精磨中，特别适用于细长轴的磨削。在外圆磨床上磨削外圆，需要如下几种运动主运动 砂轮的高速旋转。圆周进给运动 工件以本身轴线定位进行旋转。纵向进给运动 工件沿着本身的轴线作往复运动。,(2) 横磨法 又称切入磨法或径向磨法。如图1113所示，磨削时，工件不作纵向往复运动，而砂轮以慢速作连续地或断续地向工件作横向进给运动，直至磨去全部磨削余量为止。横磨法生产率高，但加工精度和表面粗糙度不如纵磨法高。它适用于磨削长度较短的外圆表面及两侧都有台阶的轴颈。（3）综合磨法（4）深磨法,2.孔的磨削,2.孔的磨削 孔的磨削可以在内圆磨床上进行，也可以在万能外圆磨床上进行。磨孔与铰孔或拉孔比较，具有以下特点：（1）可以加工淬硬的工件孔（2）不仅能保证孔本身的尺寸精度和表面质量，还可以提高 孔的位置精度和轴线的直线度。（3）用同一个砂轮可以磨削不同直径的孔（4）生产率比铰孔低，比拉孔更低磨孔与磨外圆相比： 1）表面粗糙度较大 2）生产效率较低,3.平面