机械加工工艺轴类零件的磨削、光整加工ppt课件

机械加工工艺：典型零件加工,轴类零件的车削加工,轴类零件的磨削和光整加工,1,矩形螺纹又称方牙螺纹，属于非标准螺纹。其标记是由矩形公称直径螺距来表示，如：矩形366；矩形406等。,锯齿形螺纹的牙形角不对称，有33和45两种。锯齿形螺纹的代号由螺纹的特征代号“B”和公称直径螺距表示，如B406，B448等。,（2）矩形螺纹,梯形螺纹的代号由螺纹的特征代号“Tr”、公称直径螺距表示，如Tr366；Tr406等。,（3）梯形螺纹,（4）锯齿形螺纹,（十一）车螺纹,1螺纹代号,（1）三角螺纹代号,普通粗牙三角螺纹代号由螺纹特征代号“M”和公称直径表示，如M8，M10等。普通细牙三角螺纹代号由螺纹特征代号“M”和公称直径螺距表示，如：M161.5，M101.25等。,轴类零件加工：车削技能,螺纹的加工方法很多：车、铣、套、攻、磨等。,应根据零件的技术要求、批量及尺寸大小来选择加工方法。,因车螺纹的适应性强（公、英、模，直径大小、不同的P、精度、批量，内外螺纹），所以应用最广，也是最简单的方法。因此只介绍车螺纹。,2,车刀的刀尖角一定要等于螺纹的牙形角。精车时车刀的前角应等于零;粗车时允许有515的前角。因受螺旋升角的影响，车刀两侧面的静止后角应刃磨得不相等，进给方向的较大，一般应保证两侧面均有35的工作后角。车刀两侧刃的直线度要好。,2螺纹车刀,（十一）车螺纹,1螺纹代号,螺纹车刀属成形刀具，要保证螺纹牙形精度，必须正确刃磨和装夹车刀。对螺纹车刀的共同要求如下：,（1）对螺纹车刀的基本要求,因受螺旋线的影响，车右螺纹时，左侧的后角（oL）应等于工作后角加上螺旋升角；为保证刀头有足够的强度,车刀右侧的刃磨后角（oR）应等于工作后角减去螺旋升角。,精度要求较高的螺纹，车刀的前角最好为零。当前角在515时,其两侧刃间的夹角应比牙型角小0.51.5,否则车出的螺纹牙型将大于规定要求。,车削技能,3,（2）螺纹车刀的安装,2螺纹车刀,（1）对螺纹车刀的基本要求,1螺纹代号,车削技能,（十一）车螺纹,4,（3）车螺纹的方法和步骤,（2）螺纹车刀的安装,车三角螺纹的方法有低速车削和高速车削两种。低速车削使用高速钢螺纹车刀，高速车削使用硬质合金螺纹车刀。低速车削精度高，表面粗糙度值小，但效率低。高速车削效率高，能比低速车削提高1520倍，只要措施合理，也可获得较小的表面粗糙度。因此高速车螺纹在生产实践中被广泛采用。,高速车削螺纹时，由于车刀对工件的挤压力很大，容易使工件胀大，所以车削螺纹前工件的外径应比螺纹的大径小，当车削螺距为1.53.5mm的工件时，工件外径尺寸可车小0.15mm0.25mm。,2螺纹车刀,（1）对螺纹车刀的基本要求,1螺纹代号,车削技能,（十一）车螺纹,5,按螺纹规格车螺纹外圆，并按所需长度刻出螺纹长度终止线。先将螺纹外径车至尺寸，然后用刀尖在工件上的螺纹终止处刻一条微可见线，以它作为车螺纹的退刀标记。根据工件的螺距P，查机床上的标牌，然后调整进给箱上手柄位置及配换挂轮箱齿轮的齿数以获得所需要的工件螺距。确定主轴转速。初学者应将车床主轴转速调到最低速。,（3）车螺纹的方法和步骤,1）准备工作,2）车螺纹的操作过程,具体操作过程见下图,高速车削螺纹时，由于车刀对工件的挤压力很大，容易使工件胀大，所以车削螺纹前工件的外径应比螺纹的大径小，当车削螺距为1.53.5mm的工件时，工件外径尺寸可车小0.15mm0.25mm。,（2）螺纹车刀的安装,2螺纹车刀,（1）对螺纹车刀的基本要求,1螺纹代号,车削技能,（十一）车螺纹,6,2）车螺纹的操作过程,车削技能,7,3）车螺纹的进刀方法,车螺纹的进刀方法有直进法、左右切削法和斜进法三种。,车螺距较小（P2）的三角螺纹时，多采用直进法。,因直进法车刀两切削刃同时切削，排屑不畅，受力大，车刀磨损加剧，工件表面粗糙度大，因此当螺距2mm时，一般采用左右切削法或斜进法，但因其操作复杂，不易车出清晰的牙形，且车刀单向受力，会增大牙形误差，因此采用左右切削法或斜进法经多次走刀完成粗加工后，最后再直进法精车，以保证螺纹的牙形精度。,车削技能,8,（十二）车偏心,偏心轴、偏心套一般都在车床上加工。,车削技能,9,（十二）车偏心,1用四爪卡盘车偏心,在四爪卡盘上车偏心时，必须按已划好的偏心和侧母线找正，使偏心轴线与车床主轴轴线重合。,当数量少、长度短，不便于在两顶尖上装夹时，可装夹在四爪卡盘上车偏心。,2在两顶尖间车偏心,一般的偏心轴，只要两端面能钻偏心轴线的中心孔，有鸡心夹头的装夹位置，都应该用两顶尖装夹车偏心。因为这种方法与普通车外圆没有多大区别。,这种方法的优点是因为偏心中心孔已钻好，不需要找正偏心，省时。且定位精度高。,车削技能,10,1用四爪卡盘车偏心,2在两顶尖间车偏心,3用三爪卡盘车偏心,长度较短的偏心工件，也可以在三爪卡盘的一个卡爪上垫一块垫片，使工件产生偏心来车削。见图。,垫片的厚度可用下面近似公式计算：,x1.5ek,式中：e工件的偏心距，mm；k修正值（由试车后求得，即k1.5e），mm；e试车后实测偏心距与要求偏心距的误差,（即eee测），mm；e测实测偏心距，mm。,车削技能,（十二）车偏心,11,1用四爪卡盘车偏心,2在两顶尖间车偏心,3用三爪卡盘车偏心,例：车削偏心距e2mm的工件，试计算垫片的厚度x。,解：,先不考虑修正值，按公式近似计算出垫片厚度x：,x1.5e,垫入3mm厚的垫片进行试切，试切后实测偏心距为2.04mm，,则偏心距误差为：,eee测,22.04,0.04mm,k1.5e,1.5（0.04）,0.06mm,垫片厚度的正确值为：,x1.5ek,30.06,2.94mm,x1.5ekk1.5eeee测,1.52,3mm,车削技能,（十二）车偏心,12,1用四爪卡盘车偏心,2在两顶尖间车偏心,3用三爪卡盘车偏心,4在专用偏心夹具车偏心,当数量较多、偏心距精度要求较高时，可制造专用偏心夹具来装夹车偏心。,车削技能,（十二）车偏心,13,机械加工工艺：典型零件加工,轴类零件外圆表面的磨削和光整加工,14,六、轴类零件外圆表面的磨削和光整加工,粗磨：精度可达IT8，表面粗糙度Ra可达1.60.8。精磨：精度可达IT7IT6，表面粗糙度Ra可达0.80.4。细磨：精度可达IT6IT5，表面粗糙度Ra可达0.40.1。超精磨：精度可达IT5，表面粗糙度Ra可达0.050.0025。,磨削是精确表面最常用的加工方法，工序排在最后。当表面有更高要求时，还可增加光整加工工序。,磨削精度可达5-6级、表面粗糙度可达1.25、0.32、0.01m。,磨削所用的刀具是砂轮，它就象具有无数刀齿的多刃刀具，在高速旋转下从工件表面切除一条极薄的切屑，逐渐得到光滑、精确的表面。,外圆表面的磨削可分为：,轴类零件加工：磨削和光整加工,磨削既能加工不淬火的黑色金属材料，也可加工淬火的黑色金属以及超硬非金属材料（陶瓷、半导体）等。,（一）磨削,15,磨外圆可在外圆磨床（或万能外圆磨床）上进行。有的也可在无心磨床上磨外圆。,由于小，所以F小，加之散热条件好，能得到较高的精度。但因其生产率低、适应性强（一个砂轮可磨不同直径、不同长度的工件），广泛用于单件小批生产。,在外圆磨床（或万能外圆磨床）上磨外圆的方式,砂轮（横行）进给一次后，工件旋转（圆周进给）并和工作台一起作纵向进给。经多次往复行程，磨去全部加工余量为止。,纵磨法,是以工件轴线为回转中心的磨削方法,所以又称中心磨削法_。,磨削和光整加工,（一）磨削,16,工件无纵向往复运动，砂轮以缓慢速度连续或断断续续地向工件横行进给，直至磨去全部余量。接触面积大（砂轮全宽都参与磨削），F大，发热多，T高，工件易变形、烧伤，只宜磨削短而粗、刚性好的工件。生产率高，适于成批大量生产，特别适合于磨台阶轴、曲轴。,横磨法,在外圆磨床（或万能外圆磨床）上磨外圆的方式,纵磨法,生产中常将纵磨法和横磨法结合起来：先用横磨法将工件分段粗磨，留0.010.03余量，再用纵磨法精磨，取了各自的优点。,纵磨法和横磨法是磨外圆的两种基本方法。,（一）磨削,磨削和光整加工,17,横磨法,工件以0.0010.002/r很小的纵向进给量在一次（纵向）进给中磨去全部余量（约0.3），是一种较先进的、高生产率磨削法。适于磨刚性大的短轴。,深磨法,纵磨法,（一）磨削,在外圆磨床（或万能外圆磨床）上磨外圆的方式,轴类零件加工：磨削,18,磨削时,工件安放在导轮、砂轮和托板之间,不用顶尖和卡盘,而依靠工件本身的外圆柱面定位(定心),故称无心磨削。它是利用三点成一圆的原理(工件在砂轮、托板、导轮间),逐渐将工件磨圆。,大轮为砂轮(起磨削作用),小轮是用橡胶结合剂制成的刚玉砂轮。因为磨粒粗，转速低，所以摩擦力比大轮大，带动工件旋转。,在无心磨床上磨外圆,在外圆磨床（或万能外圆磨床）上磨外圆的方式,（一）磨削,轴类零件加工：磨削,19,在无心磨床上磨外圆,在外圆磨床（或万能外圆磨床）上磨外圆的方式,工件轴线应高于两轮中心线2025，不然就磨不圆。(遇微小的凸出部分将工件推向砂轮，则在工件凸点对面磨出凹面，工件转过180后，凹部又正好对着导轮，凸部无法磨掉。这样工件左右摆动，磨出的直径相等，但不是圆形，而是呈等直径的三角棱圆或多边棱圆。),（一）磨削,轴类零件加工：磨削,20,轴类零件加工：磨削,无心磨削生产率高，易实现自动化。所以适于加工成批大量生产中磨削细长轴、无中心孔的短轴、销轴、小套等。但不宜磨断续的外圆柱表面（如带键槽的轴）。,在无心磨床上磨外圆,在外圆磨床（或万能外圆磨床）上磨外圆的方式,若将托板升高，使工件中心高于两轮中心，与就不在同一直径上，且，故凸凹逐渐减小，最终磨圆。精度可达IT6IT5，0.60.2。,（一）磨削,21,轴类零件加工,研磨是利用压嵌或依附在研具表面上的磨粒，以滚动和滑动的切削方式对工件进行微量切削（切削厚度为0.10.01m）的加工方法。它是最早出现的一种既简单又可靠的光整加工和精密加工方法之一。,对于精度和表面质量要求较高的表面，在精加工后常用光整加工的方法进一步提高其加工精度和降低表面粗糙度。其方法有高精度磨削、超精加工、研磨、珩磨、滚压、抛光等。,研磨可对各种表面（平面，内、外圆柱面，锥面，球面，螺纹，齿轮形面等）进行最终加工，能使工件得到精确的尺寸和形状精度，降低Ra。,（1）特点及应用,1）特点,应用很广，尤其是当零件要求密切配合时，研磨是一种有效的方法。如液压元件、油泵柱塞、气阀、轴承、精密量具（量块、千分尺）。,研磨既能用于碳钢、硬质合金、铸铁和铜等金属，也可用于玻璃、水晶等非金属材料。,研磨所用的工具和设备比较简单。,2）应用,六、外圆表面磨削和光整加工,（二）光整加工,1研磨,（一）磨削,22,轴类零件加工：光整加工,由于是选择比工件材料软的材料（如HT、QT、软钢、木材、皮革等）做研具，所以研具上的研磨剂在受到工件与研具间的压力后，部分磨料嵌入研具表层，使研具象砂轮一样有无数的切削刃将工件金属切去；加之研具和工件作复杂的相对运动，使余下的磨料在两者间不断改变方向作滑动和滚动而产生切削和挤压。两者的综合作用，便在工件上切去一层极薄的金属。挤压作用还使表面更光洁，耐磨性、抗腐蚀性和疲劳强度都得以提高。,（2）原理,1研磨,（1）特点及应用,研磨剂：是由磨料和研磨液（机油、煤油、猪油，水/用于研玻璃、水晶/）混合而成。工厂一般使用研磨膏（磨料中加入粘接剂和润滑剂调制而成），用时用油稀释即可。,（二）光整加工,六、外圆表面磨削和光整加工,23,前者在研磨机上进行，生产率高；后者生产率低，劳动量大，不适于成批生产，但适应性强。,（3）研磨的种类,（2）原理,1研磨,（1）特点及应用,1）机械研磨和手工研磨,研磨时加有研磨液（如机油、煤油、猪油、水等）的为湿研磨，只有磨料而不加研磨液的称为干研磨。前者效率高，研后表面无光泽；后者精度高，研后表面有光泽。故一般先湿研磨，将尺寸研到适当程度后，再干研，作最后的精加工。,2）湿研磨和干研磨,轴类零件加工：光整加工,（二）光整加工,24,研具材料要比工件软（才能使磨料全嵌入研具而不嵌入工件，QT比HT软），但又不能太软（太软会使磨料全嵌入研具而失去研磨作用）。研具与工件间配合不能太紧或太松，以用手研磨不费劲为宜。研磨压力、速度和余量都应恰当，可按有关资料选取。例如：余量的大小应根据工件尺寸和精度要求确定，一般在0.0050.05范围内较适宜。,（4）工艺要求,（3）研磨的种类,（2）原理,1研磨,（1）特点及应用,轴类零件加工：光整加工,（二）光整加工,25,26,珩磨是利用珩磨工具对工件表面施加一定的压力，珩磨工具作相对旋转和直线往复运动，切除工件上极小的加工余量。它不仅能用于加工外圆，而且能加工内孔、平面、球面及各种特形表面（如珩齿）。,1研磨,2珩磨,珩磨的应用范围很广，可加工铸铁、淬硬或不淬硬的钢件。但不宜加工易堵塞油石的韧性金属零件。广泛用于汽车、拖拉机、煤矿机械、机床和军工部门，如发动机汽缸、液压油缸、各种炮筒等。单件小批生产可在立钻上珩磨；成批生产要用珩磨机。,单件小批生产可在立钻上珩磨；成批生产要用珩磨机。,实际上，珩磨是研磨的演变和发展，珩磨可修正孔的几何形状偏差，但不能修正轴线位置误差。珩磨的效率比研磨高，且能加工L/D10的深孔。,轴类零件加工：光整加工,（二）光整加工,27,采用细粒度的磨条（油石）以较低的压力和切削速度对外圆和平面进行精密加工的方法称为超精加工。,1研磨,2珩磨,3超精加工,与磨削、研磨不同，当工件的粗糙表面磨平后，油石能自动停止切削。,工件磨平后单位压力很小，工件与油石间又形成油膜，不再接触，切削作用停止。,由于超精加工的余量很小(0.01m)，只能切去工件表面的凸峰，对加工精度的提高不显著。但其表面粗糙度可达0.080.01m，它是一种获得细粗糙度的简便而有效的方法。,轴类零件加工：光整加工,（二）光整加工,28,生产效率高、表面粗糙度低（Ra0.04m）表面变质层浅、无烧伤现象。（因为V低、油石压力小，所以F和Q很小）所用设备简单（旧机床改装即可）纠正形位误差能力差，对加工精度提高也不显著（因为只能磨去表面的凸峰）。,1研磨,2珩磨,3超精加工,（1）特点及应用,1）特点,内燃机曲轴、凸轮轴、轧辊等的内外圆、内孔、平面及球面等；可加工各种金属和非金属材料。,2）应用,比镜面磨削。,轴类零件加工：光整加工,（二）光整加工,29,加工中有三种运动：工件低速回转（加工圆柱表面时）；磨头轴向进给；磨条高速往复运动。用低粒度油石；冷却液供应要充分，(常用80%的煤油和20%的机油，过滤)。,1研磨,2珩磨,3超精加工,（1