机械制造工艺学（第三版）课件：外圆表面机械加工方法的选择

外圆表面机械加工方法的选择学习目标◎了解外圆表面的加工方法。◎能够分析、制定外圆表面的加工方案。◎能够正确选择外圆表面的加工方法。任务描述识读图2-1所示台阶轴的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等技术要求,试确定台阶轴各外圆表面的机械加工方案。

外圆表面机械加工方法的选择任务分析轴类零件是机械设备中最主要和最基本的典型零件,外圆表面是轴类零件的主要表面。在加工外圆表面时,首先应了解外圆表面的技术要求、掌握外圆表面的各种加工方法所能达到的精度等级和表面粗糙度,才能在加工过程中根据不同零件的技术要求,选择相应的加工方法。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识一、外圆表面的车削加工工件旋转做主运动,车刀做进给运动的切削加工方法称车削。车削是加工外圆最主要的方法之一,主要用来加工各种回转表面,如圆柱面、圆锥面和端面。车削加工的尺寸精度一般可达IT8~IT7级,表面粗糙度可达Ra1.6~0.8μm。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识1.车削特点(1)车刀结构简单、刚度高,制造、刃磨和装夹方便,刀具价格低廉。(2)车削过程平稳,有利于提高生产效率。(3)可在一次装夹中完成内外圆、端面和切槽加工,能保证较高的同轴度、外圆轴线与端面的垂直度等。车削可加工各种钢料、铸铁、有色金属和非金属材料,但不宜加工硬度在30HRC以上的淬火钢。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识2.外圆表面的车削及其精度(1)粗车：粗车的加工精度一般可达IT13~IT11级,表面粗糙度可达Ra50~12.5μm。一般用于迅速切除多余的金属,常采用较大的背吃刀量、较大的进给量和中低速车削。(2)半精车：半精车加工精度可达IT10~IT9级,表面粗糙度可达Ra6.3~3.2μm,用于磨削加工和精加工的预加工,或中等精度表面的终加工。(3)精车：精车加工精度可达IT8~IT7级,表面粗糙度可达Ra1.6~0.8μm,用于较高精度外圆的终加工或作为光整加工的预加工。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识(4)精细车：精细车加工精度可达到IT6级以上,表面粗糙度可达Ra0.4μm左右,主要用于高精度、小型且不宜磨削的有色金属零件的外圆加工,或大型精密外圆表面加工。精细车时应采用高的切削速度、小的背吃刀量和进给量来进行加工。对于精度要求在IT6级以上的铁碳合金材料零件,则采用其他方法加工(如磨削)。二、外圆表面的磨削加工用砂轮以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削。磨削是外圆表面精加工的主要方法之一,既可以加工淬硬后的表面,又可以加工未经淬火的表面。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识1.磨削的特点(1)磨粒硬度高,能切除硬而薄的切屑。(2)砂轮磨粒的等高性好,能获得较好的表面质量。(3)由于磨钝的砂粒在外力的作用下会脱落(及时更新),因此砂轮具有自锐性。(4)磨削温度高,容易产生烧伤现象。2.外圆表面的磨削及其精度(1)粗磨：加工精度可达到IT9~IT8级,表面粗糙度可达Ra6.3~0.8μm。(2)精磨：加工精度可达到IT7~IT6级,表面粗糙度可达Ra0.8~0.2μm。(3)精密磨削、超精密磨削：它们都是精密加工方法,加工精度可达IT6~IT5级,表面粗糙度可达Ra0.16~0.01μm。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识3.外圆表面磨削方法（1）中心磨削1)纵磨法。如图2-3a所示,砂轮高速旋转,工件装在前后顶尖上,工件旋转并和工作台一起做纵向往复进给运动,实现对工件整个外圆表面的磨削。每当一次纵向往复行程终了时,砂轮做周期性的横向进给运动,直至达到所需的磨削深度。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识3.外圆表面磨削方法（1）中心磨削2)横磨法。如图2-3b所示,由于砂轮厚度大于工件被磨削外圆的长度,工件无纵向进给运动。当工件旋转磨削时,砂轮以慢速做连续的横向进给运动,直至达到尺寸要求。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识(2)无心磨削无心磨削是将工件放置在托板上,导轮相对于砂轮的轴线倾斜α角,其线速度分解为两个分速度v导水平和v导垂直,分别带动工件做圆周进给运动和轴向进给运动。其磨削方式又可分为纵磨法和横磨法,分别用于磨削光轴和台阶轴。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识三、一般外圆表面加工方案分析

外圆表面机械加工方法的选择相关知识1.低精度的加工方案加工精度要求低、表面粗糙度较大的各种零件的外圆表面(淬火件除外),经粗车即可达到要求。加工精度可达IT10~IT9级,表面粗糙度可达Ra6.3~3.2μm,主要用于各类零件的粗加工。2.中等精度的加工方案非淬火钢件、铸铁件及有色金属件的外圆表面,粗车后再经过半精车和精车即可达到要求。加工精度可达IT9~IT8级,表面粗糙度可达Ra3.2~1.6μm。

外圆表面机械加工方法的选择相关知识3.较高精度的加工方案加工精度较高的淬火钢件、非淬火件和铸铁件外圆表面,其加工方案为粗车→半精车→磨削。加工精度可达IT8~IT7级,表面粗糙度可达Ra1.6~0.8μm。4.高精度的加工方案精度要求更高的钢件和铸铁件,除了车削、磨削外,还需增加精磨或超精加工等工序,其加工方案为粗车→半精车→粗磨→精磨→精密磨削。加工精度可达IT6~IT5级,表面粗糙度可达Ra0.16~0.01μm。

外圆表面机械加工方法的选择任务实施1.识读台阶轴外圆表面的技术要求(1)尺寸精度：台阶轴的尺寸精度主要指结构要素的直径和长度精度,如图2-1所示的轴颈28g6、20h6和38f7,长度25h9和30h9。(2)形状精度：台阶轴的形状精度主要指轴颈的圆度、圆柱度,如图2-1所示28g6外圆的圆度0.005mm。(3)位置精度：轴类零件的位置精度主要有外圆表面之间的同轴度、外圆的圆跳动以及端面对轴心线的垂直度等。图2-1所示左端28g6外圆对右端28g6外圆的同轴度为0.01mm,38f7外圆右端面对28g6外圆的轴心线的垂直度为0.03mm。

外圆表面机械加工方法的选择任务实施(4)表面粗糙度：图2-1所示20h6外圆的表面粗糙度为Ra0.1μm,两个28g6外圆的表面粗糙度为Ra0.4μm,38f7外圆的表面粗糙度为Ra1.6μm。2.选择台阶轴外圆表面的加工方法(1)粗加工：图2-1所示台阶轴零件的所有表面首先采用粗车加工,为半精车、精车做准备。(2)半精加工：图2-1所示台阶轴零件的全部长度尺寸均可采用半精车实现,再对所有外圆表面进行半精车,进一步提高表面质量,为精加工做准备。(3)精加工：图2-1所示台阶轴零件的38f7外圆表面的最终加工采用精车。两个28g6外圆表面则采用磨削加工来实现。

外圆表面机械加工方法的选择任务实施3.台阶轴外圆表面加工方案(1)38f7外圆表面的加工方案为:粗车→半精车→精车。(2)2×28g6外圆表面的加工方案为:粗车→半精车→磨削。(3)20h6外圆表面的加工方案为:粗车→半精车→磨削→超精加工。小结选择外圆表面的加工方案时,应首先了解外圆表面的技术要求,