七種常用金屬加工方法

1、七種常用的金屬加工方法組成機(jī)器的零件大小不一。金屬切削加工方法也多種多樣。常用的形狀和結(jié)構(gòu)各不相 同。有車削、鉆削、鏜削、刨削、拉削、銃削和磨削等。盡管它加工原理方面有許多共同之 處。切削運(yùn)動(dòng)形式不同，但由于所用機(jī)床和刀具不同，所以它有各自的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。一、車削1.1車削的定義英文名稱：turni ng定義：工件旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，車刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。車削的主運(yùn)動(dòng)為零件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，特別適用于加工回轉(zhuǎn)面，刀具直線移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如圖1-1所示。圖1-1車削加工示意圖間中20%50%甚至更多。根據(jù)加工的需要。如臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床有很 多類型車床、自動(dòng)車床和數(shù)控車床等。臥式車床和

2、立式車床結(jié)構(gòu)如圖1-2，1-3，1-4所示。小臥丈乍床b）立式車床圖1-2臥式車床和立式車床結(jié)構(gòu)圖圖1-3轉(zhuǎn)塔車床示意圖圖1-4轉(zhuǎn)塔刀架結(jié)構(gòu)圖1.2車削的工藝特點(diǎn)：1. 易于保證零件各加工面的位置精度零件各表面具有相同的回轉(zhuǎn)軸線（車床主軸的回轉(zhuǎn)軸線）一一一次裝夾中加工車削時(shí)，同一零件的外圓、內(nèi)孔、端平面、溝槽等。能保證各外圓軸線之間及外圓與 內(nèi)孔軸線間的同軸度要求。2. 生產(chǎn)率較高一般情況下車削過程是連續(xù)進(jìn)行的，不易產(chǎn)生沖擊，切削力基本上不發(fā)生變化。并且當(dāng)車刀幾何形狀、吃刀量和進(jìn)給量次走刀過程中刀齒多次切入和切出一定時(shí)，切削過程可采用高速切削和強(qiáng)切削層（公稱橫截面積）是不變的切削力變化很小。車

3、削加工既適于單件小 批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，也適宜大批量生產(chǎn)。3.生產(chǎn)成本較低車刀是刀具中最簡單的一種，故刀具費(fèi)用低，制造、刃磨和安裝均較方便。車 床附件多，加之切削生產(chǎn)率高，裝夾及調(diào)整時(shí)間較短，故車削成本較低。4.適于車削加工的材料廣泛可以車削黑色金屬（鐵、錳、鉻）、有色金屬，非金（除難以切削的30HRC （洛氏硬度）以上高硬度的淬火鋼件外），塑性材料（有機(jī)玻璃、橡膠等 ），特別適合于有色金屬零件的精加工。某些有色金屬零件的硬度較低，塑性較大，若用砂輪磨削， 軟的磨屑易堵塞砂輪，難以得到很光潔的表面。因此不宜采用磨削加工，當(dāng)有色金 屬零件外表粗糙度值要求較小時(shí)，而要用車削或銃削等方法精加工。1

4、.3車削的應(yīng)用車床上使用不同的車刀或其他刀具。如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外可以加工各種回轉(zhuǎn)表面，如圓錐面、螺紋、溝槽、端面和成形面等。加工精度可達(dá)IT8IT7，外表粗糙度 Ra值為1.60.8mm,精細(xì)車的尺寸公差等級(jí)可達(dá) IT6IT5，表面粗糙度 Ra值為0.40.1卩m車削常用來加工 單一軸線的零件，還可以加工多軸線的零件 （如曲軸、偏心軸等）或盤形凸輪，只需將刀具位 置或?qū)④嚧策m當(dāng)改裝。1.車外圓d）15尊具刀車外圍 右VFH歸左骨川車嚴(yán)田3 軍外懂圖1-5車外圓的方法左偏刀主要用于需要從左向右進(jìn)給車削右邊有直角軸肩的外圓以及右偏刀無法車削的 外圓。2.車孔車孔是用車削方法擴(kuò)大工件的孔或加工空心工

5、件的內(nèi)表面。車盲孔和臺(tái)階孔時(shí)，車刀先縱向進(jìn)給，當(dāng)車到孔的根部時(shí)再橫向從外向中心進(jìn)給車端面或臺(tái)階端面。心車盍扎%越*車旨禮車臺(tái)階孔圖1-6車孔的方法Vc應(yīng)車內(nèi)慣3.車端面車平面主要是車端面。圖（a）是用彎頭刀車平面，可采用較大背吃刀量，切削順利，表面光潔，大小平面均可切削；圖（b）是90右偏刀從外向中心進(jìn)給車平面，適宜車削尺寸較小的平面或一般的臺(tái)肩端面；圖（c）是90右偏刀從中心向外進(jìn)給車平面，適宜車削中心帶孔的端面或一般的臺(tái)肩端面；圖（d）是左偏刀車平面，刀頭強(qiáng)度較好，適宜車削較大平面，尤其是鑄鍛件的大平面。3嘗頭刀車平直右嵋刀車平畫t從外耐申-心赤刀）升促71辛寫商圖1-7車平面的方法4.車

6、錐面錐面可看作是內(nèi)外圓的一種特殊形式。內(nèi)錐面具有配合緊密、 拆卸方便、多次拆卸后仍能保持準(zhǔn)確對(duì)中的特點(diǎn)，廣泛用于要求對(duì)中準(zhǔn)確和需要經(jīng)常拆卸的配合件上。常用的標(biāo)準(zhǔn) 圓錐有莫氏圓錐、米制圓錐和專用圓錐三種。種類規(guī)格說明應(yīng)用莫氏 圓錐0, 1 , 26等7個(gè)號(hào)0號(hào)尺寸最?。ù蠖酥睆?9.045mm）, 6號(hào)最大（大端直徑 63.348mm）其中 錐角a /2在1 30 左右車床主軸錐孔及 頂尖、鉆頭、鉸刀 的錐柄等米制圓錐4, 6, 80, 100, 120, 140, 160, 200共8個(gè)號(hào)號(hào)數(shù)系指大端直徑尺寸（mn）,各號(hào)錐度固定不變，均為 1 : 20專用 圓錐1: 4, 1: 12, 1:

7、 50, 7: 24 等多用于機(jī)器零件或某些刀具的特殊部位。例如，1 : 50圓錐用于圓錐定位銷和錐鉸刀，7: 24用于銃床主軸錐孔及銃刀桿的錐柄。車錐面的方法:lOOmr）的內(nèi)(1) 小滑板轉(zhuǎn)位法：主要用于單件小批生產(chǎn)中精度較低和長度較短(W錐面。(2) 尾座偏移法：用于單件或成批生產(chǎn)中軸類零件上較長的外錐面。(3) 靠模法：用于成批和大量生產(chǎn)中較長的內(nèi)外錐面。(4) 寬刀法：用于成批和大量生產(chǎn)中較短(W 20mn)的內(nèi)外錐面。3小帶梅射煜農(nóng)圖1-8車錐面的方法單件小批生產(chǎn)中，各種軸、盤、套等類零件多選用適應(yīng)性廣的臥式車床或數(shù)控車床進(jìn)行 加工；直徑大而長度短(長徑比L/D = 0.30.8)

8、的重型零件，多用立式車床加工。成批生產(chǎn)外形較復(fù)雜，且具有內(nèi)孔及螺紋的中小型軸、套類零件時(shí)，應(yīng)選用轉(zhuǎn)塔車床進(jìn)行加工。大批、大量生產(chǎn)形狀不太復(fù)雜的小型零件，如螺釘、螺母、管接頭、軸套類等時(shí)，多選 用半自動(dòng)和自動(dòng)車床進(jìn)行加工。它的生產(chǎn)率很高但精度較低。二、鉆削2.1鉆削的定義中文名稱：鉆削英文名稱：drilli ng其他名稱：鉆孔定義：鉆削刀具與工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)并作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng), 在工件上加工孔的方法。鉆孔是一種最基本的孔加工方法。鉆孔經(jīng)常在鉆床 和車床上進(jìn)行，也可以在鏜床和銃床上進(jìn)行。常用的 鉆床有臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。鉆孔與車削外圓相比，鉆頭工作局部處在已加工表面工作條件要困難得多，因而引

9、起一些特殊問題。例如鉆頭的剛度和強(qiáng)度、容屑和排屑、導(dǎo)向和冷卻潤解圍中滑 等，其特點(diǎn)可概括如下：1.鉆頭易引偏引偏：指加工時(shí)由于鉆頭彎曲而引起的孔徑擴(kuò)大、孔不圓或孔的軸線歪斜等，見圖2-6。原因：由于鉆頭橫刃定心不準(zhǔn)，鉆頭剛性和導(dǎo)向作用較差，切入時(shí)鉆頭易偏移、彎曲。圖2-6引偏a ）在鉆床上鉆孔b ）在車床上鉆孔2. 排屑困難鉆孔的切屑較寬，容屑槽尺寸又受到限制，流出時(shí)與孔壁發(fā)生劇烈摩表面，孔內(nèi) 被迫卷成螺旋狀。使切屑與孔壁發(fā)生較大的摩擦，擠壓、拉毛和刮傷已加工表面， 降低表面質(zhì)量。甚至?xí)行甲枞谌菪疾劾?，卡死或折斷鉆頭，刀具磨損快。為了改善排屑條件，可在鉆頭上修磨出分屑槽，將寬的切屑分成窄條

10、，以利于排屑。當(dāng)鉆深孔時(shí)，應(yīng)采用合適的深孔鉆進(jìn)行加工。3. 切削溫度高。由于鉆削是一種半封閉式的切削，主切削刃上近鉆芯處和橫刃上皆有很大的負(fù)前角，鉆削時(shí)所產(chǎn)生的熱量由工件吸收的很多，大量高溫切屑不能及時(shí)排出，切削液難以注入到切削區(qū)，切削熱不易傳散。切屑、刀具與工件之間的摩擦很大，因此切削溫度較高，刀具磨損大，并限制了鉆削用量和生產(chǎn)率的提高。4. 精度低鉆削的精度較低，表面較粗糙，一般加工精度在IT10以下，表面粗糙度Ra值大于12.5mm，生產(chǎn)效率也較低。因此，鉆孔主要用于粗加工或預(yù)加工工序。圖2-7立式鉆床和搖臂鉆床結(jié)構(gòu)圖2.2 鉆削的應(yīng)用單件、小批生產(chǎn)中，中小型工件上的小孔（D13 mm常

11、用臺(tái)式鉆床加工，較大的孔（D50 mm） 常用立式鉆床加工；大中型工件上的孔應(yīng)采用搖臂鉆床加工，回轉(zhuǎn)體工件上的孔在車床上加工。在成批和大量生產(chǎn)中，為了保證加工精度，提高生產(chǎn)效率和降低加工成本，廣泛使用鉆 模、多軸鉆或組合機(jī)床進(jìn)行孔的加工。精度高、粗糙度小的中小直徑孔（D100m/min，生產(chǎn)率高，主要加工大平面。(2) 套式立銃刀：高速鋼，切削速度Vc為3040 100m/min，生產(chǎn)率低，用于銃削 各種中小平面和臺(tái)階面。(3) 圓柱銃刀：高速鋼，臥銃銃削中小平面。(4) 三面刃銃刀：臥銃銃削小型臺(tái)階面和四方、六方螺釘頭等小平面。(5) 立銃刀：銃削中小平面。4.銃溝槽圖6-7銃溝槽的方法七、

12、磨削7.1磨削的定義中文名稱：磨削英文名稱：grin di ng定義：磨具以較高的線速度旋轉(zhuǎn)，對(duì)工件表面進(jìn)行加工的方法。如圖7-1所示。通常把使用磨具進(jìn)行加工稱為磨床。常用的磨具有固結(jié)磨具（如砂輪、油石等 ）和涂附磨具（如砂帶、砂布等 ），磨床按加工用途的不同可分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床和平面磨床圖7-1磨削圖7-2砂輪磨削7.1砂輪的特征要素砂輪是由一定比例的硬度很高的粒狀磨料和結(jié)合劑壓制燒結(jié)而成的多孔物體。磨削時(shí)與砂輪的選擇合理與否至關(guān)重要。砂輪的性能主要取能否取得較高的加工質(zhì)量 和生產(chǎn)率。決于砂輪的磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織及形狀尺寸等因素。這些 稱為砂輪的特征要素。如圖7-2所示。7.

13、2磨粒的切削過程（如圖7-3所示）磨削過程的實(shí)質(zhì)是切削、 刻劃和摩擦拋光的綜合作用過程，由此可獲得較小的表面粗糙 度值。粗磨時(shí)以切削作用為主，精磨時(shí)切削作用和摩擦拋光作用同時(shí)并存。（1）砂輪表面突起高度較大和較為鋒利的磨粒，切入工件較深且有切屑產(chǎn)生，起切削作 用（圖a）o（2）突起高度較小和較鈍的磨粒，只能在工件表面刻畫細(xì)微的溝痕，工件材料被擠向兩 旁而隆起，此時(shí)無明顯切屑產(chǎn)生，僅起刻劃作用（圖 b ）。（3）比較凹下和已經(jīng)鈍化的磨粒，既不切削也不刻劃，只能從工件表面滑擦而過，起摩擦拋光作用（圖c）。3切削忡用圖7-3磨粒的磨削過程7.3磨削工藝的特點(diǎn)1. 精度高、外表粗糙度小? 磨削時(shí)，砂輪

14、表面有極多的切削刃，并且刃口圓弧半徑較小。磨粒上較鋒利 的切削刃，能夠切下一層很薄的金屬，切削厚度可以小到數(shù)微米，這是精密 加工必須具備的條件之一。? 磨削所用的磨床，比一般切削加工機(jī)床精度高，剛度及穩(wěn)定性較好，并且具 有微量進(jìn)給的機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行微量切削，從而保證了精密加工的實(shí)現(xiàn)。? 磨削時(shí)，切削速度很高。當(dāng)磨粒以很高的切削速度從工件表面切過時(shí)，同時(shí) 有很多切削刃進(jìn)行切削，每個(gè)磨刃僅從工件上切下極少量的金屬，殘留面積 高度很小，有利于形成光潔的表面。? 加工精度為 IT7IT6，表面粗糙度Ra值為0.20.8mm。2. 砂輪有自銳作用磨削過程中，磨砂輪的自銳作用是其他切削刀具所沒有的一般刀具的

15、切削刃。如果鈍損 壞，則切削不能繼續(xù)進(jìn)行，必需換刀或重磨。而砂輪由于本身的自銳性，使得磨粒能夠以較鋒利的刃口對(duì)零件進(jìn)行切削。實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)就利用這一原理進(jìn)行強(qiáng)力連續(xù)磨削以提高 磨削加工的生產(chǎn)效率。磨削過程中，磨粒在高速、高壓與高溫的作用下，將逐漸磨損而變得圓鈍，圓鈍 的磨粒，切削能力下降，作用于磨粒上的力不斷增大。當(dāng)此力超過磨粒強(qiáng)度極限時(shí)， 磨粒就會(huì)破碎，產(chǎn)生新的較鋒利的棱角，代替舊的圓鈍磨粒進(jìn)行磨削；當(dāng)此力超過 砂輪結(jié)合劑的粘結(jié)力時(shí)，圓鈍的磨粒就會(huì)從砂輪表面脫落，露出一層新鮮鋒利的磨 粒，繼續(xù)進(jìn)行磨削。3. 背向磨削力Fp較大F圖7-4總磨削力及其分解圖7-5磨削加工前后工件形變?nèi)鐖D7-4

16、所示，磨削時(shí)砂輪作用在工件的力為總磨削力F。F可分解為三個(gè)相互垂直方向的分力，即磨削力Fc、背向力Fp和進(jìn)給磨削力Ff。磨削時(shí)，由于背吃刀量很小，所以磨削力Fc較小，進(jìn)給磨削力 Fc則更小，一般可忽略不計(jì)。但背向磨削力Fp很大。見 1.5 4，這是因?yàn)樯拜喌膶挾容^大，磨粒又是以很大的負(fù)前角切削的Fc緣故。在刀具切削加工中，一般切削力Fc最大，而磨削時(shí)是背向磨削力Fp最大，這是磨削加工的一個(gè)顯著特點(diǎn)。影響：Fp作用于砂輪切入方向，砂輪以很大的力推壓工件，加速砂輪鈍化，使 砂輪軸和工件均產(chǎn)生彎曲變形，工件易出現(xiàn)圓柱度誤差，直接影響工件的形狀精度 和表面質(zhì)量，如圖7-5所示。解決方法：采用精磨，增加

17、光磨次數(shù)，或采用輔助支承，以消除或減少因Fp所引起的形狀誤差。光磨：工件磨到接近最后尺寸（余量一般為0.0050.01mm）時(shí)不再吃刀的磨削。光磨可提高工件的形狀精度，降低表面粗糙度。磨削質(zhì)量隨著光磨次數(shù)的增多而提高。4. 磨削溫度高磨削速度高，為一般切削加工的1020倍，且為負(fù)前角切削，這樣高的切削速度下，磨削時(shí)滑擦、刻劃和切削3個(gè)階段所消耗的能量絕大擠壓和摩擦較嚴(yán)重。局部轉(zhuǎn)化為熱量，加上磨粒多，又因?yàn)樯拜啽旧淼膫鳠嵝院懿?，大量的磨削熱在短時(shí)間 內(nèi)傳散不出去，磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫，并且大部分磨削熱將傳入零件。一般有80 %切削熱傳入工件（刀具切削低于20 %），而且瞬時(shí)聚集在工件表層，形成很大

18、的溫度梯度。工件表層溫度可高達(dá)1000C以上，而表層1mm以下接近室溫。當(dāng)局部溫度很高時(shí)，表面易產(chǎn)生熱變形，甚至燒傷。因此，磨削時(shí)需施加大量切削液，以降 低磨削溫度。5 .表面變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力嚴(yán)重與刀具切削加工相比， 雖然磨削的表面變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力層要淺很多，但程度更為嚴(yán)重。影響零件的加工工藝、加工精度和使用性能。解決方法：及時(shí)用金剛石工具修整砂輪，施加足夠切削液，增加光磨次數(shù)。7.4 磨削的應(yīng)用1）外圓磨削：一般在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行，外圓磨削有縱、橫、綜合、深 磨法等，如圖7-6所示。匚）綜含磨搓探曆法圖7-6外圓磨削圖解縱磨法? 主運(yùn)動(dòng)：砂輪高速旋轉(zhuǎn)? 圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工件

19、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；? 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工件和磨床工作臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；? 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：砂輪周期性橫向進(jìn)給。? 特點(diǎn)：每次磨削量小，磨削力小，產(chǎn)生的熱量少，散熱條件較好。加工精度和表面 質(zhì)量好。適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)率較低。? 應(yīng)用：單件小批生產(chǎn)，精磨，特別是細(xì)長軸的磨削。實(shí)際中用的最多。橫磨法? 切削運(yùn)動(dòng)：工件不作縱向移動(dòng)，砂輪以慢速作連續(xù)的橫向進(jìn)給。? 特點(diǎn)：生產(chǎn)率高。工件與砂輪接觸面積大，磨削力較大，發(fā)熱量多，磨削溫度高， 工件易發(fā)生變形和燒傷。? 應(yīng)用：成批及大量生產(chǎn)，尤其是工件上的成形表面。加工表面不太寬且剛性較好的 工件。軸的磨削。綜合磨法510mm的搭接，工件上留下? 先用橫磨法將工件表面分段進(jìn)行

20、粗磨，相鄰兩段間有0.010.03m m的余量，然后用縱磨法進(jìn)行精磨。? 綜合了橫磨法和縱磨法的優(yōu)點(diǎn)。深磨法? 磨削時(shí)用較小的縱向進(jìn)給量、較大的背吃刀量（一般為0.3mm左右），在一次行程中切除全部余量。? 前端錐面進(jìn)行粗磨，圓柱部分精磨和修光。? 應(yīng)用：大批大量生產(chǎn)中加工剛度較大的工件，且被加工表面兩端有較大的距離，允 許砂輪切入切出。2）在無心外圓磨床上磨外圓導(dǎo)輪一一 工仲托板圖7-7無心外圓磨削工件 導(dǎo)輪* -1磨削時(shí)，工件放在兩個(gè)砂輪之間，下方用托板托住，不用頂尖支持。較小的一個(gè)用橡膠結(jié)合劑做的，磨粒較粗，稱為導(dǎo)輪；另一個(gè)是用來磨削工件的砂輪，稱為磨削輪。導(dǎo)輪軸線相對(duì)于砂輪軸線傾斜一角

21、度，以比磨削輪低得多的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，靠摩擦力帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。 工 件一方面旋轉(zhuǎn)作圓周進(jìn)給，另一方面作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如圖7-7所示。無心外圓磨床特點(diǎn):? 工件兩端不需預(yù)先打中心孔，安裝比較方便；? 機(jī)床調(diào)整好之后，可連續(xù)進(jìn)行加工，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率較高。? 工件被夾持在兩個(gè)砂輪之間，不會(huì)因背向磨削力而被頂彎，有利于細(xì)長軸類零件的 磨削。? 無心外圓磨削要求工件的外圓面在圓周上必須是連續(xù)的，如果圓柱表面上有較長的 鍵槽或平面等，導(dǎo)輪將無法帶動(dòng)工件連續(xù)旋轉(zhuǎn)，故不能磨削。? 因?yàn)楣ぜ煌性谕邪迳希揽勘旧淼耐鈭A面定位，若磨削帶孔的工件，則不能保證 外圓面與孔的同軸度。? 無心外圓磨床的調(diào)整比較復(fù)雜。3）孔的磨削可以在內(nèi)圓磨床上進(jìn)行， 也可以在萬能外圓磨床上進(jìn)行， 它可以加工圓柱孔、 圓錐孔和 成形內(nèi)圓面等。磨削過程：? 縱磨圓柱孔時(shí)，工件安裝在卡盤上旋轉(zhuǎn)，并沿軸向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；砂輪高速旋轉(zhuǎn) 并作周期性的橫向進(jìn)給。? 若磨圓錐孔，只需將磨床的頭架在水平方向偏轉(zhuǎn)半個(gè)錐角。4）平面磨削周磨：利用砂輪的外圓面進(jìn)行磨削。? 特點(diǎn)：砂輪與工件的接觸面積小，散熱、冷卻和排屑情況較好，加工質(zhì)量較高。? 應(yīng)用：加工質(zhì)量要求較高的工件。? 設(shè)備：臥軸平面磨床。 端磨：利用砂輪的端面進(jìn)行磨削。? 特點(diǎn)：磨頭伸出長度較短，剛