第4章外圓面加工工藝

1、第第4 4章外圓面加工工章外圓面加工工藝藝 LNLN4.1 車削加工與裝備 車削是在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)來改變毛坯形狀和尺寸，將其加工成所需要零件的一種切削加工方法。 車削加工是外圓外表最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，但就其精度來說，一般適合于作為外圓外表粗加工和半精加工方1易于保證工件各個(gè)加工外表間的位置精度。 2切削過程平穩(wěn)。 3刀具簡(jiǎn)單。 4適合有色金屬的精加工。 4.1.1車削的特點(diǎn)和應(yīng)用 1. 車削加工的工藝特點(diǎn) 2. 車削加工的應(yīng)用 車削可以加工各種回轉(zhuǎn)外表，如：內(nèi)外圓柱面內(nèi)外圓錐面螺紋溝槽端面成形面車削加工的應(yīng)用 車削裝備 1. 車床 車床類機(jī)床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)面，如內(nèi)

2、外圓柱外表、圓錐外表、成形回轉(zhuǎn)外表和回轉(zhuǎn)體的端面等，有些車床還能加工螺紋面。 車床種類豐富，主要有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、自動(dòng)車床、數(shù)控車床等，能滿足不同的生產(chǎn)需求。 車床、車刀以及車床夾具是車削裝備的主要組成要素。 車床和車削加工視頻 2. 車車刀 車刀是金屬切削加工中使用最廣的刀具。車刀可用于普通車床、轉(zhuǎn)塔車床、立式車床、自動(dòng)和半自動(dòng)車床上，加工外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋、切槽或切斷等不同的加工工序。 車刀按其用途不同可分為外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、切斷刀等類型。 車刀按其結(jié)構(gòu)又可分為4種形式，即整體式車刀、焊接式車刀、機(jī)夾式車刀和可轉(zhuǎn)位式車刀。認(rèn)識(shí)車刀 3. 車車床夾具及裝夾方法

3、機(jī)床夾具是在機(jī)械制造過程中，用來固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，以接受加工或檢測(cè)并保證加工要求的機(jī)床附加裝置，簡(jiǎn)稱為夾具。車床常用的夾具有：三爪卡盤、四抓卡盤、頂尖等。三爪卡盤 四爪卡盤找正工件 4.1.3 外圓車削工藝 1. 車削過程 1車削前的準(zhǔn)備。 2工件的裝夾。3工件的校正 。4車刀的選用。 5車削用量選擇。 6車外圓的操作步驟： 檢查毛坯，選擇車削用量 確定車削長(zhǎng)度 啟動(dòng)前準(zhǔn)備 試切 停車 檢測(cè) 2. 車削方式 1荒車。一般切除余量為單面13 mm。2粗車。中小型鍛、鑄件毛坯一般直接進(jìn)行粗車。粗車主要切去毛坯大局部余量一般車出階梯輪廓 。3半精車。一般作為中等精度外表的最終加工工序，

4、也可作為磨削和其他加工工序的預(yù)加工。 4精車。外圓外表加工的最終加工工序和光整加工前的預(yù)加工。5精細(xì)車。高精度、細(xì)粗糙度外表的最終加工工序。適用于有色金屬零件的外圓外表加工。由于有色金屬不宜磨削，所以可采用精細(xì)車代替磨削加工。 4.1.4 加工實(shí)例 【實(shí)例4-1】 車臺(tái)階零件圖樣見圖) 車削臺(tái)階時(shí)，不僅要車削組成臺(tái)階的外圓，還要車削環(huán)形的端面，是外圓車削和平面車削的組合。 車削臺(tái)階時(shí)既要保證外圓的尺寸精度和臺(tái)階面的長(zhǎng)度要求，還要保證臺(tái)階平面與工件軸線的垂直度要求。 1. 車刀的裝夾 粗車臺(tái)階時(shí)的偏刀裝夾位置 精車臺(tái)階時(shí)的偏刀裝夾位置 rr 粗車時(shí)，余量多，為了增大切削深度和減少刀尖的壓力，車刀

5、裝夾時(shí)實(shí)際主偏角以小于90為宜。 精車時(shí)，為了保證臺(tái)階平面與工件軸線的垂直，車刀裝夾時(shí)實(shí)際主偏角應(yīng)大于90。 2. 車削步驟 1用三爪自定心卡盤夾住工件，留出外圓長(zhǎng)120 mm左右，校正并夾緊。2粗車端面、外圓56.5 mm。3粗車外圓46.5 mm，長(zhǎng)45 mm。4精車端面、外圓，長(zhǎng)45 mm，倒角C1，外表粗糙度Ra為3.2 m。5調(diào)頭，墊銅皮夾住外圓，校正卡爪處外圓和臺(tái)階平面反向，夾緊工件。6粗車端面總長(zhǎng)82 mm、外圓56.5 mm。7精車端面，保證總長(zhǎng)81 mm，保證平等度誤差在0.08 mm以內(nèi)。8精車外圓，素線度誤差不大于0.05 mm，外表粗糙度Ra為3.2 mm。9倒角C1。

6、10檢查質(zhì)量后取下工件。 3. 臺(tái)階工件的檢測(cè) 用鋼直尺測(cè)量臺(tái)階長(zhǎng)度 用游標(biāo)深度尺測(cè)量臺(tái)階長(zhǎng)度臺(tái)階長(zhǎng)度尺寸可用鋼直尺，或游標(biāo)深度尺進(jìn)行測(cè)量。 3. 臺(tái)階工件的檢測(cè) 用90角尺檢測(cè)垂直 用標(biāo)準(zhǔn)套和百分表檢測(cè)垂直度 端面、臺(tái)階平面對(duì)工件軸線的垂直度誤差可用90角尺，或標(biāo)準(zhǔn)套和百分表檢測(cè)。 【實(shí)例4-2】 車通孔零件圖樣見圖) 通孔的車削根本上與車外圓相同，在粗車或精車時(shí)也要進(jìn)行試切削，只是進(jìn)刀與退刀的方向相反。 車孔時(shí)的切削用量應(yīng)比車外圓時(shí)小一些，尤其是車小孔或深孔時(shí)，其切削用量應(yīng)更小。 1. 車車孔刀的裝夾 1車孔刀的刀尖應(yīng)與工件中心等高或稍高。假設(shè)刀尖低于工件中心，切削時(shí)在切削抗力的作用下，容

7、易將刀柄壓低而產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，并可造成孔徑擴(kuò)大。2刀柄伸出刀架不宜過長(zhǎng)，一般比被加工孔長(zhǎng)510 mm。3車孔刀刀柄與工件軸線應(yīng)根本平行，否那么在車削到一定深度時(shí)刀柄后半部容易碰到工件的孔口。 2. 車削步驟車削步驟 1夾持外圓，校正并夾緊。2車端面車平即可。3鉆孔18 mm。4粗、精車孔徑尺寸至要求。5孔口倒角C1。6檢查后取下工件。4.2 磨削加工與裝備 磨削是使用砂輪或者其他磨具精加工工件的過程。磨削加工是外圓外表主要精加工方法，特別適用于各種高硬度和淬火后的零件精加工，其主要特點(diǎn)如下： 精度高、外表粗糙度小。 砂輪具有自銳作用。 背向磨削力大。 磨削溫度高。 4.2.1 磨削的特點(diǎn)和應(yīng)用

8、1. 磨削加工的工藝特點(diǎn)磨削加工的根本原理 2.磨削加工應(yīng)用 磨削可以加工鑄鐵、碳鋼、合金鋼等一般結(jié)構(gòu)材料以及高硬度的淬硬鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和玻璃等難切削的材料。但不宜精加工塑性較大的有色金屬材料。 磨削可以加工外圓面、內(nèi)孔、平面、成形面、螺紋和齒輪形等各種各樣的外表 用磨料磨具砂輪、砂帶、油石或研磨等作為工具對(duì)工件外表進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床。 1外圓磨床。 2內(nèi)圓磨床。 3平面磨床。 4工具磨床。4.2.2 磨削裝備 1. 磨床磨床和磨削加工視頻無心外圓磨床 數(shù)控外圓磨床 砂輪是磨削加工中最主要的一類磨具。 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)

9、能否取得較高的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，與砂輪的選擇合理與否關(guān)系重要。砂輪的性能主要取決于砂輪的磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織及形狀尺寸等因素。 砂輪的磨料應(yīng)具有很高的硬度、耐熱性，適當(dāng)?shù)捻g度和強(qiáng)度及邊刃。 結(jié)合劑的作用是將磨料黏合成具有各種形狀及尺寸的砂輪，并使砂輪具有一定的強(qiáng)度、硬度、氣孔和抗腐蝕、抗潮濕等性能 2. 砂輪認(rèn)識(shí)砂輪 砂輪外表上的每個(gè)磨?？梢越频乜闯梢粋€(gè)微小刀齒，突出的磨粒尖棱，可以看作微小的切削刃，因此，砂輪可以看做具有極多微小刀齒的銑刀，這些刀齒隨機(jī)地排列在砂輪外表上，其幾何形狀和切削角度具有較大差異 1第一階段：磨粒從工件外表滑擦而過，只有彈性變形而無切屑形成。 2第二階段：

10、磨粒切入工件外表，刻劃出溝痕并形成隆起。 3第三階段：切削層厚度增大到某一臨界值時(shí)，切下切屑。4.2.3 外圓磨削工藝1. 磨削過程 外圓磨削主要在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行，根據(jù)磨削時(shí)工件定位方式的不同，外圓磨削可分為：中心磨削和無心磨削兩大類 。 中心磨削即普通的外圓磨削，被磨削的工件由中心孔定位，在外圓磨床或萬能外圓磨床上加工。 磨削后工件尺寸精度可達(dá)IT6IT8，外表粗糙度可達(dá)0.8 0.1m。 按進(jìn)給方式不同分為縱磨法、橫磨法、綜合磨法和深磨法。 2. 普通的磨削方法磨削的種類及其應(yīng)用n 無心磨削n 無心外圓磨削是一種生產(chǎn)率很高的精加工方法。磨削時(shí)，工件放在砂輪和導(dǎo)輪之間，下方

11、用托板托起，導(dǎo)輪實(shí)際上也是一個(gè)砂輪，用橡膠結(jié)合劑做成，磨粒較粗；另一個(gè)砂輪主要承擔(dān)磨削任務(wù)，稱為磨削輪。 n 安裝時(shí)，導(dǎo)輪相對(duì)于磨削輪軸線傾斜一個(gè)角度，以比磨削輪低得多的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而靠摩擦力帶開工件轉(zhuǎn)動(dòng)。由于導(dǎo)輪安裝時(shí)傾角的作用，工件在導(dǎo)輪摩擦力作用下，一方面旋轉(zhuǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，另一方面作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。n 無心磨削時(shí)，工件不必用頂尖支持，安裝方便，簡(jiǎn)化了裝夾過程，因此稱為無心磨削。n 機(jī)床調(diào)整好后，可以連續(xù)加工，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高。n 工件被夾持在兩個(gè)砂輪之間，不會(huì)因背向磨削力而頂彎，可以很好地保證其直線度，這對(duì)于加工細(xì)長(zhǎng)零件非常有利。無心外圓磨削的原理 無心磨削的工作原理 隨著生產(chǎn)和科

12、學(xué)技術(shù)的開展，磨削逐步向高精度和高效率方向開展 1高速磨削。 普通磨削時(shí)，砂輪線速度常在3035m/s。砂輪線速度高于45m/s的磨削稱為高速磨削。經(jīng)濟(jì)的磨削速度是5060m/s。 2強(qiáng)力磨削。 強(qiáng)力磨削又叫深磨、蠕動(dòng)磨削或大切深緩進(jìn)給磨削。 3砂帶磨削。 砂帶過去用于粗糙或拋光，現(xiàn)在砂帶磨削已成為一種很有開展前途的加工方法。砂帶磨床由砂帶、接觸輪、張緊輪、支撐輪、工作臺(tái)等根本部件組成 。3. 先進(jìn)的磨削方法簡(jiǎn)介4.2.4 加工實(shí)例【實(shí)例4-3】 光滑軸的磨削零件圖樣見圖 光軸零件圖樣 校對(duì)頭架、尾座中心 外圓磨削一般根據(jù)工件的形狀大小、精度要求、磨削余量的多少和工件的剛性等來選擇磨削的方法。

13、磨削光軸要分兩次調(diào)頭裝夾磨削才能完成，要求無明顯接刀痕跡，對(duì)工件的定位基準(zhǔn)中心孔與頂尖有較高的要求，以保證工件的同軸度和圓柱度公差 n磨削步驟n修研中心孔，校正頭架、尾座中心，以防工件產(chǎn)生明顯的接刀痕跡。n將工件裝夾在兩頂尖間頂尖、中心孔擦凈加油。n確定工作臺(tái)行程，調(diào)整行程擋塊位置，使接刀長(zhǎng)度小于30mm，過長(zhǎng)易變形產(chǎn)生接刀痕。n找正工作臺(tái)，要求接刀處比另一端大0.005mm，這樣接刀時(shí)易接平。n粗磨外圓，每次進(jìn)給量0.01mm，切削液要充分，留精磨余量0.030.05mm。n精磨外圓至尺寸圓柱度小于0.005mm，接刀處比右端大0.005mm，每次進(jìn)給量0.005mm。n工件調(diào)頭墊銅片裝夾，

14、粗磨接刀處外圓中心孔、頂尖擦凈加油留精磨余量0.030.05mm。n接刀外圓處涂上紅丹粉，精磨接刀處外圓時(shí)用縱磨法磨削，每次橫向進(jìn)給0.0025mm，當(dāng)紅丹粉變淡，說明砂輪已磨到工件外圓，待紅丹粉消失，立即退刀。找正工作臺(tái) 接刀磨削 要注意中心孔的清理和潤(rùn)滑，要注意調(diào)整頂尖的頂緊力，不要頂?shù)眠^緊。 要保證砂輪的鋒利，并澆注充分的切削液，以防止工件產(chǎn)生燒傷痕跡。 接刀時(shí)，動(dòng)作要協(xié)調(diào)，要注意砂輪橫向進(jìn)給與工作臺(tái)縱向進(jìn)給的配合。要防止進(jìn)給過頭，使工件產(chǎn)生接刀痕跡或圓柱度誤差。 4.3 外圓外表的精密加工與裝備 外圓外表的精密加工方法常用的有外圓研磨、外圓超精加工、高精度磨削等。外圓研磨 1. 研磨的

15、方法 研磨是用研磨工具和研磨劑，從零件上研去一層極薄外表層的精加工方法。研磨用的研具采用比工件材料軟的材料如鑄鐵、銅、巴氏合金及硬木等制成。 研磨有手工研磨和機(jī)械研磨兩種方式。 1手工研磨。手工研磨是人手持研磨具或零件進(jìn)行研磨的方法。 2機(jī)械研磨。機(jī)械研磨是在研磨機(jī)上進(jìn)行 。 2. 研具材料和研磨劑 研具材料的硬度應(yīng)比工件材料低，以便磨料嵌入研具外表，較好地發(fā)揮切削作用； 材料組織要均勻，應(yīng)有一定的耐磨性，以便保持研具原有的幾何形狀，獲得良好的研磨精度。最常用的研具材料為鑄鐵。 研磨劑由磨料和研磨液混合而成。磨料常用氧化鋁和碳化硅的極細(xì)磨?；蛭⒎郏盅心チ系牧６扔?40#W14，精研用W14W

16、5。 研磨液可用煤油、植物油或煤油加機(jī)油，再參加適量化學(xué)活性較強(qiáng)的油酸、硬脂酸或工業(yè)用甘油，使工件外表產(chǎn)生一層氧化膜以加速研磨過程。外圓超精加工 超精加工主要是為了降低外表粗糙度的一種加工方法。 超精加工生產(chǎn)率很高，要在精磨或精車的根底上進(jìn)行，加工余量?jī)H需0.003mm0.01mm。 外圓超精加工 外圓超精加工過程 4.3.3 高精度磨削 使軸的外表粗糙度Ra在0.16m以下的磨削工藝稱為高精度磨削，它包括精度磨削、超精密磨削和鏡面磨削。 高精度磨削的實(shí)質(zhì)在于砂輪磨粒的作用，經(jīng)過精細(xì)修整后的砂輪的磨粒形成了同時(shí)能參加磨削的許多微刃。 磨粒微刃及磨削中微刃變化 4.4 外圓外表加工方案確實(shí)定 外

17、圓外表的精密加工方法常用的有外圓研磨、外圓超精加工、高精度磨削等。外圓面的技術(shù)要求 1本身精度：直徑和長(zhǎng)度的尺寸精度、外圓面的圓度、圓柱度等形狀精度。 2位置精度：與其他外圓面或孔的同軸度、與端面的垂直度等。 3外表質(zhì)量：主要指外表粗糙度，對(duì)于某些重要零件，還對(duì)表層硬度、剩余應(yīng)力和顯微組織等有要求。 4.4.2 影響外圓加工方案的主要因素 1工件材料：對(duì)于鋼鐵類零件，主要用車削和磨削加工；對(duì)于有色金屬，主要使用車削加工。2加工精度和粗糙度：零件精度要求低，粗糙度大時(shí)，可以粗車，隨著精度要求的提高、粗糙度值要求的降低，可以使用半精車、精車或者粗磨、半精磨、精磨等方法。精度要求特別高，粗糙度值要求

18、特別低的零件，需要使用研磨和超級(jí)光磨等超精加工方法。3熱處理狀態(tài)：如果材料經(jīng)過淬火處理，那么只能選用磨削作為精加工方法，而不能使用車削。 4.4.3 外圓面加工的工藝路線 外圓面加工工藝路線確實(shí)定生產(chǎn)中常用的外圓面加工路線如下。粗車 除淬硬鋼外，各種零件的加工都適用。當(dāng)零件的外圓面要求精度低、外表粗糙度較大時(shí)，只粗車即可。粗車 半精車 對(duì)于中等精度和粗糙度要求的未淬硬工件的外圓面，均可采用此方案。粗車半精車磨粗磨或半精磨 此方案最適于加工精度稍高、粗糙度較小，且淬硬的鋼件外圓面，也廣泛地用于加工未淬硬的鋼件或鑄鐵件。粗車半精車粗磨精磨 此方案的適用范圍根本與上述第三個(gè)方案相同，只是外圓面要求的精度更高、外表粗糙度更小，需將磨削分為粗磨和精磨才能到達(dá)要求。粗車半精車粗磨精磨研磨或超級(jí)光磨或鏡面磨削 此方案可到達(dá)很高的精度和很小的外表粗糙度，但不宜加工塑性大的有色金屬。粗車精車精細(xì)車 此方案主要適用于精度要求高的有色金屬零件的加工。 4.5 實(shí)訓(xùn)階梯傳動(dòng)軸的加工 軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一，階梯傳動(dòng)軸應(yīng)用較廣，主要用于支承傳動(dòng)件和傳遞扭矩，