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绪 论,机械制造工业在国民经济中的地位和作用 机械制造工业和制造技术的 发展 本课程的性质和主要内容 本课程的目的要求和特点,机械制造工业在国民经济中的地位和作用,制造是人类最主要的生产活动之一 制造业的概念 制造业创造的财富 制造业的从业人数 制造业在国民经济中的地位 制造技术的概念 机械制造业是制造业的重要组成部分,机械制造工业和制造技术的发展,机械制造工业发展史 工艺装备的发展 机械制造技术及基础理论的发展 现代机械制造技术发展的趋势 机械制造基础技术 超精密及微细加工技术 自动化制造技术 绿色制造技术,本课程的性质和主要内容,机械制造技术是机械设计制造与自动化及相近专业的一门专业课,本课程的目的要求和特点,本课程设置的目的要求 掌握机械制造工艺的基本理论知识，能初步分析和处理与切削加工有关的工艺技术问题 能编制零件的机械加工工艺规程 初步具备综合分析机械制造工艺过程中质量、生产率和经济性问题的能力,了解金属切削机床的工作原理和主要结构，能根据工艺要求合理选择机床并能进行机床主传动系统和进给系统的结构设计 了解机床夹具的基本原理和知识，能根据工艺需要设计专用机床夹具 对机械制造新技术和发展趋势有一定了解,本课程的特点 本课程的实践性很强，涉及的知识面很宽,第一章 典型表面的加工工艺,机械产品都是由零件组成的，零件表面的结构形状各式各样，常见的典型表面有以下几种： 平面 外圆表面 内孔表面 成形表面,零件表面按其在机器中的作用不同，可分为两类： 功能性表面 非功能性表面 功能性表面往往有较高的精度和表面质量要求，而非功能性表面的加工精度和表面质量则要求较低,本章将讨论常见的典型表面的加工工艺 各种表面的加工工艺的讨论都将包括如下内容： 典型表面的技术要求 典型表面加工方案 典型表面加工方法及特点,1.1 平面加工,平面的分类 根据平面所起的作用不同，大致可以分为如下几种： 非配合平面 这种平面不与任何零件相配合，一般无加工精度要求，只有当表面为了增加抗腐和美观时才进行加工。 配合平面 这种平面多数用于零部件的连接面。如车床主轴箱、进给箱与床身的连接平面，一般要求精度和表面质量均较高。,导向平面 如各类机床的导轨面，这种平面的精度和表面质量要求很高。 端平面 指各种轴类、盘套类零件上与其旋转中心线相垂直的平面，多起定位作用。这类平面往往对垂直度、端面间的平行度和表面粗糙度有较高的要求。 精密量具表面 如钳工的平台、平尺的测量面和计量用量块的测量平面等。这种平面精度和表面质量要求均很高。,1.1.1 平面的技术要求,形状精度 指平面本身的直线度、平面度公差。 位置尺寸及位置精度 指平面与其他表面之间的位置尺寸公差及平行度、垂直度公差等。 表面质量 指表面粗糙度、表面波度和表层物理力学性能等。,1.1.2 平面加工方案分析,平面加工方案的选择应考虑的因素 精度 表面粗糙度 零件的结构形状 零件的尺寸 材料的性能和热处理要求 生产批量,平面的类型,按平面的加工精度的要求，可将平面分为如下四类 低精度平面 中等精度平面 高精度平面 精密平面,低精度平面的加工方案,对精度要求不高的各种零件(淬火钢零件除外)的平面，经粗刨、粗铣、粗车等即可达到要求,中等精度平面加工方案,表面质量要求中等的非淬火钢件、铸铁件，视工件平面尺寸不同有以下几种方案： 粗刨精刨 此方案适于加工窄长平面。 粗铣精铣 此方案适于加工宽大平面。 粗车精车 此方案适于加工回转体轴、套、盘、环等类零件的端面。此外，大型盘类零件的端面，一般较宜在立式车床上加工。,高精度平面加工方案,粗刨精刨宽刃精刨(代刮研) 此方案适于加工未淬火钢件、铸铁件、有色金属等材料的窄长平面。 粗铣精铣高速精铣 此方案适于加工未淬火钢件、铸铁件、有色金属等材料的宽平面。 粗铣(粗刨)精铣(精刨)磨削 此方案适于加工淬火钢和非淬火钢件、铸铁件的各种平面。,粗车精车磨削 此方案适于加工回转体零件的台肩平面。其较小台肩平面采用普通外圆磨床加工；较大台肩平面用行星磨加工。 粗铣拉削 此方案适用于大批大量生产除淬火钢以外的各种金属零件，不仅生产率很高，而且加工质量也较高。 上述各种加工方案的表面的粗糙度不大于Ra0.80.2m,精密平面的加工方案,更高精度要求的平面，可在磨削后分别采用研磨、抛光，也可在铣、刨后采用刮研，使表面粗糙度不大于Ra0.40.12m,平面加工方案,1.1.3平面的加工方法,加工平面常用的机械加工方法有： 车削、铣削、刨削、宽刀细刨、刮研、普通磨削、导轨磨削、精密磨削、砂带磨削、超精加工、研磨和抛光等；特种加工方法有电解磨削平面和电火花线切割平面等。,平面的车削加工： 平面车削的表面粗糙度为Ra 6.31.6m，精车后的平面度误差在直径为100mm的端面上最小可达0.0050.008mm 平面的铣削加工： 铣削是加工平面的主要方法之一 平面铣削分粗铣和精铣 精铣后的表面粗糙度为Ra3.21.6m，两平面间的尺寸公差等级为IT8IT7，直线度可达0.080.12mm/m,平面的刨削加工和拉削加工 刨削一般适用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V形槽、T形槽、燕尾槽的单件小批量的粗加工、半精加工 拉削适用于尺寸较小平面的大批量加工,平面刨削分粗刨和精刨。精刨后的表面粗糙度为Ra3.21.6m，两平面间的尺寸公差等级可达IT8IT7，直线度可达0.040.12/1000。在龙门刨床上采用宽刀精刨技术，其表面粗糙度可达Ra 0.80.4m，直线度不大于0.02mm/m。对于窄长平面的加工来说，刨削加工的生产率也较高。 拉削加工精度为IT8IT7，直线度可达0.080.12mm/m。,平面的磨削加工 磨削平面是平面精加工的主要方法之一，一般在铣、刨削加工基础上进行。 主要用于中、小型零件高精度表面及淬火钢等硬度较高的材料表面的加工。 磨削后表面粗糙度为Ra0.80.2m，两平面间的尺寸公差等级可达IT6IT5，平面度可达0.010.03mm/m。,平面磨削方法,端面磨削: 砂轮的工作表面是端面 磨削时砂轮和工件接触面积较大，精度较低。主轴伸出长度短、刚性好，磨头又主要承受的是轴向力，弯曲变形小，因而可采用较大的磨削用量，故生产率高。 圆周磨削 砂轮的工作面是圆周表面，磨削时砂轮和工件接触面积小，发热少，散热快，加之冷却和排屑条件好，故能获得较高的加工精度和表面质量。通常适用于加工精度要求 。,平面的光整加工,平面的光整加工方法主要有研磨、刮削和抛光等。 平面的研磨: 多用于加工中小型工件的最终加工。尤其当两个配合平面间要求很高的密合性时，常用研磨法加工。 平面的刮研: 常用于工具、量具、机床导轨、配合平面的最终加工 。 平面抛光: 是在平面上进行了精刨、精铣、精车、磨削后进行的表面加工 。,1.2 外圆表面加工,外圆表面是轴、套、盘等类零件的主要表面或辅助表面，这类零件在机器中占有相当大的比例。各种不同零件上的外圆表面或同一零件上不同部位的外圆表面，由于所起作用不同，技术要求也不一样。加工时，需要拟定合理的加工方案。,1.2.1 外圆表面的技术要求,尺寸精度 指外圆表面直径和长度的尺寸精度。 形状精度 指外圆柱表面的圆度、圆柱度、母线直线度和轴线直线度。 位置精度 指外圆表面与其他表面(外圆表面或内孔表面)间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动；与规定平面(端平面)间的垂直度、倾斜度等。 表面质量 主要指表面粗糙度，对某些重要零件的表面，还要求有表层硬度、残余应力、显微组织等。,1.2.2 外圆表面加工方案分析,低精度外圆表面的加工 对于加工精度要求低、表面粗糙度数值较大的各种零件的外圆表面(淬火钢件除外)，经粗车即可达到要求。尺寸精度达ITl0IT13，表面粗糙度为Ra5012.5m。 中等精度外圆表面的加工 对于非淬火工件的外圆表面，粗车后再经一次半精车即可达到要求。尺寸精度达ITl0IT9，表面粗糙度为Ra6.33.2m。,较高精度外圆表面的加工 视工件材料和技术要求不同可有两种加工方案。 (1) 粗车一半精车磨 此方案适用于加工精度较高的淬火钢件，非淬火钢件和铸铁件外圆表面。尺寸精度达IT8IT7，表面粗糙度为Ra1.60.8m。 (2) 粗车半精车精车 该方案适用于铜、铝等有色金属件外圆表面的加工。由于有色金属塑性较大，其切屑易堵塞砂轮表面，影响加工质量，故以精车代替磨削。,高精度外圆表面的加工 视工件材料有两种方案： 粗车一半精车粗磨精磨 此方案适于加工各种淬火、非淬火钢件和铸铁件。尺寸精度达IT6IT5，表面粗糙度为Ra0.40.2m。 粗车一半精车精车精细车 该方案尤其适于加工有色金属工件，它比加工钢件和铸铁件能获得更低的表面粗糙度，其尺寸精度可达IT6IT5，表面粗糙度为Ra0.40.2m。由于有色金属不宜采用磨削，所以常采用细车来代替磨削,5. 精密外圆表面的加工 对于更高精度的钢件和铸铁件，除车削、磨削外，还需增加研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光等精密、超精密加工或光整加工工序，其尺寸精度达IT5IT3，表面粗糙度达Ra0.10.006m。,外圆加工方案,1.2.3 外圆表面的加工方法,外圆表面加工最常用的切削加工方法有：车削、磨削；当精度及表面质量要求很高时，还需进行光整加工；特种加工方法有旋转电火花和超声波套料等。,1. 外圆表面的车削加工,荒车 毛坯是自由锻件或大型铸件，需要进行荒车加工的尺寸精度可达ITl5ITl8级 粗车 目的是尽快切除多余材料，使其接近工件的形状和尺寸 半精车 是在粗车的基础上进行的。可进一步提高外圆表面的尺寸精度、形状和位置精度及表面质量 精车 一般作为高精度外圆表面的终加工 精细车 一般用于单件、小批量的高精度外圆表面的终加工,提高外圆车削生产率的主要途径,刀具方面 采用新型刀具材料 缩短换刀时间 设计先进刀具 采用多刀加工 机床方面 采用多刀半自动机床 采用仿形加工,2.细长轴外圆表面的车削加工,（1）细长轴外圆的车削特点及其工艺措施 细长轴 长径比大于10的轴 细长轴加工时的特点 刚性差 散热性差 刀具磨损大 措施 针对刚性差-减小径向切削分力；改变走刀方向；采用中心架或跟刀架。 针对热变形-减少切削力；充分冷却；采用弹簧顶尖。 针对刀具磨损大-提高刀具耐用度,（2）细长轴外圆的车削方法,车削细长轴时，多采用中心架或跟刀架 由于使用中心架车削，需要接刀，同时不能一次车削全长，而且提高工件的刚性也不如跟刀架明显 使用跟刀架时，支承工件的两个支承块对工件的压力要适当，压力过小，甚至没有接触，则不能起到提高工件刚性的作用；若压力过大，工件被压向车刀，切深增加。车出的工件直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆上，支承块与工件脱离切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径就变大，以后跟刀架又再跟到大直径外圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径减小，这样连续有规律的变化，就会把细长工件车成“竹节”形。此外，跟刀架支承块的弧面形状对所车细长轴的精度也有较大的影响。,（3）细长轴的先进切削法反向走刀车削法,3. 外圆表面的磨削加工,磨削是外圆表面精加工的主要方法，它既能磨削淬火钢件，也能磨削未淬火钢和铸铁。某些精确坯料(如精密铸件，精密锻件和精密冷轧件)可不经车削加工直接进行磨削，按照外圆表面磨削时选用砂轮的磨料粒度和修整质量及磨削用量的不同，磨削也分为粗磨和精磨,（1）磨削方式,根据磨削时工件定位方式的不同可分为中心磨削和无心磨削两种磨削方式 中心磨削即普通外圆磨削，被磨削的工件由顶尖孔定位，在外圆磨床或万能外圆磨床上进行 无心磨削是一种高生产率的精加工方法，被磨削的工件由其外圆表面本身定位,（2 ） 提高外圆磨削生产率的措施,缩短辅助时间 这方面的措施如自动装工件；自动测量及数字显示；砂轮自动修整及补偿；发展新的磨料，提高砂轮耐用度等,（2 ） 提高外圆磨削生产率的措施,缩短机动时间 加大磨削用量 高速磨削就是采用特制高强度砂轮，在高速下对工件进行磨削，砂轮速度高达45m/s以上(35m/s以下为普通磨削)。加工精度可以提高，表面粗糙度可以进一步变细，并可延长砂轮使用寿命。但需要较好的冷却系统装置，使磨削区降温。应采用较好的防护装置。因消耗功率大，选用电动机的功率也要大些。 强力磨削就是采用较高的砂轮速度，较大的磨削深度(一次切深可达6mm以上)和较小的进给，直接从毛坯或实体材料上磨出加工表面。它可代替车削和铣削，而效率比车、铣要高得多。但是强力磨削时磨削力和磨削热比高速磨削显著增加，因此对机床的要求除了增加电动机功率外，还要加固砂轮防护罩，增加冷却液供应和防止飞溅，合理选择砂轮，机床还必须有足够的刚性。 增大磨削面,（2 ） 提高外圆磨削生产率的措施,缩短机动时间 增大磨削面 一般外圆磨削砂轮宽度仅有50mm左右，而宽砂轮磨削是通过加大砂轮宽度(根据工件磨削长度决定，有的砂轮宽度达300mm左右)，成倍地提高了生产率 多片砂轮磨削 这也是利用增加磨削面积，以提高磨削效率的一种有效措施。在一台机床上安装几片砂轮可根据零件形状而定,4. 外圆表面的精密加工,精密加工的主要方法 低粗糙度磨削 通过磨削使轴的表面粗糙度在Ra 0.1m以下的磨削工艺称为低粗糙度磨削，它包括磨削(Ra为0.050.1m)、超精密磨削(Ra0.025m)和镜面磨削(Ra0.005m),4. 外圆表面的精密加工,精密加工的主要方法 超精加工 超精加工采用细粒度的磨条以较低的压力和切削速度对工件表面进行精密加工的方法,4. 外圆表面的精密加工,精密加工的主要方法 研磨 如果工件精度要求IT5以上，表面粗糙度要求达Ra0.10.008m,则在经过精车或精磨以后，还需通过光整加工。常用的外圆表面光整加工方法有研磨、超级光磨和抛光等,4. 外圆表面的精密加工,精密加工的主要方法 滚压加工 滚压加工是利用金属产生塑性变形，从而达到改变工件的表面性能、形状和尺寸的目的。它是一种无切屑加工 滚压加工的目的有三种：第一种以强化零件为主，加压力大，变形层深(1.515mm)。第二种以降低表面粗糙度和提高硬度为主。加工后表面强化层较薄(0.011.5mm)。第三种以获得表面形状为主，如滚花、滚轧齿轮、螺纹等,4. 外圆表面的精密加工,精密加工的主要方法 滚压加工,1.3 孔加工,内孔表面有以下几种 配合用孔 装配中有配合要求的孔 非配合用孔 装配中无配合要求的孔 深孔 长径比L/D5的孔称为深孔 圆锥孔 如车床主轴前端的锥孔、钻床刀 杆的锥孔等,1.3.1 内孔表面的技术要求,尺寸精度 指孔径和孔深的尺寸精度及孔系中孔与孔、孔与相关表面间的尺寸精度等。 形状精度 指内孔表面的圆度、圆柱度及素线直线度和轴线直线度等。 位置精度 指孔与孔(或与外圆表面)间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动，孔与孔(或与相关平面)间的垂直度、平行度、倾斜度等。 表面质量 指内孔表面的粗糙度及表层物理力学性能的要求等。,1.3.2 内孔表面加工方案分析,根据各种零件内孔表面的尺寸、长径比、精度和表面粗糙度要求，在实体材料上加工内孔，其加工方案大致有以下几类： 低精度内孔表面的加工 对精度要求不高的未淬硬钢件、铸铁件及有色金属件，经一次钻孔粗糙度可达到要求。尺寸精度达ITl0以下，表面粗糙度值为Ra5012.5m,较高精度内孔表面的加工 对于精度要求较高的除淬硬钢外的零件内孔表面，当孔径小于20mm时，应采用钻孔后铰孔；孔径大于20mm时，视具体条件，选用下列方案之一：钻扩铰；钻粗镗精镗；钻镗(或扩)磨；钻拉 尺寸精度达IT8IT7，表面粗糙度为Ra1.60.4m 拉刀和铰刀都是定尺寸刀具，经拉削或铰削加工的孔一般为7级精度的基准孔（H7),中等精度内孔表面的加工 对于精度要求中等的未淬硬钢件、铸铁件及有色金属件，当孔径小于30mm时，采用钻孔后扩孔；孔径大于30mm，采用钻孔后粗镗达到要求 尺寸精度达ITl0IT9，表面粗糙度为Ra6.33.2m,高精度内孔表面的加工 对于精度要求很高的内孔表面， 当孔小于20mm时，可采用钻粗铰精铰方案 孔径大于20mm时，视具体条件，选用下列方案之一：钻扩(或镗)粗铰精铰；钻粗拉精拉；钻扩(较大孔采用镗)粗磨精磨 对于箱体零件的孔系加工 一般采用钻或粗镗半精镗精镗浮动镗，在这条加工路线中当工件毛坯上已有毛坯孔时，第一道工序安排粗镗，无毛坯孔时则第一道工序安排钻孔，后面的工序视零件的精度要求再作安排 尺寸精度达IT7IT6，表面粗糙度为Ra0.80.4m,精密内孔表面的加工 对于精度要求更高的精密内孔表面，可在高精度内孔表面加工方案的基础上，视情况分别采用手铰、精细镗、精拉、精磨、研磨、珩磨、挤压或滚压等精细加工方法加工 尺寸精度达IT6以上，表面粗糙度为Ra0.40.025m。,1.3.3 内孔表面的加工方法,内孔表面的加工方法很多，切削加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、磨孔 锪孔、镗孔、拉孔、研磨、珩磨、滚压等；特种加工孔的方法有电火花穿孔、超声波穿孔和激光打孔等 钻孔、锪孔粗加工 扩孔、车孔、镗孔半精加工或精加工 铰孔、磨孔、拉孔精加工 珩磨、研磨、滚压高精度加工 特种加工方法加工各种特殊的难加工材料,1.钻孔,钻孔是采用钻头在实心材料上加工孔的一种方法 钻孔后精度达ITl2级左右，表面粗糙度Ra达8020m,防止和减少钻头的偏斜，工艺上常采用的措施： 钻孔前先加工孔的端面 先采用90顶角直径大而且长度较短的钻头预钻一个凹坑 仔细刃磨钻头，使其切削刃对称 钻小孔或深孔时应采用较小的进给量 采用工件回转的钻削方式 注意排屑和切削液的合理使用 钻孔直径一般不超过75mm，对于孔径超过35mm的孔，宜分两次钻削。第一次钻孔直径约为第二次的0.50.7倍,2. 扩孔,扩孔是采用扩孔钻对已钻出、铸出或锻出孔的进一步加工的方法 扩孔时，切削深度较小，排屑容易，加之扩孔钻刚性较好，刀齿较多，因而扩孔精度和表面粗糙度均比钻孔好。扩孔的加工精度一般可达ITl0IT11，表面粗糙度Ra为6.33.2m 扩孔还能纠正被加工孔的轴心线歪斜 扩孔余量一般为孔径的1/8左右，因扩孔钻的刀齿较多，故扩孔的走刀量一般较大(0.42mm/r)，生产率高。对于孔径大于50mm的孔，扩孔应用较少，而多采用镗孔。,3. 铰孔,铰孔是对未淬硬孔进行精加工的一种方法 铰孔时，由于余量较小，切削速度较低。铰刀刀齿较多，刚性好而且制造精确，加之排屑冷却润滑条件较好等，铰孔后孔本身质量得到提高，孔径尺寸精度一般为IT7IT9级，手铰可达IT6级，表面粗糙度Ra为2.30.32m 铰孔主要用于加工中小尺寸的孔，孔的直径范围一般为3150mm 铰孔对纠正孔的位置误差的能力很差 铰孔不宜于加工短孔、深孔和断续孔。,4. 镗孔,镗孔是在扩孔的基础上发展而成的一种常用的孔加工方法，可以作为粗加工，也可作为精加工，加工范围很广能获得的尺寸精度为IT6IT8级，表面粗糙度为Ra 3.20.4m 镗孔刀具一般刚性较差，镗孔时容易产生振动，生产率较低。但是由于不需要专用的尺寸刀具(如铰刀)，镗刀结构简单，又可在多种机床上进行镗孔，故单件小批生产中，镗孔是较经济的方法 镗孔能够修正前工序加工所导致的轴心线歪斜和偏移,5. 磨孔,由于内孔磨削的工作条件较差，内孔磨削的尺寸精度一般为IT6IT7级，表面粗糙度达Ra 0.20.1m 加工范围较广，大孔直径受机床规格的限制；小孔直径将受砂轮直径的影响，因而不能太小，若采用风动磨头，最小磨削直径可达1mm左右 从孔的结构形状上看，它既可磨通孔、阶梯孔等圆柱形孔，又可磨锥孔、内滚道或成形滚道等,对于中小型旋转体零件一般均在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。这时，工件回转而砂轮轴仅自转 对于重量大、形状不对称的零件内孔，可采用行星式内圆磨削，这时，工件固定而砂轮既自转又回转(公转) 对于大型薄壁零件，可采用无心内圆磨削。工件由支持轮支持，压紧轮压紧，并由导轮带动旋转。砂轮轴自转而不回转,图1-17 内圆磨削工艺范围,图1-18 行星式内圆磨削原理图 图1-19无心内圆磨削原理图,内圆磨削有下列一些特点： 砂轮直径D受到工件孔径d的限制(D0.50.9d)，尺寸小，易磨损，需经常修整和更换， 磨削速度低，磨削效率低，表面粗糙度也低 砂轮轴刚性差，容易弯曲变形与振动 砂轮与工件接触面积大，单位面积压力小，砂轮显得硬，易发生烧伤，要采用较软的砂轮 切削液不易进入磨削区，磨削困难,6.深孔加工,1）深孔加工的方法,工件安装 常用“一夹一托”方式(见图1-20)，孔的粗加工多选用深孔钻削或镗削(拉镗或推镗)，对要求较高的孔则采用铰削(浮动铰削)、珩磨或滚压等工艺方法。,在单件小批生产中，深孔钻削常采用加长麻花钻在普通车床或转塔车床上进行。为了排出切屑和冷却刀具，钻头每进一段不长的距离即需由孔内退出 在成批和大量生产中，深孔钻削宜采用深孔钻头在专用深孔钻床上进行,2）深孔钻削方法,3）深孔精加工,经过钻削的深孔，可采用镗刀头镗孔和浮动镗孔(浮动铰孔) 深孔镗削与一般镗削不同，它所采用的机床是深孔钻床，在钻杆上装上深孔镗头(螺纹连接)，如图1-21所示。其结构是前后均有导向块，前导向块是由两块硬质合金组成。后导向块由四块硬质合金组成，镗刀尺寸用对刀块调整其尺寸。前导向块轴向位置应在刀尖后面2mm左右。这种镗刀的进给方式是采用推镗前排屑方式，改变了过去拉镗方法，因为拉镗时虽然刀杆受力(拉力)状态较好，但安装工件、调整尺寸都比较困难，生产率低,7. 内孔的精密加工,常用的精密加工有精细镗孔、珩磨、研磨、滚压等 研磨多用于手工操作，工人劳动强度较大，通常用于批量不大且直径较小的孔。而精细镗、珩磨、滚压由于加工质量和生产率都比较高，应用比较广泛,（1）精细镗,精细镗由于最初是使用金刚石作刀具材料，所以又称金刚镗 采用精度高、刚性好和具有高转速的金刚镗床 采用的刀具是选用颗粒细而耐磨的金刚石和硬质合金，经过刃磨和研磨获得锋利的刃口 加工余量较小，高速切削下切去截面很小的切屑。由于切削力很小，故尺寸精度能达到IT5级，表面粗糙度Ra达0.40.2m，孔的几何形状误差小于35m 镗削精密孔时，为方便于调刀，可采用微调镗刀头,（2）研磨,研磨孔的原理与研磨外圆相同 研具通常是采用铸铁制的心棒，表面开槽以贮存研磨剂 内孔研磨的工艺特点 尺寸精度可达IT6级以上；表面粗糙度Ra为0.10.01m 孔的位置精度只能由前工序保证 生产率低，研磨之前孔必须经过磨削、精铰或精镗等工序，对中小尺寸孔，研磨加工余量约为0.025mm,（3）珩磨,珩磨是用46根砂条组成的珩磨头对内孔进行光整加工 珩磨时，砂条上的磨粒以一定的压力、较低的速度对工件表面进行磨削、挤压和刮擦。砂条作旋转运动和上下往复运动，使砂条上的磨粒在孔表面所形成轨迹成为交叉而不重复的网纹，与内孔磨削相比，珩磨参加切削的磨粒多，加在每粒磨粒上的切削力非常小。珩磨的切速低，在珩磨过程中又施加大量的冷却液，不易烧伤，加工变形层薄，故能得到较低的表面粗糙度。 珩磨头与机床主轴采用浮动连接 珩磨能够修正前道工序产生的几何形状误差和表面波度误差，但不能修正轴线位置误差。,图1-25 利用螺纹调压的珩磨头 图1-26 磨粒在孔表面上形成的轨迹 l-本体 2-调整 3-砂条座 4-顶块 5-砂条 6-弹簧箍 7-弹簧 8-螺母,珩磨生产率高，加工精度也很高，尺寸精度可达IT5IT6级，表面粗糙度Ra可达0.80.1m，并能修正孔的几何形状偏差 珩磨工艺朝着强力珩磨、自动控制尺寸的自动珩磨、电解珩磨和超声波珩磨等方向发展 可加工铸铁，淬硬或不淬硬的钢件，但不宜加工韧性金属零件，珩磨可以加工孔径为5500mm的孔，也可加工L/D10以上的深孔,（4）滚压,内孔经滚压后，精度在0.01mm以内，表面粗糙度Ra约为0.1m，且表面硬化耐磨，生产效率提高了数倍 目前珩磨和滚压还在同时使用，其原因是滚压对铸铁件的质量有很大的敏感性，铸铁件硬度不均，表面疏松、气孔和砂眼等缺陷对滚压有很大影响，因此对铸铁件油缸滚压工艺尚未采用,8. 箱体的孔系加工,多个有相互位置精度要求的孔称为“孔系”。孔系可分为 平行孔系 同轴孔系 交叉孔系,（1）平行孔系加工,平行孔系的主要技术要求为各平行孔中心线之间及孔轴心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度,生产中常采用以下几种方法,找正法 坐标法 镗模法,1）找正法,找正法的实质是在通用机床上(如铣床、普通镗床等)依靠操作者的技艺，并借助一些辅助装置去找正每一个被加工孔的正确位置。 可分为 划线找正法 块规心轴找正法 样板找正法,2）坐标法,坐标法镗孔是将被加工孔系间的孔距尺寸换算为两个互相垂直的坐标尺寸，然后按此坐标尺寸精确地调整机床主轴和工件在水平与垂直方向的相对位置，通过控制机床的坐标位移尺寸和公差来间接保证孔距尺寸精度 普通镗床的坐标位移精度不高，一般为±0.1mm左右。为了能在普通镗床上获得精度较高的坐标位移尺寸，可采用下述方法。,(1) 利用块规、百分表等精密测量装置找正坐标尺寸,图1-29 坐标测量装置,(2) 改装精化机床，提高其坐标位移精度,在普通镗床上加装一套较精密的测量装置，可以提高其坐标位移精度。目前应用较多的方法是加装一套由金属线纹尺和光学读数头组成的精密长度测量系统 操作者观察读数头的光屏窗，即可立即得出部件的精确坐标位置。该测量装置的测量精度不受机床传动系统精度的影响 定位精度±0.02 mm左右,* 坐标镗床,坐标镗床具有精确的坐标测量系统，如用精密丝杠(加校正尺)、光屏-刻线尺、光栅、感应同步器、磁尺、激光干涉仪等，其坐标位移 定位精度可达0.0020.008mm 孔距精度要求特别高的孔系，如镗模、精密机床箱体等零件的孔系，大都是在坐标镗床上进行加工的,在选择原始孔和镗孔顺序时，应考虑以下几个原则,1) 要把有孔距精度要求的两孔的加工顺序紧紧地连在一起，以减少坐标尺寸的累积误差影响孔距精度。 2) 原始孔应位于箱壁的一侧，这样，依次加工各孔时，工作台朝一个方向移动，以避免因工作台往返移动由间隙而造成的误差。 3) 所选的原始孔应有较高的精度和较低的表面粗糙度，以便在加工过程中，需要时可以重新准确地校验坐标原点。,3）镗模法,用镗模加工孔系，如图所示。工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里。由导套引导镗杆在工件的正确位置上镗孔,图1-30 用镗模加工孔系,镗模镗孔特点,镗杆与机床主轴多采用浮动联接，机床精度对孔系加工精度影响很小，孔距精度主要取决于镗模，因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系 同时镗杆刚度大大提高，有利于采用多刀同时切削 定位夹紧迅速，不需找正，生产效率高 制造周期长，成本高 镗模自身的制造误差和导套与镗杆的配合间隙对孔系加工精度有影响,镗模镗孔精度,一般孔径尺寸精度为IT7级左右 表面粗糙度为Ra1.60.8m左右 孔与孔的同轴度和平行度，当从一端加工时，可达0.020.03mm，从两头加工可达0.040.05mm 孔距精度一般为±0.05mm左右,（2）同轴孔系加工,在中批以上生产中，一般采用镗模加工孔系，其同轴度由镗模保证；当采用精密刚性主轴组合机床从两端同时加工同轴线的各孔时，其同轴度则直接由机床保证，可达0.0lmm 单件小批生产时，在通用机床上加工，且一般不使用镗模，保证同轴线孔的同轴度有下列一些方法,1) 利用已加工孔作支承导向,当箱体前壁上的孔加工完毕，在孔内装一导向套，支承和引导镗杆加工后壁上的孔，以保证两孔的同轴度要求。此法适于加工箱壁相距较近的同轴线孔,2) 利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆,这种方法其镗杆系两端支承，刚性好；但后立柱导套的位置调整麻烦、费时，往往需要用心轴块规找正，且需要用较长的镗杆，此法多用于大型箱体的孔系加工,3) 采用调头镗法,调头镗是在工件的一次安装下，当镗出箱体一端的孔后，将镗床工作台回转180º，再对箱体另一端同轴线的孔进行加工 为了提高回转精度可采用下述方法：当箱体上具有与所镗孔轴线平行而又较长的加工平面时，镗孔前先以装在镗杆上的百分表对此平面进行校正使其和镗杆轴线平行。工件校正后可调整主轴位置加工箱体壁上的孔。孔镗出后可回转工作台，并以镗杆上的百分表沿以上平面重新校正，即可保证工作台准确地回转180º,（3）交叉孔系的加工,主要技术条件为控制各孔的垂直度 在普通镗床上主要靠机床工作台上的90°对准装置 当有些普通镗床的工作台90°对准装置精度很低时，可用心棒与百分表找正法进行。即在加工好的孔中插入心棒，然后将工作台转90°，摇工作台用百分表找正 箱体上如果有交叉孔存在，则应将精度要求高或粗糙度要求较细的孔先全部加工好，然后再加工另外与之相互交叉的孔,1.4 成形表面加工 （）,有些机器零件的表面，不是简单的圆柱面、圆锥面、平面及其组合，而是形状复杂的表面，这些复杂表面称为成形表面 成形表面的加工方法主要依赖于其几何构型，以下主要对齿轮的齿形及其典型的复杂型面的加工方法加以介绍,1.4 成形表面加工 （）,1.4.1 齿形加工 1.4.2 复杂型面的加工,1.4.1 齿形加工（）,齿轮是机械产品中应用较多的零件之一，是用来传递运动和动力的主要零件 它的主要部分轮齿的齿形是一种特定形状的成形面，有摆线形面、渐开线形面等等。最常见的是渐开线形面,1.4.1 齿形加工（）,渐开线齿轮精度按现行标准规定分为12级，其中1级最高，12级最低 12级精度为远景级，目前加工工艺及测量手段尚难达到 在实际应用中，35级为高精度等级，如测量齿轮、精密机床和航空发动机的重要齿轮 68级为中等精度等级，如内燃机、电气机车、汽车、拖拉机上的重要齿轮 912级为低精度等级，如起重机械、农业机械中的一般齿轮,1.4.1 齿形加工（）,齿轮的结构形式也是多种多样的，常见的有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等，其中以圆柱齿轮应用最广，这里仅介绍渐开线圆柱齿轮齿形的加工工艺,1.4.1 齿形加工（）,圆柱齿轮的加工工艺过程一般是： 毛坯制造热处理齿坯加工齿形加工齿部热处理齿轮定位面的精加工齿形的精加工,1.4.1 齿形加工（）,1. 齿轮的技术要求 2. 齿形加工方案选择 3. 齿形加工方法,1. 齿轮的技术要求（）,由于齿轮在使用上的特殊性，除了一般的尺寸精度、形位精度和表面质量的要求外，还有一些特殊的要求，归纳起来有如下四项：,1. 齿轮的技术要求（）,（1）传递运动的准确性 即要求齿轮在一转范围内，最大转角误差不超过一定限度，以保证从动件与主动件协调运动 （2）传动的平稳性 即要求齿轮传动瞬时传动比的变化不能过大，以免引起冲击，产生振动和噪声，甚至导致整个齿轮被破坏,1. 齿轮的技术要求（）,（3）载荷分布的均匀性 即要求齿轮啮合时，齿面接触良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损，影响齿轮的使用寿命 （4）传动侧隙 即要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具有一定的间隙。以便贮存润滑油，补偿因温度变化和弹性变形引起的尺寸变化以及加工和安装误差的影响。否则，齿轮传动在工作中可能卡死或烧伤,1. 齿轮的技术要求（）,不同齿轮会因用途和工作条件的不同而有不同的具体要求 对于控制系统、分度机构和读数装置中的齿轮传动，主要要求传递运动的准确性和一定的传动平稳性而对载荷分布的均匀性要求不高，但要求有较小的传动侧隙，以减小反转时的回程误差。,1. 齿轮的技术要求（）,机床和汽车等变速箱中速度较高的齿轮传动，主要要求传动的平稳性 轧钢机和起重机等的低速重载齿轮传动，既要求载荷分布的均匀性，又要求足够大的传动侧隙 汽轮机、减速器等的高速重载齿轮传动，4项精度都要求很高,1. 齿轮的技术要求（）,总之，这4项精度要求，相互间既有一定联系，又有主次之分，有所不同，应根据具体的用途和工作条件来确定,1.4.1 齿形加工,1. 齿轮的技术要求 2. 齿形加工方案选择 3. 齿形加工方法,2. 齿形加工方案选择,齿形加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和齿轮热处理方法等。,2. 齿形加工方案选择,8级或8级以下精度齿轮的加工方案：对于不淬硬齿轮用滚齿或插齿就能满足要求；对于淬硬齿轮可采取滚(插)齿齿端加工齿面热处理修正内孔的加工方案。热处理前的齿形加工精度应比图纸要求提高一级 67级精度的齿轮有两种加工方案：剃珩齿方案： 滚(插)齿齿端加工剃齿表面淬火修正基准珩齿；磨齿方案： 滚(插)齿齿端加工渗碳淬火修正基准磨齿,2. 齿形加工方案选择,剃珩齿方案生产率高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中 磨齿方案生产率低，一般用于6级精度以上或虽低于6级但淬火后变形较大的齿轮 对于5级精度以上的齿轮一般应采取磨齿方案,1.4.1 齿形加工,1. 齿轮的技术要求 2. 齿形加工方案选择 3. 齿形加工方法,3. 齿形加工方法（1）,按齿形形成的原理不同，齿形加工可以分为两类方法： 一类是成形法，用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿形，如铣齿(用盘状模数铣刀或指状模数铣刀)、拉齿和成型磨齿等 另一类是展成法(包络法)，齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运动，工件的齿形由刀具的切削刃包络而成，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿等,3. 齿形加工方法（2）,（1）插齿 （2）滚齿 （3）齿形的精加工,（1）插齿(1),1）插齿的运动 插齿就是用插齿刀在插齿机上加工齿轮的齿形。插齿的主要运动(图1-32)有：,（1）插齿(2),a.主运动 即插齿刀的往复直线运动，常以单位时间内往复行程数来表示，其单位为str/min(或str/s),（1）插齿(3),b.分齿(展成)运动 插齿刀与工件间应保持正确的啮合关系，即当插齿刀的齿数为z0，被切齿轮的齿数为zw，则插齿刀转速n0与被切齿轮转速nw之间，应严格保证如下关系：n0/nwz0/zw 插齿刀每往复一次，工件相对刀具在分度圆上转过的弧长，为加工时的圆周进给运动的进给量，故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程,（1）插齿(4),c.径向进给运动 插齿时，为逐步切至全齿深，插齿刀应有径向进给运动fr。当进给到要求的深度时，径向进给停止 d.让刀运动 为了避免插齿刀在返回行程中刀齿擦伤已加工齿面，减少刀具的磨损，在插齿刀向上运动时，工作台带动工件从径向退离切削区一段距离；当插齿刀在工作行程时，工件又恢复原位。这一运动称为让刀运动,（1）插齿(5),当加工斜齿圆柱齿轮时，要使用斜齿插齿刀 插斜齿时除了上述四个运动外，插齿刀在作往复直线运动的同时，还要有一个附加的转动，以便使刀齿切削运动的方向与工件的齿向一致,（1）插齿(6),2）插齿的加工循环 开动插齿机后，插齿刀作上、下切削运动，同时以n0转动。工件以nw转动，工具还可以向工件作径向进给，当切至全齿深时，径向进给自动停止，而刀具、工件继续转动。当工件再转动一周时，则切完所有齿的全部齿形，工件自动退出并停车，完成插削一个齿形的工作循环,3. 齿形加工方法（2）,（1）插齿 （2）滚齿 （3）齿形的精加工,（2）滚齿(1),1）滚齿的运动 滚切直齿圆柱齿轮时的运动如图1-33所示。,图1-33 滚齿的运动,（2）滚齿(2),a.主运动 即滚刀旋转，其转速用n0表示。 b.分齿(展成)运动 即保持滚刀与被切齿轮之间啮合关系的运动 这一运动使滚刀切削刃的切削轨迹连续，包络形成齿轮的渐开线齿形，并连续地进行分度 如果滚刀的头数为k(一般k=14)，被切齿轮的齿数为zw，则滚刀转速n0与被切齿轮转速nw