1、机械制造基础制造科学与工程学院金工教研室梅筱琴第第3 3章章：典型表面的加工方法：典型表面的加工方法典型表面的加工方法n表面加工方案的选择原则n常见表面的加工方案外圆、孔、平面n典型成形面齿轮加工方法加工方案一、表面加工方案的选择原则1.零件零件/型面类型（结构形状和尺寸）型面类型（结构形状和尺寸）外圆、内圆、平面、特殊表面（齿轮）外圆、内圆、平面、特殊表面（齿轮）回转体、非回转体回转体、非回转体2.加工精度（加工精度（IT、Ra）粗糙、中等、精度较高、精密、超精密粗糙、中等、精度较高、精密、超精密3.材料性能材料性能黑色金属、淬火黑色金属、有色金属黑色金属、淬火黑色金属、有色金属4.热处理类
2、型热处理类型淬火、调质、时效等淬火、调质、时效等5.生产批量生产批量单件小批生产、批量生产、大批大量生产单件小批生产、批量生产、大批大量生产1.零件结构决定加工方案1.零件结构决定加工方案1.零件结构决定加工方案2.精度等级决定加工方案3.材料性能决定加工方案3.材料性能决定加工方案4.材料热处理要求决定加工方案4.材料热处理要求决定加工方案5.生产批量决定加工方案生产类型零件的年产量(生产纲领)（件）重型零件中型零件轻型零件单件生产51010005000500005.生产批量决定加工方案5.生产批量决定加工方案二、常见表面加工方案选择n外圆n内圆n平面n齿型表面1.外圆表面加工方案选择n依附
3、的零件基本表面；轴类、盘套类零件n外圆的技术要求尺寸、形状、位置精度、表面质量n外圆加工方法车、磨、超精加工、特种加工（旋转电火花和超声波套料）外圆加工方案一n车削类粗粗车车半精半精车车精精车车研研磨磨金金刚刚石石车车Ra25-12.5IT 12-11Ra6.3-3.2IT 10-9Ra1.6-0.8IT 8-6Ra0.1-0.008IT5-3Ra0.8-0.2IT6-5调质调质应应用：用：1. 中等精度的中等精度的盘盘套、套、短短轴销类轴销类零件的零件的外外圆圆；2. 有色金有色金属属零件零件的外的外圆圆；3. 零件零件结构结构不宜不宜磨削的外磨削的外圆圆。外圆加工方案二n车磨类粗粗车车半精
4、半精车车精精车车粗磨粗磨抛光抛光Ra25-12.5IT 12-11Ra6.3-3.2IT 10-9Ra1.6-0.8IT 8-6Ra0.8-0.4IT8-7Ra0.2-0.1IT5精磨精磨Ra0.4-0.2IT6-5精密精密磨削磨削Ra0.8-0.2IT5超精超精加工加工Ra0.1-0.05IT5砂砂带带磨削磨削Ra0.4-0.1IT6-5研研磨磨Ra0.1-0.008IT5-3调质调质淬火淬火应应用：用：1. 除有色金除有色金属属零件的外零件的外圆圆；2. 零件零件结构结构适宜磨削的外适宜磨削的外圆圆；特；特别别适合淬火适合淬火处处理的外理的外圆圆外圆加工方案三n特种加工旋旋转电转电火花火花
5、Ra6.3-0.8IT86超超声声波套料波套料Ra1.6-0.8IT86应应用：各用：各种难种难加工材料上的外加工材料上的外圆圆典型外圆加工情况n黑色金属不淬火方案一 或 方案二精度决定最终加工方法，不论批量如何n黑色金属淬火方案二（精度决定最终加工方法，不论批量如何）n有色金属方案一（精度决定最终加工方法，不论批量如何）n特殊材料高硬度金属：旋转电火花硬脆非金属：超声波套料2.内圆加工方案n依附的零件基本表面，主要是盘套类、支架箱体类n内圆的技术要求尺寸、形状、位置精度、表面质量n内圆加工特点类型多、加工难n内圆加工方法钻、扩、铰、车、镗、拉、磨、珩磨或研磨及滚压特种加工内圆面(孔)加工VS
6、外圆面加工 1) 孔加工所用的刀具(或磨具)的尺寸受被加工孔的直径的限制，刀具的刚性差，容易产生弯曲变形及振动；孔的直径越小，深度越大，这种影响越显著。 2) 大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，孔的直径往往取决于刀具的直径，刀具的制造误差及磨损将直接影响孔的加工精度。 3) 加工孔时，切削区在工件的内部，排屑条件、散热条件都差。因此，孔的加工精度和表面质量都不容易控制。 加工内圆面要比加工同样要求的外圆面困难。当一个零件要求内圆面与外圆面必须保持某一正确关系时，应先加工内圆面，再以内圆面定位加工外圆面，以保证达到加工要求。内圆加工方案一n车（镗）类粗粗车车半精半精车车精精车车研研磨磨金金刚镗刚镗R
7、a25-12.5IT 12-11Ra6.3-3.2IT 10-9Ra1.6-0.8IT 8-7Ra0.40.008IT64Ra0.8-0.2IT76钻钻孔孔Ra25-12.5IT 12-11粗粗镗镗半精半精镗镗精精镗镗珩磨珩磨Ra0.40.05IT64Ra6.3-3.2IT 10-9Ra1.6-0.8IT 8-7调质调质应应用：除淬硬用：除淬硬钢钢件以外，孔件以外，孔径径1515的各的各种种零件上的孔零件上的孔内圆加工方案二n车（镗）磨类应用：淬硬或不淬硬钢件上的孔粗粗车车半精半精车车研研磨磨精密磨精密磨Ra25-12.5IT 12-11Ra6.3-3.2IT 10-9Ra1.6-0.8IT
8、8-7Ra0.10.008IT64Ra0.2-0.025IT5钻钻孔孔Ra25-12.5IT 12-11粗粗镗镗半精半精镗镗粗磨粗磨超精超精加工加工Ra0.10.05IT5Ra6.3-3.2IT 10-9调质调质淬火淬火Ra0.40.2IT 76精磨精磨浮浮动镗动镗Ra1.6-0.8IT 87内圆加工方案三n钻扩铰类粗粗车车扩扩孔孔研研磨磨Ra25-12.5IT 12-11Ra6.3-3.2IT 10-9Ra1.6-0.8IT 8-7Ra0.10.008IT64钻钻孔孔Ra25-12.5IT 12-11粗粗镗镗粗粗铰铰调质调质淬火淬火Ra0.40.2IT 76精精铰铰应用：1. 中等批量、不淬
9、硬钢件上的孔；2. 各种批量的小孔（D5)。内圆加工方案四n拉削类粗粗车车粗拉粗拉Ra25-12.5IT 12-11Ra1.6-0.8IT 87Ra0.8-0.4IT 76钻钻孔孔Ra25-12.5IT 12-11粗粗镗镗精拉精拉调质调质应用：大批量生产的、除淬硬钢以外的、结构适宜拉削的孔内圆加工方案五n特种加工电电火花穿孔火花穿孔Ra3.2-0.4超超声声波穿孔波穿孔Ra1.60.1激光打孔激光打孔高硬高硬导电导电材料上的型孔、小孔和深孔材料上的型孔、小孔和深孔应用：各种难加工材料上的孔硬脆非金硬脆非金属属材料上的型孔、小孔和深孔材料上的型孔、小孔和深孔各各种难种难加工材料上的小孔和微加工材
10、料上的小孔和微细细孔孔典型内圆加工原则n批量决定方法单件小批：一般不能选钻扩铰和拉削方案其它方案适应各种批量n材料决定方法有色金属不能选磨削类方案黑色金属不能选金刚镗方案特殊材料选特种加工方案n精度决定最终加工方法3.平面加工方法选择n依附的零件基本表面，主要是平板、支架、箱体、床身、机座、工作台、各种六面体零件n平面的技术要求形状、位置精度、表面质量n平面加工方法铣、刨、磨、刮、宽刀细刨、超精加工、特种加工铣刨类、铣磨类、车类、拉类、平板导轨类平面加工方案一n铣（刨）类粗粗铣铣半精半精铣铣Ra25-12.5IT 13-11Ra6.3-3.2IT 109Ra3.2-1.6IT 87精精铣铣调质
11、调质粗粗刨刨半精半精刨刨精精刨刨应用： 除淬硬零件外，中等精度的平面平面加工方案二n铣（刨）磨类粗粗铣铣半精半精铣铣Ra25-12.5IT 13-11Ra6.3-3.2IT 109Ra0.4-0.2IT 76精磨精磨调质调质粗粗刨刨半精半精刨刨粗磨粗磨Ra0.1-0.008IT 53抛光抛光Ra1.6-0.4IT 87淬火淬火研研磨磨超精超精加工加工精密精密磨削磨削砂砂带带磨削磨削Ra0.2-0.008IT 5Ra0.1-0.05IT 5Ra0.4-0.1IT 65Ra0.2 - 0.1应用： 除有色金属零件外，精度较高的平面平面加工方案三n车削类粗粗车车半精半精车车Ra25-12.5IT 1
12、3-11Ra6.3-3.2IT 109Ra0.8-0.2IT 6金金刚刚石石车车调质调质精精车车Ra3.2-1.6IT 87应用： 盘、轴、套类零件的端面和台阶面平面加工方案四n拉削类粗拉粗拉精拉精拉Ra6.3-3.2IT 11-10Ra1.6-0.4IT 96应用： 大批量生产适宜拉削的零件上的平面平面加工方案五n平板、导轨类粗粗铣铣半精半精铣铣Ra25-12.5Ra6.3-3.2Ra0.8-0.4刮削刮削时时效效粗粗刨刨半精半精刨刨精精刨刨Ra3.2-1.6精精铣铣时时效效时时效效Ra25-12.5Ra6.3-3.2Ra3.2-1.6宽宽刀刀细刨细刨导轨导轨磨削磨削Ra0.8-0.2Ra0
13、.8-0.4应用： 平板、导轨平面的加工平面加工方案六n特种加工Ra3.2-1.6线线切割平面切割平面电电解磨削平面解磨削平面Ra0.8-0.1应用：各种高强度、高硬度、热敏性和磁性等导电材料上的平面齿轮轴加工实例法兰盘柱塞套V形铁时效处理时效处理支架特种加工实例课外作业n冷加工习题集p12：各种孔p13：孔和外圆p14：各种孔p15：外圆三、齿形加工1.齿轮加工方法及其选择n常规齿轮参数模数压力角关于啮合：齿数、中心距、模数、压力角n齿轮精度轮齿同侧齿面偏差：0、112级，0级最高，12级最低n适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mm径
14、向综合偏差：4、512级n适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.210mm径向跳动： 0、112级，0级最高，12级最低n适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mmn加工方法成形法展成法各种机械采用的齿轮的精度等级（1）铣齿两种铣刀加工模数m20的齿轮加工模数m20的齿轮齿形参数与铣刀编组编号12345678齿数12131416172021252634355455134135以上铣削螺旋齿形铣齿的工艺特点及应用n工艺特点生产成本低加工精度低生产率低n应用单件小批量生产和机修需要，加工9级精度以下的齿轮（2）插齿加工
15、工程训练中心的插齿机插齿刀和工件装夹位置插齿加工原理插齿刀插齿刀插齿刀插齿刀插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿轮的强制啮合传动插齿运动主运主运动动主运动：插齿刀上下往复直线运动进给运动：（1）插齿刀与工件的分齿运动（2）插齿刀的圆周进给运动（3）插齿刀径向进给运动（4）工件的让刀运动插齿运动及其包络线加工范围加工螺旋齿插齿的工艺特点及应用n工艺特点生产成本低加工精度中等生产率高n应用适合单件小批量生产和大批量生产，加工87级精度的齿轮（3）滚齿加工工程训练中心的滚齿机滚刀刀架滚齿原理滚齿加工相当于一对无啮合间隙的齿轮-齿条的强制啮合传动滚齿原理主运动：滚刀的旋转运动进给运动：（1）滚刀与工件
16、的分齿运动（2）滚刀的垂直进给运动滚齿过程中渐开线齿形的形成滚刀加工范围滚切直齿圆柱齿轮滚切螺旋齿轮滚切蜗轮滚齿的工艺特点及应用n工艺特点生产成本低加工精度中等生产率高n应用适合单件小批量生产和大批量生产，加工87级精度的齿轮插齿VS滚齿n加工原理相同n加工范围不同n加工精度和齿面粗糙度基本相同n插齿的分齿精度低，滚齿的齿形精度略低n插齿的齿面粗糙度略优n滚齿生产率高于插齿n生产类型相同（4）刨齿加工锥齿形刨齿机（5）齿形精加工-剃齿剃齿刀剃齿加工（6）齿形精加工-珩齿（7）齿形精加工-磨齿两种展成法磨齿蜗杆形砂轮磨齿（8）齿形精加工-研齿讨论：典型的齿形加工方案n考虑单件小批和大批大量生产下
17、的加工方案9级修配齿轮78级汽车齿轮（整体调质）78级机床齿轮（齿面淬火）6级精密齿轮（淬火）45级航空齿轮（肯定淬火）方案一n9级修配齿轮单件小批修配：铣齿大批大量：粗滚齿如果能找到比较合适的加工条件：粗滚齿方案二n78级汽车齿轮（整体调质）单件小批：n粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿大批大量：n粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿剃齿n原因：滚齿插齿可以稳定达到8级精度剃齿后保证可以稳定达到7级精度注意分清滚齿和插齿的选择n大多数情况下通用n内齿轮、扇形齿轮、多联齿轮插齿n斜齿轮、蜗轮滚齿方案三n78级机床齿轮（齿面淬火）单件小批：n粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火磨齿（珩齿）大批大量：n粗加工齿坯成
18、形滚齿、插齿（剃齿）齿面淬火磨齿（珩齿）n原因：齿形成形后淬火将破坏齿形精度，选择磨齿可以提高精度，选择珩齿可以恢复淬火前的精度方案四n6级精密齿轮（淬火）只能选择精加工方法作为最终加工方法单件小批生产n粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火磨齿（研齿）大批大量生产n粗加工齿坯成形滚齿、插齿剃齿齿面淬火珩齿（磨齿）（研齿）如果需要，研齿可以保证稳定达到6级精度方案五n45级航空齿轮（肯定淬火）单件小批生产n粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火精密磨齿研齿大批大量生产n粗加工齿坯成形滚齿、插齿剃齿齿面淬火珩齿（精密磨齿）研齿这种齿轮n肯定齿面要淬火，否则精度无法保持n很难进行大批大量生产齿轮轴加工实例端部齿轮总结n选择原则n典型表面n实例n特型零件齿轮的加工方案
