第四章 汽车零件的一些典型加工方法

图4-10横向进给磨外圆
图4-15磨内孔
图4-16无心磨削示意图
图4-24珩磨头
图4-27手工研磨外圆的研具
图4-28手工研磨内圆的研具
图4-29机械研磨外圆
图4-31外圆的超精加工
图4-36滚齿时的主要运动和齿廓的形成
图4-38插齿
图4-38齿廓
图4-38插齿刀
多次放电的结果，工件表面产生大量凹 坑。工具电极在进给机构的驱动下不断下降， 其轮廓形状便被“复印”到工件上(工具电极 材料尽管也会被蚀除，但其速度远小于工件 材料)。
用线电极加工二维轮廓形状工件的 电火花线切割机床。
线切割加工机床原理图
应用范围 ①加工硬、脆、韧、软和高熔点的导电 材料； ②加工半导体材料及非导电材料；
工件速度：0.03~0.33mm/s
油石左右摆动频率：500~1800次/min
摆幅：2.5~4mm
油石f : 0.1~0.15mm/r
使用一定粘度的冷却润滑液
加工过程： 油石与工件表面接触 磨削 凸峰（p大） （冷却液作用，冲洗）凸峰磨去 接触面 积增大（p小）切削能力下降 冷却 液成油膜 切削作用自动停止。
顺铣、逆铣
按照铣削时主运动速度方向与工件进 给方向的相同或相反，又分为顺铣和 逆铣。
顺铣
铣削力的水平分力与工件的进给方向相 同，工件台进给丝杠与固定螺母之间一 般有间隙存在，因此切削力容易引起工 件和工作台一起向前窜动，使进给量突 然增大，引起打刀。在铣削铸件或锻件 等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先 接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。
③加工各种型孔、曲线孔和微小孔；
④加工各种立体曲面型腔，如锻模、压铸模、 塑料模的模膛；
⑤用来进行切断、切割以及进行表面强化、 刻写、打印铭牌和标记等。
二、电解加工
电解加工是利用金属在电解液中产生阳 极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的 一种方法。
工件接直流电源正极，工具接负极，两 极之间保持狭小间隙(0.1mm～0.8mm)。具有 一定压力(0.5MPa～2.5MPa)的电解液从两极 间的间隙中高速15m/s～60m/s)流过。
激光器(常用的有固体激光器和气体激 光器)把电能转变为光能，产生所需的激光 束，经光学系统聚焦后，照射在工件上进行 加工。
工件固定在三坐标精密工作台上， 由数控系统控制和驱动，完成加工所需 的进给运动。
应用范围
用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、发 散式气冷冲片的多孔蒙皮、发动机喷油咀、 航空发动机叶片等的小孔加工以及多种金属 材料和非金属材料的切割加工。
第四章 汽车零件的一 些典型加工方法
§4-0 车削、铣削和刨削 §4-1 拉削和镗削 §4-2 磨削 §4-3 光整加工 §4-4 齿面加工
§4-5 特种加工
§4-0 车削、铣削和刨削
一、车削
车削中工件旋转，形成主切削运动。 刀具沿平行旋转轴线运动时，就形成 内、外园柱面。刀具沿与轴线相交的 斜线运动，就形成锥面。仿形车床或 数控车床上，可以控制刀具沿着一条 曲线进给，则形成一特定的旋转曲面。 采用成型车刀，横向进给时，也可加 工出旋转曲面来。
应用范围
在加工难切削材料时，常将超声振动与 其它加工方法配合进行复合加工，如超声车 削、超声磨削、超声电解加工、超声线切割 等。
这些复合加工方法把两种甚至多种 加工方法结合在一起，能起到取长补短 的作用，使加工效率、加工精度及工件 的表面质量显著提高。
图4-1拉削圆孔
图4-3圆孔拉刀
图4-9纵向进给磨外圆
一、普通磨床上各种表面的磨削方法 （一）磨外圆 工件定位（尖顶）
纵磨法
（图4-9）
外圆磨床
切入磨法（横磨法）（图4-10）
粗磨：f模=0.008～ 切入磨法 0.02mm/r
精磨：f模=0.001～ （二）磨平台0.012mm/r
有周磨法和端面磨法
磨床
矩台
立式 卧式
圆台 立式 卧式
（三）磨内孔
（图4-15）
珩磨时要用大量的冷却液冲洗。 钢、铸 铁用煤油。
二、研磨
研磨是一种光整加工方法，可研磨外圆、 孔和平面。 1）手工研磨 （图4-27） （图4-28） 2）机械研磨 （图4-29）
三、超精加工
（图4-31）
超精加工是用细粒度进行磨削的一种光 整加工方法。
主要减少工件表面的粗糙度。R0a .0~ 20.0u 8m
磨速速度低。因砂轮轴颈受被加工孔 的限制，一般为加工孔径的0.5～0.8d
所以表面粗糙度大，生产率低。
二、无心磨削工作原理及应用 无心磨削：工件不需要顶尖夹持，只靠 工件加工面放在砂轮和导轮中间的支承 板上就可以的磨削（图4-16）。
无心外圆磨 2T～6级、R1a .2~ 50.1u 6m
无心内圆磨 工件定位：砂轮、导轮、托扳 1）纵磨法（直通磨法） 2）横磨法 三、磨削的表面质量
车削动画
车削1、车削2、车削3、车削4 车削5、车粗短轴、车细长轴
车削加工的加工精度及表面粗糙度
车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴 等。车削加工精度一般为IT8—IT7，表面 粗糙度为6.3—1.6μm。精车时，可达IT6— IT5，粗糙度可达0.4—0.1μm。车削的生产 率较高，切削过程比较平稳，刀具较简单。
三、插齿 图4-38(a) 动画
插齿是利用平行轴齿轮啮合原理加工齿面的
（1）主运动
n刀
100v 2L
L 行程长度(mm)
v 切削速度（m/min）
齿廓 图4-38(b) 插齿刀 图4-38(c)
（2）范成运动：
插齿刀 1r
Z刀
工件
1 Z工
r
（3）圆周进给运动： 插齿刀转动
（4）让刀运动 （5）径向切入运动
二、铣削
主切削运动是刀具的旋转。卧铣时， 平面的形成是由铣刀的外园面上的 刃形成的。立铣时，平面是由铣刀 的端面刃形成的。提高铣刀的转速 可以获得较高的切削速度，因此生 产率较高。
铣削
但由于铣刀刀齿的切入、切出，形成冲 击，切削过程容易产生振动，因而限制 了表面质量的提高。这种冲击，也加剧 了刀具的磨损和破损，往往导致硬质合 金刀片的碎裂。在切离工件的一般时间 内，可以得到一定冷却，因此散热条件 较好。
当工具电极与工件在进给机构的驱动下 在工作液中相互靠近时，极间电压击穿间隙 而产生火花放电，释放大量的热。工件表层 吸收热量后达到很高的温度(10000℃以上)， 其局部材料因熔化甚至气化而被蚀除下来， 形成一个微小的凹坑。
工作液循环过滤系统强迫清洁的工作液 以一定的压力通过工具电极与工件之间的间 隙，及时排除电蚀产物，并将电蚀产物从工 作液中过滤出去。
§4-5 特种加工
一、电火花加工 电火花加工是利用工具电极和工件
电极间瞬时火花放电所产生的高温熔蚀 工件表面材料来实现加工的。
电火花加工机床一般由脉冲电源、 自动进给机构、机床本体及工作液循 环过滤系统等部分组成。
用特殊形的电极工具加工相应工件 的电火花成形加工机床。
电火花加工原理图
工件固定在机床工作台上。脉冲电源提 供加工所需的能量，其两极分别接在工具电 极与工件上。
逆铣
可以避免顺铣时发生的窜动现象。 逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增 大，因而刀刃开始经历了一段在切 削硬化的已加工表面上挤压滑行的 阶段，加速了刀具的磨损。同时， 逆铣时，铣削力将工件上抬，易引 起振动，这是逆铣的不利之处。
铣削加工的加工精度及表面粗糙度
铣削的加工精度一般可达IT8—IT7，表 面粗糙度为6.3—1.6μm。
零件实际接触面积： 车削： 10%
磨削： 20%
超精加工：80%
§4-4 齿面加工
一、圆柱齿轮齿面的加工
齿
拉齿
滚齿 插齿 剃齿 珩齿 磨齿 研齿
一、成形法加工齿轮 动画
特点：刀具切削刃的形状与被加工齿轮 齿槽形状相同。 刀具为成形刀具。
二、滚齿
（图4-36） 动画
刨削比铣削平稳，其加工精度一般可 达IT8—IT7，表面粗糙度为Ra6.3— 1.6μm，精刨平面度可达0.02/1000， 表面粗糙度为0.8—0.4μm。
第四章 汽车零件的一
些典型加工方法
§4-1 拉削和镗削
一、拉削
（图4-1）
拉削的特点：
（1）生产力高。多刀点同时工作，切削刃 长，一次行程能够完成粗、半精及精加工。
1）磨粒刻线的残留痕迹； 2）金属的塑性变形； 3）高温引起的热效应； 4）工艺系统的振动。
§4-3 光整加工
一、珩磨 IT6～7
R0a .0~ 80.6u3m （图4-24）
珩磨头与机床主轴浮动联结。
圆度或圆柱度：0.003~0.005mm
当不能修正被加工孔轴线的位置误差与直 线度误差。
珩磨不宜加工韧性的有色金属。
余量：预镗 0.2～0.6mm 精镗0.1mm
: 0f.01～0.14mm/r
速度 铸造: 1.67～4.17m/s 钢: 2.5～5m/s 有色金属: 5～25m/s
§4-2 磨削 磨削：精加工的主要手段之一，现在正 在向粗加工 方向发展。 特别适用于 硬材料的精加工
主运动：一律由砂轮的高速旋转运动作为 主运动
工具端面在振动中冲击工作液中的悬 浮磨粒，使其以很大的速度，不断地撞击、 抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎 成很细的微粒后打击下来。
虽然每次打击下来的材料很少，但由 于打击的频率高，仍有一定的加工速度。 由于工作液的循环流动，被打击下来的材 料微粒被及时带走。随着工具的逐渐伸入， 其形状便“复印”在工件上。
四、超声波加工
超声波加工是利用超声频(16KHz～ 25KHz)振动的工具端面冲击工作液中的悬 浮磨料，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实 现对工件加工的一种方法。
超声发生器将工频交流电能转变为有 一定功率输出的超声频电振荡，通过换能 器将此超声频电振荡转变为超声机械振动， 借助于振幅扩大棒把振动的位移幅值由 0.005mm～0.01mm放大到0.01～0.15mm， 驱动工具振动。
普通铣削一般只能加工平面，用成 形铣刀也可以加工出固定的曲面。数控 铣床可以用软件通过数控系统控制几个 轴按一定关系联动，铣出复杂曲面来， 这时一般采用球头铣刀。数控铣床对加 工叶轮机械的叶片、模具的模芯和型腔 等形状复杂的工件，具有特别重要的意 义。
三、刨削
刨削加工
刨削时，刀具的往复直线运动为切削主 运动。因此，刨削速度不可能太高，生 产率较低。
（2）拉削后工件表面粗糙度小。低，切削 深度小，拉刀尾部装上浮动挤压环。
（3）拉刀耐用度高。v低，磨损慢。
（4）拉床结构简单。一般只有一个主运动。
所以在大量和成批生产中广泛应用。
拉刀材料w18C，r4切v 削部分 6H3R～C66
（图4-3） 二、金刚镗（细镗）
IT6~7 R0a .0~ 81.2u5m
滚齿是应用交错轴斜齿轮副啮合原理进 行切削齿面的。
直点圆柱齿数：
（1）主运动：电动机 滚刀主轴
n电
n刀
（2）范成运动：滚刀主轴 刀架
Z K
1r
r
（K 滚刀头数）
（3）轴向进给运动：工作台 刀架（滚刀
架移动）
斜齿轮：
1r
f mm
增加附加运动：滚刀刀架
工作台（工件 附加转动）
导程：L (mm)
+ 1r
当工具阴极向工件不断进给时，在面 对阴极的工件表面上，金属材料按阴极型 面的形状不断溶解，电解产物被高速电解 液带走，于是工具型面的形状就相应地 “复印”在工件上。
应用范围
主要用于加工型孔、型腔、复杂型面、 小直径深孔、膛线以及进行去毛刺、刻印 等。
三、激光加工 激光加工原理图
激光加工机通常由激光器、电源、光 学系统和机械系统等组成。