第4章外圆面加工工艺与装备

• 2. 车削方式
•（1）荒车。一般切除余量为单面1～3 mm。 •（2）粗车。中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗 车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓） 。 •（3）半精车。一般作为中等精度表面的最终加工工序, 也可作为磨削和其他加工工序的预加工。 •（4）精车。外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前 的预加工。 •（5）精细车。高精度、细粗糙度表面的最终加工工序。 适用于有色金属零件的外圆表面加工。由于有色金属不宜 磨削, 所以可采用精细车代替磨削加工。 •
•光轴零件图样
校对头架、尾座中心
磨削步骤
修研中心孔, 校正头架、尾座中心, 以防工件产生明显的接刀痕迹 。
将工件装夹在两顶尖间（顶尖、中心孔擦净加油）。
确定工作台行程, 调整行程挡块位置, 使接刀长度小于30mm, 过长 易变形产生接刀痕。
找正工作台, 要求接刀处比另一端大0.005mm, 这样接刀时易接平 。
•车床和车削加工（视频）
• 2. 车刀
• 车刀是金属切削加工中使用最广的刀具。车刀可用于普通车床 、转塔车床、立式车床、自动和半自动车床上, 加工外圆、内孔、 端面、螺纹、切槽或切断等不同的加工工序。 • 车刀按其用途不同可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切 断刀等类型。 • 车刀按其结构又可分为4种形式, 即整体式车刀、焊接式车刀、 机夹式车刀和可转位式车刀。
• 按进给方式不同分为纵磨法、横磨法、综合 磨法和深磨法。。
无心磨削
无心外圆磨削是一种生产率很高的精加工方 法。磨削时, 工件放在砂轮和导轮之间, 下方 用托板托起, 导轮实际上也是一个砂轮, 用橡 胶结合剂做成, 磨粒较粗；另一个砂轮主要 承担磨削任务, 称为磨削轮。
安装时, 导轮相对于磨削轮轴线倾斜一个角 度α, 以比磨削轮低得多的速度转动, 从而靠 摩擦力带动工件转动。由于导轮安装时倾角 的作用, 工件在导轮摩擦力作用下, 一方面旋 转作圆周运动, 另一方面作轴向进给运动。
• 3. 台阶工件的检测
•台阶长度尺寸可用钢直尺, 或游标深度尺进行测量。
• 用钢直尺测量台阶长度
用游标深度尺测量台阶长度
• 3. 台阶工件的检测
• 端面、台阶平面对工件轴线的垂直度误差可用90º角 尺, 或标准套和百分表检测。
•用90°角尺检测垂直
用标准套和百分表检测垂直度
•【实例4-2】 车通孔（零件图样见图)
外圆表面的精密加工方法常用的有外圆研磨 、外圆超精加工、高精度磨削等。 • 4.3.1外圆研磨
• 1. 研磨的方法
• 研磨是用研磨工具和研磨剂, 从零件上研去一层极薄表面层 的精加工方法。研磨用的研具采用比工件材料软的材料（如 铸铁、铜、巴氏合金及硬木等）制成。
• 研磨有手工研磨和机械研磨两种方式。 • （1）手工研磨。手工研磨是人手持研磨具或零件进行研磨
• 2.磨削加工应用
• 磨削可以加工 铸铁、碳钢、合 金钢等一般结构 材料以及高硬度 的淬硬钢、硬质 合金、陶瓷和玻 璃等难切削的材 料。但不宜精加 工塑性较大的有 色金属材料。 • 磨削可以加工 外圆面、内孔、 平面、成形面、 螺纹和齿轮形等 各种各样的表面
•4.2.2 磨削装备
•1.磨床
用磨料磨具（砂轮、砂带、油石或研磨等） 作为工具对工件表面进行切削加工的机床, 统称为磨床。 （1）外圆磨床。 （2）内圆磨床。 （3）平面磨床。 （•磨4床）和工磨具削加磨工床（。视频）
无心磨削时, 工件不必用顶尖支持, 安装方便 , 简化了装夹过程, 因此称为无心磨削。
机床调整好后, 可以连续加工, 易于实现自动
•无心外圆磨削的原理
•无心磨削的工作原理
•3.先进的磨削方法简介
随着生产和科学技术的发展, 磨削逐步向高 精度和高效率方向发展 （1）高速磨削。 普通磨削时, 砂轮线速度常在30～35m/s。砂 轮线速度高于45m/s的磨削称为高速磨削。 经济的磨削速度是50～60m/s。 （2）强力磨削。 强力磨削又叫深磨、蠕动磨削或大切深缓进 给磨削。 （3）砂带磨削。 砂带过去用于粗糙或抛光, 现在砂带磨削已
•2.普通的磨削方法
• 外圆磨削主要在普通外圆磨床或万能外圆磨 床上进行，根据磨削时工件定位方式的不同 ，外圆磨削可分为: 中心磨削和无心磨削两 大类 。
• 中心磨削即普通的外圆磨削，被磨削的工件 由中心孔定位，在外圆磨床或万能外圆磨床 上加工。
• 磨削后工件尺寸精度可达IT6~IT8，表面粗糙 度•磨可削的达种0.类8~及其0.应1µ用m。
• 4.1.4 加工实例
•【实例4-1】 车台阶（零件图样见图)
• 车削台阶时, 不仅要车削组成台阶的外圆, 还要车削环形的端面, 是外 圆车削和平面车削的组合。 • 车削台阶时既要保证外圆的尺寸精度和台阶面的长度要求, 还要保证 台阶平面与工件轴线的垂直度要求。
• 1. 车刀的装夹
• 粗车时, 余量多, 为了增大切削深度和减少刀尖的压力, 车 刀装夹时实际主偏角以小于90º为宜。
•4.2.4 加工实例
【实例4-3】 光滑轴的磨削（零件图样见图）
• 外圆磨削一般根据工件的形状大小、精度要求、磨削余 量的多少和工件的刚性等来选择磨削的方法。磨削光轴要 分两次调头装夹磨削才能完成, 要求无明显接刀痕迹, 对工 件的定位基准（中心孔与顶尖）有较高的要求, 以保证工件 的同轴度和圆柱度公差
• 2. 车削加工的应用
•车削可以加工 各种回转表面 ，如: •内外圆柱面 •内外圆锥面 •螺纹 •沟槽 •端面 •成形面
•车削加工的应用
• 4.1.2 车削装备
• 车床、车刀以及车床夹具是车削装备的主要组成要素。
• 1. 车床
• 车床类机床主要用于加工各种回转面, 如内外圆柱表面 、圆锥表面、成形回转表面和回转体的端面等, 有些车床 还能加工螺纹面。 • 车床种类丰富, 主要有卧式车床、立式车床、转塔车床 、自动车床、数控车床等, 能满足不同的生产需求。
粗磨外圆, 每次进给量0.01mm, 切削液要充分, 留精磨余量 0.03~0.05mm。
精磨外圆至尺寸（圆柱度小于0.005mm, 接刀处比右端大0.005mm ）, 每次进给量0.005mm。
工件调头垫铜片装夹, 粗磨接刀处外圆（中心孔、顶尖擦净加油） 留精磨余量0.03~0.05mm。
接刀外圆处涂上红丹粉, 精磨接刀处外圆时用纵磨法磨削, 每次横 向进给0.0025mm, 当红丹粉变淡, 说明砂轮已磨到工件外圆, 待红 丹粉消失, 立即退刀。
•无心外圆磨床
•数控外圆磨床
•2.砂轮
• 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。
• 砂轮是由一定比例的硬度很高的粒状磨料和 结合剂压制烧结而成的多孔物体。
• 磨削时能否取得较高的加工质量和生产率, 与 砂轮的选择合理与否关系重要。砂轮的性能 主要取决于砂轮的磨料、粒度、结合剂、硬 度、组织及形状尺寸等因素。
•认识车刀
• 3. 车床夹具及装夹方法
• 机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象， 使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的 机床附加装置，简称为夹具。车床常用的夹具有: 三爪卡 盘、四抓卡盘、顶尖等。
•三爪卡盘
•四爪卡盘找正工件
• 4.1.3 外圆车削工艺
• 1. 车削过程
•（1）车削前的准备。 •（2）工件的装夹。 •（3）工件的校正 。 •（4）车刀的选用。 •（5）车削用量选择。 •（6）车外圆的操作步骤: • ① 检查毛坯，选择车削用量 • ② 确定车削长度 • ③ 启动前准备 • ④ 试切 • ⑤ 停车 • ⑥ 检测 •
• 要注意中心孔的清理和润滑, 要注意调整顶尖的顶紧力, 不要顶得过紧。
• 要保证砂轮的锋利, 并浇注充分的切削液, 以避免工件产 生烧伤痕迹。
• 接刀时, 动作要协调, 要注意砂轮横向进给与工作台纵向 进给的配合。要避免进给过头, 使工件产生接刀痕迹或圆柱 度误差。
•找正工作台
接刀磨削
• 4.3 外圆表面的精密加工与装备
•4.1 车削加工与装备
•4.1.1车削的特点和应用
•1.车削加工的工艺特点
车削是在车床上利用工件的旋转运动和刀具 的移动来改变毛坯形状和尺寸, 将其加工成 所需要零件的一种切削加工方法。 车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法, 但就其精度来说, 一般适合于作为外圆表面 粗加工和半精加工方 （1）易于保证工件各个加工表面间的位置精 度。 （2）切削过程平稳。
• 通孔的车削基本上与车外圆相同, 在粗车或精车时也要进行 试切削, 只是进刀与退刀的方向相反。 • 车孔时的切削用量应比车外圆时小一些, 尤其是车小孔或深 孔时, 其切削用量应更小。• 1. 车孔刀的装夹
•（1）车孔刀的刀尖应与工件中心等高或稍高。若刀尖低于工件 中心, 切削时在切削抗力的作用下, 容易将刀柄压低而产生扎刀现 象, 并可造成孔径扩大。 •（2）刀柄伸出刀架不宜过长, 一般比被加工孔长5～10 mm。 •（3）车孔刀刀柄与工件轴线应基本平行, 否则在车削到一定深度 时刀柄后半部容易碰到工件的孔口。
的方法。 • （2）机械研磨。机械研磨是在研磨机上进行 。
• 2. 研具材料和研磨剂
• 研具材料的硬度应比工件材料低, 以便磨料嵌入研具表面, 较 好地发挥切削作用；
• 材料组织要均匀, 应有一定的耐磨性, 以便保持研具原有的几 何形状, 获得良好的研磨精度。最常用的研具材料为铸铁。
第4章外圆面加工工艺与 装备
2024年7月23日星期二
第4章 外圆面加工工艺与装备
• 本章学习要求
• 掌握外圆车削加工工艺。 • 掌握外圆磨削加工工艺。 • 理解外圆表面精密加工工艺。 • 掌握外圆表面加工方案的拟订方法。
本章大纲
• 4.1 车削加工与装备 • 4.2 磨削加工与装备 • 4.3 外圆表面的精密加工与装备 • 4.4 外圆表面加工方案的确定 • 4.5 实训——阶梯传动轴的加工
• 2. 车削步骤
•（1）夹持外圆, 校正并夹紧。 •（2）车端面（车平即可）。 •（3）钻孔 18 mm。 •（4）粗、精车孔径尺寸至要求。 •（5）孔口倒角C1。 •（6）检查后取下工件。
•4.2 磨削加工与装备
•4.2.1 磨削的特点和应用
•1.磨削加工的工艺特点
磨削是使用砂轮或者其他磨具精加工工件的 过程。磨削加工是外圆表面主要精加工方法 ，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精 加工，其主要特点如下: ① 精度高、表面粗糙度小。 ② 砂轮具有自锐作用。 ③•磨背削向加工磨的削基力本大原理。 ④ 磨削温度高。
• 精车时, 为了保证台阶平面与工件轴线的垂直, 车刀装夹 时实际主偏角应大于90º。
•粗车台阶时的偏刀装夹位置
精车台阶时的偏刀装夹位置
• 2. 车削步骤
•（1）用三爪自定心卡盘夹住工件, 留出外圆长120 mm左右, 校 正并夹紧。 •（2）粗车端面、外圆 56.5 mm。 •（3）粗车外圆 46.5 mm, 长45 mm。 •（4）精车端面、外圆, 长45 mm, 倒角C1, 表面粗糙度Ra为 3.2 m。 •（5）调头, 垫铜皮夹住外圆, 校正卡爪处外圆和台阶平面（反向 ）, 夹紧工件。 •（6）粗车端面（总长82 mm）、外圆 56.5 mm。 •（7）精车端面, 保证总长81 mm, 保证平等度误差在0.08 mm以 内。 •（8）精车外圆, 素线度误差不大于0.05 mm, 表面粗糙度Ra为 3.2 mm。 •（9）倒角C1。 •（10）检查质量后取下工件。
• 砂轮的磨料应具有很高的硬度、耐热性, 适当 的韧度和强度及边刃。
• 结•认合识剂砂轮的作用是将磨料黏合成具有各种形状 及尺寸的砂轮, 并使砂轮具有一定的强度、硬 度、气孔和抗腐蚀、抗潮湿等性能
•4.2.3 外圆磨削工艺
•1.磨削过程
砂轮表面上的每个磨粒可以近似地看成一个微小刀齿，突出的磨粒 尖棱，可以看作微小的切削刃，因此，砂轮可以看做具有极多微小 刀齿的铣刀，这些刀齿随机地排列在砂轮表面上，其几何形状和切 削角度具有较大差异 （1）第一阶段: 磨粒从工件表面滑擦而过，只有弹性变形而无切屑形 成。 （2）第二阶段: 磨粒切入工件表面，刻划出沟痕并形成隆起。 （3）第三阶段: 切削层厚度增大到某一临界值时，切下切屑。