5-5__典型表面加工分析1

第一节
外圆面的加工
外圆面是轴、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。
一、外圆面的技术要求
尺寸精度：外圆面的直径和长度的尺寸精度。 形状精度：圆度、圆柱度和轴线的直线度。 位臵精度：包括与其他外圆面 ( 或孔 )间的同轴度，以 及与规定平面间的垂直度和径向圆跳动等。 表面质量：包括粗糙度、表面层的加工硬化、金相组 织变化和残余应力等。
要求的精度更高、表面粗糙度更小，需将磨削分为粗磨和精磨，才能 达到要求。
粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨：达到很高的精度和很小的
表面粗糙度，但不宜用于加工塑性大的有色金属零件。
粗车—精车—精细车:主要适用于精度要求高的有色金属零件的加
工。
第二节
孔的加工
孔是组成零件的基本表面之一，零件上有多种多样的孔， 常见的有以下几种：
螺纹等，其牙型多为梯形或锯齿形。 对于传动螺纹的主要要求是传动准确、可靠，螺牙接触 良好及耐磨等。
第五节
螺纹的加工
一、螺纹的技术要求
对于紧固螺纹和无传动精度要求的传动螺纹： 只要求中径、外螺纹的大径、内螺纹的小径的 精度。 对于有传动精度要求或用于读数的螺纹：除要 求中径和顶径的精度外，还要求螺距和牙型角 的精度。为了保证传动或读数精度及耐磨性， 对螺纹表面的粗糙度和硬度等也有较高的要求。
外圆面加工方案
粗车：除淬硬钢以外，各种零件的加工都适用。用于零件的外圆面
要求精度低、表面粗糙度较大的场合。
粗车—半精车：用于中等精度和粗糙度要求的未淬硬工件的外圆面。 粗车—半精车—磨(粗磨或半精磨)：适于加工精度稍高、粗糙
度较小，且淬硬的钢件外圆面，以及加工未淬硬的钢件或铸铁件。
粗车—半精车—粗磨—精磨：适用范围基本上相同，只是外圆面
孔加工方案的分析
拉孔：是一种高生产率的精加工方法。拉孔精度为IT7～IT8，
表面粗糙度Ra0.8～0.4m。
磨孔：精加工方法，精度为IT7，表面粗糙度Ra1.6～0.4m。
Hale Waihona Puke 珩磨孔： 孔光整加工方法，精度为 IT7 ～ IT5 ，表面粗糙度
Ra0.4～0.012m。
研磨：精度为IT6，表面粗糙度Ra0.16～0.01m。
孔的加工方案
铸(或锻)件上已铸(或锻)出的孔 可直接进行扩孔或镗孔； 直径大于100 mm的孔，用镗孔比较方便。
半精加工、精加工和精细加工，可参照在 实体材料上加工孔的方案。
第三节
平面的加工
平面是盘形和板形零件的主要表面，也是箱体、支架 类零件的主要表面之一。根据平面在零件上的功能和结构 特征不同，大致可以分为如下5种：
粗车－精车：主要用于加工轴、套、盘等类工件的端
面。大型盘类工件的端面，一般在立式车床上加工。
第四节
成形面的加工
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。如机床 的手把、内燃机凸轮轴上的凸轮、汽轮机的叶片等。按照成形表面 的几何特征一般分为以下三种类型：
第五章
5-1
5-2 5-3 5-4 5-5
典型表面加工分析
外圆面的加工
孔的加工 平面的加工 成形面的加工 螺纹的加工
5-6
齿轮齿形的加工
表面加工方法应遵循的基本原则
所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面 的要求（质量）相适应。 所选加工方法要与零件材料的切削加工性及产品的生 产类型相适应。 几种加工方法配合选用。对于要求较高的表面，往往 不是仅用一种加工方法就能经济、高效地加工出来。 所以，应根据零件表面的具体要求，考虑各种加工方 法的特点和应用，选用几种加工方法组合起来，完成 零件表面的加工。

回转成形面：由一条母线(曲线)绕一固定轴线旋转而成。 直线成形面： 由一条直母线沿一条曲线平行移动而成。它
可分为：外成形面；内成形面。

立体成形面： 零件各个剖面具有不同的轮廓形状，如汽轮
机扭曲变截面叶片和某些锻模。
第四节
成形面的加工
一、成形面的技术要求
与其他表面类似，成形面的技术要求也包括尺寸精 度、形位精度及表面质量等。

由于平面的作用不同，其技术要求也不相同，应采用 不同的加工方案。
一、平面的技术要求
本身的精度： 平面有形状精度的要求，如直线度、平
面度等。
位臵精度： 包括平面与其他平面或孔之间的位臵尺寸
精度、平行度和垂直度等。
表面质量： 包括表面粗糙度、表面层的加工硬化、金
相组织变化和残余应力等。
二、平面加工方案的分析
第四节
2. 用简单刀具加工
成形面的加工
利用刀具和工件作特定的相对运动加工。 例：用靠模装臵车削成形面。
优点：利用手动、液压仿形装 臵或数控装臵等，来控制刀具 与工件之间特定的相对运动加 工成形面，刀具比较简单，并 且加工成形面的尺寸范围较大。
缺点：机床的运动和结构都较 复杂，成本也高。
第四节
3. 加工方法的选择
粗铣 (刨 )—精铣 (刨 )—磨： 多用于加工精度要求较高且
淬硬的平面。不淬硬的钢件或铸铁件上较大平面的精加工往 往也采用此方案，但不宜精加工塑性大的有色金属工件。
平面加工方案的分析
粗铣—半精铣—高速精铣：最适于高精度有色金属
工件的加工。若采用高精度高速铣床和金刚石刀具，铣 削表面粗糙度Ra值可达0.008m以下。

非结合面：不与其他任何零件相配合，一般没有技术要求，
只是在外观或防腐蚀需要时才进行加工；

结合面和重要结合面：技术要求有高有低。 导向平面：两部件通过它互相配合，并进行相对运动，要求
具有良好的导向精度，一般要求具有较高的精度和小的表面粗 糙度。
第三节
平面的加工

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。 精密测量工具的工作面等：其精度和表面粗糙度要求极高。
平面加工的方法有车、铣、刨、拉、磨、研磨、刮削 及抛光等方法加工。 要求更高的精密平面，可以用刮研、研磨等进行精整 加工。
回转体零件的端面，多采用车削和磨削加工；其他类 型的平面，以铣削或刨削加工为主。
拉削仅适于在大批大量生产中加工技术要求较高且面 积不太大的平面。 淬硬的平面则必须用磨削加工。
在实体材料上加工孔的方案
钻：用于加工ITl0以下低精度的孔。 钻—扩(或镗)：用于加工IT9精度的孔，当孔径小于30mm时，钻 孔后扩孔；若孔径大于30mm，采用钻孔后镗孔。 钻—铰：用于加工直径小于20mm、IT8精度的孔。 钻—扩—铰(或钻—粗镗—精镗，或钻—拉)：用于加工直径大于 20mm、IT8精度的孔。 钻—粗铰—精铰：用于加工直径小于12mm、IT7精度的孔。 钻—扩(或镗)—粗铰—精铰(或钻—拉—精拉)：用于加工直径大 于12mm、IT7精度的孔。 钻—扩(或镗)—粗磨—精磨：用于加工IT7精度并已淬硬的孔。 IT6精度孔的加工方案与IT7精度的孔基本相同，其最后工序要根据 具体情况，分别采用精细镗、手铰、精拉、精磨、研磨或珩磨等精 细加工方法。
例如用成形车刀车内、外回转成形面；用成形铣刀铣 成形面；刨削成形面；拉削成形面；铰削内球面；磨削成 形面。
车成形面
铣成形面
用成形刀具加工成形面，机床的运动和结构比较简单， 操作也简便，但是刀具的制造和刃磨比较复杂(特别是 成形铣刀和拉刀)，成本较高。 这种方法的应用，受工件成形面尺寸的限制，不宜用 于加工刚度差而成形面较宽的工件。
第一节 外圆面的加工
二、外圆面加工方案的分析
车削、磨削及光整加工是外圆表面的主要加工方法。 要求精度高、粗糙度小时，要进行研磨、超级光磨等 加工。
对于某些精度要求不高，仅要求光亮的表面，可以通 过抛光来获得，但在抛光前要达到较小的粗糙度。
对于塑性较大的有色金属(如铜、铝合金等)零件，由 于其精加工不宜用磨削，常采用精细车削。
粗精加工各种零件上不同尺寸的孔。对于直径很大的孔，几乎全 部 采 用 镗 孔 的 方 法 。 粗 镗 孔 精 度 为 IT 11 ～ I T 1 3 ， 表 面 粗 糙度 Ra6.3 ～ 12.5 m 。精镗孔精度为 IT7 ～ IT8 ，表面粗糙度 Ra0.8 ～ 1.6m。粗细镗精度为IT6，表面粗糙度Ra0.4～0.1m。
其中表面形状的要求是十分重要的。
加工时，刀具的切削刃形状和切削运动，应首先满 足表面形状的要求。
第四节
成形面的加工
二、成形面加工方法的分析
成形表面常用的加工方法有车、铣、刨、拉和磨削，它可 以归纳为以下两种基本方式：
1. 用成形刀具加工
刀具的切削刃按工件表面轮廓形状制造，加工时，刀 具相对工件作简单的直线进给运动。
二、平面加工方案的分析
平面加工方案的分析
粗刨或粗铣：用于加工低精度的平面。 粗铣 ( 或粗刨 ) —精铣 (或精刨 ) — 刮研： 用于精度要求
较高且不淬硬的平面。若平面的精度较低可以省去刮研加工。 当批量较大时，可以采用宽刀精刨代替刮研，尤其是加工大 型工件上狭长的精密平面 (如导轨面等)，车间缺少导轨磨床 时，多采用宽刀精刨的方案。
表面加工方法应遵循的基本原则
表面加工要分阶段进行。对于要求较高的表面，一般不 是只加工一次就能达到要求，而是要经过多次加工才能 逐步达到。为了保证零件的加工质量，提高生产效率和 经济效益，整个加工过程应分阶段进行。一般分为粗加 工、半精加工和精加工三个阶段。
粗加工：切除各加工表面上大部分加工余量，并完成精基准的 加工。背吃刀量和进给量大，切削力大，产生的切削热多。 半精加工：为各主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要 表面的加工。 精加工：获得符合精度和表面粗糙度要求的表面。
成形面的加工
应根据零件的尺寸、形状及生产批量 等来选择。
小型回转体零件上形状不太复杂的成形面，在大批大量生产时，常 用成形车刀在自动或半自动车床上加工；批量较小时，可用成形车 刀在普通车床上加工。 成形的直槽和螺旋槽，一般可用成形铣刀在万能铣床上加工。 尺寸较大的成形面，大批大量生产中，多采用仿形车床或仿形铣床 加工； 单件小批生产时，可借助样板在普通车床上加工，或者依据划线在 铣床或刨床上加工，为了保证加工质量和提高生产效率，也可应用 数控机床加工成形面。 大批大量生产中，常常专门设计和制造专用的拉刀或专门化的机床。 对于淬硬的成形面，或精度高、粗糙度小的成形面，其精加工则要 采用磨削，甚至要用精整加工。
二、孔加工方案的分析
孔加工的方法较多，常用的有钻、扩、铰、镗、拉、磨、珩磨和研 磨等，可以在车床、钻床、镗床、拉床或磨床上进行。
钻孔：用麻花钻头钻孔的精度较低，一般为IT11～IT13，表面粗
糙度Ra12.5m。麻花钻头的直径一般不大于80mm。
扩孔：半精加工，加工精度为IT10，表面粗糙度Ra6.3～3.2m。 铰孔：精加工，加工精度为IT8～IT6，表面粗糙度Ra1.6～0.4m。 镗孔：用镗刀对已钻出的孔或毛坯孔进一步加工的方法，可用来
第五节
螺纹的加工
螺纹也是零件上常见的表面之一，按用途的不同分为以下两类：

紧固螺纹：用于零件间的固定连接，常用的有普通螺纹和管螺
纹等，螺纹牙型多为三角形。 对普通螺纹的主要要求是可旋入性和连接的可靠性；
对管螺纹的主要要求是密封性和连接的可靠性。
传动螺纹：用于传递动力、运动或位移，如丝杠和测微螺杆的

一、孔的技术要求
尺寸精度：包括孔的直径和深度的尺寸精度。
形状精度：包括孔的圆度、圆柱度及轴线的直线度。
位臵精度：包括孔与孔或孔与外圆表面的同轴度，孔与孔或
孔与其他表面间的尺寸精度、平行度和垂直度等。
表面质量：包括表面粗糙度、表面层的加工硬化、金相组织
变化及残余应力等。 与外圆表面相比，孔加工的工作条件较为不利，刀具的尺寸受 到被加工孔尺寸的限制，对刀具的刚性影响很大。 尺寸与精度要求相同的孔与外圆面，孔加工往往需要花费更多 的工时，刀具的消耗量和产生废品的可能性也较大。

紧固孔(如螺钉孔等)和其他非配合的油孔等。 回转体零件上的孔，如套筒、法兰盘及齿轮上的孔等。 箱体类零件上的孔，如床头箱箱体上的主轴和传动轴的轴 承孔等。这类孔往往构成“孔系”。 深孔，即L/D>5～10的孔，如车床主轴上的轴向通孔等。 圆锥孔，如车床主轴前端的锥孔以及装配用的定位销孔等。