金属工艺学7

刨床结构简单，刨刀刃磨安装方便，加工调整灵活， 在单件生产及修配中广泛使用。
刨削精度可达IT9~IT7，表面粗糙度Ra值为 6.3~1.6μm。
2．刨削的应用
刨床属平面类加工机床，主要用于加工水平面、垂 直面、斜面、各种沟槽以及一些成形面等。
3．刨床
刨床主要类型有牛头刨床、龙门刨床、单臂刨床。
（1）牛头刨床 适于单件小批生产中小型零件。 （2）龙门刨床 用于加工大型零件，铸铁件用宽刀 低速精刨，表面粗糙度Ra值可达0.4~0.8μm。 （3）单臂刨床 用于加工宽大的零件，不受龙门架 限制，但机床刚度较差。
第三章 常用切削加工方法的工 艺特点及应用
第一节 车削加工
在金属切削机床中，车床用量最大，约占 50%左右。车床的种类也很多，主要有普通车床、 六角车床、立式车床、多刀车床、自动及半自动 车床、数控车床等。
一、车床的加工范围
车床的加工范围很广，主要用于加工回转类型的 表面 。
车床的加工范围
二、车削加工工艺特点
二、插削
插床其实是一种立式刨 床，主要用于加工工件的内 表面，如方孔、多边形孔及 内孔中的键槽等，也用来加 工成形内外表面。
三、拉削
拉削是利用多齿的拉刀，逐齿依次从工件上切下很薄 的金属层，可在一个工作行程中完成粗——半精——精加 工，生产效率很高，切削过程比较平稳，可达到较高的精 度（IT8~IT7）和较小的粗糙度（Ra值0.4~0.8μm）。
4．用心轴安装工件
盘套类工件可先进行内孔精加工，用内孔定位，把工 件装在心轴上，再把心轴安装到车床上。
常用的心轴有圆柱心轴和锥度心轴。圆柱心轴工件同 轴度相对较低，一般用于加工精度要求较低的工件；圆锥 心轴装卸简便，工件同轴度较高，但只能承受较小的切削 力，多用于精加工。
5．用花盘安装工件 大而扁、形状不规则的工件可用花盘安装。 用花盘安装工件常用两种方法： 直接安装 可保证孔的轴线与安装面之间的垂直度； 用弯板安装 工件可保证孔的轴线与安装面的平行度。
三、铣削用量
与车削略有区别，铣削用量有四要素：铣削速度 Vc、进给量Vf、背吃刀量ap（即铣削深度）、侧吃刀 量ae（即铣削宽度）。
四、铣削方式
用铣刀的圆周切削刃来铣削的为周铣，用铣刀的 端面切削刃来铣削的为端铣。
1．周铣与端铣 1）端铣的切削力波动比周铣小 2）端铣的加工质量比周铣高 3）端铣的生产率比周铣高 4）周铣的适应性比端铣好
（3）平面磨削的工艺特点 1）加工质量和生产率比内、外圆磨削高； 2）易于保证工件的平行度； 3）在大批大量生产中，可用磨削代替铣、刨削加 工毛坯表面上的硬皮，既可提高生产率，又可有效地 保证加工质量。
2．外圆磨削
（1）纵磨法
精度高、生产率低，多用于细长轴加工，散热条件较好。
（2）横磨法
精度低、表面粗糙度大， 生产率高，多用于短粗轴加 工和大批大量生产，可磨成 形面。
珩磨 采用固结磨粒压力进给切削，加工余量 加工小圆孔圆度可达 较大，能有效提高零件尺寸、形状精度，0.5μm，圆柱度在5μm 降低零件表面粗糙度，但对零件位置精 以下，Ra值0.4~0.04μm。 度改善不大。
名称
工艺特点
精度和表面粗糙度
超精 加工
采用固结磨粒压力进给切削，将微细 表面粗糙度Ra值 磨粒和低强度结合剂制成的油石加压 0.08~0.01μm。 在工件表面上，作微小振动，油石在 适当粘度的油中作低速圆周运动，一 般在几秒到几十秒内即可达镜面程度。
磨削中，磨粒由尖锐逐渐磨钝，使切削作用变差， 切削力变大。
当切削力超过磨粒强度时，磨粒破碎，形成锋利的 刃口；当切削力超过粘合剂强度时，圆钝的磨粒脱落， 露出一层新的锋利磨粒，砂轮这种始终保持锋利的性能 称为“自锐性”。
但切屑和碎磨粒仍会阻塞砂轮，且磨粒不均匀，砂 轮会失去外形精度，故磨削一定时间后，仍需修整砂轮。
二、磨削的工艺特点
1．磨削适宜于加工淬硬的材料，故多作为最终精 加工工序。
2．磨削精度高、表面粗糙度小。 3．磨削时产生热量多，磨削温度高，需用切削液 进行冷却。 4．背向磨削力大，故背吃刀量宜小。 5．砂轮有自锐性。
三、磨削的应用
1．平面磨削 （1）周磨 精度高（IT6~IT5）、 表面粗糙度小（Ra值为 0.8~0.2μm）、生产率低。 （2）端磨精度低、表 面粗糙度大、可采用较大 磨削量、生产率高，常用 于大批大量生产中。
拉削可以加工各种 形状的通孔、沟槽、平 面、成形面等，但不能 加工盲孔、深孔、阶梯 孔及有障碍的外表面。
第四节 铣削加工
一、铣削的加工范围
铣削的加工范围很广， 中小型零件上可在卧式铣床 或立式铣床上加工，大型零 件需在龙门铣床上加工。
二、铣削的工艺特点
1．铣削是多刃切削，加工效率高。 2．铣削是断续切削，刀齿切入和切出会产生冲击、 振动。 3．铣削厚度有变化，铣削力波动，切削过程不平稳。 4．切屑变形程度大。 5．每个刀齿为间歇切削，刀齿的散热条件好。 6．一般铣削精度等级为IT9~IT7，表面粗糙度Ra值 1.6~6.3μm。
1．钻孔的工艺特点 （1）容易产生“引偏” “引偏”就是孔径扩大、孔不圆、孔轴线歪斜。
减小“引偏”产生采取的措施：预钻锥形定心坑、 用钻套为钻头导向、尽量把钻头的两个主切削刃刃磨对 称。
（2）排屑困难 钻削钢件时，可在钻头上修磨 出分屑槽，将宽的切屑分成窄条， 以利于排屑。
（3）散热困难
2．钻削的应用 （1）单件小批生产 中小型工件上的小孔（D＜Φ13mm），用台式钻 床加工。
扩孔钻没有横刃，刚性较好，导向性较好，切削条 件较好。因此，扩孔比钻孔的精度高，表面粗糙度小， 在一定程度上可校正原孔轴线的偏斜。
三、铰孔
铰孔是小孔的精加工方法，精度等级为IT8~IT7， 表面粗糙度Ra值可达1.6~0.4μm。
铰刀分为直柄手工铰刀和锥柄机用铰刀两大类。铰 刀为定径精加工刀具，一种规格的铰刀只能加工一种尺 寸和精度的孔，不能铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。
按切入切出切削厚度的不同，不对称铣又可分为 不对称逆铣和不对称顺铣。
当工件宽度接近于铣刀直径时，采用对称铣，若工 件较窄则采用不对称铣。
铣削一般碳钢和合金钢，为减小冲击，多采用不对 称逆铣。
铣削冷硬材料与不锈钢，多采用不对称顺铣。
五、铣床常用附件
铣床常用附件有：机用虎钳、圆形工作台、万能 分度头等。
3．用顶尖安装工件
车削细长、刚性较差的工件时，一端用卡盘另一端 用顶尖（即一顶一夹）的安装方法，以提高工件的刚性。
曲轴也可用双顶尖安 装，这种安装方法不需校 正，精度高。 但切削量 不能过大。
车削细长轴时，因安装刚性差，工件会产生弯曲变 形，影响加工精度，可采用附加辅助支承——中心架 或跟刀架。
2．周铣中的逆铣和顺铣
周铣法可分为逆铣和顺铣，铣削部位刀齿的切削 方向和工件的进给方向相反为逆锐，相同为顺铣。
顺铣和逆铣的比较：
比较项目
铣削方向和进给方向
顺铣
相同
逆锐
相反
切削厚度变化
最大减到零 零增到最大
刀具损耗情况
若工件表面有 硬皮则易打刀
刀具易磨损
加工表面质量
较好
较差
铣削垂直分力的影响 压紧工件
第二节 钻、扩、铰、镗削加工
一、钻孔
钻孔是用钻头在实体材料上加工孔，属粗加工，精 度等级IT13~IT11，表面粗糙度Ra值25~12.5μm。
所用刀具为麻花钻，它有两条主切削刃、两条副切 削刃、一条横刃。
钻孔时，钻头工作部分大都处在已加工表面的包围 中，麻花钻细长，刚性较差，接触刚度和导向作用很差。
2．浮动镗
镗刀片可在镗刀杆中浮动，自动达到两边切削力的 平衡。
浮动镗刀可纠正镗刀杆偏摆，加工精度较高，生产 率较高，但不能校正孔的轴线歪斜和位置偏差。
第三节 刨、插、拉削加工
一、刨削
1．刨削的工艺特点 在刨削过程中，由于刨刀在切入和切出时会产生冲 击和振动，限制了切削速度的提高，加之刨刀在回程时 不切削，所以刨削的生产率较低，但对于加工狭长的表 面生产率较高。
挑起工件
铣削水平分力对丝杠螺 母间隙的影响
会引起工作台 窜动
无窜动
普通铣床没有消除丝杆螺母间隙的机构，故生产 中，在粗铣时，特别是加工有硬皮的铸件或锻件毛坯， 多用逆铣。
若铣床有调隙机构，或精铣时切削ห้องสมุดไป่ตู้较小，或加 工不易夹紧和薄而长的工件时，可用顺铣。
3．端铣中的不对称铣削
根据铣刀和工件的相对位置，端铣可分为对称铣 和不对称铣。
四、工件的安装
车床上安装工件常用的方法有：卡盘、一顶一夹、 双顶尖、心轴、花盘、专用夹具等。
1．用三爪卡盘安装工件 三爪卡盘通常作为普通车床的标准附件。 可自动定心，但定心精度不高。 安装直径较大的工件时，可用“反爪”装夹。
2．用四爪卡盘安装工件
适用于安装形状不规则的工件或较大的工件，如方 形，长方形，椭圆形等工件。用四爪卡盘安装工件时， 要用划针盘或百分表对工件进行找正。
四、精整和光整加工
精整加工是在精加工后从工件上切除极薄层的材 料，以提高工件的精度和降低表面粗 糙度，如珩磨、 研磨、超精加工等。
光整加工不切除或切除极薄层材料，以降低表面 粗糙度或强化其表面，如抛光轮抛光、辊光、砂光等。
名称
工艺特点
精度和表面粗糙度
研磨 利用研具和研磨剂从工件上研去一层极 一般能达表面粗糙度Ra 薄金属层的精加工方法。能提高加工表 值0.3~0.2μm，研磨块 面的耐腐蚀性和耐磨性，提高疲劳强度。规可达0.02~0.01μm。 但生产率极低，且不能提高工件各表面 间的位置精度。
（3）综合磨法
先用横磨法粗磨，再用 纵磨法精磨。
（4）深磨法
在一次行程中完成完成 加工，生产率较高。
（5）无心外圆磨
不用顶尖装夹，生产率很高，适用于大批大量生产细 长光轴类零件。
（6）外圆磨削的工艺特点
1）易获得较高的精度和较小的表面粗糙度； 2）磨削温度高，工件表面易产生烧伤现象； 3）外圆磨床主要用来磨削中小型轴类和盘套类零件 的外圆，由于受磨床工作台及其行程长度的限制，大型和 重型轴的外圆常采用精车。
1．位置精度高； 2．连续等截面切削，车削过程平稳； 3．可进行高速切削、强力切削； 4．易于达到较高的精度（IT9~IT7）和较低的粗糙 度（Ra1.6~6.3μm）； 5．加工质量好，效率高； 6．可用于有色金属零件的精加工； 7．刀具简单。
三、常用车刀
车刀的种类很 多，图示为加工不 同表面所用的车刀。
圆形工作台
用分度头铣螺旋槽
第五节 磨削与精密加工
一、概述
磨削是以砂轮或其它磨具对工件进行加工的方法。 砂轮的磨削为多刃切削，且多为负前角切削，磨粒的 切削过程为滑擦、刻划、切削。
磨削时，由于切削刃很多，所以加工平稳、精度 高。
磨床属精加工机床，磨削精度可达IT7~IT5，表面 粗糙度为Ra 0.8~0.1μm，甚至可达0.1~0.008μm。
中小型工件上直径较大的孔（D＜Φ50mm），用 立式钻床加工。
大中型工件上的孔，用摇臂钻床加工。
回转体工件上的孔，多在车床上加工。
（2）在成批和大量生产 采用钻模、多轴钻或组合机床进行孔加工。
各类钻床
二、扩孔
扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工， 属半精加工，精度等级为IT10~IT9，表面粗糙度Ra值 为6.3~3.2μm。
铰孔不能校正原孔轴线的偏斜。铰孔的精度和表面 粗糙度取决于铰刀的精度、安装方式、加工余量、切削 用量和切削液等条件。
钻-扩-铰是生产中典型的孔加工方案。
四、镗孔
镗孔是对已有的孔进行加工，可在车床、镗床、 铣床上进行。
1．单刃镗 镗刀刀头固定，如图为不通孔镗刀，通孔镗刀。 单刃镗可校正孔的轴线歪斜和位置偏差，生产 率较低。
拉削只有一个主运动， 即拉刀的直线运动，进给量 是相邻刀齿的齿升量。
拉刀的结构和形状复杂，精度和表面质量要求高， 制造成本很高。拉削时切削速度较低，刀具磨损较慢， 刃磨一次可以加工数以千计的工件，且一把拉刀可以重 磨多次，故拉刀的寿命较长。
圆拉刀 键槽拉刀
拉削主要适用于成批和大量生产，尤其是大量加工 较大的复合型面，如发动机的气缸体等。
3．孔的磨削 磨孔可在内圆磨床或万 能外圆磨床上进行，精度等 级为IT8~IT6，表面粗糙度 Ra值为1.6~0.4μm。也分纵 磨法和横磨法。
与外圆磨削相比较，磨孔的表面粗糙度较大， 磨削精度的控制不如外圆磨削方便，生产率较低。
磨孔主要用于不宜或无法进行镗、铰、拉削的 高精度的孔以及淬硬孔的精加工。