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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3章：典型表面的加工方法,典型表面的加工方法,表面加工方案的选择原则常见表面的加工方案外圆、孔、平面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/型面类型（结构形状和尺寸）外圆、内圆、平面、特殊表面（齿轮）回转体、非回转体2.加工精度（IT、Ra）粗糙、中等、精度较高、精密、超精密3.材料性能黑色金属、淬火黑色金属、有色金属4.热处理类型淬火、调质、时效等5.生产批量单件小批生产、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
2、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,5.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,外圆内圆平面齿型表面,1.外圆表面加工方案选择,依附的零件基本表面；轴类、盘套类零件外圆的技术要求尺寸、形状、位置精度、表面质量外圆加工方法车、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,车削类,粗车,半精车,精车,研磨,金刚石车,Ra25-12.5IT 12-11,Ra6.3-3.2IT 10-9,Ra1.6-0.8IT 8-6,Ra0.1-0.008IT5-3,R
3、a0.8-0.2IT6-5,调质,应用：中等精度的盘套、短轴销类零件的外圆；有色金属零件的外圆；零件结构不宜磨削的外圆。,外圆加工方案二,车磨类,应用：除有色金属零件的外圆；零件结构适宜磨削的外圆；特别适合淬火处理的外圆,外圆加工方案三,特种加工,旋转电火花,Ra6.3-0.8IT86,超声波套料,Ra1.6-0.8IT86,应用：各种难加工材料上的外圆,典型外圆加工情况,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）有色金属方案一（精度决定最终加工方法，不论批量如何）特殊材料高硬度金属：旋转电火花硬脆非金属：超声波套
4、料,2.内圆加工方案,依附的零件基本表面，主要是盘套类、支架箱体类内圆的技术要求尺寸、形状、位置精度、表面质量内圆加工特点类型多、加工难内圆加工方法钻、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
5、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,车（镗）类,粗车,半精车,精车,研磨,金刚镗,Ra25-12.5IT 12-11,Ra6.3-3.2IT 10-9,Ra1.6-0.8IT 8-7,Ra0.40.008IT64,Ra0.8-0.2IT76,钻孔,Ra25-12.5IT 12-11,粗镗,半精镗,精镗,珩磨,Ra0.40.05IT64,Ra6.3-3.2IT 10-9,Ra1.6-0.8IT 8-7,调质,应用：除淬硬钢件以外，孔径15的各种零件上的孔,内圆加工方案二,车（镗）磨
6、类,应用：淬硬或不淬硬钢件上的孔,内圆加工方案三,钻扩铰类,应用：中等批量、不淬硬钢件上的孔；各种批量的小孔（D5)。,内圆加工方案四,拉削类,粗车,粗拉,Ra25-12.5IT 12-11,Ra1.6-0.8IT 87,Ra0.8-0.4IT 76,钻孔,Ra25-12.5IT 12-11,粗镗,精拉,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,特种加工,电火花穿孔,Ra3.2-0.4,超声波穿孔,Ra1.60.1,激光打孔,高硬导电材料上的型孔、小孔和深孔,应用：各种难加工材料上的孔,硬脆非金属材料上的型孔、小孔和深孔,各种难加工材料上的小孔和微细孔,典型内
7、圆加工原则,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精度决定最终加工方法,3.平面加工方法选择,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、各种六面体零件平面的技术要求形状、位置精度、表面质量平面加工方法铣、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,铣（刨）类,应用：除淬硬零件外，中等精度的平面,平面加工方案二,铣（刨）磨类,粗铣,半精铣,Ra25-12.5IT 13-11,Ra6.3-3.2IT 109,Ra0
8、.4-0.2IT 76,精磨,调质,粗刨,半精刨,粗磨,Ra0.1-0.008IT 53,抛光,Ra1.6-0.4IT 87,淬火,研磨,超精加工,精密磨削,砂带磨削,Ra0.2-0.008IT 5,Ra0.1-0.05IT 5,Ra0.4-0.1IT 65,Ra0.2-0.1,应用：除有色金属零件外，精度较高的平面,平面加工方案三,车削类,粗车,半精车,Ra25-12.5IT 13-11,Ra6.3-3.2IT 109,Ra0.8-0.2IT 6,金刚石车,调质,精车,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,拉削类,粗拉,精拉,Ra6.3-3.2I
9、T 11-10,Ra1.6-0.4IT 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,平板、导轨类,粗铣,半精铣,Ra25-12.5,Ra6.3-3.2,Ra0.8-0.4,刮削,时效,粗刨,半精刨,精刨,Ra3.2-1.6,精铣,时效,时效,Ra25-12.5,Ra6.3-3.2,Ra3.2-1.6,宽刀细刨,导轨磨削,Ra0.8-0.2,Ra0.8-0.4,应用：平板、导轨平面的加工,平面加工方案六,特种加工,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,支架,特种加工实例,课外作业,冷加工习题集p12：各种孔p
10、13：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,常规齿轮参数模数压力角关于啮合：齿数、中心距、模数、压力角齿轮精度轮齿同侧齿面偏差：0、112级，0级最高，12级最低适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mm径向综合偏差：4、512级适用范围：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级最低适用范围：渐开线齿轮；分度圆直径510000mm；法向模数：0.570mm；齿宽：41000mm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,
11、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,铣削螺旋齿形,铣齿的工艺特点及应用,工艺特点生产成本低加工精度低生产率低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,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,工艺特点生产成本低加工精度中等生产率高应用适合单
12、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,工艺特点生产成本低加工精度中等生产率高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,加工原理相同加工范围不同加工精度和齿面粗糙度基本相同插齿的分齿精度低，滚齿的齿形精度略低插齿的齿面粗糙度略优滚齿生产率高于插齿
13、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,考虑单件小批和大批大量生产下的加工方案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）,方案一,9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,方案二,78级汽车齿轮（整体调质）单件小批：粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿大批大量：粗加工调质齿坯成形滚齿、插齿剃齿原因：滚齿插齿可以稳定达到8
14、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大多数情况下通用内齿轮、扇形齿轮、多联齿轮插齿斜齿轮、蜗轮滚齿,方案三,78级机床齿轮（齿面淬火）单件小批：粗加工齿坯成形滚齿、插齿齿面淬火磨齿（珩齿）大批大量：粗加工齿坯成形滚齿、插齿（剃齿）齿面淬火磨齿（珩齿）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,方案四,6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,方案五,45级航空齿轮（肯定淬火）单件小批生产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）研齿这种齿轮肯定齿面要淬火，否则精度无法保持很难进行大批大量生产,齿轮轴加工实例端部齿轮,总结,选择原则典型表面实例特型零件齿轮的加工方案,
