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1第五章典型表面加工分析组成零件的典型表面有外圆柱面、孔、平面、成形面、螺纹表面和齿轮齿面加工等。这些表面不仅有形状和尺寸的要求，还有如尺寸精度、形位精度和表面质量等的技术要求。1．典型表面加工的技术要求：1）工件的形状和尺寸的精度要求，包括尺寸精度，形状精度和位置精度。2）加工表面质量：表面粗糙度，加工硬化程度和深度，残余应力的性质和大小等。2．选择零件加工方法的基本原则：为了保证工件加工的技术要求，在选用不同加工方法时应遵循以下原则：1）加工方法的经济精度及表面粗糙度与加工表面的技术要求要相适应。2）加工方法要与零件材料的加工性及产品的生产类型相适应。3）加工方法应与本单位的设备条件，技术装备条件（包括工人的技术水平，工装卡具，量具等条件）相适应。4）几种加工方法配合使用。5）对于要求较高的工件（指精度高的表面），表面加工要分阶段进行，即粗加工，半精加工和精加工等三个阶段进行。2常用加工方法的精度及表面粗糙度加工方法加工精度表面粗糙度(µｍ)车削粗车：半精车：精车：（精细车有色金属）IT12~IT11IT10~IT9IT8~IT7IT6~IT5Ra25~12.5µｍRa6.3~3.2µｍRa1.6~0.8µｍRa0.1~0.4µｍ铣削粗铣：（半精铣）：精铣：IT12~IT11IT10~IT9IT8~IT7Ra25~12.5μmRa6.3~3.2μmRa3.2~1.6μm刨削粗刨：（半精刨）精刨：宽刀精刨（龙门）：IT12~IT11IT10~IT9IT8~IT7平面度0.02/1000Ra25~12.5μmRa6.3~3.2μmRa3.2~1.6μmRa=0.4~0.8μm磨削粗磨：精磨：IT8~IT7IT6~IT5Ra=0.8~0.4μmRa=0.4~0.2μm3拉削IT8~IT7Ra0.4~0.8钻削＜IT10Ra12.5µｍ扩孔IT10~IT9Ra6.3~3.2µｍ铰孔IT9~IT7Ra0.4~1.6µｍ镗孔粗镗精镗精细镗IT9~IT8IT8~IT7IT7~IT6Ra3.2~1.6µｍRa1.6~0.8µｍRa0.8~0.2µｍ（接上）常用加工方法的精度及表面粗糙度4第一节外圆柱面的加工外圆柱面是轴类、盘类、套类零件的主要表面。主要加工方法：车削加工和磨削加工。4）表面粗糙度、表面硬度、残余应力、显微组织等。1．外圆柱面的技术要求：1）尺寸精度：圆的直径和长度的尺寸精度。2）形状精度：圆度和圆柱度。3）位置精度：外圆柱面之间的同轴度，圆柱面与端面的垂直度等。52．外圆柱面的加工方案分析：1)有色金属：粗车→精车(IT8~IT7,Ra1.6~0.8µｍ)→精细车(IT6~IT5,Ra0.1~0.4µｍ)；2）其它钢铁材料的零件；粗车半精车（非淬火钢）（IT9-10，Ra3.2-6.3）粗磨半精磨(IT7-6,Ra0.4-0.8)精磨(IT6,Ra0.2-0.4)研磨（或超级光磨）(IT6-5,Ra0.008-0.1)第二节孔加工1．孔加工的技术要求：1）孔的直径和长度等尺寸精度。2）孔本身的形状精度，即圆度、圆柱度、轴线的直线度等。3）位置精度：孔与孔、孔与外圆、孔与其它表面的尺寸精度、平行度、垂直度、角度等。4）表面质量：粗糙度、硬度和残余主力等。6图3-14扩孔ddfa)镗孔b)镗大孔c)钻孔d)车端面f)车螺纹e)铣平面主轴平旋盘径向刀架图3-18卧式镗床的主要工作工件砂轮三爪卡盘图3-42磨圆柱孔2．孔加工的主要设备有钻床、车床、镗床、磨床、拉床、铣床等。73．孔的加工方案分析：钻孔(IT10以下，Ra12.5-50)；扩孔(IT10-9,Ra3.2-6.3)；铰孔(IT8-7,Ra1.6-0.8);镗孔(IT8-6,Ra1.6-0.8)；磨孔(IT7-6;Ra1.6-0.1)；拉孔(IT8-6;Ra0.8-0.4)第三节平面加工1．主要加工设备：车床（端面）、铣床、刨床、磨床、拉床等。υchfz图3-21平面拉削镗孔（粗镗→精镗）钻孔粗磨精磨研磨（淬硬的孔）扩孔铰孔（粗铰精铰）拉孔（粗拉精拉）未淬硬的中、小直径的孔中等直径以上的孔82．技术要求（简介）1）尺寸精度一般要求不高2）形状精度，如平面度、直线度等。3）位置精度，平面之间、平面与孔或外圆的轴线间平行度、垂直度。4）表面质量，表面粗糙度精度、表层硬度、残余应力、显微组织。粗加工粗铣精铣高速精铣（有色金属）粗刨（铣）精刨（铣）粗车精车宽刀精刨（0.8,大型工件上狭长的精密平面，导轨磨床）粗刨(Ra12.5-50);精刨(Ra1.6);粗铣(Ra12.5-50);精铣(Ra1.6);粗车(Ra12.5-50);精车(Ra1.6);磨(Ra0.2-0.8);刮研(Ra0.2-0.8)3．平面加工方案分析：精度要求不高的平面采用刨削加工或铣削加工，回转体的端面用车削加工；精度要求较高的平面用刨削、铣削或车削加工作为粗加工，再用磨削加工作为精加工；精度要求很高的平面，磨削加工后还用研磨或超级光磨进行加工。α))图7-13床身导轨刮研磨研磨或超级光磨（0.008~0.1）黑色金属和淬硬表面9第四节成形面加工成形面加工可分别在车床、铣床、刨床、拉床和磨床上进行，其刀具的切削刃形状和切削运动应满足成形表面形状的要求，一般有以下2种基本方式：一成形加工方法的两种基本形式1）成形刀具加工法：适用于加工成形面较窄的工件表面，其成形面直接由刀具的切削刃形状产生。4123图5-1用成形车刀车成形面成形刀燕尾夹紧螺钉刀架1.2.3.4.102）利用刀具与工件之间的相对运动形成工件的成形表面。①靠模装置②数控装置③其它加工方法(划线铣成形面)（利用回转工作台成形面）（小刀架转位法）（尾架偏移法）11第五节螺纹加工一螺纹的种类和技术要求螺纹一般有两类：1）紧固螺纹：应用于零件间的固定连接，一般牙型为三角形。2）传动螺纹：应用于传递动力、运动和位移，一般牙型为梯形或锯齿形。υfFfb)顺铣丝杠螺母螺纹也和其它类型的表面一样，有一定尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量的要求。螺纹用途不同，技术要求也不同。一般紧固螺纹或无传动精度的传动螺纹，只要求中径与顶径（外螺纹大径，内螺纹小径）的精度；对于有传动精度要求的传动螺纹，除要求中径与顶径（外螺纹大径，内螺纹小径）的精度外，还有螺距、牙型角的精度要求和螺纹表面粗糙度、耐磨性和硬度的要求。12二螺纹加工方法及其典型特点：(1)攻丝和套扣(2)车螺纹(4)磨螺纹(3)铣螺纹134)各种螺纹加工方法的加工精度和表面粗糙度（表5-4）攻丝：IT6~8Ra1.6~6.3μm套扣：IT7~8Ra1.6~3.2μm车螺纹：IT4~8Ra0.4~1.6μm铣螺纹：IT6~8Ra3.2~6.3μm磨螺纹：IT4~6Ra0.1~0.4μm研磨：IT4Ra0.1μm第六节齿轮加工1）传递运动的准确性要求：在齿轮的一转范围内，最大转角误差必须在一定的范围以内。2）传动的平稳性要求：齿轮瞬时传动比的变化不宜过大，以免产生冲击，振动、噪声。3）载荷分布的均匀性要求：齿轮啮合时，齿面接触良好，以免产生局部应力集中，造成齿面局部磨损。4）传动侧隙要求：即啮合时非工作齿面要有一定的间隙，以便存储润滑油，补偿因温度变化和弹性变形引起的尺寸变化，以及安装、加工误差造成的影响。齿轮是机械中传递运动和动力的重要零件，随着产品性能要求的提高，其加工作精度，传递功率，转动速度等都有更高的要求。因此，对齿轮加工要求除精度和表面质量要求外，还有以下几个方面的要求：141、齿轮齿形的加工方法：②展成法（范成法）：利用齿轮刀具与被切齿轮啮合运动，切出齿形的加工方法，如插齿、滚齿、剃齿，展成法磨齿等。齿轮齿形加工是齿轮加工的最关键环节。目前制造齿轮的主要方法是切削加工（铸造齿轮和碾压齿轮虽然生产率高、成本低，但制造精度低）。齿轮齿形加工方法有：①成形法（仿形法）：用与被切齿轮齿间形状相等的刀具，直接切出齿形的加工方法，如铣齿，成形法磨齿。152．齿轮齿形加工方法：1）铣齿：（成形法）刀具：盘形齿轮成形铣刀或指形齿轮成形铣刀（铣刀应与被切齿轮齿间形状相同）。铣床：万能铣床。工件：置于分度头上，加工完一个齿，利用分度头分度再加工下一个齿。铣齿特点：①可在通用铣床上加工，刀具简单，加工成本低。②生产率低，因为每铣一个齿都要进行一次分度，增加了辅助工艺时间。③加工精度较低，主要原因如下：16因为，模数相同而齿数不同的齿轮，其齿形渐开线形状是不同的。齿数愈多，渐开线的曲率半径愈大。因此，从理论上讲，同一模数而不同齿数的齿轮都应该用不同的专门铣刀加工，这样就需要很多不同规格的铣刀，加大了生产成本。因此，在生产中，把同一模数的齿轮按齿数多少划分为8个组或15个组，每组采用同一刀号的刀具加工，各号铣刀的齿形按该组内最小齿数的齿轮齿形设计刀具。所以，同一刀号的刀具加工其它齿数的齿形，只能是近似的齿形，会产生齿形加工误差。因此，A)同一模数的齿轮按不同齿数分为8组或15组，每组一把铣刀。B)每号铣刀的齿形是根据该组内齿数最小的齿形设计的，所以加工其它齿数的齿轮时，其齿形必然有误差。C)利用分度头分度各齿，分度精度不高。因此加工精度低。2）插齿：（展成法加工）①插齿原理：在插齿机上用插齿刀加工齿轮的齿形，插齿刀和被加工齿轮按一对圆柱齿轮啮合运动的原理进行加工的。17②插直齿圆柱齿轮时的运动：A：主运动：插齿刀往复直线运动。B：分齿运动：维持插刀与工件之间的啮合关系的运动。C：径向进给运动：在分齿运动的同时，插刀要沿工件半径方向作进给运动，插刀每往复一次作径向移动的距离，称径向进给量。D：让刀运动，为防止插齿刀在返程时，刀齿后刀面与工件的齿面发生摩擦，在插齿刀返回时，工件要让开一些，而当插齿刀在工作行程时，工件又要恢复原位，这个运动称让刀运动。3）滚齿加工①滚齿加工原理：利用滚齿刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿，称为滚齿。滚齿其实质是按一对螺旋齿轮相啮合的原理进行加工的。如图，其中一个齿轮的螺旋角很大，齿数很少，则齿轮就变得很长，变成了蜗杆，若这个蜗杆制造成刀具，就变成了滚齿刀。18②滚齿运动：A：主运动：滚刀的旋转运动，其转速为n。；B：分齿运动：维持滚刀与被切齿轮之间的啮合关系的运动；。其运动关系：nw/no=k/zw滚刀头数为k，被切齿轮齿数zw，滚刀转速n。，被切齿轮转速为nwC：轴向进给运动：滚动沿工件的轴向作进给运动。如果加工斜齿时，工件还需要有一个附加的转动，就可以切出斜齿来。4）插齿与滚齿的比较：①插齿与滚齿两者的精度相当，都比铣齿高。其中：插齿刀制造、刃磨、检验均比滚刀方便，且制造精度准确。但插齿的分齿传动机构较滚齿复杂，增加了传动误差。因此，两者的加工精度相当。插齿与滚齿的加工精度可以达到7–8级精度。最高可达到6级。另外：因为插齿和滚齿都是在专门齿轮机床上进行，刀具精度高，分齿运动机构精度均比分度头高。因此，插齿和滚齿精度比铣齿高。铣齿一般只能达到9级精度。②插齿的齿面粗糙度值较小。插齿时，插齿刀沿齿宽连续切下切屑，而滚齿与铣齿沿齿宽是由刀具多次断续切削而成；另外，插齿时，包络齿形的切线数量比较多，所以插齿的齿面粗糙度值小。19③插齿的生产率低于滚齿，但高于铣齿。由于插齿的主运动为往复直线运动，切削速度慢，有空回行程，故生产率低于滚齿；插齿和滚齿的分齿运动是在切削过程中进行的，省去铣齿时单独分度时间，所以，插齿、滚齿较铣齿生产率高。④插齿刀和滚齿刀加工范围广，同一模数的插齿刀和滚齿刀可以加工不同齿数的齿轮，不象铣齿刀每号刀只能加工少数范围齿数的齿轮。在齿轮加工方法中：滚齿加工应用最广：可加工直齿，斜齿圆柱齿轮和蜗轮等，但不能加工内齿轮和相距很近的多联齿轮。插齿加工应用较广：可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和内齿轮，多联齿轮和带有台肩的齿轮。但插齿生产率没有滚齿高。所以，插齿多用于加工那些用滚齿难于加工的内齿轮，多联齿轮和带有台肩的齿轮。插齿、滚齿的设备、刀具比较复杂、成本高，但由于加工精度高，生产效率高等优点，广泛应用于批量生产和单件小批量中精度要求较高的齿轮加工中。3．齿轮精加工方法：精度