6-1外圆表面加工

6-1外圆表面加工外圆表面的技术要求：（1）尺寸精度：包括外圆的直径和长度；（2）几何精度：包括圆度、圆柱度和直线度等，各圆柱面的同轴度，与规定平面的垂直度和径向圆跳动等；（3）表面质量：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。（一）外圆车削的工艺范围1、粗车f、ap较大，生产率较高，加工精度IT10~13，表面粗糙度为Ra12.5~6.3μm。2、半精车加工精度IT9~10，表面粗糙度为Ra6.3~3.2μm。中等精度表面最终工序，或磨削表面的预加工工序。（3）精车加工精度IT7~8，表面粗糙度为Ra3.2~0.8μm。可作为最终工序光整加工表面的预加工工序。（4）精细车加工精度IT6~7，表面粗糙度为Ra0.8~0.2μm。终加工工序，可用于有色金属或大型精密外圆表面加工。一、外圆表面的车削（二）细长轴外圆的车削加工细长轴刚度差，车削时易产生弯曲和振动，产生腰鼓形或竹节形误差。1、装夹方法的改进采用弹性顶尖装夹方法的改进缩径法：图6－3跟刀架2、合理的切削方法反向切削法：3、合理选择刀具选用较大κr、较大γo和较小的αo，磨卷屑槽和选择+5°的刃倾角，控制切屑排出。材料：硬质合金精车宽刃刀二、外圆表面磨削磨削加工能够获得高的加工精度(IT6～IT5)和低的表面粗糙度(Ra=0.8～0.2μm)。高精度磨削可使表面粗糙度Ra0.025μm。磨削加工一般用作精加工工序。用于磨削淬火黑色金属，也可加工不淬火的黑色金属或非金属零件。（一）外圆磨削方式1、中心磨削法（1）纵磨法纵磨法的精度高，表面粗糙度Ra值小，生产效率低。适用于单件小批生产，特别细长轴的磨削。纵磨法（2）横磨法横磨法的生产效率高，切削力、切削热大，工件易变形和烧伤，加工精度和表面质量差。横磨法横向磨削方法（3）综合磨削综合磨削法先分段横磨，最后纵磨法精磨。具有横磨法生产率高和纵磨法加工质量好的优点。适于批量生产中磨削刚度好的长轴外圆柱表面。综合磨法2、无心外圆磨削工件不需打中心孔，且装夹工件省时省力，可连续磨削，所以生产效率较高。适用于光轴、大批量生产。无心磨床工作原理（二）提高磨削生产率的途径1、高速磨削（45m/s）采用高强度高速砂轮，电机功率大，轴承间隙大，砂轮动平衡要求，高强制冷却。2、强力磨削较高的砂轮速度，较大的磨削深度，较小的轴向进给。磨削力和磨削热大，生产率高。3、宽砂轮磨削多片砂轮磨削4、砂带磨削砂带的构造砂带多数采用静电植砂将砂粒4吸附在已涂胶的基体1上。这种方法由于静电作用，使砂带上的磨粒几乎垂直砂带基体排列，尖端向上，因此砂带切削性能强，容屑空间大，加工质量好。图6-15砂带结构1—基体2—底胶3—复胶4—磨粒砂带磨削的特点（1）生产率高，铣削或砂轮磨削的4~10倍；（2）切削力小、变形小，加工精度高。适于加工细长轴和薄壁零件；（3）表面粗糙度值小，Ra0.4~0.2μm；（4）散热好，不需冷却液；（5）应用范围广，外圆、内圆、平面等；（6）成本低。三、外圆表面的光整加工（一）高精度磨削表面粗糙度Ra0.16μm的磨削工艺。精密磨削：Ra0.16~0.06μm；超精密磨削：Ra0.04~0.02μm；镜面磨削：Ra0.01μm；1、高精度磨削原理砂轮经过精细修正，使磨粒形成能同时参加切削的许多等高微刃，从而磨削出表面粗糙度值较小的表面。2、影响高精度磨削的主要因素（1）砂轮选用60~80粒度砂轮，精细修正，可进行超精密磨削；选用W10~W20细微粒树脂结合剂砂轮，弹性好，可进行超精磨削或镜面磨削。（2）砂轮的修正（3）磨削用量的选择不烧伤的前提下，较小的vg；较大的fa，磨削深度ap应取小值。（4）磨床磨床应具有较高的精度和较大的刚度。（二）超精研1、超精研工作原理超精研是采用细粒度的磨条在一定的压力和切削速度下作往复运动，对工件表面进行光整加工的方法。2、超精研的切削过程（1）强烈切削阶段：由于工件表面粗糙，少数凸峰上的压强很大，破坏了油膜，故切削作用强烈。（2）正常切削阶段：当少数凸峰被研磨平之后，接触面积增加、单位面积上的压力下降，致使切削作用减弱而进入正常切削阶段。（3）微弱切削阶段：接触面积增大，压力更低，磨条产生光滑表面，对工件表面进行抛光。（4）自动停止切削阶段：工件表面被研平，单位面积上的压力极低，磨条与工件之间又形成油膜，不再接触，故切削自动停止。3、超精研的特点切削速度低、发热小，无烧伤，不能纠正工件的圆度和同轴度误差。只能提高零件的表面粗糙度Ra=0.08~0.01m。（三）研磨在采用精密的定型研磨工具的情况下，可以达到很高的尺寸精度和形状精度，表面粗糙度可达Rz0.04～Rz0.4，多用于精密偶件、精密量规和精密量块等的最终加工。1、研磨原理它是通过介于工件与硬质研具间磨料或研磨液的流动，在工件和研磨剂之间产生机械摩擦或机械化学作用来去除微小加工余量的。研磨的切削过程（1）磨粒在一定压力的作用下滚动、滑动、刮擦和挤压，切下表层细微材料层。（2）磨粒与工件接触点处产生局部高温、高压和挤压作用，进一步形成平滑表面。（3）研磨液中的硬脂酸或草酸，与工件表面的氧化膜产生化学作用，产生软化，易于被磨粒切除。2、研磨加工的特点（1）常采用铸铁、铜、青铜、巴氏合金、塑料及木硬等比工件软的材料制成研具。（2）研磨时研具和工件的相对运动是较复杂的，因此每一磨粒不会在工件表面上重复自己的运动轨迹，这样就有可能均匀地切除工件表面的凸峰。（3）研磨加工不仅具有磨粒切削金属的机械加工作用，同时还有化学作用。（4）研磨可以获得很高的尺寸精度和小的表面粗糙度值，也可以提高工件表面的宏观形状精度，但不能提高工件表面间的位置精度。3、研具材料研磨工具的材料应软硬适当，一般选用比工件材料软且组织均匀的材料。铸铁研具则适用于精研加工。因铸铁研具适用于加工各种材料的工件，能保证较好的研磨质量和较高的生产率，研具制造容易，成本低。铜、铝等软金属研具较铸铁研具容易嵌入较大的磨料，它们适用于切除较大余量的粗研加工。4、研磨方法手工研磨：生产率低，劳动强度大。机械研磨：生产率高，批量生产。（1）自由嵌砂研磨：研磨剂连续加注到工作区，研磨剂多，生产率高，用于粗研；（2）强迫嵌砂研磨：磨粒数量少，生产率低，磨粒钝化，切削作用弱化，刮擦、挤压、抛光作用强，精度高，粗糙度值小，用于精研；（3）无嵌砂研磨：硬材料研具＋软磨料，极细表面。5、研磨剂磨料：--金钢石粉（C）及碳化硼（B4C），用于硬质合金的研磨加工；--氧化铬（Cr2O3）和氧化铁（Fe2O3）极细磨料，用于表面粗糙度值小的表面加工；--碳化硅（SiC）及氧化铝（A12O3）是一般常用的两种磨料。油脂：变压器油、凡士林油、锭子油、油酸和葵花子油等。（四）珩磨珩磨加工过程基本上与超精研加工相同，开始时珩磨头或珩磨轮与工件接触面积小，单位面积压力大，而且珩磨头或珩磨轮上的磨粒有自励性，故切削作用强烈。随着工件加工表面粗糙度的凸峰被逐渐磨平，压强下降，磨粒的切削作用也就逐渐趋于停止。珩磨轮的结构图图6-23珩磨轮的结构图（五）抛光抛光与研磨并没有本质上的区别，只是其工具由软质材料制成。1、机械抛光所用的研具常用帆布、毛毡等做成，它们可对平面、外圆、沟槽等进行抛光。抛光磨料可用氧化铬、氧化铁等，也可用按一定化学成分配合制成的抛光膏。2、液体抛光是将含磨料的磨削液经喷嘴用6～8个大气压高速喷向已加工表面，磨料颗粒就能将原来已加工过的工件表面上的凸峰击平，而得到极光滑的表面。（六）滚压1、滚压的加工原理滚压加工是利用硬度比工件高的滚压工具（滚轮或滚珠），对半精加工零件的表面在常温下加压，使受压点产生弹性及塑性变形，产生加工硬化，提高零件表面硬度、耐磨性和疲劳强度的加工方法。滚压工具结构图滚轮工作面结构磨IT7~IT6Ra0.8~0.4研磨或超级光磨IT5~IT3Ra0.1~0.008粗车IT13~IT11Ra50~12.5半精车IT10~IT9Ra6.3~3.2粗磨IT8~IT7Ra1.6~0.8精磨IT6~IT5Ra0.4~0.2高精度小粗糙度值磨IT5~IT3Ra0.1~0.008精车IT8~IT6Ra1.6~0.8精细车IT6~IT5Ra0.4~0.2研磨IT5~IT4Ra0.2~0.012外圆表面加工方案