1、7.3.2 珩磨 珩磨是磨削加工的 1 种特殊形式，属于光整加工。需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨加工范围比较广，特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理，对于某些零件，珩磨已成为典型的光整加工方法，如发动机的气缸套，连杆孔和液压缸筒等。 （1）珩磨原理 在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。 （2）珩磨方法 珩磨所用的工具是由若干砂条 ( 油石 ) 组成的珩磨头，四周砂条能作径向张缩，并以一定的压力与孔表面接触，珩磨头上的砂条有 3 种运动 ( 如 图 7.3 a ) ；即旋
2、转运动、往复运动和加压力的径向运动。珩磨头与工件之间的旋转和往复运动，使砂条的磨粒在孔表面上的切削轨迹形成交叉而又不相重复的网纹。珩磨时磨条便从工件上切去极薄的一层材料，并在孔表面形成交叉而不重复的网纹切痕 ( 如图 7.3 b ), 这种交叉而不重复的网纹切痕有利于贮存润滑油，使零件表面之间易形成 层油膜，从而减少零件间的表面磨损。 （3）珩磨的特点 1）珩磨时砂条与工件孔壁的接触面积很大，磨粒的垂直负荷仅为磨削的 1/501/100 。此外，珩磨的切削速度较低，一般在 100m/min 以下，仅为普通磨削的 1/301/100 。在珩磨时，注入的大量切削液，可使脱落的磨粒及时冲走，还可使加
3、工表面得到充分冷却，所以工件发热少，不易烧伤，而且变形层很薄，从而可获得较高的表面质量。 2）珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度，珩磨能获得的孔的精度为 IT6IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.20.025 。由于在珩模时，表面的突出部分总是先与沙条接触而先被磨去，直至砂条与工件表面完全接触，因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正，孔的形状误差一般小于 0.005mm 。 3）珩磨头与机床主轴采用浮动联接，珩磨头工作时，由工件孔壁作导向，沿预加工孔的中心线作往复运动，故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度
4、。一般镗孔后的珩磨余量为 0.050.08mm ，铰孔后的珩磨余量为 0.020.04mm ，磨孔后珩磨余量为 0.010.02mm 。余量较大时可分粗、精两次珩磨。 4）珩磨孔的生产率高，机动时间短，珩磨 1 个孔仅需要 23min ，加工质量高，加工范围大，可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等，但不宜加工韧性大的有色金属，加工的孔径为 15 500mm ，孔的深径比可达 10 以上。 珩磨工艺及其在汽车零部件制造中的应用作者：熊元一 郭建忠 侯军丽 李贵贤摘要:珩磨工艺(HoningProcess)是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能去除较大的加
5、工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽车零部件的制造中应用很广泛。 珩磨加工原理 珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石,由涨开机构（有旋转式和推进） 。珩磨工艺(Honing Process)是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽车零部件的制造中应用很广泛。 珩磨加工原理 珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石,由涨开机构（有旋转式和推进式两种）将油石沿径向涨开, 使其压向工件孔壁, 以便产生一定的面接触。同时使珩
6、磨头旋转和往复运动,零件不动 ;或珩磨头只作旋转运动, 工件往复运动, 从而实现珩磨。在大多数情况下,珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。这样,加工时珩磨头以工件孔壁作导向。因而加工精度受机床本身精度的影响较小,孔表面的形成基本上具有创制过程的特点。所谓创制过程是油石和孔壁相互对研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理类似两块平面运动的平板相互对研而形成平面的原理。珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动,使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹,而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数, 因而两次行程间,珩磨头相对工件在周向错开一定角度,这样的运动使珩磨头上的每一个磨
7、粒在孔壁上的运动轨迹亦不会重复。此外,珩磨头每转一转, 油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠度,使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样,在整个珩磨过程中, 孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等。因此,随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点,不断将这些干涉点磨去并产生新的更多的干涉点,又不断磨去, 使孔和油石表面接触面积不断增加,相互干涉的程度和切削作用不断减弱,孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高,最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度,在可能的情况下, 珩磨中经常使零件掉头,或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。 需要说明的一点:由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料,加工
8、中油石磨损很小,即油石受工件修整量很小。因此,孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。所以在用金刚石和立方氮化硼油石时,珩磨前要很好地修整油石,以确保孔的精度。珩磨的切削过程： 定压进给珩磨 定压进给中进给机构以恒定的压力压向孔壁,共分三个阶段。第一个阶段是脱落切削阶段,这种定压珩磨, 开始时由于孔壁粗糙,油石与孔壁接触面积很小, 接触压力大, 孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接触压力大,加上切屑对油石粘结剂的磨耗,使磨粒与粘结剂的结合强度下降, 因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落,油石面即露出新磨粒,此即油石自锐。第二阶段是破碎切削阶段,随着珩磨的进行, 孔表面越来越光,
9、与油石接触面积越来越大,单位面积的接触压力下降,切削效率降低。同时切下的切屑小而细,这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。因此,油石磨粒脱落很少, 此时磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。第三阶段为堵塞切削阶段,继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大,极细的切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除,造成油石堵塞, 变得很光滑。因此油石切削能力极低 , 相当于抛光。若继续珩磨,油石堵塞严重而产生粘结性堵塞时,油石完全失去切削能力并严重发热,孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。 定量进给珩磨 定量进给珩磨时,进给机构以恒定的速度扩张进给
10、, 使磨粒强制性地切入工件。因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削,不可能产生堵塞切削现象。因为当油石产生堵塞切削力下降时, 进给量大于实际磨削量, 此时珩磨压力增高,从而使磨粒脱落、破碎, 切削作用增强。用此种方法珩磨时,为了提高孔精度和表面粗糙度, 最后可用不进给珩磨一定时间。定压-定量进给珩磨 开始时以定压进给珩磨,当油石进入堵塞切削阶段时,转换为定量进给珩磨,以提高效率。最后可用不进给珩磨,提高孔的精度和表面粗糙度。 珩磨加工特点： 加工精度高 特别是一些中小型的通孔，其圆柱度可达 0.001mm 以内。一些壁厚不均匀的零件, 如连杆, 其圆度能达到 0.002mm。对于大孔(孔径在 2
11、00mm 以上), 圆度也可达 0.005mm,如果没有环槽或径向孔等,直线度达到 0.01mm/1m 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高,因为磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外,会产生偏差, 特别是小孔加工,磨削精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度,要想提高零件的位置精度,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度(面板安装在冲程托架上 ,调整使它与旋转主轴垂直,零件靠在面板上加工即可)。表面质量好 表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比） ，因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品的使用寿
12、命。珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一） ，且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，这样珩磨时，工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。加工范围广 主要加工各种圆柱形孔：通孔、轴向和径向有间断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔、盲孔、多台阶孔等。另外,用专用珩磨头, 还可加工圆锥孔、椭圆孔等,但由于珩磨头结构复杂,一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体,但其去除的余量远远小于内圆珩磨的余量。珩磨几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用，进一步拓展了珩磨的运用领域，同时也大大提高了珩磨加工的效率。切削余量少 为达
13、到图纸所要求的精度，采用珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一种加工方法。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作为导向来切除工件多余的余量而达到工件所需的精度。珩磨时，珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐渐珩至需去除余量最少的地方。纠孔能力强 由于其余各种加工工艺方面存在不足，致使在加工过程中会出现一些加工缺陷。如：失圆、喇叭口、波纹孔、尺寸小、腰鼓形、锥度、镗刀纹、铰刀纹、彩虹状、孔偏及表面粗糙度等。采用珩磨工艺加工可以通过去除最少加工余量而极大地改善孔和外圆的尺寸精度、圆度、直线度、圆柱度和表面粗糙度。 珩磨技术在汽车制造中的应用 先进的精密孔加工设备和技术在汽车及零部件加工业的应用十
14、分广泛，比较典型的应用有发动机缸体、缸套、连杆、齿轮、油泵油嘴、刹车泵、刹车鼓、油缸、转向器、增压器等。如：珩磨在油泵油嘴行业的应用 善能 KGM-5000 系列珩磨机是针对油泵油嘴行业的柱塞而开发的高精度珩磨机，去除量为 0.01mm，加工总周期为 30 秒；圆度 0.0005mm；直线度 0.0007mm；表面粗糙度 Ra 0.06。实现了完全以珩代磨的目标，从而大大延长了提高了油泵油嘴的性能和寿命，完全达到家排污标准。珩磨在齿轮内孔中的应用 现在广泛使用珩磨工艺的汽车齿轮有行星轮、太阳轮、双联齿轮等。 珩磨在增压器零件上的应用 根据增压器中间壳的材料和内孔的特殊结构形式，可采用电镀金刚石
15、磨粒套作为珩磨工具，多立轴结构型式，可以实现在一个循环过程中完成粗加工、半精加工、精加工和去毛刺等多个加工部序，多工位转台可以实现加工过程的自动化，提高工作效率。 第十七讲 磨孔与孔的精密加工一、高速精细镗高速精细镗也称金刚镗，广泛应用于不适宜用于内圆磨削加工的各种结构零件的精密孔，例如发动机的气缸孔、连杆孔，活塞销孔以及变速箱的主轴孔等。由于高速精细镗切削速度高和切屑截面很小，因而切削力非常小，这就保证了加工过程中工艺系统弹性变形小，故可获得较高的加工精度和表面质量，孔径精度可达 IT6IT7 级，表面粗糙度可达 Ra0.80.1um。孔径在 15100mm范围内，尺寸误差可保持在 58 u
16、m 以内，还能获得较高的孔轴心线的位置精度。为保证加工质量，高速精细镗常分预、终两次进给。高速精细镗要求机床精度高、刚性好、传动平稳、能实现微量进给。一般采用硬质合金刀具，主要特点是主偏角较大(4590)，刀尖圆弧半径较小，故径向切削力小，有利于减小变形和振动。当要求表面粗糙度小于 Ra0.08 um时，须使用金刚石刀具。金刚石刀具主要适用于铜、铝等有色金属及其合金的精密加工。二、内圆磨削内圆磨削是指用直径较小的砂轮加工圆柱孔、圆锥孔、孔端面和特殊形状内孔表面的方法。对于淬硬零件中的孔加工，磨孔是主要的加工方法。内孔为断续圆周表面（如有键槽或花键的孔）、阶梯孔及盲孔时，常采用磨孔作为精加工。磨
17、孔时砂轮的尺寸受被加工孔径尺寸的限制，一般砂轮直径为工件孔径的 0.50.9 倍，磨头轴的直径和长度也取决于被加工孔的直径和深度。故磨削速度低，磨头的刚度差，磨削质量和生产率均受到影响。磨孔的方式有中心内圆磨削、无心内圆磨削。中心内圆磨削是在普通内圆磨床或万能磨床上进行。无心内圆磨削是在无心内圆磨床上进行的，被加工工件多为薄壁件，不宜用夹盘夹紧，工件的内外圆同轴度要求较高。这种磨削方法多用于磨削轴承环类型的零件，其工艺特点是精度高，要求机床具有高精度、高的自动化程度和高的生产率，以适应大批大量生产。由于内圆磨削的工作条件必外圆磨削差，故内圆磨削有如下特点：1）磨孔用的砂轮直径受到工件孔径的限制
18、。约为孔径的 0.50.9 倍，砂轮直径小则磨耗快，因此经常需要修整和更换，增加了辅助时间。2）由于选择直径较小的砂轮，磨削时要达到砂轮圆周速度 2530m/s 是很困难的。因此，磨削速度比外圆磨削速度低的多，故孔的表面质量较低，生产效率也不高。近些年来已制成有 100000r/min 的风动磨头，以便磨削 12mm 直径的孔。3）砂轮轴的直径受到孔径和长度的限制，又是悬臂安装，故刚性差，容易弯曲和变形，产生内圆磨削砂轮轴的偏移，从而影响加工精度和表面质量。4）砂轮与孔的接触面积大，单位面积压力小，砂粒不易脱落，砂轮显得硬，工件易发生烧伤，故应选用较软的砂轮。5）切削液不易进入磨削区，排屑较困
19、难，磨屑易积集在磨粒间的空隙中，容易堵塞砂轮，影响砂轮的切削性能。6）磨削时，砂轮与孔的接触长度经常改变。当砂轮有一部分超出孔外时，其接触长度较短，切削力较小，砂轮主轴所产生的压移量比磨削孔的中部时为小，此时被磨去的金属层较多，从而形成“喇叭口”。为了减小或消除其误差，加工时应控制砂轮超出孔外的长度不大于 1/21/3 砂轮宽度。内圆磨削精度可达 IT7，表面粗糙度可达 Ra0.40.2um。由于以上原因，内圆磨削生产率较低，加工精度不高，一般为 IT8-IT7，粗糙度值为 Ra1.60.2um。磨孔一般适用于淬硬工件孔的精加工。磨孔与铰孔、拉孔相比，能校正原孔的轴线偏斜，提高孔的位置精度，但
20、生产率比铰孔、拉孔低，在单件、小批生产中应用较多。二、珩磨孔1.珩磨原理及珩磨头珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。珩磨时，工件固定不动，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。在相对运动过程中，磨条以一定压力作用于工件表面，从工件表面上切除一层极薄的材料，其切削轨迹是交叉的网纹。为使砂条磨粒的运动轨迹不重复，珩磨头回转运动的每分钟转数与珩磨头每分钟往复行程数应互成质数。2.珩磨的工艺特点及应用范围1）珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为 IT7IT6 级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在 35m 的范围之内，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。2）珩磨能获得
21、较高的表面质量，表面粗糙度 Ra 为 0.20.025m，表层金属的变质缺陷层深度极微（2.525m）。3）与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高，所以珩磨仍有较高的生产率。珩磨在大批大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工，孔径范围一般为 15500或更大，并可加工长径比大于 10 的深孔。但珩磨不适用于加工塑性较大的有色金属工件上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等断续表面。第十八讲 平面加工概述一、平面加工方法平面是箱体、盘形件和板形件的主要表面之一。根据平面所起的作用不同，可以将其分为非结合面、结合面、导向平面、测量工具的
22、工作平面等。平面加工的方法通常有刨、铣、拉、车、磨及光整加工等。其中，铣、刨为主要加工方法。二、平面加工方案及选择由于平面作用不同，其技术要求也不同，故应采用不同的加工方案，以保证平面质量。常用的平面加工方案见下表序号加工方案经济精度级表面粗糙度Ra 值/um适用范围1 粗车半精车 IT9 6.33.22 粗车半精车精车 IT37 1.60.83 粗车半精车磨削 IT86 0.80.2回转体零件的端面4 粗刨(或粗铣)精刨(或精铣) ITl08 6.31.6 精度要求不太高的不淬硬平面5 粗刨(或粗铣)精刨(或精铣)刮研 IT76 0.80.1精度要求较高的不淬硬平面6 粗刨(或粗铣)精刨(或
23、精铣)磨削 IT7 0.80.27粗刨(或粗铣)精刨(或精铣)粗磨精磨IT76 0.40.02精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面8 粗铣拉 IT97 0.80.2大量生产，较小的平面(精度视拉刀精度而定)9 粗铣精铣磨削研磨 IT5 以上 0.10.006 高精度平面刨削与插削一、刨床与插床刨床类机床按其结构特征可分为牛头刨床、龙门刨床和插床。1牛头刨床牛头刨床主要由床身、滑枕、刀架、工作台、横梁等组成，如下图所示。因其滑枕和刀架形似牛头而得名。牛头刨床工作时，装有刀架的滑枕 3 由床身内部的摆杆带动，沿床身顶部的导轨作直线往复运动，使刀具实现切削过程的主运动，通过调整变速手柄 5可以改变滑枕的
24、运动速度，行程长度则可通过滑枕行程调节柄 6 调节。刀具安装在刀架 2 前端的抬刀板上，转动刀架上方的手轮，可使刀架沿滑枕前端的垂直导轨上下移动。刀架还可沿水平轴偏转，用以刨削侧面和斜面。滑枕回程时，抬刀板可将刨刀朝前上方抬起，以免刀具擦伤已加工表面。夹具或工件则安装在工作台 1 上，并可沿横梁 8 上的导轨作间歇的横向移动，实现切削过程的进给运动。横梁 8 还可沿床身的竖直导轨上、下移动，以调整工件与刨刀的相对位置。牛头刨床外形图1工作台 2刀架 3滑枕 4床身 5变速手柄6滑枕行程调节柄 7横向进给手柄 8横梁牛头刨床的主参数是最大刨削长度。它适于单件小批生产或机修车间，用来加工中、小型工
25、件。2龙门刨床下为龙门刨床的外形图，因它有一个“龙门”式框架而得名。龙门刨床外形图1、8侧刀架 2横梁 3、7立柱 4顶梁 5立刀架 9工作台 10床身龙门刨床工作时，工件装夹在工作台 9 上，随工作台沿床身导轨作直线往复运动以实现切削过程的主运动。装在横梁 2 上的立刀架 5、6 可沿横梁导轨作间歇的横向进给运动，用以刨削工件的水平面，立刀架上的溜板还可使刨刀上下移动，作切人运动或刨竖直平面。此外，刀架溜板还能绕水平轴调整至一定的角度位置，以加工斜面。装在左、右立柱上的侧刀架 1 和 8 可沿立柱导轨作垂直方向的间歇进给运动，以刨削工件的竖直平面。横梁还可沿立柱导轨升降，以便根据工件的高度调
26、整刀具的位置。另外，各个刀架都有自动抬刀装置，在工作台回程时，自动将刀板抬起，避免刀具擦伤已加工表面。龙门刨床的主参数是最大刨削宽度。与牛头刨床相比，其形体大、结构复杂、刚性好，传动平稳、工作行程长，主要用来加工大型零件的平面，或同时加工数个中、小型零件，加工精度和生产率都比牛头刨床高。常用刨刀及其应用a)平面刨刀 b)台阶偏刀 c)普通偏刀 d)台阶偏刀e)角度刀 f)切刀 g)弯切刀 h)割槽刀3插床插床外形图1床身 2横滑板 3纵滑板 4圆工作台 5滑枕 6立柱插床实质上是立式刨床，如上图所示。加工时，滑枕 5 带动刀具沿立柱导轨作直线往复运动，实现切削过程的主运动。工件安装在工作台 4
27、 上，工作台可实现纵向、横向和圆周方向的间歇进给运动。工作台的旋转运动，除了作圆周进给外，还可进行圆周分度。滑枕还可以在垂直平面内相对立柱倾斜08，以便加工斜槽和斜面。插床的主参数是最大插削长度，主要用于单件、小批量生产中加工工件的内表面，如方孔、各种多边形孔和键槽等，特别适合加工不通孔或有台阶的内表面。二、刨刀与插刀刨削所用的工具是刨刀，常用的刨刀有平面刨刀、偏刀、角度刀及成形刀等，如下图所示。刨刀的几何参数与车刀相似，但是它切人和切出工件时，冲击很大，容易发生“崩刀”或“扎刀”现象。因而刨刀刀杆截面较粗大，以增加刀杆刚性和防止折断，而且往往做成弯头的，这样弯头刨刀刀刃碰到工件上的硬点时，比
28、较容易弯曲变形，而不会象直头刨刀那样使刀尖扎人工件，破坏工件表面和损坏刀具，如下图所示。直头刨刀和弯头刨刀a)直头刨刀 b)弯头刨刀下图是常用插刀的形状。插削与刨削基本相同，只是刨刀在水平方向进行切削而插刀则在垂直方向进行切削。为了避免插刀的刀杆与工件相碰，插刀刀刃应该突出于刀杆。当插削长度较长，刀杆刚性较差时，水平方向的切削分力会使刀杆弯曲，产生“让刀”现象，因此应适当减小插刀的前角与后角，并降低进给量的大小，以减少水平切削分力。常用插刀的形状a)尖刀 b)切刀 c)装在插刀柄中的刀头 d)插刀柄 e)套式插刀（三）、刨削加工的应用范围及工艺特点刨削主要用于加工平面和直槽。如果对机床进行适当
29、的调整或使用专用夹具，还可用于加工齿条、齿轮、花键以及母线为直线的成形面等。刨削加工精度一般可达 IT8IT7，表面粗糙度 Ra 值可达 6.31.6um。刨削加工的工艺特点如下：1刨床结构简单，调整、操作方便；刀具制造、刃磨容易，加工费用低。2刨削特别适宜加工尺寸较大的 T 形槽、燕尾槽及窄长的平面。3刨削加工精度较低。粗刨的尺寸公差等级为 ITl3ITll，表面粗糙度Ra 值 12.5um；精刨后尺寸公差等级 IT9IT7，表面粗糙度 Ra 值 3.21.6um，直线度为 0.040.08mm/m.4刨削生产率较低。因刨削有空行程损失，主运动部件反向惯性力较大，故刨削速度低，生产率低。但在
30、加工窄长面和进行多件或多刀加工时，刨削生产率却很高。第二十三讲 机械加工精度一、基本概念 机械加工精度： 指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的互相位置）与理想几何参数的符合程度。 加工误差： 指加工后零件的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的互相位置）对理想几何参数的偏离程度。 加工原理误差： 指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。 系统误差： 在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向都保持不变，或者按一定规律变化，统称为系统误差。 随机误差： 在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向的变化是属于随机性的，称为随机误差。 调整误差： 在机械加工的每一个工
31、序中，总是要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。 机床误差：A)导轨的导向误差：指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想方向的偏差。B)主轴的回转误差：指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。C)传动链的传动误差：指内联系的传动链中首末两端传动元件之间，相对运动的误差。 工艺系统刚度： 指工件加工表面在切削力法向分力Fy 的作用下，刀具相对工件在该方向上位移 y 的比值。 误差的敏感方向： 对加工精度影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法向）。二、影响机械加工精度的因素1. 影响机械加工精度的工艺系统几何因素（1）加工原理误差（2）调整误差（3
32、）机床误差（4）夹具的制造误差与磨损（5）刀具的制造误差与磨损2.工艺系统的受力变形（1）工艺系统的刚度（2）机床部件刚度减小工艺系统的受力变形影响的措施：（1）提高工艺系统的刚度：a.合理的结构设计b.提高连接表面的接触刚度c.采用合理的装夹和加工方式（2）减小载荷及其变化3.工艺系统的热变形（1）工件热变形（2）刀具热变形（3）机床热变形减小工艺系统的热变形影响措施：（1）减小热源的发热和隔离热源（2）均衡温度场（3）采用合理的机床部件结构及装配基准（4）加速达到热平衡状态（5）控制环境温度三、保证和提高加工精度的途径1误差预防（1）合理采用先进工艺与设备（2）直接减少原始误差法（3）转移
33、原始误差发（4）均分原始误差（5）均化原始误差（6）就地加工法2误差补偿法（1）在线检测（2）偶件自动配磨（3）积极控制起决定作用的误差因素第十一讲 外圆面加工 1 轴类零件加工一.概述1.轴类零件的功用与结构特点功用支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一定的回转精度结构回转体零件，长度大于直径光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴和花键轴等）刚性轴（L/d12）挠性轴（L/d12）圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、花键、其他表面2.轴类零件的技术要求按功用和工作条件直径精度IT69 级，可达 IT5 级。几何形状精度（圆度、圆柱度等）公差的 1/2，1/4相互位置精
34、度（同轴度）0.010.03mm，0.0010.005mm表面粗糙度Ra0.20.8m，Ra0.83.2m热处理（表面淬火、渗碳淬火等），动平衡，探伤，过渡圆角3.轴类零件的材料及毛坯一般轴类45 钢，正火、调质、淬火中等精度和转速较高40Cr 等合金结构钢，调质和表面淬火高精度轴轴承钢 GCr15、弹簧钢 65Mn，调质和表面淬火高转速和重载荷20CrMnTi、20Cr，38CrMoAl，渗碳淬火或氮化结构复杂（曲轴）HT400、QT600、QT450、QT400一般轴棒料重要轴锻件大型、结构复杂轴铸件单件小批生产自由锻；成批大量生产模锻二.轴类零件的外圆表面加工1.外圆表面的车削加工（1）
35、车削外圆各个加工阶段粗车、半精车、精车、精细车（2）细长轴外圆表面的车削长径比（L/D20）1）车削特点刚性差，易弯曲变形和振动热膨胀，弯曲变形刀具磨损大2）先进方法一夹一顶，用 4 钢丝，避免弯曲力矩弹性顶尖，避免受热弯曲变形跟刀架，提高刚度，仔细调整则大主偏角车刀，r=7593反向进给切削，减少弯曲变形2.外圆表面的磨削加工粗磨IT89 级，Ra0.81.6m精磨IT67 级，Ra0.20.8m细磨（精密磨削）IT56 级，Ra0.10.2m镜面磨Ra0.01m（1）中心磨削外圆磨床两顶尖定位（2）无心磨削无心磨床自定位精度 IT67 级，Ra0.20.8m，位置精度不高，不能加工圆周不连
36、续工件生产率高，可实现自动磨削，适合于大批量生产。（3）砂带磨削砂带磨粒磨削、抛光Ra0.20.8m，最高 Ra0.02m，表面不烧伤。弹性磨削，切削力小，适宜加工细长轴等零件。设备简单，成本低，安全，生产率高3.外圆表面的精密加工（1）高精度磨削小于 Ra0.1m精密磨削Ra0.10.05m超精密磨削Ra0.050.025m镜面磨削Ra0.01m实质磨粒微刃等高性参加磨削的磨粒多，微细切屑半钝化磨粒摩擦抛光钝化期挤压抛光（2）超精加工油石加压力振动纵向进给，工件低速回转不重复轨迹强烈切削阶段压强大，油膜被破坏，切削作用强烈正常切削阶段压强降低,切削作用减弱微弱切削阶段压强更低，摩擦抛光作用自
37、动停止切削阶段压强很小,形成油膜，切削作用停止磨粒摩擦抛光，交叉网纹Ra0.010.1m，速度低,压力小,发热少,表面不烧伤，不能纠正形状和位置误差（3）研磨研具与加工面相对运动，磨粒、研磨剂研去材料机械切削作用磨粒受压刮擦和挤压切除微细材料物理作用磨粒局部压力大高温、挤压作用化学作用研磨剂表面氧化变软，加速研磨运动较复杂轨迹不重复，Ra0.010.2m提高尺寸形状精度不提高位置精度设备简便生产率低，手研劳动强度大（4）滚压滚轮或滚珠加压弹性和塑性变形降低表面粗糙度值（Ra0.050.4m），不提高形状和位置精度金属晶粒变细，纤维状残余压应力抗疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性高设备简单，生产率高，工
38、艺范围广。适用于塑性材料三轴类零件加工工艺分析1.车床主轴的加工工艺主要技术要求有：支承轴颈 A、B：圆度、圆跳动 0.005，接触率70%，IT5 级，Ra0.4莫氏锥孔：圆跳动，近 0.005，远 0.01，接触率70%，Ra0.4，淬硬短锥 C 和端面 D：圆跳动 0.008，Ra0.8，淬硬配合轴颈：尺寸 IT56 级，圆跳动 0.015其他表面：定位轴肩与中心线的垂直度，螺纹与中心线的同轴度等材料 45 钢，毛坯为模锻件，大批量生产主轴加工工艺过程略2.车床主轴的加工工艺分析（1）定位基准的选择最常用两中心孔设计基准基准重合一次安装中能多加工基准统一（锥堵或锥堵心轴）尽量减少更换次数
39、支承轴颈定位基准重合磨锥孔保证相互位置精度中心孔和支承轴颈互为基准、反复加工的原则工艺过程实质定位基准的准备和转换的过程（2）加工阶段的划分以主要表面（特别是支承轴颈）的加工为主，分：粗加工阶段调质前的工序半精加工阶段调质后到表面淬火间的工序精加工阶段表面淬火后的工序，其它次要表面适当穿插其中（3）合理安排热处理工序毛坯锻造正火消除应力，改善切削性能粗加工调质提高力学性能，为表面淬火准备半精加工表面淬火提高耐磨性（4）加工顺序的安排先基准后其它、先粗后精、先主后次、穿插进行的原则：锻造正火车端面钻中心孔粗车调质半精车精车表面淬火粗、精磨外圆表面磨锥孔（5）次要表面的加工安排通孔调质、半精车后减少弯曲变形，定位准确，主轴壁厚均匀花键、键槽精车或粗磨后免断续切削的振动，保护刀具螺纹局部淬火后淬火变形会影响螺纹和支承轴颈的同轴度（6）主轴锥孔的磨削专用夹具保证加工精度
