金屬工藝學(xué)第五篇 第五章典型表面加工分析

第一節(jié)外圓面的加工第二節(jié)孔的加工第三節(jié)平面的加工第五節(jié)螺紋的加工第六節(jié)齒輪齒形的加工第五章典型表面加工分析

不論零件多么復(fù)雜，其表面都可以由一些典型的表面構(gòu)成，因此，零件的加工過程就是表面的形成過程。欲獲得符合要求的表面，應(yīng)包括形狀、尺寸及達(dá)到一定的技術(shù)要求。同一零件的不同加工方法獲得的精度不同，同一精度的加工方式也多種多樣。所選加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度要與加工表面的要求相適應(yīng)；所選加工方法要與零件材料的切削加工性及產(chǎn)品的生產(chǎn)類型相適應(yīng)；幾種加工方法配合使用；表面加工要分階段進(jìn)行： 為了保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，整個(gè)加工過程應(yīng)分階段進(jìn)行，即分為粗加工、半精加工及精加工三階段。為了選取合理的加工方法，應(yīng)該遵循下列原則：粗加工：切除各加工表面上的大部分加工余 量，并完成精基準(zhǔn)的加工。 先進(jìn)行粗加工，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，如砂眼、裂紋、局部余量不足等，避免對(duì)不合格毛坯繼續(xù)加工而造成浪費(fèi)。半精加工：為各主要表面的精加工作準(zhǔn)備（達(dá) 到一定的精度要求并留有精加工余量），并完成一些次要表面的加工。精加工：獲得符合精度和表面粗糙度要求的表 面。

粗加工時(shí)，背吃刀量和進(jìn)給量大，切削力大，產(chǎn)生的切削熱多。由于工件受力變形、受熱變形以及內(nèi)應(yīng)力重新分布等，將破壞已加工表面的精度，因此，只有在粗加工之后再進(jìn)行精加工，才能保證質(zhì)量要求。

另外，分階段加工，有利于合理利用機(jī)床，保持精密機(jī)床的精度，延長機(jī)床壽命。第一節(jié)外圓面的加工一、各種表面的加工要求尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面質(zhì)量二、外圓加工

主要以車削和磨削為主返回第二節(jié)孔的加工

常用的孔： 緊固孔和其它非配合的孔； 回轉(zhuǎn)體零件上的孔； 箱體類零件上的孔； 深孔，即L/D>5~10的孔； 圓錐孔。返回第三節(jié)平面的加工

根據(jù)所起的作用，一般分為：

非結(jié)合面

有外觀或防腐需要時(shí)才加工；

結(jié)合面和重要結(jié)合面

零件的固定連接平面；

導(dǎo)向平面機(jī)床導(dǎo)軌面；

精密測量工具的工作面

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加工方法的選擇

回轉(zhuǎn)體； 其它類型的表面； 淬硬平面與薄片工件； 精密平面； 大批大量生產(chǎn)加工要求較高且面積不大 的平面； 有色金屬零件。第五節(jié)螺紋的加工

常用螺紋：緊固螺紋

：用于零件的固定連接，如普通螺紋、管螺紋。螺紋牙型多為三角形。普通螺紋：要求旋入性及連接可靠性管螺紋：要求密封性及連接可靠性傳動(dòng)螺紋：傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力或位移。牙型多為梯形或鋸齒形。要求傳動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、接觸良好、耐磨。返回

加工方法：

切削、滾壓一、攻螺紋和套螺紋加工直徑較小的三角螺紋，精度低。絲錐扳牙

成形車刀螺紋梳刀二、車螺紋2、梳形銑刀銑螺紋3、旋風(fēng)銑螺紋三、銑螺紋1、盤形銑刀銑削螺紋四、磨螺紋五、滾壓螺紋

兩種：搓螺紋、滾螺紋

比較：

搓螺紋生產(chǎn)率高于滾螺紋； 滾螺紋質(zhì)量高于搓螺紋； 搓螺紋加工范圍小于滾螺紋。

工藝特點(diǎn)：

螺紋質(zhì)量高、性能好； 材料利用率高； 生產(chǎn)率高； 對(duì)毛坯精度、材料塑性、硬度要求 高，不適合薄壁件。第六節(jié)齒輪齒形的加工一、概述

古代的齒輪是用手工修銼成形的;

1540年，意大利的托里亞諾在制造鐘表時(shí)，制成一臺(tái)使用旋轉(zhuǎn)銼刀的切齒裝置；

1783年，法國的勒內(nèi)制成了使用銑刀的齒輪加工機(jī)床，并有切削齒條和內(nèi)齒輪的附件；

1820年前后，英國的懷特制造出第一臺(tái)既能加工圓柱齒輪又能加工圓錐齒輪的機(jī)床。返回

1835年，英國的惠特沃思獲得蝸輪滾齒機(jī)的 專利；

1858年，席勒取得圓柱齒輪滾齒機(jī)的專利；

1884年，美國的比爾格拉姆發(fā)明了采用單刨 刀按展成法加工的直齒錐齒輪刨齒機(jī)；

1897年德國的普福特制成帶差動(dòng)機(jī)構(gòu)的滾齒 機(jī)，圓滿解決了加工斜齒輪的問題；

1897年美國的費(fèi)洛斯制成了插齒機(jī)；

1900年，美國的比爾設(shè)計(jì)了雙刀盤銑削直齒 錐齒輪的機(jī)床；

1905年在美國制造出帶有兩把刨刀的直齒錐 齒輪刨齒機(jī)，又于1913年制成弧齒錐齒輪銑 齒機(jī)；1923年，出現(xiàn)了準(zhǔn)漸開線齒錐齒輪銑 齒機(jī)；30年代研制成能把直齒錐齒輪一次拉 削成形的拉齒機(jī)，主要用于汽車差動(dòng)齒輪的 制造；

1930年左右在美國制成剃齒機(jī)；1956年 制成 珩齒機(jī)；

1944年，瑞士厄利康公司制成延長外擺線齒 錐齒輪銑齒機(jī)；1、技術(shù)要求

傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；傳動(dòng)的平穩(wěn)性；載荷分布的均勻性；傳動(dòng)側(cè)隙。2、精度

齒輪及齒輪副共有12級(jí)精度，由高到低為1~12級(jí)，7級(jí)為常用級(jí)。

成形法特點(diǎn)：成形刀具與被切齒輪齒槽同形。齒形精度低，只能用于低速的 齒輪傳動(dòng)。3、加工方法齒輪加工的關(guān)鍵是齒形加工，按照成形原理分為兩類：

展成法特點(diǎn)：刀具與齒輪發(fā)生嚙合運(yùn)動(dòng)。齒形精度高，需專用設(shè)備。二、銑齒屬于成形法加工。

銑削時(shí)，銑刀做旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，工件隨工作臺(tái)作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。每銑完一個(gè)齒后，工件縱向退回原處，進(jìn)行分度后，再銑下一個(gè)齒槽，直至全部齒槽銑完為止。加工原理：銑刀的選擇：其中，當(dāng)量齒數(shù)式中：z——工件齒數(shù)；β——工件螺旋角齒輪銑刀分號(hào)

銑刀號(hào)數(shù)12345678銑制的齒數(shù)范圍12～1314～1617～2021～2526～3435～5455～134135以上特點(diǎn)：

設(shè)備為普通銑床，刀具成本低； 生產(chǎn)率低； 加工齒輪精度低。三、插齒插齒機(jī)1、加工原理相當(dāng)于一對(duì)圓柱齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)。插齒刀就是一個(gè)具有切削刃的齒輪。插齒刀

主運(yùn)動(dòng)：插齒刀的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

分齒運(yùn)動(dòng)：插齒刀與工件各繞自身軸線旋轉(zhuǎn) 的嚙合運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)關(guān)系為：

徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：插齒刀的向工件的徑向進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)，以切出工件的輪齒的 齒長。

讓刀運(yùn)動(dòng)：在插齒刀返回時(shí)，工件相對(duì)于插 齒刀的徑向退讓運(yùn)動(dòng)。以避免刀 面與已加工表面發(fā)生摩擦。2、主要運(yùn)動(dòng)3、特點(diǎn)生產(chǎn)率低；同一模數(shù)的插齒刀可以加工模數(shù)相同的各種不同齒數(shù)的圓柱齒輪；能加工用滾刀難以加工期內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪、扇形齒輪和齒條。四、滾齒滾齒機(jī)1、加工原理相當(dāng)于交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合。刀具呈蝸桿狀。利勃海爾滾齒機(jī)Y31系列立式滾齒機(jī)加工直徑(mm)：2000，3150，5000，8000，125002、三種運(yùn)動(dòng)：

主運(yùn)動(dòng)：即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

分齒運(yùn)動(dòng)：保證滾刀轉(zhuǎn)速和被切齒輪轉(zhuǎn)速之間 嚙合關(guān)系的運(yùn)動(dòng)；

軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：滾刀沿被切齒輪的軸軸線方向 作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。注：滾齒時(shí)，必須將滾刀搬動(dòng)一個(gè)角度，使刀齒運(yùn)動(dòng)方向與被切齒輪的輪齒方向一致。五、滾齒與插齒的比較相同點(diǎn)： 屬于展成法加工； 生產(chǎn)率均高于銑齒； 加工精度相當(dāng)且比銑齒高； 都可以用同一把刀具加工出同一模數(shù)各種 不同齒數(shù)的齒輪； 都適于大批大量生產(chǎn)。

加工質(zhì)量生產(chǎn)率應(yīng)用不同點(diǎn)：剃齒機(jī)

齒輪精加工常用： 剃齒、珩齒、 擠齒、磨齒、 研齒一、剃齒剃齒是用剃齒刀對(duì)齒輪的齒面進(jìn)行精加工的方法。剃齒時(shí)刀具與工件作一種自由嚙合的展成運(yùn)動(dòng)。安裝時(shí)，剃齒刀與工件軸線傾斜一個(gè)剃齒刀螺旋角β。剃齒刀的圓周速度分解為沿工件齒向的切向速度和沿工件齒面的法向速度，從而帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，使刀具在工件表面上剃下一層極薄的切屑。同時(shí)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以剃削輪齒的全長。1、加工原理

剃齒精度可達(dá)7～6級(jí)，表面粗糙度Ra0.8～ 0.4μm； 主要用于提高齒形精度和降低表面粗糙度； 生產(chǎn)率高，適應(yīng)于大批量的齒輪精加工。2、特點(diǎn)二、珩齒

加工原理與剃齒相同。主要作用是降低齒面粗糙度。生產(chǎn)率高，一般用于大批量加工8～6級(jí)精度的淬火齒輪。三、磨齒是一種最重要的齒形精加工方法，既可磨削不淬火的齒輪，又可磨削淬火的齒輪。加工精度可達(dá)6～4級(jí),Ra0.4～0.2μm。

成形法展成法錐形砂輪磨齒；雙碟形砂輪磨齒。有兩種磨齒形式：四、研齒

工件與研磨輪自由嚙合；研磨輪輕微制動(dòng)；嚙合面間加入研磨劑；