第20章 零件典型表面加工方法的选择

常见表面加工方案（一）外圆表面加工方案参考讲义机械零件种类繁多，但均由一些最基本的几何表面组成，包括外圆表面、内圆表面、锥面、平面和成形面等。

零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法和方案也不相同。

每一种表面的加工方法，一般不是唯一的，常有多种。

表面的技术要求越高，加工过程越长，采用的加工方法就越多。

加工方案的概念将多种加工方法按一定的顺序组合起来，依次对表面进行由粗到精的加工，以逐步达到所规定的技术要求，我们将这种组合称为加工方案。

合理选择这些常见表面的加工方案，是保证零件表面加工要求的最基本的条件，同时也是正确制定零件加工工艺的基础。

零件表面的加工阶段对于那些加工质量要求较高或比较复杂的零件，为了保证零件表面的加工质量，表面上的加工余量往往不是一次切除掉的，而是逐步减少切削深度分阶段切除的。

通常将零件表面的加工划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、精整和光整加工阶段等。

粗加工阶段：目的是尽快从毛坯上切除多余材料使其接近零件的形状和尺寸。

半精加工阶段：目的是进一步提高精度和降低表面粗糙度Ra值，并留下合适的余量，为主要表面的精加工做准备。

精加工阶段：目的是使零件的主要表面达到规定的加工精度和表面粗糙度要求，或为要求更高的主要表面的精整和光整加工做准备。

精整和光整加工阶段：目的是在精加工基础上进一步提高精度和减小表面粗糙度R a值，相应的加工方法有研磨、珩磨、超精加工、抛光等。

划分加工阶段的主要原因是：（1）合理使用设备和技术工人。

划分加工阶段后，根据粗、精加工阶段可合理地安排精度和功率不同的机床以及不同技术等级的工人来进行。

（2）保证加工质量。

粗加工时，背吃刀量和进给量大，切削力大，产生的切削热多。

由于工件受力、受热变形以及内应力重新分布等，将破坏已加工表面的加工精度和表面质量，因此，只有在粗加工之后再进行半精加工和精加工逐步提高，才能保证质量要求。

（3）及时发现毛坯的缺陷。

粗加工时可去除零件表面的大部分余量，当发现零件内部有缺陷时，可以及时将其报费或修补，避免继续加工而造成损失。

常用加工方法选择一、本章主体内容围绕零件制造中表面的形成，介绍生产中常用加工方法：车、铣、钻（镗）、磨、钳等。

1、介绍常用加工方法中所采用设备种类、结构特征；2、介绍常用加工方法中所使用工装种类、特点及应用；3、介绍常用加工方法中所用附件、辅助工具等；4、介绍各加工方法特点及工艺范围。

二、本章教学目标1、了解生产中常用加工方法及其所需装备；2、熟悉各加工方法所创设的加工环境，把握各加工方法适应的工艺范围；3、能根据零件结构，表面形状、加工要求、批量大小等条件正确选择加工方法，为进行合理的工艺设计打下坚实基础。

车削加工及其应用一、导读1、介绍车削工作内容、车床种类及主要结构、各种车刀、车床夹具、附件及精车等内容，可按思考题顺序通过寻找答案了解以上内容；2、对车床，应关注其结构布局，了解设备上刀－工相互位置关系，关注其运动以及实现运动的方式、部件，了解刀－工动态关系，以此联系在车削环境内零件上表面的形式；3、对各种车刀，关注刃形，以此联系各式回转面；关注刀面形式，了解安装要求；关注几何参数，联系不同切削条件下刀具的适应性；4、对车床夹具，关注各定位元件，以联系对不同结构特点零件的适应性；关注安装方式，把握对车床夹具的工作要求关注特色零件，了解车床夹具特点；通过整体把握体会夹具对拓展车削加工范围所起作用；5、对车床附件，关注其工作特点及应用范围，以利于在特定情况下的选用；6、通过对车削环境的整体把握，达到正确应用，合理安排的目的。

二、课程重点内容及其小结1、车削工艺范围车削加工完成的表面为能以车床主轴中心为回转中心的各式完整回转面。

车削中，车床主轴带工件绕主轴中心旋转（速度可调），刀架带刀具沿导轨（后拖板）移动；工件安装的方式常有：一端夹持、一夹一顶、两端顶持或采用夹具安装等方式；刀刃形状的不同及刀具移动方式的不同促成不同回转面的形成。

常见车削表面有：外圆，端面，内孔，内、外环槽，内外锥，各种内、外螺纹等。

加工方法的选择零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。

在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。

表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。

在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。

由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素：(1) 工件材料的性质例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法，而不应采用磨削。

(2) 工件的结构和尺寸例如，对于IT7 级精度的孔采用拉削、铰削、镗削和磨削等加工方法都可。

但是箱体上的孔一般不用拉或磨，而常常采用铰孔和镗孔，直径大于60 ㎜的孔不宜采用钻、扩、铰。

3) 生产类型选择加工方法要与生产类型相适应。

大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法。

例如，平面和孔采用拉削加工。

单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。

又如为保证质量可靠和稳定，保证较高的成品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精加工工艺加工较精密零件。

(4) 具体生产条件应充分利用现有设备和工艺手段，不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业潜力，提高工艺水平。

一般最终工序采用车加工方案的，适用于各种金属（淬火钢除外）。

最终工序采用磨加工方案的，适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁，但不宜加工强度低、韧性大的有色金属。

磨削前的车削精度无需很高，否则对车削不经济，对磨削也无意义。

最终工序采用精细车或研磨方案的，适用于有色金属的精加工。

研磨、超级光磨和高精度小粗糙值磨削前的外圆精度和粗糙度对生产率和加工质量影响极大，所以在研磨或高精度磨削前一般都要进行精磨。

常见表面加工方案（四）常见表面加工方案选择依据参考讲义每一种表面的加工方案都有许多种，那么在具体零件上的表面用哪一种方案来加工是合理的呢？通常情况下，要根据零件的具体结构尺寸、材料性能、热处理状况，还有被加工表面的加工精度、表面粗糙度以及生产条件等因素来确定。

表面加工方案选择依据一般包括五个方面：1.根据表面的尺寸精度和表面粗糙度Ra 值选择；2.根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择；3.根据零件热处理状况选择；4.根据零件材料的性能选择；5.根据零件的批量选择。

根据表面的尺寸精度和表面粗糙度值选择加工方案零件上表面尺寸精度和表面粗糙度R a值的要求是决定该表面加工方案的主要依据。

同样一种表面由于尺寸精度和粗糙度Ra值的要求不同，其加工方案也不同。

表面的尺寸精度要求较低、表面粗糙度Ra值较大，这时表面需要的加工阶段就少，加工方案就简单。

表面的尺寸精度要求很高、表面粗糙度Ra值很小，那么该表面需要的加工阶段就多，加工方案就复杂繁琐。

例如：在图1中，两种零件皆为接盘，且零件的形状、公称尺寸、材料（45钢）及加工数量（单件小批）等均相同，需要加工的部位都是φ40内孔，分析其加工方案。

图1 接盘由于图1（a）接盘零件的内孔加工精度等级是IT10，表面粗糙度Ra值是6.3µm；图1有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）（b）接盘零件的内孔加工精度等级是IT7，表面粗糙度Ra值是1.6µm，致使二者加工方案有所不同。

根据内圆表面加工方案理论，可得到二者加工方案如下：图1（a）接盘内孔的加工方案可选择为：钻（粗车）—半精车。

图1（b）接盘内孔的加工方案可选择为：钻（粗车）—半精车—精车；钻（粗车）—半精车—磨。

根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择加工方案零件的结构形状和尺寸大小对表面加工方案的选择有很大的影响。

因为即便同样一种表面，由于这个表面所在的零件结构形状、尺寸大小和所处的位置不同，选择的加工机床、夹具和刀具是不同的，因此导致最终的加工方案也不可能一样。

第十一章零件典型表面的切削成形方法机械产品都是由零件组成的。

尽管机械零件的种类很多，形状各异，但都是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）组成的，而每种表面又有不同的加工方法。

由于不同加工方法的加工质量、加工时间、加工费用是不相同的，正确选择加工方法对保证产品质量，提高生产率和经济性有着重要意义。

本章将介绍组成零件的几种典型表面的加工方法和加工方案，并进行了分析比较，为学习第十二章（机械加工工艺过程）打下必要的知识基础。

第一节外圆表面加工外圆表面是轴、套、盘等回转体类零件最基本的组成表面之一。

其主要技术要求一般包括尺寸精度、表面粗糙度，重要的表面还包括圆度、圆柱度等形状精度，以及同轴度、圆跳动量、全跳动量等位置精度。

外圆表面常用的加工方法有车削、磨削、研磨和超级光磨等。

一、外圆表面的车削（一）常用车床类型及应用范围1．普通车床在各种车床中，该机床用得较多，所占的比例较大。

其主要特点是通用性强，加工内容广，但生产率低，因此适用于单件小批加工。

2．六角车床由于该机床的回轮（或转塔）刀架能安装较多数量的刀具，并有轴向、径向定距切削装置，因此，不仅适合加工较复杂的回转类零件，并且生产率也明显高于普通车床，因此适用于较大批量加工较复杂的中小型零件。

3．自动、半自动车床这两类车床由于自动化程度高，故生产率亦高。

但是由于在每种零件加工前需要设计、制造专用靠模、凸轮等自动控制元件，调整也较复杂费时，生产准备周期长，因此适用于大批量生产。

4．立式车床该机床适于加工直径大而长度短的大型盘、套类零件，在重型机械制造部门应用较多。

5．数控车床该机床不仅具有加工过程自动化、效率高的特点，而且具有改变加工对象只需改变其控制程序即可的特点。

因此，该机床与一般自动、半自动机床相比具有很大的灵活性、适应性，数控机床已达到较广泛的应用。

但由于该机床技术复杂，造价高，故仅适用于中小批量加工形状较复杂的回转体类零件。

（二）车床上常用夹具及应范围1．三爪自定心卡盘这是车床上最常用的夹具，所谓自定心是指在平面螺纹驱动下，能保证三个卡爪同步径向移动，可自动定心且夹紧迅速。