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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。
轴类零件外圆表面的主要加工方法轴类零件在机械里可太常见啦，就像人体的骨头一样重要呢。
那它外圆表面的加工方法有不少哦。
车削是一种很常用的方法。
就像是用一把超级锋利的刀在轴上削啊削。
车床上的刀具可听话啦，按照设定好的轨迹，把轴的外圆表面一层一层地削掉多余的部分，让外圆变得光滑又精准。
这就好比是给轴做一个精细的瘦身运动，把那些不整齐的部分都去掉，让它拥有完美的曲线。
磨削也是个厉害的家伙。
如果说车削是初步塑造，那磨削就是精细打磨啦。
磨削的工具就像一个超级细心的美容师，把车削后可能还存在的小瑕疵都磨掉。
它能让外圆表面变得像镜子一样光亮，摸起来滑溜溜的。
这就像是给轴穿上了一件超级光滑的外衣，不仅好看，而且在和其他零件配合的时候也会更加顺畅呢。
还有一种是滚压加工。
这个加工方法就有点像给轴做按摩啦。
通过滚压工具在轴的外圆表面滚来滚去，让表面的金属发生塑性变形。
这样做可神奇了，不仅能提高外圆表面的硬度，还能让它的粗糙度变得更小。
就好像是把轴的外圆表面变得更加紧实有力量，就像给它做了一个强身健体的训练呢。
在实际的加工过程中呀，选择哪种方法或者哪几种方法组合，那可得好好考虑呢。
要根据轴的材料、精度要求、生产批量这些因素来决定。
如果是精度要求不是特别高的小批量生产，车削可能就够用啦。
但要是高精度、大批量生产的轴，那磨削可能就必不可少了。
滚压加工呢，在一些对表面硬度和耐磨性有要求的轴类零件加工中就会大显身手。
总之呢，这些加工方法就像不同的魔法，让轴类零件的外圆表面变得符合各种需求，在机械的世界里发挥它们的重要作用哦。
外圆表面加工方法在各种机械中，具有外圆表面的零件占有很大比重，例如轴类、套筒类、圆盘类等零件。
外圆表面的技术要求包括：本身精度（直径与长度的尺寸精度，圆度、圆柱度等形状精度）；位置精度（与其他外圆面或孔的同轴度、与端面的垂直度等）；表面质量（粗糙度、表面硬度、残余应力等）。
外圆表面的加工方法主要有车削加工和磨削加工。
1、车削加工车床主要用于外圆表面加工，生产上常用的有卧式车床、立式车床、转塔车床、自动和半自动车床等，其中卧式车床应用最广。
右图为CA6140车床，下图15.3为外圆表面在车床上的车削及所用刀具。
车外圆分为粗车、半精车和精车。
粗车是以切除大部分加工余量为主要目的加工，对精度及表面粗糙度无太高要求。
公差等级为IT13～IT11,表面粗糙度Ra值为50～12.5μm。
半精车是在粗车基础上，进一步提高精度和减小粗糙度值。
可作为中等精度表面的终加工，也可作为精车或磨削前的预加工。
其公差等级为IT10～IT9，表面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm。
精车是使工件达到预定的精度和表面质量的加工。
精车的公差等级为IT8～IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μm2、磨削加工用砂轮或涂覆磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法成为磨削加工，它大多在磨床上进行。
磨削加工是一种精密的切削加工方法，能获得高精度和低粗糙度的表面。
能够加工硬度高的材料及某些难加工的材料，有时也可用于粗加工。
磨外圆在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行。
万能外圆磨床见右图。
磨外圆有纵磨法和横磨法两种，如下图所示。
这两种方法相比，纵磨法加工精度较高，表面粗糙度值较小，但生产率较低；横磨法生产率较高，但加工精度较低，表面粗糙度值较大。
因此，纵磨法广泛用于各种类型的生产中，而横磨法只适用于大批量生产中磨削刚度较好、精度较低、长度较短的轴类零件上的外圆表面和成形面。
磨削的公差等级为IT7～IT5，表面粗糙度Ra值为0.8～0.2μm。
简述外圆表面、孔和平面加工方法本文将简述外圆表面、孔和平面加工方法，主要包含切削加工、磨削加工、组合加工、精加工、粗加工、动力加工、特种加工、常规加工和数控加工等方面。
1. 切削加工切削加工是利用刀具切削工件表面材料，以获得所需形状、尺寸和精度的一种加工方法。
切削加工主要应用于外圆表面和孔的加工，常见的切削刀具包括车刀、钻头、铣刀等。
切削加工对外圆表面的加工影响主要体现在表面粗糙度和精度上。
2. 磨削加工磨削加工是利用磨料颗粒对外圆表面或平面进行微量切削的一种加工方法。
磨削加工可以提高工件的尺寸精度和表面粗糙度，对外圆表面的加工影响较大。
常见的磨削加工有平面磨削、外圆磨削等。
3. 组合加工组合加工是将两种或多种不同的加工方法组合在一起，以达到更好加工效果的一种加工方法。
例如，将切削加工和磨削加工组合在一起，可以更好地满足工件的加工要求。
组合加工对外圆表面和孔的加工影响主要体现在可以提高加工效率和加工质量。
4. 精加工精加工是在粗加工之后，采用精细的切削或磨削工艺，以达到更高尺寸精度和表面粗糙度的一种加工方法。
精加工对外圆表面和孔的加工影响主要体现在可以提高工件的最终质量和尺寸精度。
5. 粗加工粗加工是在精加工之前，采用较大的切削量或磨削量，以去除大部分的材料和残留应力的一种加工方法。
粗加工对外圆表面和孔的加工影响主要体现在可以减小后续加工的切削力，提高工件的尺寸精度和表面粗糙度。
6. 动力加工动力加工是利用高速旋转的叶片或冲击波等高能量密度的能量，对工件进行切削或破碎的一种加工方法。
动力加工对外圆表面和孔的加工影响主要体现在可以提高工件的尺寸精度和表面粗糙度，但同时也可能产生较大的残余应力和变形。
7. 特种加工特种加工是利用物理、化学或电化学等特殊原理，对工件进行切削或变形的一种加工方法。
特种加工主要包括激光切割、等离子切割、电火花加工等。
特种加工对外圆表面和孔的加工影响主要体现在可以处理难加工材料和高精度要求的工件。
外圆表面加工方法一、车削加工。
1.1 车削是外圆表面加工中最为常见的方法之一。
就像一个熟练的厨师切菜一样，车刀在工件上稳稳地切削。
车削能够高效地去除大量材料，对于那些尺寸较大、精度要求不是特别高的外圆表面来说，车削就像是一个大力士，轻松搞定。
比如说加工一些普通的轴类零件，车削能快速地把毛坯加工成接近最终尺寸的形状。
而且车削的设备相对简单，操作也比较容易上手，对于初入机械加工行业的小年轻来说，就像入门的敲门砖，先从车削开始学习加工工艺是很不错的选择。
1.2 车削加工还可以通过调整刀具的角度、切削速度等参数来提高加工精度。
这就好比一个经验丰富的老司机，根据不同的路况调整车速和驾驶方式。
不过车削加工在精度上还是有一定的局限性，对于那些超高精度的外圆表面，车削可能就有点力不从心了，就像让一个短跑运动员去跑马拉松，虽然也能跑，但不是专长。
二、磨削加工。
2.1 磨削加工那可就是外圆表面加工中的精细活了。
磨削就像是给工件做一次精致的美容，把表面打磨得光滑无比。
它使用砂轮作为切削工具，砂轮就像一把超级细腻的锉刀。
对于那些精度要求极高、表面粗糙度要求很小的外圆表面，磨削是不二之选。
比如在加工高精度的轴类零件用于航空航天设备时，磨削加工就像一个技艺精湛的工匠，精心雕琢着每一个细节。
2.2 磨削加工虽然精度高，但它的加工效率相对较低，而且成本也比较高。
这就像买奢侈品一样，东西好但是价格贵。
不过在一些对精度要求极高的领域，成本和效率就得往后稍稍了，毕竟质量才是关键。
就像俗话说的“好货不便宜，便宜没好货”，想要高质量的外圆表面，就得接受磨削加工的这些小缺点。
2.3 磨削加工还有不同的类型，像外圆磨床、无心磨床等。
外圆磨床就像一个传统的老工匠，规规矩矩地对工件进行磨削。
而无心磨床则有点像一个灵活的小机灵鬼，不需要工件有严格的中心定位就能进行磨削，对于一些批量生产的小型轴类零件特别适用。
三、铣削加工。
3.1 铣削加工外圆表面相对来说用得比较少，但也有它独特的地方。
论外圆表面各种加工方法绪论机电专业在中职教育中占有举足轻重的地位，现在我国正处于经济高速发展的新时期，此期间我国制造业发展迅猛，急需大量的专业的机电类生产一线技术人才，而回转面加工——即外圆表面加工在机械制造业的所有零件中所占比重达到占30%~50%，因此在中职教育中如何让学生掌握外圆表面的多种加工方法并知道如何按需选择显得尤为重要。
关键词车削、磨削、表面粗糙度、超精加工、滚压加工正文总的来说根据加工方法不同，外圆表面的加工可分为车削加工、磨削加工、滚压加工等；根据表面加工精度可分为粗加工、精加工、超精加工等，根据多年的教学经验我们发现在教学中采用类比讲述的方法效果最好，通过类比可以让学生深刻的掌握各种加工方法的特点与区别，加深学生的记忆，让学生更加明了各种加工方法的应用范围，做到心中有数、择优而取。
首先，我们从外圆的加工方法入手先来看一下外圆表面的车削加工如图1，车削运动由机床主轴的主运动Vc与车刀的进给运动Vf共同形成，车削一般在车床上进行，它的应用范围很广，可以车削金属，橡胶，塑料，木料等多种材料，由于其生产效率高、适应范围广，因此在各行各业中都得到广泛应用。
车削一般将工件左端通过卡盘爪或其他方式装卡在车床卡盘上使之随车床主轴旋转，将工件右端用顶尖顶紧或用托辊等直接支撑，当工件较短时也可省略右端的固定。
根据毛坯的制造精度和工件最终加工要求，外圆车削一般可分为粗车、半精车、精车、精细车。
粗车的目的是切去毛坯硬皮和大部分余量。
加工后工件尺寸精度IT11~IT13 ，表面粗糙度Ra50~12.5 μm 。
半精车的尺寸精度可达IT8~IT10 ，表面粗糙度Ra6.3~3.2 μm 。
半精车可作为中等精度表面的终加工，也可作为磨削或精加工的预加工。
一般精车后的尺寸精度可达IT7~IT8 ，表面粗糙度Ra1.6~0.8 μm 。
精细车后的尺寸精度可达IT6~IT7 ，表面粗糙度Ra0.4~0.025 μm 。
精细车尤其适合于有色金属加工，有色金属一般不宜采用磨削，所以常用精细车代替磨削。
图1一般常以粗车、半精车做为精加工、超精加工的前道工序，所以在后面按外圆表面加工精度讲解过程中我们将不再重复粗加工。
接下来，我们看一下外圆表面的磨削加工磨削是外圆表面精加工的主要方法之一。
它既可加工淬硬后的表面，又可加工未经淬火的表面。
根据磨削时工件定位方式的不同，外圆磨削可分为：中心磨削和无心磨削两大类。
（一）中心磨削中心磨削即普通的外圆磨削，被磨削的工件由中心孔定位，在外圆磨床或万能外圆磨床上加工。
磨削后工件尺寸精度可达IT6~IT8 ，表面粗糙度Ra0.8~0.1 μm 。
按进给方式不同分为纵向进给磨削法和横向进给磨削法。
1 ．纵向进给磨削法（纵向磨法）如图2 所示，砂轮高速旋转，工件装在前后顶尖上，工件旋转并和工作台一起纵向往复运动。
图22 ．横向进给磨削法（切入磨法）如图3 所示，此种磨削法没有纵向进给运动。
当工件旋转时，砂轮以慢速作连续的横向进给运动。
其生产率高，适用于大批量生产，也能进行成形磨削。
但横向磨削力较大，磨削温度高，要求机床、工件有足够的刚度，故适合磨削短而粗，刚性好的工件；加工精度低于纵向磨法。
图3（二）无心磨削无心磨削是一种高生产率的精加工方法，以被磨削的外圆本身作为定位基准。
目前无心磨削的方式主要有：贯穿法和切入法。
如图4 所示为外圆贯穿磨法的原理。
工件处于磨轮和导轮之间，下面用支承板支承。
磨轮轴线水平放置，导轮轴线倾斜一个不大的λ角。
这样导轮的圆周速度υ导可以分解为带动工件旋转的υ工和使工件轴向进给的分量υ纵。
图4如图5 为切入磨削法磨削的原理。
导轮 3 带动工件 2 旋转并压向磨轮 1 。
加工时，工件和导轮及支承板一起向砂轮作横向进给。
磨削结束后，导轮后退，取下工件。
导轮的轴线与砂轮的轴线平行或相交成很小的角度（0.5~1 o ），此角度大小能使工件与挡铁4 （限制工件轴向位置）很好地贴住即可。
图5无心磨削时，必须满足下列条件：1 ．由于导轮倾斜了一个λ角度，为了保证切削平稳，导轮与工件必须保持线接触，为此导轮表面应修整成双曲线回转体形状。
2 ．导轮材料的摩擦系数应大于砂轮材料的磨擦系数；砂轮与导轮同向旋转，且砂轮的速度应大于导轮的速度；支承板的倾斜方向应有助于工件紧贴在导轮上。
3 ．为了保证工件的圆度要求，工件中心应高出砂轮和导轮中心连线。
高出数值H 与工件直径有关。
当工件直径d 工=8 ～30mm 时，H ≈d 工/3 ；当 d 工=30 ～70mm 时，H ≈d 工/4 。
4 、导轮倾斜一个λ角度。
如图5 ，当导轮以速度v 导旋转时，可分解为：v 工=v 导·cos λ; v 纵=v 导·sin λ粗磨时，λ取3 °～6 °；精磨时，λ取1 °～3 °。
无心磨削时，工件尺寸精度可达IT6-IT7 ，表面粗糙度Ra0.8-0.2um.其次，我们从外圆表面的加工精度入手来看一下外圆表面的超精加工随着科学技术的发展，对工件和加工精度和表面质量要求也越来越高。
因此在外圆表面精加工后，往往还要进行精密加工。
外圆表面的精密加工方法常用的有高精度磨削、超精度加工、研磨和滚压加工等。
高精度磨削：使轴的表面粗糙度值在Ra0.16 μm 以下的磨削工艺称为高精度磨削，它包括精度磨削（Ra0.6-0.06 μm ）、超精密磨削（Ra0.04-0.02 μm ）和镜面磨削（Ra ﹤0.01 μm）。
高精度磨削的实质在于砂轮磨粒的作用。
经过精细修整后的砂轮的磨粒形成了同时能参加磨削的许多微刃。
如图6 a,b，这些微刃等高程度好，参加磨削的切削刃数大大增加，能从工件上切下微细的切屑，形成粗糙度值较小的表面。
随着磨削过程的继续，锐利的微刃逐渐钝化，如图 6 c。
钝化的磨粒又可起抛光作用，使粗糙度进一步降低。
图6（二）超精加工用细粒度磨具的油石对工件施加很小的压力，油石作往复振动和慢速沿工件轴向运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法。
如图7 所示为其加工原理图。
加工中有三种运动：工件低速回转运动 1 ；磨头轴向进给运动2 ；磨头高速往复振动3 。
如果暂不考虑磨头轴向进给运动，磨粒在工件表面上走过的轨迹是正弦曲线，如图7 b 所示。
图7超精加工大致有四个阶段：1 ．强烈切削阶段开始时，由于工件表面粗糙，少数凸峰与油石接触，单位面积压力很大，破坏了油膜，故切削作用强烈。
2 ．正常切削阶段当少数凸峰磨平后，接触面积增加，单位面积压力降低，致使切削作用减弱，进入正常切削阶段。
3 ．微弱切削阶段随着接触面积进一步增大，单位面积压力更小，切削作用微弱，且细小的切屑形成氧化物而嵌入油石的空隙中，因而油石产生光滑表面，具有摩擦抛光作用。
4 ．自动停止切削阶段工件磨平，单位面积上的压力很小，工件与油石之间形成液体摩擦油膜，不再接触，切削作用停止。
经超精加工后的工件表面粗糙度值Ra0.08-0.01 μm. 。
然而由于加工余量较小（小于0.01mm ），因而只能去除工件表面的凸峰，对加工精度的提高不显著。
（三）研磨用研磨工具和研磨剂，从工件表面上研去一层极薄的表层的精密加工方法称为研磨。
研磨用的研具采用比工件材料软的材料（如铸铁、铜、巴氏合金及硬木等）制成。
研磨时，部分磨粒悬浮在工件和研具之间，部分研粒嵌入研具表面，利用工件与研具的相对运动，磨粒应切掉一层很薄的金属，主要切除上工序留下来的粗糙度凸峰。
一般研磨的余量为0.01 -0.02mm 。
研磨除可获得高的尺寸精度和小的表面粗糙度值外，也可提高工件表面形状精度，但不能改善相互位置精度。
当两个工件要求良好配合时，利用工件的相互研磨（对研）是一种有效的方法。
如内燃机中的气阀与阀座，油泵油咀中的偶件等。
（四）滚压加工滚压加工是用滚压工具对金属材质的工件施加压力，使其产生塑性变形，从而降低工件表面粗糙度，强化表面性能的加工方法。
它是一种无切屑加工。
图8 为滚压加工示意图。
滚压加工有如下特点：1 ．滚压前工件加工表面粗糙度值不大于Ra5 μm ，表面要求清洁，直径余量为0.02 -0.03mm 。
2 ．滚压后的形状精度和位置精度主要取决于前道工序。
3 ．滚压的工件材料一般是塑性材料，并且材料组织要均匀。
铸铁件一般不适合滚压加工。
4 ．滚压加工生产率高。
图8最后我们来看一下外圆表面加工方案的选择上面我们介绍了外圆表面常用的几种加工方法及其特点。
但零件上一些精度要求较高的面，仅用一种加工方法往往是达不到其规定的技术要求的。
这些表面必须顺序地进行粗加工、半精加工和精加工等加工方法以逐步提高其表面精度。
不同加工方法有序的组合即为加工方案。
表1 即为外圆柱面的加工方案。
表1通过总结各种加工方法综合应用的方案，使学生在更加深刻认识各种加工方法的不同特点的同时也知晓了各种加工方法的非独立性与配合使用性，将各种方法更加灵活的组合应用。
表1 外圆柱面加工方法序号加工方法加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度值Ra ／um适用范围1 粗车IT18~13 12.5~50 适用于淬火钢以外的各种金属2 粗车- 半精车IT11~10 3.2~6.33 粗车- 半精车- 精车IT7~8 0.8~1.64粗车 - 半精车 - 精车 -滚压（或抛光） IT7~8 0.25~0.2 5粗车 - 半精车 -磨削 IT7~8 0.4~0.8 主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属 6粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨 IT6~7 0.1~0.4 7粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨 -超精加工（或轮式超精磨） IT5 0.012~0.1 8 粗车 - 半精车 -精车 -精细车（金刚车IT6~7 0.025~0.4 主要用于要求较高的有色金属加工 9 粗车 - 半精车 - 粗磨 -精磨 -超精磨（或镜面磨）IT5 以上 0.006~0.025 极高精度的外圆加工 10 粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨 -研磨 IT5 以上 0.006~0.1确定某个表面的加工方案时，先由加工表面的技术要求（加工精度、表面粗糙度等）确定最终加工方法，然后根据此种加工方法的特点确定前道工序的加工方法，如此类推。
但由于获得同一精度及表面粗糙度的加工方法可有若干种，实际选择时还应结合零件的结构、形状、尺寸大小及材料和热处理的要求全面考虑。
表 1 中序号 3 （粗车—半精车—精车）与序号 5 （粗车—半精车—磨）的两种加工方案能达到同样的精度等级。
但当加工表面需淬硬时，最终加工方法只能采用磨削。
如加工表面未经淬硬，则两种加工方案均可采用。
若零件材料为有色金属，一般不宜采用磨削。
再如表 1 中序号 7 （粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工）与序号 10 （粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨）两种加工方案也能达到同样的加工精度。
