外圆表面的加工方法和加工方案 5 ^1 B7 w/ K6 j% {/ t8 E+ {
三、外圆表面的精密加工
! V4 J8 f; }: y& |+ |( ]& @5 z- z 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
$ I) o2 N! j8 D9 j 使轴的表面粗糙度值在 Ra0.16 μ m 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 μ m ）、超精密磨削（ Ra0.04-0.02 μ m ）和镜面磨削（ Ra ﹤ 0.01 μ m）。
" c7 u/ O/ s n% x% H5 C% T) o6 h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 -10a,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 -10c。钝化的磨粒又可起抛光作用，使粗糙度进一步降低。
( ~1 k5 K) A- @' H8 _0 |0 s （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 6-11 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 6-11b 所示。 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 μ m. 。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 6-12 为滚压加工示意图。滚压加工有如下特点： , h4 ?) X$ I$ F! Q. h
1 ．滚压前工件加工表面粗糙度值不大于 Ra5 μ m ，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。 四、外圆表面加工方案的选择 上面介绍了外圆表面常用的几种加工方法及其特点。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 3-14 即为外圆柱面的加工方案。 表3-14 外圆柱面加工方法 序号 | 加工方法 | 经济精度
( n( p) ^# w# ^4 t% Y) F, y/ p" {( 公差等级表示 ) | 经济粗糙度值- Q- l, l" I& i1 t5 |$ G( `, Z
Ra ／ um | 适用范围 | 1 | 粗车0 K/ X& m" b' k+ X' Z* X/ A
| IT18~13 | 12.5~50 | 适用于淬火钢以外的各种金属
% o4 D8 O; [! {+ S | 2 | 粗车 - 半精车8 S: _" A8 L9 A: ^/ E- G- j' X
| IT11~10 | 3.2~6.3 | 3 | 粗车 - 半精车 - 精车
( F' _; V4 V' P3 {) {$ X) | | IT7~8 | 0.8~1.6 | 4 | 粗车 - 半精车 - 精车 -滚压（或抛光）
" F& A8 @' H: V' ^ | IT7~8 | 0.25~0.2 | 5 | 粗车 - 半精车 -磨削
- L# b- P( Y0 J& v. M( h ? | 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! F' P& z( V8 h% R V
| 6 | 粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨
; V9 Q1 b$ d$ z2 C* z' N | 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）
8 ]) j. o1 W1 V1 h) X | IT5 | 0.012~0.1 ( 或 R Z 0.1) | 8 | 粗车 - 半精车 -精车 -精细车（金刚车）+ H/ b7 I9 z% |, w* O( V) n+ H' a8 a
| IT6~7 | 0.025~0.4 | 主要用于要求较高的有色金属加工7 V, L7 f& s6 ?; m C9 H
| 9 | 粗车 - 半精车 - 粗磨 -精磨 -超精磨（或镜面磨）
9 i n# ~& Q3 y2 Y# Q+ U( { | IT5 以上 | 0.006~0.025 ( 或 R Z 0.05) | 极高精度的外圆加工4 e Z3 V, a V; o p {
| 10 | 粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨 -研磨
( d0 \& g [: P p" r. ~* C | IT5 以上 | 0.006~0.1 ( 或 R Z 0.05) |
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 3-14 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 3-14 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。当表面配合精度要求比较高时，终加工方法采用研磨较合适；当只需要求较小的表面粗糙度值，则采用超精加工较合适。但不管采用研磨还超精加工，其对加工表面的形状精度和位置精度改善均不显著，所以前道工序应采用精磨，使加工表面的位置精度和几何形状精度已达到技术要求。 | 
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发表于 2008-8-2 12:51:43
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