第十一单元典型零件的加工(二).ppt

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项目一车长丝杠项目二车薄壁套项目三车深孔,第十一单元典型零件的加工,项目一,1知识目标2能力目标3知识探究,1知识目标：

掌握长丝杠加工的工艺过程。

2能力目标：

会使用螺距测量仪检查丝杠，能熟练地使用中心架、跟刀架。

3知识探究：

丝杠的加工工艺过程要根据精度等级、工件材料及热处理方式等条件而确定。

合理编制工艺过程必须考虑的关键问题是防止工件弯曲、提高螺距精度。

一、加工特点根据长丝杠的加工特点，要做好以下几方面的工作：

1.设备：

按照所加工长丝杠的精度要求，选择、检验和调整车床。

精度高的丝杠要选择专用丝杠车床进行加工。

2.装夹方式：

为了增加刚性，采用一夹一顶的装夹方式，使用三爪跟刀架支承工件。

3.刀具几何参数：

外圆车刀要求切削刃锋利，粗糙度值小，使用寿命长，螺纹精车刀要求角度准确，切削刃平直锋利，耐磨性好。

4.充分冷却润滑，使用弹性回转顶尖，防止热变形伸长引起工件弯曲。

5.跟刀架支承爪对工件压力要适当，防止压力大将工件车成竹节形，压力小将工件车成多棱形。

选择较小的走刀量，减小工件表面粗糙度值，减小跟刀架卡爪的磨损。

6.车螺纹时，采用分层切削的方法，加工精密长丝杠，采用切槽刀车出螺纹槽，再用梯形螺纹精车刀切削两侧。

7.螺纹经粗车，半精车，精车达到图样要求。

8.螺纹中径使用千分尺和量针进行测量，78级精度的丝杠螺距误差用丝杠螺距测量仪测量，56级精度的丝杠螺距误差可使用JCO30丝杠检查仪进行检测。

丝杠螺距误差测量仪如图111所示，使用时，先用标准丝杠调整，校正千分表零位。

V型架2，3骑跨于丝杠上，使两个测量头1，5与丝杠牙侧接触。

转运丝杠，活动测头5受螺距误差影响发生偏移，使千分表指针转动，可知被测螺纹螺距累积误差。

图111丝杠螺距误差测量仪,JCO30丝杠检查仪原理示意图如图112所示。

被测丝杠7装在工作台8上的顶尖4和9之间，精密刻线尺3置于工件台上。

读数显微镜2与测量架分别固定在床身上，测量架上装有测量头5与测微仪6。

测量时，先将读数显微镜对准精密刻线尺的零位，测量头与被测丝杠牙侧单面接触，将测微仪调至零位。

然后，把测量头退出被测丝杠牙侧，移动工作台，使精密刻线尺对准相应的螺距尺寸，测量头再进入所测牙侧，测微仪指示相应的螺距累积误差。

图112JCO30丝杠检查仪原理示意图,二、长丝杠加工,长丝杠零件图（如图113所示）,技术要求：

1螺距累积误差在25mm内，允差为0.035mm，在100mm内，允差为0.05mm，在全长上，允差为0.07mm。

2热处理：

调质热处理硬度HB229262。

1读图分析图113所示工件为长丝杠，工件最大外径40mm，长度1385mm，螺纹中径圆度允差0.015mm，直径40与直径35同轴度允差0.03mm，还有三项螺距累积允差，要求精度比较高。

（1）为达到同轴度要求，使用四爪卡盘装夹，百分表找正。

为使两个中心孔同轴，钻第二个中心孔时工件一端用卡盘装夹找正，一端用中心架支承。

（2）为了保证工件精度，保证跟刀架的正常使用，用检验棒或试车的方法削除尾座与主轴轴线在水平面内不重合误差。

（1）材料准备直径45mm长1390mm45钢

（2）设备准备CA6140车床250mm四爪卡盘（3）辅具准备中心架，三爪跟刀架，弹性回转顶尖，鸡心夹头，鸡心夹头垫片（4）刃具准备75弯头刀，90正偏刀，45弯头刀，梯形螺纹切槽刀，梯形螺纹粗车刀，梯形螺纹精车刀，切槽刀，三角螺纹车刀，B4型中心钻（5）量具准备200mm游标卡尺，200mm深度游标卡尺，25mm50mm千分尺，3.177mm量针，螺纹千分尺，磁性表座，百分表，2m卷尺,2.工艺准备,3.工艺过程分析,4.注意问题

（1）丝杠部分的外圆虽不是工作表面，因是跟刀架支承的辅助基面，所以要保证高的精度和小的粗糙度。

（2）支承爪用球墨铸铁，夹布胶木等耐磨材料制造。

粗车后与工件研磨，增大接触面。

项目二,1知识目标2能力目标3知识探究,1知识目标：

了解车薄壁套的特点，夹具形式和加工方法。

2能力目标：

能正确刃磨车薄壁套工件的车刀，选择合理的切削用量。

3知识探究：

薄壁套通常是指外圆与壁厚之比D/50的套类零件。

因为工件的刚性不足，切削加工性很差。

车削加工过程中要根据薄壁套的这个特点以及工件的材料性能、尺寸大小、精度高低、数量多少等采用相应的工艺方法。

一、根据薄壁套的加工特点，应注意一下几个方面：

1.一次装夹车薄壁套车直径较小、长度较短的薄壁套时，把外圆、内孔、端面等各处车至要求后用切刀切下即可。

2.使用工艺肋支承车薄壁套在工件的夹紧部位放置工艺肋如图114所示，使夹紧力作用在工艺肋上，防止或减少了工件的变形。

图114使用工艺肋支承车薄壁套,3.调整夹紧力车薄壁套车削时分粗车和精车，精车时，切削力小，可减小夹紧力，以减少工件的变形。

4.轴向压紧的装夹方法车薄壁套如图115所示为一种轴向压紧夹具。

使用时将心轴锥柄安装在车床主轴锥孔中。

工件以内孔在夹具外圆定位（根据情况，也可将夹具制成以工件外圆定位），轴向压紧即可加工。

加工。

图115轴向压紧夹具,5.径向均匀定心夹紧机构这类夹具的夹紧元件与工件内孔或外圆接触面大，使夹紧力作用点均匀，分散，防止工件变形。

这类夹具有大面软爪、扇形软爪、开缝套筒、弹簧夹头、碟形弹簧片定心夹紧夹具、液性塑料定心夹紧夹具等。

如图116是开缝套筒，当卡爪夹紧时，卡爪几点作用力经开缝套筒形成均匀的力分布在工件上，工件不易变形。

如图117是碟形弹簧片定心夹紧夹具。

当旋转压紧螺母压紧时，碟形弹簧片压缩，外径胀大，从而达到定心夹紧。

图117碟形弹簧片定心夹紧夹具,6.选择薄壁套车刀几何参数车薄壁套时选择车刀的的主要原则是尽量减小切削变形和切削力，尤其是径向力，以降低切削温度，以下是车薄壁套车刀角度的一些经验值，供参考使用

（1）前角o外圆粗车o=20，外圆精o=4850,内孔粗车o=2530内孔精车o=4754。

（2）后角o粗车时，外圆和内孔o=46，精车时o=1416，在切削刃强度允许的条件下，尽量取较大的后角，以减小刀具与工件表面间的摩擦，使切削力与切削温度降低。

（3）副后角o减少与工件已加工表面间的摩擦，减少径向力，外圆粗车o=46，外圆精车o=15，内孔粗车o=5，内孔精车o=68。

（4）主偏角kr减少径向力，粗精车外圆时kr=9093，车内孔时kr=6075。

（5）刃倾角s车外圆s=03，内孔车刀粗车时s=1318，精车时s=-50-60，可提高刀刃的抗冲击能力，避免刀具因前角较大产生崩刀现象，还可以使切屑流出孔外，避免对已加工表面的划伤。

7.切削用量的选择

（1）背吃刀量ap粗车时ap=25mm，半精车ap=0.51mm，精车时ap=0.10.7mm。

（2）进给量f粗车时与一般车削相同。

精车时f=0.050.2mm/r。

（3）切削速度Vc粗车时切削速度可按一般车削选择。

精车中碳钢薄壁套时，取=100m/min左右。

二、薄壁套零件加工,薄壁套零件图（如图11所示）,1.读图分析图11-8所示工件为薄壁套，外径为100mm，内孔96mm，长度62mm，有两处形位允差，加工难度较高。

（1）为防止变形和振动，使用轴向压紧夹具和工艺肋。

（2）刀具要锋利，充分冷却防止热变形。

2.工艺准备

（1）材料准备外圆直径108mm长68mm壁厚8mmQ345无缝钢管

（2）设备准备CA6136车床250mm三爪卡盘（3）夹具准备轴向压紧夹具工艺肋（4）刃具准备90正偏刀，45弯头刀，镗孔车刀（5）量具准备150mm钢直尺，200mm深度游标卡尺，200mm游标卡尺，75mm100mm千分尺，100mm125mm千分尺，50100mm内径百分表,3.工艺过程分析,4.注意问题

（1）工件在夹具中装夹加工会出现多种误差。

如定位误差，夹具制造及安装误差，工艺系统在车削中变形，磨损和操作等产生的加工误差,各种误差之和必须小于或等于工件的公差。

即定+制+安+工,这个不等式是夹具设计及应用中必须遵守的原则。

（2）这次使用的轴向压紧夹具，容易制造，成本较低。

如果工件内孔与夹具安装间隙较大，夹具定位处跳动量较大，就可能使工件的同轴度超差。

对于精度高，批量大，专业化生产的薄壁套使用径向均匀定心夹紧夹具可提高加工精度。

项目三,1知识目标2能力目标3知识探究,1知识目标：

复习有关钻孔，车孔的方法,弄懂深孔加工的工艺过程。

2能力目标：

会选择和使用深孔加工的刀具,能熟练地使用对刀规及导向装置和冷却装置。

3知识探究：

一、深孔加工概述机械加工的深孔是指深径比L/d5（或10）的孔。

加工深孔，必须使用一些特殊刀具，以及特殊的附件，对切削液的流量和压力有较高的要求。

加工深孔的刀具有枪孔钻、喷吸钻、套料刀、深孔车刀、深孔浮动铰刀等。

如图119所示，是枪孔钻，与麻花钻不同，枪孔钻的钻刃1偏在一边，径向力和主切削力由支承棱4、5支承，钻杆是空心管，高压切削液从管内输入从刀具前端的小孔中喷出，把切屑从钻杆外的三角槽中冲出来，枪孔钻适合320mm的深孔。

图119枪孔钻工件原理图,加工2065mm的深孔时，可采用喷吸钻。

喷吸钻工件原理如图1110所示。

当高压切削液从进油口流入连接装置。

大部分的切削液从内外管之间通过喷吸钻颈部六个小孔进入切削区。

而另一部分切削液通过倾斜的月牙孔向后高速喷射，使内套管的前后产生很大的压力差。

这样，钻出的切屑一方面由高压切削液从前向后冲出，另一方面利用后面压力差将切屑吸出，这两方面的合力可使切屑顺利地排出。

图1110喷吸钻工件原理图,套料是深孔加工中的一种高效率形式，套料刀是管状的轴向切刀，适合加工直径大于60mm的孔。

套料节省刀具和能源，还可留下一个料芯。

如图1111所示为一种深孔车刀头，为了保证孔的精度和直线性，刀体前端有两块硬质合金导向块，稍后有4块硬质合金导向条。

孔径的大小用对刀规调整，高压冷却液从工件孔内输入到切削区，带动切屑经斜孔从刀杆内腔一齐排出。

图1111深孔车刀头,二.空心轴的加工,图1112空心轴,1.读图分析如图1112所示工件为空心轴，最大外径70mm，长度350mm，该工件有三处同轴度允差为0.03mm，32mm内孔深310mm，是加工的难点。

（1）为保证工件的同轴度精度，孔粗加工时就要采取措施达到同轴度要求。

（2）为保证车深孔时不让刀，减小振动，达到精度和粗糙度要求，采用一种深孔车刀加工内孔。

2.工艺准备

（1）材料准备直径75m长356mm45钢

（2）设备准备CA6136车床250mm四爪卡盘（3）辅具准备回转顶尖，中心架，铜皮（4）刃具准备90正偏刀，45弯头刀，29mm麻花钻，30mm长麻花钻，A4中心钻，29100内孔车刀，30330双刃对称深孔车刀刀杆（见图1113），双刃粗车刀，双刃精车刀（如图1113所示）。

图1113双刃对称深孔车刀（5）量具准备500mm钢直尺，500mm深度游标卡尺，300mm游标卡尺，300mm深度游标卡尺，25mm50mm千分尺，50mm75mm千分尺，1835mm内径百分表，50100mm内径百分表，磁性表座，百分表,图1113双刃对称深孔车刀,3.工艺过程分析,4.注意问题

（1）使用双刃对称车刀关键在于刃磨和调整车刀，工作时刀具中心要与工件旋转中心同轴，两刀刃要处于同一平面上。

（2）本例车深孔的刀具只适用于车通孔，车盲孔时可把压刀螺丝改成径向压紧。

单元小结：

车长丝杠、车薄壁套和车深孔都是复杂、难度大的工艺，但是人们在长期的探索实践中已总结出了成熟的加工方法。

俗话说：

“难者不会，会者不难”。

只要掌握了有关理论，勤于实践，就会早日成为车工里的行家里手。

知识链接：

现代切削液的发展特点与发展趋势随着现代机械制造业的快速发展，切削技术和切削工艺的不断创新对切削液的性能提出了更高要求。

尤其是近年来环境保护和人类健康日益成为全社会关注的焦点，而切削液会对环境和人体造成污染和损害，因此切削液的使用和废液处理已受到环保法规日益严格的制约。

在工业发达国家，使用切削液加工时产生的烟雾量也要受到严格限制，对某些切削液废液及带有切削液的切屑要求必须作为有毒材料加以处理，其处理成本不断提高。

为了适应社会发展的要求，现代切削液技术的发展出现了一些新的特点。

1高性能、长寿命、低污染切削液的开发及废液处理技术研究近年来，我国进口数控机床、加工中心等先进制造设备越来越多，所需切削液若长期依赖进口，因价格昂贵，将使生产成本大幅度上升。

因此，研制高性能切削液以替代进口产品已成当务之急。

目前，我国水基切削液的使用范围越来越广，且已开始从乳化液向性能好、寿命长的合成切削液、微乳化液过渡。

在发达国家，微乳化液已普遍使用，并正在大力研究环保型切削液。

2切削液的适当用量传统的切削液供液方法常采用浇注法，尤其对于水基切削液，通常是将一定压力、较大流量的切削液喷射覆盖到切削区，以起到润滑、冷却等作用。

在加工条件发生变化时，如在更换工件材料或更换刀具类型及几何参数的情况下，通常也不会（或很少）调整切削液用量。

美国密执安技术大学对切削加工中有关切削液的适当用量问题进行了研究，试图在满足加工要求的情况下，使切削液用量最少，与切削液有关的费用也降至最低。

他们在福特公司所做的试验中，对切削液的浓度、工件材料、刀具类型及几何参数等都进行了测试与研究，并对工件表面粗糙度、积屑瘤和切削力等作了分析，通过试验得出了最适当的切削液用量。

3开发传统切削液的替代品在这方面研究最多的是液氮冷却。

氮气是大气中含量最多的成分，液氮作为制氧工业的副产品，资源十分丰富。

以液氮作为切削液，使用后直接挥发成气体返回大气中，不会产生任何污染物，从环保角度看，是一种极有前途的切削液替代品，液氮冷却的利用方法之一是将液氮作为切削液直接喷射到切削区，喷气冷却也是液氮的利用方式之一，直接用于切削冷却的不是氮气本身，而是被液氮冷却过的气体。

日本学者研制的喷气冷却磨削系统就是利用液氮冷却过的超低温（-50以下）气体直接喷吹于磨削部位，试验表明，磨削后工件材料的残余压应力比使用磨削液时要大，且残余应力的分布区域变宽，可显著提高零件的抗疲劳强度和使用寿命。

4干切削目前，国外已有严格的法规限制某些切削液的使用，且废液处理费用极高，如德国每年废液处理约耗资10亿马克。

因此，在美国、德国等工业发达国家均大力倡导采用干式切削工艺。

目前采用干式切削加工铸铁材料已无问题，如美国LeBlongMakino公司提出的“红月牙”铸铁加工法，采用陶瓷和CBN刀具，在高速和大进给量加工时，使热量很快聚集到刀具前端，使其呈红热状态，当工件被加热到371时，其屈服强度减小，可获得较高的金属切除率，在某些应用场合，可利用激冷气体及旋风喷雾器来降低切削温度，如喷气冷却。

有人预测，将来如采用高性能刀具材料和排屑性能极好的刀片断屑槽型，结合使用冷却气体，可实现不再使用切削液的目标。

5现代切削液发展趋势目前，国内外学者正在努力探索减少或消除环境污染的切削加工方法，但研究目标大多集中在不使用传统切削液的加工上。

从目前的发展情况看，无论液氮冷却、喷气冷却或干切削，虽然各有特点和优势，但也有其局限性，如上述三种方法都存在切屑形成过程中润滑性差的问题，因而不得不使用一些润滑剂；另外，目前的机床主体多为铸铁材料，而工件切削后新生的金属表面具有极强的化学活性，暴露在空气中均会很快生锈。

如用液氮、喷气冷却或干式切削，则后续工序中必须增加机床和工件的防锈处理，而防锈液、清洗液等同样会污染环境。

由此可见，在切削加工领域，离全面取代传统切削液的湿式加工还相当遥远，而现代切削液的研究开发就显得更为迫切。

目前研究开发的重点是：

大力开发对生态环境和人类健康负作用小、加工性能优越的切削液，朝着对人和环境完全无害的绿色切削液方向发展；同时，努力改进供液方法，优化供液参数和加强使用管理，以延长切削液的使用寿命，减少废液排放量；此外，还应进一步研究废液的回收利用和无害化处理技术。

摘自中国金属加工网,