圆锥表面的加工方法

圆锥表面的加工方法（精选4篇）

圆锥表面的加工方法 篇1

轴向尺寸较大 (较深) 的平底孔, 在加工过程中由于观察困难, 比较难以加工;利用圆锥套规来保证外圆锥锥度的正确是在圆锥车削过程中常用的方法, 但许多学生还不能很好得掌握。因此, 就上述两个问题简单地谈一下解决的方法。

一车削平底孔的技术

第一, 保证盲孔车刀的刀尖高度与工件的回转中心线等高。第二, 在钻孔前用内控车刀与车工件端面至中心线, 记住中滑板刻度a, 见图1。第三, 车削孔底部时, 保证盲孔车刀加工至相同的中滑板刻度a即可, 见图2。

二用圆锥套规检测保证圆锥锥度正确的方法

例:加工如图3所示的圆锥:

第一, 加工外圆, 保证外圆尺寸m及长度尺寸60, 见图4。第二, 逆时针转动小滑板月1°29′12″, 中滑板进刀约Фm与Фn之差的1/3左右, 用圆锥套规检测:如图5所示, 则小滑板转动角度过小;如图6所示, 则小滑板角度过大;如图7所示则小滑板角度恰当。第三, 如此反复进刀、调试、检测, 直至合格。

三保证圆锥长度的方法

在保证圆锥锥度正确的前提下, 当车刀移动到圆锥长的3/4处, 即如图3所示的约45mm处时, 如果此时刀尖不与工件接触, 则不再退刀, 继续转动小滑板, 使车刀前移, 同时使工件停止转动, 让车刀刀尖在B点处停下 (可用钢直尺测量刀尖距C点处的距离为5mm) , 开动车床使工件旋转, 移动中滑板使之与B点相接触 (轻微接触即可, 尽量不要使刀尖在此处划出痕迹) , 记住此时中滑板的刻度X, 移动中滑板, 使刀尖离开工件, 移动小滑板至工件端面处 (此时千万不能移动床鞍, 即大滑板) , 调整中滑板刻度使之与B点处的刻度X相同后, 再移动小滑板进刀即可。

车削加工减小表面粗糙度的方法 篇2

无论是机械加工后的零件表面, 还是用其他方法获得的零件表面, 总会存在着有较小间距的峰、谷组成的微量高低不平的痕迹。粗加工表面, 用眼睛直接就可以看出加工痕迹;精加工表面, 看上去光滑平整, 但用放大镜, 仍可以看到错综交叉的加工痕迹。表面粗糙度是表述零件表面峰谷高低程度和间距状况的微观几何形状特征的术语。表面粗糙度是指已加工表面微观不平程度的平均值, 是一种微观即可形状误差。表面粗糙度等级用轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz或轮廓最大高度数值Ry的大小表示。按国家标准规定, 优先采用轮廓算术平均偏差的大小Ra来表示。

我们在生产中要找到影响表面粗糙度的主要因素, 并提出解决的方案。经切削加工形成的以加工表面粗糙度, 一般可看成理论粗糙度和实际粗糙度叠加而成。要减小表面粗糙度可以从以下几个方面入手:

1 理论粗糙度

这是刀具几何形状和切削运动引起的表面不平度。生产中, 如果条件比较理想, 加工后表面实际粗糙度接近于理想粗糙度。在工件上表现出来的就是已加工表面上像螺纹一样的残留面积 (刀具主副刀刃在已加工表面留下的一些痕迹未被切除的面积成为残留面积) 。通常是按照残留面积的高度来度量其粗糙程度的。影响残留面积高度的有下面几个因素:

1.1 减小主偏角Kr和副偏角Kr′的数值

减小主偏角, 加工表面粗糙度值会减小;减小副偏角Kr′, 会增大切削刃与已加工表面的接触长度, 能减小表面粗糙度的数值, 但过小的副偏角会引起振动。

1.2 增大刀尖圆弧半径r

刀尖圆弧半径r增大时, 使刀尖处的平均主偏角减少, 可以减小便面粗糙度值, 但会增大背向力和容易产生振动, 所以刀尖圆弧半径不能过大, 通常高速钢车刀r=0.5~5mm, 硬质合金车刀r=0.5~2mm。具体表现为如下图, 用尖刀加工时, 残留的最大高度为:Ry=f/ (cotKr+cot Kr′) 相应的轮廓算术平均偏差为Ra=Ry/4。用圆头加工时, 残留层的最大高度为Ry=f2/8r, 相应的轮廓算术平均偏差为Ra=Ry/4。那么在相同的条件下Kr=75°, Kr′=10°, f=0.2mm/r, 用尖头车刀和用圆头车刀车削外圆, 分别求出残留层的高度。解得尖头车刀Ra=0.0337mm, 而圆头车刀Ra=0.005mm。显而易见增大刀尖圆弧半径能减小表面粗糙度值。

a) 尖头刀b) 圆头刀

图残留层

1.3 减少进给量

进给量f是影响表面粗糙度最显著的一个因素, 进给量越少, 残留面积高度越小。并且, 此时鳞次、积屑瘤和振动不易产生, 表面质量越高。

2 实际粗糙度

实际粗糙度是指切削过程中出现的非正常原因造成的表面不平度。包括积屑瘤、亮斑、拉毛、加工振动等。减小实际粗糙度值, 可从采取以下措施:

2.1 避免工件产生积屑瘤

有些教材上又叫毛刺。用中等切削速度切削钢料或其他塑性金属时, 切屑与车刀前面之间产生很大的摩擦力, 尤其当车刀前面不太平滑时, 摩擦力更大, 同时产生很高的温度。在高温高压和很大的摩擦力作用下, 切削底层和上层产生滑移, 底层流动速度减慢。这层流速较慢的金属层, 成为滞留层。当摩擦力大于切削底层内部的滑移断裂抗力时, 滞留层的金属跟切屑分离而形成一个楔块粘在车刀前面上, 这块金属因为受加工硬化的影响, 硬度很高, 成为积屑瘤。影响积屑瘤产生的因素很多, 但切削速度影响最大。切削速度较低 (2~5m/min以下) 时, 切削流动较慢, 摩擦力未超过切削分子的结合力, 不会产生积屑瘤;切屑速度很高 (70m/min以上) 时, 温度很高, 切屑底层金属变软, 摩擦系数明显降低, 也不会产生积屑瘤;中等切削速度 (15~20m/min) 时, 切削温度约为300℃左右, 这时摩擦系数最大, 容易产生积屑瘤。因此在加工工件时避开最容易产生积屑瘤的中速区域。要减小表面粗糙度就应该避开中等切削速度。

2.2 避免磨损亮斑

磨钝的切削刃会将工件表面压出亮斑或亮点, 使表面粗糙度值增大, 这时应及时更换或重磨刀具。

2.3 防止切屑拉毛已加工表面

被切屑拉毛的工件表面一般是不规则的很浅的痕迹。这时应选用正值刃倾角车刀, 使切屑流向待加工表面, 并采用卷屑或断屑措施。

2.4 防振动

工件在车削加工时, 由于机床性能、工件材料及刀具等因素的影响, 易产生切削振动。切削过程中的振动会使加工表面出现周期性的横向和纵向振纹, 使工件的局部尺寸和工件的表面粗糙度发生变化, 并缩短刀具的使用寿命, 影响工件的加工质量。减小工件切削振动的方法主要有以下几种:

2.4.1对机床的调整机床各部应调整合适, 紧定牢固。主轴的松紧应经常检查, 并调整间隙, 因它往往是振动产生的主要原因, 并调整大、中、小滑板塞铁, 使间隙小于0.04mm, 且使移动乎稳轻便。

2.4.2对车刀的要求在保证强度的前提下, 车刀前角应尽可能取大一些, 加工细长轴时, 应采用大的主偏角。

2.4.3对切削深度的要求精车时, 应根据机床刚度决定刀刃和工件的接触长度, 并尽可能地采用弹簧光刀。粗车时切削深度愈小愈好 (一般为0.1~0.2mm) 。车削直径较小的工件, 应采用快转速, 慢走刀的方法。

2.4.4从理论上讲, 工件夹持装置应该使所夹工件尽可能靠近主轴前轴承, 刀具则应尽可能靠近刀塔本体, 而不出现悬臂状态。为此避免使用主轴内能够直接装夹弹簧夹头的车床, 因为夹头座使工件远离主轴前轴承, 夹持力小, 会增加振动。对较长的工件工件伸出卡盘长度不宜过长。当工件伸出卡盘长度超过直径的6倍时, 应用尾座顶尖支承, 同时尽量避免材料从主轴后端露出, 如果从主轴后端伸出的材料过长, 则须采用可靠的架持措施。修光刃过大, 容易引起振动, 一般= (1.2~1.5f) 。

2.4.5 选用较小的背吃刀量和进给量, 改变切削速度等。

2.4.6 隔离振源。隔离振动量大的设备 (如冲床、锻床等) 。

2.5 合理选用切削液

一般来说, 材料韧性越好, 塑性变形倾向越大, 表面粗糙度就越大。被加工材料对表面粗糙度的影响与其金相组织状态有关。切削液的冷却与润滑作用, 能减小切削过程的界面摩擦, 降低切削区温度, 减小塑性变形并抑制积屑瘤与麟次的生长, 对减小表面粗糙度有益。

3 结束语

减小表面粗糙度的方法很多, 但对于不同的工件, 使用的方法也是不一样的, 要做到具体问题具体分析, 使车床在车削工作中能安全、可靠、高效地工作。

摘要：机械零件加工的表面质量是指零件加工后的表面粗糙程度, 它是判定零件质量优劣的重要依据。

关键词：切削加工,表面粗糙度,重要依据

参考文献

[1]极限配合与技术测量基础[M].3版.中国劳动社会保障出版社, 2007.

[2]车工工艺学[M].4版.中国劳动保障出版社, 2007.

[3]金属切削原理与刀具[M].4版.中国劳动保障出版社, 2010.

圆锥表面的加工方法 篇3

现代工业对制造的零件提出很多要求, 比如必须能在高速运动、高温、高压及重载等条件下, 保证长时间稳定、快速、准确地工作, 这也就对零件的表面质量提出一系列的挑战。我们知道, 任何机械加工方法所获得的零件, 加工表面都不可能达到理想状态, 总会存在微观不平、沟痕、裂纹、表面层金属相变和残余应力等缺陷, 这些缺陷会影响零件的使用性能、寿命及可靠性。因此, 机械加工既要保证零件的尺寸、形状和位置精度, 又要保证机械加工表面质量。

1 机械加工表面质量对零件使用性能的影响

1.1 表面质量对耐磨性的影响

零件的磨损可分为三个阶段, 在初期磨损阶段, 一开始只是在两表面波峰接触, 实际的接触面积很小。零件受力时波峰接触部分压强很大, 磨损非常显著。其后, 实际接触面积增大, 磨损变缓, 进入正常磨损阶段。该阶段零件的耐磨性最好, 持续时间也较长。最后, 由于波峰被磨平, 表面粗糙度参数值变得非常小, 不利于润滑油的储存, 且使接触表面之间的分子亲和力增大, 摩擦阻力增大, 进入急剧磨损阶段。

1.2 表面质量对零件疲劳强度的影响

零件在交变载荷的作用下, 其表面微观不平的凹谷处和缺陷处容易应力集中而产生疲劳裂纹, 造成零件的疲劳破坏。实验表明, 减小零件表面粗糙度可提高零件的抗疲劳强度。表面层的适度硬化可阻碍表面层疲劳裂纹的出现, 但硬化过度易产生裂纹, 故表面层硬化的程度与深度也应合理控制。表面残余压应力能延缓疲劳裂纹扩展, 提高零件的疲劳强度;残余拉应力容易使零件表面产生裂纹而降低疲劳强度。

1.3 表面质量对配合性能的影响

对于间隙配合, 表面太粗糙会使配合面很快磨损而增大配合间隙, 特别对于液压系统、气压系统的元件, 会使泄露量增大, 影响正常工作;对于过盈配合, 表面太粗糙会使配合表面的波峰被挤平, 降低了配合件的连接强度, 影响配合可靠性。因此, 有配合要求的表面一般都要求较小的表面粗糙度, 配合要求越高, 配合的表面粗糙度值越小。

1.4 表面质量对零件耐腐蚀性及零件其他性能的影响

腐蚀性介质容易吸附和积聚在粗糙表面的凹谷处, 并通过微细裂纹向内渗透。实践证明, 表面越粗糙腐蚀作用越强。残余压应力使零件表面紧密, 增强零件耐腐蚀性;而残余拉应力降低耐腐蚀性。因此, 较小零件表面粗糙度、适当的表面残余应力和加工硬化, 均可提高抗腐蚀性。

2 影响表面粗糙度的工艺因素及改善方法

2.1 切削加工影响表面粗糙度的因素

2.1.1 刀具几何形状

减小进给量、主偏角、副偏角、适当增大前角、合理选择润滑液、提高刀具刃磨质量、抑制积屑瘤、鳞刺的生成, 都是减小表面粗糙度值的有效方法。

2.1.2 工件材料的性质

加工塑性材料时, 塑性变形和切屑与工件分离的撕裂作用, 使表面粗糙度值加大。韧性愈好就愈粗糙。加工脆性材料时, 切屑的崩碎留下斑点使表面粗糙。

2.1.3 切削条件

包括切削用量、冷却润滑情况。

切削液的冷却、润滑作用抑制积屑瘤和鳞刺的生成, 可有效减少表面粗糙度。

2.2 磨削加工影响表面粗糙度的工艺因素

2.2.1 砂轮

1) 磨料。磨削钢件及铸铁件, 宜采用氧化铝磨料, 因为其微韧性和等高性好, 使表面的残留高度小, 磨削区金属高温软化、钝化微刃的滑擦和挤压将工件表面凸峰辗平, 会降低表面粗糙度。碳化硅磨料韧性差, 颗粒呈针片状, 磨削时易细微碎裂堵塞砂轮, 增加工件塑性变形, 表面粗糙, 主要加工有色金属。

2) 粒度。大粒度砂轮以微切削为主, 形成较深的沟槽和辗压痕迹, 表面粗糙度大;细粒度砂轮经精细修整呈半钝态微刃, 抛光作用降低表面粗糙度。但粒度太小, 磨削区高温易烧伤工件。

3) 砂轮的修整。砂轮修整导程一般为10~15mm/min, 修整深度为2.5μm/单导程。修整导程 (纵向进给) 和修整深度越小, 粗糙度值越小。但修整导程过小易烧伤工件, 产生螺旋形等缺陷。

2.2.2 磨削用量

1) 提高砂轮速度可减小表面粗糙度。但过高磨削热会烧伤工件, 对表面粗糙度不利。

2) 工件速度。较大易产生振动, 有波纹;较低易产生烧伤缺陷, 影响表面粗糙度。

3) 工件的纵向进给量过大, 会使得表面粗糙度增大;横向进给量不能超过微刃高度, 否则也增加表面粗糙度。

2.3 减小表面粗糙度值的加工方法精密与超精密加工

通常将加工精度在0.1~1μm, 加工表面粗糙度值Ra 0.02~0.1μm之间的加工方法称为精密加工, 而将加工精度高于0.1μm, Ra<0.01μm的加工方法称为超精密加工。

2.3.1 微量切削

微量切削加工精度可达到0.075μm, 相当于从材料晶格上逐个去除原子。微量切削刀具有天然金刚石刀具、高性能陶瓷刀具、Ti N、CBN等, 其中天然金刚石可加工出高质量的超光滑表面, Ra 0.005~0.02μm。

2.3.2 磨料加工

磨料加工包括研磨、抛光、珩磨等。研磨是用研磨盘和研磨剂从工件表面上研去一层极薄金属的精加工方法, 尺寸误差1~0.1μm, Ra=0.025~0.008μm。抛光分传统的接触式和新型非接触式, 主要是改变表面质量, 非接触式抛光加工可达到Ra0.008μm。珩磨是利用珩磨条对工件表面施加一定压力并同时作相对旋转和往复直线运动切削工件上极小余量的精加工方法, 主要对孔加工, 加工精度达到1~0.1μmRa=0.025~0.01μm。

2.3.3 特种加工

特种加工主要是利用机、电、声、热、化学、磁、原子能等能量来进行加工的非传统加工方法。特种加工不主要依靠机械能、工具硬度可低于工件硬度或者不需要任何工具、不存在显在的机械切削力等, 可加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或者复合材料, 特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度零件, 同时, 有些方法还可以进行超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级 (原子级) 的加工。如最精密的离子束加工的精度最高可以达到0.001μm, 可加工任何材料, Ra可达0.01μm以下。

2.3.4 复合加工

复合加工是以上各种加工方法的综合应用, 例如电解磨削、电解研磨、电解抛光、超声车削、超声磨削等。加工精度可达纳米级, Ra可达0.01μm以下。

3 影响零件表面层力学性能的工艺因素及改善方法

3.1 表面层的加工硬化

金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高, 而塑性和韧性降低的现象叫加工硬化 (又称冷硬) 。加工硬化是强化作用和恢复作用的综合结果。

3.2 表面残余应力

表面层的残余应力的产生主要有三种原因:冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织变化。工件表面层的残余应力, 切削加工时主要由冷态塑性变形引起的残余应力, 磨削加工时主要是热态塑性变形和金相组织变化引起体积变化而产生的残余应力。总之, 凡能减小塑性变形和降低加工温度变化的的因素, 都可以减少零件表层残余应力。

3.3 表面层金相组织的变化

机械加工过程中, 在加工区所消耗的能量绝大部分转化为热能使加工表面出现温度升高, 当超过某一临界温度时, 表面层金相组织就会发生变化。

一般的切削加工影响较小。对于磨削加工, 单位面积上产生的切削热比一般切削方法大几十倍, 切削区高温将引起表面层金属的相变。

4 结束语

机械制造业是工业的命脉。随着科技的发展, 各种加工方法也不断涌现, 如电火花加工、激光加工、超声波加工、电子束与离子束加工等, 只有在了解影响机械加工表面质量的工艺因素后, 在生产实践中不断改善方法, 综合加工, 才能提高机械加工产品的生产效率, 保证其稳定、快速、准确的使用性能, 延长其使用寿命。

摘要：机械加工产品的使用性能、使用寿命与零件的加工质量密切相关, 换句话说, 零件的加工质量是保证产品质量的前提。衡量零件加工质量好坏的主要标准就是加工精度和表面质量。因此, 本文主要通过对零件表面粗糙度、表面层的力学性能 (如加工硬化、残余应力、相变) 等工艺因素分析和研究, 寻求提高机械加工表面质量的改善方法。

关键词：机械加工,表面质量,工艺因素,改善方法

参考文献

[1]张建华, 主编.精密与特种加工技术[M].机械工业出版社, 2003, 7.

[2]陆剑中, 周志明.金属切削原理与刀具[M].机械工业出版社, 2008, 9.

[3]朱鹏超.数控加工技术[M].高等教育出版社, 2007.

[4]张国文.机械制造基础[M].人民邮电出版社, 2006.

圆锥表面的加工方法 篇4

CAXA制造工程师是北航海尔公司自主研发的CAD/CAM软件包, 它具有灵活的实体曲面造型功能和丰富的数据接口, 可以实现复杂零件从造型、设计到加工代码生成、加工仿真、代码校验等一体化的解决方案。CAXA制造工程师提供了中文界面并具有提示功能, 适合国内工程技术人员造型和加工使用。CAXA制造工程师2011提供了8种粗加工方法 (图1) , 15种精加工方法 (图2) , 每种加工方式各有特点, 对同—曲面零件的加工往往可以采用多种加工方式, 但是这些加工方式的加工效率和加工表面质量存在一定的差异[1]。

1 CAXA精加工方法对曲面表面粗糙度的影响

曲面的加工一般分为3个阶段:粗加工、半精加工和精加工。粗加工的目的是快速切除大部分多余材料, 生成零件表面的大致轮廓, 因此应采取措施尽可能提高生产率。粗加工时吃刀量大, 刀杆扭矩大, 进给时刀杆变形大, 会产生大量的切削热等因素[2]。精加工应按技术要求生成零件的最终表面, 使曲面的形状精度、尺寸精度和粗糙度都达到图纸的要求, 因此精加工阶段是零件表面粗糙度最终形成的过程。CAXA制造工程师粗加工方法中, 常用的曲面加工方法有:等高线粗加工、扫描线粗加工、摆线式粗加工。精加工方法中常用的曲面加工方法有:曲面区域精加工、参数线精加工、等高线精加工、扫描线精加工、三维偏置精加工。

图3是材料为45钢的曲面零件, 整个零件有四种不同的曲率半径, 从左到右分别是R80、R20、R30、R10, 直线段的倾斜角度近似为65°。首先用Φ10平底立铣刀对其进行等高线粗加工, 如图4。在加工中刀具进行往复式切削, 这样可以避免铣床经常抬刀、空走刀, 可以缩短加工时间, 减少机器的磨损, 提高效率。Z切入层高为5, XY切入选择固定残留高度5, 加工余量1, 加工精度0.1, 主轴转速600r/min, 切削速度300mm/min。粗加工后曲面的陡峭部位有较多刀次, 加工较均匀、细腻, 圆弧顶部、底部的平坦部位轨迹稀疏, 残留余量多, 表面质量差。

在等高线粗加工的基础上, 再分别用上述常用曲面精加工方法进行精加工, 比较、分析各种精加工方法对曲面表面粗糙度的不同影响。

对曲面的精加工我们选用球刀。球头铣刀的刀头半径应选得大些, 有利于散热, 但刀头半径不应大于曲面的最小曲率半径。铣削残留高度是影响加工表面粗糙度的主要因素, 所以往往通过控制它的大小来控制表面加工质量。

为更直观的比较各精加工方法加工后零件的加工质量, 图5~图9给出了半精加工仿真图形, 给定条件为:Φ10的两刃球刀, 加工余量为0.4mm, 加工精度为0.02mm, 参数线、等高线、扫描线精加工给出了相同的残留高度2mm, 曲面区域、三维偏置给出了与前三种相同的行距8mm。在选择进刀、退刀方式时, 如果进刀点采取垂直方式进行切入工件, 刀具是向下钻到工件表面, 这样很不安全, 且加工出来的表面质量差, 在加工中是不可取的。所以切入方式选为倾斜角度30°的倾斜线。

在半精加工的基础上继续对工件进行精加工, 其中精加工给定条件为:Φ10的两刃球刀, 加工精度为0.01mm, 加工余量为0, 参数线、等高线、扫描线精加工给出了相同的残留高度0.2mm, 曲面区域、三维偏置给出了与前三种相同的行距2.8mm。

对各种精加工方法进行比较, 结果可以归纳为表1。

2 结语

如果要加工的曲面倾斜角<65°, 当同时限定主轴转速、进给量、走刀方式、铣刀参数等值时, 要使工件获得相同的残留高度, 从占用内存容量少, 加工时间快的角度考虑, 应该优选扫描线、三维偏置精加工。其次是曲面区域和参数线精加工。当零件表面质量要求较高时应选用等高线精加工, 但鉴于等高线精加工零件平坦部位加工质量较差的特点, 应辅以浅平面精加工, 使曲面各处粗糙度一致。另外, 对于表面粗糙度要求较高的零件, 加工时可以考虑分区加工, 并配以多种加工方式组合加工。

参考文献

[1]王振宁, 侯凯歌, 张玉东.CAXA制造工程师在模具表面精加工中的应用[J].模具工业, 2010, 36 (7) :70-73.