常用加工方法综述

第2章　常用加工方法综述

2.1　车削的工艺特点及应用

2.1.1　车削加工

车削加工是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来加工工件的，主要加工各种回转表面。车削加工应用十分广泛，车床一般占机械加工车间机床总数的25%～50%，甚至更多。

车削加工可以在普通车床、立式车床、转塔车床、仿形车床、自动车床以及各种专用车床上进行。车削能加工的表面有：端面、内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹面、回转成形面、回转沟槽以及滚花等，如图5.2.1所示。

图5.2.2为工件在普通车床上常见的装夹方法。图5.2.2（a）为三爪卡盘装夹，卡盘的3个爪能同时移动，自动对中，适用于较短（长径比小于4）的圆形、六方截面的中小型工件；图5.2.2（b）为四爪卡盘装夹，卡盘的4个爪独立移动，安装工件时需要找正，夹紧力比三爪卡盘大，适用于较短（长径比小于4）的截面为方形、长方形、椭圆或其他不规则形状的工件以及直径较大又较重的盘套类工件；图5.2.2（c）为花盘装夹，适用于孔或外圆与定位基面垂直的工件；图5.2.2（d）为花盘—弯板装夹，适用于孔或外圆与定位基面平行的工件；图5.2.2（e）为双顶尖装夹，适用于长轴类工件（长径比4～20），对于长径比大于20的细长轴，为了减小工件在切削力作用下产生的弯曲变形，还应增加辅助支承-中心架或跟刀架，如图5.2.2（f）、图5.2.2（g）所示；图5.2.2（h）为心轴装夹，盘套类零件以孔为定位基准，安装在心轴上，可保证外圆、端面对内孔的位置精度。

图5.2.1　车床工作

图5.2.2　车床的装夹方法

2.1.2　车削加工的工艺特点

（1）适用范围广泛

车削是轴、盘、套等回转体零件不可缺少的加工工序。对于小支架等其他类型的零件，只要能在车床上装夹，其回转表面也可车削加工。车削的尺寸公差等级为IT13～IT6，表面粗糙R a为50～0.8。

（2）容易保证零件加工表面的位置精度

①对于短轴和小套，可在一次装夹中车出各加工面，然后切断，如图5.2.3所示。由于各加工表面具有同一回转轴线，能保证各外圆与内圆的同轴度要求，端面对轴线的垂直度或端面圆跳动要求。

图5.2.3　车削短轴和小套

②对于阶梯轴，可利用拨盘、卡箍、顶尖装夹，很方便地车出轴上各外圆和轴肩，如图5.2.2（e）所示。由于轴以两端中心孔的锥面定位，围绕同一轴线旋转，可保证在多次调头过程中车出的各外圆的同轴度（或各外圆对轴线的径向跳动）要求以及轴肩对轴线的垂直度或端向圆跳动要求。

③利用心轴装卡，车削盘套类零件各外圆面和端面，可保证外圆与孔的同轴度要求以及端面对轴线的垂直度或端面圆跳动要求，如图5.2.2（h）所示。

④对于形状不规则的零件，利用花盘装夹（图5.2.2（c））或花盘—弯板装夹（图5.2.2 （d）），亦可保证所需要的位置精度。

（3）适宜有色金属零件的精加工

因为有色金属零件的磨屑容易堵塞砂轮，其磨削加工较为困难，故对于精度较高、表面粗糙度R a值较小的有色金属工件宜采用金刚石车刀精车加工。若以较小的切深（a p≤0.15 mm）、很小的进给量（f≤0.1 mm／r）、较高的切削速度（v≈300 m／min）精车，可获得很高的尺寸精度（IT6～IT5）和很小的表面粗糙度R a值（0.8～0.1）。

（4）生产效率较高

车削时切削过程大多是连续的，切削面积不变，切削力变化很小，切削过程比刨削和铣削过程平稳。因此可采用高速切削和强力切削，使生产率大幅度提高。

（5）生产成本较低

车刀是最简单的一种刀具，制造、刃磨和安装均很方便。车床附件较多，可满足一般零件的装夹，生产准备时间较短。车削加工成本较低，既适宜单件小批生产，也适宜于大批大量生产。

2.1.3　车削加工的应用

（1）车外圆

车外圆是最常见、最基本的一种车削方法。其刀具几何角度和切削用量的选择与其他表面的车削有许多共同之处。根据所采用的车刀几何角度和切削用量的不同，车外圆可分为粗车、半精车和精车。

粗车时提高生产率是主要的，而对精度和粗糙度方面无太高要求。因此，刀具应选取较小的前角、后角和负值的刃倾角，以增加车刀切削部分的强度。图5.2.4为一种粗车钢件的90°右偏刀。粗车的尺寸公差等级为IT13～IT11，表面粗糙度R a为50～12.5。

半精车在粗车基础上进行，目的是进一步提高精度和减小粗糙度R a值，可作为中等精度表面的终加工，亦可作为较高精度表面在精车或磨削前的预加工。半精车的尺寸公差等级为IT10～IT9，表面粗糙度R a为6.3～3.2。

精车在半精车的基础上进行，为了使加工表面获得较低的粗糙度，精车刀应选取较大的前角、后角和正值的刃倾角；刀刃要光洁、锋利。图5.2.5为一种精车钢件的90°右偏刀。精车可作为某些零件特别是有色金属零件上较高精度外圆面的终加工。精车的尺寸公差等级为IT7～IT6，表面粗糙度R a为1.6～0.8。

图5.2.4　粗车钢件90°右偏刀

　
图5.2.5　精车钢件90°右偏刀

车外圆与镗孔比较，刀具刚性较好，容易保证加工质量。各类零件上的外圆表面，只要零件能够在车床上装夹，均可车削。

（2）车床镗孔

镗孔是用镗刀对工件上已经钻出、铸出或锻出的孔进一步加工，是常用的孔加工方法之一。镗孔可分为粗镗、半精镗和精镗。车床镗孔能达到的尺寸精度和表面粗糙度见表5.2.1。

表5.2.1　车床镗孔能达到的尺寸精度和表面粗糙度

钢件上镗孔时，切屑的流向对孔的加工质量影响较大。精镗通孔时，最理想的是图5.2.6 （a）所示的前排屑方式。镗刀刃倾角取正值，切屑流向待加工表面，从孔的前端口排出，避免切屑划伤已加工表面。精镗盲孔时，为避免切屑堆积在孔内破坏已精加工的表面，一般采用图5.2.6（b）所示的后排屑方式。这时，刃倾角取负值，使切屑顺利从孔口及时排出。

图5.2.6　镗孔的两种排屑方式

镗孔能校正预制孔轴线的偏斜。但由于镗刀杆尺寸受孔径和孔深的限制而较为细长，刚性较差，容易产生所谓“让刀”现象，而形成“喇叭口”。故增加镗刀杆刚性很重要，常用的措施有两个：一个是尽量增加镗刀杆的截面积，尤其是增加截面高度方向的尺寸；二是安装镗刀时，尽量缩短镗刀杆的悬伸长度，通常只要求其略大于孔深即可。

车床镗孔与铰孔相比，适应性较强，具体表现在：一把镗刀可以加工一定孔径和长度范围的多种结构类型的孔，如图5.2.7所示；能达到的尺寸精度和粗糙度R a值的范围较广。但对于直径小于10 mm的小孔和长径比大于5的细长孔镗削较为困难。

镗孔多用于单件小批生产中。除小深孔以外，各种直径的孔均可镗削，包括标准孔径和非标准孔径。盘套类零件中间部位的孔、轴类零件的轴向孔和小支架支承孔，如果数量较少，多在车床上镗削。

图5.2.7　车床上可镗削孔的结构类型

车床镗削支架支承孔如图5.2.8所示，工件用压板、螺栓初步压紧，用手转动花盘，用划针盘按孔线找正。如果孔的位置不正，既要逐步调整弯板在花盘上的上下位置或工件在弯板上的前后位置。找正后，把工件压紧，即可加工。这种方法由于找正精度较低，多用于中心高尺寸精度要求不高的小型支架。

（3）车成形面

在机械设备上常要应用一些具有回转成形面的零件，如圆球、手柄等。车削回转成形面的常用方法有：双手柄控制法、成形刀法和靠模法。双手柄控制法在实习中学习实践过，这里主要介绍成形刀法和靠模法。

1）成形刀法

如图5.2.9所示，成形刀法是用刀刃形状与成形面母线形状相吻合的成形刀进行车削的。加工时，车刀只作横向进给运动。由于刀刃与工件的接触长度较大，容易引起震动，因此要求机床和工件有足够的刚度，还应采用较小的进给量和较低的切速，且要施加足够的切削液。成形刀法车削成形面的表面粗糙度R a为6.3～3.2。

成形刀法的特点是操作简便，生产率高，但刀具制造与刃磨较为困难，只适宜在成批生产中加工轴向尺寸较小的成形面。在大批大量生产中的自动机上亦常采用。

图5.2.8　车床上加工削支架支承孔图

图5.2.9　成形刀法车成形面

2）靠模法

靠模法车成形面如图5.2.10所示。滚柱与连接板连接，靠模曲线与成形面的母线相同。当大拖板作纵向移动时，滚柱在靠模板的曲线槽内移动，即可车出所需要的成形面。为使中滑板能自由地沿靠模曲线槽移动，必须事先将横向丝杠与螺母脱开，并将小刀架从原来位置扳转90°，以便横向进刀。

图5.2.10　靠模法车成形面

靠模法加工成形面的特点是生产率高，可自动进给，能获得较高的精度和较低的粗糙度（R a为3.2～1.6），适宜成批加工或大量生产中轴向尺寸较长、曲率不大的成形面。

（4）车圆锥面

圆锥面有外圆锥面和内圆锥面之分。圆锥面配合紧密，拆卸方便，多次拆卸后仍能保持精确的对中性。因此，圆锥面广泛用于要求定位准确和经常拆卸的配合件上。例如，车床主轴和尾架套筒的圆锥孔与顶尖圆锥柄的配合，各种定位圆锥销与圆锥销孔的配合等。

车削圆锥面的方法有：小刀架转位法、偏移尾架法、靠模法和宽刀法。小刀架转位法在实习中学习实践过，宽刀法与成形刀法车成形面类似，这里主要介绍偏移尾架法和靠模法。

1）偏移尾架法

偏移尾架法如图5.2.11所示。工件安装在前后顶尖之间，把尾架沿横向向前或向后偏移一定的距离S，使工件的回转轴线与车床主轴线的夹角等于工件的圆锥斜角α，车刀自动纵向进给即可车出所需要的圆锥面。建议最好使用球顶尖（见图中放大部分），以改善顶尖与中心孔的接触状况。偏移尾架法加工的表面粗糙度R a值与车外圆相同。

图5.2.11　偏移尾架法车圆锥面

设工件的总长度为L，圆锥面的大端直径为D，小端直径为d，长度为l，圆锥斜角为α（不大于12°），则尾架偏移量S为：

当加工一批零件时，应使零件的总长度和中心孔的深浅一致。否则，在相同偏移量下会出现锥度误差。

偏移尾架法的特点是能加工较长工件上的锥面，能自动走刀。但不能加工锥孔，圆锥角不宜太大。一般用于单件或成批生产。

图5.2.12　靠模法车圆锥面

2）靠模法

如图5.2.12所示，靠模法车圆锥面的原理和方法与车成形面相同。只需要把图5.2.10中的滚柱换成滑块、曲线靠模板换成锥度靠模板即可。此法加工的表面粗糙度R a值与车外圆相同。

靠模法车圆锥面的特点是能加工内、外锥面，可以纵向自动走刀，能加工圆锥面的圆锥一般应小于12°，适宜成批加工和大量生产中较长的锥面。

（5）车螺纹

螺纹的种类很多，几种常见螺纹的代号、牙型、螺距及主要用途见表5.2.2。

表5.2.2　几种常见螺纹的代号、牙型、螺距及主要用途

注：*公制三角螺纹又称普通螺纹。

螺纹的基本要素有牙型角α、螺距P和中径d2（D2）。螺纹按旋向可分为右旋螺纹和左旋螺纹，按螺旋线数目可分为单线螺纹和多线螺纹。图5.2.13中，ψ为螺旋升角，是螺旋线的切线与垂直于圆柱体轴线截面的夹角；β为螺旋角，是螺旋线的切线与圆柱体轴线方向的夹角，L为导程，是螺旋线绕圆柱体一周在轴线方向所间隔的距离。在图5.2.14中，当多线螺纹的线数为n时，导程L与螺距P的关系为：

螺纹的加工方法很多，车削螺纹是常用的方法之一。不同种类的螺纹，车削方法略有不同。其中，单线右旋螺纹的车削方法是最基本的。

图5.2.13　螺旋线的参数

图5.2.14　单线螺纹和多线螺纹

1）单线右旋螺纹的车削

图5.2.15为单线右旋三角螺纹的车削示意图。为了获得正确的牙型，首先要正确刃磨车刀，使切削部分的形状与被切螺纹轴向截面的牙槽形状一致；其次要正确安装车刀，使车刀刀尖与螺纹轴线等高，且刀尖角的平分线垂直于螺纹轴线。

图5.2.15　车削单线右旋三角螺纹

图5.2.16　前角对牙型的影响

刃磨车刀时，必须使两侧切削刃的夹角等于螺纹牙型角α，前角γo= 0°。如图5.2.16所示，若前角γo≠0°，正确的牙型只能反映在AM截面内，而在过轴线的OA截面内的牙型并不正确。应当指出，当前角为γo= 0°时，切削条件较差。故对精度要求较高的螺纹，通常应先用具有正前角的车刀粗车，再用零前角的车刀精车。对精度要求不高的三角螺纹，可采用较小前角的车刀一次车削完成。

为了获得所需要的准确螺距，必须保证工件每转一转，刀具准确而均匀地移动一个螺距值。也就是说，车床主轴和丝杠必须保证一定的传动比。该传动比由主轴与丝杠之间的传动齿轮和挂轮予以保证。车削各种螺距所需要的挂轮和传动齿轮的齿数，在设计车床时已计算确定。加工时，只要根据工件螺距值按进给箱标牌指示的挂轮齿数及进给箱有关手柄位置调整即可。对于特殊螺距的螺纹，则要自行计算挂轮的齿数。挂轮在其他机床上也常使用。现在以无进给箱车床车螺纹为例介绍配换齿轮齿数的计算。

图5.2.17是无进给箱车床从主轴到丝杠的传动系统图。车螺纹时，主轴的旋转运动通过其尾端齿轮m、三星轮a，b，c和挂轮Z1，Z2，Z3，Z4传给丝杠。由于齿轮m，c的齿数相同，所以三星齿轮只改变丝杠转向，不改变系统的传动比。那么，主轴与丝杠之间传动比的调整，只需要更换不同齿数的挂轮即可。设车床丝杠的转数为n丝，丝杠的螺距为P丝，工件的转数为n工，工件的螺距为P工。当工件随主轴旋转一圈时，车刀移动的距离必须正好等于工件的螺距P工。即

图5.2.17　无进给箱螺纹车床传动系统图

式（5.2.4）为无进给箱螺纹车床计算挂轮齿数的基本公式，其中，P丝，P工是已知的。请注意，P丝，P工的单位要求一致。目前国产车床绝大多数是公制的，其P丝的单位为mm。在公制车床上车英制螺纹和模数螺纹时，要将单位化成mm，即

英制螺纹：

模数螺纹：

在计算挂轮齿数时，通常25.4用近似代替；π用近似代替。

从式（5.2.4）可以看出，挂轮齿数的解不是唯一的。要确定合适的齿数，还应注意两个问题：一个是尽量选用车床自备的挂轮。无进给箱螺纹车床一般备有23个挂轮，最小齿数为20，齿数间距为5，一直到120；还有两个齿数为127和97（或113）的特殊齿数的齿轮，分别用于车削英制螺纹和模数螺纹。二是使所选的4个挂轮装在齿轮架上不能与支承轴发生干涉，其齿数一般还应满足：

在车削螺纹的过程中，除了保证牙型和螺距外，还要保证螺纹的中径d2（D2）。通常采用按螺纹牙高通过横向进给刻度盘大致控制，再由螺纹量具检验保证。

2）车左旋螺纹的特点

与车右旋螺纹不同，车左旋螺纹时，车刀应自左向右移动，如图5.2.18所示。因此，车左旋螺纹的关键问题是在主轴正转的情况下，如何使丝杠改变转向，致使车刀从左向右移动。解决的方法是在主轴和丝杠之间加反向机构。

图5.2.18　左螺旋的车削运动

3）车多线螺纹的特点

由图5.2.14可知，多线螺纹在结构上有两个特点：一是在轴向截面内，各条螺旋线相隔的距离等于螺距值；二是在横向截面内，各条螺旋线与横截面的交点相隔360°／n，其中n为线数。车多线螺纹的关键问题是按导程L车出第一条螺纹槽之后，如何准确地改变车刀与工件的相对位置关系，车出以后各条螺纹槽，即如何准确地进行分线。分线的方法很多，下面介绍常用的两种。

①移动小刀架法　移动小刀架法如图5.2.19所示。首先校正小刀架导轨，使之与工件轴线平行。按螺纹导程L调整车床，车出第一条螺纹槽，然后让车刀沿工件轴向移动一个螺距值，即可车削第二条螺纹槽，类推。若多线螺纹的螺距要求不高，可直接利用小刀架手柄刻度盘控制移动量；若螺距要求较高，可用百分表控制小刀架的移动量。应当指出，移动小刀架时与当时小刀架所处的轴向位置无关。

图5.2.19　用移动小刀架法分线

②旋转工件法　旋转工件法适宜加工双顶尘装夹的工件，需使用图5.2.20所示的分度槽拨盘。以车四线螺纹为例，现将卡箍尾部放入槽1，车出第一条螺纹槽，再依次将卡箍尾部放入槽2，4，6中（此时工件则依次相对于主轴转动90°），车出其余3条螺纹槽。这种分度拨盘可供车削双线、三线和四线螺纹用。

4）车大螺旋升角螺纹的特点

由于方牙螺纹、梯形螺纹，模数螺纹的螺距和多线螺纹的导程一般较大，因此它们的螺旋升角ψ也较大。在车削过程中，大螺旋升角对车刀工作角度有很大影响。以车削右旋方牙螺纹为例（图5.2.21），大螺旋升角使左侧刀刃的工作副后角α′oe变小，右侧刀刃的工作副后角α″oe变大。如果方牙螺纹车刀两侧刃的副后角相等，则在车削过程中由于车刀左侧副后刀面与牙槽摩擦增大，影响螺纹质量。为此，一般要把左侧副后角磨得大些，其角度为（3°～5°）+ψ，而把右侧副后角磨得小些，其角度为（3°～5°）-ψ，有的甚至为0°。这样，在切削时左右两侧的工作副后角的大小才较为合适。

图5.2.20　加工多线螺纹用的拨盘

图5.2.21　螺旋升角对车刀侧刃副后角的影响

2.2　钻床、镗床加工的特点及应用

2.2.1　钻床加工

常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。台式钻床适宜加工中小型零件上直径D= 0.1～13 mm的孔；立式钻床适宜加工中小型零件上直径D≤50 mm的孔；摇臂钻床适宜加工大型零件上直径D≤80 mm的孔。钻床加工切削运动的特点是：工件固定不动，刀具既作旋转主运动又作轴向进给。在钻床上能进行的工作有钻孔、扩孔、铰孔、攻丝，锪孔和锪凸台等，如图5.2.22所示。钻床上常用的工件装夹方法如图5.2.23所示，大型工件在摇臂钻床上一般不需要夹紧，靠工件自重即可固定。

图5.2.22　钻床加工

图5.2.23　钻床上工件的装夹方法

（1）钻孔

用钻头在实体材料上加工孔称为钻孔。钻孔的尺寸精度等级为IT13～IT11，表面粗糙度R a为50～12.5，属粗加工。

1）麻花钻

钻头有麻花钻、深孔钻和中心钻等。其中最常用的是麻花钻，其直径规格为φ0．1～φ80。如图5.2.24所示，麻花钻由工作部分和柄部构成。其中工作部分又分为导向部分和切削部分。导向部分有两条螺旋槽和两条窄长的螺旋棱带（又称刃带）。螺旋槽形成刀刃和前角，并起排除切屑和输送冷却液的作用。棱带起导向和修光孔壁的作用，棱带具有很小的倒锥，由头部向尾部每100 mm长度上直径减小0.03～0.12 mm，以减小钻头与孔壁之间的摩擦。

图5.2.24　麻花钻的结构

钻头的切削部分如图5.2.25所示，有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刀。切屑流过的两个螺旋槽表面为前刀面，与工件切削表面（即孔底）相对的表面为后刀面，与工件已加工表面（即孔壁）相对的两条棱带为副后刀面。前刀面与主后刀面的交线为主切削刀，前刀面与副后刀面的交线为副切削刃，两个主后刀面的交线为横刃。对称的主切削刃和副切削刃可视为两把反向车刀。

图5.2.25　麻花钻的切削部分图

图5.2.26　钻床和车床钻孔的比较

2）钻孔的工艺特点

①钻头容易引偏　由于麻花钻横刃较长，致使钻孔时轴向抗力增大。加之钻头刚性较差，两条很窄的螺旋棱带的导向性也不好。因此，钻头在开始切削时就容易引偏，切入以后易产生弯曲变形，致使钻头偏离原轴线。

如图5.2.26所示，在钻床上钻孔，当钻头偏斜时，孔的轴线也发生偏斜，但孔径无显著变化。在车床上钻孔，当钻头偏斜时，孔的轴线无明显偏斜，但引起孔径变化，常使孔出现锥形或腰鼓形等缺陷。因此，钻小孔或深孔时应尽可能在车床上进行，以减小孔轴线的偏斜。

②钻孔易出现孔径扩大现象　这不仅与钻头引偏有关，而且与钻头的刃磨质量有关。钻头的两条主切削刃应刃磨得完全对称，否则钻出的孔径就要大于钻头直径，如图5.2.27所示。而手工刃磨钻头不易磨得很准确，因此应选用直径略小于孔径的钻头钻孔。

图5.2.27　钻头的刃磨质量对孔径的影响

③钻孔表面质量差　这主要是由钻孔的切削条件差所造成的。钻头的主切削刃全部参加切削，刀刃上各点切屑流速相差很大，切屑被迫卷曲成较宽的螺旋卷，占据很大的空间，而钻头又被已加工表面所包围，排屑十分困难，切屑不可避免地要与孔壁发生较大的摩擦和挤压，拉毛和刮伤已加工表面，从而大大降低孔壁质量。

应当指出，为了防止或减小钻头切入时的引偏现象，对于直径较小的孔，常在孔的中心处打上样冲眼，以便引导钻头找正中心；对于直径较大的孔，常先用中心钻（或短麻花钻）钻出引钻锥坑；当孔径大于30 mm时，一般要分两次钻出。第一次的钻孔直径为（0.5～0.7）D，第二次钻到所需孔径D，这时横刃不参加切削，轴向抗力小，切削较为轻快。如图5.2.28所示。

图5.2.28　预钻引钻锥坑

图5.2.29　麻花钻的修磨

在实际生产中，为了克服麻花钻的缺点，常对麻花钻进行修磨，如图5.2.29所示。修磨横刃（图5.2.29（a）），使横刃变短，从而减少横刃的不利影响；开磨分屑槽（图5.2.29（b）），在加工塑性材料时，能使较宽的切屑分成几条，以便顺利排屑。

综上所述，钻孔是在实体工件上加工孔的一种基本方法。其操作简便，适应性强，但所加工孔的精度并不高。其既可以作为低精度孔的终加工，也可以作为高精度孔的预加工，既适用于单件小批生产，也适用于大批量生产，应用十分广泛。

（2）扩孔

扩孔是用扩孔钻在工件上已经钻出、铸出或锻出孔的基础上做一步加工，以扩大孔径，提高孔的精度，降低粗糙度。扩孔的尺寸精度等级可达IT10～IT9，表面粗糙度R a值可达6.3～3.2。扩孔加工如图5.2.30所示。一般情况下，扩孔余量（D- d）取为0.5～4 mm。

图5.2.30　扩孔

图5.2.31　扩孔钻

扩孔钻如图5.2.31所示，其直径规格为φ10～φ80。与麻花钻相比有如下特点：

①刚性较好　由于扩孔切削深度小，切屑少，故扩孔钻容屑槽可做得又浅又窄，从而使钻芯部分比较粗壮，大大提高了刀体的刚度。

②导向性较好　扩孔钻刃齿较多（一般为3～4个），导向作用也相应增强。

③切削条件较好　扩孔切削深度小，切屑窄，因而易排屑，不易刮伤已加工表面。

④轴向抗力小　扩孔时无横刃切削，故轴向抗力小，可采用较大的进给量，提高生产率。

由于这些特点，扩孔可以在一定程度上能校正底孔轴线的偏斜，加工精度比钻孔高，属于半精加工，常用作铰孔前的预加工，亦可作为精度要求不太高的孔的终加工。

（3）铰孔

铰孔是对半精加工孔（扩孔和半精镗孔）进行的一种精加工。铰孔的尺寸公差等级可达IT8～IT7（手铰可达IT6），表面粗糙度R a可达1.6～0.4。

1）铰刀

如图5.2.32所示。手铰刀为直柄，直径范围为φ1～φ50，其工作部分较长，半锥角φ角较小，导向作用较好，可防止手工铰孔时铰刀歪斜。机铰刀多为锥柄，直径范围为φ10～φ80，可安装在钻床、车床、铣床和镗床上进行铰孔。

图5.2.32　铰刀

铰刀一般有6～12个刃齿。工作部分包括切削部分和修光部分。切削部分为锥形，担任主要切削工作。修光部分的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。其后半部分具有很小的倒锥，手铰刀为（0.005～0.008）mm／100 mm，以减少铰刀与孔壁的摩擦，减小孔径扩大量。颈部起连接工作部分和柄部的作用，也是磨削时的越程槽，并用来刻印标记。

2）铰孔的工艺特点

①铰孔的精度一般不取决于机床的精度，而取决于铰刀的精度以及加工余量、切削用量和切削液等。铰削的加工余量很小，一般粗铰为（0.15～0.35）mm，精铰为（0.05～0.15）mm；铰削的切削速度较低，一般粗铰为（4～10）m／min，精铰为（1.5～5）m／min；机铰的进给量通常比钻孔高3～4倍，可取为（0.2～1.2）mm／r；铰削时要选用合适的切削液，钢件一般用乳化液，铸铁件一般用煤油。

②由于铰刀的精度较高，所以铰孔比精镗孔更容易保证尺寸精度和形状精度，生产率也较高，尤其对于小孔和细长孔更是如此。但铰孔是定尺寸刀具，不如精镗孔的适应性好。一把铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且孔径一般限于φ80 mm以内。非标准孔、台阶孔和盲孔一般不适宜铰削。

③机铰时铰刀与机床主轴应采用浮动连接。否则，易出现图5.2.33所示的铰刀偏斜现象，从而使被铰孔出现形位误差和尺寸误差。

综上所述，铰削适宜于加工中批、大批或大量生产中不宜拉削的孔。对于单件小批生产中的直径在（10～15）mm的小孔或长径比大于5的细长孔，为了保证质量，也常采用铰削。钻、扩、铰联用是常采用的加工路线。

（4）锪孔和锪凸台

用锪钻在已有的孔上锪出锥形或柱形的沉坑称为锪孔；用锪刀加工孔端凸台称为锪凸台。锪孔和锪凸台多在钻床上进行，如图5.2.22（e）～（h）所示。它们虽不及钻、扩、铰用得普遍，但也是一种不可缺少的加工方法。

图5.2.33　铰刀偏斜现象

2.2.2　镗床加工

（1）卧式镗床

图5.2.34为卧式镗床外形图。主要由床身、前立柱、主轴箱、主轴、平旋盘、工作台、后立柱和尾架等组成。

图5.2.34　卧式镗床外形图

1）主轴

主轴可作旋转主运动V1，还可以作轴向进给运动f1。其前端的锥孔用于安装镗刀杆或带锥柄的刀具。

2）平旋盘

平旋盘如图5.2.35所示，其安装在主轴外边，可作旋转主运动V2。上面装有径向刀架，刀具可沿径向导轨作径向进给运动f2。

图5.2.35　平旋盘

3）前立柱和主轴箱

前立柱固定在床身的右端，主轴箱可沿前立柱上的铅垂导轨升降，实现其位置调整或使刀架作铅垂进给运动f3。

4）工作台

工作台安装在床身上，由下滑座、上滑座和回转工作台3层组成。下滑座可沿床身导轨作纵向进给运动f4，上滑座可沿下滑座上的横向导轨作横向进给运动f5，回转工作台可围绕上滑座上的环形导轨在水平面内扳转任意角度。

5）后立柱和尾架

后立柱和尾架的作用是支承长镗刀杆，以增加镗刀杆刚度。后立柱可沿床身导轨作纵向位置调整，以支承不同长度的镗刀杆。尾架可在后立柱的铅垂导轨上与主轴同步升降，以便镗削不同高度的孔。

（2）镗刀

镗削加工刀具结构简单，通用性好，既可粗加工，也可半径加工和精加工，特别适用于单件小批生产中。在镗床上使用的镗刀有单刃镗刀和浮动镗刀两种。

1）单刃镗刀

如图5.2.36所示，单刃镗刀是把镗刀头垂直或倾斜安装在镗刀杆上。镗刀头垂直安装的可镗通孔，倾斜安装的可镗盲孔。与车削加工相似，孔径尺寸要靠调整刀头的悬伸长度来保证，较为麻烦，且要求有较高的操作技术。这种镗刀多用于单件小批生产中。

2）浮动镗刀

图5.2.36　单刃镗刀

图5.2.37　浮动镗刀及其镗孔

图5.2.37所示为可调节的浮动镗刀片。镗孔直径靠调节镗刀尺寸来保证，浮动镗刀片在刀杆的长方孔中能自由浮动，依靠两个刀刃上径向切削力的平衡自动定心，能很好地保证镗孔尺寸精度，不能校正底孔轴线的偏斜，也不能镗削断续孔。其适宜于精加工批量较大、孔径较大的孔，尤其是孔径大于φ80 mm的孔，也可用于单件小批生产。

（3）镗削加工应用

镗孔是镗床最主要的工作，同时镗床还可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、切槽、车外圆、车端面和铣平面等工作，如图5.2.38所示。工件在镗床上多采用压板、螺栓装夹。由于镗床的万能性好，镗床是大型箱体零件的主要加工设备。

图5.2.38　镗床工作

1）镗孔

①镗孔时，镗刀装在主轴上作旋转的主运动，工作台带动工件作纵向进给运动，如图5.2.39（a）所示。

②镗细长孔及两同轴孔时，镗刀装在镗杆上，镗杆的头部安装在主轴的锥孔内，尾部则由尾架上的镗杆支承支持着，如图5.2.39（b）、（c）所示。主轴带着镗杆及镗刀作旋转的主运动，工作台带动工件作纵向进给运动。

③镗大孔时，镗刀装在转盘的刀架上，转盘带动镗刀作旋转的主运动，工作台带动工件作纵向进给运动，如图5.2.39（d）所示。

④镗两平行孔时，在第一个孔镗完之后，工作台带着工件作横向的移动，床头箱、主轴、镗杆及镗刀作垂直方向的移动，直到主轴的轴线移到第二个孔的轴线位置为止。移动的距离可按不同的精度要求，分别根据划线或用块规按坐标来进行调整，如图5.2.39（e）所示。在位置调整好以后，再继续加工第二个孔。

图5.2.39　在镗床上镗孔

⑤镗垂直孔时，可以先加工好一个孔D1，然后，很方便地将工作台回转90°，再加工另一个孔D2。利用回转工作台的定位精度来保证两孔的垂直度。若位置精度要求较高，可再用百分表和平尺来找正。

2）钻孔、扩孔及铰孔

如图5.2.38（a）～（c）所示，与钻床上一样，用装在主轴锥孔内的适当刀具可进行钻孔、扩孔和铰孔。加工时，主轴带动刀具作旋转的主运动，并作轴向的进给运动，而工作台不动。加工数个平行孔时，顺序与镗孔相同。

3）加工端面及铣平面和成形面

①加工孔的端面和内环形槽　当使用单刃镗刀时，主运动是平旋盘的旋运转动，进给运动是径向刀架在平旋盘上的径向移动，如图5.2.40（a）、（b）所示。

②铣平面　主运动是主轴旋转运动，进给运动是主轴箱的垂直移动和工作台横向移动交替进行，如图5.2.40（c）所示。

图5.2.40　镗床上加工端面及铣平面和成形面

③加工成形面　用圆柱成形铣刀或组合铣刀铣成形表面，主运动是主轴旋转运动，进给运动是工作台的横向移动，如图5.2.40（d）所示。

4）镗内螺纹

在箱体上镗内螺纹时，螺纹镗刀装在主轴上作旋转的主运动，用主轴箱内的交换齿轮调整螺距，切削深度可通过专门的刀架调整，如图5.2.41所示。

（4）镗削的特点

1）镗床是加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件的主要设备

图5.2.41　镗内螺纹

在这类零件上，通常要加工分布在不同平面和轴线上的孔系，如图5.2.42列出了可在镗床上加工的各种孔系。镗床加工可方便地保证孔与孔之间、孔与基准平面之间的位置精度和尺寸精度要求。

2）加工范围广泛

镗床是一种万能性强、功能多的通用机床，既可加工单个孔，又可加工孔系；既能加工小直径的孔，又能加工大直径的孔；既可加工通孔，又可加工台阶孔及孔内回转槽。除此之外，还可进行部分铣削和车削工作。

3）能获得较高的精度和较低的粗糙度

普通镗床镗孔的尺寸公差等级可达IT8～IT7，表面粗糙度R a可达1.6～0.8。若采用金刚镗床（因采用金刚石镗刀而得名）或坐标镗床（一种精密镗床），可获得更高的精度和更低的表面粗糙度。

图5.2.42　在镗床上加工的各种孔系

4）生产率较低

机床和刀具调整复杂，操作技术要求较高，在单件小批生产中不使用镗模的情况下，生产率较低。在大批量生产中则需使用镗模，以提高生产率。

2.3　刨、插、拉削的工艺特点及应用

刨、插、拉削加工的共同特点是主运动为直线运动。

2.3.1　刨削加工

刨削加工是平面的加工方法之一。刨削可以在牛头刨床和龙门刨床上进行。牛头刨床适宜加工中小型工件；龙门刨床适宜加工大型工件或同时加工多个中小型工件。刨削的切削运动如图5.2.43所示，在牛头刨床上，刨刀的往复直线运动为主运动，工作台带动工件所作的间歇移动为进给运动；在龙门刨床上，工作台带动工件所作的往复直线运动为主运动，刨刀的间歇移动为进给运动。与图5.2.23（a）、（b）相类似，工件在牛头刨床上通常采用平口钳或压板、螺栓装夹；在龙门刨床上一般采用压板、螺栓装夹。

图5.2.43　刨削的切削运动

刨床能加工的表面有平面（包括水平面、垂直面、斜面）、沟槽（包括直角槽、V形槽、T形槽、燕尾槽）和直线型成形面等，普通刨削一般分为粗刨和精刨。粗刨后两平面之间的尺寸精度等级可达IT13～IT11，表面粗糙度R a可达12.5；精刨后尺寸精度等级可达IT9～IT7，表面粗糙度R a可达3.2～1.6，直线度可达0.04～0.08 mm／m。牛头刨床加工如图5.2.44所示。

图5.2.44　牛头刨床加工

（1）刨削的工艺特点

1）使用的刀具简单

刨刀制造、刃磨容易，易选择合理的刀具几何形状和角度。

2）刨床通用性好

牛头刨床适于加工中、小型零件；龙门刨床主要用于加工大、中型零件，或一次安装几个中、小型零件多件同时刨削，在龙门刨床上还可多刀同时切削，容易保证各表面之间的位置精度。

3）精度低

由于刨削主运动为直线往复运动，切入、切出时有较大的冲击震动，影响了加工表面质量。刨平面时，两平面间的尺寸精度等级一般为IT9～IT8，表面粗糙度R a为6.3～1.6。采用宽刀精刨，可以提高刨削加工质量，成批生产中常用来代替平面刮削，但需一定技术条件和设备的保证以及较熟练的操作技巧。

4）生产率较低

这是因为刨刀为单刃切削，回程不切削，且由于换向有冲击，切削速度较低，切削用量不宜过大之缘故。但在刨削狭长平面或在龙门刨床上进行多件、多刀切削时，则有较高的生产率。

因此，刨削目前多用于单件小批生产及修配工作中。

（2）刨削的应用

平面刨削方法在实习中已学习过，这里仅介绍V形槽和燕尾槽的刨削方法。V形槽和燕尾槽是机器零件上较常见的两种槽形，它们多用做导轨配合面。

1）V形槽

刨V形槽是刨直角槽和刨斜面两种方法的综合应用，V形槽的刨削过程（图5.2.45）如下：

①刨削坯料各面，划好V形槽的加工线；

②用尖头刨刀粗刨V形槽，并精刨顶面，如图5.2.45（a）所示；

③用切槽刀切出槽底直槽，以便刨削斜面，如图5.2.45（b）所示；

④用左偏刀刨V形槽的左侧面，如图5.2.45（c）所示；

⑤用右偏刀刨V形槽的右侧面，如图5.2.45（d）所示。

图5.2.45　刨V形槽的方法

2）刨燕尾槽

左、右燕尾偏刀是刨削燕尾槽的主要刀具，如图5.2.46所示。粗刨燕尾偏刀在刀尖刃磨出2～3 mm（牛头刨床用）或4～6 mm（龙门刨床用）的平面，以增加刀尖强度。精刨燕尾偏刀的主、副切削刃在靠近刀尖处应刃磨出1～2 mm（牛头刨床用）或3～5 mm（龙门刨床用）长的修光刃，两修光刀的夹角等于燕尾角。燕尾槽的刨削（图5.2.47）过程如下：

图5.2.46　左、右燕尾偏刀

①刨削坯料各面，划好燕尾槽加工线。

②粗、精刨顶平面1，保证工件厚度尺寸要求，如图5.2.47（a）所示。

③用切槽刀刨直角槽，如图5.2.47（b）所示。槽的宽度小于燕尾槽的槽口宽度，深度视槽的宽度而定：若槽口较宽，能用刨斜面的左、右偏刀在槽底直接接刀，则在深度上留出0.3～0.6 mm的加工余量。否则，须把槽深刨到图纸所要求的尺寸。

图5.2.47　刨燕尾槽的方法

④用左、右燕尾偏刀刨内斜面，内斜面应按先粗刨、后精刨的顺序刨削，精刨时一般要留0.1～0.2 mm的磨削或刮研余量。同时把槽底精刨到图纸所要求的尺寸，如图5.2.47（c）、（d）所示。

⑤在燕尾槽的内角顶部切槽和外角顶部倒角，如图5.2.47（e）所示。内角切槽以便于磨削或刮研。

2.3.2　插削加工

（1）插削加工及其特点

插削在插床上进行，其与刨削的切削方式基本相同，差别是插削的主运动在铅垂方向，故插削又有“立刨”之称。如图5.2.48所示，插削主要用于单件小批生产中加工零件上的一些内表面，如孔内键槽、方孔、多边形孔和花键孔等，也可加工某些零件上的外表面。

由于受内表面空间尺寸的限制，插刀杆的刚性较弱，如果插刀的前角过大，容易产生“扎刀”现象；如果插刀的前角过小，又容易产生“让刀”现象。因此，插削的加工精度比刨削差，表面粗糙度R a为6.3～1.6。

图5.2.48　插床工件

（2）插削的应用

皮带轮、齿轮、蜗轮等零件上的键槽，若零件数量不多，插削是比较方便的。插削孔内键槽时，应先在工件孔的端面上划出键槽加工线，采用三爪卡盘或四爪卡盘、压板螺栓装夹，把工件安装在圆工作台上，并以工件外圆或内孔表面为基准找正，使工件的轴线与圆工作台的回转轴线重合，如图5.2.49所示。

键槽插刀一般采用平头成形插刀。当键槽宽度较小时，可用一次走刀插到宽度尺寸，此时插刀宽度应比链槽宽度小0.01～0.05 mm；当宽度较大时，应先用宽度小于槽宽的插刀粗插，最后用宽度等于槽宽的插刀精插成形。

为了保证键槽的加工精度，刀刃必须平行于工件端面，并使刀刃的中心点A在圆工作台纵向中心平面上。插刀的找正方法视键槽精度高低决定。当键槽精度要求不高时，将刀头贴紧孔的内表面，按已划好的键槽加工线找正即可。当精度要求较高时，可用如图5.2.50所示的方法找正插刀。先将百分表固定在圆工作台上，使测量头触及插刀侧面刀尖处，记住百分表的读数值；然后将圆工作台转过180°，测得插刀另一侧面刀尖处的读数值，若读数不一致，说明插刀刃的中心点A不在圆工作台纵向中心平面上。此时可横向调整工作台，直到插刀两侧读数值基本一致时为止。插刀找正后，即可进行插削。

图5.2.49　插削孔内键槽

图5.2.50　用百分表找正插刀

2.3.3　拉削加工

拉削加工在拉床上进行。拉刀的直线移动为主运动，拉削无进给运动，其进给是靠拉刀的每齿升高量来实现的，如图5.2.51所示，拉削可以看作是按高低顺序排列成队的多把刨刀进行的刨削加工，它是刨削的进一步发展。

图5.2.51　多刃刨刀刨削示意

图5.2.52为卧式拉床示意图。其床身内装有液压驱动系统，活塞拉杆的右端装有随动支架和刀架，分别用以支承和夹持拉刀。拉刀左端穿过工件预加工孔，工件贴靠在床身上的“支撑”上。当活塞拉杆向左作直线移动时即带动拉刀完成工件加工。拉床规格以额定拉力吨（t）表示。拉床适宜拉削的型孔如图5.2.53所示。大批量生产中还广泛用来拉削平面、半圆弧面和某些组合表面。拉削的尺寸精度等级一般可达IT9～IT7，表面粗糙度R a可达1.6～0.4。

图5.2.52　卧式拉床示意图

图5.2.53　适宜拉削的型孔

（1）拉刀

圆孔拉刀如图5.2.54所示。l1为柄部，l2为颈部，l3～l7为工作部分。各部分的名称和作用如下：

①柄部l1　拉床刀架夹持拉刀的部位。

②颈部l2柄部与工作部分的连接部位，其直径比其他部分略小，当拉削力过载时，这部分首先断裂，以便在此处焊接修复。

③过渡锥l3　主要起对准中心的作用，使拉刀容易进入被加工孔中。

图5.2.54　圆孔拉刀

④前导部分l4　引导切削部分进入工件，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前的预加工孔径是否太小，以免因切削量过大而损坏拉刀的第一个刀齿。

⑤切削部分l5　它是拉刀的主要部分，担负切削工作，包括粗切齿和精切齿两部分。

⑥校准部分l6　起校正孔径、修光孔壁的作用。

⑦后导部分l7　保持拉刀最后的正确位置，防止拉刀在即将离开工件时因工件下垂而损坏已加工表面和刀齿。

拉刀刀齿的几种形状如图5.2.55所示。图中1，2为切削齿，3为校准齿。圆孔拉刀的齿升量αf一般为0.02～0.1 mm，前大后小，校准齿无齿升量。齿距P是两相邻刀齿间的轴向距离。齿距小，同时切削的刀齿数多，工作平稳，但容屑困难，易因切屑堵塞而折断拉刀，一般以拉刀工作时有4～5个刀齿同时切削为宜。校准齿的刃带宽度f= 0.6～0.8 mm。为了将切屑分割成较窄的屑片以利排屑，拉刀的切削齿上开有分屑槽。

图5.2.55　拉刀刀齿的几何形状1，2—切削齿　3—校正齿

（2）拉削的工艺特点

①拉刀在一次行程中能切除被加工表面的全部加工余量，生产率很高。

②拉刀是一种定形刀具，在一次拉削过程中可同时完成粗切、精切、校准和修光工作。拉床工作平稳，切削速度很低，因而可获得较高的加工质量，是一种精加工方法。

③一把拉刀只适宜加工一种规格尺寸的孔或键槽。拉削不能加工台阶孔、盲孔和特大尺寸的孔。对于薄壁孔，由于拉削力大，易变形，一般也不宜拉削。此外，拉刀制造复杂，成本高，因此，拉削只适用于大批量生产。

（3）拉削的应用

1）拉削圆孔

拉削圆孔如图5.2.56所示。拉削孔径一般为φ10～φ100 mm，孔的长径比一般不超过3～5。拉削前的预制孔不需要精加工（钻孔或粗镗后即可）。拉削工件一般不需夹紧，仅需以工件端面支撑。因此，被拉削孔的轴线与端面之间应有一定的垂直度要求。当孔的轴线与端面不垂直时，应将端面贴紧在一个球面垫圈上，以便工件在拉削力的作用下，自动调节到与拉刀轴线一致的方向。

图5.2.56　拉削圆孔

2）拉削键槽

拉削键槽如图5.2.57所示。拉削时，导向心轴3的A端安装工件，B端插入拉床的“支撑”中，拉刀1穿过工件4的圆柱孔及心轴上的导向槽作直线移动，拉刀底部的垫片2用以调节工件键槽的深度以及补偿拉刀重磨后齿高的减少量。拉削速度一般较低，常取V= 2～8 m／min，以避免产生积屑瘤。

图5.2.57　拉键槽的方法
1—拉刀　2—垫片　3—导向心轴　4—工件

2.4　铣削的工艺特点及应用

铣削是平面加工的主要方法之一。铣削可以在卧式铣床（简称卧铣）、立式铣床（简称立铣）、龙门铣床、工具铣床以及各种专用铣床上进行。对于单件小批生产中的中小型零件，卧铣和立铣最常用。前者主轴与工作台台面平行，后者主轴与工作台台面垂直。铣削时，铣床主轴带动刀具的旋转运动为主运动，工作台（或分度头）带动工件的移动（或旋转）为进给运动。

铣床的主要工作如图5.2.58所示。铣削一般分为粗铣和精铣。粗铣的尺寸精度等级可达IT13～IT11，表面粗糙度R a可达12.5；精铣的尺寸精度等级可达IT9～IT7，表面粗糙度R a可达3.2～1.6。硬质合金镶齿端铣刀铣削大平面的直线度可达（0.04～0.08）mm／m。

图5.2.58　铣床主要工件

工件在铣床上的装夹方法，除常见的平口钳装夹、压板螺栓装夹、V形铁装夹以外，对于有分度要求的工件常用分度头装夹，如图5.2.59所示。用分度头装夹工件时，既可以用分度头上的夹盘来装夹工件，也可用分度头上的顶尖与尾架顶尖—起装夹轴类工件。由于分度头主轴可以在铅垂平面内扳转- 6°～90°，因而分度头可分别在水平、垂直和倾斜位置上装夹工件。

图5.2.59　用分度头装夹工件

2.4.1　铣削过程

（1）铣削要素

铣削要素包括铣削速度、进给量、铣削深度、铣削宽度、切削厚度、切削宽度和切削面积，如图5.2.60所示。

1）铣削速度V

铣削速度是指铣刀最大直径处切削刃的圆周速度，即

图5.2.60　铣削要素

式中　D——铣刀直径，mm；

n——铣刀转速，m／min。

2）进给量f　表示进给速度的大小，有3种描述：

①每齿进给量f z　铣刀每转过一个刀齿，工件沿进给方向移动的距离（单位：mm／Z）。

②每转进给量f r　铣刀每转过一圈，工件沿进给方向移动的距离（单位：mm／r）。

③每分钟进给量f m　工件沿进给方向每分钟移动的距离（单位：mm／min）。

④进给量的3种描述之间的关系，即

式中　Z——铣刀刀齿数；

n——铣刀转速，r／min。

一般在选取进给量时，先根据刀具和工件的材质确定f z，再确定切削速度V，最后以每分钟进给量f m调整机床。

3）铣削深度αp和铣削宽度αe

铣削深度αp是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸（mm）；铣削宽度αe是指垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸（mm）。

4）切削厚度αc

切削厚度αc是指相邻两刀齿主切削刃运动轨迹（即加工表面）间的垂直距离（mm），在铣削过程中αc是变化的。

5）切削宽度αw

切削宽度αw是指铣刀主切削刃参加切削的长度（mm）。

6）切削面积A c

它的大小等于平均切削厚度与切削宽度的乘积（mm2）。在一般情况下，铣刀有几个刀齿同时参加切削，故铣削时切削面积应为各参加切削刀齿切削面积的总和。

由于铣削过程中切削厚度αc是变化的，切削宽度αw有时也在变化，所以切削面积A c也是变化的。

（2）铣削力

铣削过程中的总切削力F分解为3个相互垂直的分力，即切向力F z、径向力F y和轴向力F x，如图5．2．61所示。F z是作用在铣刀外圆切线方向的分力，可用来大致计算消耗在铣削过程中的功率；F x是作用在铣床主轴上的轴向力，可用来估算主轴轴向受力大小；F y是作用在主轴上的径向力。F y与F z的合力F y，z作用在铣刀刀轴上，使刀轴产生弯曲变形，影响加工精度。

图5.2.61　铣削力

铣削力很不稳定，时刻都在变化，其原因是：在铣削过程中，每齿切削厚度αc是变化的，所以每个刀齿的受力大小是变化的；同时，参加切削的刀齿数也是变化的；铣削力的作用点和方向也时刻在改变。铣削力时刻变化容易引起震动，影响加工质量，对铣削加工十分不利，因此，应尽量设法减小铣削力变化的幅度。例如，用螺旋齿圆柱铣刀代替直齿圆柱铣刀使同时参加切削的齿数增多，减小切削总面积的变化，从而使铣削力变化的幅度减小。

（3）铣削方式

铣削分为端铣和周铣。周铣时，根据铣刀旋转方向与工件进给方向是否相同又可分为顺铣和逆铣；端铣时，根据铣刀与工件之间相对位置的不同又可分为对称铣和不对称铣。铣削时应根据具体的加工条件和要求，选择适当的铣削方式，以便保证加工质量和提高生产率。

1）端铣和周铣

利用铣刀端部刀齿切削的称为端铣。利用铣刀圆周刀齿切削的称为周铣。

①端铣的特点　端铣的表面粗糙度R a值比周铣小，能获得较光洁的表面；端铣的生产率高于周铣；端铣用的端铣刀大多镶有硬质合金刀头，且刚性较好，可采用大的铣削用量，其中铣削速度V可达150 m／min；端铣只适宜端铣刀或立铣刀端刃切削的情况，只能加工平面。

②周铣的特点　周铣能用多种铣刀，能铣削平面，沟槽、齿形和成形面等，适应性比端铣较强；周铣用的圆柱铣刀多用高速钢制成，其刀轴的刚性亦较差，使铣削用量，尤其是铣削速度受到很大限制，一般V＜30 m／min，故生产率不如端铣高。

综上所述，端铣的加工质量好，在大平面的铣削中目前大都采用端铣；周铣的适应性较强，多用于小平面、各种沟槽和成形面的铣削。

2）逆铣和顺铣

用圆柱铣刀加工平面时，有逆铣和顺铣两种方式，如图5.2.62所示。当铣刀上与工件接触部分的线速度方向与工件的进给方向相反时称为逆铣；反之，称为顺铣。

图5.2.62　逆铣和顺铣

①逆铣的特点　逆铣时，每齿的切削厚度由零变到最大，刀刃在开始时不能立刻切入工件，而要在工件已加工表面上滑行一小段距离，从而使刀具磨损加剧，工件表面冷硬程度加重；铣刀作用在工件上的垂直分力F V向上抬起工件，不利于压紧工件；铣刀作用在工件上的水平分力F H的方向与进给方向相反，对工作台运动的平稳性有利。

②顺铣的特点　与逆铣相反，顺铣时，每齿切削厚度由最大变到零，不存在逆铣时的滑行现象，刀具磨损较小，工件表面冷硬程度较轻；铣刀作用在工件上的垂直分力F V向下，有助于压紧工件；水平分力F H的方向与进给方向一致，对工作台运动的平稳性极为不利。

③逆铣和顺铣对工作台运动平稳性的影响分析　如图5.2.63所示，铣床纵向工作台的丝杠与螺母之间总会有或大或小的间隙存在。逆铣时，铣刀作用在工件上的水平分力F H与进给方向相反。螺母牙形的左侧面与丝杠牙形的右侧面紧密接触（间隙留在左侧）克服工作台的摩擦阻力和水平分力F H，推动丝杠连同工作台一起向左移动实现进给。水平分力F H为进给阻力，其有助于丝杠与螺母的贴紧，因而工作台运动比较平稳。与逆铣相反，顺铣时，铣刀作用在工件上的水平分力F H与进给方向相同。此时，水平分力F H为进给动力，其大小是变化的。当F H较小时，其与螺母共同作用推动丝杠（连同工作台）向右移动实现进给，此时螺母副间隙在丝杠牙形的右侧。当F H变大到一定程度时，就会把工作台连同丝杠一起向右拉动，在此瞬间工作台连同丝杠突然向右窜动一下，将螺母副的间隙转移到丝杠牙形的左侧。因此，在顺铣过程中，工作台将随着水平分力F H的大小变化，会反复出现突然窜动—停止—窜动的现象，使工作台的运动很不平稳，造成扎刀和打刀等事故。

图5.2.63　逆铣和顺铣对工作台运动平稳性的影响

由此可见，顺铣有利于提高刀具耐用度和工件夹持的稳固性，但容易引起震动，只能对表面无硬皮的工件进行加工，且要求铣床装有调整丝杠和螺母间隙的装置。而使用没有调整间隙装置的铣床以及加工具有硬皮的铸件、锻件毛坯时，一般都采用逆铣。

3）对称铣和不对称铣

用端铣刀加工平面时，根据铣刀与工件相对位置的不同，有对称铣和不对称铣之分。

①对称铣　当工件与铣刀处于对称位置时称为对称铣。其适用于工件宽度接近于铣刀直径且铣刀齿较多的情况。

②不对称铣　当工件铣削宽度偏于端铣刀回转中心一侧时称为不对称铣削。采用不对称铣时，应保证切削厚度由小到大变化。这种方式适宜铣削较窄的工件。

2.4.2　铣削的工艺特点

①与车削相比，铣削的切削过程不连续，切削层参数及切削力是变化的，容易引起冲击和震动，从而影响加工质量的提高。

②与刨削相比，铣削的主运动是连续旋转运动，同时参加切削的刀齿较多，且每个刀齿间断轮流工作，可自然冷却，铣削生产率较高。

③最常用的逆铣，有效地避免了丝杆螺母副间隙对铣削的不利影响，但切削刃在进入切削前，要在工件已加工面上滑行一小段距离，从而加剧了刀刃与工件的摩擦，容易引起切削温度升高，表面冷硬程度增加，刀具磨损加剧。

④铣削的方式多，铣刀种类更是多种多样，加上一般铣床都配有附件（如分度头、圆形工作台等），故使铣削加工范围极为广泛。

⑤成形铣刀结构复杂，成本较高，故一般适宜于成批量生产。

2.4.3　铣削加工应用

铣削加工范围很广，这里主要介绍平面、螺旋槽的铣削方法。

1）铣平面

铣平面可在卧铣或立铣上进行，有端铣、周铣和二者兼用3种方式。所用刀具有端铣刀、圆柱铣刀、立铣刀和三面刃铣刀等，如图5.2.64所示。

图5.2.64　铣平面

镶齿端铣刀刀盘直径一般为φ75～φ300mm，甚至可达φ600mm，主要加工大平面。镶齿端铣刀可在立铣上铣水平面（图5.2.64（a）），亦可在卧铣上铣垂直面（图5.2.64（b））。

圆柱铣刀可在卧铣上铣中等大小的平面，如图5.2.64（d）所示。目前在许多场合下，圆柱铣刀已为镶齿端铣刀所代替。

立铣刀分直柄和锥柄两种。直柄立铣刀的直径为φ2～φ20 mm，多用来加工沟槽；锥柄立铣刀的直径为φ14～φ50 mm，多用来铣削小平面。可在立铣或卧铣上利用立铣头铣削水平面、垂直面或互相垂直的台阶面（图5.2.64（e））以及内凹平面（图5.2.64（c））。

三面刃铣刀除铣直槽外，常用来铣四方或六方螺钉头的小平面以及互相垂直的台阶面，如图5.2.64（f）所示。

2）铣螺旋槽

在铣削加工中常常会遇到铣削螺旋齿轮、麻花钻、螺旋齿圆柱铣刀等工件上的沟槽，这类工作统称为铣螺旋槽，如图5.2.65所示。

图5.2.65　铣螺旋槽

关于螺旋线的概念已在第5篇2.1.3节中介绍过，其中导程L和螺旋角β的关系为：

式5.2.11是铣螺旋槽的基本计算公式。式中，D为工件直径。当铣麻花钻或螺旋齿圆柱铣刀的沟槽时，D为工件外径；当铣螺旋齿轮时，D为工件分度圆直径。

与车螺纹的原理基本相同。铣削螺旋槽时，刀具作旋转运动，工件同时作匀速移动和匀速旋转两个进给运动，且二者之间必须保证当工件沿轴向移动一个导程L的同时正好旋转一圈的运动关系。为此，需要在纵向工作台丝杠的末端与分度头挂轮轴之间加配换齿轮Z1，Z2，Z3，Z4，以便在丝杠旋转带动工作台移动的同时又带动分度头主轴，进而带动工件旋转，如图5.2.66所示。这时，丝杠为主动轴，分度头主轴为被动轴。

若铣床纵向工作台丝杠螺距为P，当它带动纵向工作台移动导程L的距离时，丝杠应旋转L／P圈，经过挂轮Z1，Z2，Z3，Z4与分度头内部两对齿轮（速比均为1∶1）和蜗杆、蜗轮（速比为1∶40）传动，应恰好使分度头主轴转过一圈。根据这一关系可得：

化简得：

式（5.2.13）为铣螺旋槽时计算配换齿轮齿数的一般公式。

在卧铣上用盘状铣刀铣螺旋槽时，为了使铣刀旋转平面与槽向一致，获得所需要的螺旋槽的截面形状，还必须将纵向工作台在水平面内扳转一个工件的螺旋角β。这项调整可在万能卧铣上通过扳转转台实现。当螺旋槽为右旋时，逆时针扳转，如图5.2.66所示；左旋时，则顺时针扳转。

图5.2.66　铣右旋螺旋槽俯视示意图

例　在X62W卧铣上铣削左旋螺旋齿圆柱铣刀的螺旋槽，齿数Z= 16，螺旋角β= 30°，外径D= 80 mm，铣床纵向工作台丝杠螺距P= 6 mm。试计算工件导程、挂轮齿数、每铣完一个齿分度头手柄应转过的圈数，并说明工作台扳转的角度和方向。

解　①计算导程

L=π·D／tanβ= 3．141 6×80／tan 30°= 435．312 mm

②计算挂轮齿数

即Z1= 55，Z2= 50，Z3= 40，Z4= 80。

③计算分度头手柄转数

即每铣完一个齿，在66孔圈上分度头手柄应转过2圈又33个孔距。

④工件为左旋，β= 30°，纵向工作台应顺时针扳转30°。

在实际生产中，可根据导程L在有关手册中查得挂轮齿数，一般不必计算。

2.5　磨削的工艺特点及应用

2.5.1砂轮

磨削是以磨具作为切削工具的加工方法。磨具的种类主要有：砂轮、油石、磨头、砂瓦、砂布、砂纸和研磨膏等，其中砂轮的应用最为普遍。

图5.2.67　砂轮的结构与组织

砂轮是由许多细小磨粒用结合剂黏结而成的一种多孔物体，如图5.2.67所示。砂轮的特性对加工精度、粗糙度和生产率影响很大。砂轮的特性包括磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等。

1）磨料

磨料是砂轮和其他磨具的主要原料，直接担负切削工作。其应具有较高的硬度、耐热性和一定的韧性，在切削过程中受力破碎后还要能形成尖锐的棱角。常用磨粒见表5.2.3。

表5.2.3　常用磨料

注：括号内为旧国际代号。

2）粒度

粒度是指磨料颗粒的大小，分为磨粒和微粉。磨粒用筛选法分类，粒度号以其所通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。粒度号数字越大，磨粒越小。当磨料颗粒的直径小于50 μm时称为微粉（W）。微粉用显微测量法分类，其粒度号以磨料颗粒的实际尺寸来表示。磨料粒度号及颗粒尺寸见表5.2.4。

磨料粒度的选择，主要与加工表面的粗糙度、生产率以及工件硬度有关。一般来说，磨粒越细，磨削的表面粗糙度R a值越小，生产率越低。

表5.2.4　磨料粒度号和颗粒尺寸

注：比24＃更粗的磨粒和比W5更细的微粉表中未列出。

粗磨时选用较粗的磨粒（36＃～60＃）。因为粗磨粒制成的砂轮有较大的气孔，不易堵塞和发热，可选用较大的磨削深度，获得较高的生产率；精磨时选用较细的磨粒（60＃～120＃），可获得较好的表面加工质量；硬度低、韧性大的材料，为了避免砂轮堵塞应选用较粗的磨轮；对于螺纹等成形磨削，为了提高和保持砂轮的轮廓精度，应选用较细的磨粒（100＃～280＃）；镜面磨削、精细珩磨、研磨及超精加工一般使用微粉。

3）结合剂

结合剂的作用是将磨料黏合成具有一定强度和形状的砂轮。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力，主要取决于结合剂的性能。常用结合剂的种类、性能及用途见表5.2.5。

表5.2.5　常用结合剂

4）硬度

砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。砂轮的硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。容易脱落的为软，反之为硬。同一种磨料可做成不同硬度的砂轮，这主要取决于结合剂的性能、分量以及砂轮的制造工艺。常用砂轮的硬度等级见表5.2.6。

表5.2.6　常用砂轮硬度等级

注：超软、超硬的等级未列入，表中1，2，3表示硬度递增顺序。

砂轮硬度选择合适时，磨削过程中磨钝的磨粒即可自行脱落，露出新的磨粒而继续磨削。若砂轮选得太软，磨粒尚未钝化即过早脱落，不仅增加砂轮消耗，且使砂轮失去正确形状而影响加工精度；若砂轮选得太硬，磨粒钝化后不能及时脱落，会使砂轮孔隙被磨屑堵塞，造成磨削力增大，磨削热增多，从而使表面质量降低，使工件产生变形甚至烧伤，生产率降低。

一般说来，磨削硬材料，砂轮硬度应低一些；反之，应高一些。有色金属韧性大，砂轮孔隙易被磨屑堵塞，一般不宜磨削。若要磨削，则应选较软的砂轮。成形磨削和精密磨削时为了较好地保持砂轮的形状精度，应选较硬的砂轮。一般磨削常采用中软级至中硬级砂轮。

5）组织

砂轮组织是指砂轮中磨料、结合剂、气孔三者体积的比例关系。砂轮组织的号数是以磨料所占百分比来确定的。磨料所占的体积越大，砂轮的组织越紧密；反之，组织越疏松，如图5.2.67所示。砂轮组织分类见表5.2.7。

表5.2.7　砂轮组织分类及其选择

6）形状与尺寸

根据机床类型和磨削加工的需要，砂轮制成各种标准的形状和尺寸。常用的几种砂轮形状、代号和用途见表5.2.8。

砂轮的特性一般用代号和数字标注在砂轮上，未注组织号的为中等组织，有的砂轮还标出安全速度。

砂轮特性标志及其含义举例如下：

表5.2.8　常用砂轮形状、代号和用途

一般来说，磨削时应按上述特性合理选用砂轮。但由于砂轮更换较为麻烦，除生产批量较大，或磨削非常重要的工件，或工件材料的硬度较悬殊外，只要机床上安装的砂轮大致符合要求，通过修整砂轮和选用适当的磨削用量即可使用。

2.5.2　磨削过程及磨削用量

（1）磨削过程

磨削是用分布在砂轮表面上为数甚多的磨粒进行切削的。磨粒的几何形状差异很大，排列很不规则，间距和高低随机分布，具有很大的负前角，棱尖有微小圆弧。如图5.2.68所示，比较凸出和锋利的磨粒，能起切削作用，如图5.2.68（a）所示。凸起高度较小或较钝的磨粒只能在工件表面刻画出细微的沟纹，工件材料被挤向两旁而隆起，如图5.2.68（b）所示。磨钝或比较凹下的磨粒只在工件表面进行滑擦，如图5.2.68（c）所示。

图5.2.68　磨粒的磨削状态

起切削作用的磨粒，开始接触工件时切入深度极小，工件表面仅产生弹性变形；切深增大，磨粒与工件表层之间的压力加大，工件表层逐步产生塑性变形而刻画出沟纹；切深进一步加大，被切的金属层才产生明显的滑移而形成切屑。这是典型的磨削过程，其本质与刀具切削金属的过程相同。

由此可见，磨削过程实际上是为数甚多的磨粒对工件表面进行错综复杂的切削、刻画、滑擦（摩擦抛光）等综合作用的结果。一般说来，粗磨时以切削作用为主，精磨时既有切削作用，也有摩擦抛光作用。因此，精磨能获得很好的表面质量。

随着磨削过程的进行，磨粒的棱尖将逐步变钝，切削能力急剧下降，作用在磨粒上的切削力也随之增加。当作用力超过磨粒的强度时，磨粒会破碎而形成新的锋利棱尖；当作用力超过砂轮结合剂的黏结力时，磨粒即从砂轮上自行脱落而露出新的锋利磨粒，从而使磨削能够继续正常进行。砂轮这种保持自身锋锐的性能称为自锐性。但磨粒脱落不均匀，会使砂轮表面原有的形状精度丧失。同时，过多的细微切屑与破碎的磨粒会使砂轮堵塞。因此，在工作一定时间后，需对砂轮进行修整。

（2）磨粒的切削厚度和磨削用量

1）磨削的切削厚度

图5.2.69所示为外圆磨切削厚度示意图，砂轮由A点切入工件，至B点切出，工件相应由B点转到C点。这一瞬间磨去的金属层为ABC，磨层的最大厚度为CC1。由图可知，在砂轮速度V不变的前提下，增加磨削深度αp和工件圆周进给速度V w，则切削厚度增大，生产率提高。

图5.2.69　外圆磨切削厚度示意图

2）磨削用量

粗磨时，提高生产率是主要的，宜采用稍大的磨削深度和进给速度，选用磨粒较粗、组织较松的砂轮。精磨时，保证质量是主要的，宜采用较小的磨削深度和进给速度。

①磨削深度αp（即横向进给量f横）　磨削深度是指砂轮一次走刀切下的金属层厚度。粗磨时取αp= 0.01～0.06 mm，精磨时取αp= 0.005～0.02 mm。钢件取小值，铸铁件取大值；细长件取小值，短粗件取大值；外圆磨取小值，平面磨取大值。

②圆周进给量V w　圆周进给量是指工件在圆周方向的进给速度。粗磨时取V w= 25～30 m／min，精磨时取V w= 15～20 m／min。

③纵向进给量f纵　纵向进给量是指工件每旋转一圈，沿自身轴线方向进给的距离。粗磨外圆时，取f纵=（0.5～0.8）B，精磨外圆时取f纵=（0.2～0.3）B，B为砂轮宽度（mm）；平面磨床的纵向进给速度一般选取10～15 m／min。

④磨削速度　磨削速度是指砂轮的最大线速度。提高砂轮速度，能有效地降低表面粗糙度R a，但砂轮圆周允许的线速度与结合剂性能有关。通常使用的陶瓷结合剂砂轮，其允许速度为35 m／s，树脂结合剂砂轮则可大于50 m／s。在砂轮强度、机床刚性、磨头轴承发热状态和磨削冷却措施允许的条件下，应尽可能提高砂轮的速度。

2.5.3　磨削的工艺特点

1）加工精度高、表面质量好

由于磨削用量很小，同时参加切削的磨粒数非常多，每个磨粒切下的金属层极薄，工件表面上的残留面积极小，因此，磨削能获得极高的加工精度和较好的表面质量。粗磨的尺寸精度等级可达IT8～IT7，粗糙度R a为0.8～0.4；精磨的尺寸精度等级可达IT6～IT5，粗糙度R a为0.4～0.2。

2）磨削径向分力大

外圆磨的磨削力如图5.2.70所示。磨削的切向力F z很小，轴向力F x更小。径向力F y很大，它为1.6～3.2倍的切向力。这就使得工件容易产生弯曲变形，出现腰鼓形或锥形误差。因此，磨削时，特别是精磨时，最后光磨的几次走刀时，吃刀量应尽量小，以逐步消除由于变形而产生的误差。并且在停止吃刀后，还应往复走刀数次，直至火花完全消失。

图5.2.70　磨削力

3）磨削温度高

由于高速旋转的砂轮与工件之间的剧烈摩擦和工件表层金属的塑性变形，磨削过程产生大量的磨削热。其中有70%～80%传入工件，致使磨削区工件表面温度可达800～1 000℃，甚至使磨削微粒熔化。磨削热容易引起工件表面烧伤、退火、变性以及产生裂纹。同时，变软的磨屑极易堵塞砂轮，影响砂轮的耐用度。

4）加工硬化和残余应力倾向严重

与刀具切削加工相比，磨削的硬化层和残余应力层虽然较浅，但其程度却更为严重。这对加工精度和使用性能均造成一定的影响，严重时还会引起细微裂纹，而降低零件的疲劳强度。增加无横向进给的光磨行程次数，可以减小残余应力。

5）应大量使用切削液

为了降低磨削温度，冲走过多的细微屑末和碎裂或脱落的磨粒，防止工件表面被擦伤，磨削时要使用大量的冷却液。

切削液分水溶液和油类两大类。常用的水溶液有乳化液和合成液两种，它们的冷却、清洗效果好，但容易使机床和工件锈蚀。油类的润滑和防锈作用好，常用的油类有低黏度矿物油和煤油等。磨削钢件时，一般采用乳化液或合成液。磨螺纹及齿轮时，常采用N32机械油。磨削铝件时，采用煤油并加入少量矿物油较合适。磨削铸铁和黄铜等材料时，可不加切削液，而用吸尘器清除尘屑。

2.5.4　磨削的应用

磨削的应用十分广泛，不但可以磨削内外圆柱面、内外圆锥面、台肩端面、平面，还可以磨削螺纹、齿形、花键等成形面，如图5.2.71所示。磨削加工精度高，表面质量好，且可加工高硬度材料。

磨床的种类很多，生产中应用最多的有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床和无心磨床等。外圆磨床有普通外圆磨床和万能外圆磨床之分。普通外圆磨床可用双顶尖或卡盘分别安装轴类零件，磨削外圆及外台肩端面，并可以通过扳转上工作台磨削锥面。万能外圆磨床除上述功能外，尚备有内圆磨头用来磨削内圆。其工件头架可逆时针扳转90°，用来磨削任意锥度的短锥面。内圆磨床主要利用卡盘安装盘套类零件，磨削内圆及内台肩端面，其工件头架可扳转一定角度以磨削内锥面。平面磨床有卧轴和立轴两类，一般利用电磁吸盘安装工件，磨削平面。

图5.2.71　磨削的应用

（1）外圆磨削

在外圆磨床上磨削外圆有纵磨法和横磨法两种方式。此外，还有无心磨削。

1）纵磨法

纵磨法（图5.2.72）磨削外圆时，砂轮高速旋转为磨削主运动，工件除了作圆周进给运动以外，还随工作台作纵向进给运动，在每单行程或往复行程终了时砂轮做周期性的横向进给（即磨削深度）。磨削深度较小，磨削力小、磨削热少，加之散热条件又好，所以，纵磨法的磨削精度高，表面粗糙度R a值小。另外，纵磨法的适应性好，一个砂轮可以磨削不同直径和不同长度的外圆表面，故其广泛用于单件小批和大批量生产中。

图5.2.72　纵磨法

图5.2.73　横磨法

2）横磨法

与纵磨法不同，横磨法（图5.2.73）磨削外圆，工件不作纵向进给运动，砂轮以缓慢的速度连续或断续地向工件作横向进给运动，直至磨去全部余量为止。横磨法生产率高，但工件与砂轮的接触面积大，发热量多，散热条件也差，工件容易发生热变形和烧伤现象。横磨法的径向力很大，工件更易产生弯曲变形。因此，横磨法只适宜于大批量生产中磨削长度较短、刚性较好或两端有台阶的轴颈外圆。若将砂轮修整成形，利用横磨法亦可磨削成形面。

3）无心磨削

用无心磨床磨削（图5.2.74），工件放在砂轮、导轮和托板之间。砂轮旋转起切削作用。导轮是磨粒极细的橡胶结合剂砂轮。两轮与托板组成V形定位面托住工件。导轮速度V导很低，一般为20～30 m／min，无切削能力，其轴线与工作砂轮轴线斜交β角。V导分解成V工与V进，V工用以带动工件旋转，实现圆周进给；V进用以带动工件轴向移动，实现纵向进给。为了保证工件牢靠定位，必须把导轮与工件接触部位修整成直线，即导轮圆周表面的母线必须为双曲线。

图5.2.74　无心磨削

无心磨生产率高，机床调整复杂。主要用于大批大量生产中磨削细长光轴、轴销和小套等。其不能纠正套类零件外圆与孔的同轴度误差，不宜磨削带有轴向沟槽的零件。

（2）内圆磨削

内圆磨削如图5.2.75所示。与外圆磨削相比，内圆磨有以下特点：

1）精度较难控制

内圆磨削时，砂轮与工件的接触面积大，发热量大，冷却条件又差，工件容易产生热变形，特别是砂轮轴刚性极差，易产生弯曲变形，造成内圆锥形误差。因此，内圆磨削时，一定要增加光磨次数。内圆磨削的尺寸精度等级一般为IT8～IT6。

2）表面粗糙度R a值比外圆磨削要大

图5.2.75　磨削内圆

常用的机械传动的内圆磨头，转速一般不超过20 000 r／min，由于砂轮直径很小，圆周速度很难达到30～50 m／s，内圆磨削的粗糙度R a为1.6～0.4。

3）生产率较低

因为磨头砂轮直径小，磨耗快；排屑不畅，砂轮容易堵塞，需要经常修整或更换，使辅助时间增加。此外，减小磨削深度和增加光磨次数，也必然影响生产率。

无论如何，内圆磨削毕竟还是孔的一种精加工方法，能校正孔的轴线偏斜，尤其是经过淬火的零件，通常还要采用内圆磨削。

（3）平面磨削

平面磨削方法如图5.2.76所示，有卧轴圆周磨削和立轴端面磨削两种方式。

圆周磨削是利用砂轮的圆周面进行磨削的，如图5.2.76（a）、（b）所示。砂轮与工件的接触面积小，磨削力小，磨削热少，冷却与排屑条件好，砂轮磨损均匀，故磨削的精度高、粗糙度低，磨削的两平面之间的尺寸精度等级可达IT6～IT5，表面粗糙度R a为0.8～0.2，直线度可达0.02～0.03 mm／m。卧轴矩形工作台平面磨床是最常用的，主要用来磨削齿轮等盘套零件的端面以及各种平形板条状的中小型零件。

图5.2.76　平面磨削

端面磨削是利用砂轮的端面进行磨削的，如图5.2.76（c）、（d）所示。这种磨床功率较大，砂轮轴悬伸长度短，刚性好，可采用较大的磨削用量，生产率较高。但砂轮与工件的接触面积大，磨削热多，冷却与散热条件差，工件产生热变形大。此外，砂轮各点的圆周速度不同，砂轮磨损不均匀。因此，磨削精度较低，一般用来磨削精度不高的平面。为了适当减小砂轮与工件的接触面积，改善冷却与排屑条件，生产中常用图5.2.77所示的镶块砂轮。

平面磨削常用电磁吸盘安装工件，操作简单，能很好地保证定位基面与加工表面之间的平行度要求。对于特殊零件，可借助于工具在电磁吸盘上安装；对于非磁性的薄片形零件，可采真空吸盘进行安装，如图5.2.78所示。

图5.2.77　镶块砂轮

图5.2.78　工件在平面磨床上的特殊安装方法

复习思考题

1.车床、钻床、镗床、刨床和铣床各自能进行哪些工作？分别使用何种刀具？

2.车床上工件主要有哪些装卡方法？各有何特点？适用于什么场合？

3.为什么在车床镗孔比车外圆困难些？镗孔时会遇到哪些技术问题？应如何解决？

4.车削锥面有哪几种方法？各有何特点？适用于什么场合？

5.用偏移尾架法车削一批外圆锥面。工件的长度和中心孔的深度是否要求一致？否则对加工质量有何影响？

6.车螺纹时，如何保证螺纹的牙型、螺距和中径？车削左旋螺纹、多线螺纹和大导程螺纹各有何特点？

7.钻孔、扩孔和铰孔各有何特点？各适用于什么场合？

8.钻床钻孔和车床钻孔相比较，在孔的尺寸、形状以及轴线的位置误差等方面有何异同？

9.镗床镗孔的方式有哪几种？分别适用于什么场合？

10.试比较铣削和刨削的工艺特点和应用。

11.试述拉削的工艺特点和应用。

12.铣床的主要附件有哪些？各有何作用？

13.端铣和周铣、逆铣和顺铣各有哪些优缺点？

14.砂轮的特性包括哪些方面？应如何选择？

15.磨削为什么可以获得很高的精度、很低的表面粗糙度，并能加工硬度很高的材料？

16.什么是砂轮的自锐性？既然砂轮具有自锐性，为什么还要经常对砂轮进行修整？

17.内圆磨削与外圆磨削相比有哪些特点？

18.磨削时的光磨行程有何作用？