外圆表面的加工方法
加工方法
经济精度（IT）
经济粗糙度Ra值（um）
适用范围
1
粗车
IT13～11
50～12.5
适用于淬火钢以外的各种金属
2
粗车—半精车
IT10～8
6.3～3.2
3
粗车—半精车—精车
IT8～7
0.8～1.6
4
粗车—半精车—精车—滚压（或抛光）
IT8～7
0.2～0.0255
5
粗车—半精车—磨削
IT8～7
IT5以上
0.025～0.006（或Rz0.1）
极高精度的外圆加工
10
粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨
IT5以上
0.1～0.012（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRz0.1）
0.8～0.4
主要用于淬火钢，但不宜加工有色金属
6
粗车—半精车—粗磨—精磨
IT7～6
0.4～0.1
7
粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工（或轮式超精磨）
IT5
0.1～0.012（或Rz0.1）
8
粗车—半精车—精车—精细车（金刚车）
IT7～6
0.4～0.025
主要用于要求较高有色金属加工
9
粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨（或镜面磨）
参考讲义 外圆表面加工方案
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
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。
机加工第三章外圆表面的加工
V工为工件的旋转速度，即圆周进给速度；
磨轮高速旋转，导轮低速旋转，工件与导轮之间磨擦较大，所以工件以导轮带动旋转；
Байду номын сангаас
b）生产率低，适用单件抛小批光量处：产；是用涂有抛光膏的软轮对表面进行高速光整加
工的过程。抛光可使表面的粗糙度Ra降到m，但不能
车削外圆的特点（P54）
1、车削过程平稳，切削力变化小，可采用高速切削和强 力切削。
2、车刀制造简单，费用低。
3、易保证外圆面和其它表面的位置精度（即一次装夹， 可完成几道工序）。
4、适合加工各种材料，如种钢铁、有色金属和非金属材 料。但不能加工HRC30以上的淬硬件。
二、磨削外圆（P54）
外圆磨削是外圆精加工的主要方法。
一、车削外圆（P53）
由于车刀的几何角度不同和切削用量不同，车削的精度和表面粗糙度也不同。
精磨可达到精细车的效果，IT6、Ra值为～。
c）适合批量生产加工精超度较精低、加刚性工较好：的工是件。将工件装夹在顶尖上作低速回转，装有 V研工磨为、工超件精的加旋工转和速抛度光，油（即P5圆石8周）进的给速磨度；头轻压在工件上作短距离密集交叉的网状轨
4）无心外圆磨削（P55）
无心外圆磨削如P55图3－4所示： 不用顶尖支承，即所谓无心磨削； 磨轮高速旋转，导轮低速旋转，工件与导轮之间磨擦 较大，所以工件以导轮带动旋转； 导轮轴线相对于工件轴线倾斜了一个1～5℃的角度， 所以导轮与工件接触点线速度可分解为：
V导＝V工＋V通 V向工移为动工速件度的，旋即转纵速向度进，给即速圆度周；进给速度；V通为工件轴 生产率很高，主要用于小件的大批量生产。
P55图3－2为横磨法示意图，主运动为砂轮的高速旋转，
进给运动有二个：
外圆表面的加工方法
本章主要介绍常用的几种外圆加工方法和常用的外圆加工方案。
一、外圆表面的车削加工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 μ m 。
半精车的尺寸精度可达 IT8~IT10 ，表面粗糙度Ra6.3~3.2 μ m 。
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。
精车后的尺寸精度可达 IT7~IT8 ，表面粗糙度Ra1.6~0.8 μ m 。
精细车后的尺寸精度可达 IT6~IT7 ，表面粗糙度Ra0.4~0.025 μ m 。
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。
二、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 μ m 。
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 6-2 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。
2 ．横向进给磨削法（切入磨法）如图 6-3 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。
（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 6-4 所示为外圆贯穿磨法的原理。
外圆面加工
金属切削方法
❖ 外圆面加工
2. 磨外圆
(2)无心磨削法
图8.95 无心磨外圆
金属切削方法
❖ 外圆面加工
2. 磨外圆
(3)高效磨削
1)高速磨削 2)强力磨削（如图8.96所示） 3)宽砂轮和多砂轮磨削 4)砂带磨削（如图8.97所示）
金属切削方法
❖ 外圆面加工
2. 磨外圆(3)高效磨削图8.9 高效率磨削机械制造基础
金属切削方法
❖ 外圆面加工
1. 车外圆
用车削方法加工工件外圆表面叫车外圆 车外圆是外圆加工最主要的方法之一 车外圆既适用于单件、小批量生产,也适用于成批、大量生产 车外圆一般分为粗车、半精车、精车和精细车
金属切削方法
❖ 外圆面加工
2. 磨外圆
磨削是外圆表面精加工的主要方法 它既能加工淬火的黑色金属零件,也可以加工不淬火的黑色金属 和非铁金属零件 外圆磨削根据加工质量分为粗磨、精磨、精密磨削、超精密磨 削和镜面磨削。其中后三种属于光整加工 粗磨后工件的精度可达到IT8～IT7,表面粗糙度Ra为1.6～0.8μm;精 磨后工件的精度可达IT7～IT6,表面粗糙度Ra为0.8～0.2μm
外圆加工方法的选择,除应满足技术要求之外,还与零件的材料、热 处理要求、零件的结构、生产类型及现场设备和技术水平密切相关
1)一般说来,外圆加工的主要方法是车削和磨削 2)对于精度要求高、表面粗糙度值小的工件外圆,还需经 过研磨、超精加工等才能达到要求 3)对某些精度要求不高但需光亮的表面,可通过滚压或抛 光获得
常见外圆加工方案可以获得的经济精度和表面粗糙度如表8.5所示
金属切削方法
❖ 外圆面加工
4. 外圆加工方法的选择
金属切削方法
第三章外圆表面加工
2021/3/15
13
2021/3/15
外圆磨削方式
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• 提问:
上述中心磨削法是以轴的中心孔作定位基 准,它是怎样使该轴旋转的?在上图中 代表什 么?
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• 问题
车削细长轴时,常采用哪些措施增加工件的刚性,提 高加工质量?
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答:
支承刚度好,刚度差的工件也可采 用较大的切削用量进行磨削
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容易实现工艺过程的自动化
前工序的形状误差会影响磨削的加工精 度,且不能改善加工表面与工件上其它表 面的位置精度,并有一定的棱圆度误差产
生,圆度误差一般不小于0.002mm
所能加工的工件有一定局限,不 能磨带槽的, 其加工余量很大且不均匀,荒车 可以切除大部分余量,减少其形 状和位置偏差,为保证后续加工 的加工精度作准备
粗车
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中小型铸锻件可直接进行粗车
粗车的主要任务是采用较大的背吃 刀量、较大的进给量和中等切削速 度,迅速切除毛坯上多余的金属层, 尽可能提高生产率
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• 问题:
磨削为什么能加工淬硬的材料?为什么磨削工件的 精度高、表面粗糙度低?
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答:
因为
1）磨床的结构刚性好;
2）砂轮切入运动机构可以精密调节,因而可精密控制切削 深度ap ;
3)砂轮的磨粒微细、锐利、分布稠密且高速运动,每一磨 粒只从工件表面切下极薄的一层切屑。
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8.2 轴类零件外圆表面的加工(掌握)
滚压加工适用于承受高压应力、交变载
荷零件的加工,是一种无切屑的光整加工方 法,它可以加工外圆表面、内孔和平面等不 同表面,常在精车或粗磨后进行,是一种生产 率比较高的加工方法。
滚压后工件的外圆表面公差等级为 IT8、 IT7,表面粗糙度值Ra为1. 6- 0.1µm;内孔表面 公差等级为 IT9 -IT7,表面粗糙度值Ra为1.6 ~0·l µm。
5.精细车
工件公差等级为 IT7、IT6,表面粗糙度值 Ra为 0. 8-0. 2 µm。精细车能获得精确的外 圆表面,往往可作为最终加工工序。
采用高速细车削是加工小型有色金属工
件的主要方法,它比加工钢料和铸铁件能获 得更高的表面质量,其表面粗糙度值 Ra为 0.4-0. 1 µm。在加工大型精确的外圆表面时, 细车能代替磨削 。
尾座顶尖改用有弹性自动伸缩的活顶尖,可
使工件因受切削热产生线膨胀时能向后移 动,避免热膨胀引起的弯曲变形 。 选用三个 支承块的跟刀架,可增加工件的刚性,平衡切 削时产生的径向力,減小切削振动和工件变 形误差 。
(3) 改变进给方向 由于细长轴左端固定在卡 盘内,右端可伸缩,因此采用反向进给时,工件 受拉力,不易产生弹性弯曲变形 。 从受力分 析来看,反向进给的平稳性比正向进给好 。
四、 外圆的精密加工
外圆表面的光整加工是用来提高尺寸精 度和表面质量的加工方法 。 它包括研磨、 超精加工、滚压和抛光加工。
1.研磨
研磨常在精车和粗磨后进行。研磨后的 工件的直径尺寸误差为 0. 001- 0. 003 mm,表 面粗糙度值Ra为 0. 1 -0. 006μm,因而,往往又 将研磨作为最终加工方法。 但研磨不能提 高工件表面间的同轴度等相互位置精度。
(4)通当减小背吃刀量和进给量 由于细长轴的 刚性差,因此, 减小背吃刀量和进给量,也能 使背向力变小。
6-1外圆表面加工
精车宽刃刀
二、外圆表面磨削
磨削加工能够获得高的加工精度(IT6～IT5)和 低的表面粗糙度(Ra=0.8～0.2μm)。高精度 磨削可使表面粗糙度Ra<0.025μm。磨削加 工一般用作精加工工序。 用于磨削淬火黑色金属，也可加工不淬火的 黑色金属或非金属零件。
（一）外圆磨削方式
1、中心磨削法
研磨 IT5~IT4 Ra0.2~0.012
2、研磨加工的特点
（1）常采用铸铁、铜、青铜、巴氏合金、塑 （3）研磨加工不仅具有磨粒切削金属的机 料及木硬等比工件软的材料制成研具。 械加工作用，同时还有化学作用。 （2 4）研磨时研具和工件的相对运动是较复杂 ）研磨可以获得很高的尺寸精度和小的 表面粗糙度值，也可以提高工件表面的宏 的，因此每一磨粒不会在工件表面上重复 观形状精度，但不能提高工件表面间的位 自己的运动轨迹，这样就有可能均匀地切 置精度。 除工件表面的凸峰。
1 、粗车 （ 3）精车 f加工精度 、ap较大，生产率较高，加工精度 IT10~13，表面 IT7~8，表面粗糙度为 Ra3.2~0.8μm 。可作为最终工序光整加工 粗糙度为 Ra12.5~6.3μm 。
表面的预加工工序。 2、半精车
（4）精细车 加工精度 IT9~10，表面粗糙度为Ra6.3~3.2μm。中 加工精度 IT6~7，表面粗糙度为 等精度表面最终工序，或磨削表面的预加工工序。 Ra0.8~0.2μm。终加工工序，可用于有色 金属或大型精密外圆表面加工。
超精密磨削：Ra0.04~0.02μm；
镜面磨削：Ra0.01μm；
1、高精度磨削原理
砂轮经过精细修正，使磨粒形成 能同时参加切削的许多等高微刃， 从而磨削出表面粗糙度值较小的 表面。
2、影响高精度磨削的主要因素
外圆表面的磨削加工
3.快速点磨
用快速点磨法磨削外圆时，砂轮轴线与工件轴线之间有 一个微小倾斜角α（±5℃），砂轮与工件以点接触进行磨 削，砂轮对工件的磨削加工类似于一个微小的刀尖对工件 进行加工。
3.快速点磨
➢ 为便于控制快速点磨的加工精度，砂轮端面与工件外圆 的接触点须与工件轴线等高，砂轮在数控装置的控制下 进行精确进给。
3、由于磨粒切除金属材料系大负前角切削，再加上 磨削速度高，磨削区的瞬时温度极高。
4、切除单位体积金属所消耗的能量磨削要比车削大 得多。
三、外圆表面的磨削加工
磨削加工更适用于做精加工工作，也可用砂 轮磨削带有不均匀铸、锻硬皮的工件；但它不 适宜加工塑性较大的有色金属材料（例如铜、 铝及其合金），因为这类材料在磨削过程中容 易堵塞砂轮，使其失去切削作用。磨削加工既 广泛用于单件小批生产，也广泛用于大批大量 生产。
（2）横向进给磨削（切入磨削）
生产效率高，适于在大批大量生产中磨削轴颈 对相邻轴肩有垂直度要求的轴、套类工件。
2. 工件无中心支承的外圆磨削----无心磨削
2.工件无中心支承的外圆磨削----无心磨削
无心磨削的生产效率高,容易实现工艺过程的自动化; 但所能加工的零件具有一定的局限性，不能磨削带长 键槽和平面的圆柱表面，也不能用于磨削同轴度要求 较高的阶梯轴外圆表面。
表面粗糙度Ra＜Βιβλιοθήκη .16μm；同时还可以获得几何精度很 高的精确表面（圆度误差＜0.5μm）。
三、外圆表面的磨削加工
（一）加工方法 1．工件有中心支承的外圆磨削 （1）纵向进给磨削
磨削深度小、磨削 力小，散热条件好， 磨削精度较高，表面 粗糙度较小;但由于工 作行程次数多，生产 率较低；它适于在单 件小批生产中磨削较 长的外圆表面。