机械基本加工工艺综述模板.doc
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1、 热处理车间设备部署 设备部署间距(1) 炉子后端距墙柱距离,通常箱式炉取1-2m;煤气炉和油炉取1.5-1.8m;可控气氛炉应留出辐射管取出距离。(2) 炉子之间距离,小型炉0.8-1.2m;中型炉1.2-1.5m;大型炉1.5-2m;间隙式炉组成生产线0.5-0.8m;连续式炉3.0-4.0m(3) 井式炉间距离,小型炉0.8-1.2m;中型炉1.2-1.5m;大型炉2.5-4m。(4) 井式炉炉口距地面距离,渗碳炉0.3m;正火、回火炉0.7-0.9m.(5) 连续式炉炉前后区空地,锻件热处理炉;炉前6-8m、炉后8-12m;连续气体渗碳炉:炉前4-6m、炉后2-3m;通常连续式炉前后4
2、-6m。(6) 炉子安装高度 即炉口平面到地平距离,人工操作时,通常为0.85-0.9m热处理车间建筑物和构筑物防火要求:要求建筑物墙、隔墙、地面、顶棚必需耐火,通常应为钢筋混凝土或钢结构。对于部分改建厂木结构厂房,通常不能使用,如用于小型热处理车间时,应依据防火要求作对应防火处理。通风要求:热处理车间存在油气、热气、有害健康气体及尘粉等,车间应通风换气,换气方法有自然通风和强制通风。自然通风是依靠天窗和侧墙窗户形成自然对流。自然通风换气常不充足,需加局部强制通风换气。夏季通风可降低车间内温度,车间操作者最适宜室内温度为15-30,温度高于30,湿度大于50,工作效率就会降低,轻易疲惫。通常要
3、求热处理车间换气量为每小时10-15次。3、采光要求 热处理车间因为检测仪器较多,期望车间光线明亮,减轻操作者眼睛疲惫、提升工作效率(详见表14-17)。 磨床型号 磨床分为三大类。通常磨床为第一类,用字母M表示。超精加工机床、抛光机床、砂带抛光机为第二类,用2M表示。轴承套圈、滚球、叶片磨床为第三类,用3M表示。齿轮磨床和螺纹磨床分别用Y和S表示。第一类磨床按加工不一样分为以下多个:仪表磨床;外圆磨床(如M1332A、MBS1332A、MM1420、M1020、MG10200等);2内圆磨床(如M2110A、MGD2110等)3砂轮机;4坐标磨床;5导轨磨床;6刀具刃磨床(如M6025A、M
4、6110等);7-平面及端面磨床(如M7120、MG7132、M7332、M7475BD等)8-曲轴、凸轮轴、花键轴、轧辊磨床(如M8240A、M8312、M8612A、MG8425等)9-工具磨床(如MK9017、MG9019等)。 型号还指明机床关键规格参数。通常以机床上加工最大工件尺寸或工作台面宽度(或直径)1/10表示;曲轴磨床则表示最大回转直径1/10;无心磨床则表示基础参数本身(如M1080表示最大磨床直径为80)。磨床通用特征和结构特征代号在型号第二位(见表)如型号MB1432AB表示半自动万能外圆磨床。 常见机床通用特征代号 通用特征高精度精密自动半自动数控仿型加工中心(自动换
5、刀)轻型数显简式或经济型高速代号GMZBKFHQXJS读音高密自半控仿换轻显简速机床机构性能重大改善用次序A、B、C,表示,加于型号末尾。现在中国工厂中使用一部份老机床型号用三位数表示,比如M131W表示最大磨削直径为315mm万能外圆墨床。以平面磨床为例说明磨床型号表示方法: M74 75 B园台平面磨床工作台直径750mm第一次机构重大改善 磨床润滑和保养良好保养和润滑有利于延长机床使用寿命,保持机床精度和可靠性。润滑目标是减小磨床摩擦面和机构传动副磨损,并提升机构工作灵敏度。润滑磨床主轴动压轴承常使用精密机床主轴油或煤油和汽轮机油配置主轴油润滑。高速滚动轴承用3号及基润滑脂润滑。磨床导轨
6、面润滑用全耗损系统用油。通常滚动轴承可用3号轴承润滑脂润滑。 二、保养(1)工作前后须清理机床,检验磨床部件、机构、冷却系统是否正常。(2)磨床敞开滑动面和机械机构须涂油防锈。(3)人工润滑部位须按要求油类加注,并确保一定油面高度。(4)定时冲洗更换冷却系统。(5)高速滚动轴承温升应低于60。(6)不一样精度等级和参数磨床和加工工件精度和尺寸参数相对 应。 (7)不碰撞或拉毛机床工作面和部件。 磨削加工特点和磨削过程一、磨削加工特点 和其它金属加工方法比较,磨削加工有以下特点: (1)砂轮是由磨料和结合剂粘结而成特殊多刃刀具,通称磨具。在砂轮表面每平方厘米面积上约有60-1400颗磨粒,每颗磨
7、粒相当于一个刀齿。磨粒是一个高硬度非金属晶体,它不仅可磨削铜、铸铁等较软材料,而且还能够加工多种淬硬钢件、高速工具钢刀具和硬质合金等硬材料和超硬材料(如氮化硅)。 (2)砂轮含有较高圆周速度,通常为35m/s 左右。砂轮在磨削时除了对工件表面有切削作用外,还有强烈挤压和摩擦作用,在磨削区域,瞬时温度高达1000左右。 (3)砂轮工作面经修整后,可形成极细微刃口,以切除工件表面极薄金属层。但磨削作为精加工工序,也含有极高金属切除率(如强力磨削等)。 (4)磨削加工能取得极高加工精度和极小表面粗糙度值。加工精度通常能够达成公差等级IT6-IT7,表面粗糙度可达Ra1.25-0.16m。如镜面磨削工
8、件表面粗糙度为Ra0.01m,工件表面光滑如镜。尺寸精度和形状精度可达1m以内,其误差相当于人体头发丝粗细1/70或更小。(5)砂轮在磨削时还含有“自锐作用”,部分磨钝磨粒在一定条件下能自动脱落或崩碎,从而使砂轮保持良好磨削性能。二、磨削过程 金属磨削实质是工件被磨削金属表层在无数磨粒瞬间挤压、切削、摩擦作用下产生变形以后转为磨屑,并形成光洁加工表面过程。 金属变形有弹性变形和塑性变形两种。金属磨削过程可分三个阶段,砂轮表面磨粒和工件材料接触瞬间为弹性变形第一阶段。磨粒继续切入工件,工件材料进入塑性变形第二阶段。 工件材料晶粒发生滑移,使塑性变形不停增大,当达成工件强度极限时被磨削层材料产生挤
9、裂,即进入第三阶段,最终被切离。磨削过程表现为力和热作用。1、磨削力磨削时砂轮和工件间发生切削作用和摩擦作用。磨削加工工件材料抵御磨具磨削所产生阻力称磨削力。 磨削热磨削时产生热量较车削、铣削大,热量传入砂轮、磨屑或被切削液带走。然而砂轮是热不良导体。所以几乎80%热量传入工件和磨屑。磨削区域瞬间高温,可烧伤工件表层并使磨屑燃烧。磨削热会引发工件热变形,从而影响加工精度,所以磨削时应尤其注意对工件冷却。 磨削用量基础概念以外圆磨削为例,磨削用量包含:砂轮圆周速度V0、工件圆周速度Vw、纵向进给量f、横向进给量ap,见图。砂轮圆周速度砂轮外圆表面上任一磨粒相对于待加工表面在主运动方向上瞬时速度,
10、称为砂轮圆周速度V0,单位为m/s。计算公式为D0nV0 =100060式中D0砂轮直径(mm);n砂轮转速(r/min)。外圆磨削和平面磨削砂轮圆周速度通常在30-35m/s,内圆磨削速度较低,通常在18-30m/s。砂轮圆周速度对磨削质量和劳动生产率有直接影响。当砂轮直径变小时,会出现磨削质量下降现象,就是因为砂轮圆周速度下降了缘故。工件圆周速度工件圆周速度是工件被磨削圆周表面上任意一点单位时间内在进给运动方向上位移;单位为m/min。计算公式为dwnwV0 =1000式中dw工件外圆直径(mm);nw工件转速(r/min)。工件圆周速度比砂轮圆周速度低得多,通常为5-30m/min。纵向
11、进给量工件每转相对砂轮在纵向位移,叫做纵向进给量,单位为mm/r。计算公式为:F=(0.2-0.8)B式中B砂轮宽度(mm);纵向进给量和工作台纵向速度间有以下关系fnwV =1000式中V工作台纵向速度(m/min);nw工件转速(r/min)。横向进给量外圆磨削时,在工作台每次行程终了时,砂轮在横向进给运动方向上位移叫横向进给量,单位为mm。它是衡量背吃刀量大小参数。横向进给量可按下式计算D-dap=2式中D进给前工件直径(mm);d进给后工件直径(mm)。外圆磨削横向进给量很小,通常取0.005-0.04mm,精磨时选小值,粗磨时则选大值。切削液一、概述切削液关键用来降低磨削热和降低磨削
12、过程中工件和砂轮之间摩擦。切削液关键有以下作用:1.冷却作用 切削液热传导作用,能有效地改善散热条件,带走绝大部分磨削热,降低磨削温度。冷却作用大小和切削液种类、形态、用量和使用方法相关。切削液传热系数越大,则冷却作用越显著。如水散热能力比油强,故有极好冷却作用。2.润滑作用 切削液能渗透到磨粒和工件接触表面之间,粘附在金属表面上,形成润滑膜,降低磨粒和工件之间摩擦,从而延长砂轮寿命,减小工件表面粗糙度值。因为接触表面上压力较大,纯矿物油不易渗透到磨削区,为此在切削液中须加进部分硫、氯、磷等极压添加剂。这些添加剂和钢铁表面接触后能快速发生化学改变,产生新化合物(硫化铁、氯化铁等),吸附在金属上
13、,能显著提升润滑效果。3.清洗作用 切削液可将磨屑和脱落下磨粒冲洗掉,以免工件磨削表面被划伤。4.防锈作用。切削液种类切削液化学成份要纯,化学性质要稳定,无毒性,其酸度应呈中性,以免刺激工人皮肤和腐蚀工件、机床或砂轮。切削液分水溶液和油类两大类。常见水溶液有乳化液和合成液两种,常见油类为全损耗系统用油(机械油)和煤油。多种切削液特点见表油 类水溶类合成类润滑性最好比油差比油差冷却性差很好好化学稳定性好差好清洗性差(轻质好)较差好防锈性好差很好磨削用量大大较大磨削力最小小小表面粗糙度值最小小小表面层变质少多少防火性差好好发泡性较小小大使用期长短较长 水溶液以水为关键成份,天然水冷却作用很好。但使
14、用不妥易使机床和工件锈蚀。 油类润滑和防锈作用好,低粘度矿物油,如L-AN32全损耗系统用油及煤油等较常见。螺纹及齿轮磨床用-AN32全损耗系统用油。 1、乳化液 乳化液由乳化油加水冲制而成。 乳化油配方种类很多,乳化液是油和水混合体。因为二者不可混合,故必需加入乳化剂。乳化剂分子有两个头,一头亲水,一头亲油。把油在水中搅拌时,乳化剂吸附在油粒表面上,使它们均匀地悬浮在水中。 使用时,取质量分数)2-5乳化油和水配制即可。天冷时,可先用少许温水将乳化油熔化,然后再加入冷水调匀。依据不一样工件材料,可合适调配其质量分数。磨削铝制工件时,如浓度过高,会引发表面腐蚀。磨削不锈钢工件时,采取较高浓度,
15、则效果很好。通常,精磨时乳化液质量分数应比粗磨时高些。2、合成液是一个新型切削液,由添加剂、防锈剂、低泡油性剂和清洗防锈剂配制而成。工件表面粗糙度可达Ra0.025m,砂轮寿命可提升1.5倍,使用期超出30天。冷却方法有外冷却法和内冷却法两种。 现在常见是外冷却法,将切削液直接浇注在砂轮和工件接触部位,但切削液不能全部进入磨削区域。 内冷却是一个较有效冷却方法(见图),切削液经过中空锥形盖引入到砂轮中心脏内。因为离心力作用,这些切削液就会经过砂轮内部空隙流向砂轮四面围缘区域加工表面,从而起到有效冷却作用。现在,因为还有部分具体问题尚待处理,内冷却法还未推广使用。 在刃磨刀具时采取浸硬脂酸砂轮,
16、能够取得很好冷却效果。这实质上也是一个内冷却法,磨削时,磨削区域热量使砂轮边缘部分硬脂酸熔化,而使其洒入磨削区域起冷却作用。使用切削液时,要注意以下多个问题:(1)应该直接浇注在砂轮和工件接触部位。(2)流量应充足,并应均匀地喷射到整个砂轮宽度上。切削液流量通常不低于0.5L/(min.mm)。(3)应有一定压力,方便切削液冲入磨削区域。(4)切削液应常常保持清洁,尽可能降低切削液中杂质含量,变质切削液要立即更换,超精密磨削时能够采取专门过滤装置。图示为通常切削液冰箱,水箱容积较大,方便使切削液保持一定温度,确保加工精度。此切削液水箱采取沉淀过滤方法,切削液先流入金属网,并经水箱隔板使杂质沉淀
17、。改良型水箱见图,切削液经台阶式隔板循环沉淀作用,可达成很好过滤效果,这类水箱成本低,占地面积小。图示为固定式磁性过滤器,它结构简单,能过滤切削液中磨屑,净化能力比通常水箱高。砂轮一、砂轮结构在砂轮制造厂中,通常砂轮须经过混料、成型、干燥、烧结、整形、静平衡、硬度测定、安全线速度试验等复杂程序而制成。砂轮含有特殊结构。磨粒依靠结合剂组成“桥”支持着,承受磨削力作用,砂轮内网状空隙起到容纳磨屑和散热作用。磨粒、结合剂、网状空隙组成砂轮结构三要素。砂轮工作特征由以下多个要素衡量:磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸、最高工作速度等。多种特征砂轮,全部有其适用范围。二、磨料 磨料是砂轮关键成份
18、,磨料经压碎后即成为多种粗细不一样磨粒。在磨削时它要经受强烈摩擦、挤压和高温作用,所以磨料必需含有高硬度,同时还应有一定耐热性和相当韧性。 磨料分天然磨料和人造磨料两大类。天然磨料有刚玉和金刚石等。天然刚玉含杂质多,天然金刚石价格昂贵,均极少采取。所以现在制造砂轮用磨料关键是人造磨料(GB/T2476)。人造磨料分刚玉类、碳化物类、超硬类三大类,多种人造磨料特征以下:1.刚玉类 刚玉类磨料关键成份是氧化铝(AL2O3)。它由铝钒土等为原料在高温电炉中熔炼而成。适于磨削抗拉强度较高材料,如多种钢材。按氧化铝含量、结晶结构、渗透物不一样,刚玉类可分为以下多个:(1)棕刚玉A 棕刚玉颜色呈棕褐色。用
19、它制造陶瓷结合剂砂轮通常为蓝色或浅蓝色。棕刚玉硬度和韧性很好,能承受较大磨削力,适于磨削优质碳素结构钢、合金结构钢、青铜等金属材料,且价格廉价。(2)白刚玉WA 白刚玉含氧化铝纯度极高,呈白色,所以又称白色氧化铝。白刚玉较棕刚玉硬而脆,磨粒相当锋利,磨粒也轻易破裂而形成新锋利刃口。所以白刚玉含有良好磨削性能,磨削过程产生磨削热比棕刚玉低。适适用于精磨多种淬硬钢、高速工具钢和轻易变形工件等。(3)铬刚玉PA 铬刚玉除了含氧化铝外,还含有少许氧化铬(Cr2O3),颜色呈玫瑰红色。铬刚玉硬度和白刚玉相近,而韧性比白刚玉好,磨削韧性好钢件,如磨高钒高速工具钢时砂轮磨削效率均比白刚玉高。在相同磨削条件下
20、,用铬刚玉磨出工件表面粗糙度值比白刚玉砂轮稍小。适适用于精磨多种淬硬钢件。(4)微晶刚玉MA 颜色和化学成份和棕刚玉相同。因为磨粒熔炼成微小尺寸晶体结构,故韧性和自锐性愈加好。适适用于磨削不锈钢、铬轴承钢和特种球墨铸铁,也适适用于作超精密磨削。(5)单晶刚玉 SA 单晶刚玉是用特殊方法熔炼成单晶体。它不象其它磨料需经过机械粉碎,所以磨粒内部没有伤痕和残余应力,硬度和韧性全部比白刚玉高,在磨削过程中含有较高磨削性能。它适宜于磨削韧性好不锈钢、高钒高速工具钢和其它难加工材料,在超精密磨削中也有应用。2. 碳化物类碳化物类磨料其硬度和脆性比氧化铝高,磨粒也更锋利,不宜用来磨削钢料等韧性金属,适适用于
21、磨削脆性材料,如铸铁、硬质合金等。碳化物类不宜磨削钢料另一个原因是:在高温下碳化物中碳原子要向钢铁素体中扩散。常见碳化物磨料是碳化硅,碳化硅由硅石和焦炭为原料在高温电炉中熔炼而成,按含SiC纯度不一样,能够分以下两种:(1)黑碳化硅C 磨料颜色呈黑色,且有金属光泽,其硬度高于刚玉类任何一个。磨粒棱角锋利,不过性脆,经不住大磨削压力,较适宜于磨削抗拉强度低材料,如铸铁、黄铜、青铜等。(2)绿碳化硅GC 含碳化硅纯度极高,呈绿色,也有漂亮金属光泽。绿色碳化硅硬度比黑色碳化硅高,刃口锋利,但脆性更大,适于磨削硬而脆材料,如硬质合金等。3. 超硬类 超硬类磨料是多年来发展新型磨料。(1)人造金刚石SD
22、 金刚石是现在已知物质中最硬一个材料,其刃口很锋利,切削性能优良,但价格昂贵。关键用于加工高硬度材料,如硬质合金和光学玻璃等。人造金刚石是以石墨作原料,在触媒剂作用下,利用超高压、超高温,将石墨转变成碳同素异晶体。人造金刚石无色透明,或呈淡黄、淡绿色。(2)立方氮化硼CBN 关键用于磨削高硬度、高韧性难加工钢材。它呈棕黑色,硬度略低于金刚石,含有极好磨削性能,尤其适于磨削耐热钢、高钼、高钒、高钴合金钢、不锈钢等特种钢材。在磨削特种钢材时,立方氮化硼效率比金刚石要高五倍,比氧化铝砂轮高近百倍。上述两种磨料砂轮制作和其它磨料不一样。三、粒度粒度是表示磨粒尺寸大小参数,依据磨料标准GB/T2477要
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