平面加工的工艺方法

加工平面常用的机械加工方法有车削、铣削、刨削、宽刀细刨、刮研、普通磨削、导轨磨削、精密磨削、砂带磨削、超精加工、研磨和抛光等;特种加工方法有电解磨削平面和电火花线切割平面等。

1.1.3.1　平面的车削加工

平面车削一般用于加工回转体类零件的端面。因为回转体类零件的端面大多与其外圆表面、内圆表面有垂直度要求，而车削可以在一次安装中将这些表面全部加工出来，有利于保证它们之间的位置精度。

平面车削的表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm，精车后的平面度误差在直径为100mm的端面上最小可达0.005～0.008mm。

图1-1　平面加工方案框图

中小型零件的端面一般在普通车床上加工;大型零件的平面则可在立式车床上加工。

1.1.3.2　平面的铣削加工

铣削是加工平面的主要方法之一。铣削平面一般适用于各种不同形状的沟槽、平面的粗加工、半精加工。平面铣削分粗铣和精铣。精铣后的表面粗糙度为Ra3.2～1.6μm，两平面间的尺寸公差等级为IT8～IT7，直线度可达0.08～0.12mm/m。在平面加工中，铣削加工用得最多，这主要是因为铣削生产率高。

平面铣削加工常用的设备有:卧式铣床、立式铣床、万能升降台铣床、工具铣床、龙门铣床等。中小型工件的平面加工常在卧式铣床、立式铣床、万能升降台铣床、工具铣床上进行，大型工件表面的铣削加工可在龙门铣床上进行。精铣平面可在高速、大功率的高精度铣床上采用高速精铣新工艺进行加工。

1.粗铣平面

粗铣时应尽量设法增大单位时间内的金属切削量，以获得高的生产率。为此，对机床、夹具、刀具、工件均要求有足够的刚度，机床也应该有足够的功率。

2.精铣平面

使用端铣刀加工平面时，若每齿进给量太大，加工表面粗糙;每齿进给量太小，又会加剧刀具的磨损，所以使用硬质合金端铣刀的每齿进给量不应小于0.1mm。目前由于新型刀具材料的出现(硬质合金-陶瓷复合材料、立方氮化硼等)，每齿进给量已达0.4～1.2mm，切削速度可达13m/s，精铣进给量已用到1～2m/min。

为了增加铣刀刀齿数，目前常采用密齿端铣刀。

精铣时，装端铣刀的主轴不能与进给方向垂直，否则，刀片和已加工表面会发生“扫刀”，不仅产生热量，加速刀片钝化，而且也会使加工表面粗糙度增加。当主轴倾斜一α角后(见图1-2)，刀盘后部刀齿和工作表面即会有一间隙，一般α=15'～30'。但这样铣出的平面将呈中凹形，若转角甚小，则中凹量可以控制在形状公差的范围之内。设中凹量为Δ，则

式中:α——端铣刀轴线倾斜角度，Rad;

D——端铣刀切削直径，mm;

B——铣削宽度，mm。

图1-2　主轴转角

1.1.3.3　平面的刨削加工和拉削加工

刨削一般适用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V形槽、T形槽、燕尾槽的单件小批量的粗加工、半精加工。拉削适用于尺寸较小平面的大批量加工。

平面刨削分粗刨和精刨。精刨后的表面粗糙度为Ra3.2～1.6μm，两平面间的尺寸公差等级可达IT8～IT7，直线度可达0.04～0.12/1000。在龙门刨床上采用宽刀精刨技术，其表面粗糙度可达Ra0.8～0.4μm，直线度不大于0.02mm/m。对于窄长平面的加工来说，刨削加工的生产率也较高。拉削加工精度为IT8～IT7，直线度可达0.08～0.12mm/m。

平面刨削常用的设备有牛头刨床、龙门刨床，插床等。牛头刨床一般用于加工中小型零件上的平面和沟槽;龙门刨床则多用于加工大型零件或同时加工多个中型零件上的平面和沟槽。孔内平面(如孔内槽，方孔)的加工一般在插床上进行。

拉削在卧式拉床、立式拉床或链式拉床上进行。

1.粗刨平面

这种方法常用于单件小批生产，不采用夹具，按画线找正，使用通用刨刀进行加工。图1-3为机械夹固式60°强力刨刀，这种刨刀适合于在龙门刨床上用于粗加工。刀杆与刀头基面连接采用牙嵌结构，用螺钉紧固。刀头与刀片的连接采用上压式，调整刃磨方便，根据被加工材料不同，可以随时更换刀片。图1-3(b)的刀头结构适用于加工铸铁。刀具的几何角度可以根据被加工材料确定。(www.xing528.com)

图1-3　机械夹固式60°强力刨刀

1—刀杆2—刨刀头3—刀体4—压板5—刀片

2.精刨平面

用精刨平面代替刮研能收到良好的效果，精刨时可以使用宽刃刨刀，也可使用窄刃刨刀。

对于定位表面与支承表面接触面积较大的机体，可以采用宽刃刨刀(见图1-4)，通称宽刀精刨。刨削时由于切削速度较低(2～12m/min)，预刨余量0.08～0.12mm，而终刨只刨去0.03～0.05mm一层极薄的金属，所以发热变形小。依靠正确的安装与仔细刃磨刀具，使用精度高、刚性好的机床，因此可以获得较低的表面粗糙度(Ra1.6～0.8μm)和较高的加工精度(直线度可达0.02/1000)，而且生产率也很高。

精刨时刨刀前角有的为负值，有挤光作用;后角较小，可以增加后面支承，防止振动。加工铸铁时切削液通常用煤油，刨削前先将加工面均匀润湿，或在加工中连续喷射于刨刀的刀刃附近。

精刨的零件材料要组织均匀和硬度一致。预刨和终刨要用两把刨刀。

对于定位表面与支承表面接触面积小，刚性也较小的机体，为了减小切削力，防止工件变形，采用窄刀精刨也能收到良好的效果。

图1-4　宽刃精刨刀

1.1.3.4　平面的磨削加工

磨削平面是平面精加工的主要方法之一，一般在铣、刨削加工基础上进行。主要用于中、小型零件高精度表面及淬火钢等硬度较高的材料表面的加工。磨削后表面粗糙度为Ra0.8～0.2μm，两平面间的尺寸公差等级可达IT6～IT5，平面度可达0.01～0.03mm/m。

平面磨削常用的设备有:平面磨床、外圆磨床、内圆磨床。回转体零件上的端面的精加工可以在外圆磨床或内圆磨床上与有关的内、外圆在一次安装中同时磨出，以保证与它们之间有较高的垂直度。

平面磨削有两种磨削方式:

1.端面磨削(见图1-5(a))

砂轮的工作表面是端面，磨削时砂轮和工件接触面积较大，易发热，散热和冷却都比较困难，加上砂轮端面因沿径向各点圆周速度不等而产生不均匀磨损，故磨削精度较低。但是，这种磨削方式由于磨床主轴伸出长度短、刚性好，磨头又主要承受的是轴向力，弯曲变形小，因而可采用较大的磨削用量，故生产率高。

磨削时，必须使砂轮轴线严格地垂直于工作台，以保证加工精度。这时砂轮在两个方向磨削，磨削痕迹是正反相交的圆弧或称双花;粗磨时，砂轮轴线与工作台不垂直，砂轮只在一个方向磨削，磨削痕迹是不相交的单向圆弧或称单花。

2.圆周磨削(见图1-5(b))

砂轮的工作面是圆周表面，磨削时砂轮和工件接触面积小，发热少，散热快，加之冷却和排屑条件好，故能获得较高的加工精度和表面质量。通常适用于加工精度要求较高的零件。

1.1.3.5　平面的光整加工

平面的光整加工方法主要有研磨、刮削和抛光等。

(1)平面的研磨。多用于加工中小型工件的最终加工。尤其当两个配合平面间要求很高的密合性时，常用研磨法加工。

图1-5　平面磨削方式

(2)平面的刮研。常用于工具、量具、机床导轨、配合平面的最终加工。刮研平面用于未淬火的工件，它可使两个平面之间达到紧密的吻合，能获得较高的形状精度和相互位置精度。经刮研后的平面能形成具有润滑油膜的滑动面。因此，可以减少相对运动表面间的磨损和增强零件接合面间的刚度。刮研质量是用单位面积上接触点的数目来评定的。

(3)平面抛光。是在平面上进行了精刨、精铣、精车、磨削后进行的表面加工。经抛光后，可将前一道工序的加工痕迹去掉，从而获得有光泽的表面。抛光一般仅能降低表面粗糙度值，而不能提高原有的加工精度。

1.1.3.6　电解磨削平面、线切割平面

电解磨削和线切割平面适宜加工高强度、高硬度、热敏性和磁性等导电材料上的平面。