机械零件的通用切削加工方法

切削加工是将零件毛坯装夹在机床上，使刀具与工件相对运动，切除部分毛坯材料之后形成需要的工件形状。根据加工方法的不同，切削加工分为：车削、钻扩铰削、镗削、铣削、刨插削、磨削、精加工，以及齿轮、螺纹加工等。

1.1.1 车削

（1）车削的特点及加工范围 车削在各种通用的车床及专用车床上进行。每种车床的加工特点和加工范围虽有差别，但其加工运动的动作原理基本相同。工件做回转运动，刀具做直线或曲线运动，刀具在运动中其切削刃将工件多余的材料切除，形成所需的工件表面。装夹在车床主轴上工件的运动为主运动，刀具的直线或曲线运动为进给运动。图2.5-1～图2.5-7所示为各种车床的外形结构。

图2.5-1 CA6140型卧式车床

1—主轴箱 2—卡盘 3—刀架 4—切削液管 5—尾座 6—床身 7—长丝杠 8—光杠 9—操纵杆 10—床鞍 11—溜板箱 12—进给箱 13—交换齿轮箱

车床的加工范围见表2.5-1。

图2.5-2 立式多轴半自动车床

1—上圆盘 2—液压分油器 3—润滑分油器 4—下圆盘 5—立柱 6—工作台 7—工作台锁紧液压缸 8—工件夹紧液压马达 9—工件夹紧系统 10—工件夹紧结合子升降液压缸 11—底座 12—下主轴升降液压缸 13—上主轴 14—下主轴 15—主传动减速箱 16—侧刀架 17—主电动机 18—立刀架 19—进给传动箱 20—进给箱 21—进给电动机

（2）各种车床的加工类型、加工尺寸和加工精度范围

1）卧式车床。用于车削内、外圆柱面、圆锥面、回转件成形面、环形槽、端面及米制、英制、模数的内、外螺纹，以及钻孔、扩孔、铰孔、攻内螺纹、套外螺纹、滚花等。卧式车床（图2.5-1）主要靠手工操作，自动化程度低，换刀、对刀等辅助时间长，加工效率低，只适于单件、小批量生产。不同型号卧式车床的加工范围不同。最大加工直径从ϕ150～ϕ720mm不等，最大加工工件长度从500～4000mm不等，加工螺纹的螺距：米制螺纹为0.2～240mm/r，各型号车床加工的范围不同；英制螺纹为112～4牙/in，各型号车床加工的范围不同；模数螺纹为0.25～120mm，各型号车床加工的范围不同。

2）立式车床。立式车床（图2.5-2、图2.5-3）用于加工大直径、轴向尺寸小、形状复杂的大型、重型工件（轴向高度与直径之比为H/D＝0.32～0.8），如机架、机壳等零件。可加工内（外）圆柱面、圆锥面、端面、环形槽、切断，及钻、扩、镗、铰孔，加装附件还可车螺纹、铣削、磨削等。主轴垂直布置，工件安装在水平式、大直径的圆形工作台上。立式车床适于进行单件、小批量生产，加工精度一般为IT8，精密的为IT7，圆度为0.01～0.03mm，圆柱度为0.01mm/300mm，平面度为0.02～0.04mm。加工的尺寸范围：最大车削直径为ϕ800～ϕ5000mm，车床型号不同，可加工的最大工件的直径不同；工件高度为500～2900mm，不同型号车床可加工最大工件的直径不同；工件最大重量1.2～63t，不同型号车床可加工工件最大重量不同。

图2.5-3 立式车床

a）单柱式 b）双柱式 1—底座 2—工作台 3—五角形刀架 4—立刀架 5—横梁 6—立柱 7—侧刀架

图2.5-4 卧式数控车床

1—运屑小车 2—排屑器 3—回转刀架 4—床头箱 5—读带箱 6—NC装置 7—液压单元 8—卡盘 9—操作盘 10—刀架座

图2.5-5 卧式车削中心

1—车床NC柜 2—刀库 3—自动换刀装置 4—刀架 5—装卸工件机械手 6—载料器

图2.5-6 单柱立式车削中心

1—刀架滑枕 2—立柱 3—滑座 4—横梁 5—水平进给箱 6—刀库 7—底座

图2.5-7 双柱立式车削中心

1—刀架 2—连接梁 3—滑座 4—右立柱 5—右滑板 6—走台 7—刀库 8—工作台 9—床身 10—横梁 11—左滑板 12—左立柱

表2.5-1 车床的加工范围

注：内外圆滚压、滚花、钻孔、铰孔、旋风切螺纹、攻内螺纹等不属车削加工，属于车床上可加工的工序。

3）卧式数控车床和卧式车削中心 卧式数控车床（图2.5-4）用于轴类和盘状类回转体零件的多工序加工。主轴可自动变速，刀架可自动寻刀，传动系统间隙及刀具磨损可自动补偿，精度和加工效率高，适合中小批量、形状复杂零件的多品种、多规格加工。总的加工范围：刀架上的最大车削直径ϕ90～ϕ275mm，最大车削长度为120～3000mm，不同型号其最大加工直径及最大车削长度范围各不相同。加工精度：圆度0.005～0.014mm，圆柱度0.01～0.03mm，平面度0.013～0.03mm，不同型号的加工精度有差别。

卧式车削中心（图2.5-5）。除具备卧式数控车床的功能外，其刀架上的刀具能旋转，主轴可连续不等速回转和连续精确分度。可在端面及圆周上的任何位置进行钻、铣和攻螺纹，数控系统有插补功能的还可铣削曲面。与卧式数控车床一样，车削中心的加工精度高，能在一次装夹中自动完成全部工序的加工，因而加工效率高，适于中小批量零件、复杂形状的多品种加工。

4）数控立式车床和立式车削中心。数控立式车床有单柱横梁固定式、横梁升降式，及双柱横梁升降式。最大车削直径：卡盘型为400～800mm，工作台型为800～1250mm，组合型为＞1250mm。加工精度（卡盘型）：圆度0.007mm，圆柱度0.012mm，精车端面的平面度为0.007mm，在150mm的测量长度的平面度为0.012mm，精车螺纹的螺距累积误差为0.02mm（60mm测量长度）。立式车削中心是在立式数控车床上配加自动换刀系统，实现车、铣、镗等多工序集中加工的机床，有单柱横梁固定式和横梁升降式两种（图2.5-6和图2.5-7）。单柱立式车削中心的最大加工直径×最大车削高度为：ϕ1250mm×1000mm，ϕ1600mm×1600mm，ϕ2000mm×1600mm，ϕ2500mm×2000mm，ϕ3150mm×2000mm。双柱立式车削中心的最大车削直径×最大车削高度为：ϕ3150mm×2000（2500）mm，ϕ4000mm×2000（3150）mm，ϕ5000mm×3150（4000）mm，6300mm×4000（5000）mm，ϕ8000mm×4000（5000）mm。

（3）车削的经济精度及表面粗糙度 各类车削的经济精度及表面粗糙度见表2.5-2～表2.5-11。

表2.5-2 端面车削的经济精度（单位：mm）

注：指端面至基准尺寸的精度。

表2.5-3 回转表面车削的经济精度

（续）

表2.5-4 米制螺纹加工的经济精度

表2.5-5 车削的经济直线度

表2.5-6 车削的经济圆柱度

表2.5-7 卧式车床加工的经济形状精度

表2.5-8 转塔车床加工的经济形状精度

表2.5-9 立式车床加工的经济形状精度 （单位：mm）

（续）

①加工工件的直径，且D₁≤2m；工件的高度，且H₁≤1.5m。D和H分别为立式车床的最大加工直径和高度。

②用于侧刀架不能加工注①工件直径的立式车床，它加工工件的直径，高度，且H≤0.5m。

③精车端面的工件尺寸同注②。端面平面度只许中凹。

表2.5-10 车削的经济端面圆跳动和经济同轴度

表2.5-11 车削的表面粗糙度

1.1.2 钻、扩、铰孔加工

（1）钻、扩、铰孔的加工特点 钻、扩、铰孔可在各种钻床上进行加工，也可在镗床、铣床或车床上用尾座夹紧刀具进行加工。钻床是专门用于孔加工的机床，可钻、扩、铰削外形复杂工件上的单孔或多个孔。可在钻床上加工的孔尺寸较小，加工精度不高，除可进行钻、扩、铰孔外，还可进行锪孔、攻螺纹等。钻床的主参数是最大钻孔直径。钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床和铣钻床，还有深孔钻床和平端面中心孔钻床。钻床的类型见表2.5-12。钻床加工的工作范围见表2.5-13。

表2.5-12 钻床的类型

表2.5-13 钻床加工的工作范围

（2）钻床的特点及加工尺寸

1）台式钻床主要用于铝合金材料及薄板件的加工，还可加装攻螺纹机构用来攻螺纹。台钻的最大钻孔直径在ϕ2～ϕ215mm之间，不同型号台钻可加工的最大直径不同；台钻的最大主轴行程在20～125mm，不同型号的台钻其主轴行程长度不同。

2）立式钻床的立柱有圆柱形和方柱形。圆柱形立式钻床的工作台可绕立柱旋转并沿立柱升降。半自动立式钻床主轴能自动进给并返回原位，可进行半自动加工。

3）摇臂钻床的摇臂可绕立柱回转和升降。它与立式钻床最大的不同，是夹紧刀具的主轴可在水平面内调整位置，使刀具对准工件，工件固定不动。这对加工大型、重量大的工件非常重要。摇臂钻床的最大钻孔直径在ϕ25～ϕ125mm之间。型号不同，其最大钻孔直径不同。主轴行程根据不同型号有所不同，在130～500mm之间。

4）深孔钻床为卧式，类似卧式车床，有通用、专用型及由普通车床改装的形式。加工深孔的径深比（D/L）为1∶6以上，最大钻孔直径×深度有ϕ20mm×250mm，ϕ20mm×500mm，ϕ20mm×750mm，ϕ20mm×1000mm，ϕ30mm×1500mm等多种规格。

（3）数控钻床和钻削中心

1）数控钻床大部分是由普通钻床改进设计的，可进行自动钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、铣削、镗削等加工，加工孔的孔距可由程序确定。与普通钻床比较，其加工精度及生产效率较高，适合加工中小型零件的孔及平面。数控立式钻床有立式和摇臂式，每种形式又有多个品种型号，还有卧式数控钻床及专用数控钻床。数控钻床的最大钻孔直径在ϕ5～ϕ50mm之间，不同型号的最大钻孔直径不同；主轴行程在200～300mm之间，不同型号的主轴行程不同。

2）钻削中心有立式和卧式两种类型，其布局类似立式加工中心，采用转塔型刀架。主轴采用交流主轴电动机传动系统，具有高速攻螺纹的功能（同步攻螺纹）。其外形结构如图2.5-8及图2.5-9所示。

图2.5-8 十字工作台型立式钻削中心

图2.5-9 落地型卧式钻削中心

（4）钻、扩、铰孔加工的精度 钻、扩、铰孔加工的加工精度见表2.5-14～表2.5-16。

表2.5-14 不同加工方法达到的孔径精度与表面粗糙度

表2.5-15 不同孔距要求及其加工方法

（续）

表2.5-16 深孔钻削的适用范围与加工精度、表面粗糙度

1.1.3 镗削

（1）镗削的特点及类型 镗削与车削的刀具及工件运动形式正好相反。车削是将工件夹紧固定在主轴上进行回转运动，由刀架上的刀具做直线或曲线运动完成加工的。而镗削是将刀具夹紧定位在机床主轴上，工件固定在工作台上，由刀具作纵向或垂直移动并旋转，或工作台作纵向、横向移动进行加工的。镗削过程中刀具要进入工件内孔，不能直接观察其位置及加工状态，镗孔刀杆悬伸较长，因而切削条件较差。镗刀可做微调或由镗刀预先调至准确的孔径尺寸，还可加装镗孔夹具，因而可加工出精确的孔径（H7～H6），满足孔距精度要求（可达0.015mm），表面粗糙度低（Ra1.6～0.8μm）。镗削孔系中各孔的中心线间的同轴度、垂直度、平行度均较高。镗削可用于大型件、箱体件及非回转体件的孔系精密加工，可确保孔径和孔距的精度要求。

镗削按镗刀杆与装夹工件工作台的相对运动方式，可分成几种加工类型，见表2.5-17。

精度要求较高的孔及多孔（孔系）均使用镗床加工。镗床的类型主要有：卧式铣镗床、坐标镗床、精镗床、立式铣镗床、深孔镗床等。各类镗床的外形结构见表2.5-18。

1）卧式铣镗床。卧式铣镗床是镗床类机床中应用最广的一种，除镗孔外，还可钻、扩、铰孔，车削内外螺纹、攻螺纹，车外圆及端面、铣平面等。但机床的结构复杂，生产率较低，主要用于加工尺寸较大、形状复杂的零件，如箱体、床身、机架等。卧式铣镗床的规格主参数是镗轴直径。根据卧式铣镗床的不同型号，镗孔的最大加工直径在ϕ32～ϕ300mm之间。

表2.5-17 镗削的加工类型

表2.5-18 各类镗床的外形结构

2）数控卧式镗铣床——卧式加工中心。它是在普通数控镗床的基础上加装刀具储存装置和换刀装置而成，主轴处于水平方向，可实现自动的多轴联动，进行钻、铣、镗、铰、锪、攻螺纹等多工序连续自动加工，加工效率高，加工精度高，适合于大中型的板型、箱体类、盘状类复杂零件的多品种、小批量加工。图2.5-10为主轴箱正挂在立柱上的刨台型卧式加工中心。

（续）

图2.5-10 主轴箱正挂在立柱上的刨台型卧式加工中心

3）立式加工中心。立式加工中心的主轴处于垂直状态，有单柱式和双柱式。立式加工中心加工零件的种类及加工功能与卧式加工中心相似，但加工零件的尺寸、规格与卧式不同。立式加工中心适合加工中型、高度尺寸较小的零件，尤其是盖、板类零件的加工。图2.5-11、图2.5-12所示为两种立式加工中心的外形结构。

4）加工中心规格的选择。加工中心可以按工作台的坐标行程、主轴端面至工作台中心的距离最大值、最小值，主轴中心至工作台台面距离的最大值及最小值等参数选择。

（2）镗床的加工工作范围

1）卧式镗床的基本工作范围见表2.5-19。

图2.5-11 定立柱工作台十字运动立式加工中心

图2.5-12 动立柱工作台移动的立式加工中心

表2.5-19 卧式镗床基本工作范围

（续）

2）精（金刚）镗床镗削（高速精镗）的工作范围。精镗床用于加工工件的精密孔，镗孔直径为ϕ8～ϕ400mm，精度可达H6，形状误差2～5μm，表面粗糙度可达Ra1.6～0.2μm。多轴镗孔时，孔距精度可达±（0.005～0.01）mm。在大批量生产中（如汽车、拖拉机、内燃机等），精镗床用于高精度孔的精加工和半精加工。

3）坐标镗床镗削的工作范围。坐标镗床是有精密坐标定位装置的精密机床，主要用于镗削尺寸、形状和位置精度要求高的孔系，可进行钻、扩、铰孔及锪端面、切槽、铣削等加工，还可进行坐标测量、精密刻度等，适用于大、中、小型件（如箱体类、长形件）的加工。为了提高工作效率，实现自动化，已在坐标镗床的基础上实现自动化，发展成为精密加工中心。

4）深孔镗床镗削的工作范围。深孔镗床用于镗削深孔，适用于旋转体零件的深孔加工。镗孔直径，中型为ϕ40～ϕ100mm，工件长度1000～8000mm，重型为ϕ500～ϕ2000mm或3200mm，工件重量为2～200t。

（3）镗削及加工中心的加工精度 各种镗床及加工中心的加工精度见表2.5-20～表2.5-23。

表2.5-20 卧式铣镗床加工精度

①当加工精度为H6及表面粗糙度Ra＜0.8μm时，需对机床、刀具和工件装夹等采取相应措施。

表2.5-21 坐标镗床加工精度

①数据为机床定位精度的倍数。

表2.5-22 精镗床加工精度

表2.5-23 加工中心加工精度

1.1.4 铣削

（1）铣削的特点、铣床及加工范围 铣削是使用多刃旋转铣刀，在铣床上进行切削加工的一种加工形式。铣刀上每个切削刃均为断续切削。由于铣刀为多刃且为断续切削，因此切削效率高，易产生冲击振动。铣削时可根据不同加工材料的性能及加工要求，分别采用顺铣、逆铣、对称铣及不对称铣等切削方式。铣削方式的特点及应用见表2.5-24。铣削的应用范围见表2.5-25。

表2.5-24 铣削方式的特点及应用

表2.5-25 铣削的应用范围

（续）

铣床的种类很多，基本型按机床的结构布局划分。在每种基本型的基础上，还可派生出多个变形产品和专门化铣床。

铣床的主要基本型有升降台铣床、床身铣床、龙门铣床等。由这些基本型派生出的铣床，有数控龙门铣床、仿形铣床、数控仿型铣床等。各种铣床的外形结构、适用范围及加工精度见表2.5-26。

（2）铣削的精度 不同类型铣床的铣削精度及表面粗糙度见表2.5-27～表2.5-31。

表2.5-26 各种铣床的外形结构、适用范围及加工精度

（续）(www.xing528.com)

表2.5-27 升降台铣床的铣削经济精度 （单位：mm）

表2.5-28 床身铣床铣削经济精度 （单位：mm）

表2.5-29 龙门铣床的铣削经济精度 （单位：mm）

表2.5-30 铣削加工的表面粗糙度Ra （单位：μm）

①粗铣一般是指铣削后能得到大于Ra6.3μm的表面粗糙度的工件表面，半精铣一般指铣削面的粗糙度能达到Ra6.3μm～1.6μm，精铣一般指加工表面能达到≤Ra1.6μm的表面粗糙度。

表2.5-31 不同类型铣床铣削的最低表面粗糙度Ra （单位：μm）

1.1.5 刨削、插削

（1）刨削 刨削是利用刨刀相对于工件进行往复直线运动的切削，安装工件的工作台做横向进给。刨削是断续切削，因此刨刀往复运动中有较大冲击，因刨刀切削的返回行程为空行程不作切削，因而生产率低。刨削可加工平面、斜面、沟槽和成形面，加工精度在IT7～IT10之间，可“以刨代磨”加工大型机床的导轨。

刨削是在刨床上用刨刀加工的，刨床和刨刀结构比较简单，调整方便，主要用于单件小批生产及机修工作。

（2）插削 插削实质上是立式刨削，插刀作上下往复运动，工作台作横向、纵向或间歇式的回转运动，用于加工内孔键槽、曲面孔、方孔、长方孔及多边形孔等，主要用于单件、小批生产及机修工作。

插床实质是立式刨床，插刀随滑枕作上下往复直线运动，工件除纵、横向移动及回转外，还可进行分度。

刨床、插床的主要类型、适用范围及加工精度见表2.5-32。刨削槽类零件的加工实例见表2.5-33。刨刀精刨的加工实例见表2.5-34。插削的加工实例见表2.5-35。

表2.5-32 刨床、插床的主要类型、适用范围及加工精度

（续）

表2.5-33 刨削槽类件的加工实例

表2.5-34 刨刀精刨的加工实例

表2.5-35 插削的加工实例

（3）刨削的加工精度 刨床的经济加工精度见表2.5-36。

表2.5-36 刨床的经济加工精度

1.1.6 拉削

拉削是采用多刃刀具（拉刀），进行内、外简单及复杂形状面加工的一种切削方式。拉刀在轴向有多个或多组刀齿，后一个或后一组刀齿比前一个或前一组刀齿高，能在拉削中将金属从工件上一层层连续切除，可获得较高的尺寸精度和较好的表面粗糙度。

拉削由于采用多刃刀具（拉刀），一次参加切削的切削刃总长度长，一次行程即可完成粗-半精-精加工，因而生产率高。拉床结构简单，操作方便，可加工出形状复杂的内孔表面形状。拉削的加工精度为IT7级，表面粗糙度Ra0.8μm，加工精度高。但拉刀的结构复杂，制造成本高，因此只适合用于成批及大量生产。

（1）拉削的范围及拉削方式 拉削可加工内表面（内表面拉削）和外表面上各种截面形状工件，内表面拉削可加工圆孔、多边形孔、花键孔、键槽及螺旋角较大的内螺纹。外表面拉削可加工两垂直平面、半圆面、两平行侧平面等。拉削可加工的各种内外表面截面形状如图2.5-13所示。

图2.5-13 拉削可加工的各种内外表面截面形状

a）圆孔 b）三角孔 c）正方孔 d）长方孔 e）六角孔 f）多角孔 g）鼓形孔 h）键槽 i）花键孔 j）内齿轮 k）平面 l）成形表面 m）T形槽 n）榫槽 o）燕尾槽 p）叶片榫片 q）圆柱齿轮 r）直齿锥齿轮 s）曲线齿锥齿轮

图2.5-14 立式连续拉削示意图

1—拉刀 2—工件 3—工作台

拉削方式按拉刀和拉床的结构，分为内表面拉削、外表面拉削、连续拉削和特种拉削四种类型。其中连续拉削的效率最高。

连续拉削有立式和卧式两种，如图2.5-14和图2.5-15所示。立式拉削的工件是固定的，并装夹于工作台上，拉刀分段分别紧固在传动链条上的刀夹之中。立式连续拉削的行程长度比外表面拉削长度长3～4倍。卧式连续拉削的拉刀是固定的，并分段紧固在装刀巷道内，工件则装在夹具内，夹具安装在传动链条上，链条上装夹的工件数量根据生产的工件批量决定。卧式连续拉削比普通卧式拉床的加工效率高5～6倍。

特种拉削是用专用拉床拉削某种特定工件，即针对某一工件设计的专用拉床进行拉削的加工。

（2）拉床 拉床的类型、特点及适用范围见表2.5-37。轴瓦拉刀及轴瓦夹具如图2.5-16所示。螺母滚道用螺旋齿拉刀及工件如图2.5-17所示。其中，轴瓦拉刀为外表面拉刀，螺旋齿拉刀为内表面拉刀。

图2.5-15 卧式连续拉削示意图

1、4—工件 2—装刀巷道 3—拉刀

表2.5-37 拉床的类型、特点及适用范围

（续）

①连续拉床的简图如图2.5-14和图2.5-15所示。

图2.5-16 轴瓦拉刀及轴瓦夹具

a）轴瓦拉削夹具 b）轴瓦拉刀 1—心轴 2—套筒 3—圆刀片 4—压紧螺母

1.1.7 磨削

磨削是用磨具和磨料（砂轮、砂带、油石等）对工件表面进行切削的一种加工方式。磨削的加工范围很广，可磨削内、外圆柱面，内、外圆锥面，及平面、螺旋面（螺纹及蜗杆等）、齿轮、花键、导轨、刀具和各种成形面。磨削大多用于精加工工序，也可用于毛坯直接一次加工出成品件。磨削的加工精度很高，可以加工出精确的形状和很光洁的表面。

磨削是在各类磨床上进行加工的。按照所加工工件表面及工件种类，磨床分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨床及各类专用磨床，还有砂带磨床、珩磨机、光整加工机、抛光机、研磨机、超精加工机、数控磨床等。

图2.5-17 螺母滚道用螺旋齿拉刀及工件

a）工件剖面 b）螺旋齿拉刀

（1）外圆磨床的磨削 外圆磨床是用来加工圆柱面、圆锥面或其他回转体表面和轴肩端面的磨床。外圆磨床按其功能分为万能型、高精度型、高速型、端面、宽砂轮型等多种。另外，还有加工方式与上述磨床不同的无心外圆磨床。

图2.5-18、图2.5-19所示为外圆磨床及无心外圆磨床的外形结构。

外圆磨床的类型、加工精度及适用范围见表2.5-38。

图2.5-18 外圆磨床的外形结构

a）砂轮架固定式 b）砂轮架移动式 1—床身 2—进给机构 3—砂轮架 4—砂轮修整器 5—托架 6—砂轮 7—导轮 8—导轮修整器 9—导轮进给机构 10—导轮架 11—切入机构

图2.5-19 无心外圆磨床的外形结构

a）工作台移动式外圆磨床 b）砂轮架移动式外圆磨床 1—头架 2—磨头（砂轮架） 3—尾座 4—工作台

表2.5-38 外圆磨床的类型、加工精度及适用范围

（续）

无心外圆磨床的磨削方式与其他外圆磨床不同，适于磨削细长圆柱形工件、无中心孔的短轴和套类零件，工件的同轴度低，生产率高，多用于大量、自动化生产。无心磨床的类型、加工精度及适用范围见表2.5-39。

表2.5-39 无心外圆磨床类型、精度及适用范围

（续）

（2）内圆磨床的磨削 内圆磨床主要用于加工工件的圆柱孔、圆锥孔、其他形状的内孔表面，以及孔端面。内圆磨削有两种加工方式：一种是工件和砂轮均回转，用于一般孔的加工；另一种是工件不转，砂轮自转并作行星运动进行磨削，用于大型工件孔的加工。

内圆磨削的尺寸精度取决于测量工具及测量方法，一般可达到IT6～IT8。

内圆磨床的形状公差大多为：圆度0.003～0.006mm，圆柱度0.003～0.005mm。高精度内圆磨床的形状公差可达：圆度0.001～0.0015mm，圆柱度0.003mm。内圆磨床加工的表面粗糙度为Ra0.4～0.63μm。内圆磨床的类型及加工适用范围见表2.5-40。

表2.5-40 内圆磨床的类型及加工适用范围

（续）

（3）平面磨床的磨削 磨削工件平面的磨床称为平面磨床。根据平面磨床砂轮主轴的位置和工作台形状，普通平面磨床有卧轴矩台、立轴矩台、立轴圆台和卧轴圆台等类型。圆台平面磨床由工作台旋转进给，是连续进给，因而加工效率高，适于磨削小型工件和大直径环形面；矩形工作台需往复运动换向，砂轮架断续进给，但可加工长、宽工件。平面磨削方式有两种，一种是用砂轮的圆周边磨削，这种磨削方式效率较低，但加工精度较高，磨削的表面粗糙度较好；另一种是用砂轮的端面磨削，加工效率较高，但加工精度较低，磨削的表面粗糙度较差，一般用于粗磨。平面磨床的磨削方式如图2.5-20所示。

平面磨床的类型及加工适用范围见表2.5-41。

图2.5-20 平面磨床的磨削方式

a）卧轴矩台平面磨床 b）立轴矩台平面磨床 c）立轴圆台平面磨床 d）卧轴圆台平面磨床

表2.5-41 平面磨床的类型及加工适用范围

（续）

平面磨床的磨削精度见表2.5-42。

表2.5-42 平面磨床的磨削精度

注：括号中字母表磨床精度等级。

1.1.8 精整加工和光整加工

工件切削加工之后，当其尺寸精度、形状精度或表面粗糙度达不到设计要求时，可采用精整加工方法提高尺寸精度和形状精度，采用光整加工方法降低其表面粗糙度。精整加工和光整加工方法常用的有珩磨、研磨和抛光。

（1）珩磨 珩磨主要用于内孔的精整加工，用珩磨头上的油石，将已经过切削加工的工件内孔壁上的部分加工余量再切除掉，可提高孔的尺寸精度、形状精度，降低孔的表面粗糙度。

图2.5-21所示为珩磨头的结构。镶嵌单片或两片油石的小珩磨头，用于小孔径通孔的珩磨；镶嵌多片油石的珩磨头，用于中等孔径通孔的珩磨。珩磨头的基本结构由两大部分组成，包括油石座和分布在油石座周边的弧形面油石，以及向径向扩张的油石，使油石与孔壁接触并实现进给的锥面或斜面轴向移动机构。加工过程中，珩磨头作旋转和往复轴向运动，油石作径向扩张进给，对孔的内壁进行低速磨削。

珩磨的加工精度高。形状精度：加工小孔，圆度可达0.5μm，圆柱度1μm；加工中等直径孔，圆度可达3μm以下；孔长300～400mm时，圆柱度在5μm以下。珩磨的加工尺寸精度：小孔为1～2μm，中等直径尺寸孔为10μm。尺寸分散性误差在1～3μm范围。珩磨的表面粗糙度Ra可达0.04～0.4μm。

珩磨的加工表面有交叉网纹，有利于润滑油的储存和油膜形成，因而耐磨损，使用寿命长。

珩磨的切削效率高、加工范围广。珩磨时，油石与孔壁是面接触，因此切削效率高。珩磨可加工各种圆柱面孔、径向不连续孔、不通孔和多台阶孔，还可加工外摆线孔、外圆、平面、球面、齿面等。珩磨可加工圆柱形孔的孔径范围为ϕ1～ϕ2000mm以上。长径比为L/D≥46的所有金属材料工件孔也可进行珩磨加工。

珩磨在珩磨机上进行。珩磨机有立式和卧式两种，一般使用立式珩磨机。立式珩磨机的珩磨头作旋转运动和直线往复运动，切屑易于冲洗，珩磨精度高。大批量生产时采用自动和半自动珩磨机。卧式珩磨机行程长，适合于珩磨深孔，其缺点是切屑不易排除。卧式珩磨机的珩磨头不旋转，只作往复直线运动，工件由主轴带动旋转。但小型卧式珩磨机的珩磨头旋转，工件用手动或机动作往复运动。

数控珩磨机通过适应控制自动监测工件的圆柱度，自动控制主轴往复运动行程的长短和部位（在孔径小的部位加工），以最快速度消除圆柱度误差后再进行正常行程的珩磨，达到高效率、高精度的要求。

图2.5-21 珩磨头的结构

a）镶嵌两片油石的珩磨头 1—珩杆体 2—油石及油石座 3—调节锥 4—推杆 5—转接座 6—调节垫 7—接头 b）镶嵌单片油石的珩磨头 1—油石座 2—本体 3—胀楔 4—辅助导向条 5—主导向条 c）镶嵌多片油石的珩磨头 1—进给胀锥 2—油石座 3—本体前向导 d）不通孔的珩磨头 e）串联孔的珩磨头 1—油石 2—导向条 3—珩杆

图2.5-22所示为立式、卧式及半自动珩磨机的外形结构。

图2.5-22 珩磨机的外形结构

a）立式珩磨机 1—工作台 2—立柱 3—主轴箱 4—珩磨头 b）卧式珩磨机 1—底座 2—工作台 3—珩磨头 4—主轴箱 c）半自动珩磨机 1—底座 2—工作台 3—立柱 4—变速箱 5—主轴箱

（2）研磨 研磨是研具上涂敷研磨剂后，相对于工件的研磨表面，按复杂循环轨迹进行相对平行运动，通过研磨剂中极细小的微粉磨料切削工件表面的一种光整加工方式。

研磨实际上并不仅仅是通过研磨剂中的磨料起微小的切削作用，而且还会使被研磨表面产生塑性变形和化学作用。所有这些作用都会使工件表面通过研磨降低其表面粗糙度，提高精度（其研磨精度可达到10^－2μm）、耐磨性和抗疲劳强度。研磨要求研具相对于工件作平行运动，保证工件上各点的研磨行程相同（相等）。研磨运动要平稳，工件要与研具全面接触，以便研具磨损均匀，工件上任一点的运动轨迹尽量不出现周期性重复。常用的研磨运动轨迹如图2.5-23所示。通用研具及其适用范围见表2.5-43。

图2.5-23 研磨运动轨迹

a）直线式 b）正弦曲线式 c）无规则圆环线式 d）外摆线式 e）内摆线式 f）椭圆线式

研磨的经济精度：研磨的尺寸精度可达0.025μm，球体圆度可达0.025μm，圆柱体圆柱度可达0.1μm，平面度可达0.03μm，表面粗糙度可达Ra0.01μm。研磨可使两零件表面达到精密的接触配合。

表2.5-43 通用研具及其适用范围

（续）

研磨在研磨机上进行。典型的研磨机是圆盘研磨机，可用于单面或双面研磨。圆盘研磨机有标准型研磨机、摇摆型研磨机和双盘型研磨机等类型。标准型研磨机（单面研磨）如图2.5-24a所示，研磨盘上放置几个保持环，环内放置工件，工件上加适当压重进行研磨。图2.5-24b所示为摇摆型研磨机（单面研磨），工件粘在保持盘上，保持盘在研磨盘上左右摇摆研磨。图2.5-24c所示为双盘型研磨机（工件两面同时研磨），工件装在行星保持器上，夹在上、下研磨盘之间，保持器既自转又公转，进行两面研磨。

图2.5-24 圆盘研磨机运动示意图

a）标准型研磨机 1—压重 2—工件 3—中心滚轮 4—导向滚轮 5—保持环 6—研磨盘 b）摇摆型研磨机 1—研磨盘 2—工件 3—保持盘 c）双盘型研磨机 1—上研磨盘 2—行星保持器 3—工件 4—下研磨盘 5—中心齿轮 6—内齿轮

（3）抛光 使用粘有磨料的柔性轮（布轮、麻轮、皮革轮）或砂纸、砂带等，与被加工工件作相对摩擦，以降低工件的表面粗糙度、提高光亮度的方法称为抛光。抛光可以除去工件在上道工序加工时所留下的痕迹，使工件表面光滑，但不能提高工件的尺寸精度和形状精度。抛光后工件的表面粗糙度Ra可达0.4μm以下。

抛光的主要方法有：人工抛光，利用砂布、砂纸用手工在工件上直接进行抛光；机械抛光，利用砂带抛光机自动完成各种工件型面的抛光，或利用粘有磨料的抛光布轮（或麻轮、皮革轮）高速旋转并与工件面直接接触抛光。图2.5-25所示为砂带机械抛光的原理。

图2.5-25 砂带机械抛光的工作原理

a）外圆抛光 b）平面抛光 c）异形面仿形抛光 d）薄板抛光 1—工件 2—砂带 3—张紧轮 4—接触轮 5—往复工作台 6—工作台 7—靠模板 8—滚轮 9—砂带轮

此外，抛光的方法还有自由磨料抛光。例如，利用流体磨料进行等压研磨抛光（图2.5-26），用磁性流体非磁性磨料的浮置研磨抛光（图2.5-27）。

图2.5-26 流体磨料抛光

1—夹具 2—磨料 3—工件 4—活塞

图2.5-27 磁性流体、非磁性磨料抛光

1—夹具 2—工件 3—非磁性磨料 4—磁性流体