钳工(高级)第四章-提高刮削和研磨精度的工艺课件.ppt
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1、第四章提高刮削和研磨精度的工艺培训学习目标认识高精度刮研加工的机理和特点,了解保证刮研精度的基本措施;通过刮研高精度工件的技能训练,重点掌握提高刮研精度的方法、加工工艺和精度检测技能,并初步了解有关刮研加工的新工艺、新技术。1.设计和制造专用校准工具图4-1专用校准工具示例(1)校准工具设计制造要点1)工具材料选用灰铸铁,铸件需经时效处理,表面不得有气孔、缩孔。2)长度应取工件长度的4/5或与工件等长,宽度应略大于工件。图4-2定心部位的耐磨措施3)用于研点的工作面,其刮点等级应比工件要求等级高一级,精密平面大多采用1216点/25mm25mm(也称刮方),形位精度应是工件精度的1/21/3,
2、或高于工件形位公差等级12级。4)应具有足够刚性,重量适中,要配置搬运手柄和起吊装置。5)需要定心定位的校准工具(图4-2),其定心孔(或轴)应采取耐磨措施,以保证定心精度。6)凹凸成套的校准工具应以凹具为基准,凸具与其互配的接触精度要求在全长、全宽上大于85%90%。7)批量生产或工件精度必须由校准工具来保证时,应配备两套:一套作粗刮,一套作精刮。(2)正确使用校准工具研点刮削和研点是交替进行的。表格2.正确选择刮削基面1)该面是工艺规定的测量基准。2)面积较大、限制自由度较多且较难刮削的面。3)该面的精度是起主导作用的,它往往又是设计规定的表面形位公差的基准。4)与已经精加工的孔或平面有位
3、置精度要求的面。3.有合理的支承方式图4-5被刮削工件的合理支承方式图4-5被刮削工件的合理支承方式(续)(1)全贴伏支承是在装配条件下或模拟装配条件下与基准面结合在一起,以消除因工件刚性较差所引起的接触精度变化(图)。(2)两点支承(图)适用细长易变形工件,一般需选择最佳支承点。(3)三点支承(图4-5c)应用于质量重、面积大、刚性好、形状基本对称的工件。(4)多点支承(图4-5d)较多应用于床身、机座、箱体类的被刮大型零件,其支承点一般与安装条件一致,也可根据工件的重心位置进行分布。(5)专用工具支承(图4-5e)可采用圆柱定位。(6)装夹支承(图4-5f)一般适用于小型或薄型工件,通过侧
4、向支承将工件定位于夹具中便于刮削,但支承力不宜过大。1.获得高加工精度的原则2.刮削精度补偿法(1)误差补偿法误差补偿就是根据零部件精度变化规律和较长时间内收集到的经验数据,或事先测得的实际误差值,按需要在刮削精度上给予一个补偿值,并合理规定工件的误差方向或增减公差值,以消除误差本身的影响。(2)局部载荷补偿法零件装配后,若局部承受较大的载荷会造成相邻结合部位精度的变化,刮削时可采取配重法把与部件质量接近的配重物装在被刮工件上作预先补偿,见图4-6。图4-6刮削床身导轨时的配重物3.提高平面刮削精度的工艺方法(1)大型精密平板的刮削工艺精密平板是用于检测平面的基准器具。表4-1大型铸铁平板平面
5、度公差、接触点面积的比例和刮点数 摘自JB/T79741999。表4-2平面刮削的参考余量(单位:mm)1)调整水平。图4-7用水平仪测量平板水平度2)测量、计算和分析判断平直情况。图4-8用千分表测量平板平面3)选择刮削方法和顺序。图4-9阶梯分段刮削法 阶梯刮削法。它是把需要刮削的一个倾斜面的全长均分为若干段(图4-9),然后进行分段刮削:第一次刮16段;第二次刮26段;第三次刮36段;依次类推,直至刮到第六次。这样最高的第6段刮到了六次,而最低的第1段仅刮一次。因此倾斜面就较快被刮平,并且不需要每刮一遍研点一次,提高了工效。标记刮削法。它是将水平仪或百分表所测得的正确位置中的高点图4-1
6、0平板的两种粗刮方法 对角刮削法。如图4-10a所示,根据测量或各段直线度误差曲线图的分析,找出平板的两条短边中较好的一条边的高角(设本例中的B角,先将B角用小平板研点局部刮削到与C角水平,刮削面积必须大于等高垫块,再用等高垫块、平行平尺和水平仪测量B、C两角等高并保持水平;然后将另一条短边AD的高角(例如D角)也用相同方法局部刮对水平,达到D、A两角等高和水平;此后再用相同方法分别测量两对角A、C和B、D,若有高低差,则仍用以上方法把高角的差值再次刮去。总之要使四个基准角和六条边相互共面,而且都应低于被刮平板的最低点。最后用百分表在六条边上沿平行平尺分别按图4-8所示方法测量被刮平板的其他部
7、位,记录测量数据,并在高点处刮成凹坑标记,再用小平板和平尺在被刮平板上研点刮削,直至凹坑标记表面出现点子,再次测量和调整,才能转入细刮和精刮。信封式刮削法。如图4-10b所示,经过分析,选择较好的一条短边(例如a边)用平尺研点刮削,刮好后再刮另一条短边c,使a、c两条基准互相平行且等高;再用相同方法刮好两条长边b及两条对角线,使这六条基准面共面且水平而且都低于被刮平板的最低点;最后用百分表沿平尺分别测量六条基准面外的所有表面,记录测量数据,并在高点处刮出凹坑标记,再用小平板和平尺研点刮削,直至基准表面出现点子即可转入细刮和精刮。(2)原始基准平板的刮削工艺刮削一块高精度平板一般可在更高精度等级
8、的平板上,用对研显点方法进行刮削和检验。1)防止平面出现扭曲现象,即三块平板都是两对角高,另两对角低,且高低位置、点子密度都相同,这称为同向扭曲。图4-11改变平板拖研的方向2)注意平板的变形。4.提高内孔刮削精度的工艺方法表4-3内孔表面的刮削余量(单位:mm)图4-12内孔圆头刮刀(1)外锥内柱式轴承的刮削工艺刮削前先检查主轴轴颈与轴承孔的配合及轴承外锥面与轴承座锥孔的配合是否良好,有否足够的刮削调节余量。图4-13外锥内柱式轴瓦的显点图4-14细刮轴承时刀迹的优劣(2)内锥外柱式轴承的刮削工艺这种轴承一般用于车床或平面磨床的主轴前轴承,且后者要求轴承精度更高,不但显点要细而密,并要求刀花
9、光滑。图4-15用定心套支承研点示意图表4-4滑动轴承孔刮点数1)微量切削作用磨粒在研具表面上半固定或悬浮,构成多刃基体,不会重复先前的运动轨迹,产生热量少,工件变形和表面变质层很轻微。2)物理作用塑性变形钝化了的磨粒对工件表面挤压,使被研表面产生塑性变形,一些粗糙凸峰趋于平缓与光滑,并产生加工硬化,以致断裂而形成切屑。3)化学作用研磨剂中含有起化学作用的活性物质,使被研表面会形成一层极薄的氧化膜,它不断地迅速形成,又不断地被磨粒去除,从而加快了研磨过程。图4-16研磨加工模型1)能稳定获得尺寸精度,高的形状精度和极低的表面粗糙度值,但研磨不能提高表面的相互位置精度。2)精研磨后的表面无波度,
10、故耐蚀性强、耐磨性和抗疲劳强度高。3)加工设备简单、制造方便,适应性好不但适宜于手工生产,也适合成批机械化生产;被加工材料范围广,它可加工钢铁、各种非铁金属、非金属,甚至对玻璃、陶瓷、钻石以及淬硬的钢等硬脆性材料都可研磨。表4-5研磨加工工艺各相关要素1.高精度平面的研磨工艺图4-17开沟槽的研磨平板(1)采用平面研具常用的平面研具有研磨平板与研磨圆盘两种。图4-18研磨圆盘沟槽形式(2)平面研磨工艺参数主要是指研磨压力和速度。表4-6研磨平面时的压力和速度(3)高精度平板的研磨工艺1)两块平板互研法用两块硬度基本相同的平板互研,其实质是不用研具而是应用平板研磨规律,不断改变平板的上下位置。表
11、4-6研磨平面时的压力和速度2)以大研小法。3)以小研大法。4)三块平板互研法。(4)量块的精蜜研磨工艺量块(又称块规),是无刻度的端面量具。表4-7量块的研磨工艺过程图4-21量块在研磨中的换位(5)精密V形架的研磨工艺作为轴类零件精密测量时用作支承的V形架,其技术要求较高(见图4-22):六个面的相互垂直度、各相对平面的平行度、V形槽对称假想平面与两侧面a、b的对称度和平行度、以及与两侧面e、f和底面c的垂直度等允许误差均不大于0.005mm。1)研磨大V形槽,通常采用整体式研具,同时达到90角及平面度要求。表格2)用平板研具研磨a面,使与V形槽对称假想平面平行,可用标准检验棒,以大V形槽
12、为基准,在平板上用千分表检测检验棒两端的最高点的读数差,即平行度(图4-23)。3)研磨c面(用平板作研具),既要保证c面与V形槽的平行度,又要保证其与a、b面的垂直度。4)研磨e、f两侧面,使之与V形槽和a、b、c、d四面相互垂直,检验方法同上。5)以研好的各面为基准,在平面磨床上用导磁V形铁定位加工出与大V形槽相对应的小V形槽。6)用整体式研具研磨小V形槽,保证技术要求。(6)正弦规的精密研磨工艺正弦规是利用三角函数法间接测量带有锥度或角度的零件的精密量具。图4-24正弦规简图表4-8正弦规的精度及表面粗糙度图4-25正弦规主体图4-26正弦规主体D面的研磨图4-27正弦规主体A、B面的研
13、磨2.高精度内孔的研磨工艺(1)精密圆柱孔的研磨工艺精密圆柱孔工件的研磨,有手工研磨和机床(如车床、立钻等)配合手工研磨两种。图4-28套规内孔的研磨1)研棒由可调节锥度心轴5和研套4、可调节螺母2组成。2)将套规套入研棒,均匀涂好研磨膏后,调节螺母,使被研套规手感较紧但能轴向移动。3)开动机床,主轴转速以100200r/min为宜,用手握住套规,有顺序地沿研套作轴向往复运动。4)研磨过程中,应时刻注意套规与研套间的径向摆动间隙,并及时调整研棒以保持良好的研磨间隙,注意经常测量套规直径。5)当套规的孔径、圆柱度、锥度已达到基本要求后,即可改用手工精研磨。表4-9圆柱孔研磨时常见的质量问题及解决
14、措施表4-9圆柱孔研磨时常见的质量问题及解决措施(2)精密锥孔的研磨工艺相配的圆锥体零件一般多采用磨削加工,但配合精度高的或密封性要求高的零件,要采用精密研磨法来达到。图4-29阀座孔与阀的配对研磨1)内外圆锥配对研磨。修去阀座孔与阀的毛刺,用显示剂均匀涂在阀的锥体上,放入锥孔内缓慢旋转,取出后视其配合接触显示程度。若配合接触良好,则在两锥体间均匀涂上研磨剂进行研磨。研磨时锥孔轴线应处于垂直位置。因为轴线处于水平位置会受重力影响,将造成研磨压力不匀,而立式研磨定心也较好。在研磨过程中还要不断检查配合质量和注意及时调换研磨剂。若配合接触显示不良,则应先将圆锥孔用圆孔刮刀修刮,以改善显点,待显点均
15、布后方可研磨。如果锥体有较大的圆度误差和素线直线度误差时,也应先行修刮后再研磨。2)用研具研磨锥孔。图4-30手工研磨和半机械化研磨锥孔图4-31磁性研磨原理图4-32液中研抛工件平面的装置1.液中研抛2.挤压研抛图4-33挤压研抛工艺图4-34超精研抛加工运动原理3.超精研抛图4-35平板用三点支承校正水平(1)刮削前的工艺要求用灰铸铁铸造平板毛坯,经粗刨后,进行人工时效处理,再精刨加工,要求平面度误差小于0.05mm,表面粗糙度Ra为2.5m。(2)制订加工顺序(3)工件的定位支承平板采用三点支承,用三个可调垫铁调整水平度(图4-35),用如图4-7的方法以水平仪调整平板纵、横方向的水平度
16、后定位。(4)选择刀具和工量具1)选用粗、细刮用手推式(或挺刮式)平面刮刀,准备好510mm厚的平行等高垫块2块,可调垫铁3个和显示剂(红丹粉、普鲁士蓝或松节油)备用。2)0级精度标准平板一块,800mm和2000mm长的平行平尺各一根,精密小平板(每刮方20点)一块,250mm长平行桥板,读数值为0.02mm/m的水平仪2个,带架千分表,以及用白铁皮制作的边长为25mm正方形孔作为刮点检验板。(1)应用水平仪调整平板水平度的方法在按图4-7所示的方法调整被刮平板的纵、横向水平度时,现假设D角最高并测得D角高于A角8格(即为0.16mm/m),此时应将D角高的数值均分给B角,并使D角高于A角的
17、数与B角高于C角的数值相等。1)将B角调高和C角调低,使B角高于C角与D角高于A角的值相等(平板横向保持原有水平)。图4-36用水平仪测量平板的分析2)C角不动,将B角调高(这时A角也随B角相应升高,而D角相对向下),直至调到符合上述要求。(2)检测为了全面了解被刮平板的全面情况,可用平行桥板和水平仪分别沿平板的两条短边、两条长边和对角线分段检测。图4-37用水平仪及桥板分段测量图4-38各段误差曲线图图4-39桥板在分段测量时的衔接(3)刮削用对角刮削法,将D、B两高角,刮低到与A、C两角齐平,形成4个基准角(都用小平板刮点),用等高垫块、平行平尺和水平仪检测水平度和等高度;然后再按6条曲线
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