一、简答题1. 何谓工序?
工序是指一个或一组工人,在一台机床或一个工作地点对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是组成工艺过程的基本单元,也是生产计划和成本核算的基本单元。
2. 何谓工步?
工步是一个工序中,在加工表面和加工工具不变的情况下连续完成的那一部分工序,即在加工表面、切削工具、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程。它是组成工序的基本单位。
3. 何谓安装(装夹)?
安装是指工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。装夹是指工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程。安装是工序的一部分。
4. 何谓工位?
工位是指为了完成一定的工序部分,工件一次装夹后,工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。
5. 制定工艺规程的原则有哪些?
把工艺过程中的各项内容用表格(或文件)的形式确定下来,并用于指导和组织生产的工艺文件称为工艺规程。
制定工艺规程的基本原则是:所制定的工艺规程能在一定的条件下以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用,可靠地加工出符合要求的零件。
6. 加工余量有哪些分配原则?
加工余量的分配,应以能保证消除前道工序的表面缺陷(表面粗糙度和缺陷层)、热处理工序引起的工件变形以及前道工序的尺寸、形位误差与本道工序的装夹误差等为原则。
7. 数控磨床的结构有哪些特点?
一般数控磨床都由机床和数控装置组成。
1)机床:机床由床身、坐标磨头架、坐标工作台三部分组成,并有圆柱体回转中心架、砂轮修整器等附件。
2)数控装置:数控装置是数控机床的中枢,一般由输入装置、控制器、运算器和输出装置四部分组成。
8. 数控磨床与普通磨床的结构有哪些区别?
数控磨床与普通磨床的结构区别主要有:
1)静压轴承。静压技术是指外界供给一定的压力油,在相互运动的两个表面间不依赖于它们之间的相对运动速度,而能建立一定的压力油膜,以满足机械设备的高精度、重载荷、高速度及低速度的需要。该项技术已在机床主轴轴承、导轨和丝杠螺母中得到广泛的应用,而一般磨床常采用动压轴承。
静压轴承系统一般由静压轴承、滚动导轨和滚珠丝杠副组成。
2)动一静压轴承。动一静压轴承是砂轮主轴轴承的新型结构,它是综合了动压轴承和静压轴承的优点,并克服了其缺点设计的。它适用于不同的主轴转速,广泛应用于数控机床中。
3)滚动导轨。它主要由导轨体、钢球和滑块等组成。有预加载荷的钢球安装在导轨两肩和两侧,由保持器保证两肩钢球的位置。钢球可以自转,滑块可在钢球上滚动并带动上导轨及工作台滚动。
滚动导轨常用于机床直线导轨中,具有较高的制造精度和定位精度,由于钢球在装配时预加载荷,故有很高的刚度。广泛应用于高精度磨床和数控磨床中,能长期保持高精度的传动。
4)滚珠丝杠副。普通丝杠螺母传动是滑动摩擦,摩擦力大,传动效率低,如果用于数控机床,则不能满足数控机床在几个坐标方向上的运动精度的要求。而滚珠丝杠副就是顺应需要而产生的新机构,它已在精密机床和数控机床上获得了广泛的应用。滚珠丝杠副就是在丝杠和螺母之间连续装入多粒等直径的滚珠而形成的一种新型的传动副机构。
当丝杠和螺母传动时,滚珠沿着螺旋槽向前滚动,在丝杠上滚过数圈后,通过回程引导装置,又逐个地滚回丝杠和螺母之间,构成一个闭合的循环回路,这种机构可把丝杠和螺母之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,克服了普通丝杠螺母传动的缺点。
9. 数控磨床的工艺制定与普通磨床的工艺制定有哪些区别?
数控磨床是把加工所需的各种工艺操作通过专用数字计算机的运算,将输入的指令变成磨床的各种操作,来实现零件的自动加工的。当加工对象改变时,除了重新装夹工件和更换刀具外,只需要改变程序,不需要对机床作任何调整,就能自动加工出所需的工件,具有较高的加工精度和生产效率,这是普通磨床无法代替的。
10. 简述M1432A型万能外圆磨床头架主轴的磨削工艺。
M1432A型万能外圆磨床头架主轴的图样如图2-2-1所示。
通过对图样和技术要求的分析可以知道,头架主轴加工工艺所要解决的问题主要有:
1)主轴一端φ60h5的圆柱面对于另一端φ60j5的圆跳动不大于0.003mm。
2)莫氏4号锥孔要求与两支轴承的轴颈同轴,这对于用内锥孔自磨顶尖和装夹卡盘磨削内孔都是非常重要的。
3)莫氏锥孔与顶尖的配合必须良好,否则可能引起顶尖在加工时的移动而造成被加工工件的圆度、锥度和同轴度等偏差。
11. 如何编制M1432A型万能外圆磨床头架主轴的磨削工艺?
通过头架主轴的技术分析,为了保证主轴的精度要求,编制合理的磨削工艺。
1)粗、精车。车端面、打中心孔、车外圆、钻孔、车内孔等。在车削工序中首先要注意中心孔的加工,因为中心孔的精度直接影响工件其他表面的加工精度,所以中心孔的加工不但要保证中心孔的角度和圆度都要准确,而且还要保证两端中心孔的同轴度,否则在承受工件重量和进行车削时,会造成中心孔与顶尖接触不良,造成被加工表面圆柱度和同轴度误差。因此,车削时中心孔的表面粗糙度值小于Ra1.6μm,与莫氏锥孔和外圆的圆跳动允差在0.1mm以内。
主轴的通孔可以在车床上利用轴头钻削的方法来加工,防止轴线偏斜和改善排屑情况。
莫氏4号锥孔采用钻、车、铰的方法加工,留磨削余量0.4~0.5mm。用锥度塞规涂色法检验,锥面的接触面积要求能达到50%。
2)钻、铣。铣轴肩上的槽(8mm),钻端面2×φ8mm×6.5mm孔。
3)热处理。头架主轴内、外表面均需保持高的硬度,故采用整体淬火和中温回火,其要求为:
①淬火。加热温度为820℃,使用硝盐为保温介质,保温4min。
②中温回火。油槽加热温度为280℃,保温时间为45min,取出后在空气中冷却,除螺纹孔外,硬度达到56HRC。
4)修整中心孔。
5)粗磨外圆。留精磨余量0.2~0.3mm。
6)时效处理。在160℃的油池中保温8h后取出,在空气中冷却,以消除前面工序产生的内应力。
7)修整中心孔。为保证精磨外圆时获得更高的精度,并纠正中心孔的淬火变形,使用铸铁顶尖,成形油石等修研中心孔。
8)精磨外圆。要求两处轴承颈φ60j5的径向圆跳动不大于0.003mm,圆度和圆柱度误差不大于0.003mm,表面粗糙度值为Ra0.2μm。
用标准莫氏4号标准塞规采用涂色法检验,锥面接触面积大于75%,并要求大端略“硬”,即大端接触面比小端接触面大。
12. 磨削精密主轴内锥孔应采取哪些措施?
对于精密主轴,在磨削内锥孔时可采取下列措施:
1)调整内圆砂轮轴线与工件中心等高,误差小于0.01mm,保持内圆砂轮轴线与工件轴心线重合,消除内锥面的误差。
2)消除工件的轴向窜动,可采用如图2-2-2所示的装夹方式。工件装夹在V形夹具上,一端中心孔紧贴着钢球,钢球紧顶在平面顶尖上,头架通过2~3根均匀分布的软绳带动工件,这样在磨削时可保证轴向基本不窜动。
3)减小振动,内圆磨具与电动机分离传动,甚至将电动机固定在地基上,由平带带动砂轮主轴转动。
13. 如何制定精密蜗杆的磨削工艺?
精密蜗杆的磨削工艺如下:
1)研磨中心孔。用涂色法检验接触面积大于85%,表面粗糙度值小于Ra0.8μm。
2)装夹工件。装夹前应找正头架主轴与尾座顶尖等高。找正时,先将精密心轴装夹在两顶尖间,移动工作台,找正心轴的侧素线和上素线,使其与机床的纵向进给方向平行,误差小于0.001 mm,再将工件装夹在两顶尖间。
3)粗磨外圆,留精磨余量0.2mm。
4)修整砂轮,用反靠法修整器将砂轮修整成所需的形状。修整时,修整架由头架传动低速回转,且随工作台作螺距运动。
5)调整机床
①调整砂轮倾角。将砂轮轴线相对于工件轴线向右倾斜一个螺纹升角,即导程角φ。
②选取和装夹交换齿轮。根据模数值查表选择交换齿轮。
③调整机床分度机构。
6)螺纹对线。先在停机时作粗对线,转动砂轮横向进给手轮,使砂轮逐渐进入螺旋槽中,观察齿槽两侧面的透光间隙。调整对线手轮,使砂轮对正螺旋槽。再退出砂轮(细对线),工作台回程切入砂轮,复查砂轮位置是否正确,以保证齿槽两侧余量均匀。
7)粗磨蜗杆。砂轮进入齿槽后,先粗磨一刀,测量牙型角和齿形,合格后分度磨削另一头螺旋槽。粗磨后齿面留余量0.2~0.3mm。
8)时效处理。
9)精研磨中心孔。
10)半精磨外圆,留精磨余量0.05~0.08mm,表面粗糙度值为Ra0.4μm。
11)冰冷处理。
12)精研磨中心孔。
13)精磨外圆。精磨各外圆至图样尺寸要求,保证形位精度,表面粗糙度值为Ra0.4μm。
14)精修整砂轮。精修整成形砂轮,找正两顶尖等高,误差不大于0.002mm。
15)精磨蜗杆螺旋槽,采用单面磨削。单面磨削的背吃刀量要均衡,使两侧磨去相同的余量,保证磨削螺旋槽的尺寸、表面粗糙度值、形位公差至图样要求。
16)精密研磨蜗杆螺旋槽。与精密蜗轮配研接触斑点磨削,以提高蜗杆、蜗轮副的啮合接触精度。
14. 精密蜗杆磨削时应注意哪些问题?
精密蜗杆磨削时应注意:
1)精密蜗杆的磨床应有较好的精度。前、后顶尖的同轴度误差在任意1000mm长度上均不大于φ0.01mm,前顶尖的径向圆跳动误差小于1μm,主轴的轴向窜动应小于2μm,丝杠的螺距误差在1000mm长度上为3~4μm,螺旋线偏差为1.5~2μm。
2)分度机构要仔细调整,以免引起轴向齿距偏差超差。
3)合理正确装夹工件,夹紧力要适当,装夹后要仔细找正,应在一次装夹中磨削各有关表面。
4)采取必要的防止工件弯曲的措施,如减小磨削用量,采用多次时效、温控热处理,提高支承刚度,加强冷却等。
5)蜗杆不在磨床上磨削时应当吊放,以免因自重导致弯曲变形。
15. 何谓组合夹具?组合夹具主要由哪几部分组成?
组合夹具是在夹具零部件标准化的基础上发展起来的一种新型工艺装备,它是由一套预先制造好的不同几何形状、不同规格尺寸而具有互换性的耐磨的标准元件组装而成。利用这些元件,按照工件的加工工艺要求,可以快速地组装成专用夹具。组合夹具的元件按其功能用途可分八大类:基础件、定位件、支承件、导向件、夹紧件、紧固件、辅助件和组合件。
16. 组合夹具有哪些特点?
组合夹具有以下特点:
1)组合夹具可缩短设计制造周期、减小工作量。节约设计制造的人力、物力的投入,减少专用夹具的数量,节省财力。
2)组合夹具适合于产品变化较大的生产,工艺范围广。
3)保证加工质量,提高生产效率。
4)组合夹具元件系统有专门的生产厂家和销售部门,便于购买,应用方便。
17. 组合夹具的主要元件有哪些?
组合夹具的元件按其功能用途分为八大类:基础件、定位件、支承件、导向件、夹紧件、紧固件、辅助件和组合件。
18. 机床误差对加工精度有哪些影响?
机床误差包括机床制造装配误差和磨损等。机床误差项目较多,对零件加工精度影响较大的有主轴系统回转误差、导轨误差以及传动链误差。
1)机床主轴系统回转误差。由于机床主轴支承颈的误差、滚动轴承的误差及磨损,使主轴回转时出现径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动,从而产生工件的圆度以及端面对外圆垂直度等加工误差。
2)导轨误差。导轨误差包括在水平平面和垂直平面内的直线度误差。两导轨的平行度(导轨扭曲)误差,导轨在使用过程中的磨损,从而影响工件的加工精度。
3)传动链误差。传动链机构的制造误差、装配间隙及磨损破坏了正确的运动关系,造成了加工误差。
19. 工艺系统变形对加工精度有哪些影响?
机床工艺系统受到磨削力与磨削热的作用,都会产生变形,从而影响工件的加工精度。
1)工艺系统受力变形的误差。工艺系统的变形主要包括机床的变形量、夹具的变形量、刀具的变形量、工件的变形量。工艺系统在力的作用下产生弹性变形,改变了工件与砂轮的相对位置,使加工尺寸发生变化,产生振动等,降低了加工精度和表面质量,从而产生加工误差。受力变形对精密加工影响最为显著。
2)磨削工艺系统变形主要表现为热变形。热源主要为磨削热和摩擦热,使机床受热不均,引起主轴轴线升高、偏移,影响加工精度。
20. 装夹误差对加工精度有哪些影响?
工件在装夹过程中产生的误差称为装夹误差。它包括夹紧误差和定位误差。
1)夹紧误差。在夹紧力作用下使工件产生变形,加工后去除夹紧力,使得加工表面产生的形状误差称为夹紧误差。如用三爪自定心卡盘装夹薄壁套筒,松开后工件成为等直径三棱圆形。又如,在电磁吸盘上装夹薄壁工件,磨削后工件会被磨成中凹形。
2)定位误差。定位误差包括基准位移误差和基准不重合误差等。
①基准位移误差产生的原因是工件定位表面的加工误差,定位表面与定位元件之间的间隙或定位元件的制造误差等。
②基准不重合误差是由于工件的定位基准与设计基准不重合而产生的加工误差。
21. 新型磨具的种类有哪些?
新型磨具的种类有:
1)微晶刚玉(MA)。微晶刚玉的颜色呈棕褐色,化学成分与棕刚玉相似,其主要成分是氧化铝(Al2O3)。磨粒熔炼成具有微小尺寸的具体结构。
2)立方氮化硼(CBN)。立方氮化硼是利用超高压、超高温技术制成的,呈棕黑色,硬度略低于金刚石。它具有极好的磨削性能,且热化学性能稳定,产生的磨削热也少。
3)人造金刚石(JR)。金刚石是目前已知物质中最硬的一种材料。
4)石墨。石墨的颜色是黑色的,用它制造的陶瓷结合剂砂轮也是黑色的,其硬度高于刚玉类的任何一种磨料。
22. 新型磨具有哪些用途?
用于加工精密的轴和套类零件,保证加工精度。根据种类的不同,用途分别如下:
1)微晶刚玉(MA)。具有更好的自锐性和韧性。适于磨削不锈钢、轴承钢、特种球墨铸铁等材料,也适于作高精度磨削。
2)立方氮化硼(CBN)。主要用于磨削高硬度、高韧性的难加工材料,如含钼、钒、钴较高的合金钢、不锈钢等,其磨削特种钢材的性能比金刚石还好些。
3)人造金刚石(JR)。其刃口非常锋利,切削性能优良,但价格昂贵,主要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为原料,在触媒剂的作用下,利用超高压、超高温,将石墨转变成碳的同素异形体。人造金刚石无色、透明或呈淡黄、淡绿色。
4)石墨。该磨料棱角锋利,但韧性低,经不起太大的切削压力,故适用于磨削软材料。
23. 何谓圆度仪?圆度仪有哪几种类型?
圆度仪是测量工件圆度误差的精密仪器。圆度仪一般有转台式和转轴式两种形式。它们的构成如图2-4-1所示。这两种类型的圆度仪均由仪器底座2、立柱与臂架1、工作台3和传感器5等主要部件构成。但传感器旋转式圆度仪比转台式圆度仪多一个旋转主轴6,所以传感器旋转式圆度仪又称为转轴式圆度仪。
24. 圆度仪有何用途?
由于传感器旋转式圆度仪的传感器装在主轴下端,所以旋转轴的载荷轻,而且恒定,因此有利于提高主轴的回转精度,同时,由于工作台和被测件都处在静止状态,所以仪器的承载能力强。
转台式圆度仪由于只有工作台自身转动,所以测量范围大,可方便地进行多种测量,如直线度、垂直度、圆柱度和同轴度等,但由于该种仪器的工作台和被测件的重量均为轴承所承受,所以被测件的重量受到限制。
25. 简述圆度仪的工作原理。
圆度误差用一般的量具很难正确测量,必须使用圆度仪来测量,转台式和转轴式两种圆度仪都是利用电感式传感器来进行测量的。
传感器式圆度仪的工作原理如图2-4-2所示。传感器3固定在旋转精度高的主轴上,工作台1可以通过其微动机构进行调整,使固定在它上面的被测工件2与主轴4同轴,测量时工件不动,传感器和主轴回转形成标准运动,在理想情况下,每次回转运动是一个正圆,它是圆度测量的基准。当被测件存在圆度误差时,传感器的圆形轨迹相对于标准运动轨迹必然有径向偏差,该径向偏差被传感器接收并转换成电信号,送到电器装置中,通过放大、滤波或按选择的圆度评定方法进行换算,最后用记录器记录或者以数字显示。
转台式圆度仪的工作原理与传感器式圆度仪的工作原理基本相同,不同的是这种仪器的工作台是转动的,而传感器则固定在某位置上,或仅作上、下直线运动。