第三节 平面加工
平面是圆盘形、板形零件的主要表面，也是箱体零件的主要表面之一。
一、平面类型及技术要求
平面分为外平面和内平面。外平面如：板、箱体零件的外表面，轴盘、套零件的端面。内平面为如图11-22所示的槽内平面，如图11-23所示的方孔的键槽。
平面的技术要求包括：平面与基准间的尺寸精度，平面本身的平面度、直线度及与其他表面间的平行度、垂直度、倾斜度等位置精度，表面粗糙度。
平面的加工方法包括：车削、铣削、刨削、拉削、磨削和研磨等。
二、平面的车削
轴、盘、套等回转体零件的端面，一般都采用车削加工。这些零件的端面一般要求与内、外圆轴线有垂直度要求，因此应与外圆或孔在一次安装中同时加工完成，以保证它们之间的相互位置要求。
(a)不通槽 (b)半通槽 (c) 通槽 (a)键槽 (b)四方孔 (c) 六方孔
图11-22 槽内平面 图11-23 孔内平面
箱体零件上的孔端面，往往要求与孔的轴线垂直，可在镗床上一次安装中同时加工出孔和端面。
车削平面的加工精度一般可达IT8~10，表面粗糙度Ra值为1.25~5μm。
三、平面的铣削
铣削是平面加工应用最广的一种。铣削中小型零件上的平面通常在卧式铣床或立式铣床上进行。其中立式铣床加工范围更广，除可加工一般平面外，还可加工不通槽、半通槽及梯形槽、燕尾槽。卧式铣床易采用多刀组合加工台阶平面，以提高生产率，如图11-24所示。大型零件上平面可在龙门铣床上进行加工。
铣削平面的尺寸精度一般可达IT8~10级，表面粗糙度Ra值为1.25~10μm。与刨削平面相比，铣刀刀齿数量多，切削速度快，再加上可采用多刀组合，故生产率较高。
图11-24 多刀铣削 图11-25 铣削方式
1—组合铣刀 2—工件 (a)周铣 (b)端铣 (c)混合铣
铣削平面可以用端铣，也可以用周铣，铣削沟槽可用混合铣，如图11-25所示。端铣主要是用端铣刀的端齿进行切削，铣刀旋转轴线与被加工表面相垂直，一般用于立式铣床铣削平面。周铣是用圆柱铣刀的圆周齿铣削，铣刀的回转轴线与加工表面平行。
端铣与周铣相比，端铣同时参加切削的刀齿数量多，主切削刃担负主要切削工作，刀尖圆弧和副切削刃修光，刀杆短粗，刚性好。因此端铣的加工效率和质量都比周铣高，所以平面铣削中端铣用得较多。
四、平面的刨削
刨削也是平面的主要加工方法之一。中小型零件的平面在牛头刨床上加工，大型零件的平面在龙门刨床上加工。
用刨削加工的平面有板、箱体等零件上的外表平面，还有台阶平面和各种截面形状的通槽，如梯形槽、V形槽、燕尾槽等。常见刨刀的形状及应用如图11-26所示。
(a)平面刨刀 (b)偏刀 (c)角度偏刀 (d)切刀 (e)弯头刀 (f) 切刀
图11-26 常见刨刀的形状及应用
与铣削平面比较，由于刨刀为单刃刀具，主运动为刀具或工件的往复直线运动，在往复直线运动中，返回是为空程。再加上刀具切入时有冲击，换向时要克服惯性力，致使切削速度的提高受到限制，因此生产率较低。刨削所用刀具和机床结构简单、价格低、调整方便、适应性强，刨削狭长平面时也可得到较高的生产率。
刨削平面加工精度一般可达IT8~10级，表面粗糙度Ra值为2.5~10μm。
在龙门刨床上采用宽刃刨刀精刨大型平面如床身导轨，可以代替手工刮削，不仅能获得较高的尺寸精度（可达IT6~8级）和较高的直线度（1000mm长度内不大于0.02mm）及较低的表面粗糙度（Ra值约0.63~5μm），并且可大大减轻工人劳动强度，提高生产率。
五、平面的插削与拉削
孔内平面（如孔内键槽、四方孔、六方孔）的加工一般在插床（立式刨床）和拉床上进行。图11-27所示为内键槽的插削。
图11-27 插削孔内键槽
插削加工孔内平面加工条件较差，因刀杆受到孔径限制，截面积较小、刚性差，切削用量不能大，且易产生振动等，再加之插刀为单刃刀具，插削主运动为直线往复运动，不仅
主运动速度不能太大，而且主运动有一半为空程，所以插削生产率和加工质量都较低。但插削与拉削比较，插削具有刀具结构简单、造价低、刃磨容易，加工适应性强等优点。插削不仅可以加工通孔的孔内平面，也可以加工盲孔的内平面；不仅可以加工中小直径尺寸的孔内平面，更适于加工大孔的孔内平面。因此插削适用于各种孔内平面的单件、小批量加工。
由于拉床与拉刀的特点，拉削孔内平面和孔内槽比插削不仅加工精度高，生产率也高。但拉刀结构复杂，制造、刃磨费用都高，适应性也不如插削广，它较适于中等尺寸通孔内平面和孔内槽的大批量加工。
拉削也用于中小尺寸外表平面的大批量加工，其中较小尺寸的平面用卧式拉床，较大尺寸的平面用立式拉床加工。
六、平面的磨削
平面磨削主要用于加工质量要求高的外表平面及淬火钢等硬度较高的材料外表平面的加工。其加工精度IT6~7级，表面粗糙度Ra值为0.04~2.5μm。
平面磨床的种类较多，按工作台的形状不同分为矩台式和圆盘式两种，矩台式不仅适于较长尺寸的工件，也适于较短尺寸的工件；而圆盘式仅适于较短尺寸的工件。根据砂轮的轴线在空间的位置不同，平面磨床又分为立轴式和卧轴式两种。
立轴式主要使用砂轮的端面进行磨削，称为端磨。由于立轴式磨床砂轮轴伸出较短，磨削时主要为轴向受力，故刚性好，可以采用较大磨削用量，再加之砂轮与工件接触面积大，切削效率也高。但加工表面的表面质量不太高，多用于粗磨、半精磨。
砂轮轴呈现水平位置的磨床主要以砂轮的圆周面磨削，称为周磨。与端磨相比，周磨砂轮与工件的接触面积小，切削速度高，排屑与散热条件好，因此加工表面质量优于端磨，但加工效率较低，多用于工件的精磨。
回转体零件上的端面，可以在外圆磨床或内圆磨床上与有关的外、内圆在一次安装中同时磨出，以保证相互间有较高的垂直度。
盘、套、板类的零件上具有两个平行平面并要求保证二者尺寸精度和平行度时，可将工件（铁磁性材料）平放在具有电磁吸盘的平面磨床上进行磨削，既易于保证加工要求，而且装夹方便迅速。尺寸小的零件多个排放在电磁盘上，可一次磨出，生产率较高。
七、平面的研磨
平面研磨是高质量平面的最终加工方法之一。尤其当两个配合平面要求很高的密合性时，常用研磨法加工。
研磨平面的加工原理与外圆研磨基本相同，不同点仅在于研磨平面所用的研具的工作表面的形状为平面，研磨平面的加工精度可达IT5级，表面粗糙度Ra值为0.01~0.16μm。
研磨平面分为手工研磨和机械研磨两种。手工研磨由操作者手持工件在研磨平板上进行，效率低，但加工表面质量可以达到比机械研磨更高的要求，适用于小型零件平面的单件、小批量加工。与手工研磨相比，机械研磨不仅效率高且工人劳动强度小，常用于中小型零件的较大批量加工。
平面的常用加工方案如图11-28所示。平面加工方案的应用条件：
1．粗车—半精车—精车—金刚车
用于精度要求较高但不需淬硬及硬度低的有色金属回转体零件端面的加工。
2．粗车—半精车—精车—精密磨
用于精度要求较高且需淬硬的回转体零件端面的加工。
3．粗刨—半精刨—宽刃精刨、刮研或研磨
用于未淬火的大型狭长平面，如机床床身导轨的加工，以刨代磨减少工序周转时间。
刮研是获得精密平面的传统加工方法。在大批量生产的一般平面加工中有被取代的趋势，但在单件小批量生产或修配工作中，仍有广泛应用。
4．粗铣—半精铣—精铣—高速精铣
用于中等以下硬度要求的一般平面的加工，根据被加工面的精度和表面粗糙度的技术要求，可以只安排粗铣，或安排粗铣、半精铣，或安排粗铣、半精铣、精铣。
5．粗铣（刨）—半精铣（刨）—粗磨—精磨—研磨（精密磨、砂带磨或抛光）
用于加工质量要求特别高且需淬硬的工件平面
的加工，如块规（量具）工作面等。视平面精度和表面粗糙度要求，可以只安排粗磨、亦可以安排粗磨—精磨，还可以在精磨后安排研磨或精密磨。
6．粗拉—精拉
用于大批量加工硬度不高的中小尺寸外表平面的加工，如沟槽、台阶面。
对于加工精度不太高、生产批量不大的各类孔内平面和孔内槽，可以采用钻、插加工。
研磨IT5~IT6
Ra 0.008~
0.63μm
图11-28 平面加工方案
