轴类零件加工工艺

轴类零件加工一、轴类零件的功用及结构特点二、轴类零件的工艺分析三、轴类零件加工工艺分析四、金属切削基础知识五、轴类零件加工常用的机床六、车削加工刀具及切削用量选择七、车削加工方法八、轴类零件加工中常用的量具九、试题轴的分类分类：轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类光轴空心轴半轴阶梯轴花键轴十字轴偏心轴曲轴凸轮轴若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d＜12＝和挠性轴（L/d＞12）两类一单元轴类零件的功用及结构特点轴的类型轴类零件的主要技术要求1、尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。2、几何形状精度轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。3、位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。4．表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。轴类零件的材料和毛坯合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。1、轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20Cr等低碳含金钢或38CrMoAIA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。2、轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件轴类零件的预加工轮类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断和切端面和钻中心孔。1、校正：校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠。校正可在各种压力机上进行。2、切断：当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。切断可在锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。3、切端面钻中心孔：中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。4、荒车：如果轴的毛坯是向由锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以减少毛坯外国表面的形状误差，使后续工序的加工余量均匀。二单元轴类零件的工艺分析轴类零件的主要技术要求1．尺寸精度和开关精度2．位置精度3．表面粗糙度轴类零件的材料及毛坯1．轴类零件的材料2．轴类零件的毛坯三单元轴类零件加工工艺分析任务一传动轴的主要技术分析传动轴（1）支承轴颈的技术要求（2）配合轴颈的技术要求（3）螺纹的技术要求（4）轴向定位面的技术要求传动轴的加工工艺过程表2-1是传动轴单件小批生产的机械加工工业过程。传动轴加工工艺过程分析1．定位基准的选择2．划分加工阶段3．中心孔的研磨表2-1传动轴加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序简图定位基准设备1备料Ф60mm×265mm2车三爪卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔。用尾顶尖顶住，粗车三个台阶，直径、长度均留2mm余量一夹一顶车床调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车端面，保证总长259mm，钻中心孔。用尾顶尖顶住，粗车另外四个台阶，长度、直径均留2mm余量3热处理调质处理硬度24~28HRC4钳工修研两端中心孔中心孔车床工序号工序名称工序内容工序简图定位基准设备5车双顶尖装夹半精车三个台阶，长度达到尺寸要求，螺纹大径车到mm，其余两个台阶直径上留0.5mm余量，切槽三个，倒角三个中心孔调头，双顶尖装夹半精车余下的五个台阶。mm及mm台阶车到图样规定的尺寸。螺纹大径车到mm，其余两个台阶直径上留0.5mm余量，切槽三个，倒角四个6车双顶尖装夹，车一端螺纹M24×1.6-6g调头，车另一端M24×1.6-6g中心孔7钳划键槽及一个止动垫圈槽加工线钳工台0.10.22444520.10.224（续）工序号工序名称工序内容工序简图定位基准设备8铣铣两个键槽及一个止动垫圈槽，键槽深度比图样规定尺寸大0.25mm，作为外圆磨削的余量外圆9钳修研两端中心孔中心孔10磨磨外圆Q、M并用砂轮端面靠磨台肩H、I调头，磨外圆N、P，靠磨台肩G中心床11检检验（续）金属切削基础知识一切削运动和削用量1．切削运动外圆车削运动及形成的表现（1）主运动（2）进级运动在切削过程中，工件上形成以下三个不断变化的表面。（1）待加工表面（2）已加工表面（3）过渡表面2．切削用量（1）切削速度cvcπ1000dnv（2）进给量（3）背吃刀量fpafvfnwmp2dda进给量和背吃刀量刀具切削部分的组成及几何角度1．刀具切削部分的组成车刀的组成（1）前面（2）主后面（3）副后面（4）主切削刃S（5）副切削刃（6）刀尖AαAαAS刀尖形状2．标注刀具几何角度的参考系正交平面参考系正交平面参考系内的刀具标注角度（1）基面（2）切削平面（3）正交平面在正交平面内测量的角度1）前角2）后角3）楔角在基面内测量的角度有以下三个：1）主偏角2）副偏角3）刀尖角3．车刀的工作角度rpsp0p0p000rkrkrr180()rkk金属切削过程1．切屑的形成切屑形成2．切屑的类型（1）带状切屑（2）节状切屑（3）粒状切屑（4）崩碎切屑切屑类型3．积屑瘤（1）积屑瘤的形成（2）积屑瘤对切削的影响（3）减小或避免积屑瘤的措施积屑瘤4．切削力（1）切削力的来源和分解切削力的分解（2）切削功率功率切削功率（3）影响切削力的主要因素1）工件材料2）刀具几何参数3）切削用量3eec1060FvPcEmPP5．切削热与切削温度（1）切削热的来源及传导（2）切削温度及影响因素1）工件材料2）切削用量3）刀具几何参数6．刀具的磨损和耐用度（1）刀具磨损的形成1）前刀面磨损。2）后刀面磨损。刀具磨损的形式3）前、后面同时磨损。（2）刀具磨损过程1）初期磨损阶段（AB段）2）正常磨损阶段（BC段）3）急剧磨损阶段（CD段）刀具磨损过程（3）刀具的磨钝标准，见表2-2。（4）刀具耐用度，见表2-3。表2-2硬质合金车刀的磨钝标准加工条件磨钝标准VB/mm加工条件磨钝标准VB/mm精车0.1~0.3粗车钢料0.6~0.8粗车合金钢、粗车刚性较差的工件0.4~0.5精车铸铁0.8~1.2钢及铸铁大件低速粗车1.0~1.5表2-3车刀耐用度刀具材料耐用度硬质合金高速钢普通车刀普通车刀成形车刀T/min6060120刀具材料及其选用1．对刀具材料的基本要求（1）高硬度（2）高耐磨性（3）高耐热性（4）足够的强度和韧性（5）良好的工艺性2．刀具材料及其选用（1）高速钢1）普通高速钢2）高性能高速钢（2）硬质合金1）钨钴类硬质合金（YG）2）钨钛钴类硬质合金（YT）3）钨钛钽（铌）类硬质保金（YW）（3）涂层刀具材料（4）其他刀具材料1）陶瓷材料。2）金刚石。3）立方氮化硼。轴类零件加工常用的机床金属切削机床的分类与型号的编制1．金属切削机床的分类2．金属工削机床型号的编制方法（1）机床的类代号，见表2-4。（2）机床的特性代号，见表2-5。（3）机床的组、系代号（4）机床主参数代号（5）机床的重大改进顺序号表2-4机床的类和分类代号类车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床锯床其他机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其表2-5机床通用特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心（自动换刀）仿形轻型加重型简工或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速（6）其他特性代号与企业代号（7）通用床型号示例机床运动1．表面成形运动2．辅助运动车削圆柱表面所需的运动例刨削成形面车床车削是一种最基本和应用最广的加工方法。卧式车床所能完成的典型加工CA6140型卧式车床外形1．CA6140型卧式车床的主要组成部分（1）床身（2）主轴箱（3）进给箱（4）溜板箱（5）刀架部件（6）尾座2．CA6140型卧式车床主要技术参数3．CA6140型卧式车床传动系统CA6140型车床的传动系统（1）主运动（2）车螺纹运动1）车标准螺纹，表2-6列出了四种标准螺纹的螺距参数及其与螺距、导程之间的换算关系。2）车削大导程螺纹3）车非标准及较精密螺纹表2-6螺距参数及其与螺距、导程的换算关系螺纹种类螺距参数螺距/mm导程/mm米制螺距P/mmPL=kP模数制模数m/mmPm=πmLm=kPm=kπm英制每英寸牙数a/（牙·in-1）径节制径节DP/(牙·in-1)25.4aPa25.4πDPPDP25.4aakLkPa25.4πDPDPkLkPDP注：表中k为螺纹线数。表2-7CA6140型车床的各种标准螺距参数ujUb螺纹种类挂轮ug米制螺纹L/mm11.251.51.7522.252.533.544.555.567891011121/81/41/21模数螺纹m/mm0.250.511.251.51.7522.252.52.7531/81/41/21英制螺纹a/(牙·in-1)14161819202224789101112456231/81/41/21径节螺纹DP/(牙·in-1)566472808896283236404448141618202224789101112262828283228362819142014332136211815145488281513548418351452822835135286310010075641001009764100100976310010075134132142122表2-8车制各种螺纹的工作调整螺纹种类调整结果挂轮结构离合器状态移换机构基本组传动方向米制M5接合M3、M4脱开轴Ⅻ轴XV轴XIII→轴XIV模数制英制M3、M5接合M4脱开轴Ⅻ轴XV轴XIV→轴XIII径节制jb7Puukjb74muukjb7ukakujb7uDPku6310010075641001009763100100756410010097（3）纵向与横向进给运动纵向机动进给量的大小及相应传动比见表2-9。（4）刀架的快速移动表2-9纵向机动进给量f纵（单位：mm/r）传动路线类型细进给量正常进给量较大进给量加工进给量416416ubuj1/81/81/41/2111/21/811/426/280.280.080/160.330.661.593.166.3328/280.0320.090.180.360.711.472.935.8732/280.0360.100.200.410.811.292.575.1436/280.0390.110.230.460.911.152.284.5619/140.0430.120.240.480.961.092.164.3220/140.0460.130.260.511.021.032.054.1133/210.0500.140.280.561.120.941.873.7436