第二章第一节车削轴类工件(1)

☆掌握车外圆、平面和阶台的操作要点和技巧☆掌握钻中心孔的一般原理和技巧☆掌握车槽和车断的操作要领和技巧☆掌握使用用两顶尖装夹车削简单轴类零件的方法☆掌握使用用一夹一顶车削简单轴类零件的方法本章学习目标项目二车削轴类零件本章大纲任务一外圆车刀的选用和刃磨任务二车削外圆、端面和阶台任务三钻中心孔任务四车槽和车断任务五简单轴类零件的车削综合训练任务六轴类零件的检测实训任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•1．车刀材料及其应用•目前常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金以及陶瓷材料等。碳素工具钢和高速工具钢的化学成分及用途如书中表2-1所示。•生产上应用最多的是高速钢、硬质合金以及陶瓷材料，这些刀具材料的性能和应用如书中表2-2所示。任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•2．车刀的种类和用途•（1）外圆与端面车刀，具体又可分为偏刀以及弯刀等类型•（2）车断刀•（3）内孔车刀•（4）圆头刀•（5）螺纹车刀偏刀弯刀切断刀内孔车刀圆头刀螺纹车刀任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•各种车刀的具体用途如图所示。各种车刀的用途任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•3．外圆和端面车刀的种类和用途•外圆和端面车刀用于车削工件外圆、阶台和端面，主要有以下3种类型。•（1）90°外圆车刀。•90°外圆车刀俗称偏刀，其主偏角Kr=90°，如图2-8所示。这种车刀主偏角大，切削工件时，作用于工件的径向切削力小，工件不易顶弯，适合于车削细长轴。•按照加工时进刀方向不同可分为右偏刀和左偏刀2种类型。任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•（2）75°外圆车刀。•75°外圆车刀的刀尖角εr90°，刀头强度高，耐用，如图2-14所示。这种车刀适合于粗加工外圆或强力切削铸件、锻件等余量较大的工件。•75°外圆车刀也有右偏刀和左偏刀之分。左偏刀还可以用来切削铸件、锻件等上的大平面。任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•（3）45°外圆车刀。•45°外圆车刀又称弯头刀，如图2-17所示。由于该车刀的刀尖角εr=90°，所以其刀体强度和散热条件都比90°外圆车刀好。常用于车削工件的端面或进行45°倒角，也可以用来车削长度较短的外圆。•45°外圆车刀也可分为右弯刀和左弯刀2种类型。任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•4．车刀的主要切削角度KKN-副前角副后角待加工表面切削表面已加工表面后角副偏角楔角切削角刀尖角刃倾角前角主偏角刀尖圆弧半径NN-N11ooooooKrKrrrsNNN1N1任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•5．车刀的安装•（1）装刀前的准备。•①将刀架位置转正后，用手柄锁紧。•②将刀架装刀面和车刀柄安装面擦净。•（2）车刀的装夹步骤和装夹要求。•①车刀的伸出长度：将车刀放在刀架装刀面上，车刀伸出刀架部分长度约等于刀柄高度的1.5倍。•②将车刀刀尖对准工件中心，一般采用目测法或直尺测量法。任务一外圆车刀的选用和刃磨一、基础知识•6．车刀角度选择原则•在切削加工时，刀具角度的数值直接影响到加工效率和加工质量，根据实际生产经验，将加工时主要角度的选择原则和范例列出，详见书中表2-4。•【训练内容】•车刀的刃磨。•【预备知识】•1．砂轮的选择•2．磨刀前的准备•3．磨刀时的注意事项•4．车刀的磨削顺序•5．车刀角度的检测二、技能训练任务一外圆车刀的选用和刃磨•【操作步骤】•（1）粗磨主后刀面和副后刀面，同时磨出后角、主偏角和副偏角。•（2）粗精磨前刀面，并磨出前角。•（3）精磨主、副刀面。•（4）修磨刀尖角。二、技能训练任务一外圆车刀的选用和刃磨•1．轴类零件的分类和结构•轴类零件上需要加工的表面主要有外圆面、平面、圆弧以及各种沟槽等。•（1）轴类零件的类型。•轴类零件主要分为光轴、偏心轴、阶台轴和空心轴等。不同的轴类零件其技术要求不同，加工路线也不同。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•（2）阶台轴的结构。•大部分轴类零件由不同直径的轴段组成，各段轴径呈阶台式变化，称为阶台轴，在生产中应用最为广泛，其典型零件图如图所示。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•轴类零件上的各组成部分的用途如下。•①圆柱表面：用于支承传动工件（齿轮、带轮）和传递扭矩。•②阶台面和端面：用于确定安装在轴上的工件轴向位置。•③退刀槽：能方便磨削外圆或车螺纹时退刀，并可使工件装配时轴向位置准确。•④倒角：可防止工件边缘锋利划伤操作者，还便于轴上齿轮、轴套等零件的装入。•⑤键槽：安装键，实现动力和运动的传递。•⑥中心孔：车削加工时的定位基准。•⑦圆弧槽：可以提高轴的强度，使轴在受交变应力作用时不致因应力集中而断裂，此外使轴在淬火过程中不容易产生裂纹。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•（3）轴类零件的技术要求。•轴类工件的基本技术要求包括。•①尺寸精度：主要包括直径和长度尺寸等。•②形状精度：包括圆度、圆柱度、直线度、平面度等。•③位置精度：包括同轴度、平行度、垂直度、径向圆跳动、端面圆跳动等。•④表面粗糙度：在普通车床上车削金属材料时，表面粗糙度可达（半精车）Ra10～3.2μm（精车）Ra0.8～1.6μm。•⑤表面热处理要求：根据工件材料和实际需求，轴类工件常进行退火或正火、调质、淬火、渗氮等热处理，以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨性。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•2．车削时切削用量的选择•切削用量的选择原则是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，使切削时间最短，劳动生产率最高，生产成本最低。•（1）总体要求。•（2）切削深度的选择。•（3）进给量f的选择。•（4）切削速度选择。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•3．刻度盘的原理和应用•（1）刻度盘的原理。•车削工件时，可以利用中滑板上的刻度盘准确迅速地控制背吃刀量。•如果中滑板丝杆螺距为4mm，当手柄转一周时，刀架就横向移动4mm。若刻度盘圆周上等分200格，则当刻度盘转过一格时，刀架就移动了0.02mm。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•（2）使用中滑板刻度盘控制背吃刀量时的注意事项。•①若不慎多转过几格，不能简单地退回几格，必须向相反方向退回全部空行程，再转到所需位置。•②当工件外圆余量测得后，中滑板刻度盘控制的背吃刀量是外圆余量的1/2，而小拖板的刻度值，则直接表示工件长度方向的切除量。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•4．端面车削要领•（1）车刀的选用及安装。•（2）操作要领。•（3）精度检查。•（4）注意事项。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•5．外圆的车削要领•（1）车刀的选用及安装。•（2）操作要领。•（3）外圆的检测。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•6．阶台的车削要领•车削阶台时，不仅要车削组成阶台的外圆，还要车削环形的端面，实际上是外圆车削和平面车削的组合。因此，除了应兼顾外圆直径和阶台长度两个方向的尺寸要求外，还必须保证阶台平面与工件轴线的垂直度要求。•（1）刀具和加工余量的选择。•（2）控制阶台长度的方法。•（3）车阶台的质量分析。•（4）倒角的车削要领。任务二车削外圆、端面和阶台一、基础知识•【训练内容】•外圆、端面和阶台车削综合训练。•【加工要求】•毛坯直径45mm，需要车出，表面粗糙度Ra3.2m；，表面粗糙度Ra3.2m；右端面表面粗糙度Ra3.2m。其余表面粗糙度Ra6.3m。该工件的零件图如下。二、技能训练任务二车削外圆、端面和阶台•【加工分析】•该零件上的主要加工表面为端面、外圆面和阶台。其中两段外圆直径有较高的尺寸精度要求，因此均采用粗车和精车2个阶段来实现。粗加工时，采用较低的切削速度和较大的进给量，并为后续精加工留下足够的余量。精加工时，采用较高的切削速度和较小的进给量。二、技能训练任务二车削外圆、端面和阶台【加工工艺】•1．准备工作•2．车端面•3．粗车外圆•4．精车外圆•5．粗车外圆•6．精车外圆•7．倒角C1•8．检测工件00.03932mm(200.2)mm二、技能训练任务二车削外圆、端面和阶台00.03940mm35mm00.03932mm(200.2)mm00.03940mm35mm•【训练小结】•（1）阶台平面和外圆相交处要清角，以免产生凹坑或小阶台。•（2）如果阶台平面出现凹凸，则可能是车刀没有从里到外横线切削或者车刀装夹时主偏角小于90°，或者刀架、车刀以及滑板在加工过程中发生了位移。•（3）多阶台工件的长度测量应该从同一基准面量起，以防止误差累积。•（4）为了保证工件质量，调头装夹时要垫铜皮，并校正。二、技能训练任务二车削外圆、端面和阶台•1．中心孔的分类•中心孔是保证轴类零件加工精度的基准孔，依据国标GB—145—1985规定，中心孔可分A型中心孔、B型中心孔、C型中心孔以及R型中心孔。任务三钻中心孔一、基础知识（1）A型中心孔。•A型中心孔又称不带护锥中心孔，只包含60°锥孔。这种中心孔仅在粗加工或不要求保留中心孔的工件上采用，其直径尺寸d和D主要根据轴类工件的直径和质量来确定。•A型中心孔的主要缺点是孔口容易碰坏，致使中心孔与顶尖锥面接触不良，从而引起工件的跳动，影响工件的精度。任务三钻中心孔一、基础知识•（2）B型中心孔。•B型中心孔又称带护锥中心孔，其60°锥孔的外端还有120°的保护锥面，以保护60°锥孔外缘不被损伤与破坏。•B型中心孔主要用于零件加工后，中心孔还要继续使用的情况，如铰刀等刀具上的中心孔。任务三钻中心孔一、基础知识•（3）C型中心孔。•C型中心孔的主要特点是在其上有一小段螺纹孔，如图所示。在要求把工件固定在轴上的情况下使用，例如铣床上用的锥柄立铣刀、锥柄键槽铣刀及其连接套等上面的中心孔等都是C型中心孔。任务三钻中心孔一、基础知识•（4）R型中心孔。•R型中心孔又称圆弧形中心孔，由于其与60°顶尖的接触，从理论上来说是线接触，故顶尖与中心孔相对旋转运动时产生的摩擦力小，旋转轻快，中心孔加工精度较高。因此，对定位精度要求较多的轴类工件以及圆拉刀等精密刀具上，宜选用R型中心孔。任务三钻中心孔一、基础知识•2．中心孔的用途•中心孔既是轴类零件的工艺基准，又是轴类零件的测量基准，所以中心孔对轴类零件的作用是非常重要的。•（1）定位和导向作用。一般采用A型中心孔。•（2）在需要顶尖装夹的零件上作顶尖孔用。一般采用A和B型中心孔。•（3）将零件连接固定在轴上。一般采用C型中心孔。任务三钻中心孔一、基础知识•3．中心孔加工工艺方案确定•中心孔的基准面分别是60°、75°、90°的圆锥面，同时也是轴类零件加工的工作面，所以，中心孔工作面质量的好坏，直接影响轴类零件的外圆质量。•加工中心孔时，主要从提高圆锥面质量和加工效率两个方面来考虑加工工艺，所以根据轴类零件的不同精度等级要求，中心孔的加工工艺编制一般如书中表2-7所示。任务三钻中心孔一、基础知识•3．中心孔加工工艺方案确定•在加工中心孔时，为提高加工效率，降低加工成本，要尽量保证以下两点。•（1）零件两端中心孔轴线同轴度误差要控制在公差要求范围之内。•（2）中心孔圆锥面的几何形状误差和表面粗糙度要控制在允许的范围之内。任务三钻中心孔一、基础知识•4．中心孔的要求和检验•（1）中心孔的外观检验。•（2）中心孔的大小、角度检验。•（3）中心孔的深度检验。•（4）中心孔的同轴度检验。任务三钻中心孔一、基础知识•【训练内容】•中心孔的加工。•【加工要求】•利用高速钢中心钻在45钢棒料上加工d=3.15mm的中心孔，图样如图所示。二、技能训练任务三钻中心孔中心孔示意图被加工棒料•【加工分析】•中心孔是后续加工的定位基准，其精度直接影响到零件的加工质量。在加工中心孔时，除了合理确定中心孔的类型外，还要注意正确的操作规范。•【加工工艺】•（1）装夹中心钻。•（2）将钻夹头装入尾座锥孔中。•（3）装夹工件、校正尾座中心。•（4）钻中心孔。二、技能训练任务三钻中心孔•【训练小结】•（1）由于中心孔直径小，应取较高的转速，进给量应小而均匀。当中心钻进入工件后应及时加切削液进行冷却和润滑。钻毕