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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,任务,1,轴类零件加工工艺,轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。,轴支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。,一、轴类零件的结构,轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由圆柱面、圆锥面、螺纹等断面组成；轴的结构形式有光轴、空心轴、阶梯轴、花键轴、曲轴、凸轮轴等；加工表面通常除了内、外圆表面、圆锥面、螺纹、端面外，还有花键、键槽、沟、槽、径向孔等。,二、轴类零件的技术要求,1,加工精度,1,）尺寸精度,轴类零件的尺寸精度主要指的是轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，轴颈直径尺寸精度通常为,IT8,IT6,级，精密的轴颈可达,IT5,级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。,2,）几何精度,轴类零件一般采用两个轴颈支承在轴承上，这两个轴颈称为支承轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支承轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图上另行规定其允许的公差值。,3,）相互位置精度,轴类零件中的配合轴颈相对于支承轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴，配合精度对支承轴颈的径向圆跳动一般为,0.01,0.03mm,，高精度轴为,0.001,0.005mm,。,相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。,2,表面粗糙度,根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，非配合轴段的表面粗糙度,Ra,值为,3.2,1.6m,；配合轴颈的表面粗糙度,Ra,值为,1.6,0.05m,。,三、轴类零件的材料和毛坯,1,轴类零件的材料,轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性决定,常用的轴类零件材料有,35,、,45,、,50,号优质碳素钢，以,45,号钢应用最为广泛。,不太重要的轴也可用,Q235,、,Q275,等普通碳素钢。,受力较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求时可采用优质合金钢。如,40Cr,合金钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能；,高速、重载条件下工作的轴类零件，选用,20Cr,、,20CrMnTi,、,20Mn2B,等优质低碳合金渗碳钢，,球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好，且具有减振性能，常用于制造外形结构复杂的轴。,2,轴类零件的毛坯,轴类零件的毛坯常见的有型材和锻件。,大型的，外形结构复杂的轴采用铸件。,内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。,型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。,锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿表面分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，一般用于重要的轴。,四、外圆表面的加工方法和加工方案,1,外圆表面的加工方法及加工精度,外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后进行的超精加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。,2,外圆表面的车削加工,1,）荒车。自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量很大，为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏差，使后续工序加工余量均匀，以去除外表面的氧化皮为主的外圆加工，一般切除余量为单面,1,3mm,。,2,）粗车。中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓），在工艺系统刚度允许的情况下，应选用较大的切削用量以提高生产效率。,3,）半精车。一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。对于精度较高的毛坯，可不经粗车，直接半精车。,4,）精车。外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前的预加工。,5,）精细车。高精度、表面粗糙度值小的最终加工工序。适用于有色金属零件的外圆表面加工，由于有色金属材质软不宜磨削，精细车代替磨削加工。但是，精细车要求机床精度高，刚性好，传动平稳，能微量进给，无爬行现象。车削中采用金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（,45,90,），刀具的刀尖圆弧半径小于,0.1,1.0mm,，以减少工艺系统中弹性变形及振动。,3,车削方法的应用,1,）普通车削。适用于各种批量的轴类零件外圆加工，应用十分广泛。单件小批量常采用卧式车床完成车削加工；中批、大批生产则采用自动、半自动车床和专用车床完成车削加工。,2,）数控车削。适用于单件小批和中批生产，近年来应用越来越普遍，其主要优点为柔性好，更换加工零件时设备调整和准备时间短，辅助时间少，可通过优化切削参数和适应控制等提高效率，加工质量好，相应生产准备成本低，机床操作技术要求低，不受操作工人的技能、视觉等因素的影响。对于轴类零件，具有以下特征适宜选用数控车削。,结构或形状复杂，普通加工操作难度大，工时长，加工效率低的零件。,加工精度一致性要求较高的零件。,切削条件多变的零件，如零件由于形状特点需要切槽，车孔，车螺纹等，加工中要多次改变切削用量。,批量不大，但每批品种多变并有一定复杂程度的零件。,对带有键槽，径向孔、端面有分布的孔系的轴类零件或方头的轴，可以在车削加工中心加工。工序高度集中，其加工效率较普通车削更高，加工精度也更为稳定可靠。,五、外圆表面的磨削加工,工件旋转并和工作台一起作进给运动。工作台每往复一次，砂轮沿磨削深度方向完成一次横向进给，每次进给量都很小，全部磨削余量是在多次往复行程中完成的。当工件磨削接近最终尺寸时，应无进给量再光磨几次，直到火花消失为止。,六、外圆表面的光整加工,对于超精加工表面往往需要采用特殊的加工方法，在特定的环境下加工才能达到要求，外圆表面的光整加工就是提高零件加工质量的特殊加工方法。,1,研磨,研磨是通过研具在一定压力下与被加工表面做复杂的相对运动而完成的。是一种古老、简便可靠的表面光整加工方法，属自由磨粒加工。通常经研磨后的轴颈表面粗糙度,Ra,小于,0.1,0.04m,。,1,）研磨加工的工作原理,加工过程中研具和工件之间的磨粒与研磨剂作相对运动，那些直接参与切除工件的磨粒不像砂轮、油石和砂带、砂纸那样总是固结或涂附在磨具上，而是处于自由游离状态，分别起机械切削物理和化学作用，它们在一定的压力下滚动、刮擦和挤压，起着切除细微材料层的作用。,2,）研磨方法,手工研磨,机器研磨,3,）研具和研剂,研具,研磨剂,研磨常用磨料,种类,主要成分,显微硬度,/HV,适用材料,刚玉,AL,2,O,3,2000,2300,各种碳钢、合金钢、不锈钢,碳化硅,SiC,2800,3400,铸铁、其它非铁金属及其合金（青铜、铝合金）、玻璃陶瓷、石材,碳化硼,B,4,C,4400,5400,高硬钢、镀铬表面、硬质合金,碳硅硼,5700,6200,硬质合金、半导体材料、宝石、陶瓷,金刚石,C,10000,硬质合金、陶瓷、玻璃、水晶、半导体材料、宝石,氧化铬,Cr,2,O,3,淬硬钢及一般金属的精细研磨和抛光,4,）研磨特点,使用设备、工具简单。,能获得稳定的高精度表面，表面粗糙度值小、耐磨性、耐蚀性能良好。,研磨质量很大程度取决于前道工序的加工质量。,只要改变研具形状就能方便地加工出各种形状的表面。,5,）应用范围,被加工材料适应范围广，无论钢、铸铁、还是有色金属均可用研磨方法精加工，尤其对脆性材料更显特色，适用于多品种小批量零件加工。,2,超精加工,超精加工实际上是摩擦抛光过程，是降低表面粗糙度的一种有效的光整加工方法。它具有设备简单、操作方便、效果显著、经济性好等优点。,1,）超精加工的工作原理,2,）超精加工的特点,超精加工磨粒运动轨迹复杂，能由切削过程过渡到抛光过程，表面粗糙度,Ra,达,0.01-0.04m,。,超精加工磨条的粒度极细，只能切削工件凸峰，所以加工余量很小，一般为,0.005-0.00025mm,。,磨条往复振动，磨条的微刃两面切削，磨屑易于清除，不会在工件表面形成划痕。,切削速度低，磨条对工件表面的压力小，工件表面不易发热，不会烧伤表面，也不易使工件表面变形。,超精加工的表面耐磨性好。,3,双磨轮珩磨,珩磨时两个修整成双曲线的磨轮轴线反向倾斜，与工件轴线成,角安装在工件两边，用弹簧,3,压向工件,1,，工件靠摩擦力带动磨轮,2,旋转，同时沿工件轴向作往复运动，磨轮和工件的相对滑动速度,使其产生切削力。,双磨轮珩磨加工出来的工件表面呈黑色镜面，其表面粗糙度,Ra,达,0.001-0.025m,。,4,滚压,滚压加工是利用金属产生塑性变形从而达到改变工件表面性能的冷压加工方法，属无屑加工。,经滚压后的外圆表面粗糙度可达,Ra0.4,0.2m,，硬化层深度,0.2,0.05m,，硬度提高,5%-20%,。,点击看滚压加工,滚压加工特点,1,）滚压加工生产率高，工艺范围广，不仅可以用来加工外圆表面，对于内孔、端面的加工均可采用，滚压后的工件表面耐磨性、耐蚀性提高明显。,2,）前道工序的表面粗糙度,Ra,不大于,3.2m,，压前表面要洁净，直径方向的余量为,0.02,0.03mm,。,3,）滚压后工件的形状精度及相互位置精度主要取决于前道工序的形状位置精度。前工序表面圆柱度、圆度较差则还会出现表面粗糙度不均匀的现象。,4,）滚压的对象一般只适宜塑性材料，并要求材料组织均匀。,七、外圆表面加工常用工艺装备,1,常用车刀类型,车刀类型选择与生产批量、机床形式、工件形状、加工方法、加工精度及表面粗糙度、工件材料等有关。目前生产中常见的车刀结构形式有整体式、焊接式和可转位式三大类。可转位式为机械夹固式，用于外圆和端面的加工。,焊接式车刀类型和应用,可转位车刀分类,分类,头部结构,刀 具 几 何 角 度,外圆车刀,直头,90,、,75,、,45,、,60,、,63,、,50,、,72.5,偏头,90,、,93,、,95,、,75,、,45,、,60,端面车刀,直头,90,偏头,90,、,75,、,95,、,93,、,60,、,85,2,外圆车削工件的夹装方法,最常见的车削装夹方法,3.,砂轮的特性与选择,砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。,常用磨料代号、特性及适用范围,磨料粒度的选用,常用结合剂的种类、性能及适用范围,1,）磨料,2,）粒度,3,）结合剂,4,）硬度,5,）组织,6,）形状与尺寸,砂轮的硬度等级及代号,砂轮组织分类,常用砂轮形状、代号和用途,砂轮的特性均标记在砂轮的侧面上，其顺序是形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。例如外径为,300mm,、厚度,50mm,、孔径,75mm,的棕刚玉，粒度,60,、硬度,L,、,5,号组织、陶瓷结合剂，最高工作线速度,35m/s,的平行砂轮，其标记为：,砂轮,1-3005075-A60L5V-35m/s,。,八、轴类零件加工工艺分析,1,轴类零件加工的工艺路线,1,）基本加工路线,粗车半精车精车。对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。,粗车半精车粗磨精磨。对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。,粗车半精车精车金刚石车。对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞砂粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。,粗车半精车粗磨精磨光整加工。对于黑色金属材料淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。,）典型加工工艺路线,轴类零件常见的主要加工是外圆表面，也还有特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。,对普通精
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