轴类零件加工工艺(供工艺流程编写参考).ppt

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 续 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 2 进给量 3 背吃刀量 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 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 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 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 表2 3车刀耐用度 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 表2 5机床通用特性代号 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 注 表中k为螺纹线数 表2 7CA6140型车床的各种标准螺距参数 表2 8车制各种螺纹的工作调整 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 4 CA6140型卧式车床的主要部件结构 1 主轴箱 CA6140型卧式车床主轴箱的展开图 双向式多片摩擦离合器 1 双向式多片摩擦离合器及制动机构 摩擦离合器与制动装置的操纵机构 2 传动轴及其支承的结构3 主轴部件及其支承 主轴前端结构 4 六级变速操纵机构 六级变速操纵机构 2 进给箱 移换机构及光杠 丝杠转换操纵机构原理 表2 10螺纹种类及丝杠 光杠转换表 传动方式的转变见表2 10 3 溜板箱1 纵 横向机动给操纵机构 纵 横向机动进给操纵机构 2 开合螺母机构 开合螺母机构 磨床1 磨削加工的特点 1 能较经济地获得较高的加工精度和小的表面粗糙度 2 砂轮磨料具有很高的硬度和耐热性 3 砂轮具有自锐性 4 磨削速度大 磨削温度高 5 径向磨削分力较大 2 磨削的工艺范围 磨削工艺范围 3 砂轮 1 砂轮的性能及选择1 磨料常用的磨料见表2 11 2 粒度粒度的选用见表2 12 3 结合剂 表2 11常用磨料 注 1 刚玉类除表中所列两种外 还有单晶刚性 SA 微晶刚玉 MA 铬刚玉 PA 锆钢玉 ZA 等 性能均优于白刚玉 价格也较高 SA MA自锐较好 适于磨削不锈钢及各种铸铁 PA适于磨削淬火钢 高速钢及不锈钢 ZA适于磨削耐热合金 2 化物类除表中所列外 还有立方碳化硅 SC 碳化硼 BC 等 SC适于磨削不锈钢 轴承钢等硬而粘的材料 BC适于磨削硬质合金 陶瓷等硬材料 3 人造金刚石的代号 根据粒度范围不同有六种 此处只列出一种 续 表2 12磨料粒度的适用 表2 13磨具硬度等级及代号 表2 14磨具的组织号 4 硬度 模具硬度等级见表2 13 5 组织 模具的组织号见表2 14 6 形状与尺寸 各种砂轮的形状 代号及主要用途见表2 15 表2 15各种砂轮的形状 代号及主要用 续 2 砂轮的平衡 安装和修改 砂轮的安装 砂轮的修整 4 外圆磨床M1432A型万能外圆磨床的主参数是最大磨削直径 1 机床主要部件和功能 M1432A型万能外圆磨床 2 机床的运动 万能外圆磨床典型加工示意图 5 无心外圆磨床 无心外圆磨床 无心磨削示意图 6 外圆表面的磨削方法 1 纵磨法 2 横磨法 常用磨削方法 3 复合磨削法 复合磨削法 4 深磨法 深磨法 车削加工刀具及切削用量选择 常用车刀的种类1 车刀的结构类型 车刀 车刀的四种结构类型的特点与用途见表2 16 表2 16车刀结构类型的特点与用途 2 车刀的类型 1 90 偏刀 2 45 弯头车刀 3 75 外圆车刀 4 螺纹车刀 5 内孔镗刀 6 成形车刀 7 车槽 切断刀 车刀的类型与用途 任务二刀具几何角度的合理选择1 前角的选择 1 根据工件材料选择硬质合金刀具合理前角参考值见表2 17 表2 17硬质合金刀具合理前角参考值 2 根据刀具材料选择 3 根据加工性质选择 4 根据工艺系统刚度和加工工艺要求选择硬质合金刀具合理后角参考值见表2 18 2 后角的选择 1 后角与前角要协调 2 根据加工性质选 3 根据工件材料选 4 根据工艺系统刚度选 表2 18硬质合金刀具合理后角参考值 3 主偏角的选择主偏角的选择主要考虑以下因素 1 工艺系统刚性 按工艺系统刚性选取主偏角参考值见表2 19 表2 19主偏角的参考值 2 加工材料 3 考虑车削工序 4 考虑操作者的诠和加工表面形状 4 副偏角的选择 1 工序要求 2 工件材料 3 工艺系统刚性 5 刃倾角的选择刃倾角的平方根作用是影响切削刃强度 刀具锋利程度和排屑方向 刃倾角对屑流向的影响 切削用量的选择 1 粗加工时切削用量的选择1 背吃刀量2 进给量 参见表2 203 切削速度 参见表2 21 2 半粗加工 精加工时切削用量的选择1 背吃刀量2 进给量 参加表2 223 切削速度 表2 20硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量 注 1 加工断续表面及有冲击的工件时 表内进给量应乘系数k 0 75 0 85 2 在无外皮加工时 表内进给量应乘系数k 1 1 3 加工耐热钢及其合金时 进给量f不大于1mm r 4 加工淬火钢时 进给量应减小 当钢的硬度为44 56HRC时 乘系数0 8 当钢的硬度为57 62HRC时 乘系数0 5 续 表2 21硬质合金刀具车削碳钢 铬钢 镍铬钢及铸铁的切削速率 表2 22按表面粗糙度选择进给量的参考值 提高外圆表面车削生产率的措施 1 选用先进刀具 2 选用多刀半自动或自动车床 3 提高切削用量 七单元车削加工方法 任务一车刀的刃磨 1 磨刀砂轮 2 刃磨顺序 3 刃磨车刀的注意事项任务二车刀的安装 1 车刀安装的高 低 2 车刀安装时一般应使刀体垂直于工件的中心线 否则会引起主偏角及副偏角的变化 任务三工件的装夹方法1 卡盘装夹 1 三爪自定心卡盘 2 四爪单动卡盘四爪单动卡盘及工件的找正 2 花盘装夹 3 顶尖装夹双顶尖装夹工作 顶尖孔 中心孔 各部分尺寸见表2 23 表2 23中心孔直径 活顶尖的结构 中心孔形状 中心结 4 一夹一顶装夹 5 中心架和跟刀架的应用 1 中心架的应用中心架一般有以下两种用法 1 车削长轴 用中心架车长轴 2 车端面和钻中心孔 应用中心架车端面 2 跟刀架的应用 跟刀架 外圆车削1 车外圆 1 粗车 2 半精车 3 精车2 车圆锥 1 小滑板转位法 小滑板转位法车内 外锥面 2 尾座偏移法 偏移尾座车锥面 3 靠模法 靠模的结构 3 车螺纹 1 三角形螺纹车刀的刃磨与安装 用样板测量螺纹车刀刀刃 车螺纹时对刀要求 车外螺纹的对刀方法 2 矩形 梯形螺纹车刀的刃磨与安装 3 车单线右旋普通螺纹的操作要领 可回转杆 车削难加工工件的技术性措施技术措施如下 1 采用专用刀具 2 采用专用夹具 3 采用特殊的工艺手段 4 采用辅助装置或改装机床 1 处用中心架车削细长轴 调整套筒 2 利用跟刀架车削线长轴3 反向走刀法车线长轴 毛坯轴装夹与反方向走刀车削示意图 轴