项目二轴类零件加工课件

1、项目二 轴类零件加工项目描述车削加工就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线（曲线）运动，对回转体零件进行粗、精加工，改变毛坯的形状、尺寸，使之符合图样要求的一种金属切削加工方法、技术。车削加工是金属加工中最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位（如图）。项目一 轴类零件加工任务1 零件装夹及刀 具选择任务2 车削台阶轴任务3 车槽和切断任务一 零件装夹及刀具选择任务描述 本任务要求完成零件毛坯的装夹及刀具选用（如图1-31所示）。零件图样中共有四个外圆尺寸，各自有精度要求；长度尺寸要求一般，有7个未注公差尺寸；全部表面粗糙度要求Ra3.2um；一个径向直槽；倒角c2；有同

2、轴度公差0.05mm。本任务确定选用毛坯材料为45钢，毛坯规格为40118mm知识储备一、轴类零件的装夹 轴类工件的装夹方法一般有卡盘直接装夹、卡盘与顶尖一夹一顶装夹、两顶尖加鸡心夹头装夹等方法。（一）用卡盘直接装夹对于车削长度较短、直径较大的轴，可以用三爪卡盘或四爪卡盘直接装夹。1三爪卡盘装夹三爪卡盘又称为三爪自定心卡盘，特点是三个卡爪同时夹紧，同时松开，具有自定心作用，不需花较多时间校正工件中心，效率较高，但夹紧力不大，定心精度不高，适合加工规则的回转体等中小型工件。2.四爪卡盘装夹四爪卡盘又称为四爪单动卡盘，特点是四个卡爪不能同时夹紧，同时松开，只能单独移动，所以校正工件中心较麻烦，但夹

3、紧力大，适合加工形状不规则的大型工件三爪四爪（二）两顶尖装夹在实际加工过程中，有些轴类工件较长，或者需要多次装夹，而且同轴度等形位公差要求较高，如细长轴、丝杠等工件，可以采用双顶尖装夹，具体方法是将前后顶尖顶住轴的两端，将鸡心夹头套在轴的一端并且固定在轴上。这种装夹方式加工精度较高，但刚性略差，适用于精度较高的较长轴类工件的精加工。前顶尖一般采用车床主轴锥孔装夹顶尖来定位工件（如图1-33左所示），也可采用卡盘装夹自制60顶尖，装夹后再精加工60锥面，确保同轴要求（如图5-33右所示），前顶尖工作时与工件一起旋转。后顶尖一般采用尾座装夹顶尖支撑并定位工件。（三）一夹一顶装夹对于车削长度较长的轴

4、，可以采用卡盘加顶尖一夹一顶的方法来装夹。即将轴的一端钻好中心孔后用顶尖顶上，另一端用三爪卡盘夹上，就可以进行加工了。此装夹方式刚度好，适用于较长轴类工件的粗、精加工。二、刀具的选择顶尖1、前顶尖2、后顶尖 固定顶尖回转顶尖前顶尖与工件一起旋转的叫前顶尖。与中心孔无相对运动，不发生摩擦。有插入主轴锥孔内使用和夹在卡盘上用钢料车成60的两种固定顶尖。车制顶尖从卡盘取下再次使用时必须将锥面重车一遍，插入锥孔的顶尖再次使用时必须将锥柄和锥孔擦拭干净。后顶尖插入尾座套筒锥孔中使用的叫后顶尖 ，有固定和回转顶尖两种。固定顶尖定心准确刚性好，但与工件中心孔产生滑动摩擦产生高温可“烧坏”中心孔或顶尖，适合低

5、速加工精度较高的工件。目前常用镶硬质合金顶尖。回转顶尖能承受很高的转速速度，应用很广，但存在装配累积误差，当轴承磨损后产生径向摆动降低加工精度。后顶尖安装之前，必须要把锥柄和锥孔擦干净。中心孔用一夹一顶和两顶尖装夹工件时，必须先在工件一端或两端的端面上加工出合适的中心孔。一夹一顶装夹工件两顶尖装夹工件中心孔的结构形状和作用中心孔有四种类型，即A型（不带护锥）、B型（带护锥）、C型（带螺纹孔）、R型（带弧形）A型：不需多次装夹或不必保留中心孔的工件B型：一般使用于多次装夹的工件或较重的工件C型：用于工件之间的紧固连接或重型工件R型：用于精度要求很高的轴类零件中心孔的结构形状和作用 这四种中心孔的

6、圆柱部分的作用是：储存油脂，避免顶尖触及工件，使顶尖与60圆锥面配合贴紧。任务2 车削台阶轴任务描述 在完成识图和工件装夹及刀具准备的基础上，本任务就是根据车削加工工艺，在车床上利用刀具加工出图样所要求的轴类零件，下表为该轴类零件的加工工艺过程。知识储备一、车端面 车削工件时，往往采用工件的端面作为测量轴向尺寸的基准，必须先进行加工。这样，既可以保证车外圆时在端面附近是连续切削的，也可以保证钻孔时钻头与端面是垂直的。（a）90车刀车端面 （b）90车刀由里向外车端面 （c）45车刀车端面二、车外圆 外圆车削是通过工件旋转和车刀的纵向进给运动来实现的。车外圆时为了保证切削深度的准确性，一般采取试

7、切法。 试切法即在开始车削时让车刀的刀尖轻轻接触工件的外圆表面，此时记住中滑板刻度盘上的数字，然后退回车刀，再以上次的数字作为基准，决定切削深度。三、车台阶台阶其实就是外圆和端面的综合加工，车台阶一般使用75右偏刀或90 车刀，采用分层切削的方法进行。四、零件表面的测量外圆表面直径可用游标卡尺或外径千分尺直接测量（如图1-41所示）。台阶长度可用钢直尺、游标卡尺测量，对于长度要求精确的台阶可用深度尺来测量。外圆内孔任务拓展：切削用量的选择方法一、零件加工表面及运动 1.切削加工表面 切削加工过程是一个动态过程，在切削过程中，工件上通常存在着三个不断变化的切削表面。即： （1）待加工表面：零件上

8、即将被切除的表面。 （2）已加工表面：零件上已切去切削层而形成的新表面。 （3）过渡表面(加工表面)：零件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间。 2.切削运动 （1）主运动：机床的主要运动，消耗机床的主要动力。车削时工件的旋转运动是主运动（通常主运动的速度较高）。 主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。 主运动速度：即切削速度，是指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度，用vc表示， 单位：m/min（或m/s）。（2）进给运动：使工件多余材料不断被去除的切削运动。如：在车外圆的纵向进给运动，车端面时的横向进给运动等。进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件

9、的瞬时进给运动方向。 进给运动速度：指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度。二、切削用量三要素 （1）切削用量及切削用量三要素切削用量是指切削速度 Vc 、进给量 f （或进给速度Vf ）、背吃刀量ap三者的总称，也称为切削用量三要素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。在切削加工中，需要根据不同的工件材料、刀具材料和其他技术、经济要求来选择适宜的切削用量。 （2）切削速度Vc 金属切削过程中，刀具相对于工件的瞬间移动速度。通常以Vc表示。（3）进给量 f 工件或刀具每转一周，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。 （4）背吃刀量 ap 已加工表面与待加工表面间垂直

10、距离。（5）进给速度Vf 进给速度是指切削刃上选定点相对工件进给运动的即时速度。切削用量、切削用量三要素（vc，f，ap） 切削速度Vc （1）切削速度 Vc 金属切削过程中，刀具相对于工件的瞬间移动速度。通常以Vc表示。切削速度对刀具的使用寿命影响很大，随着切削速度提高，切削温度提高很快，摩擦加剧，使刀具迅速磨损。切削速度Vc Vc=*d*n是圆周率，取3.14d 是工件直径或刀具直径，单位是：毫米n是转速，单位是：转/分一般Vc的单位用米/分，而d的单位一般用毫米，所以有时候也写成：Vc=*d*n/1000在加工中，切削线速度Vc和工件直径d（或刀具直径d）及转速n成正比。所以在切削速度一

11、定的情况下，工件或刀具直径越大，在加工时通常要采用较低的转速。（2）切削速度 Vc 计算公式（1）进给量 f进给量是工件或刀具每转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）进给量 f （2）进给速度 Vf进给速度是单位时间的进给量，单位是mm/min（毫米/分钟） Vf = fn = fzzn 进给量 f （3）每齿进给量 fz对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。 （4）进给速度 Vf 计算公式背吃刀量 ap 1、 切削用量对劳动生产率的影响切削用量三

12、要素vc、f 、ap 虽然对加工质量、刀具耐用度和生产效率均有直接的影响，但影响程度却不同，且它们又是相互联系，相互制约，不可能都选择的很大，因此，就存在着从不同角度出发，去优先选择三者之中的某一个切削要素。为提高生产效率，可以适当增加背吃刀量ap，减少走刀数，但是当加工余量太大、加工余量不均匀或工艺系统刚性不足时，为避免振动需要分两次或多次走刀完成。提示：在刀具强度，机床刚性保证的情况下，尽可能增加背吃刀量 ap、进给量 f 、适中的切削速度vc。三、切削用量的选择 2、切削用量对零件精度、表面粗糙度的影响对零件精度、表面粗糙度，首先从进给量 f （进给速度 Vf）着手分析，进给量 f 的确

13、定，主要受到表面粗糙度的制约，为提高零件的粗糙度，进给量必须选择得当。在三要素中，吃刀量 ap 通常根据加工余量确定，在吃刀量和进给量确定后，在保证刀具的耐用度的前提下，确定合理的切削速度 vc 。3、 切削用量对刀具耐用度的影响（1）刀具耐用度所谓刀具耐用度，是指一把新刀从开始切削直到磨损量达到磨损标准为止，在这期间所使用的总的切削时间，用T表示。（2） 切削速度vc与刀具耐用度的关系切削速度是影响刀具耐用度的主要因素，其原因是当提高切削速度时，单位时间的金属去除率会成正比例增加，刀具与工件间的摩擦加剧，消耗于金属变形和摩擦的无用功增加，因而产生过多的热量。因此，提高切削速度的结果是：摩擦热

14、大量的积聚在切屑底层而来不及传导出去，从而使切削温度急剧升高，使刀具的耐用度大大降低。3、切削用量对刀具耐用度的影响（3） 进给量f与刀具耐用度的关系当增大进给量后，切屑厚度增大，由切屑带着走的热量增多，同时切屑与前刀面的接触长度增加，散热面积增大。通过测试得知，切削温度随进给量的增加而升高，但温度的升高幅度不及切削速度显著。（4 ）背吃刀量ap与刀具耐用度的关系背吃刀量对切削温度的影响很小。这是因为背吃刀量增大后，切削区产生的热量虽然成正比增加，但因为切削刃参加切削工作的长度也成正比增加，从而改善了散热条件，因此切削温度上升甚微。综上所述，凡是影响切削温度因素，都影响刀具磨损，因而也影响刀具

15、耐用度。切削用量的选择：总的要求保证安全，不致发生人身事故或设备事故；保证加工质量。在上述 两项要求的前提下充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，选用较大的切削用量以提高生产率；不应超负荷工作，不能产生过大的变形和震动。 选择切削用量的基本原则是首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要在机床动力和刚度允许的范围内，同时又满足已加工表面粗糙度的要求的情况下，选取尽可能大的进给量，最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定最佳切削速度。 切削用量的选择：基本原则切削用量的选择：一般原则 切削用量选择的原则是提高生产率，即切削时间缩短。 对于粗加工来说，要尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。 半精加

16、工、精加工时首先要保证加工精度和表面质量，同时应兼顾必要的刀具耐用度和生产效率，此时的背吃刀量根据粗加工留下的余量确定。为了减小工艺系统的弹性变形，减小已加工表面的残留面积，半精加工尤其是精加工，一般多采用较小的背吃刀量和进给量。为抑制积屑瘤和鳞制的产生，用硬质合金刀具进行精加工时一般多采用较高的切削速度；高速钢刀具则一般多采用较低的切削速度。背吃刀量根据加工余量确定。 在粗加工时，一次走刀应尽可能切去全部加工余量。 下列情况可分几次走刀： 加工余量太大，一次走刀切削力太大，会产生机床功率不足或刀具强度不够时； 工艺系统刚性不足，或加工余量极不均匀，以致引起很大振动时，如加工细长轴或薄壁工件；

17、 断续切削，刀具受到很大的冲击而造成打刀时。 分二次走刀，第一次的ap应比第二次大，第二次的ap可取加工余量的1/31/4左右。 切削表层有硬皮的铸锻件或切削不锈钢等冷硬较严重的材料时，应尽量使背吃刀量超过硬皮或冷硬层厚度，以防刀刃过早磨损或破损。在半精加工时，ap=0.52 mm 。在精加工时，ap=0.10.4 mm 。切削用量的选择：吃刀量的选择 粗加工时，对工件表面质量没有太高要求，这时切削力往往很大，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。这一进给量要受到下列一些因素的限制：机床进给机构的强度、刀具的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等。 切削用量的选择：进给

18、量的选择精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。 实际生产中，进给量常常根据经验选取。然而，按经验确定的粗加工进给量在一些特殊情况下，如切削力很大、工件长径比很大、刀杆伸出长度很大时，有时还需对选定的进给量进行修正。 根据已选定的背吃刀量 ap、进给量 f，查切削手册可得切削速度 Vc 切削速度的选择 粗加工时，ap 、f 较大，所以Vc较低，精加工时，ap 、f较小，所以Vc较高。 工件材料强度、硬度较高时，应选较低的Vc；反之，Vc较高。 刀具材料的切削性能愈好，Vc也选得愈高。此外，在选择Vc时，还应考虑以下几点： 精加工时，应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域。 断续切削时，

19、为减小冲击和热应力，宜适当降低Vc。 在易发生振动情况下，Vc应避开自激振动的临界速度。 加工大件、细长件、薄壁件以及带外皮的工件时，应选用较低的Vc。任务三 车槽和切断任务描述 在完成端面车削、外圆车削、台阶车削的基础上，本任务就是根据车削加工工艺，在车床上利用切断刀进行切断、备料等，利用切槽刀进行各类槽的加工知识储备 在车削加工中，把棒料或工件切成两段（或多段）的加工方法叫切断；车削外圆及轴肩部分的沟槽，称为车外沟槽。槽一般在轴类零件和套类零件上经常见到，常见的沟槽如图所示： a）45沟槽 （b）外圆沟槽 （c）内孔沟槽 （d）端面槽 1.选择、装夹切断刀切断刀是以横向进给为主，前端的切削刃是主切削刃，两侧的切削刃是副切削刃。装夹切断刀的操作要领主要有：（1）关闭车床电源，将刀架尽量远离卡盘和工件，以防发生碰撞；（2）切断刀伸出不宜太长（一般比工件半径长5mm左右），否则容易产生振动和损坏刀具；（3）切断刀的中心