轴类零件加工工艺分析四课件

轴类零件加工工艺陈仁祥博士副教授轴类零件加工工艺陈仁祥博士副教授轴类零件加工工艺一 、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轴类零件加工工艺一 、轴类零件的功用及结构特点轴的分类分类：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 轴类零件的功用及结构特点

轴的类型 轴类零件的功用及结构特点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。轴类零件的主要技术要求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材料和毛坯轴类零件的预加工

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。轴类零件的预加工二单元 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．轴类零件的毛坯二单元 轴类零件的工艺分析轴类零件的主要技术要求三单元 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

（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（1）支承轴颈的技术要求表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表2-1传动轴加工工艺过程工序号工序工序内容工序简图定位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（续）工序号工序工序内容工序简图定位设备5车双顶尖装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）工序号工序工序内容工序简图定位设备8铣铣两个键槽及一个止动垫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金属切削基础知识一 切削运动和削用量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（1）主运动2．切削用量

（2）进给量（3）背吃刀量进给量和背吃刀量（2）进给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 刀具切削部分的组成及几何角度车刀的组成

（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（1）前面刀尖形状2．标注刀具几何角度的参考系

正交平面参考系2．标注刀具几何角度的参考系

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（1）基面

金属切削过程

1．切屑的形成切屑形成 金属切削过程切屑形成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2．切屑的类型切屑类型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3．积屑瘤积屑瘤4．切削力（1）切削力的来源和分解

切削力的分解4．切削力

（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（2）切削功率 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5．切削热与切削温度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6．刀具的磨损和耐用度刀具磨损的形式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）前、后面同时磨损。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（3）刀具的磨钝标准，见表2-2。表2-2

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 刀具材料及其选用

（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。（2）硬质合金

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 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）通用床型号示例表2-4机床的类和分类代号类车钻镗磨床齿轮螺纹铣刨

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 机床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 车床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CA6140型卧式车床外形1．CA6140型卧式车床的主要组

（1）床身（2）主轴箱（3）进给箱（4）溜板箱（5）刀架部件（6）尾座（1）床身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2．CA6140型卧式车床主要技术参数CA6140型车床的传

（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)注：表中k为螺纹线数。（1）主运动表2-6螺距参数及其与螺距、导程表2-7CA6140型车床的各种标准螺距参数

uj

Ub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)566472808896283236404448141618202224789101112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

（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416416ubuj1/81/81/41/2111/21/811/426/280.280.080/160.330.661.593.166.3328/280.0320.090.180.360.711.472.935.8732/280.0360.100.200.410.811.292.575.1436/280.0390.110.230.460.911.152.284.5619/140.0430.120.240.480.961.092.164.3220/140.0460.130.260.511.021.032.054.1133/210.0500.140.280.561.120.941.873.7436/210.0540.150.300.611.220.861.713.42（3）纵向与横向进给运动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4．CA6140型卧式车床的主要部件结构CA6140型卧式车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2）传动轴及其支承的结构主轴前端结构4）六级变速操纵机构

六级变速操纵机构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（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

凸轮旋转角度滑移齿轮位置0°90°180°270°z=25(Ⅻ)左右右左z=25(XV)右左左右z=28(XVII)左左右右接通米制路线光杠进给接通英制路线光杠进给接通英制路线光杠进给接通光制路线光杠进给

传动方式的转变见表2-10。表2-10螺纹种类及丝杠、光杠转换表

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。 磨床2．磨削的工艺范围磨削工艺范围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

3．砂轮表2-11常用磨料系别名称代号特性适用范围氧化物系棕刚玉A含91%~96%氧化铝。呈蓝色或棕褐色。硬度高，韧性好，价格便宜磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁等白刚玉WA今97~99%氧化铝。白色。比棕刚玉硬度高，韧性低，磨削时发热少，易碎裂，自锐性好精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件，刃磨及研磨刀具碳化物系黑碳化硅C含95%以上碳化硅。黑色或深蓝色。硬度比刚玉高，但韧性低，电导性、热导性好磨脆性材料，如铸铁、铝及非金属材料绿碳化硅GC含97%以上碳化硅。呈绿色。硬度和脆性比黑碳化硅更高，电导性、热导性好磨硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷以及珩磨发动机缸套表2-11常用磨料系别名称代号特性系别名称代号特性适用范围高硬磨料人造金钢石MBD无色透明或淡黄色、乳白色。硬度高，比天然金刚石性脆。价高磨削硬质合金、宝石等高硬度材料立方氮化硼CBN棕黑色，磨粒锋利。硬度稍低于金刚石，与铁元素亲合力小磨削或研磨高硬高、高韧性的难加工材料，如不锈钢、高碳钢等注：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）系别名称代号特性适用范围高硬磨料人造金钢石MBD无色表2-12磨料粒度的适用粒度号适用范围粒度号适用范围12~20粗磨、荒磨、打磨毛刺等100~240精磨、精密磨、超精磨、珩磨、成形磨、工具刃磨等22~40修磨钢坯、打磨铸件毛刺、切断钢坯、磨电瓷和耐火材料240~W20精磨、精密磨、超精磨、珩磨、超级光磨、小螺距螺纹磨等46~60外圆、内圆、平面、无心磨、工具磨60~90外圆、内圆、平面、无心磨、工具磨等半精磨、精磨和成形磨W20~更细精磨、精细磨、超精磨、镜面磨、超级光磨、制造研磨剂等表2-12磨料粒度的适用粒度号适用范围粒度号适表2-13磨具硬度等级及代号硬度等级大级超软软中软中中硬硬超硬小级—软1软2软3中软1中软2中1中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2—新标准代号D,E,FGHJKLMNPQRSTY旧标准代号CRR1R2R3ZR1ZR2Z1Z2ZY1ZY2ZY3Y1Y2CY表2-14磨具的组织号组织号01234567891011121314磨粒率/%（磨粒占砂轮体积）626058565452504846444240383634类别紧密中等疏松应用精磨、成形磨淬火工件、刀具韧性大和硬度低的金属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。表2-13磨具硬度等级及代号硬度大级超软软中软中中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、代号及主要用砂轮名称简图代号尺寸表示法主要用途平形砂轮PD×H×D磨外圆、内圆、平面、螺纹和无心磨等双斜边砂轮PSXD×H×d×a×a磨齿轮和螺纹双面凹砂轮PSAD×H×d×d1×H1×H2×r磨外圆、无心磨和刃磨刀具6）形状与尺寸，各种砂轮的形状、代号及主要用砂轮名称简图代号尺寸表示法主要用途筒形砂轮ND×H×d立轴平磨杯形砂轮BD×H×d×d1×H1×r磨平面、内圆及刃磨刀具碗形砂轮BWD×H×d×d1×H1×r×α×β磨导轨及刃磨刀具（续）砂轮名称简图代号尺寸表示法主要用途筒形ND×H×d立

（2）砂轮的平衡、安装和修改砂轮的安装（2）砂轮的平衡、安装和修改砂轮的安装砂轮的修整砂轮的修整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4．外圆磨床M1432A型万能外圆磨床无心磨削示意图无心磨削示意图

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 车削加工刀具及切削用量选择 常用车刀的种类车刀

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

名称特点适用场合整体式用整体高速钢制造，刃口可高枕而卧得较锋利小型车床或加工有色金属焊接式焊接硬质合金或高速钢刀片，结构紧凑，使用灵活各类车刀特别是小刀具机夹式避免了焊接产生的应力、裂纹等缺陷，刀杆利用谐调。刀片可集中刃磨获得所需参数，使用灵活方便外圆、端面、镗孔、切断、螺纹车刀等可转位式避免了焊接产生的应力、裂纹等缺陷，刀杆利用率高。刀片可集中刃都用钝后，才需要换刀片，生产率高；断屑稳定，可使用涂层刀片大中型车床加工外圆、端面、镗孔。特别适用于自动线和数控机床车刀的四种结构类型的特点与用途见表2-16。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2．车刀的类型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工件材料合理前角粗车精车低碳钢20°~25°25°~30°中碳钢10°~15°15°~20°合金钢10°~15°15°~20°淬火钢-15°~-5°不锈钢（奥氏体）15°~20°20°~25°灰铸铁10°~15°50°~10°铜及铜合金10°~15°50°~10°铝及铝合金30°~35°35°~40°任务二 刀具几何角度的合理选择表2-17硬质合金刀具合理

（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（2）根据刀具材料选择表2-18硬质合金刀具合理后角参考值工件材料合理后角粗车精车低碳钢8°~10°10°~12°中碳钢5°~7°6°~8°合金钢5°~7°6°~8°淬火钢8°~-10°不锈钢（奥氏体）6°~8°8°~10°灰铸铁4°~6°6°~8°铜及铜合金6°~8°6°~8°铝及铝合金8°~10°10°~12°钛合金σb<1.177GPa10°~15°表2-18硬质合金刀具合理后角参考值工件材料合理后角粗车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

工作条件主偏角κr系统刚性大、背吃刀量较小、进给量较大、工件材料硬度高10°~30°系统刚性大，加工盘类零件30°45°系统刚性较小，背吃刀量较大或有冲击时60°~75°系统刚性小，车台阶轴、车槽及切断90°~95°3.主偏角的选择表2-19主偏角的参考值工作条件主偏角

（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。（2）加工材料；刃倾角对屑流向的影响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 切削用量的选择表2-20硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量工件材料车刀刀杆尺寸/mm工件直径/mm背吃刀量ap/mm≤3>3~5>5~8>8~12>12进给量f/(mm/r)碳素结构钢、合金结构钢及耐热钢16×252040601004000.3~0.40.4~0.50.5~0.70.6~0.90.8~1.2—0.3~0.40.4~0.60.5~0.70.7~1.0——0.3~0.50.5~0.60.6~0.8———0.4~0.50.5~0.6—————20×3025×252040601004000.3~0.40.4~0.50.6~0.70.8~1.01.2~1.4—0.3~0.40.5~0.70.7~0.91.0~1.2——0.4~0.60.5~0.70.8~1.0———0.4~0.70.6~0.9————0.4~0.6表2-20硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量工件材料车工件材料车刀刀杆尺寸/mm工件直径/mm背吃刀量ap/mm≤3>3~5>5~8>8~12>12进给量f/(mm/r)铸铁及铜合金16×2540601004000.4~0.50.6~0.80.8~1.21.0~1.4—0.5~0.80.7~1.01.0~1.2—0.4~0.60.6~0.80.8~1.0——0.5~0.70.6~0.8————20×3025×2540601004000.4~0.50.6~0.90.9~1.31.2~1.8—0.5~0.80.8~1.21.2~1.6—0.4~0.70.7~1.01.0~1.3——0.5~0.80.9~1.1———0.7~0.9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）工件材料车刀刀杆尺寸/mm工件直径/mm背吃刀量ap/mm≤

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 提高外圆表面车削生产率的措施七单元 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。七单元 车削加工方法任务一 车刀的刃磨任务三 工件的装夹方法1．卡盘装夹（1）三爪自定心卡盘任务三 工件的装夹方法

（2）四爪单动卡盘

四爪单动卡盘及工件的找正（2）四爪单动卡盘2．花盘装夹2．花盘装夹3．顶尖装夹

双顶尖装夹工作3．顶尖装夹4．一夹一顶装夹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5．中心架和跟刀架的应用用中心架车长轴2）车端面和钻中心孔应用中心架车端面2）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（2）跟刀架的应用跟刀架

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 车削难加工工件的技术性措施调整套筒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2．利用跟刀架车削线长轴毛坯轴装夹与反方向走刀车削示意图

轴类零件加工中常用的量具

游标卡尺 轴类零件加工中常用的量具 游标卡尺

千分尺

外径千分尺

内径千分尺 千分尺深度千分尺深度千分尺千分尺读数示例千分尺读数示例

百分表和千分表

百分表齿轮式百分表传动原理示意图 百分表和千分表齿轮式百分表传动原理示意图杠杆百分表杠杆百分表

杠杆千分尺任务五 光滑极限量规 杠杆千分尺

1．轴用量规类型（1）圆柱环规。（2）双头卡规。（3）单头双极限卡规。轴用量规1．轴用量规类型轴用量规2．卡规的使用卡规开口尺寸与轴径的关系2．卡规的使用卡规开口尺寸与轴径的关系轴径合格轴径合格轴径过大轴径过大轴直径过小轴直径过小谢谢！谢谢！轴类零件加工工艺陈仁祥博士副教授轴类零件加工工艺陈仁祥博士副教授轴类零件加工工艺一 、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轴类零件加工工艺一 、轴类零件的功用及结构特点轴的分类分类：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 轴类零件的功用及结构特点

轴的类型 轴类零件的功用及结构特点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。轴类零件的主要技术要求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材料和毛坯轴类零件的预加工

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。轴类零件的预加工二单元 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．轴类零件的毛坯二单元 轴类零件的工艺分析轴类零件的主要技术要求三单元 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

（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（1）支承轴颈的技术要求表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表2-1传动轴加工工艺过程工序号工序工序内容工序简图定位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（续）工序号工序工序内容工序简图定位设备5车双顶尖装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）工序号工序工序内容工序简图定位设备8铣铣两个键槽及一个止动垫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金属切削基础知识一 切削运动和削用量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（1）主运动2．切削用量

（2）进给量（3）背吃刀量进给量和背吃刀量（2）进给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 刀具切削部分的组成及几何角度车刀的组成

（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（1）前面刀尖形状2．标注刀具几何角度的参考系

正交平面参考系2．标注刀具几何角度的参考系

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（1）基面

金属切削过程

1．切屑的形成切屑形成 金属切削过程切屑形成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2．切屑的类型切屑类型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3．积屑瘤积屑瘤4．切削力（1）切削力的来源和分解

切削力的分解4．切削力

（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（2）切削功率 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5．切削热与切削温度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6．刀具的磨损和耐用度刀具磨损的形式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）前、后面同时磨损。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（3）刀具的磨钝标准，见表2-2。表2-2

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 刀具材料及其选用

（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。（2）硬质合金

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 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）通用床型号示例表2-4机床的类和分类代号类车钻镗磨床齿轮螺纹铣刨

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 机床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 车床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CA6140型卧式车床外形1．CA6140型卧式车床的主要组

（1）床身（2）主轴箱（3）进给箱（4）溜板箱（5）刀架部件（6）尾座（1）床身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2．CA6140型卧式车床主要技术参数CA6140型车床的传

（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)注：表中k为螺纹线数。（1）主运动表2-6螺距参数及其与螺距、导程表2-7CA6140型车床的各种标准螺距参数

uj

Ub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)566472808896283236404448141618202224789101112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

（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416416ubuj1/81/81/41/2111/21/811/426/280.280.080/160.330.661.593.166.3328/280.0320.090.180.360.711.472.935.8732/280.0360.100.200.410.811.292.575.1436/280.0390.110.230.460.911.152.284.5619/140.0430.120.240.480.961.092.164.3220/140.0460.130.260.511.021.032.054.1133/210.0500.140.280.561.120.941.873.7436/210.0540.150.300.611.220.861.713.42（3）纵向与横向进给运动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4．CA6140型卧式车床的主要部件结构CA6140型卧式车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2）传动轴及其支承的结构主轴前端结构4）六级变速操纵机构

六级变速操纵机构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（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

凸轮旋转角度滑移齿轮位置0°90°180°270°z=25(Ⅻ)左右右左z=25(XV)右左左右z=28(XVII)左左右右接通米制路线光杠进给接通英制路线光杠进给接通英制路线光杠进给接通光制路线光杠进给

传动方式的转变见表2-10。表2-10螺纹种类及丝杠、光杠转换表

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。 磨床2．磨削的工艺范围磨削工艺范围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

3．砂轮表2-11常用磨料系别名称代号特性适用范围氧化物系棕刚玉A含91%~96%氧化铝。呈蓝色或棕褐色。硬度高，韧性好，价格便宜磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁等白刚玉WA今97~99%氧化铝。白色。比棕刚玉硬度高，韧性低，磨削时发热少，易碎裂，自锐性好精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件，刃磨及研磨刀具碳化物系黑碳化硅C含95%以上碳化硅。黑色或深蓝色。硬度比刚玉高，但韧性低，电导性、热导性好磨脆性材料，如铸铁、铝及非金属材料绿碳化硅GC含97%以上碳化硅。呈绿色。硬度和脆性比黑碳化硅更高，电导性、热导性好磨硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷以及珩磨发动机缸套表2-11常用磨料系别名称代号特性系别名称代号特性适用范围高硬磨料人造金钢石MBD无色透明或淡黄色、乳白色。硬度高，比天然金刚石性脆。价高磨削硬质合金、宝石等高硬度材料立方氮化硼CBN棕黑色，磨粒锋利。硬度稍低于金刚石，与铁元素亲合力小磨削或研磨高硬高、高韧性的难加工材料，如不锈钢、高碳钢等注：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）系别名称代号特性适用范围高硬磨料人造金钢石MBD无色表2-12磨料粒度的适用粒度号适用范围粒度号适用范围12~20粗磨、荒磨、打磨毛刺等100~240精磨、精密磨、超精磨、珩磨、成形磨、工具刃磨等22~40修磨钢坯、打磨铸件毛刺、切断钢坯、磨电瓷和耐火材料240~W20精磨、精密磨、超精磨、珩磨、超级光磨、小螺距螺纹磨等46~60外圆、内圆、平面、无心磨、工具磨60~90外圆、内圆、平面、无心磨、工具磨等半精磨、精磨和成形磨W20~更细精磨、精细磨、超精磨、镜面磨、超级光磨、制造研磨剂等表2-12磨料粒度的适用粒度号适用范围粒度号适表2-13磨具硬度等级及代号硬度等级大级超软软中软中中硬硬超硬小级—软1软2软3中软1中软2中1中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2—新标准代号D,E,FGHJKLMNPQRSTY旧标准代号CRR1R2R3ZR1ZR2Z1Z2ZY1ZY2ZY3Y1Y2CY表2-14磨具的组织号组织号01234567891011121314磨粒率/%（磨粒占砂轮体积）626058565452504846444240383634类别紧密中等疏松应用精磨、成形磨淬火工件、刀具韧性大和硬度低的金属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。表2-13磨具硬度等级及代号硬度大级超软软中软中中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、代号及主要用砂轮名称简图代号尺寸表示法主要用途平形砂轮PD×H×D磨外圆、内圆、平面、螺纹和无心磨等双斜边砂轮PSXD×H×d×a×a磨齿轮和螺纹双面凹砂轮PSAD×H×d×d1×H1×H2×r磨外圆、无心磨和刃磨刀具6）形状与尺寸，各种砂轮的形状、代号及主要用砂轮名称简图代号尺寸表示法主要用途筒形砂轮ND×H×d立轴平磨杯形砂轮BD×H×d×d1×H1×r磨平面、内圆及刃磨刀具碗形砂轮BWD×H×d×d1×H1×r×α×β磨导轨及刃磨刀具（续）砂轮名称简图代号尺寸表示法主要用途筒形ND×H×d立

（2）砂轮的平衡、安装和修改砂轮的安装（2）砂轮的平衡、安装和修改砂轮的安装砂轮的修整砂轮的修整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