中職機械制造專業(yè)（外研社職業(yè)教育與研究）項目二

項目2軸類零件加工學(xué)習(xí)內(nèi)容【案例導(dǎo)入】傳動軸零件圖一、軸類零件的加工特點

軸類零件主要功用是支承傳動件（齒輪、帶輪、離合器等）、傳遞扭矩和承受載荷，保證裝在軸上的零件具有一定的回轉(zhuǎn)精度。

從結(jié)構(gòu)特征來看，是長度L大于直徑d的旋轉(zhuǎn)體零件。其加工表面主要是內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽、溝槽等。任務(wù)2.1

軸類零件工藝特征分析常見軸的軸類二．軸類零件的技術(shù)要求在軸上軸與軸承配合的外圓柱面，稱為支承軸頸。軸與傳動件配合的外圓柱面稱為配合軸頸。1．尺寸精度支承軸頸通常是軸類零件的主要表面，它影響軸的旋轉(zhuǎn)精度與工作狀態(tài)，精度要求最高，為IT5～IT7；配合軸頸的尺寸精度要求可低一些，為IT6～IT9。2．形狀精度軸類零件的形狀精度主要指支承軸頸的圓度、圓柱度，一般限制在直徑公差范圍內(nèi)，對精度要求高的軸，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注其形狀公差。3．位置精度保證配合軸頸相對支承軸頸的同軸度或跳動量，是軸類零件位置精度的普遍要求。一般精度軸，徑向圓跳動為0.01～0.03mm，高精度的軸為0.001～0.005mm。4．表面粗糙度支承軸頸和重要表面的表面粗糙度Ra值常為0.16～0.63μm，配合軸頸和次要表面的表面粗糙度Ra值為0.63～2.5μm。三．軸類零件材料、毛坯及熱處理1．軸類零件的材料

一般軸類零件常選用45鋼，重要表面經(jīng)局部淬火后再回火，表面硬度可達45～52HRC。

中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學(xué)性能。

精度較高的軸，可用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻感應(yīng)加熱淬火后再回火，表面硬度可達50～58HRC。高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMoTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAIA中碳合金滲氮鋼。2．軸類零件的毛坯

軸類毛坯制造方法主要與零件的使用要求和生產(chǎn)類型有關(guān)。1）光軸或直徑相差不大的階梯軸，一般選用棒料；2）比較重要或直徑相差較大的軸，大都選用鍛件；3）只有某些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸（如曲軸），在質(zhì)量允許時才采用鑄件。

3．軸類零件的熱處理

軸的鍛造毛坯在加工之前，需進行正火或退火處理。

凡要求局部表面淬火的軸，須在淬火前安排調(diào)質(zhì)處理。當(dāng)毛坯加工余量較大時，調(diào)質(zhì)放在粗車之后、半精車之前；當(dāng)毛坯余量較小時，調(diào)質(zhì)可安排在粗車之前進行。表面淬火一般放在精加工之前。

對于精度要求較高的軸，在局部淬火和粗磨后，還需安排低溫時效處理；對于整體淬火的精密軸，在淬火粗磨后，要經(jīng)過較長時間的低溫時效處理；對于精度更高的軸，在淬火之后，一般采用冰冷處理方法進行定性處理。任務(wù)2.2認(rèn)識車床一．車床的概述及工藝范圍

車床依靠車刀和工件之間的相對運動來形成被加工零件的表面。其運動包括表面成形運動（即工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的直線運動）和輔助運動。車削時，工件的旋轉(zhuǎn)運動是主運動；車刀的縱向、橫向運動是進給運動。車床的種類臥式車床立式車床半自動車床六角車床1、車床的組成

CA6140型臥式車床外形圖1－主軸箱；2－卡盤；3－床鞍；4－刀架；5－冷卻管；6－尾座；7－絲杠；8－光杠；9－床身；10－操縱桿；11－溜板箱；12－盛液盤；13－進給箱；14－交換齒輪箱

（1）主軸箱1支承主軸并通過操縱機構(gòu)變換主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速，主軸通過卡盤帶工件旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)主運動。（2）交換齒輪箱14將主軸的運動傳遞給進給箱傳動軸，并與進給箱的齒輪變速機構(gòu)配合，用于車削各種不同導(dǎo)程的螺紋。（3）進給箱13是進給傳動系統(tǒng)的變速機構(gòu)。它把交換齒輪箱傳遞過來的運動，經(jīng)過變速后傳遞給絲杠7，以實現(xiàn)車削各種螺紋；傳遞給光杠8，以實現(xiàn)機動進給。（4）溜板箱11接受光杠或絲杠傳遞的運動，以驅(qū)動床鞍和中、小滑板及刀架實現(xiàn)車刀的縱向、橫向進給和快速移動。（5）刀架4：用來夾持車刀并帶動車刀作縱向、橫向或斜向運動。（6）尾座6：可沿導(dǎo)軌縱向移動，調(diào)整位置，可安裝頂尖、鉆頭、鉸刀等。（7）床身、床腿：用來支承和連接各主要部件的基礎(chǔ)構(gòu)件。

2.工藝范圍及應(yīng)用3、車床型號CA6140C——機床類別代號（車床類）A——機床特性代號（結(jié)構(gòu)特性）6——機床組別代號（落地及臥式車床組）1——機床系別代號（臥式車床系）40——機床主參數(shù)代號（最大車削直徑400mm）二．CA6140型臥式車床及傳動系統(tǒng)1.主運動傳動鏈將電動機的旋轉(zhuǎn)運動傳給主軸的傳動總和，稱為主運動傳動鏈。其作用是將主電動機的運動及動力傳給主軸，使主軸帶動工件實現(xiàn)主運動。

2.車削螺紋傳動鏈車米制螺紋時傳動鏈結(jié)構(gòu)式3．縱向、橫向機動進給傳動鏈任務(wù)2.3選用車刀一．切削運動與切削用量1．切削運動主運動：形成機床切削速度或消耗主要動力的工作運動。進給運動：使工件的多余材料不斷被去除的工作運動。

車削時，工件的旋轉(zhuǎn)運動是主運動；車刀的縱向、橫向運動是進給運動。

車削時工件上的三個表面已加工表面：工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。待加工表面：工件上有待切除的表面。過渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面。2、切削用量（1）切削速度

n——工件或刀具的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

d——工件或刀具選定點的旋轉(zhuǎn)直徑，單位為mm。（2）進給量f：工件轉(zhuǎn)一周，刀具在進給方向上相對于工件的位移量。[f]—mm/r

進給速度vf是指切削刃選定點相對工件進給運動的瞬時速度，單位為mm/s（mm/min、m/min）。（3）背吃刀量（切削深度）

ap——背吃刀量，單位為mm；dw——待加工表面直徑，單位為mm；

dm——已加工表面直徑，單位為mm。二．車刀的種類和用途1-45°端面車刀；2-90°外圓車刀；3-外螺紋車刀；4-70°外圓車刀；5-成形車刀；6-90°左切外圓車刀；7-切斷刀、切槽刀車刀；8-內(nèi)孔車槽車刀；9-內(nèi)螺紋車刀；10-95°內(nèi)孔車刀；11-75°內(nèi)孔車刀

名稱簡圖特點適用場合整體式用整體高速鋼制造，刃口可磨得鋒利小型車床或車有色金屬焊接式焊接硬質(zhì)合金刀片，結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活各類車刀車刀結(jié)構(gòu)類型、特點與用途名稱簡圖特點適用場合機夾式避免焊接產(chǎn)生裂紋、應(yīng)力等缺陷，刀桿利用率高，刀片可集中刃磨外圓、端面、鏜孔、切斷、螺紋車刀等可轉(zhuǎn)位式避免焊接刀缺點，刀片可快速轉(zhuǎn)位，斷屑穩(wěn)定，可使用涂層刀片大中型車床、數(shù)控機床、自動線加工外圓、端面、鏜孔等。車刀結(jié)構(gòu)類型、特點與用途三、車刀的角度1．車刀的組成刀頭（切削部分）：擔(dān)負切削工作。刀體（夾持部分）：用來裝夾車刀。前刀面：刀具上切屑流過的表面。主后刀面：與工件上過渡表面相對的刀面。副后刀面：與工件上已加工表面相對的刀面。主切削刃：前刀面和主后刀面的相交部位。副切削刃：前刀面和副后刀面的相交部位。刀尖：主切削刃和副切削刃的連接部位。2.刀具角度參考系用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面稱為刀具角度參考系。

由基面pr、切削平面ps、正交平面p0組成的坐標(biāo)系稱為正交平面參考系?；鎝r過切削刃選定點，垂直于切削速度方向的平面。正交平面p0通過切削刃上選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。切削平面ps通過切削刃上選定點，與該切削刃相切并垂直于基面的平面。正交平面參考系刀具角度3.刀具的角度1)前角γ0：前刀面與基面之間的夾角?；媲暗睹孀饔茫河绊懭锌诘匿h利程度和強度，影響切削變形和切削力。作用：減小后刀面與工件的摩擦。2)后角α0

后刀面與切削平面夾角。切削平面后刀面前角、后角的正負規(guī)定：基面前刀面切削面后刀面3)主偏角κr：主切削刃和假定進給方向在基面上投影的夾角。主偏角κr作用：改變主切削刃和刀頭的受力及散熱情況。4)副偏角κr’

作用：減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦。副偏角κr’基面投影線主切削刃刃傾角λs5)刃傾角λs在切削平面中測量，主切削刃與基面的夾角。作用：控制切屑流出方向和刀頭強度。υc刀尖為切削刃最高點時為正，反之為負。刃傾角λs影響出屑方向6）楔角β0：在正交平面內(nèi)前刀面與后刀面間的夾角。β0=900

-（γ0+α0）作用:影響刀頭強度。7）刀尖角(εr)

：主切削刃和副主切削刃在基面上投影間的夾角。εr=1800-（κr

+κr’）作用：影響刀尖強度和散熱性能。1）前角和后角的選擇前角選擇原則：在保證加工質(zhì)量和足夠的刀具耐用度的前提下，盡量選取較大的前角。后角選擇原則：在不產(chǎn)生摩擦的前提下，適當(dāng)減小后角。四、車刀幾何角度的合理選擇2）主偏角和副偏角的選擇主偏角的選擇：首先考慮工件形狀。階梯軸等于或大于900

。中間切入450~900

。副偏角的選擇：為減小摩擦選較小副偏角。一般60~80

。中間切入450~900

。3）刃傾角的選擇一般車削取零度；斷續(xù)和強力切削取負值；精車取正值。任務(wù)2.4車削加工一．工件的裝夾1、三爪自定心卡盤裝夾方法：用三爪夾住一端。特點：能自動定心，工件裝夾后一般不需找正，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。2、四爪單動卡盤裝夾方法：四個爪夾各自獨立運動，待工件旋轉(zhuǎn)中心與車床主軸旋轉(zhuǎn)中心重合后擰緊。特點：找正費時，但夾緊力較大。適用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的工件。3、兩頂尖裝夾方法：用兩頂尖頂住的裝夾方式。特點：裝夾方便，不需找正，裝夾精度高。

固定頂尖優(yōu)點：定心好、切削時穩(wěn)定性好。缺點：易磨損，易產(chǎn)生高熱，會把頂尖或中心孔燒壞。應(yīng)用：用于低速切削。

回轉(zhuǎn)頂尖優(yōu)點：頂尖與中心孔間無相對運動。缺點：定心精度較差。應(yīng)用：用于高速切削。頂尖孔（中心孔）是工件加工過程中的定位基準(zhǔn)，也是檢驗和測量基準(zhǔn)。A型中心孔B型中心孔加工中心孔的刀具是中心鉆。車完端面后，中心鉆用鉆夾裝夾在車床尾座上，低速鉆中心孔。4、一夾一頂裝夾方法：一端用三爪夾住另一端用后頂尖頂住的裝夾方式。特點：裝夾方式安全，能承受較大的軸向切削力，應(yīng)用廣泛。5.中心架和跟刀架的應(yīng)用（1）車細長軸時，把中心架直接安裝在工件中間，使用中心架可以提高工件剛性。（2）跟刀架固定在床鞍上，可以隨車刀移動，主要用于車削不允許接刀的細長軸，支承爪可抵消徑向力，增加工件剛度，減少變形。二、車刀的安裝1、裝夾車刀時，伸出長度一般不超過刀桿厚度的1.5倍，墊片要平整并與刀架對齊，以防車削時產(chǎn)生振動。2、刀尖應(yīng)與工件軸線等高。3、刀桿中心線應(yīng)與進給方向垂直4、車刀要用兩個的螺釘壓緊在刀架上，并逐個輪流擰緊。三．車削用量的合理選擇1、粗車1）原則：首先考慮提高生產(chǎn)率，并保證合理的刀具耐用度。2）選擇順序：①背吃刀量ap

；②進給量f；③切削速度vc。2、精車1）原則：必須保證加工精度和表面質(zhì)量。兼顧刀具耐用度和生產(chǎn)效率。2）選擇順序：

①選切削速度vc；②選進給量f；③選背吃刀量ap

。四．車削方法1.車外圓（1）粗車：主要考慮是提高生產(chǎn)率。在充分發(fā)揮刀具和機床性能的前提下，背吃刀量取大值，最好在一次加工行程中車完粗車余量。（2）半精車：在粗車基礎(chǔ)上，進一步提高精度和減小粗糙度數(shù)值?？勺鳛橹械染缺砻娴慕K加工，也可作為精車或磨削前的預(yù)加工。（3）精車：是指車削的末道加工。為了使工件獲得準(zhǔn)確的尺寸和規(guī)定的表面粗糙度值，在精車時，通常把車刀修磨得鋒利，高轉(zhuǎn)速和小進給量。

2.車圓錐（1）小滑板轉(zhuǎn)位法

當(dāng)內(nèi)、外錐面的圓錐角為α?xí)r，將小刀架扳轉(zhuǎn)α/2即可加工。其方法操作簡單，可加工任意錐角的內(nèi)、外錐面。其缺點是受小刀架行程的限制，不能加工較長的圓錐，且只能手動進給。（2）尾座偏移法

用來加工軸類零件或安裝在心軸上的盤套類零件的錐面。將工件或心軸安裝在前、后頂尖之間，把后頂尖（尾座）向前，或向后偏移一定距離s，使工件回轉(zhuǎn)軸線與車床軸線的夾角等于圓錐斜角α/2，即可自動走刀車削。這種方法只適宜加工長度較長、錐度較小、精度要求不高的工件，而且不能加工內(nèi)錐面。3.車普通（三角形）螺紋（1）準(zhǔn)備工作

按工件螺距調(diào)整交換齒輪和進給箱手柄，然后調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。用高速鋼車刀車塑性材料時，選擇12r/min～150r/min低速；用硬質(zhì)合金車刀車削鋼等塑性材料時，選擇480r/min左右高速。工件螺紋直徑小、螺距?。≒<2mm）時，宜選用較高的轉(zhuǎn)速；螺紋直徑大、螺距大時，應(yīng)選用較低的轉(zhuǎn)速。（2）螺紋車削方法

直進法定義：車削中只利用中滑板垂直進給，在幾次行程中車好螺紋的方法。特點：能得到比較正確的牙型，但螺紋不易車光，容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。應(yīng)用：適用于螺距小于2mm和脆性材料的螺紋車削。左右切削法定義：中滑板垂直進給同時使用小滑板的刻度使車刀左、右微量進給。特點：操作較復(fù)雜。應(yīng)用：適用于低速車削螺距大于2mm的塑性材料。斜進法定義：在中滑板進給外，小滑板向同一方向作微量進給。特點：加工面較糙，牙型欠準(zhǔn)確。應(yīng)用：只適