機械制造工藝學201課件

第二章軸類零件加工第一節(jié)概述一、軸類零件的功用及結構特點

軸類零件是典型的機器零件。用來支承傳動件，傳遞運動和扭矩。機械制造工藝學結構類型如下圖所示:軸長與直徑比≤12為剛性軸；軸長與直徑比＞12為撓性軸。軸的加工表面：內外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽、

橫向孔、溝槽等。機械制造工藝學二、軸類零件的技術要求1、尺寸精度主要軸頸(指配合,支承軸頸)的尺寸精度,一般為IT6-IT9，機床主軸支承軸頸的尺寸精度為IT5，甚至更高。2、幾何形狀精度主要有圓度、圓柱度的要求，一般控制在尺寸公差以內或另行標注。3、位置精度支承軸頸之間有同軸度要求,工作表面、配合表面對支承軸頸有徑向跳動要求。機械制造工藝學4、表面粗糙度:

一般為Ra0.63-0.16μm。5、熱處理為獲得具有一定強度、硬度和耐磨性及其它特殊要求的零件，通常要安排熱處理及表面處理。采用的熱處理方法有：正火、調質、高頻淬火等，為表面美觀和防腐，還安排電鍍、發(fā)藍等表面處理方法。6、其它要求對高速廻轉的軸零件應有靜、動平衡的要求；對有安全要求的軸件，應安排探傷檢查。機械制造工藝學三、軸類零件的材料1、軸類零件的材料常用材料為45#鋼；中等精度，速度較高的軸件如專用機床主軸則采用40Cr；精度較高的軸采用GCr15和65Mn等；強度高、尺寸大的軸采用38CrMnTi、40CrMnTi等合金調質鋼；高速重載工作條件下的軸，則采用20Mn2B、20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼或38CrMoAlA氮化鋼，經熱處理后，獲得較高的抗彎曲疲勞強度和較高的表面硬度、抗沖擊韌性和心部硬度。機械制造工藝學軸頸是主要的加工表面

外圓車削

外圓磨削機械制造工藝學第二節(jié)軸類零件外圓表面的車削加工機械制造工藝學

一、車削加工的各加工階段

軸類零件外圓表面的車削加工可劃分為荒車、粗車、半精車、精車和細車等各加工階段。

粗車：目的是盡快切去多余的金屬層，使工件接

近于最后的形狀和尺寸。小型軸的棒料、鑄件、鍛件可直接粗車。

半精車：中等精度表面的最終加工，精加工表面

的預加工。

精車：精車是切去余下少量的金屬層以獲得零件

所要求的精度和表面粗糙度。機械制造工藝學2、機床機械靠模仿形車床、隨動靠模仿形車床、液壓仿形車床等。機械制造工藝學三、細長軸外圓表面的車削

當工件長度與直徑比大于12倍(撓性軸)時剛性較差，若加工精度要求較高，車削過程會有困難。（一）工藝特點1）工件剛性差，受切削力、自重和旋轉離心力的作用，會產生彎曲、震動，影響其精度和表面粗糙度。2）切削中，工件受熱伸長產生彎曲變形。頂尖頂得緊，車削后發(fā)生彎曲；頂得松會產生振動；高速時彎曲變形加劇，嚴重時會使工件在頂尖卡住。3）一次走刀時間較長，刀具磨損，增加了幾何形狀誤差。機械制造工藝學4）使用頂尖和跟刀架。

跟刀架支承塊與工件接觸要適當，調得太緊，會把工件頂向車刀一邊，車出的直徑變小，形成“竹節(jié)”形；調得太松，會使工件產生振動。應用跟刀架產生缺陷的原因有很多，各個因素并不是單一的，往往是相互影響，發(fā)現問題應全面檢查，采取措施，給以消除。

因此，車削細長軸是一種難度較大的加工工藝。機械制造工藝學

1、軸的左端纏有一圈鋼絲，用三爪自定心卡盤夾緊。2、尾座頂尖改為彈簧頂尖，避免熱膨脹引起的彎曲變形。機械制造工藝學

3）使用三支承的跟刀架，使工件上下左右不能移動，提高工件剛性和軸心線穩(wěn)定性，車削時不易產生振動。

4、改變走刀方向，工件受拉；軸的左端固定,右端由彈簧頂尖支承，可自由伸縮，不易產生彈性彎曲。機械制造工藝學

5、改進刀具的幾何角度車刀的角度對工件的振動有明顯的影響，為了減少細長軸的彎曲，要求徑向切削力越小越好，應增大車刀的主偏角，減小徑向切削力。

增大前角或副刃傾角，保持刀具鋒利，減少切削熱。選用較好的刀具材料和切削液，延長刀具的使用壽命。

機械制造工藝學按采用的磨具區(qū)分：

砂輪磨削、砂帶磨削按零件定位方式區(qū)分：

中心磨削、無心磨削

一、磨削方式及其工藝特點機械制造工藝學（1）砂輪中心磨削的工藝特點

1）精度高、表面粗糙度小(外圓IT7~IT5、

表面粗糙度Ra0.8~0.2μm)

2）磨削速度高(30~50m/s)，故生產率高。（2）砂輪中心磨削外圓的質量分析

1）多角性：砂輪與工件徑向周期性振動。

（一）砂輪中心磨削的工藝特點及質量分析機械制造工藝學

2）螺旋形：砂輪微刃等高性破壞或砂輪與工件局部接觸。

3）拉毛：磨粒自銳性強，切削液不潔。

4）燒傷：進給量過大，磨刃變鈍，散熱不良。

機械制造工藝學

中心孔的修研

作為軸零件在加工過程中的主要定位精基準，對保證加工精度起著重要的作用。但是，在加工過程中力的作用，及熱處理的影響，都會使中心孔定位面產生變形,將直接影響定位精度。為此，須對中心孔進行修研，其方法有:1、硬質合金頂尖修研2、鑄鐵頂尖修研3、用油石或橡膠砂輪頂尖修研4、環(huán)氧樹脂頂尖修研機械制造工藝學1、硬質合金頂尖修研

一般在臥式車床上進行，一端硬質合金頂尖,另一端普通頂尖，工件安裝在兩頂尖之間，工人手持工件不動，硬質合金頂尖在車床主軸帶動下回轉,由硬質合金頂尖上的棱邊切除掉一層微薄的金屬,從而校正了中心孔的定位精度。

此種修研方法，生產率較高，一般2-5秒即完成修研，加工質量高，圓度達0.001mm,粗糙度Ra0.63–0.32μm,適用于一般精度軸類零件中心孔的修研。機械制造工藝學橫向進給磨削法（切入法）工件不作縱向進給，砂輪作連續(xù)的徑向切入，至所需尺寸。如圖所示：砂輪無心磨削的特點加工精度可達IT6、表面粗糙度達Ra0.8～0.2μm磨削效率高。軸上若有軸向溝槽和平面，則會產生較大的圓度誤差，工件的相互位置精度難以保證。無心磨床調整費時，多用于大批大量生產。機械制造工藝學（三）砂帶磨削分為中心磨、無心磨、自由磨砂帶磨削設備簡單，加工成本低，生產效率特高，而且安全，功率利用好。機械制造工藝學（1）縮短輔助時間（2）縮短機動時間

1）高速磨削：

高強度砂輪，速度高達45m/s（普通35m/s以下）,可提高磨削

效率30~50%。

二、提高外圓磨削生產率的措施機械制造工藝學2）強力磨削：強力磨削的磨削力、磨削熱均很大。要求磨床功率大、剛度好，加強砂輪防護和強制冷卻。較高的砂輪速度，較大的磨削深度，磨削深度可達6mm以上。較小的縱向進給量,直接從毛坯磨出加工表面，Ra0.8~0.4μm。機械制造工藝學3）增大磨削面：

寬砂輪磨削多砂輪磨削采用多個砂輪組合對

多個軸頸同時磨削以

提高磨削效率。機械制造工藝學

一、細車一種光整加工方法：切削深度小(0.05～0.03mm)、進給量?。?.02～0.12mm/r）、切削速度高(120～600m/min)，有較高加工精度和較小的表面粗糙度。

二、高精度磨削表面粗糙度在Ra0.16μm以下的磨削工藝。包括：精密磨削（Ra0.16～0.06μm）超精密磨削（Ra0.04～0.02μm）鏡面磨削（Ra＜0.01μm）機械制造工藝學第四節(jié)外圓表面的精密加工機械制造工藝學

采用高精度磨床，提高工件定位基準精度，合理選用砂輪磨粒粒度并對砂輪進行精細修整，使砂輪表面的磨粒形成許多微小切削刃，稱等高微刃。使磨痕更細小。以獲得更低的表面粗糙度。

砂輪微粒的作用機械制造工藝學三、超精加工

用細磨條進行精密磨削的光整加工方法。主要降低表面

粗糙度。Ra0.08～0.01μm。磨頭以恒定壓力（15N/cm2）輕壓在工件表面上，工件低速回轉（１５～１５０m/min）。磨頭作縱向進給(0.1～0.15mm/r)，同時作往復振動，頻

率1000～1400str/min，振幅3～8mm，磨粒在工件表面的

運動軌跡形成正弦波。如圖所示：（1）強烈切削階段（2）正常切削階段（3）微弱切削階段（4）自動停止階段機械制造工藝學四、研磨

采用磨具和磨料從工件表面上去除一層極微薄的金屬，從

而達到高精度、低粗糙度的光整加工方法。加工余量一般為0.01-0.02mm。能提高工件表面幾何形狀精度，但不能

提高表面間的位置精度。

1）手工研磨在車床上進行，雙頂尖裝夾，工件回轉，工人手持工件往

復移動，使得磨痕形成近45o的網紋。不需復雜設備，方法簡單，易保證加工質量，生產率較低。可研磨淬火鋼、

不淬火鋼、

鑄鐵、

銅及其合金。機械制造工藝學2）機械研磨在研磨機上進行，生產率較高，多用于大批大量生產。3)研具材料與研磨劑1）研具材料：硬度低于工件，以便磨料嵌入研具表面，發(fā)揮切削作用。研具材料組織要均勻有一定的耐磨性，常用鑄鐵、銅、巴氏合金、硬木等。2）研磨劑：磨料：極細的磨?；蛭⒎?。

粗研粒度號２４０－Ｗ１４，

精研粒度號Ｗ１４－Ｗ５。研磨液：植物或礦物油，加入油酸、硬脂

酸、工業(yè)甘油等化學活性物質，

以冷卻、潤滑、沖排屑末，使表

面的微觀凸峰易于切除。機械制造工藝學圓柱滾子的研磨圖五、滾壓加工

利用金屬的塑性變形，從而達到改變工件表面性能、形狀和尺寸的一種無屑加工。(一)滾壓加工原理

在常溫下，用滾壓輪或滾珠，對工件表面進行擠壓，使之產生塑性變形，從而提高工件表面質量。

由于擠壓的冷作硬化作用，工件的表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性及疲勞強度均有一定程度的提高。機械制造工藝學(二)滾壓加工特點1）滾壓前加工表面的粗糙度不大于Ra5μm。直徑加工余量0.02～0.03mm，滾壓后的粗糙度可達

Ra0.63～0.16μm。2）滾壓使加工表面粗糙度變小，但形狀精度和相互位置精度取決于前道工序。3）滾壓工件的材料一般是塑性金屬，且材料組織均勻。4）滾壓加工的生產率比研磨和桁磨高。機械制造工藝學第五節(jié)花鍵及螺紋的加工機械制造工藝學一、花鍵的加工

齒形：矩形、三角形、漸開線形、梯形等

定心方式：大徑、小徑和鍵側(一)花鍵的銑削加工1)單件小批生產,在普通銑床上用分度頭加工。2)

大批大量生產,在花鍵銑床上,采用展成法加工,加工質量好,生產效率高。機械制造工藝學盤銑刀銑花鍵銑削步驟:先用兩個三面刃銑刀銑花鍵的兩個側

面,再銑空鍵槽,最后用成形銑刀銑出

花鍵的其它部份。加工精度和生產率都較低,多用于單件小批生產。機械制造工藝學飛刀銑花鍵銑削步驟:先用成形刀具銑出花鍵槽，再用兩把偏刀銑花鍵的兩個側面。該方法生產率和加工質量都有所提高。因刀頭鑲有硬質合金，銑削速度較高，故稱為“飛刀高速銑花鍵”。機械制造工藝學（二）花鍵的磨削加工對加工質量要求高、淬硬的花鍵，還需要安排磨削加工。單件小批生產在普通磨床上磨削,大批大量生產在專用花鍵磨床上磨削。磨床上磨花鍵圖機械制造工藝學二、螺紋加工

螺紋在聯接、緊固、傳動和調節(jié)等方面應用廣泛。按牙型的不同,分為:三角螺紋(普通螺紋、英制螺紋)、梯形螺紋、方牙螺紋和模數螺紋等。

名稱普通螺紋管螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋矩形螺紋特征代碼MGTrB無

圖樣機械制造工藝學(一)車削螺紋1）螺紋車削是最常用，最簡單的加工方法。各種

牙型的螺紋均可車削。2）達到較高的尺寸精度7-6級,Ra3.2-1.6μm。3）生產率較低。4）工人的技術要求高。機械制造工藝學加工外螺紋加工內螺紋機械制造工藝學車削螺紋應注意的問題1）為獲得正確的牙型，需正確刃磨和安裝車刀，螺紋車

刀兩側刃夾角必須等于牙型角，車刀安裝時，中心線應與工件相互垂直。

精車刀（前角γ0=0o）刀尖必須與螺紋軸線等高。2）粗、精車分開，正確進刀，控制走刀次數和切削深度。3）注意切削液的選擇。機械制造工藝學二、銑削螺紋