機械制造工藝學(xué)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(jié)構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)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(nèi)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(xué)二、軸類零件的技術(shù)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(nèi)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(xué)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(diào)質(zhì)、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(zhuǎn)的軸零件應(yīng)有靜、動平衡的要求；對有安全要求的軸件，應(yīng)安排探傷檢查。機械制造工藝學(xué)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(diào)質(zhì)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(jīng)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(xué)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(xué)第二節(jié)軸類零件外圓表面的車削加工機械制造工藝學(xué)

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(yù)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(xué)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(xué)三、細長軸外圓表面的車削

當(dāng)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(zhuǎn)離心力的作用，會產(chǎn)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(chǎn)生彎曲變形。頂尖頂?shù)镁o，車削后發(fā)生彎曲；頂?shù)盟蓵a(chǎn)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(xué)4）使用頂尖和跟刀架。

跟刀架支承塊與工件接觸要適當(dāng)，調(diào)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(diào)得太松，會使工件產(chǎn)生振動。應(yīng)用跟刀架產(chǎn)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(xiàn)問題應(yīng)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(xué)

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(xué)

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(chǎn)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(chǎn)生彈性彎曲。機械制造工藝學(xué)

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(yīng)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(xué)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(xué)（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(chǎn)率高。（2）砂輪中心磨削外圓的質(zhì)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(zhì)量分析機械制造工藝學(xué)

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(xué)

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(chǎn)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(zhì)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(xué)1、硬質(zhì)合金頂尖修研

一般在臥式車床上進行，一端硬質(zhì)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(zhì)合金頂尖在車床主軸帶動下回轉(zhuǎn),由硬質(zhì)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(chǎn)率較高，一般2-5秒即完成修研，加工質(zhì)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(xué)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(chǎn)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(diào)整費時，多用于大批大量生產(chǎn)。機械制造工藝學(xué)（三）砂帶磨削分為中心磨、無心磨、自由磨砂帶磨削設(shè)備簡單，加工成本低，生產(chǎn)效率特高，而且安全，功率利用好。機械制造工藝學(xué)（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(chǎn)率的措施機械制造工藝學(xué)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(xué)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(xué)

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(xué)第四節(jié)外圓表面的精密加工機械制造工藝學(xué)

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(xué)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(zhuǎn)（１５～１５０m/min）。磨頭作縱向進給(0.1～0.15mm/r)，同時作往復(fù)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(xué)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(zhuǎn)，工人手持工件往

復(fù)移動，使得磨痕形成近45o的網(wǎng)紋。不需復(fù)雜設(shè)備，方法簡單，易保證加工質(zhì)量，生產(chǎn)率較低?？裳心ゴ慊痄摗?/p>

不淬火鋼、

鑄鐵、

銅及其合金。機械制造工藝學(xué)2）機械研磨在研磨機上進行，生產(chǎn)率較高，多用于大批大量生產(chǎn)。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(xué)活性物質(zhì)，

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(xué)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(chǎn)生塑性變形，從而提高工件表面質(zhì)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(xué)(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(chǎn)率比研磨和桁磨高。機械制造工藝學(xué)第五節(jié)花鍵及螺紋的加工機械制造工藝學(xué)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(cè)(一)花鍵的銑削加工1)單件小批生產(chǎn),在普通銑床上用分度頭加工。2)

大批大量生產(chǎn),在花鍵銑床上,采用展成法加工,加工質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高。機械制造工藝學(xué)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(cè)

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(chǎn)率都較低,多用于單件小批生產(chǎn)。機械制造工藝學(xué)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(cè)面。該方法生產(chǎn)率和加工質(zhì)量都有所提高。因刀頭鑲有硬質(zhì)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(xué)（二）花鍵的磨削加工對加工質(zhì)量要求高、淬硬的花鍵，還需要安排磨削加工。單件小批生產(chǎn)在普通磨床上磨削,大批大量生產(chǎn)在專用花鍵磨床上磨削。磨床上磨花鍵圖機械制造工藝學(xué)二、螺紋加工

螺紋在聯(lián)接、緊固、傳動和調(diào)節(jié)等方面應(yīng)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(shù)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(xué)(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(chǎn)率較低。4）工人的技術(shù)要求高。機械制造工藝學(xué)加工外螺紋加工內(nèi)螺紋機械制造工藝學(xué)車削螺紋應(yīng)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(cè)刃夾角必須等于牙型角，車刀安裝時，中心線應(yīng)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(shù)和切削深度。3）注意切削液的選擇。機械制造工藝學(xué)二、銑削螺紋