轴类零件加工.ppt

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1、 功用功用 支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷。（一）轴类零件的功用与结构特点（一）轴类零件的功用与结构特点 特点特点 回转体零件，长度大于直径 加工表面为圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、花键、其他表面 有一定的回转精度。轴类零件的分类 光滑轴；阶梯轴；空心轴；异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、花键轴）。（二）轴类零件的技术要求（二）轴类零件的技术要求按功用和工作条件按功用和工作条件1、尺寸精度和几何形状精度、尺寸精度和几何形状精度轴颈是轴类零件的重要表面.轴颈直径精度根据使用要求通常为IT6IT9,有时可达IT5。轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制在直径公差

2、范围之内。对几何形状精度要求较高时,则应在零件图上专门标注形状公差。2、位置精度、位置精度配合轴颈配合轴颈(装配传动件的轴颈)相对支承轴颈支承轴颈(装配轴承的轴颈)的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。普通精度的轴,配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm,高精度的轴为0.0010.005mm。端面圆跳动为0.0050.01mm。3 3、表面粗糙度、表面粗糙度轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求为Ra0.630.16m。配合轴颈的表面粗糙度Ra为2.50.63m。下图为CA6140型车床主轴简图,在该图上标明了主要技术要求。（

3、三）（三）轴类零件的材料及毛坯轴类零件的材料及毛坯一般轴类45钢，正火、调质、淬火。中等精度和转速较高40Cr等合金结构钢，调质和表面淬火。高精度轴轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，调质和表面淬火。高转速和重载荷20CrMnTi、20Cr，38CrMoAl，渗碳淬火或氮化。结构复杂（曲轴）HT400、QT600、QT450、QT400。1、轴类零件的材料轴类零件的材料2、轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯一般轴棒料重要轴锻件大型、结构复杂轴铸件 单件小批生产自由锻；成批大量生产模锻 轴类零件在机械中起着突出的作用，工作中轴类零件在机械中起着突出的作用，工作中受弯曲、扭转和交变载荷，有时还得承受一定冲

4、受弯曲、扭转和交变载荷，有时还得承受一定冲击性载荷。支承轴颈处还要承受磨擦，产生摩擦击性载荷。支承轴颈处还要承受磨擦，产生摩擦热。为了保证轴件的正常工作，轴件的加工质量热。为了保证轴件的正常工作，轴件的加工质量至关重要。这就需要解决好轴件加工的工艺问题。至关重要。这就需要解决好轴件加工的工艺问题。工艺的关键问题在于防止工艺的关键问题在于防止弯曲变形、残余内弯曲变形、残余内应力和微观裂纹应力和微观裂纹的产生。为了保证轴件的质量，的产生。为了保证轴件的质量，机械加工中必须解决好一下主要工艺问题：机械加工中必须解决好一下主要工艺问题：轴类零件的定位基准轴类零件的定位基准,最常用的是两中心孔最常用的是

5、两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹等表面因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹等表面的设计基准都是轴的中心线的设计基准都是轴的中心线,采用两中心孔定位采用两中心孔定位,既既符合基准重合原则又符合基准统一原则。符合基准重合原则又符合基准统一原则。能保证工能保证工件在多次调头装夹中获得较高的位置精度件在多次调头装夹中获得较高的位置精度。粗加工时常粗加工时常采用轴的外圆表面或外圆表面与中采用轴的外圆表面或外圆表面与中心孔组合作为定位基准。心孔组合作为定位基准。1.定位基准的选择定位基准的选择（1）粗加工时，为了提高生产率，切除较多的加工余量，常可采用“一夹一顶”方式装夹工件。此时以外圆和中心孔

6、共同作定位基准。（2）两顶尖支承定位时，不宜用大的切削量加工，用于精加工。（3）当轴的长径比较小，轴上个圆柱面的位置精度要求不高，批量小时，精加工亦可采用“一夹一顶”的定位方式。（4）若轴为空心轴时，在轴两端无法加工出中心孔。此时必须在内圆柱面上倒出锥面(如有锥孔可直接使用)，用带有中心孔的锥堵或锥套心轴做定位基准。锥堵与锥套心轴 采用锥堵应注意以下几点采用锥堵应注意以下几点:锥堵应具有较高的精锥堵应具有较高的精度度,其中心孔既是锥堵本身制造的定位基准其中心孔既是锥堵本身制造的定位基准,又是磨又是磨削空心轴的精基准削空心轴的精基准,因而必须保证锥堵的锥面与中心因而必须保证锥堵的锥面与中心孔有较

7、高的同轴度。孔有较高的同轴度。另外另外,在使用锥堵时在使用锥堵时,应尽量减少锥堵装夹次数。应尽量减少锥堵装夹次数。这是因为工件锥孔与锥堵的锥角不可能完全一样这是因为工件锥孔与锥堵的锥角不可能完全一样,重重新装夹势必引起装夹误差新装夹势必引起装夹误差,故中、小批生产时故中、小批生产时,锥堵锥堵安装后一般不中途更换。安装后一般不中途更换。由于轴是多阶梯（机床主轴还带通孔）的零件,切除大量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时,一定要粗精分开,先粗后精。1)粗加工阶段:切端面钻中心孔、粗车外圆等。目的：切除大部分余量,提高生产率,留足够余量,及时发现缺陷。2)半精加工阶段:半精车外圆 各

8、次要表面的加工(铣键槽、铣花键、车螺纹等)表面淬火 目的:主要表面的精度进一步提高，为精加工留有小而均匀的余量；次要表面达到图纸要求。3)精加工阶段:主要表面(指支承面、装配定位面等)的精加工。磨削、精密磨削或光整加工各主要表面。目的:各表面都加工到图纸要求。先粗后精、粗精分开；基准先行、防止变形先粗后精、粗精分开；基准先行、防止变形 1)1)基准先行基准先行 在安排机械加工工艺时在安排机械加工工艺时,总是先加工好定位基准总是先加工好定位基准面面,即基准先行。轴件加工也总是首先安排铣端面钻即基准先行。轴件加工也总是首先安排铣端面钻中心孔中心孔,以便为后续工序准备好定位基准。以便为后续工序准备好

9、定位基准。2)2)轴中心深孔加工的安排轴中心深孔加工的安排 为了使中心孔能够在多道工序中使用为了使中心孔能够在多道工序中使用,希望深孔希望深孔加工安排在最后。但是加工安排在最后。但是,深孔加工属粗加工深孔加工属粗加工,余量大余量大,发热多发热多,变形也大变形也大,会使得加工精度难以保持会使得加工精度难以保持,故不能故不能放到最后放到最后（轴端小孔可放在最后加工）。（轴端小孔可放在最后加工）。一般深孔加工安排在外圆粗车之后一般深孔加工安排在外圆粗车之后,以便有一个以便有一个较为精确的轴颈作定位基准用来搭中心架较为精确的轴颈作定位基准用来搭中心架,这样加工出这样加工出的孔容易保证壁厚均匀。的孔容易

10、保证壁厚均匀。3)3)先加工外圆先加工外圆,再以外圆定位加工内孔。再以外圆定位加工内孔。加工阶梯外圆时加工阶梯外圆时,先加工直径较大的先加工直径较大的,后加工直后加工直径较小的径较小的,这样可避免过早地削弱工件的刚度。这样可避免过早地削弱工件的刚度。加工阶梯深孔时加工阶梯深孔时,先加工直径较大的先加工直径较大的,后加工直后加工直径较小的径较小的,这样便于使用刚度较大的孔加工工具。这样便于使用刚度较大的孔加工工具。4)4)轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加工轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加工,通通常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。行。如

11、果精车前就铣出键槽如果精车前就铣出键槽,精车时因断续切削而易精车时因断续切削而易产生振动产生振动,既影响加工质量既影响加工质量,又容易损坏刀具又容易损坏刀具,也难也难控制键槽的深度。控制键槽的深度。次要表面加工也不能放到主要表面精磨之后次要表面加工也不能放到主要表面精磨之后,否否则会破坏主要表面已获得的精度。则会破坏主要表面已获得的精度。5)6)防止加工过程中的变形，7)轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还还与所采用的热处理关系密切。与所采用的热处理关系密切。作用：作用：改善切削性能、去除内应力、提高机械性能。改善切削性能、去除内应力、提高机械性

12、能。（1 1）锻造毛坯在机加工前）锻造毛坯在机加工前,均需安排均需安排正火或退火正火或退火处处理理(含碳量大于含碳量大于(C C)=0.7)=0.7的碳钢和合金钢的碳钢和合金钢),),以使钢以使钢材内部晶粒细化材内部晶粒细化,消除锻造应力消除锻造应力,降低材料硬度降低材料硬度,改善切改善切削加工性能。削加工性能。（2 2）为了获得较好的综合力学性能）为了获得较好的综合力学性能,轴类零件常要轴类零件常要求求调质处理调质处理，一般分两种情况：，一般分两种情况：毛坯余量大时毛坯余量大时,调质安排在粗车之后、半精车之前调质安排在粗车之后、半精车之前,以以 便消除粗车时产生的残余应力。便消除粗车时产生的

13、残余应力。毛坯余量小时毛坯余量小时,调质可安排在粗车之前进行。调质可安排在粗车之前进行。调质处理可获得均匀细致的回火索氏体组织，调质处理可获得均匀细致的回火索氏体组织，以全面提高轴件的综合机械性能；并为表面淬火做以全面提高轴件的综合机械性能；并为表面淬火做准备，使表面淬火得到均匀致密的硬化层，并且使准备，使表面淬火得到均匀致密的硬化层，并且使硬化层的硬度由表面向中心逐渐降低，同时，索氏硬化层的硬度由表面向中心逐渐降低，同时，索氏体组织精加工后表面粗糙度较小。体组织精加工后表面粗糙度较小。（3）表面淬火表面淬火一般安排在精加工阶段之前一般安排在精加工阶段之前,半精加工阶段之后，使工作表面获得一定

14、的硬化半精加工阶段之后，使工作表面获得一定的硬化层，提高零件的耐磨性能。层，提高零件的耐磨性能。（4）对精度要求高的轴）对精度要求高的轴,在局部淬火后或粗在局部淬火后或粗磨之后磨之后,还需进行还需进行低温时效处理低温时效处理(在在160油中进行油中进行长时间的低温时效长时间的低温时效),以保证尺寸的稳定。以保证尺寸的稳定。（5）渗 氮 处 理渗 氮 处 理。常 用 材 料 为 氮 化 钢。常 用 材 料 为 氮 化 钢38GrMoAl。需在渗氮之前进行调质和低温时。需在渗氮之前进行调质和低温时效处理。对调质的质量要求也很严格效处理。对调质的质量要求也很严格,不仅要求不仅要求调质后索氏体组织要均

15、匀细化调质后索氏体组织要均匀细化,而且要求离表面而且要求离表面0.80.10mm层内铁素体含量不超过层内铁素体含量不超过(C)5,否则会造成氮化脆性而影响其质量。否则会造成氮化脆性而影响其质量。尺寸检验 形状检验 位置检验 5.轴类零件的检验轴类零件的检验1.1.多刀半自动车削和仿形车削多刀半自动车削和仿形车削轴类零件批量较大时轴类零件批量较大时,多采用多刀切削和仿形加多采用多刀切削和仿形加工。下图为多刀切削工。下图为多刀切削;多刀切削多刀切削是指用两把或两把以上刀具同时加工工是指用两把或两把以上刀具同时加工工件上的几个表面。多刀切削可以把几个工步合并起来件上的几个表面。多刀切削可以把几个工步

16、合并起来,使机动时间重叠。要指出的是使机动时间重叠。要指出的是,这种加工方法调整刀这种加工方法调整刀具时间较多具时间较多,且切削力较大且切削力较大,要求机床的刚性及功率要要求机床的刚性及功率要大。大。多刀车削 仿形加工是指按照预制的仿形靠模顺序将工件外形加工出来的方法。它有机械靠模仿形和液压随动靠模仿形两种。液压仿形加工可在液压半自动车床上进行,也能在卧式车床上采用液压仿形刀架来实现。液压仿形加工不仅能大大减少零件加工的辅助时间,而且产品质量稳定,调整方便,减轻了工人的劳动强度,因此已成为提高轴类零件外圆车削生产率的重要方法。仿形加工仿形加工 1)1)高速磨削高速磨削砂轮线速度高于砂轮线速度高于606080m/s80m/s的磨削的磨削,称为高速称为高速磨削。高速磨削有以下特点磨削。高速磨削有以下特点:(1)(1)提高了生产率。提高了生产率。砂轮速度提高后砂轮速度提高后,单位时单位时间进入磨削的磨粒数成比例增加间进入磨削的磨粒数成比例增加,如果还保持每颗如果还保持每颗磨粒切屑厚度与普通磨削相同磨粒切屑厚度与普通磨削相同,则进给量可以成比则进给量可以成比例加大例加大,磨削时间相应缩短。磨削