減速箱輸出軸的切削加工工藝

1、. 減速箱輸出軸的切削加工工藝一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)： ·了解銑削、刨削、拉削和磨削的加工特點及應(yīng)用；·掌握在刨床、銑床上加工水平面、垂直面及溝槽的操作；·掌握在平面磨床及外圓磨床上進(jìn)行磨削的基本操作；·熟悉在鉆削和鏜削孔的基本操作。能力目標(biāo)：·能正確選擇簡單零件的加工工藝流程；·能獨立完成簡單零件的切削加工。二、任務(wù)引入圖7-25 輸出軸減速箱中的輸出軸如圖7-25所示，屬于階梯軸。階梯軸是軸類零件中用得最多的一種，它一般由外圓、軸肩、螺紋、螺紋退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。車削和磨削是加工階梯軸零件的主要加工方法，其一般的加工工序

2、安排為：準(zhǔn)備毛坯正火切端面打中心孔粗車調(diào)質(zhì)半精車精車表面淬火粗、精磨外圓表面終檢。軸上的花鍵、鍵槽、螺紋、齒輪等表面的加工，一般都放在外圓半精加工以后，精磨之前進(jìn)行。三、相關(guān)知識（一）銑削銑削是平面的主要加工方法之一。銑削時，銑刀的旋轉(zhuǎn)是主運動，零件隨工作臺的運動是進(jìn)給運動。銑床的種類很多，常用的是升降臺臥式銑床和立式銑床。銑削大型零件的平面則用龍門銑床，生產(chǎn)率較高，多用于批量生產(chǎn)。1銑削的工藝特點和應(yīng)用（1）銑刀是典型的多齒刀具，有幾個刀齒同時參加工作，并且參與切削的切削刃較長，切削速度也較高，且無空回行程，故生產(chǎn)率較高。但加工狹長平面或長直槽時，刨削比銑削生產(chǎn)率高。 （a） 圓柱銑刀銑平面

3、 （b)立銑刀銑臺階面 （c）套式端面銑刀銑平面 （d）端銑刀銑大平面 （e）三面刃銑刀銑直槽 （f）T形銑刀銑T形槽 （g）角度銑刀銑V形槽 （h）鍵槽銑刀銑鍵槽（i）燕尾槽銑刀銑燕尾槽 （j）成形銑刀銑凸圓弧 （k）齒輪銑刀銑齒輪 （l）螺旋槽銑刀銑螺旋槽圖7-26 銑削加工的主要應(yīng)用范圍（2）銑削力變動較大，切削過程不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生振動，這就限制了銑削加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的進(jìn)一步提高。（3）銑刀刀齒在切離零件的一段時間內(nèi)，可以得到一定的冷卻，散熱條件較好。但是，切入和切出時熱和力的沖擊將加速刀具的磨損，甚至可能引起硬質(zhì)合金刀片的碎裂。銑削的形式很多，銑刀的類型和形狀更是多種多樣，再配上附件(

4、分度頭、圓形工作臺等)的應(yīng)用，致使銑削加工范圍較廣，如圖7-26所示。加工精度一般可達(dá)IT8IT7，表面粗糙度Ra值為3.2m1.6m。銑削適用于單件小批量生產(chǎn)，也適用于大批量生產(chǎn)。2銑削工藝銑削主要用于加工平面、溝槽和成形面，另外，還能進(jìn)行孔加工（鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔）和分度工作。（1）銑平面 平面的銑削可在臥式或立式銑床上進(jìn)行，分別使用圓柱銑刀和端銑刀，銑削方式如下：端銑的銑削方式：用端銑刀加工平面時，依據(jù)銑刀與工件加工面相對位置的不同可分為三種銑削方式，如圖7-27所示。（a）對稱銑 （b）不對稱逆銑 （c）不對稱順銑圖7-27 端銑的三種銑削方式圓周銑的銑削方式：根據(jù)銑削時切削層參數(shù)變化規(guī)

5、律的不同，圓周銑削有逆銑和順銑兩種形式，如圖7-28所示。 （a）逆銑 （b）順銑圖7-28 圓周銑的兩種方式（a）在臥銑上用 （b）在立銑上用 （c）在立銑上用 （d）在臥銑上用圓盤銑刀銑直槽 立銑刀銑直槽 鍵槽銑刀銑鍵槽 角度銑刀銑V形槽圖7-29 銑溝槽由于端銑法具有切削平穩(wěn)、表面質(zhì)量好和可采用高速銑削等優(yōu)點，故在平面的銑削中，目前大都采用端銑法。但是，周銑法的適應(yīng)性較廣，可以利用多種形式的銑刀，除加工平面外還可較方便地進(jìn)行溝槽、齒形和成形面等的加工，生產(chǎn)中仍常采用。 （2）銑溝槽 在臥式升降臺銑床和立式升降臺銑床上，銑削工件上的溝槽如圖7-29所示。（二）刨削和拉削1.刨削刨削是平面加

6、工的主要方法之一，在單件、小批生產(chǎn)和修配工作中得到廣泛應(yīng)用。常見的刨床類機(jī)床有牛頭刨床、龍門刨床和插床，常用的是牛頭刨床。牛頭刨床最大的刨削長度一般不超過1000mm，適合于加工中小型零件。龍門刨床主要用于加工大型零件或同時加工多個中、小型零件。刨削加工的尺寸精度一般為IT9IT8，表面粗糙度Ra值為6.3m1.6m。（1）刨削加工的特點及應(yīng)用刨削加工生產(chǎn)率一般較低，但通用性好、適應(yīng)性強(qiáng)，主要用于單件小批量生產(chǎn)、維修車間和模具車間，用于加工各種平面（水平面、垂直面和斜面）、各種溝槽（直槽、T形槽、燕尾槽等）和成形面等，如圖7-30所示。（a）平面刨刀刨平面 （b)偏刀刨垂直面 （c）角度偏刀刨

7、燕尾槽 （d）偏刀刨斜面（e）切刀切斷 （f）偏刀刨V形槽 （g）彎切刀刨T 形槽 （h）成形刨刀刨成形面圖7-30 刨削加工的主要應(yīng)用 （a）尖頭刨刀（b)圓頭刨刀（c）寬頭刨刀圖7-31 平面刨刀（2）刨削工藝刨削主要用于加工平面、溝槽和成形面。刨刀的幾何形狀與車刀相似，刨刀由于要承受較大的沖擊力，所以一般刀桿的截面比車刀大。粗刨平面一般采用尖頭刨刀（圖7-31（a），精刨時常采用圓頭刨刀或?qū)掝^平刨刀（圖7-31（b）、（c）)。刨平面：在牛頭刨床上刨平面時，小型工件可夾在虎鉗內(nèi)，較大的工件可直接用壓板、螺釘固定在工作臺上。龍門刨床刨削平面，大都采用螺釘和一般壓板把工件直接夾在工作臺上。當(dāng)

8、工件質(zhì)量要求較高時，粗刨后再進(jìn)行精刨。刨垂直面時，必須采用偏刀，偏刀有左偏刀和右偏刀兩種。刨斜面與刨垂直面基本相同，只是刀架轉(zhuǎn)盤必須按零件所需加工的斜面扳轉(zhuǎn)一定角度，以使刨刀沿斜面方向移動。刨溝槽：刨直槽時用切刀以垂直進(jìn)給完成，如圖7-32所示。圖7-32 刨直槽刨V 形槽時，先按刨平面的方法把V形槽粗刨出大致形狀，然后用切刀刨V形槽底的直角槽，再按刨斜面的方法用偏刀刨V形槽的兩斜面，最后用樣板刀精刨至圖樣要求的尺寸精度和表面粗糙度。刨T形槽和燕尾槽時，應(yīng)先在零件端面和上平面劃出加工線，但刨燕尾槽的側(cè)面時須用角度偏刀，刀架轉(zhuǎn)盤要扳轉(zhuǎn)一定角度。刨成形面：在刨床上刨削成形面，通常是先在零件的側(cè)面劃

9、線，然后根據(jù)劃線分別移動刨刀作垂直進(jìn)給和移動工作臺作水平進(jìn)給，從而加工出成形面。也可用成形刨刀加工，使刨刀刃口形狀與零件表面一致，一次成形。2拉削 拉削利用只有主運動、沒有進(jìn)給運動的拉床，依靠拉刀的結(jié)構(gòu)變化，可以加工各種形狀的通孔、通槽和各種形狀的內(nèi)、外表面。拉刀是一種加工精度和切削效率都比較高的多齒刀具。拉削時拉刀作等速直線運動，由于拉刀的后一個（或一組）刀齒高出前一個（或一組）刀齒，從而能夠一層層地從工件上切下多余的金屬，如圖7-33、7-34所示。由于拉削速度較低，切削厚度很小，可以獲得較高的精度和較好的表面質(zhì)量。圖7-33 拉削平面 圖7-34 拉孔方法 1-零件；2-拉刀 1-球面墊

10、板；2-零件；3-拉刀拉削加工與其他切削加工方法相比較，具有拉床結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，加工精度與表面質(zhì)量高（精度可達(dá)IT7、表面粗糙度Ra值為0.8m2.5m），生產(chǎn)率高（一次行程能完成粗、半精及精加工），拉刀耐用度高，使用壽命長等特點。拉削加工主要適用于成批和大量生產(chǎn)，尤其適于在大量生產(chǎn)中加工比較大的復(fù)合型面，如發(fā)動機(jī)的汽缸體等。在單件、小批生產(chǎn)中，對于某些精度要求較高、形狀特殊的內(nèi)外成形表面，用其他方法加工很困難時，也有采用拉削加工的。（三）磨削磨削是用磨具以較高的線速度對零件表面進(jìn)行加工的方法，是機(jī)械零件精密加工的主要方法之一。1磨削加工的特點及應(yīng)用（1）磨削用的砂輪是由許多細(xì)小堅硬的磨粒

11、用結(jié)合劑粘結(jié)在一起經(jīng)焙燒而成的疏松多孔體，這些鋒利的磨粒就像銑刀的切削刃，在砂輪高速旋轉(zhuǎn)的條件下，切入零件表面，故磨削是一種多刃、微刃切削過程。（2）磨削的切削厚度極薄，每個磨粒的切削厚度可小到微米，故磨削的尺寸精度可達(dá)IT6IT5，表面粗糙度Ra 值達(dá)0.8 m0.1 m。高精度磨削時，尺寸精度可超過IT5，表面粗糙度Ra值不大于0.012 m。（3）由于磨料硬度極高，故磨削不僅可加工一般金屬材料，如碳鋼、鑄鐵等，還可加工一般刀具難以加工的高硬度材料，如淬火鋼、各種切削刀具材料及硬質(zhì)合金等。（4）磨粒破碎可形成新的鋒利棱角進(jìn)行磨削同時鈍化的磨粒就會自行脫落，使砂輪表面露出一層新鮮鋒利的磨粒，

12、從而使磨削加工能夠繼續(xù)進(jìn)行。砂輪這種自銳性可使其連續(xù)進(jìn)行加工，這是其他刀具沒有的特性。（5）磨削溫度高，為減少摩擦和迅速散熱，降低磨削溫度，及時沖走屑末，以保證零件表面質(zhì)量，磨削時需使用大量切削液。常用的外圓磨床分為普通外圓磨床和萬能外圓磨床。在普通外圓磨床上可磨削零件的外圓柱面和外圓錐面。在萬能外圓磨床上由于砂輪架、頭架和工作臺上都裝有轉(zhuǎn)盤，能回轉(zhuǎn)一定的角度，且增加了內(nèi)圓磨具附件，所以萬能外圓磨床除可磨削外圓柱面和外圓錐面外，還可磨削內(nèi)圓柱面、內(nèi)圓錐面及端平面，故萬能外圓磨床較普通外圓磨床應(yīng)用更廣。常用的磨具有固結(jié)磨具（如砂輪、油石等）和涂附磨具（如砂帶、砂布等）。磨削可以加工的零件材料范圍

13、很廣，既可以加工鑄鐵、碳鋼、合金鋼等一般結(jié)構(gòu)材料，也能夠加工高硬度的淬硬鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和玻璃等難切削的材料。但是，磨削不宜精加工塑性較大的有色金屬零件。磨削可以加工外圓面、內(nèi)孔、平面、成形面、螺紋和齒輪齒形等各種各樣的表面，還常用于各種刀具的刃磨。2.磨削工藝（1）外圓磨削外圓磨削是一種基本的磨削方法，它適于軸類及外圓錐零件的外表面磨削。在外圓磨床上磨削外圓常用的方法有縱磨法、橫磨法和綜合磨法三種?？v磨法：如圖7-35所示，磨削時砂輪高速旋轉(zhuǎn)為主運動，零件旋轉(zhuǎn)為圓周進(jìn)給運動，零件隨磨床工作臺的往復(fù)直線運動為縱向進(jìn)給運動。每一次往復(fù)行程終了時，砂輪作周期性的橫向進(jìn)給(磨削深度)。由于磨削深度

14、很小，所以加工精度和表面質(zhì)量較高。此外，縱磨法具有較大的適應(yīng)性，可以用一個砂輪加工不同長度的零件。但是，它的生產(chǎn)效率較低，廣泛用于單件、小批量生產(chǎn)及精磨，特別適用于細(xì)長軸的磨削。橫磨法：如圖7-36所示，橫磨削時，采用砂輪的寬度大于零件表面的長度，零件無縱向進(jìn)給運動，而砂輪以很慢的速度連續(xù)地或斷續(xù)地向零件作橫向進(jìn)給，直至余量被全部磨掉為止。橫磨的特點是生產(chǎn)率高，但精度及表面質(zhì)量較低。該法適于磨削長度較短、剛性較好的零件。綜合磨法：如圖7-37所示，先用橫磨分段粗磨，相鄰兩段間有5mm15mm重疊量，然后將留下的0.01 mm 0.03mm余量用縱磨法磨去。當(dāng)加工表面的長度為砂輪寬度的23倍以上

15、時，可采用綜合磨法。綜合磨法兼具縱磨、橫磨法的優(yōu)點，生產(chǎn)效率和磨削質(zhì)量高。圖7-35 縱磨法 圖7-36 橫磨法 圖7-37 綜合磨法在無心外圓磨床上磨外圓，如圖7-38所示。磨削時，零件置于磨輪和導(dǎo)輪之間，下方靠托板支承，由于不用頂尖支承，所以稱為無心磨削。無心外圓磨削主要適用于大批大量生產(chǎn)銷軸類零件，特別適合于磨削細(xì)長的光軸。圖7-38 無心外圓磨床上磨外圓（2）內(nèi)圓磨削 內(nèi)圓磨削可以在內(nèi)圓磨床上進(jìn)行，也可以在萬能外圓磨床上進(jìn)行，其磨削運動如圖7-39所示。與外圓磨削類似，內(nèi)圓磨削也可以分為縱磨法和橫磨法。橫磨法僅適用于磨削短孔及內(nèi)成形面，多數(shù)情況下是采用縱磨法。（a）磨通孔 （b）磨不通

16、孔 （c）磨孔內(nèi)端面圖7-39 內(nèi)圓磨削示意圖（3）平面磨削平面磨削是在銑、刨基礎(chǔ)上的精加工。平面磨削的機(jī)床，常用的有臥軸、立軸矩臺平面磨床和臥軸、立軸圓臺平面磨床，其磨削運動如圖7-40所示。平面磨削分為周磨和端磨兩種方式，周磨常用于各種批量生產(chǎn)中對中、小型零件的精加工，端磨常用于大批量生產(chǎn)中代替銑削和刨削進(jìn)行粗加工。（a）臥式矩臺 （b）圓臺平面磨床 （c）立式矩臺 （d）圓臺平面磨床圖7-40 平面磨床及其磨削運動（四）鉆削、鏜削孔是組成零件的基本表面之一，鉆孔是一種最基本的孔加工方法。鉆孔經(jīng)常在鉆床和車床上進(jìn)行，也可以在鏜床和銑床上進(jìn)行。常用的鉆床有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。1.鉆

17、削鉆孔時最常用的刀具是麻花鉆，如圖7-41所示。麻花鉆按其制造材料不同可分為高速鋼麻花鉆和硬質(zhì)合金麻花鉆，鉆削特別適合于直徑小于30mm的孔的粗加工，直徑大一點的也可用于擴(kuò)孔。圖7-41 錐柄麻花鉆結(jié)構(gòu)在各類機(jī)器零件上經(jīng)常需要進(jìn)行鉆孔，因此鉆削的應(yīng)用還是很廣泛的。但是，由于鉆削的精度較低，表面較粗糙，一般只能達(dá)到IT10，表面粗糙度值Ra一般為12.5m。同時，鉆孔不易采用較大的切削用量，生產(chǎn)效率也比較低。因此，鉆孔主要用于粗加工，例如精度和粗糙度要求不高的螺釘孔、油孔和螺紋底孔等。單件、小批量生產(chǎn)中，中小型零件上的小孔(一般D13mm)常用臺式鉆床加工，中小型零件上直徑較大的孔(一般D50m

18、m)常用立式鉆床加工，大中型零件上的孔應(yīng)采用搖臂鉆床加工，回轉(zhuǎn)體零件上的孔多在車床上加工。在成批和大量生產(chǎn)中，為了保證加工精度，提高工作效率和降低加工成本，廣泛使用鉆模（圖7-42）、多軸鉆（圖7-43）或組合機(jī)床（圖7-44）進(jìn)行孔的加工。對要求較高的孔，如軸承孔和定位孔等，鉆削之后還需要采用擴(kuò)孔和鉸孔進(jìn)行半精加工和精加工，才能達(dá)到要求的精度和表面粗糙度。 圖7-42 用鉆模為鉆頭導(dǎo)向 圖7-43 多軸鉆 圖7-44 組合機(jī)床鉆削時，將選定的鉆頭裝夾在夾頭上，夾頭再與主軸相連接（大鉆頭也可直接裝在主軸上）。工件裝在工作臺上，當(dāng)鉆頭找正后可進(jìn)行切削。小孔徑的孔可一次加工完成，大孔徑（d30mm

19、）的孔應(yīng)分兩次完成，第一次用（0.40.6）d 的鉆頭加工，第二次再加工到所需尺寸。2.擴(kuò)孔擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對零件上已有的孔（鑄出、鍛出或鉆出）進(jìn)行擴(kuò)大加工的方法（圖7-45）。擴(kuò)孔鉆通常用于鉸或磨前的預(yù)加工或毛坯孔的擴(kuò)大，其外形與麻花鉆相類似。擴(kuò)孔時可采用較大的切削用量，而其加工質(zhì)量卻比麻花鉆好，一般加工精度可達(dá)IT10IT11，表面粗糙度Ra可達(dá)6.3m 3.2 m。常見的結(jié)構(gòu)形式有高速鋼整體式、鑲齒套式和硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式，如圖7-46所示。 圖7-45 擴(kuò)孔圖7-46 擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔的加工質(zhì)量比鉆孔高，表面粗糙度值小，在一定程度上可校正原有孔的軸線偏斜。擴(kuò)孔常作為鉸孔前的預(yù)加工，對于要求不太高

20、的孔，擴(kuò)孔也可作最終加工工序。由于擴(kuò)孔比鉆孔優(yōu)越，在鉆直徑較大的孔（一般D30mm）時，可先用小鉆頭（直徑為孔徑的50%70%）預(yù)鉆孔，然后再用所要求尺寸的大鉆頭擴(kuò)孔。3.鉸孔鉸孔是在擴(kuò)孔或半精鏜孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是應(yīng)用較普遍的孔的精加工方法之一。鉸孔的公差等級為IT8IT6，表面粗糙度Ra為1.6m 0.4m。鉸孔采用鉸刀進(jìn)行加工，鉸刀可分為手鉸刀和機(jī)鉸刀，如圖7-47所示。鉸孔余量小，切削速度低，適應(yīng)性差，需施加切削液，但鉸孔精度和效率高，適用于孔的精加工和半精加工，也可用于磨孔或研孔前的預(yù)加工。 （a）手絞刀 （b）機(jī)鉸刀圖7-47 鉸刀4.鏜孔鏜孔是用鏜刀對已有的孔進(jìn)行擴(kuò)大加工的方法，

21、是常用的孔加工方法之一。對于直徑較大的孔（D80mm）、內(nèi)成形面或孔內(nèi)環(huán)槽等，鏜削是唯一適宜的加工方法。一般鏜孔的尺寸公差等級為IT8IT6，表面粗糙度Ra為1.6m 0.8m，精細(xì)鏜時，尺寸公差等級可達(dá)IT7IT5，表面粗糙度Ra為0.8m 0.1m。鏜孔可以在鏜床上或車床上進(jìn)行?；剞D(zhuǎn)體零件上的軸心孔多在車床上加工，如圖7-48所示，箱體類零件上的孔或孔系（相互有平行度或垂直度要求的若干個孔）則常用鏜床加工，如圖7-49所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)和用途不同，鏜床分為臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、立式鏜床、精密鏜床等，應(yīng)用最廣的是臥式鏜床。鏜刀有單刃鏜刀和多刃鏜刀之分，由于它們的結(jié)構(gòu)和工作條件不同，它們的工藝特點和

22、應(yīng)用也有所不同。（a） 鏜通孔 （b）鏜不通孔 （c）鏜環(huán)槽圖7-48 在車床上鏜孔圖7-49 在鏜床上鏜孔四、任務(wù)實施減速箱輸出軸加工工藝過程見表7-3。表7-3 輸出軸加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè) 備1下料下料90×400 鋸床2熱處理調(diào)質(zhì)處理28HRC32HRC3車夾左端，車右端面見平。鉆B2.5中心孔，粗車右端各外圓，除88外圓車至尺寸外，其余均留精加工余量3調(diào)頭裝夾零件，車左端面保證總長380，鉆B2.5 中心孔，粗車左端各外圓，留精加工余量3CA61404精車夾左端，頂右端，精車右端各部，其中×35、×78處分別留磨削余量0.8調(diào)頭，一夾一頂精車左端各外圓， 其中×85、×77 處分別留磨削余量0.8CA61405車修整頂尖孔CA61406磨用兩頂尖裝夾零件，磨削，至尺寸調(diào)頭，用兩頂尖裝夾零件，磨削×85至尺寸M14327劃線劃鍵槽線8銑銑鍵槽至尺寸X5032、組合夾具9檢驗按圖樣要求檢驗 在加工工藝流程中，也可以采用粗車加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。圖樣中鍵槽未標(biāo)注對稱度要