機(jī)械制造基礎(chǔ) 課件 3.2軸類零件的加工準(zhǔn)備和加工步驟

3.1軸類零件的加工準(zhǔn)備工作

和加工步驟

01車刀的裝夾02車刀的刃磨03工件的裝夾04切屑液的使用05軸類零件的加工步驟

軸類零件是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。在機(jī)器中，它主要用來(lái)支承傳動(dòng)件和傳遞轉(zhuǎn)矩，并保證裝在其上面的零件具有一定的回轉(zhuǎn)精度。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑。按軸類零件的結(jié)構(gòu)、形狀通?？蓪⑵浞譃楣廨S、階梯軸、花鍵軸、空心軸、曲軸等，如下圖所示。3.2.1車刀的裝夾1.車刀裝夾在刀架上的伸出部分應(yīng)盡量短些，以增強(qiáng)其剛性

伸出長(zhǎng)度約為刀柄厚度的1~1.5倍。在刀下面的墊片數(shù)量盡可能少些(一般為1~2片)，并與刀架邊緣對(duì)齊且至少用兩個(gè)螺釘平整壓緊，防止振動(dòng)的發(fā)生。如下圖所示為外圓車刀的裝夾示意圖。2.車刀刀尖應(yīng)與工件中心等高

車刀刀尖低于工件軸線(圖(c))，車刀的實(shí)際前角減小，切削阻力加大；車刀刀尖高于工件軸線(圖(a))，則車刀的實(shí)際后角減小，車刀后面與工件間的摩擦加大。又若刀尖不對(duì)中心，在車至端面中心時(shí)會(huì)留有凸頭(圖(d)),而且在使用硬質(zhì)合金車刀車到中心處時(shí)會(huì)發(fā)生刀尖崩裂現(xiàn)象(圖(e))。

裝夾車刀時(shí)，刀桿中心線應(yīng)當(dāng)與進(jìn)給方向垂直，否則會(huì)使主偏角和副偏角產(chǎn)生誤差。3.2.2車刀的刃磨

正確刃磨車刀是車工必須掌握的基本功之一。車刀的刃磨主要有機(jī)械刃磨和手工刃磨兩種。機(jī)械刃磨應(yīng)用較多，其效率高、質(zhì)量好、操作方便，而手工刃磨對(duì)于車工來(lái)說(shuō)是必須掌握的基本技能，手工刃磨靈活，對(duì)設(shè)備要求低。目前中小企業(yè)普遍采用手工刃磨。

1.砂輪的選用

常用砂輪有氧化鋁和碳化硅兩類，刃磨時(shí)應(yīng)根據(jù)刀具材料選定。1)氧化鋁砂輪一般呈白色，砂粒韌性好，鋒利，但硬度較低，適用于刃磨高速鋼車刀和硬質(zhì)合金車刀的刀柄部分。2)碳化硅砂輪一般呈綠色，砂粒硬度高，切削性能好，但較脆，適用于刃磨硬質(zhì)合金車刀。

2.刃磨材料為YT15、主偏角為90°的車刀的步驟1）采用氧化鋁砂輪先把車刀前刀面、后刀面上的焊渣磨去，并磨平車刀的底平面。2）用氧化鋁砂輪相磨主后刀面和副后刀面的刀柄部分，刃磨時(shí)，在略高于砂輪中心。

水平位置將車刀底平面向砂輪方向傾斜一個(gè)比刀體后角大2°~83°的角度。同樣方法粗磨副后刀面的刀柄部分。3）用碳化硅砂輪粗磨刀體上的主后刀面、副后刀面和前刀面。刃磨主后刀面時(shí)，刀柄應(yīng)與砂輪軸線保持平行，同時(shí)刀體底平面向砂輪方向傾斜一個(gè)比主后角大2°的角度。刃磨時(shí)，先把車刀已磨好的刀柄上的主后刀面靠在砂輪的外圓上，以接近砂輪中心的水平位置為刃磨的起始位置，然后使刃磨位置繼續(xù)向砂輪靠近，并作左右緩慢移動(dòng)，當(dāng)砂輪磨至刀刃處時(shí)結(jié)束。粗磨過(guò)程如圖3-4所示，磨出的主后角為正2°，主偏角為90°。用同樣方法粗磨副后刀面和前刀面。

2.刃磨材料為YT15、主偏角為90°的車刀的步驟4）磨斷屑槽斷屑槽一般有圓弧形和直線形兩種。刃磨圓弧形斷屑槽時(shí)，在已粗磨好前刀面的基礎(chǔ)上，將砂輪的外圓和端面的交角處用修砂輪的金剛石筆修磨成相應(yīng)的圓??；刃磨直線型斷屑槽時(shí)，砂輪的交角就必須修整出清角。刃磨時(shí)，刀尖可向下磨或向上磨，如圖3-5所示。刃磨斷屑槽的部位時(shí)，應(yīng)留出車刀倒棱的寬度。3.2.3工件的裝夾

1.在三爪卡盤上安裝工件

三爪自定心卡盤是車床上應(yīng)用最為廣泛的一種通用夾具（如圖3-6所示），其規(guī)格主要有150mm、200mm、250mm三種。卡盤扳手方孔卡爪圖3-6三爪卡盤用三爪卡盤裝夾工件的具體步驟為:1）工件放在卡爪間放正，先輕輕夾緊。2）開動(dòng)機(jī)床，使主軸低速旋轉(zhuǎn)，檢查工件有無(wú)偏擺，若有偏擺則應(yīng)當(dāng)停車，用小錘輕輕找正，然后夾緊工件。夾緊后必須立即取下扳手，以免開車時(shí)飛出造成事故。3）移動(dòng)車刀到車削行程的左端，用手轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤檢查刀架等是否與卡盤或工件碰撞。

2.在兩頂尖間安裝工件

對(duì)于較長(zhǎng)的或必須經(jīng)過(guò)多次裝夾才能完成的工件，如長(zhǎng)軸、長(zhǎng)絲桿的車削或工序較多，在車削后還要進(jìn)行各種后續(xù)加工如銑、磨的工件，為使每次裝夾都能保證其裝夾精度，應(yīng)當(dāng)采用兩頂尖的安裝方式，如圖3-7所示。工件裝夾在前后兩頂尖之間，由撥盤、卡箍帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。前頂尖裝在車床主軸上旋轉(zhuǎn)，后頂尖則裝在尾座上固定不轉(zhuǎn)。圖3-7兩頂尖間安裝工件

2.在兩頂尖間安裝工件

這種安裝方式裝夾方便，不需找正，裝夾精度高，適用于加工長(zhǎng)徑比4~15的實(shí)心軸，兩頂夾裝夾的具體操作步驟為:1)用卡盤裝夾好工件，開動(dòng)機(jī)床先車平工件的端面。2)緩慢均勻地?fù)u動(dòng)尾座手輪，使中心鉆鉆入工件端面，注意中心孔的軸線應(yīng)與工件毛坯的軸線相重合。3)鉆到尺寸后，讓中心鉆原地不動(dòng)數(shù)秒鐘，讓中心孔圓整后再退出。重復(fù)步驟(1)、(2)加工另一端的中心孔。4)在工件的一端安裝卡箍，如圖3-8所示。先擰緊卡箍螺釘，再在工件的另一端中心孔里涂上潤(rùn)滑油(黃油)。

5)將工件置于頂尖間，根據(jù)工件尺寸調(diào)整尾座位置，保證刀架能移動(dòng)到車削行程的最右端，同時(shí)盡量使尾座上的套筒伸到最短，再將尾座固定。6)轉(zhuǎn)動(dòng)尾座手輪，調(diào)節(jié)工件在頂尖間的松緊，做到工件能自由旋轉(zhuǎn)又不能有軸向竄動(dòng)，最后夾緊尾座套筒。7)將刀架移動(dòng)到車削行程的最左端，用手轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤及卡箍，檢查這些部件均不能與刀架相碰撞。8)擰緊卡箍螺釘。

3.一夾一頂安裝工件

采用一夾一頂安裝就是選用一端用卡盤夾住，另一端用頂尖支撐來(lái)安裝工件的加工方式。如圖3-9所示。（a）用限位支撐

（b）用工件階臺(tái)限位圖3-9一夾一頂安裝工件

這種一夾一頂安裝方式安全、可靠，能承受較大的軸向切削力，常用于長(zhǎng)徑比大于15的細(xì)長(zhǎng)軸工件的半精加工、精加工，也適用于車削較重的工件。

安裝工件時(shí)，為防止工件的軸向竄動(dòng)，可在卡盤內(nèi)裝有一個(gè)軸向限位支撐(圖3-9(a)),也可在工件的被夾持部位車削一個(gè)10~12mm的臺(tái)階作為軸向限位支撐(圖3-9(b))。

操作過(guò)程中應(yīng)及時(shí)調(diào)整尾座及校正車削過(guò)程中產(chǎn)生的錐度。3.2.4切屑液的使用

1.切削液的作用

1）冷卻作用

切削液能吸收并帶走切削區(qū)大量的熱量，改善散熱條件，降低刀具和工件的溫度，因而延長(zhǎng)了刀具的使用壽命，防止工件因熱變形產(chǎn)生的尺寸誤差，為提高生產(chǎn)率創(chuàng)造有利條件。2）潤(rùn)滑作用

切削液能滲透到工件與刀具、切屑之間，并能黏附在金屬表面形成一層極薄的潤(rùn)滑膜，減少切屑、刀具與工件間的摩擦，降低切削力和切削熱，減少刀具磨損，排屑順利，提高工件的表面質(zhì)量，對(duì)于精加工加注切削液至關(guān)重要。3）清洗作用

車削過(guò)程中加注有一定壓力和充分流量的切削液，能有效沖走黏附在零件加工表面及刀具上的微小切屑，使切削能順利進(jìn)行。4）防銹作用

切削液能減輕工件、機(jī)床、刀具受周圍介質(zhì)的腐蝕作用，尤其對(duì)氣候濕潤(rùn)的環(huán)境更為重要。

2.切削液的種類

1）乳化液

它是水和乳化油經(jīng)攪拌后形成的乳白色液體，而乳化油則是一種由礦物油和表面活性乳化劑配制而成的油膏。這類切削液能冷卻刀具和工件，延長(zhǎng)刀具壽命，減少熱變形，但由于水的成分較多，潤(rùn)滑和防銹性能較差。在乳化液中加入一定的油性劑、極壓添加劑和防銹劑能提高其潤(rùn)滑和防銹性能，低濃度乳化液冷卻效果好，主要用于粗加工；高濃度乳化液潤(rùn)滑效果好，主要用于精加工。2）切削油

它的主要成分為礦物油，少數(shù)采用植物油和動(dòng)物油。這類切削液比熱小，黏度較大，散熱效果較差，但潤(rùn)滑效果比乳化液好。常用的切削油有10號(hào)、20號(hào)機(jī)械油、輕柴油、煤油等，黏度較低。一般切削油使用時(shí)要加入一定量的添加劑和防銹劑以提高潤(rùn)滑性能和防銹性能。動(dòng)、植物油易變質(zhì)，應(yīng)盡量少用或不用。

3.切削液的選用1）根據(jù)加工性質(zhì)選用（1）粗加工時(shí)，加工余量、切削用量大，產(chǎn)生大量切削熱，因而刀具磨損快，因而要選用以冷卻為主的乳化液，以降低切削溫度。（2）精加工時(shí)，主要考慮要保證工件的精度和表面質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具的使用壽命，應(yīng)選用極壓切削油或高濃度的極壓乳化液。（3）半封閉式加工時(shí)，如深孔加工、鉆孔、鉸孔時(shí)排屑及散熱條件均比較差，刀具磨損嚴(yán)重，刀刃硬度下降，而且切屑容易拉毛工件的已加工表面，因此應(yīng)選用黏度極小的極壓乳化液或極壓切削油，并加大切削液的壓力及流量，不但對(duì)工件加強(qiáng)冷卻、潤(rùn)滑，還要將切屑及時(shí)地沖刷出來(lái)。

3.切削液的選用

2）根據(jù)工件材料選用（1）對(duì)于一般鋼件，粗車選用乳化液，精加工則選用極壓切削油。（2）車削鑄鐵、鑄鋁等脆性材料時(shí)，為避免細(xì)小切屑堵塞冷卻系統(tǒng)，并使機(jī)床導(dǎo)軌磨損，一般不加切削液，但在精加工時(shí)為得到較高的表面質(zhì)量可選用黏度較小的煤油或7%~10%乳化液。（3）車削有色金屬或其合金時(shí)，不宜采用含硫的切削液，以免腐蝕工件。車削鎂合金時(shí)不能使用切削液以免燃燒起火，必要時(shí)可使用壓縮空氣冷卻和排屑。（4）車削難加工材料如不銹鋼、耐熱鋼時(shí)應(yīng)選用極壓切削油或極壓乳化液。

3.切削液的選用

3）根據(jù)刀具材料選用（1）高速鋼刀具加工，在粗加工時(shí)選用乳化液，精加工時(shí)選用極壓切削油或濃度較高的極壓乳化液。（2）硬質(zhì)合金刀具加工，為避免刀片因驟冷或驟熱而產(chǎn)生崩裂現(xiàn)象，一般不使用冷卻潤(rùn)滑液。

3.切削液的選用4）切削液使用時(shí)的注意事項(xiàng)（1）切削加工開始后，就應(yīng)及時(shí)供給切削液，并保證連續(xù)供給和控制好切削液的流量。流量太小起不到應(yīng)有的作用，流量太大則造成浪費(fèi)。（2）切削液應(yīng)澆注在過(guò)渡表面、切屑和前刀面接觸的區(qū)城，此處產(chǎn)生的熱量最多，因而最需要冷卻潤(rùn)滑，圖3-10所示。（3）油狀乳化液必須用水稀釋后才能使用，并盡量選用環(huán)保型切削液。（4）加注切削液可以采用澆注法和高壓冷卻法。一般普通車床都擁有冷卻系統(tǒng)因而可以采用這種簡(jiǎn)單易行的澆注法，在半封閉加工或車削難加工材料時(shí)，則可采用高壓冷卻法，即以較高的壓力和流量將切削液噴向切削區(qū)，圖3-11所示。圖3-10車削時(shí)需冷卻的位置圖3-11加注切削液的方法3.2.5軸類零件的加工步驟

1.車外圓的步驟

將工件安裝在卡盤上隨車床主軸旋轉(zhuǎn)，車刀安裝在刀架上隨刀架縱向進(jìn)給，就可車出外圓，一般操作步驟如下：1）準(zhǔn)備

根據(jù)圖紙要求檢查工件的加工余量，大致確定縱向進(jìn)給的次數(shù)。2）對(duì)刀

開動(dòng)機(jī)床，工件旋轉(zhuǎn)。左手搖動(dòng)床鞍手輪，右手搖動(dòng)滑板手柄，使車刀刀尖靠近并輕輕接觸工件表面，以此為切削深度ɑp的零點(diǎn)位置。然后反向搖動(dòng)床鞍手輪，使車刀向右離開工件3~5mm。3）進(jìn)刀

搖動(dòng)中滑板手柄，使車刀橫向進(jìn)給，其進(jìn)給量為切削深度。4）試切削

車刀進(jìn)刀后縱向移動(dòng)2mm時(shí)，縱向快退，停車測(cè)量。如尺寸符合要求，就可繼續(xù)切削；如尺寸過(guò)大，則可加大切削深度，反之則減少切削深度。這樣試切削的過(guò)程非常必要，通過(guò)有效控制切削深度來(lái)保證工件的加工尺寸。5）正常切削

通過(guò)了試切削后就可進(jìn)行正需車削。切削時(shí)可選擇機(jī)動(dòng)或手動(dòng)縱向進(jìn)給。當(dāng)車削到所需部位時(shí)，退出車刀，停車測(cè)量。重復(fù)上述操作，直至尺寸加工到要求為止。6）具體步驟可參考圖所示。

2.車端面的步驟

車削端面的一般步驟為:1）啟動(dòng)車床

使機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)。2）對(duì)刀

首先作橫向?qū)Φ叮礄M向移動(dòng)車刀，使車刀刀尖靠近工件并輕輕地接觸工件端面;然后再橫向進(jìn)給車端面，即根據(jù)對(duì)刀數(shù)值調(diào)整切削深度，然后作橫向進(jìn)給，如圖3-13(a)所示。3）鎖緊床鞍

用固定螺釘鎖緊床鞍，避免車削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和軸向?qū)弰?dòng)，如圖3-13(b)所示。4）粗、精車端面

搖動(dòng)中滑板手柄作橫向進(jìn)給，先粗車端面，再精車端面，可采用由工件外緣向中心(圖3.13(c))也可由中心向外緣(圖3-13(d))的車削方法。圖3-13車削端面的一般步驟

3.車臺(tái)階的步驟

車削臺(tái)階時(shí)，既要車出外圓，又要車出環(huán)形的端面。除了要求保證外圓和臺(tái)階面的尺寸精度，還要保證臺(tái)階面與工件軸線的垂直度要求。1）車刀的選擇

車刀通常選用90°外圓車刀。具體為:粗車時(shí)，加工余量多，取車刀主偏角約為85°~90°。精車時(shí)，取車刀主偏角約為93°。2）臺(tái)階車削的方法

一般分為粗、精車。車削前根據(jù)臺(tái)階長(zhǎng)度先用刀尖在工件表面刻線痕，然后按線痕進(jìn)行粗車。粗車時(shí)的臺(tái)階長(zhǎng)度均要略短些，留出一定的用于精車的余量。精車臺(tái)階時(shí)，在機(jī)動(dòng)進(jìn)給至近臺(tái)階處時(shí)要以手動(dòng)代替機(jī)動(dòng)進(jìn)給。當(dāng)車至平面時(shí)，變縱向進(jìn)給為橫向進(jìn)給，移動(dòng)中滑板由里向外慢慢精車臺(tái)階平面，以保證臺(tái)階平面與垂直軸心線的垂直度。

車削低臺(tái)階時(shí)，應(yīng)選用90°偏刀，按圖3-14(a)所示進(jìn)給方式車削；車削高臺(tái)階時(shí)，選用主偏角約為93°車刀，按圖3-14(b)所示進(jìn)給方式分多次進(jìn)給完成車削。（a）車削低臺(tái)階（b）車削高臺(tái)階圖3-14臺(tái)階的車削方法

3.車臺(tái)階的步驟

3）臺(tái)