机械加工工艺轴类零件的车削加工

轴类零件的车削加工,机械加工工艺：典型零件加工,（一）车削加工的范围,车削技能,五、轴类零件的车削加工,在机械加工车间中，各类车床约占机床总数的一半左右，因而用得很广泛的金切机床。,在车床上可完成中心孔、车外圆、端面、钻孔、车内孔、铰孔、切断及车沟槽、车圆锥、车螺纹、车成型面、车偏心、滚花等。此外还能绕弹簧等。（14种）,车削精度一般可达IT7，表面粗糙度Ra值可达0.8m。,（一）车削加工的范围,五、轴类零件的车削加工,车削技能,车床包括普通车床、立式车床、六角车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、多刀车床、仿形车床、数控车床、及各种专用车床（曲轴车床、仪表车床）等。（10种）,（二）车床,卧式车床,车削技能,立式车床,单柱式和双柱式一般用于加工直径大，长度短且质量较大的工件。立式车床的工作台的台面是水平面，主轴的轴心线垂直于台面，工件的矫正，装夹比较方便，工件和工作台的重量均匀地作用在工作台下面的圆导轨上。,（二）车床,车削技能,落地车床,落地车床主要用于加工直径大而长度短的工件.主轴水平放置、没有床身，只要床头箱和刀架。为避免中心过高，往往把机床安装在地坑中。,（二）车床,车削技能,转塔车床,除了由前刀架外，还有一个转塔刀架。转塔刀架由六个装刀位置，可以沿床身导轨做纵向进给。每一个刀位加工完毕后，转塔刀架快速返回，转动60，更换到下一个刀位进行加工。适用范围：成批加工形状复杂的盘套类零件。,（二）车床,车削技能,师资培训：车削技能,数控车床,数控车床是一种高度自动化的车床，主要用于加工形状特别复杂，加工精度高，用通用机床很难加工或虽然能加工但很难保证加工质量的零件。,（二）车床,与大溜（拖）板相连，将光杠或丝杠的转动传递给大拖板（床鞍），变换箱外手柄的位置，经大拖板（床鞍）可使车刀沿导轨作纵向或横向进给。,1普通车床的主要部件（三箱一座、三杠一身、三板一架）,床头箱：,床身的左上部，用于带动车床主轴及卡盘转动。变换箱外手柄的位置，可使主轴得到不同的转速。,进给箱：,固定在床身左前侧，将主轴的转动传给光杠或丝杠，变换箱外手柄的位置，可使光杠或丝杠得到不同的转速。,溜板箱：,可在床身上的尾座导轨作纵向并夹紧在需要的位置上，以适应不同长度工件的加工；尾座还可以相对于它的底座作横向调整，以车锥度小而长度大的外锥体。,尾座：,（二）车床,车削技能,丝杠：,用于车螺纹，它能通过溜板箱，使车刀按要求的传动比作精确的直线位移。,光杠：,为保护丝杠的精度，一般车削中的自动进给，都用光杠传动。,操作杠：,在电动机不停转的情况下，操纵主轴正、反转和停转。,床身：,用于支承及安装车床的各个部件，如主轴箱、进给箱、溜板箱、床鞍与尾座等。,用于将进给箱的运动传递给溜板箱，使车刀按要求的速度作直线进给运动。,1普通车床的主要部件（三箱一座、三杠一身、三板一架）,（二）车床,车削技能,用于装夹车刀。,大拖板（床鞍、纵拖板）：,中拖板（横拖板）：,小拖板：,刀架：,在纵向车削工件时使用。,在横向车削工件和控制吃刀量时使用。,在纵向车削较短的工件或车圆锥面使用。,1普通车床的主要部件（三箱一座、三杠一身、三板一架）,（二）车床,车削技能,2C616车床,（1）车床型号及规格,在机床型号中，车床用“C”（“车”字汉语拼音的字头）表示。其后有三位或四位阿拉伯数字。其中三位数字的，如C616、C618等，是按我国1957年颁布的机床型号编制办法编号；四位数字如C6136，C6140是按我国1985年金属切削机床型号编制办法（JB1838-85）编制而成的。,(CA6140中的“A”为结构特征代号，表示在结构上区别于C6140),车削技能,C6140中，C为车床类，其后数字依次为6车床组，1卧式车床系列，40主参数：床身上工件最大回转直径为400mm的1/10。,C616中，C为车床类，其后数字依次为6普通车床组，16主参数：车床中心高160mm的1/10。,2C616车床,（1）车床型号及规格,车削技能,C616车床是一种常用的普通车床。它的最大加工直径是320mm，最大加工长度是750mm。可进行各种车削工作，在正常情况下，加工精度可达IT7，表面粗糙度Ra可达1.6。,（2）C616车床主要技术参数,C616车床主轴有12种转速，最高为1980转/分，最低为44转/分。主轴的反转是由电动机的反转实现的。,2C616车床,（1）车床型号及规格,车削技能,自动定心，使用方便，适于装夹圆钢、六角钢及外圆经粗加工过的零件。若装夹铸、锻毛坯，则容易丧失卡盘精度。,（三）工件的装夹,1三爪卡盘装夹,车削技能,用三爪卡盘夹持工件，车出的表面与夹持表面的同轴度误差为0.05mm。三爪卡盘的三个不同方孔用方头扳手旋紧卡爪时，其定心误差各不相同。精加工时，可认定一个定心误差最小的方孔来旋紧三爪，其加工出的表面与夹持表面的同轴度误差可在0.025mm之内。,成批生产时，为提高三爪卡盘的定心精度，可采用软爪（用黄铜或软钢焊在卡爪上），按工件直径车出夹持部分，其定心误差可达0.010.02mm。,1三爪卡盘装夹,（三）工件的装夹,车削技能,四爪卡盘夹持工件，需找正（使工件回转中心线与主轴中心线同轴）。初找正时，卡爪不宜夹得太紧，一般需用顶尖或辅助工具顶牢工件，并在床面上放上木板，谨防工件掉下来。,四卡爪位置可任意调整，夹紧力较大，适于装夹毛坯、形状不规则或较大的工件。,四爪卡盘装夹已加工过的工件时，卡爪和工件间应加铜垫片，以免损坏工件表面,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,车削技能,（三）工件的装夹,找正时，应先找正工件的最高点，松对面卡爪，紧高点卡爪。找正这两点后，再找正另两点。,找正毛坯时用划线盘；,有非加工表面的，要按最大的非加工表面找正；所有表面都需加工的，要根据加工余量最小的表面找正。,找正已加工表面时用百分表，,一般用百分表根据已加工过的基准表面找正。,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,（三）工件的装夹,车削技能,找正轴类时，除找正靠近卡爪处的外圆外（移动卡爪校正），还要在离卡爪最远点的另一端找正，若有跳动，可用铜棒敲正，这叫做“内校外敲”。内、外反复几次，就可找得很正。,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,（三）工件的装夹,车削技能,需鸡心夹头（或对合夹头）和拨盘。顶两头装夹不需找正，装夹精度高。顶两头用的中心孔有四种形式。中小零件的中心孔一般都在车床上用中心钻钻出。,3用顶尖装夹,对同轴度要求比较高且需要调头加工的轴类工件，常用双顶尖装夹工件，如图所示，其前顶尖为普通顶尖，装在主轴孔内，并随主轴一起转动，后顶尖为活顶尖装在尾架套筒内。工件利用中心孔背顶在前后顶尖之间，并通过拨盘和卡箍随主轴一起转动。,用顶尖安装工件应注意：,注意：a.钻两端中心孔时，要先用车刀把端面车平，再用中心钻钻中心孔。b.卡箍上的支承螺钉不能支承得太紧，以防工件变形。c.由于靠卡箍传递扭矩，所以车削工件的切削用量要小。,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,钻中心孔,（三）工件的装夹,车削技能,用顶两头装夹长工件时，刚性较差。故在进行粗车时，宜采用一夹一顶装夹。为减少定心误差，工件的夹持端应事先车出夹头，尽量使其与另一端中心孔同轴。,4一夹一顶,3用顶尖装夹,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,（三）工件的装夹,车削技能,5一夹一托,对于直径较大的重型件，需要车端面、车内孔、车内外螺纹或修中心孔时，可采用一夹一托。但装中心架的部位，须先车出Ra值3.2m“架子口”。,4一夹一顶,3用顶尖装夹,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,（三）工件的装夹,车削技能,6用心轴装夹,圆柱心轴是以外圆柱面定心、端面压紧来装夹工件的，如图所示。心轴与工件孔一般用H7/h6、H7/g6的间隙配合，所以工件能很方便地套在心轴上。但由于配合间隙较大，一般只能保证同轴度0.02左右。为了消除间隙，提高心轴定位精度，心轴可以做成锥体，但锥体的锥度很小，否则工件在心轴上会产生歪斜（见图a）。常用的锥度为C=1/10001/5000。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后孔会产生弹性变形（图b），从而使工件不致倾斜。,5一夹一托装夹,4一夹一顶,3用顶尖装夹,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,（三）工件的装夹,车削技能,形状不规则的工件，无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件，可用花盘装夹。花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘，盘面上的许多长槽用以穿放螺栓，工件可用螺栓直接安装在花盘上。,在花盘上安装零件,在花盘上用弯板安装零件,6用心轴装夹,5一夹一托装夹,4一夹一顶,3用顶尖装夹,2四爪卡盘装夹,1三爪卡盘装夹,7用花盘装夹,也可以把辅助支承角铁（弯板）用螺钉牢固夹持在花盘上，工件则安装在弯板上。,工件在花盘上的位置需经仔细找正。,（三）工件的装夹,车削技能,车削加工技能,结构简单、制造方便，刚性好。但有焊接应力，甚至有裂纹，影响使用性能；且刀杆不易重复使用。焊接式车刀又分外圆车刀、内孔车刀、端面车刀、螺纹车刀、成形车刀,（四）车刀,（1）焊接式车刀,1常用车刀的种类,五、轴类零件的车削加工,缺点：在设计刃形、几何参数、断屑结构时受刀具结构、工艺的限制；难于用于尺寸小的刀具。,（2）机夹式可转位车刀（课本P108图4-19）,可转位车刀优点：未经焊接，可避免热应力，提高了耐磨性和抗破损能力；刀片有合理的几何参数，可用较高的切削用量，且排屑顺利；刀片转位迅速，更换方便；能使用涂层刀片、刀杆可长期使用，刀具费用降低。数控车削加工中应尽量采用。,不可能全部取代焊接式车刀。,（1）焊接式车刀,1常用车刀的种类,轴类零件加工：车削技能,2车刀的装夹,（1）刀头不宜伸出太长，一般刀头伸出长度不超过刀杆厚度的1.5倍,能看见刀尖车削即可。否则产生振动，影响表面粗糙度。,轴类零件加工：车削技能,（2）刀尖应与车床主轴中心线等高。否则会因基面和切削平面位置的变化改变车刀的工作前角和后角。（刀尖高于中心会使后角减小，增大后刀面与工件的摩擦；刀尖低于中心又会使前角减小，切削不顺利）。,可用刀尖对准尾座顶尖中心的方法校验车刀的高度。,2车刀的装夹,轴类零件加工：车削技能,（3）车刀底面的垫片要平整，并尽可能用厚垫片，以减少垫片数量。垫铁应与刀架对齐。调整好刀尖高低后，至少要用两个螺钉交替将车刀压紧。,2车刀的装夹,轴类零件加工：车削技能,（五）车端面,1车端面常用刀具,（1）右偏刀,右偏刀主要用于车外圆，附带车面积不大、余量不多的端面，因副刃变成主刀刃，刀具的几何形状不合理，切削条件较差。,（2）45弯头车刀,车外圆和车端面时，均有较合理的前角。,（3）左偏刀,（4）专用端面车刀,专门用于车端面的不重磨刀具，其耐用度较高。,轴类零件加工：车削技能,车端面时应注意以下几点：,1）刀尖应对准工件中心，以免车出的端面中心留有凸台。2）偏刀车端面，当背吃刀量较大时，易扎刀。背吃刀量的选择：粗车时=0.2mm1mm，精车时0.05mm0.2mm。3）端面的直径从外到中心是变化的，切削速度也在改变，在计算切削速度时必须按端面的最大直径计算。4）车直径较大的端面，若出现凹心或凸肚时，应检查车刀和方刀架，以及大拖板是否锁紧。,弯头车刀车端面,偏刀车端面,偏刀精车端面,轴类零件加工：车削技能,车端面还可以由中心向外走刀，但中心必须要有中心孔，否则不行，这种方法测量轴向尺寸不方便，在车难加工材料的大端面时，会因刀尖逐渐磨损而形成凹面。,（五）车端面,1车端面常用刀具,2车端面的走刀方向,车端面可以由外向中心走刀，这种方法测量轴向尺寸方便，但在车难加工材料的大端面时，会因刀尖逐渐磨损而形成凸面；若用90偏刀由外向中心走刀，切削力会使刀尖啃入工件，形成凹面。,轴类零件加工：车削技能,1车端面常用刀具,2车端面的走刀方向,一般精车大端面都采用从中心向外走刀。,（1）用普通90偏刀由里向外走刀时，由于前角合理，车出的表面粗糙度比较好。,（2）由里向外车大端面，开始时速度虽低，但由于刀具锋利，还是较容易车光；车到外面时，刀具虽略有磨损，但速度又很高，照样可以车光。（3）由里向外车端面，虽然会形成凹面，但从零件的使用要求来说，是允许端面略微内凹，而不允许略微外凸。,轴类零件加工：车削技能,原因是：,（五）车端面,车端面时，车床主轴的轴向窜动要小，否则车不平，而且要振动。为避免切削力使大拖板让刀，造成端面外凸或内凹，在车大端面或余量较大时，一般要把大拖板锁紧在床身上。,1车端面常用刀具,2车端面的走刀方向,3车端面的对刀,车中心无孔或凹坑的端面时，刀尖要严格对准工件回转中心。若刀尖装高了，车到中心时，硬质合金刀片会崩刃；刀尖装低了，工件上会留下一个小圆柱体，刀片被小圆柱体刮着，也容易崩刃。因此，刀尖要与工件中心同高或略低0.05mm的范围内。,4对车床和操作要求,轴类零件加工：车削技能,（五）车端面,1车外圆常用刀具,常用外圆车刀有45车刀、75车刀和90车刀。,（1）45车刀,45车刀又称弯头刀，主偏角为45，刀尖角为90。45车刀的刀头强度和散热条件比90车刀好，常用于车端面、倒角。车外圆时，由于主偏角较小，径向切削力较大，所以一般只能车长度较短的外圆。,（六）车外圆,轴类零件加工：车削技能,（2）75车刀,（3）90偏刀,右偏刀是从床尾向床头进给的车刀，一般用于车削工件外圆、端面和右向台阶。由于其主偏角较大,作用于工件的切削力较小,不易顶弯工件。,左偏刀是从床头向床尾进给的车刀，一般用于车削左向台阶和细长轴外圆，也可用于车直径较大、长度较短的工件端面。,（六）车外圆,1车外圆常用刀具,（1）45车刀,主偏角为75，刀尖角大于90。刀头强度好，较耐用，适于轴类件外圆以及强力切削铸、锻件等余量较大的工件。,主偏角为90，可分为右偏刀和左偏刀两种。,轴类零件加工：车削技能,2车外圆试切,1车外圆常用刀具,开车前要先测量毛坯尺寸，对加工余量要心中有数。,轴类零件加工：车削技能,试切对精加工非常重要。精加工试切的宽度往往很小，最好等于轴端倒角的宽度加端面的加工余量。这样，万一车小了，也不影响工件质量。若试切后测量发现工件直径还大，可用手敲中拖板的手柄，再微量吃刀。如不小心敲过头了，或测量时发现工件直径已经小了，则用反转中拖板手柄退刀，但不能简单地退几格了事，一定要注意消除丝杠螺母副的间隙，要把手柄退一圈左右，然后再进到修正后的刻度数。,（六）车外圆,2车外圆试切,1车外圆常用刀具,轴类零件加工：车削技能,（六）车外圆,粗车时，工件为毛坯。一般加工余量大，几何形状不规则，表面粗糙，有硬皮。粗车刀一般采用负刃倾角、大的前角加倒棱、过渡刃及较小的后角。主偏角不宜太小，太小容易引起振动。当工件形状许可时，最好选用75左右。,粗车铸、锻件毛坯时，一般先因车刀在毛坯外圆上倒角，粗车外圆或端面时，第一次背吃刀量应超过表层厚度，否则刀尖与表层接触容易磨损或崩裂。,3车外圆的操作步骤,车外圆一般要分粗车、半精车两个步骤（有时要分粗车、半精车、精车三个步骤）。,（1）粗车,选择切削用量时，取0.20.4mm/r。：车中碳钢取5070m/min；车铸铁取2050m/min。,粗车给精车留余量，一般外径为13mm，长度为2mm。,工件上的螺纹一般放在半精车之后、精车之前车削。,粗车直径相差较大的阶梯轴时，一般应从最大的一段车起，依次车最小的一段。有利于保持工件的刚性。,轴类零件加工：车削技能,（六）车外圆,（2）精车,3车外圆的操作步骤,（1）粗车,精车的加工余量较小，精车一切达到图纸的各项精度要求。,轴类零件加工：车削技能,（六）车外圆,当车削两个直径相差不大的台阶时，可用90偏刀，这样既车外圆，又车端面，只要控制好台阶轴向尺寸，自然就得到台阶面。,车台阶时，不仅要车外圆，而且要车环形端面。因此即要控制各段轴向尺寸，而且要保证台阶环形端面与工件轴线的垂直度要求。,注意车台阶装夹偏刀时，主偏角必须等于90。检查方法是：将主刀刃紧贴在已加工的端面上。,轴类零件加工：车削技能,（七）车台阶,（七）车台阶,为使台阶的长度符合要求，在车削前应先用钢板尺确定台阶长度，然后开车用车刀刀尖刻出划痕。由于刻痕有一定误差，所以所定长度应略短0.51mm，留有余地。,当车相邻两个直径相差较大的台阶时，可先用一把主偏角小于90的车刀粗车，再将90偏刀装夹成主偏角应略大于9395，分几次进给，进给时应留精车外圆和端面的加工余量。精车外圆至台阶长度后，停止纵向进给，手摇中拖板手柄，由里向外车出台阶的垂直面。至此该台阶加工完毕。,轴类零件加工：车削技能,车槽刀与切断刀形状相似，只是切断刀较为细长。车槽与切断车刀在对准工件回转中心的同时，都应装直，使两侧副偏角相等。,切槽,（八）车槽与切断,1车槽刀与切断刀,槽宽小于10mm的窄槽，一般用主刀刃宽度与槽宽相等的车槽刀一次车出。槽宽可以分数次进给，先将槽车成形，末次精车至槽深后纵向进给将槽底车平。,2车槽的方法,3切断,切断一般将工件装夹在卡盘上进行（顶两头或一夹一顶都不能切断）。切断时切断刀应尽可能靠近卡盘，切断刀刀头宽度一般选为（0.50.6），D为被切工件直径。太宽，浪费材料，太窄又容易折断。刀头长度太短切不到中心，太长也容易折断，一般选稍大于D/2即可。切空心件则刀头长度应按稍大于（Dd）/2计算。,轴类零件加工：车削技能,切断时，拖板间隙要小，以减少振动。用高速钢车刀切断的切削速度应小于25m/min，用硬质合金刀切断的切削速度可大于40m/min，切断时手动进给速度要均匀，并加切削液减少车刀的磨损，在即将切断时，进给速度应适当放慢。,切断直径较大的工件时，由于刀头较长，刚性差，容易引起振动。这时可采用反向切断法，即工件反转，用反切刀来切断。用反切法时，应注意，卡盘与主轴联接必须有保险装置，以防车床反转时卡盘从主轴上脱开发生事故。,（八）车槽与切断,1车槽刀与切断刀,2车槽的方法,3切断,轴类零件加工：车削技能,切断时应注意以下几点：,2)切断刀刀尖必须与工件中心等高，否则切断处将剩有凸台，且刀头也容易损坏。,3）切断刀伸出刀架的长度不要过长，进给要缓慢均匀。将切断时，必须放慢进给速度，以免刀头折断。,1)切断刀要安装正确，避免刀杆偏斜，如图所示。否则切出的割断面不平，且刀头也容易损坏。,轴类零件加工：车削技能,（八）车槽与切断,（九）车圆锥面,圆锥各部分名称：D为大端直径，d为小端直径，为锥角，/2为半锥角，L为圆锥长度，C为锥度。,圆锥的四个基本参数：半锥角/2或锥度C；大端直径D；小端直径d；圆锥长度L。,车床上加工圆锥的方法，主要有以下四种：,转动小拖板法,1圆锥各部分名称,2圆锥的加工方法,工厂中应用广泛。可车各种角度的内、外圆锥面，适用范围最广。但（由于受小拖板行程限制）所车锥面不能太长；手动，强度大，质量（Ra）不高。,（1）转动小拖板法,轴类零件加工：车削技能,（九）车圆锥面,1圆锥各部分名称,2圆锥的加工方法,（1）转动小拖板法,可车较长的锥面，能机动走刀，质量好。但不能车内锥面。且（由于受偏移量限制）只能车锥角216（8)的锥面。,（2）偏移尾座法,尾座偏移法,轴类零件加工：车削技能,（2）偏移尾座法,（3）靠模法,锥度准确，质量高。但需靠模，且212。,1圆锥各部分名称,2圆锥的加工方法,（1）转动小拖板法,轴类零件加工：车削技能,（九）车圆锥面,宽刀法,（3）靠模法,质量好，但只能车（20的）短锥面，也不能车内锥面，要求