车削阶梯轴如何合理选用刀具

1、河北科技学院毕业设计（论文）河北科技学院 学生毕业设计（论文）题目：车削阶梯轴如何合理选用刀具作 者：彭荧 学 号：Z111331038 系 别：机电工程系 专 业：机械制造与自动化 年 级：2011级 指导教师：张少波 完成日期：20013 年 8 月 20日II河北科技学院毕业设计（论文）目 录摘 要II关键词II1 车削与阶梯轴的概念11.1 车削的概念11.2 阶梯轴的概念11.3车刀的概念12 加工轴类零件的技术要求12.1 加工精度12.2表面粗糙度23轴类零件的主要材料23.1主要材料24 车削轴类零件常用的刀具及材料24.1 常用的车削外圆刀具24.2 车刀的主要材料34.2.

2、1高碳钢34.2.2高速钢34.2.3涂层刀具34.2.4硬质合金刀具34.2.5陶瓷车刀44.2.6金刚石刀具44.2.7氮化硼45 不同阶梯轴对刀具的选择45.1 用料不同45.1.1碳素结构钢的阶梯轴45.1.2合金结构钢的阶梯轴45.2形状不同55.2.1细长的的阶梯轴55.2.2一般的阶梯轴5总 结6参考文献7致 谢8摘 要随着经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，机械制造在国民经济中的地位也越来越重要，机械制造可以带动各个行业的发展！在机械制造中车床是一种使用最普遍的机床之一，同样车削也成为最主要的机械加工方式之一。轴类零件主要就在车床上加工而形成的重要的机械零件，阶梯轴就是其中

3、一种。阶梯轴的主要作用是用于定位，承受轴向力等，所以说阶梯轴的作用是很大的。然而要加工出质量合格的阶梯轴不仅仅需要制定合理的加工步骤和过硬的技术本领，而且还需要对刀具进行合理的选择！合理的选用刀具对于一个零件来说是非常重要的，有的时候甚至决定了零件是否合格，所以加工任何一个零件的时候都要先选择合理的刀具！关键词：车削加工；阶梯轴；合理选用刀具；重要河北科技学院毕业设计（论文）1 车削与阶梯轴的概念1.1 车削的概念工件旋转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法，主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件。1.2 阶梯轴的概念轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方

4、型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，而各段有不同的直径轴即为阶梯轴。1.3车刀的概念车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。2 加工轴类零件的技术要求2.1 加工精度2.1.1尺寸精度 轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级，精密的轴颈也可达IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可

5、相应给定公差。2.1.2几何精度 轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。图2-1-1  2.1.3相互位置精度 轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为0.001-0.005mm。此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向

6、定位端面与轴心线的垂直度要求等。2.2表面粗糙度根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度 Ra值为0.63-0.16 m ；配合轴颈的表面粗糙度Ra值为2.5-0.63 m。3轴类零件的主要材料3.1主要材料由于轴即承受转矩又承受弯矩，多处于变应力条件下工作，因此轴的材料应具有较好的强度和韧性，用于滑动轴承时，还要具有较好的耐磨性。其中优质碳素结构钢使用广泛，45钢最为常用，不太重要的轴也可用Q235、Q275等普通碳素结构钢。高速、重载的轴、受力较大而要求尺寸小的轴以及有特殊要求的轴，要用合金结构钢。4 车削轴类零件常用的刀具及材料

7、4.1 常用的车削外圆刀具外圆车刀主要有90°偏刀、75°偏刀、 60°偏刀、45°弯头车刀、精车刀，这些刀具皆可以用于车削阶梯轴，45°弯头车刀还可以用于端面的车削。图4-1-1图4-1-24.2 车刀的主要材料4.2.1高碳钢高碳钢车刀是由含碳量0.8%1.5%之间的一种碳钢，经过淬火硬化后使用，因切削中的摩擦四很容易回火软化，被高速钢等其它刀具所取代。一般仅适合于软金属材料之切削。4.2.2高速钢高速钢为一种钢基合金俗名白车刀，含碳量0.70.85%之碳钢中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成。高速钢车刀切削中产生的摩擦热可高达至600，

8、适合转速1000rpm以下的车削，一般常用高速钢车刀如SKH2、SKH4A、SKH5、SKH6、SKH9等。4.2.3涂层刀具涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而获得的。涂层作为一个化学屏障和热屏障，涂层刀具的构成减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命35倍以上，提高切削速度20%70%，提高加工精度0.51级，降

9、低刀具消耗费用20%50%。4.2.4硬质合金刀具硬质合金是用高硬度、难溶的金属碳化物（主要是WC、TiC等，又称高温碳化物）和金属粘结剂（Co、Ni等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。允许切削温度高达8001000，切削速度可达100200m/min。硬质合金刀具依国际标准(ISO)其切削性质的不同，分成P、M、K三类，并分别以蓝、黄、红三种颜色来标识：P类（YT类）适于切削钢材，有P01、P10、P20、P30、P40、P50六类，P01为高速精车刀，号码小，耐磨性较高，P50为低速粗车刀，号码大，韧性高，刀柄涂蓝色以识别之。K类（YG类）适于切削石材、铸铁等脆硬材料，有K01、K10

10、、K20、K30、K40五类，K01为高速精车刀，K40为低速粗车刀，此类刀柄涂以红色以识别。M类（YW类）介于P类与M类之间，适于切削韧性较大的材料，此类刀柄涂以黄色来识别之。4.2.5陶瓷车刀陶瓷车刀是由氧化铝粉未，添加少量元素，再经由高温烧结而成，其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高，但是因为质脆，故不适用于非连续或重车削，只适合高速精削。4.2.6金刚石刀具作高级表面加工时，可使用圆形或表面有刃缘的工业用金刚石来进行光制。可得到更为光滑的表面，主要用来做铜合金或轻合金的精密车削，在车削时必须使用高速度。4.2.7氮化硼立方氮化硼(CBN)是推广的材料，硬度与耐磨性仅次于钻石，此刀具适用于

11、加工坚硬、耐磨的铁族合金和镍基合金、钴基合金。5 不同阶梯轴对刀具的选择5.1 用料不同5.1.1碳素结构钢的阶梯轴碳素结构钢是最为常见的一种零件材料如：45号钢，45号钢最为常用，这种钢相对来说硬度不大便于切削。对于这种材料的阶梯轴可以选用高速钢刀具或者硬质合金刀具或涂层刀具。5.1.2合金结构钢的阶梯轴这类钢有较高的屈服强度、抗拉强度和疲劳强度，还有足够的塑性和韧性。比碳素钢有更好的力学性能。对于这类材料的阶梯轴可以选用硬质合金刀具或涂层刀具或超硬材料（如立方氮化硼）的刀具。5.2形状不同5.2.1细长的的阶梯轴对于细长的阶梯轴可以选择45°弯头车刀，配合着中心架，并且更具实际情

12、况可添加一些退刀槽。为何选用45°弯头车刀呢？因为45°弯头车刀可以减小切削力对工件的影响，避免影响工件有较大的变形。5.2.2一般的阶梯轴对于一般形状的阶梯轴一般选择90°偏刀进行切削加工，根据阶梯轴的具体形状也可以选择75°或60°偏刀进行切削。8河北科技学院毕业设计（论文）总 结车削阶梯轴要合理的选择刀具，只要掌握了阶梯轴的材质与形状，这不是一件难事，合理的选择刀具对加工任何一个零件来说都是重要的，只有这样才能从基本上保证零件加工的合格。只要我们在工作中善于思考，对难题进行合理的分析以及把所学的专业知识运用到实践之中，我想我们在工作中一定

13、会克服所有的难题，成为一名合格的机械工人！参考文献1 刘华杰，任昭蓉. 金属切削与刀具实用切削技术 M. 北京:国防工业出版社.2006 2 陆剑中，周志明. 金属切削原理与刀具M. 北京:机械工业出版社.20063 王茂源. 机械制造技术M. 北京:机械工业出版社.20064 静恩鹤. 车削刀具技术及应用实例M. 北京:化学工业出版社.2006 5 张普礼. 机械加工工艺装备M. 南京:东南大学出版社.2000 6 王晓霞. 金属切削原理与刀具M. 北京:航空工业出版社.2000 7肖诗纲.刀具材料及其合理选择(第二版)M.北京:机械工业出版社.19908章越. 机械制造 M. 北京:电子工

14、业出版社.2008 9 王爱珍.机械工程材料 M. 北京:北京航空航天大学出版社.200910 王大康，韩泽光. 机械设计基础 M. 北京: 机械工业出版社.2007 致 谢本论文设计在张少波老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着张少波老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，张少波老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，张老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向张少波老师表示深深的感谢和崇高的敬意！在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感