机械加工工艺编程与实施课件-任务2.5阶梯轴磨削1

项目2轴类零件机械加工工艺编制与实施任务2.5：磨削阶梯轴本次课程目标

知识目标1.能分析外圆磨削的形式和方法；2.能正确选用砂轮；3.能正确分析磨床功用，选用磨床；4.能合理选择磨削用量；5.能能正确使用量具，进行零件检测。

严格执行相关标准、工作规范、工艺文件和安全操作规程,文明生产。

能建立质量、安全、环保及现场管理的理念。培养与设计人员、工艺人员、操作人员沟通的能力。树立正确的工作态度，培养团结协作的能力。培养善于观察、思考、自主学习的能力。素质目标能力目标1能正确选用、使用通用工艺装备的能力。2能正确分析零件的工艺性的能力。3能合理选择、安装刀具并确定切削参数的能力。4.能正确操作磨床，加工零件的能力5能正确使用游标卡尺、钢板尺的能力◆磨削加工：用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。◆磨削精加工精度IT7～IT5级，Ra0.8～0.04um，加工精度高，是精加工方法。磨削后的曲轴任务2.5：磨削阶梯轴◆磨削加工工艺范围广泛。外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、螺纹磨削，刀具刃磨。◆磨削可以用于加工各种材料：包括淬硬钢、高强度合金钢、硬质合金、玻璃、陶瓷和大理石等高硬度金属和非金属材料。任务2.5：磨削阶梯轴精加工硬表面加工磨床的种类很多，其主要类型有：◆外圆磨床：包括万能、普通、无心外圆磨床等。◆内圆磨床：包括普通、无心、行星式内圆磨床等。◆平面磨床：包括卧轴矩台、立轴卧台平面磨床，卧轴圆台、立轴圆台平面磨床等。磨床的种类和用途磨削外回转面及端面磨削内回转面及端面磨削各种平面任务2.5：磨削阶梯轴磨床的种类很多，其主要类型有：◆工具磨床：包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床、丝锥沟槽磨床等。◆刀具刃磨床：包括万能工具磨床；车刀刃磨床、钻头刃磨床、滚刀刃磨床等。◆专门化磨床：包括花键轴磨床、曲轴磨床、齿轮磨床等。◆其他磨床：包括研磨机、抛光机、超精加工机床等（油石、砂带或研磨料等）。磨床的种类和用途磨削各种工具刃磨各种切削刀具磨削零件上的特定表面任务2.5：磨削阶梯轴一二三六布置工作任务相关知识学习

制定实施计划

加工零件检测四工作任务实施

五工作结果评估

任务2.5：磨削阶梯轴任务2.5：磨削阶梯轴材料：材料为45钢，毛坯为棒料，生产数量10件淬火40—45HRC。编制如图所示的传动轴工艺规程。

阶梯轴一、布置工作任务

使用情境任务2.6：磨削阶梯轴★分析图样（1）功用及技术要求分析：（2）结构分析：轴类零件（3）精度分析：主要表面为三个外圆表面，三个外圆表面尺寸精度为IT6，∮35mm外圆对基准A、B(轴心线)的同轴度公差为0.02mm；三个外圆表面的表面粗糙度均为Ra0.8μm。∮35、∮20两个端面对基准A、B的垂直度要求均为0.02mm。要达到这些表面尺寸精度和表面粗糙度的要求，对该传动轴需要进行磨削。（4）材料及毛坯分析：45#热轧圆钢任务2.5：磨削阶梯轴一、布置工作任务

任务2.5：磨削阶梯轴★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

二、相关知识学习

任务2.5：磨削阶梯轴二、获取相关知识★1、工艺过程（单件、小批量为例）（1）下料；（2）车端面，打中心孔，粗车外圆，半精车外圆，车退刀槽、倒角；调头装夹，车端面保证总长，打中心孔，粗车外圆，半精车外圆，车退刀槽、倒角；（3）铣键槽（4）淬火（5）修研中心孔；（6）粗、精磨三处外圆表面；（7）检测。二、获取相关知识★1、工艺过程（大批量为例）（1）下料；（2）车端面保证总长，打中心孔；（3）粗车各段外圆，掉头粗车另一端各段外圆；（4）精车外圆，退刀槽、倒角；掉头精车另一端外圆，车退刀槽，倒角；（5）铣键槽；（6）淬火；（7）修研中心孔；（8）粗磨三处外圆表面；（9）精磨三处外圆表面；（10）去毛刺（11）检测。说明：(1)磨前毛坯。

磨削加工是机械加工工艺过程中的一部分，一般作为零件的精加工和终序加工。为了降低机械加工成本，在磨削加工之前，要进行切削加工，去除工件上的大部分的加工余量★1、工艺过程本任务中：半精车后，各外圆表面的尺寸精度达到IT8—IT9，表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。各外圆表面留磨削余量(直径)0.3～0.5mm，留轴肩端面余量0.1～0.2mm，表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。(2)定位表面。根据工艺基准和设计基准重合的原则，取该工件的定位表面为中心孔。工件的装夹采用两顶尖。(3)磨削工艺。在大批量生产中，磨削一般采用粗磨和精磨两道工序，分别在不同的磨床上进行磨削，采用的砂轮也不同。在单件、小批量生产时，或职业技能鉴定中，一般将粗磨和精磨工序合并，即在一台磨床上，采用一种砂轮对该工件进行加工，只是粗磨后对砂轮进行精修再进行精磨，砂轮的选择要兼顾粗磨和精磨的要求。★1、工艺过程★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

二、相关知识学习

任务2.5：磨削阶梯轴砂轮：是由许多细小的磨料加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的具有一定形状的多孔体磨具。★2、砂轮砂轮的特性取决于磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状、尺寸和最高工作线速度。特性：（1）磨料（2）粒度

（3）结合剂（4）硬度

（5）组织

硬度、强度、耐磨性、耐冲击性、耐腐蚀性、耐热性取决于（6）形状、尺寸和最高线速度

★2、砂轮磨料：砂轮的主要组成成分，具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，具有锋利的尖角，以利磨削金属。分刚玉类、碳化物类、超硬类三大类。◆刚玉类：

(AL2O3,磨削钢、青铜等)棕刚玉A棕褐色白刚玉WA白色铬钢玉PA玫瑰红色◆碳化物类：黑碳化硅C黑色，具有金属光泽（用于铸铁）绿碳化硅GC绿色，具有金属光泽（用于硬质合金）◆超硬类：人造金刚石（硬质合金，宝石等高硬度材料）立方氮化硼（硬而韧材料如耐热钢、不锈钢等）★2、砂轮粒度40μm用筛选法分类

以每英寸筛网长度上筛孔的数目表示60#用显微测量法分类

以磨料的实际尺寸（μm）来表示

W8磨粒微细磨粒（微粉）粒度：磨料颗粒尺寸的大小。★2、砂轮◆磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗。◆粗磨时，选粗粒度；精磨时，选细粒度。

砂轮粒度一般使用范围砂轮粒度一般使用范围14#~24#磨钢锭、切断钢坯，打磨铸件毛刺等120#~W20精磨、珩磨和螺纹磨36#~60#一般磨平面、外圆、内圆以及无心磨等W20以下镜面磨、精细珩磨60#~100#精磨和刀具刃磨等

粒度：★2、砂轮结合剂：把磨料粘结在一起组成磨具的材料，决定砂轮的强度和硬度、抗冲击性、耐热性及耐腐蚀性。

◆结合剂对磨削强度和磨削的表面质量也有一定的影响。◆常用的有陶瓷结合剂V、树脂结合剂B、橡胶结合剂R、金属结合剂M★2、砂轮硬度：砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。。ABCDEF（超软）GHJ（软）KL（中软）MN（中）PQR（中硬）ST（硬）Y（超硬）◆粗磨、工件材料硬，砂轮硬度要软；◆精磨、工件材料软，砂轮硬度要硬一些砂轮的硬度＝＝＝磨料的硬度？？砂轮具有自锐性★2、砂轮组织：组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。分为三种组织状态：紧密、中等、疏松；分成0-14号，号小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密。(0—4号组织为紧密，5—8号中等，9—14号疏松，最常用为6号。◆组织号从小到大，磨粒率由大(62%)到小，气孔率由小到大。★2、砂轮常用砂轮形状及用途砂轮名称简图代号尺寸表示法主要用途平形砂轮PPD×H×d用于磨外圆、内圆、平面和无心磨等双面凹砂轮

PSAPSAD×H×d—2—d1×t1×t2用于磨外圆、无心磨和刃磨刀具双斜边砂轮

PSXPSXD×H×d用于磨削齿轮和螺纹筒形砂轮NND×H×d用于立轴端磨平面碟形砂轮DDD×H×d用于刃磨刀具前面碗形砂轮BWBWD×H×d用于导轨磨及刃磨刀具形状和尺寸及代号★2、砂轮砂轮形状★2、砂轮

砂轮的标志：在砂轮的端面上一般都印有标志，例如砂轮上的标志为P400×50×203A60LV，它的含意是：

砂轮的代号★2、砂轮★2、砂轮本任务中砂轮的选择同时兼顾粗磨和精磨，用一种砂轮，参考表2-2，选用砂轮特性为：磨料可采用WA或PA，粒度F60～F80，硬度为L～M，陶瓷结合剂V。根据砂轮的磨削表面，砂轮的形状为平形砂轮。

砂轮的标识为：P-400x50x203-WA60M6V-35m/s★2、砂轮★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

二、相关知识学习

任务2.5：磨削阶梯轴★3、砂轮的安装安装砂轮应注意以下几个方面：1）砂轮安装前，必须校对其安全速度。标志不清或无标志砂轮，必须重新经过回转试验。2）安装前，要用木槌轻敲砂轮。如发现有哑声，说明砂轮内可能有裂纹，不能使用。安装砂轮应注意以下几个方面：3）夹在砂轮两边的法兰盘，其形状、大小、必须相同。在砂轮端面和法兰盘之间，要垫上一块厚度约为1~2mm垫片，垫片直径略大于法兰盘的外径。4）应依次对称地拧紧法兰盘螺钉，使夹紧力分布均匀。但用力不宜过大，以免压裂砂轮。5）砂轮安装好后，至少须经过一次静平衡才能安装到磨床上★3、砂轮的安装00:14:00★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

二、相关知识学习

任务2.5：磨削阶梯轴★4、万能外圆磨床◆

M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴轴肩以及端面和简单的成形回转表面等。◆它属于普遍精度级机床，磨削精度可达IT7～IT6级，表面粗糙度Ra值在1.25～0.08μm之间1一床身；2一头架；3一砂轮架；4一内圆磨具；5一尾架；6一滑鞍；7一手轮；8一工作台图4-5万能外圆磨床◆

机床的运动：◆主运动：外磨或内磨砂轮的旋转运动nt◆进给运动工件圆周进给运动nω工件（工作台）往复纵向进给运动fa（液压或手动）砂轮周期或连续横向进给运动fb（液压或手动）◆两个辅助运动：砂轮架快速进退（液压）和尾座套筒的伸缩（液压）★4、万能外圆磨床◆头架的调整★4、万能外圆磨床◆尾座的调整★4、万能外圆磨床◆工作台的调整★4、万能外圆磨床★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法

★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

二、相关知识学习

任务2.5：磨削阶梯轴

◆

纵磨法

◆横磨法

◆综合磨法★5、磨削方法万能外圆磨床典型加工方法★5、磨削方法外圆的磨削方法，根据各外圆柱表面的长度，分别选用纵向磨削法（或称纵磨法）和切入磨削法（或称横磨法）。轴肩的磨削方法，根据轴肩与其他零件的配合情况、表面之间的过渡结构确定。本任务中：∮35mm外圆用纵向磨削法磨削，两轴颈外圆∮25mm∮20mm用切入磨削法磨削。★5、磨削方法★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

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任务2.5：磨削阶梯轴★6、磨削余量★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量

★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

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任务2.5：磨削阶梯轴

◆纵向磨削法粗磨外圆的磨削用量参考下表进行选择★7、磨削用量

◆精磨外圆的磨削用量参考下表进行选择。★7、磨削用量★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

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任务2.5：磨削阶梯轴

◆在生产中修整砂轮的目的，一是消除砂轮外形误差；二是修整已磨钝的砂轮表层，恢复砂轮的切削性能。三是消除砂轮的堵塞。

◆在粗磨和精磨外圆时，一般采用单颗粒金刚石笔对砂轮进行修整。M1432A型磨床的砂轮直径为400mm，选0.5克拉的金刚石。★8、砂轮的修整00:14:45★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方法★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研

★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

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任务2.5：磨削阶梯轴一般情况下，轴类零件的定位基准为轴类零件的轴心线，一般以中心孔作为磨削各外圆的定位表面，通过顶尖装夹工件，中心孔和顶尖的接触质量对工件的加工精度有直接的影响，因此，在热处理工序之后和磨削加工之前及磨削过程中经常需要对中心孔进行修研。修研顶尖孔可以在车床、钻床或专用中心孔磨床上进行。修研方法有以下几种：

★9、中心孔的修研★9、中心孔的修研(1)用油石或橡胶砂轮等进行修研。

先将圆柱形油石或橡胶砂轮装夹在车床卡盘上，用装在刀架上的金刚石笔将其前端修成60°顶角，然后将工件顶在油石和车床尾座顶尖之间，开动车床进行研磨。修研时，在油石上加入少量润滑油(轻机油)，用手把持工件，移动车床尾座顶尖，并给予一定压力，这种方法修研的中心孔质量较高，一般生产中常用此法。图2.87六棱硬质合金顶尖★9、中心孔的修研(2)用铸铁顶尖修研。此法与上一种方法基本相同，用铸铁顶尖代替油石或橡胶砂轮顶尖。将铸铁顶尖装在磨床的头架主轴孔内，与尾座顶尖均磨成60度顶角，然后加入研磨剂进行修，则修磨后中心孔的接触面与磨床顶尖的接触会更好，此法在生产中应用较少。

(3)用成形圆锥砂轮修磨中心孔。这种方法主要适用于长度尺寸较短和淬火变形较大的中心孔。修磨时，将工件装夹在内圆磨床卡盘上，校正工件外圆后，用圆锥砂轮修磨中心，此法在生产中应用也较少。

(4)用硬质合金顶尖刮研中心孔。刮研用的硬质合金顶尖上有4条60度的圆锥棱带，如图所示，相当于一把四刃刮刀，刮研在立式中心孔研磨机上进行。刮研前，在中心孔内加入少量全损耗系统用油调和好的氧化铬研磨剂。这种方法生产率高，但质量稍差

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(5)用中心孔磨床修研。修研使用专门的中心孔磨床。

★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方式★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构

★11、磨削的技巧、方法及注意事项

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任务2.5：磨削阶梯轴★10、轴肩的结构

图(a)所示的退刀槽，要求轴肩(端面)不需要磨削，外圆有较高的配合要求，需要进行磨削；图(b)所示的退刀槽，要求轴肩(端面)和轴的外圆都有配合要求，均需要进行磨削；图(c)所示的过渡圆角，常用于强度要求较高的轴，与之配合的孔和端面有倒角，该轴肩的端面和外圆均需要进行磨削。★1、工艺过程★2、砂轮★3、砂轮的安装★4、万能外圆磨床★5、磨削方式★6、磨削余量★7、磨削用量★8、砂轮的修整★9、中心孔的修研★10、轴肩的结构★11、磨削的技巧、方法及注意事项

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任务2.5：磨削阶梯轴★11、磨削的技巧、方法及注意事项磨削阶梯轴外圆

(1)磨削方法应正确选择。当工件磨削长度小于砂轮宽度时，应采用切入磨削法（或称横磨法）；当工件磨削长度较长时，可用纵向磨削法（或称纵磨法）。(2)用纵向磨削法磨削轴肩台阶旁的外圆时，需细心调整工作台行程，使砂轮在靠近台阶时不发生碰撞。调整工作台行程调整行程挡铁时防止发生碰撞★11、磨削技巧、方法及注意事项磨削阶梯轴台阶面

(1)首先用金刚石笔将砂轮端面修整成内凹形。注意砂轮端面的窄边要修整锋利且平整。★11、磨削技巧、方法及注意事项

(2)磨端面时，需将砂轮横向退出距离工件外圆0.1mm左右，以免砂轮与已加工外圆表面接触。(3)带圆弧轴肩的磨削。磨削带圆弧轴肩时，应将砂轮一尖角修成圆弧面，工件外圆柱面的长度较短时，可先用切入法磨削外圆，留0.03～0.05mm余量，接着把砂轮靠向轴肩端面，再切入圆角和外圆，将外圆磨至尺寸。(4)注意切削液要充分。一般磨钢件多用苏打水或乳化液；铝件采用加少量油的煤油；铸铁、青铜件一般不用切削液，而用吸尘器清除尘屑。工艺过程★10下料∮45mmX205mm★20铣钻铣两端面保证总长，打中心孔；★30车粗车各段外圆，掉头粗车另一端各段外圆；★40车精车外圆，退刀槽、倒角；掉头精车另一端外圆，车退刀槽，倒角；★50铣铣键槽；★60热淬火；★70修修研中心孔；★80磨粗磨三处外圆表面；★90磨精磨三处外圆表面；★100钳去毛刺★110检检验三、制定实施计划三、制定实施计划★加工步骤（80）(1)操作前的检查、准备。①检查、修研中心孔。用涂色法检查工件中心孔，要求中心孔与顶尖的接触面积大于80％。若不符合要求，需进行清理或修研，符合要求后，应在中心孔内涂抹适量的润滑脂。②找正头架和尾座中心高，不允许偏移。移动尾座使尾座顶尖和头架顶尖对准，③检查工件加工余量。三、制定实施计划★加工步骤（80）

(1)操作前的检查、准备。④粗修整砂轮外圆。⑤装夹。将工件装夹在两顶尖间。⑥调整工作台行程挡铁位置，以控制砂轮接刀长度和砂轮越出工件长度l。砂轮接刀长度应尽可能小，一般为[B1+(10～15)]mm，Bl为夹头的宽度，三、制定实施计划★加工步骤（80）(2)试磨。试磨时，用尽量小的背吃刀量，磨出外圆表面，用千分尺检测工件两端直径差不大于0.02mm。若超出要求，则调整、找正工作台至理想位置。三、制定实施计划★加工步骤（80）(3)粗磨∮35mm外圆。用纵向磨削法磨削，外圆留余量0.05mm。(4)粗磨∮25mm外圆。用横向磨削法磨削，留余量0.05mm。(5)调头装夹，粗磨∮20mm外圆。用横向磨削法磨削，外圆留余量0.05mm.三、制定实施计划★加工步骤（90）(1)精修整砂轮外圆及端面。(2)精磨∮20mm外圆及台阶面至尺寸要求，同轴度误差不大于0.02mm，表面粗糙度为Ra0.8μm；精磨的顺序与粗磨的顺序不同，这样可以减少装夹一次工件。(3)调头装夹,精磨∮35mm外圆及台阶面，∮25mm外圆．保证各加工面表面粗糙度均为Ra0.8μm。学生按确定的工作计划，各自独立完成自己工作任务。★采用演示性实训★普通机床零件加工综合项目实训四、工作任务实施★外圆精度的测量用千分尺。在大批量生产中，常用极限卡规测量外圆直径尺寸。★长度尺寸的测量用游标卡尺或卡钳★同轴度测量用百分表