机械制造工艺与装备4-1、2

1、第四章轴类零件加工技术和常用技术装备，4.1概述4.2外周表面加工方法和加工方案4.3外周表面加工常用技术装备4.4典型轴类零件加工技术分析长度大于直径的组成：圆柱面、圆锥面、端面、槽、圆弧、螺纹、牛鼻子槽、花键、其他表面(横孔等)分类：光轴、阶梯轴、中空轴、异形轴抢先版轴、偏心轴、花键轴等)刚性轴(L/d12 )、可挠性轴(L/d12 )、图4-1轴的种类、2、轴类零件的技术要求、材料和空白对照轴类零件的重要表面是安装轴承的轴颈和安装传动零配件的轴头。 由于对零配件使用性能的要求，其主要技术要求为：尺寸精度和几何形状精度直径精度通常达到IT6IT9，可能达到IT5。 几何形状精度(真圆度、圆

2、柱度)请限制在直径公差的范围内。 有较高要求时，在零件图中特别填写形位公差，取公差的1/2、1/4。 位置精度一般精度的轴，轴颈相对于支撑轴颈的径向线跳动一般为0.010.03mm，高精度的轴为0.0010.005mm。 端面圆偏差为0.0050.01mm。 表面粗度一般对轴类零件的各加工表面有表面粗度要求。 支撑轴颈的表面粗度要求为Ra0.160.8m。 嵌合轴颈的表面粗度Ra为0.633.2m。 其他技术要求热处理(表面淬火、渗碳淬火等)、动平衡、探伤、过渡圆角等。 轴类零件的材料不重要的轴：普通碳钢Q235、Q255、Q275等，不实施热处理的一般轴类零件： 35、40、45、50钢等，

3、正火、调质、淬火中精度且转速高的轴： 40Cr等合金结构钢，调质和表面淬火精度高的轴：轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn 在能够选择调质和表面的结构复杂(曲轴)的HT400、QT600、QT450、QT400中，轴类零件的空白对照轴类零件最常用的空白对照是圆棒材和锻件。 光轴，直径差小的阶梯轴，采用光圆钢筋作为原材料，直径差大的阶梯轴是比较重要的轴，锻造品必须采用的只有一部分大型且构造复杂的异形轴，球状黑金属铅铸造铁铸件可以采用的空白对照经过热锻，使金属内部的纤维状组织沿着表面均匀分布，并进行了高拉伸自由锻造多用于中小批量生产，模锻适合批量生产。 轴类零件的热处理锻造原材料在加工前需要安排正火或

4、退火处理，使钢材内部的晶粒微细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 为了得到良好的综合力学性能，经常要求调质处理，一般可分为两种情况： (1)空白对照佝偻量大时，调质位于粗车后，半精车前，消除粗车时产生的残馀应力。 (2)当空白对照佝偻量小时，调质可在粗车前进行。 表面淬火在精加工前配置，可以纠正淬火引起的局部变形。 对于要求精度的轴，必须在局部淬火后或粗磨削后进行低温时效处理(在160油中长时间的低温时效)，以确保尺寸的稳定。 氮化钢(例如38GrMoAl )需要在氮化前进行调质和低温时效处理。 对调质的质量要求也很严格，不仅要求调质后蝎体组织均匀细化，而且要求距表面0.80.

5、10mm层内的镍锌铁氧体含量不超过(C)5，否则会引起氮化脆性影响其质量。车削是外周表面最经济有效的加工方法，但关于其经济精度，适合作为外周表面粗加工或半精加工方法，磨削是外周表面的主要精加工方法，特别适合各种高硬度和淬火后的零配件的精加工，光整加工是精加工后进行的超精密加工定方法(辊、研磨第二节外周表面的加工方法和加工方案，由于各加工方法能达到的经济加工精度、表面粗度、生产率和生产成本各不相同，必须根据情况选择合理的加工方法，加工出符合零件图要求的合格零配件。 下表所示为外周表面的各种加工方案和经济加工精度。一、外周表面的车削加工、车削是外周面加工的主要工序。 工件的旋转是主运动，工具直线移

6、动成为进给运动。 二、外周表面的磨削加工、磨削是外周面精加工的主要方法，多作为半精车外周后的精加工工序。 (1)中心磨削，1 .纵向进给磨削法(纵向磨削法)，纵向磨削法加工精度和表面质量高，适应性强，能够以同一磨刀石磨削直径和长度不同的工件，但生产率低。 广泛应用于单体、小批量生产、精加工磨粉机，特别适合磨削细长轴等刚性差的工件。 横磨法生产效率高，适合批量或大批量生产，磨削长度短，刚性好，精度低，外周表面和两侧有肩轴颈。 如果修整成形磨刀石，也可以直接磨削成形面。 加工精度比纵研法低。 2、横向进给磨削法(切入磨削法)、(2)无心磨削、无心外圆磨是生产性高的精加工方法。 磨削时，工件被放置在

7、磨削轮与导向轮(橡胶结合剂形成的粒度粗的磨刀石)之间，由调色盘支撑。 因为不需要中心传感器通讯端口，所以被称为无心磨削。 无心外圆磨盘有两种磨削方式：贯通磨削法(纵向磨削法)切入磨削法(横向磨削法)，(二)无心磨削、切入磨削法磨削的原理：当引导轮3使工件2旋转并压在磨削轮1上进行加工时，工件、引导轮和支撑板一起向磨刀石横向进给磨削结束后，导轮后退，取下工件。 引导轮的轴线与磨刀石的轴线平行或交叉而成为小角度(0.51 )，该角度的大小只要能够使工件和阻车器4 (限制工件的轴向位置)良好地密接即可。无心磨削必须满足以下条件。 1 .因为导轮倾斜角度，切削变得顺畅，所以导轮和工件必须保持线接触。

8、因此，导轮的表面必须修整为双曲线旋转体形状。 2 .导轮材料的摩擦系数必须大于磨刀石材料的摩擦系数的磨刀石沿与导轮相同的方向旋转，而磨刀石定速度必须大于导轮速度的支撑板的倾斜方向应该有助于工件紧贴导轮。 3 .工作中心应高于磨刀石和导向轮中心。 高数值h取决于工件直径。 工件直径d工=830mm时为Hd工/3； d工程=3070mm时，为Hd工程/4。 4 .当导轮倾斜角度，导轮以速度v进行导向旋转时，可分解成v工=v导向cos的v纵=v导向sin粗磨削的情况下为36； 精磨时，取13。 在无心磨削的情况下，工件的尺寸精度为IT6-IT7，表面粗度Ra0.8-0.2um .(3)外圆磨的质量分

9、析，1多边形在零配件表面沿母线方向存在等距离的直线轨迹，其深度小于0.5m。 原因：磨刀石和工件在径向上周期性振动。 对策：1)平衡磨刀石和马达；2 )改善中心孔和中心的接触；3 )适时修整磨刀石；4 )调整轴承间隙等。2螺旋磨削后的工件表面呈深螺旋痕，痕迹的间距与工件每旋转一周的纵向走刀量相等。 如图4-7所示。 原因：磨刀石微刀刃的高度破坏和磨刀石与工件部分接触。措施：1)修正磨刀石，保持微刃等的高度；2 )轴承间隙的调整；3 )保持主轴的位置精度；4 )使磨刀石的两侧呈台阶状或圆形进行修理，使磨刀石的两侧不参加切削；5 )工作台润滑油适当，有卸载装置；6 )使轨道润滑为低压供油。 3拉毛

10、(伤或伤)常见的工件表面的拉毛现象。 原因：磨粒的自锐性过强，切削液不干净，磨刀石罩上的磨削屑掉落在磨刀石与工件之间等。 对策：1)选定硬度高的磨刀石；2 )用磨刀石修整后，用切削液和刷毛清洗；3 )过滤切削液；4 )清扫磨刀石盖上的磨屑等，4烧伤可分为螺旋状烧伤和点烧伤。 原因：在磨削高温的作用下，工件表层的金相组织发生了变化。 对策：1)降低磨刀石硬度；2 )减小磨削深度；3 )适当提高工件转速；4 )减少磨刀石与工件的接触面积；5 )适时修正磨刀石；6 )进行一盏茶蒸发制冷等。 三、外周表面的精密加工、(一)高精度磨削、表面粗度值在Ra0.16m以下的磨削工艺。 精密磨削： Ra0.16

11、0.06m，超精密磨削： Ra0.040.02m，镜面磨削： Ra0.01m，高精度磨削的实质：磨刀石微粒的作用。 微型刀片的高度很高，从工件上切下微细的切屑，粒子钝化，发挥研磨作用。 (2)超精加工，在良好的润滑、蒸发制冷和较低的压力条件下，对以细粒度油石高速、短往复振动频率低速旋转的工件进行精加工。 4阶段：1)强切削阶段破坏油膜，切削作用强2 )正常切削阶段切削作用弱，正常切削3 )微弱切削阶段的切削作用弱，摩擦研磨4 )自动停止切削阶段工件形成油膜，切削作用停止，(3)研磨，磨具和工件之间放置研磨剂，对工件表面进行精加工。 对磨具施加一定的压力，通过研磨剂的机械化学作用从工件表面切除薄材料。 外周用手工作业抛光，1 )加工简单，设备不复杂2 )尺寸精度高IT6IT5，能达到形状精度和小表面粗度，Ra0.025以下3 )生产率低，加工产量0.010.03 4 )污染环境5 )能部分纠正上一道工序残留的应用：轴类、茄克衫类、 (4)用轧辊、轧辊手工工具对金属材质的工件施加压力使其塑性形变，降低工件表面粗度，强化表面性能的加工方法。 是没有切屑的加工。 特征：1)轧辊前的工件表面粗度值为Ra5m以下，直径单位为0.020.03mm. 2 )轧辊后的形状和位置精度取决于前工序3