1、车削轴类零件车削轴类零件 一、轴类零件的种类 轴类零件由圆柱表面、端面、沟槽、阶台和倒角等组成, 它有光滑轴、阶台轴等几种。 二、轴类零件的特点 轴是各种机器中最常见的零件之一。它的轴向尺寸一般大于径向尺寸，如图所示。 圆柱表面：一般用于支承轴上传动零件。 端面和台阶：常用来确定安装零件的轴向位置。 沟槽：使磨削或车螺纹时退刀方便，并使零件装配时有一个正确的轴向位置。 键槽：主要是周向固定轴上传动零件和传递扭矩。 螺纹：固定轴上零件的相对位置。 倒角：去除锐边防止伤人，便于轴上零件的安装。 圆弧：提高强度和减少应力集中，有效防止热处理中裂纹的产生。 三、轴类零件的技术工艺要求 尺寸精度：主要包
2、括直径和长度尺寸，要符合图样中的公差要求。 形位精度：包括形状和位置精度，是保证零件正常使用的必要条件。 表面粗糙度：表面粗糙度是根据需要确定的，车削加工一般为 Ra0.8Ra12.5。 热处理：根据需要，加工前常进行退火和正火等热处理，精加工前常进行调质、淬火、氮化等热处理。 3轴类零件的装夹要求 车削加工前，必须将零件放在机床夹具中定位和夹紧，使零件在整个切削过程中始终保持正确的位置。根据轴类零件的形状、大小、精度、数量的不同，可采用不同的装夹方法。 （1）在四爪单动卡盘上装夹 四爪单动卡盘（如图所示）的卡爪是各自独立运动的，因此在装夹零件时必须找正后才可车削，但找正比较费时。其夹紧力较大
3、，常用于装夹大型或形状不规则的零件。四爪单动卡盘的卡爪可装成正爪或反爪，反爪用于装夹较大的零件。 （2）在三爪自定心卡盘上装夹 三爪自定心卡盘（如图 所示）的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，装夹时一般不需找正，故装夹零件方便、省时，但夹紧力较小，常用于装夹外形规则的中、小型零件。 三爪自定心卡盘有正爪、反爪两种形式，反爪用于装夹直径较大的零件。 （3）用双顶尖装夹 对于较长的或工序较多的零件，为保证多次装夹的精度，采用双顶尖装夹的方法，如图 所示。 用双顶尖装夹零件方便，无需找正，重复定位精度高，但装夹前需保证零件总长并在两端钻出中心孔。 （4）用一夹一顶装夹 用双顶尖装夹零件精度高，但刚性
4、较差，故在车削一般轴类零件时采用一端用卡盘夹住，另一端用顶尖顶住的装夹方法，如图所示。为防止切削时产生轴向位移，可采用限位支承或台阶限位。其中台阶限位安全，刚性好，能承受较大切削力，故应用广泛。 4中心孔、顶尖、拨盘和夹头 （1）中心孔 国家标准 GB/T 1452001 规定中心孔有A 型（不带护锥）、B 型（带护锥）、C 型带螺孔）和 R 型（弧形）4 种，如图所示。 钻中心孔时，由于中心钻切削部分直径较小，刚性差，钻削时要注意转速和进给速度。 钻中心孔时要使中心钻轴线与零件轴线同轴。 钻中心孔时端面中心不得留有尖的凸台。 钻中心孔时要即时清除切屑，以防止堵塞而使中心钻折断。 （2）顶尖
5、顶尖有前顶尖和后顶尖两种，主要用来定心和承受零件的重力和切削力。 前顶尖 前顶尖（如图所示）可直接安装在车床主轴锥孔中，也可自制成 60锥角的钢件前顶尖（每次装夹时必须将锥面再车一下，保证锥面与旋转中心同轴）。 后顶尖 后顶尖（如图 所示）有固定顶尖（俗称死顶尖）和活顶尖两种，使用时将其装入尾座套筒锥孔内。 固定顶尖刚性好、定心准，但与中心孔之间是滑动摩擦，易磨损和烧坏顶尖。固定顶尖一般用于低速加工精度较高的零件，当零件细小时可采用反顶尖。 活顶尖的内部装有滚动轴承，使用时顶尖部分和零件一起转动，能在高转速下工作，克服了固定顶尖的缺点，应用较为广泛，但其刚性较差，滚动轴承磨损后会有径向跳动，影
6、响加工精度。 （3）拨盘和夹头 用双顶尖装夹零件时，零件一般不能由顶尖直接带动旋转，而需要通过拨盘（或卡盘）和夹头来带动。 四、车刀 及其安装 车削轴类 零件的车刀（a）外圆车刀；（b）外圆车刀；（c）外圆车刀 （偏刀）； （d）切断 （槽）刀；（e）机械夹固或外圆车刀；（f）机械夹固式切断刀；（g）可转位外圆车刀 车刀在刀架上伸出长度车刀的安装方法如图所示。 （a）正确；（b）伸出太长；（c）伸出太短 图示为车刀安装高低的方法，车刀刀尖应与工件中心等高。（a）用钢直尺量中心高；（b）根据尾座顶尖安装想一想、试一试！ 为使车刀安装迅速方便，你能想出其他方法吗？为什么车刀刀杆的高度比宽度大？为什
7、么车刀尖要对准工件中心安装？如果高于或低于工件中心，将会产生什么后果？车刀装得歪斜，将会产生什么后果？安装车刀时，车刀下面的垫片应是几片？为什么？为什么活扳手和呆扳手要制成弯头？车削轴上外圆、端面、切槽和倒角的方法（a）、（b）、（c）车外圆；（d）切槽；（e）车端面；（f）倒角五、车削方法想一想、试一试！ 车削外圆时的振动原因有哪些？如何减少和消除振动？用切槽刀或切断刀切削时，为什么反切法 （刀具反装，工件倒转）可以消除振动？ 六、切削用量切削用量主要是指吃刀量、进给量和切削速度三个方面：背吃刀量 待加工面与已加工面之间的垂直距离。 式中 吃刀量，； 待加工面直径，；已加工面直径，。 进给量
8、 进给量f工件每转一周，车刀在工件上所移动距离，单位r。2dDppp 切削速度 切削速度 工件待加工面在一分钟内对车刀刃所经过路程，单位。 式中 切削速度，； 主轴转速，；待加工面直径，。cv1000DnvcDvnc1000cv 七、选择车削步骤的原则（）零件根据数量和精度要求的不同，机床条件的差异，可以有两种不同的加工原则：即工序集中原则和工序分散原则。工序集中原则是把第一个零件全部或一端车好以后，再车第二、三个零件。工序分散原则是先车好全部零件的一个或一组表面，然后再车全部零件的第二、三个（组）表面。 大体说来，当零件的批量较小或只有几个，加工表面相互位置精度要求较高，或者是重型零件，而车
9、床的精度和万能性又比较高时，应采用工序集中原则。反之，应采用工序分散原则。 （）车削零件时，一般总是分粗车、半精车和精车三个阶段。一般的规则是：一开始就进行零件各个表面粗车，只有在全部表面进行粗车之后，才进行半精车和精车。那么为什么要这样做呢？理由如下： ）在粗车时，由于吃刀量和进给量较大，所产生的切削力也很大，因此必须把工件夹紧。但是，这样会使零件表面夹毛或变形。如果把零件的一个表面全部车好，那么粗车另一头表面时，就要把经过精车的表面夹在卡盘中，结果也会把这个表面夹毛。 ）粗车时会产生大量的热，影响零件的尺寸精度。把粗车和精车分开以后，使零件在精车之前有冷却的机会。 ）在任何的毛坯中，都有内
10、应力存在。当表面车去一层金属以后，内应力将重新分布而使零件发生变形。粗车时，零件变形很大。如果把某一精度要求很高的表面，一开始就车到最后的精度要求，这个表面将由于车削其他表面而引起的内应力重新分布而失去原有的精度。虽然精车时也要车去金属，但由于切屑很薄，内应力所引起的零件变形很小 ）可以合理的确定机床。例如：粗车可以在精度低、动力大的机床上进行。精车在精度高的机床上进行。 ）由于精车放在最后，可以避免光洁的工件表面在多次装夹中碰伤，造成退修、浪费工时。 ）可以及时发现毛坯的缺陷 （如砂眼、裂缝等）。如果把一个表面精车以后，再去粗车另一表面，这时如果发现另一表面有缺陷而必须更换毛坯，那么前面的一
11、切工作都是白费。 上面所说的这几点，都是说明车削零件时粗精车应该分开。但是，也不是说每个零件都要这样做。例如，车削大型而精度要求又不高的零件，由于安装困难就不必这样做了。 （）对于精度要求高的零件，为了消除内应力，改善零件的机械性能在粗车以后还要经过调质或正火处理，这时粗车后应留.余量（按工艺文件规定) （）在车削短小零件时，一般先把端面车一刀，这样便于决定长度上的尺寸。对铸铁件来说，最好先倒一个角，因为铸铁的外皮很硬，并有型砂，容易磨损车刀。倒角以后，在精车时，刀尖不会再遇到外皮和型砂了。 （）在两顶针间车削轴类零件，一般至少要三次安装，即粗车一端，调头再粗车和精车另一端，最后精车原来一端。
12、 （）如果零件除了车削以外，还要经过磨削，那么在粗车和半精车以后不再精车了。但是，在半精车后必须留有磨削余量 。 （）车削阶台轴时，一般是先车直径较大的一端，这样可以保证轴在车削过程中的刚度。 （）在轴上切槽时，一般是在粗车和半精车以后，精车之前，但必须注意槽的深度。例如，槽的深度是，精车之前的余量为.，那么在精车之前切槽时，槽的深度为.。如果零件的刚性较好，或者精度要求不太高，也可以在精车以后切槽，这样槽的深度就容易控制。 （）轴上的螺纹一般是放在半精车以后车削的，等待螺纹车好以后，再精车各级外圆。因为车螺纹时，容易使轴弯曲。如果各级轴的同心度要求不高或轴的刚性不太好，那么螺纹可以放在最后车
13、削。 八、八、多阶梯轴类零件的车削 两个或两个以上的圆柱体组成的具有相同轴心线的轴称为多阶梯轴。这类零件也可能还具有其他截面形状的组合，例如花键、圆锥体、正多边体等，统称为多阶梯轴类零件。 1、阶梯轴的切削方法 车削阶梯轴实际上是车外圆和车端面的综合。在车削时应兼顾外圆直径和阶梯轴长度两个方向的尺寸要求，还要保证阶梯轴端面与工件轴线的垂直度要求。 车削阶梯轴可以纵向进给也可以横向进给。如果阶梯轴的一段较短(如6mm一8mm)、可用横向进给车出。如果阶梯轴的一端较长或表面尺寸要求高，则要用纵向进给车出。 根据阶梯轴相邻两圆柱体直径差值大小，可分为低阶台和高阶台两种 1)低阶台的车削 阶梯轴的低阶
14、台可以用一次走刀车出。由于阶台面应和工件轴线垂直，所以必须用90偏刀车削。装刀时要使刀刃和工件轴线垂直。 2)高阶台的车削 阶梯轴的高阶台要用分层切削方法进行车削。粗车时先用主偏角Kr90 的车刀进行车削，再把偏刀的主偏角装成9395，用几次走刀来完成。在最后一次走刀时，车刀在纵向进给结束后，用手摇动中滑板手柄，使车刀逐渐均匀退出，把阶台端面车削一次，这样可以保证端面与外圆轴线相垂直。2、阶梯轴长度测量及控制方法 车削阶梯轴时，应准确控制多段阶台的轴向长度尺寸。其关键是要根据图样找出正确的测量基推，否则会造成累积误差过大而产生废品。控制多段阶台的轴向长度尺寸有以下几种方法。 （1）刻线痕 先用
15、钢板尺、样板或卡钳量出阶台的长度尺寸，再用车刀刀尖在阶台的位置处车刻出细线，然后进行车削（2）用挡铁定位 在批量生产中，为了迅速推确地控制多段阶台的长度，可用块式挡铁定位控制或用圆盘式挡铁定位控制使用这种方法可省去了大量的测量时间，加工精度可以达到0.1mm0.2mm。为了准确控制工件的轴向尺寸，用卡盘顶尖安装工件时，在车床主轴锥孔内必须装有限位支承，使工件轴向定位。（3）利用床鞍刻度盘控制阶台长度尺寸 例如CA6140卧式车床床鞍刻度盘每小格等于纵向进给1mm。根据刻度盘转过的格数，即可以算出进给长度。这种控制尺寸的方法，长度误差在0.3mm之内。 阶梯轴阶台长度尺寸可以用钢尺、内卡钳和深度
16、游标卡尺测量。对于批量较大或精度较高的阶台，可用量规测量，(4)生产图的分析 用三爪卡盘安装，装夹长度为40mm，外伸75mm。 选用硬质合金车刀，右偏刀车端面、外圆和阶台，45右弯头刀车削倒角。 三个阶台加工余量均为5mm，可暂定背吃刀量为粗车3mm，半精车1.5mm，精车0.5mm。进给量为粗车0.2mm/r，精车0.1mm/r。切削速度为粗车1.67m/s，精车2.17m/s。 车削多阶台阶梯轴时，一般先车直径大的一端，以免一开始就降低工件的刚性。图中，应先车削40mm，然后车削30mm，最后为20mm。 车削步骤： 采用锯床将圆棒料毛坯锯断，毛坯长为115mm。 用三爪卡盘夹紧棒料，伸
17、出长为75mm。 用右偏刀车平右端面作为长度尺寸的测量基准以背吃刀量2mm，切削速度1.67m/s，手动或自动进给。 用右偏刀在距离右端面70mm处刻一线痕，根据选定的切削用量，粗车和精车外圆直径40至规定尺寸 在距离右端面495mm处刻一线痕，留0.5mm作为精车阶台时的余量，根据选定的切削用量粗车和精车外圆30mm至规定尺寸。精车时注意要保证长度尺寸50mm和阶台端面与工件轴线垂直。 在距离右端面195mm处刻一线痕，按照以上方法粗车和精车20mm至规定尺寸。 用45右弯头车刀车削倒角1.5x45。 用游标卡尺检查各段阶台面尺寸并检查工件表面粗糙度是否合格。 调头夹紧30mm外圆面，注意在
18、卡爪处垫薄铜片以防止夹伤已加工表面用45右弯头车刀或右偏刀车削端面到长度尺寸65mm。 用45右弯头车刀车削倒角1.5x45。 在调头以前也可用切断刀切断工件，端面留1mm一2mm余量，这样可以节省车削端面的时间和动力。 (1)分析生产图 减速器轴是多阶台轴，由6个圆柱体组成。两个外圆30mm即A、B为基准面，尺寸精度和表面租糙度要求最高，端面要求垂直。两端外圆 20mm的技术要求其次，但与A、B面有同轴度要求。 A、B外圆和端面需经过最后的磨削加工，两端20mm最后需用精车加工。 减速器轴要经过粗车、半精车、精车和磨削加工。要通过多次调头装夹进行切削，因此需用两顶尖安装工件，加工前要在轴的两
19、端钻出合适的中心孔。 (2)加工步骤 由于需多次使用中心孔，选用B型D4mm，D1=12.5mm的中心钻。 在卧式车床上用三爪卡盘夹紧工件毛坯，外伸端为5mm10mm，先切削端面1不留凸头，然后钻中心孔。钻中心孔时，主轴转速不低于800r/min。调头夹紧工件，按轴的长度170mm切削端面，并钻中心孔。 一夹一顶粗车和精车外圆36mm，自由公差。 粗车外圆30mm和20mm，半精车30mm并于直径方向留余量为0.8mm，即 30.8mm,半精车20mm留余量为0.5mm ，即 20.5mm 。 调头粗车外圆30mm和20mm，半精车30mm并于直径方向留余量为0.8mm，即 30.8mm,精车
20、28mm，半精车20mm留余量为0.5mm ，即 20.5mm 。 两顶尖装夹工件，精车30至30.3，精车20mm，至规定的公差范围。 检验尺寸精度和表面粗糙度，合格后，送磨削加工。 备料：35x 90,检查毛坯尺寸。 夹住外圆，找正、夹紧；车端面；钻 2 A 型中心孔。 零件调头装夹；粗车外圆至33，长 40 一夹一顶装夹；车台阶外圆 23，长度保留大外圆长 20。 夹住 23 台阶外圆，找正、夹紧；车大外圆处端面，车平；钻 M6 螺纹底孔 5，深 17；攻螺纹深 15；用 4 A 型中心钻钻 60定位圆锥孔；半精车大外圆32。 零件调头，夹住32 大外圆；车端面，车平，保证总长80；钻
21、M6 螺纹底孔 5，深 9；攻螺纹深 7；用4 A 型中心钻钻 60定位圆锥孔。 双顶尖装夹；精车大外圆 30 至尺寸要求；外圆倒角 C1。 零件调头，用双顶尖装夹；粗、精车台阶外圆 20 至尺寸要求，长度保证 63；粗、精车台阶外圆18 至尺寸要求，长度保证 14；车头部槽宽 8，底径 17，保证尺寸 11；车大外圆处退刀槽 30.5，车另一退刀槽 20.5；大外圆及 18 外圆倒角 C1；去毛刺。 备料：55x 150,检查毛坯尺寸。 夹住外圆、找正、夹紧；车端面；钻 2.5 A 型中心孔 一夹一顶装夹；粗车台阶外圆至 28，保留大外圆长 25；粗车小台阶外圆至 23，保留28台阶长 90
22、。 零件调头，装夹外圆28 处，找正、夹紧；粗、精车大平面；粗、精车大外圆至52，倒角 C1；钻 32 孔，深 10；粗、精车孔35至尺寸要求，深 15；钻2.5 A型中心孔；车内沟槽30.5；车中心孔处小台阶18，深 1；车台阶孔38，深 5； 35、 38孔口倒角 C1 。 调头，装夹28 外圆处；车小端平面，保证总长 145；钻2.5A 型中心孔。 双顶尖装夹；精车台阶外圆25 至尺寸要求，保留大外圆台阶长 220.1，大外圆倒角 C1；精车螺纹外圆24，保证尺寸 57；精车小台阶外圆20，保证尺寸34；车大台阶处槽 20.5，车螺纹处槽 31，车小台阶处槽 30.5；螺纹外圆、 25
23、外圆、20外圆倒角 C1。 车 M241.56g 螺纹；去毛刺。车削轴类工件时产生废品的原因及预防措施废品种类产 生 原 因预 防 措 施圆度超差车床主轴间隙太大 车削前，检查主轴间隙，并调整合适。如因轴承磨损太多，则需更换轴承毛坯余量不均匀，切削过程中背吃刀量发生变化分粗、精车 用两顶尖装夹工件时，中心孔接触不良，前后顶尖顶得不紧，前后顶尖产生径向圆跳动等 用两顶尖装夹工件时，必须松紧适当。若回转顶尖产生径向圆跳动，须及时修理或更换废品种类产 生 原 因预 防 措 施圆柱度超差用一夹一顶或两顶尖装夹工件时，后顶尖轴线与主轴轴线不同轴车削前，找正后顶尖，使之与主轴轴线同轴 用卡盘装夹工件纵向进
24、给车削时，产生锥度是由于车床床身导轨跟主轴轴线不平行调整车床主轴与床身导轨的平行度用小滑板车外圆时，圆柱度超差是由于小滑板的位置不正，即小滑板刻线与中滑板的刻线没有对准“0”线 必须先检查小滑板的刻线是否与中滑板刻线的“0”线对准 工件装夹时悬伸较长，车削时因切削力影响使前端让开，造成圆柱度超差 尽量减少工件的伸出长度，或另一端用顶尖支承，增加装夹刚性 车刀中途逐渐磨损 选择合适的刀具材料，或适当降低切削速度 废品种类产 生 原 因预 防 措 施尺寸精度达不到要求看错图样或刻度盘使用不当 认真看清图样尺寸要求，正确使用刻度盘，看清刻度值没有进行试切削根据加工余量算出背吃刀量，进行试切削，然后修
25、正背吃刀量由于切削热的影响，使工件尺寸发生变化 不能在工件温度较高时测量，如测量应掌握工件的收缩情况，或浇注切削液，降低工件温度测量不正确或量具有误差正确使用量具，使用量具前，必须检查和调整零位尺寸计算错误，槽深度不正确仔细计算工件的各部分尺寸，对留有磨削余量的工件，车槽时应考虑磨削余量没及时关闭机动进给，使车刀进给长度超过阶台长 注意及时关闭机动进给或提前关闭机动进给，用手动进给到长度尺寸 废品种类产 生 原 因预 防 措 施表面粗糙度达不到要求车床刚性不足，如滑板塞铁太松，传动零件（如带轮）不平衡或主轴太松引起振动消除或防止由于车床刚性不足而引起的振动（如调整车床各部件的间隙）车刀刚性不足或伸出太长而引起振动 增加车刀刚性和正确装夹车刀 工件刚性不足引起振动 增加工件的装夹刚性 车刀几何参数不合理，如选用过小的前角、后角和主偏角合理选择车刀角度（如适当增大前角，选择合理的前角、后角和主偏角）切削用量选用不当进给量不宜太大，精车余量和切削速度应选择恰当
