轴类零件的加工工艺和常用工艺设备概述Word文档格式.docx
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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,轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
（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。
63-0.16μm；
配合轴颈的表面粗糙度Ra值为2。
5—0。
63μm
6。
1.3轴类零件的材料和毛坯
（1）轴类零件的材料
轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定,力求经济合理.
常用的轴类零件材料有35、45、50优质碳素钢，以45钢应用最为广泛。
对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等普通碳素钢.对于受力较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢.如40Cr合金钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能;
选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高,工作条件较差的情况,这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好;
若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或38CrMoA1A渗碳钢，这些港经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。
球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好,且具有减振性能，常在制造外形结构复杂的轴中采用。
特别是我国研制的稀土——镁球墨铸铁,抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振,对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。
（2）轴类零件的毛坯
轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件.大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件。
内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。
型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。
锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿表面分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度，一般用于重要的轴。
2外圆表面的加工方法和加工方案
2.1外圆表面的加工方法及加工精度
轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件.外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。
车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法；
磨削加工是外圆表面主要精加工方法,特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；
光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。
由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同,因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。
表1为外圆表面各种加工方案和经济加工精度。
表1外圆表面加工方案
序号
加工方法
经济精度
（公差等级）
经济粗糙度
Ra值/μm
适用范围
1
粗车
IT13—IT11
50-12.5
适用于淬火钢以外的各种金属
2
粗车—半精车
IT10-IT8
6.3-3。
3
粗车-半精车—精车
IT8—IT7
1.6—0。
8
4
粗车-半精车-精车—滚压
IT8-IT7
0.2—0.025
5
粗车-半精车-磨削
0。
8-0。
主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不适用于有色金属
6
粗车-半精车—粗磨-精磨
IT7-IT6
4-0。
7
粗车-半精车—粗磨—精磨—超精加工（或轮式超精磨）
IT5
0.1—0.012
（或Rz0。
1）
粗车—半精车-精车-精细车（金刚车）
0.4—0。
025
主要用于要求较高的有色金属
9
粗车—半精车-粗磨—精磨-超精磨（或镜面磨）
IT5以上
0.025—0。
006
极高精度的外圆加工
10
粗车—半精车—粗磨-精磨-研磨
•
012
（或Rz0.1）
2.2外圆表面的车削加工
（1）外圆车削的形式
轴类零件外圆表面的主要加工方法是车削加工。
主要的加工形式有:
荒车自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量很大,为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏差,使后续工序加工余量均匀,以去除外表面的氧化皮为主的外圆加工,一般切除余量为单面1—3mm。
粗车中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。
粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓），在工艺系统刚度容许的情况下，应选用较大的切削用量以提高生产效率。
半精车一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。
对于精度较高的毛坯,可不经粗车，直接半精车。
精车外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前的预加工.
精细车高精度、细粗糙度表面的最终加工工序.适用于有色金属零件的外圆表面加工,但由于有色金属不宜磨削，所以可采用精细车代替磨削加工.
但是，精细车要求机床精度高，刚性好,传动平稳，能微量进给，无爬行现象。
车削中采用金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（45o—90o）,刀具的刀尖圆弧半径小于0.1—1.0mm，以减少工艺系统中弹性变形及振动。
（2）车削方法的应用
1）普通车削适用于各种批量的轴类零件外圆加工，应用十分广泛。
单件小批量常采用卧室车床完成车削加工；
中批、大批生产则采用自动、半自动车床和专用车床完成车削加工。
2）数控车削适用于单件小批和中批生产.近年来应用愈来愈普遍，其主要优点为柔性好，更换加工零件时设备调整和准备时间短；
加工时辅助时间少，可通过优化切削参数和适应控制等提高效率；
加工质量好,专用工夹具少,相应生产准备成本低；
机床操作技术要求低，不受操作工人的技能、视觉、精神、体力等因素的影响.对于轴类零件，具有以下特征适宜选用数控车削。
结构或形状复杂,普通加工操作难度大，工时长,加工效率低的零件.
加工精度一致性要求较高的零件。
切削条件多变的零件，如零件由于形状特点需要切槽,车孔，车螺纹等,加工中要多次改变切削用量。
批量不大，但每批品种多变并有一定复杂程度的零件。
对带有键槽，径向孔（含螺钉孔）、端面有分布的孔（含螺钉孔）系的轴类零件，如带法兰的轴，带键槽或方头的轴，还可以在车削加工中心上加工，除了能进行普通数控车削外，零件上的各种槽、孔（含螺钉孔）、面等加工表面也可一并能加工完毕。
工序高度集中，其加工效率较普通数控车削更高，加工精度也更为稳定可靠。
2。
3外圆表面的磨削加工
（1）外圆表面磨削的工艺范围
用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削。
磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它使用于零件精加工和硬表面的加工.
磨削的工艺范围很广，可以划分为粗磨、精磨、细磨及镜面磨。
各种磨削方案所能达到的经济加工精度和表面粗糙度值见表1.1.
磨削加工采用的磨具（或磨料）具有颗粒小，硬度高,耐热性好等特点，因此可以加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬硬钢、硬质合金道具、陶瓷等;
加工过程中同时参与切削运动的颗粒多，能切除极薄极细的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小.磨削加工作为一种精加工方法，在生产中得到广泛的应用。
目前，由于强力磨削的发展，也可直接将毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，从而获得了较高的生产率。
（2）外圆表面磨削的常用方法
1）纵磨法
如图1a,砂轮高速旋转起切削作用，工件旋转作圆周进给运动,并和工作台一起作纵向往复直线进给运动。
工作台每往复一次，砂轮沿磨削深度方向完成一次横向进给，每次进给（吃刀深度）都很小，全部磨削余量是在多次往复行程中完成的。
当工件磨削接近最终尺寸时（尚有余量0。
005-0。
01mm），应无横向进给光磨几次，直到火花消失为止。
纵磨法加工精度和表面质量较高，适应性强，用同一砂轮可磨削直径和长度不同的工件，但生产率低。
在单件、小批量生产及精磨中应用广泛，特别适用于磨削细长轴等刚性差的工件.
图1外圆磨床的磨削方法
2）横磨法（切入法）
如图1b，磨削时,工件不作纵向往复运动,砂轮以缓慢的速度连续或间断地向工件作横向进给运动，直到磨去全部余量。
横磨时，工件与砂轮的接触面积大,磨削力大，发热量大而集中，所以易发生工件变形、烧刀和退火.横磨法生产效率高,适用于成批或大量生产中，磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面及两侧都有台肩的轴径。
若将砂轮修整成型，也可直接磨削成型面。
3）综合磨法
如图1c，先用横磨法将工件分段进行粗磨，相邻之间有5-15mm搭接，每段上留有0.01—0。
03mm的精磨余量,精磨时采用纵磨法。
这种磨削方法综合了纵磨和横磨的优点，适用于磨削余量较大（余量0.7-0。
6mm）的工件。
4）深磨法
磨削时采用较小的纵向进给量（1-2mm/r）和较大的吃刀深度（0。
2—0。
6mm）在一次走刀中磨去全部余量。
为避免切削负荷集中和砂轮外圆棱角迅速磨钝，应将砂轮修整成锥形或台阶形，外径小的台阶起粗磨作用，可修粗些;
外径大的起精磨作用，修细些.深磨法可获得较高的精度和生产率,表面粗糙度值较小，适用于大批量生产中,加工刚性好的短轴。
（3）外圆表面的无心磨削
在无心磨床磨削工件外圆时,工件不用顶尖来定心和支撑，而是直接将工件放在砂轮和导轮（用橡胶结合剂作的粒度较粗的砂轮）之间，由托板支撑，工件被磨削的外圆面作定位面
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