第二章 车轴类工1.docx

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第二章车轴类工1

第二章车轴类工件

轴是机器中最常见的零件之一，一般由外圆柱面、端面、台阶、倒角、过渡圆角，沟槽和中心孔等结构要素构成。

圆柱度公差为0.015，即圆柱面必须位于半径差为公差值0.015mm的两同值圆柱面之间。

被测端面绕基准轴线A旋转一周时，在任一测量圆柱面内，轴向的跳动量均不得大于0.02mm。

被测圆柱面绕基准轴线A旋转一周时，在任一测量圆柱平面内，径向圆跳动量均不得大于0.03mm。

第一节车轴类工件用车刀

一、加工不同精度的车刀

车削轴类工件一般可分为粗车和精车两个阶段。

粗车的作用是提高劳动生产率，将毛坯上的多余部分，也就是加工余量尽快的车去，这时不要求工件达到图样要求的尺寸精度和表面粗糙度；而精车的作用是把工件上经过粗车后留有的少量余量车去，使工件达到图样和工艺上规定的尺寸精度和表面粗糙度。

粗车和精车的目的不同，对所使用车刀的要求也存在着较大的差别。

1、粗车刀

粗车刀必须适应粗车时吃刀深和进给快的特点，主要要求车刀有足够的强度，能一次进给车去较多的余量。

选择粗车刀几何参数的一般原则是:

（1）主偏角Kr不宜太小

（2）为了增强刀头强度，前γ0角和后角α0应选小些。

（3）粗车刀一般选取刃倾角λs＝－30－00，以增强刀头强度。

（4）为了增加切削刃的强度，主切削刃上应磨有倒棱。

（5）为了增加刀尖强度，改善散热条件，使车刀耐用，刀尖处应磨有过渡刃。

（6）粗车塑性金属（如中碳刚）使，为使切削能自行折断，应在车刀前面上磨有断屑槽。

2、精车刀

精车时要求车刀锋利，切削刃平直光洁，必要时还可磨出修光刃。

精车时必须使切屑排向工件的待加工表面。

二、加工不同结构要素的车刀

1、45°车刀及其应用

（1）45°车刀按进给方向的分类和判别，见表2－1

（2）45°硬质合金车刀及其特点

（3）45°车刀的应用

2、75°车刀及其应用

（1）75°车刀按进给方向的分类和判别，见表2－1

（2）75°硬质合金车刀及其特点

（3）75°车刀的应用

2、90°车刀及其应用

（1）90°车刀按进给方向的分类和判别，见表2－1

（2）90°硬质合金车刀及其特点

（3）90°车刀的应用

90°右偏刀车端面产生凹面是由下面两个原因造成的：

A、是用副切削刃进行切削的。

B、切削力合力的作用方向是垂直于切削刃的。

如图2－12所示，工件作用在车刀上的切削力F分解成进给力Ff和背向力Fp，在Ff的作用下，使车刀逐渐向内而产生凹面。

三、切断刀和车槽刀

1、切断刀的应用

切断刀以横向进给为主，刀头长且刚度较低、主切削刃窄等。

（1）高速钢切断刀

为了使切削顺利，在切断刀的弧形前面上磨出卷屑槽，卷屑槽的长度应超过切入深度。

但卷屑槽不可过深，一般槽深为0.75－1.5mm,否则会削弱刀头强度。

在切断工件时，为使带孔工件不留边缘，实心工件的端面不留小凸头，可将切断刀的切削刃略磨斜些。

（2）硬质合金切断刀及应用

由于高速切削的发展而越来越多应用硬质合金切断刀。

（3）弹性切断刀及应用

为节省材料，避免扎刀现象用弹性切断刀。

（4）反切刀及应用

工件直径较大时用反切刀。

2、车槽刀及其应用

车槽刀主切削刃宽度有较为严格的要求。

第二节轴类工件的装夹

一、轴类工件的装夹方法

车削时，工件必须在车床夹具中定位并夹紧，工件装夹的是否正确可靠，将直接影响加工质量和生产率，应得到重视。

工件的定位是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。

工件的夹紧是使工件在机床上或夹具中的正确位置保持不变的过程。

定位与夹紧是两个不同的概念，夹紧不能代替定位。

1、三爪自定心卡盘装夹

其三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正，装夹工件方便、迅速，但夹紧力小。

适用场合：

装夹外型规则的中、小型工件。

找正是调整工件的装夹位置，使工件的回转中心与车床主轴回转中心重合的过程。

三爪自定心卡盘找正方法：

（1）粗加工时可用目测法和划针找正工件毛坯表面。

（2）半精加工和精车时可用百分表找正工件外圆和端面。

（3）装夹轴向尺寸较小的工件时，可先在刀架上装夹一圆型铜棒，再轻轻夹紧工件，然后使卡盘低速带动工件转动，移动床鞍，使刀架上的圆头铜棒轻轻抵触已粗加工过的工件端面，观察工件端面大致与轴线垂直后即停止旋转，并夹紧工件。

2、四爪单动卡盘装夹

其四个卡爪是各自独立运动的，因此在装夹工件时，必须对工件进行找正，装夹工件较费时，但夹紧力较大。

适用装夹大型或形状不规则的工件。

四爪单动卡盘的找正：

1、找正外圆。

（1）将划线盘放置在床身上。

（2）使划针靠近工件外圆表面，用手转动卡盘，观察工件与划针之间的间隙大小，调整相应的卡爪位置，其调整量为间隙的一半。

处于小间隙位置的卡爪要向靠近圆心方向调整卡爪，即紧卡爪；与之相对的卡爪向远离圆心方向调整，即松卡爪。

（3）如此反复调整，直到工件旋转一周，外圆表面与划针之间的间隙均匀时，即为完成调整。

（4）精度较高时，在此基础上，再用百分表找正。

直至工件旋转一周，百分表在圆周上各个位置读数相同为止。

2、找正工件端面

（1）使划针靠近工件端面边缘处。

（2）转动卡盘，观察划针与工件端面之间的间隙是否均匀，找出端面上离划针最近的位置，然后用铜锤轻轻向里敲击。

（3）反复调整，直到工件旋转一周后划针尖与端面都均匀接触为止。

3、一夹一顶装夹

比较安全、可靠，能承受较大的进给力，但这种方法加工相互位置精度要求较高的工件，在调头车削时找正时较困难。

适用于车削一般轴类工件，尤其是较重的工件，是车工最常用的装夹方法。

4、两顶尖装夹

这种装夹方法方便，不需找正，而且定位精度高，但装夹前必须在工件的两端钻出合适的中心孔，且刚性较差，装夹大型工件时稳定性不够，切削用量受限制。

对于较长或必须经过多道工序才能完成的轴类工件，为保证每次装夹时的精度，可用两顶尖装夹。

二、中心钻及顶尖

1、中心钻

钻中心孔的步骤：

（1）把中心钻装夹在钻夹头上。

（2）钻夹头装在尾座套筒锥孔中。

（3）工件装在卡盘上，起动车床，移动尾座，使中心钻接近工件端面，观察中心钻钻头是否与工件旋转中心一致，并找正尾座中心使之一致，然后紧固尾座。

（4）由于中心钻直径小，钻削时应取较高的转速，用手摇尾座手柄使中心钻缓慢均匀进给。

钻毕时，中心钻在孔中应稍作停留，然后退出，以修光中心孔，提高中心孔的形状精度和表面质量。

2、顶尖

第三节轴类工件的检测

利用各种量具对工件尺寸、形状等进行检测，是车削过程中不可缺少的一个重要环节。

能否快速、准确地测量出工件的实际尺寸，是达到工件尺寸精度、形位精度的关键。

游标卡尺和千分尺是车工常用量具，它们的正确使用及读数方法是必须掌握的重要内容。

游标卡尺的正确使用方法：

（1）测量前先检查并校对零位。

（2）测量时移动游标并使量爪与工件被测表面保持良好接触，取得尺寸后最好把紧定螺钉旋紧后再读数，以防尺寸变动，使得读数不准。

（3）用两用游标卡尺测量内尺寸时，将两量爪插入所测部位，这时尺身不动，将游标作适当调整，使测量面与工件轻接触，切不可预先调好尺寸硬去卡工件；并且测量力要适当。

测量力太大会造成尺框倾斜，产生测量误差，测量力太小会使卡尺与工件接触不良，使测量尺寸不正确。

数显量具除机械量具所具有的一般功能外，还有以下特殊功能：

（1）可在任意位置清零，便于实现相对测量（比较测量）。

（2）可任意进行公制和英制测量数值的转换。

（3）某些数显量具带有输出端口，其测量数据，经输出端口、连接线，可输入计算机或专用打印机进行数据处理。

（4）因电子组件的封装方式不同，不同量具还可具有其他多种不同的使用功能。

例如：

可进行绝对测量和相对测量两种测量方式的转换；可预值数值（测量初始值）；可设置公差带并显示测量结果是否合格，如超差可显示超差状态（偏大或偏小）；可设置在测量中跟踪极大值或极小值；可瞬时保持（锁定）测量数据，这在不便于读数的情况下特别有用，（点按某按键，即可锁定测量值，然后将数显卡尺移开到方便处观察测量结果）。

不难看出，与普通量具相比，无论是从测量的准确性还是从测量的方便性，数显量具都表现出了其明显的优势。

所以随着数显量具技术的日臻完善和日益成熟，目前数显量具在生产中的应用已变的越来越普及。

第四节轴类工件的车削工艺

及车削质量分析

轴是机器中的重要零件之一，用来支撑旋转零件（带轮、齿轮）、传递运动和转矩。

轴类零件的精度要求较高，在车削时除了要保证尺寸精度和表面粗糙度外，还应保证其形状和位置精度的要求。

那么如何保证上述要求呢？

就要根据工件的形状特点、技术要求、数量的多少和工件的装夹方法等因素，合理安排各个表面的加工顺序，即用合理的车削加工工艺来指导生产，保证产品质量。

1、用两顶尖装夹车削轴类工件，至少要装夹三次。

2、车短小的工件，一般先车某一断面，这样便于确定长度方向的尺寸。

3、轴类工件的定位基准通常选用中心孔。

4、车削台阶轴，应先车削直径较大的一端，以避免过早地降低工件刚度。

5、在轴上车槽，一般安排在粗车或半精车之后、精车之前进行。

6、车螺纹一般安排在半精车之后进行。

7、工件车削后还需磨削时，只需粗车或半精车。

二、轴类工件车削工艺分析示例

1、车削工艺分析

2、机械加工工艺卡

三、轴类工件的车削质量

四、减小工件表面粗糙度值的方法

残留面积：

已加工表面由刀具、副刀刃切削后形成。

两个刀刃在已加工表面上留下的一些痕迹未被切除的面积，称为残留面积（图2-36a）。

残留面积的高度跟进给量、刀具主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径有关。

积屑瘤：

（1）用中等切削速度切削钢料或其它塑性金属时，切屑与车刀前面之间产生很大的摩擦力，尤其当车刀前面不太平整光滑时，摩擦力更大，同时产生很高的温度。

在高温高压和很大的摩擦力的作用下，切屑底层和上层产生滑移，底层流动速度减慢。

这层流速较慢的金属层，称为滞留层。

当摩擦力大于切屑底层内部的滑移断裂抗力时，滞留层的金属跟切屑分离而形成一个楔块粘在车刀前面上。

这块金属因为受加工硬化影响，硬度很高，约为原工件材料硬度的1.5-2倍，称为积屑瘤。

（2）影响产生积屑瘤的因素很多，如工件材料、切削速度、刀具前角、刀具前面的表面粗糙度和切削液等：

其中切削速度影响最大。

切削速度较低（2-5m/min）时，切屑流动较慢，摩擦力未超过切屑分子的结合力，不会产生积屑瘤。

切削速度很高（70m/min）时，温度很高，切屑底层金属变软，摩擦系数明显降低，也不会产生积屑瘤。

中等切削速度（15-20m/min）时，切削温度约为3000C左右，这时摩擦系数最大，最易产生积屑瘤。