机械制造工艺学201.ppt
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1、第二章 轴类零件加工,第一节 概 述 一、轴类零件的功用及结构特点,轴类零件是典型的机器零件。用来支承传动件,传递运动和扭矩。,机械制造工艺学,结构类型如下图所示:,轴长与直径比12为刚性轴;轴长与直径比12为挠性轴。 轴的加工表面:内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、 横向孔、沟槽等。,机械制造工艺学,机械制造工艺学,二、轴类零件的技术要求 1、尺寸精度 主要轴颈(指配合,支承轴颈)的尺寸精度,一般为IT6-IT9,机床主轴支承轴颈的尺寸精度为IT5,甚至更高。 2、几何形状精度 主要有圆度、圆柱度的要求,一般控制在尺寸公差以内或另行标注。 3、位置精度 支承轴颈之间有同轴度要求,工作表面
2、、配合表面对支承轴颈有径向跳动要求。,机械制造工艺学,4、表面粗糙度: 一般为Ra0.63-0.16m。 5、热处理 为获得具有一定强度、硬度和耐磨性及其它特殊要求的零件,通常要安排热处理及表面处理。采用的热处理方法有:正火、调质、高频淬火等,为表面美观和防腐,还安排电镀、发蓝等表面处理方法。 6、其它要求 对高速廻转的轴零件应有静、动平衡的要求;对有安全要求的轴件,应安排探伤检查。,机械制造工艺学,三、轴类零件的材料 1、轴类零件的材料 常用材料为45#钢;中等精度,速度较高的轴件如专用机床主轴则采用40Cr;精度较高的轴采用GCr15和65Mn等;强度高、尺寸大的轴采用38CrMnTi、4
3、0CrMnTi等合金调质钢;高速重载工作条件下的轴,则采用20Mn2B、20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢或38CrMoAlA氮化钢,经热处理后,获得较高的抗弯曲疲劳强度和较高的表面硬度、抗冲击韧性和心部硬度。,机械制造工艺学,2、轴类零件的毛坯 常用毛坯为棒料和锻件。形状复杂的轴如曲轴,毛坯一般为铸件。,四、零件的预加工 1)校正 2)切断 3)切端面、钻中心孔, 必要时进行荒车。,机械制造工艺学,轴颈是主要的加工表面 外圆车削 外圆磨削,机械制造工艺学,第二节 轴类零件外圆表面的车削加工,机械制造工艺学,一、车削加工的各加工阶段,轴类零件外圆表面的车削加工可划分为荒车、粗车、半精车、精
4、车和细车等各加工阶段。,粗车:目的是尽快切去多余的金属层,使工件接 近于最后的形状和尺寸。小型轴的棒料、 铸件、锻件可直接粗车。,半精车:中等精度表面的最终加工,精加工表面 的预加工。,精车:精车是切去余下少量的金属层以获得零件 所要求的精度和表面粗糙度。,机械制造工艺学,二、提高外圆表面车削生产率的措施,1、刀具 直头车刀(尖刀)的形状简单,主要用于粗车外圆; 弯头车刀不但可以车外圆,还可以车端面; 偏刀则常用于加工台阶轴和细长轴。,新型刀片材料:钨钛钽钴类、立方氮化硼刀片等。 机械夹固车刀、转位车刀、强力切削车刀、多刀加工等。,机械制造工艺学,2、机床 机械靠模仿形车床、随动靠模仿形车床、
5、液压仿形车床等。,机械制造工艺学,三、细长轴外圆表面的车削,当工件长度与直径比大于12倍(挠性轴)时刚性 较差,若加工精度要求较高,车削过程会有困难。 (一)工艺特点 1)工件刚性差,受切削力、自重和旋转离心力的作 用,会产生弯曲、震动,影响其精度和表面粗糙度。 2)切削中,工件受热伸长产生弯曲变形。顶尖顶得 紧,车削后发生弯曲;顶得松会产生振动;高速时弯 曲变形加剧,严重时会使工件在顶尖卡住。 3)一次走刀时间较长,刀具磨损,增加了几何形状 误差。,机械制造工艺学,4)使用顶尖和跟刀架。 跟刀架支承块与工件接触要适当,调得太紧, 会把工件顶向车刀一边,车出的直径变小,形成 “竹节”形;调得太
6、松,会使工件产生振动。 应用跟刀架产生缺陷 的原因有很多,各个因素 并不是单一的,往往是相 互影响,发现问题应全面 检查,采取措施,给以消 除。 因此,车削细长轴是一种难度较大的加工工艺。,机械制造工艺学,(二)细长轴的先进切削法 反向走刀切削法,虽然车削细长轴的难度大,但它也有一定的规律性,主要抓住中心架和跟刀架的正确使用,解决热变形伸长及合理选择车刀角度等关键问题来预防。,机械制造工艺学,1、轴的左端缠有一圈钢丝,用三爪自定心卡盘夹紧。,2、尾座顶尖改为弹簧顶尖,避免热膨胀引起的弯曲变形。,机械制造工艺学,3)使用三支承的跟刀架,使工件上下左右不能移动,提高工件刚性和轴心线稳定性,车削时不
7、易产生振动。,4、改变走刀方向,工件受拉;轴的左端固定,右端由弹簧顶尖支承,可自由伸缩,不易产生弹性弯曲。,机械制造工艺学,5、改进刀具的几何角度 车刀的角度对工件的振动有明显的影响,为了减少细长轴的弯曲,要求径向切削力越小越好,应增大车刀的主偏角,减小径向切削力。 增大前角或副刃倾角,保持刀具锋利,减少切削热。 选用较好的刀具材料和切削液,延长刀具的使用寿命。,机械制造工艺学,机械制造工艺学,第三节 轴类零件外圆表面的磨削加工,按采用的磨具区分: 砂轮磨削、砂带磨削 按零件定位方式区分: 中心磨削、无心磨削,一、磨削方式及其工艺特点,机械制造工艺学,(1)砂轮中心磨削的工艺特点 1)精度高、
8、表面粗糙度小(外圆IT7IT5、 表面粗糙度Ra0.80.2m) 2)磨削速度高(3050m/s),故生产率高。 (2)砂轮中心磨削外圆的质量分析 1)多角性:砂轮与工件径向周期性振动。,(一)砂轮中心磨削的工艺特点 及质量分析,机械制造工艺学,2)螺旋形:砂轮微刃等高性破坏或砂轮与 工件局部接触。 3)拉毛:磨粒自锐性强,切 削液不洁。 4)烧伤:进给量过大,磨 刃变钝,散热不良。,机械制造工艺学,1)中心孔应有足够大的尺寸和准确的锥角 (GB14585) 2)轴两端中心孔应在同一轴线上 3)中心孔应有圆度要求 4)中心孔的位置应使工 件的加工余量均匀, 同批工件中尺寸A和 L应一致。,(3
9、)中心孔的加工及修磨,机械制造工艺学,中心孔的修研 作为轴零件在加工过程中的主要定位精基准,对保证加工精度起着重要的作用。但是,在加工过程中力的作用,及热处理的影响,都会使中心孔定位面产生变形,将直接影响定位精度。为此,须对中心孔进行修研,其方法有: 1、硬质合金顶尖修研 2、铸铁顶尖修研 3、用油石或橡胶砂轮顶尖修研 4、环氧树脂顶尖修研,机械制造工艺学,1、硬质合金顶尖修研 一般在卧式车床上进行,一端硬质合金顶尖,另一端普通顶尖,工件安装在两顶尖之间,工人手持工件不动,硬质合金顶尖在车床主轴带动下回转,由硬质合金顶尖上的棱边切除掉一层微薄的金属,从而校正了中心孔的定位精度。 此种修研方法,
10、生产率较高,一般2-5秒即完成修研,加工质量高,圆度达 0.001mm,粗糙度Ra0.630.32m, 适用于一般精度轴类零件中心孔 的修研。,机械制造工艺学,2、铸铁顶尖修研 修研精度高,但效率低,适用于大型,精度要求特别高的轴类零件中心孔的修研。,3、用油石或橡胶砂轮顶尖修研 如图所示:修研时间约1-2分钟。 锥面圆度误差2-1 m,Ra0.16-0.08 m,适用于精密工具、量具的中心孔的修研,但磨具磨耗快。,4、环氧树脂顶尖修研,机械制造工艺学,(二)砂轮无心磨削及其工艺特点,砂轮无心磨削的工作原理 纵向进给磨削法(贯穿法),工件放在砂轮与导轮之间,下边由托板托住。砂轮高速回转为切削运
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