第6章轴类零件1

图6-1-4 切槽和切断
4）车削圆锥面 轴类零件上圆锥面的车削方法参表6-1-7。
表6-1-7 轴类零件上圆锥面的车削方法
序号 车削方法
操作示意图
操作方法
1
转动小滑板车削 圆锥面
a)
先把小滑板转过一个圆锥斜角α/2，然后手动进给完成圆 锥面车削。
b)
2
偏移尾座车削圆 锥面
a)
将尾座横向移动一个距离S，使工件的回转轴线与车床主轴 线的夹角等于圆锥斜角α/2，然后纵向自动进给车削圆锥 面。这种方法不能加工锥度太大的工件(α<8°)和内锥面。
磨削方 法
磨削过程
表6-1-8 中心磨削的磨削方法
加工示意图
纵磨法
砂轮旋转为主运动，工件旋转和往复 运动实现圆周进给和轴向进给，砂轮 架水平进给实现径向进给运动。工件 往复一次，外圆表面轴向切去一层金 属，直至加工到图样要求尺寸。
横磨法
磨削时没有工件往复运动，砂轮连续 的横向进给直到磨削至工件尺寸。
图6-1-7 典型的成形面零件
图6-1-8 常见的成形车刀
7） 轴类零件的磨削加工 轴类零件上与其他零部件配合的表面，其尺寸精度、几何公差和表面结 构要求较高，常在半精车后通过磨削加工来达到要求。磨削加工是以砂轮 作为切削工具进行切削的加工方法。多应用在淬硬外圆表面的加工，一般 半精加工之后进行，也可在毛坯外圆表面直接进行磨削加工，因此，磨削 加工既是精加工手段，又是高效率机械加工手段之一。磨削加工的精度可 达IT5～IT8，表面结构为Ra0.1～0.16µm。
6.1轴类零件的机械加工与品质 检验技术基础1
6.1.1
轴类零件概述
6.1.2
轴类零件的加工方法
铰铰链链四四杆杆机机构构的的性性质质
1.了解轴类零件的功能和结构特点； 2.了解轴类零件的技术要求； 3.熟悉轴类零件的材料与毛坯； 4.掌握轴类零件的加工方法。
6.1.1轴类零件概述
1．轴类零件的功能和结构特点 轴类零件主要用来支承回转运动的传动零件（如齿轮），并用于传递运 动和扭矩。轴常见的结构如图6-1-1所示。
a)贯穿法
b)切入法
图6-1-10 无心磨床上外圆磨削方法
8）轴类零件的精密加工 轴类零件的尺寸精度在IT6以上，工件表面结构在0.4µm以上，就要采用 精密加工，常用的精密加工方法参表6-1-9。
序号 1
加工方法 超精加工
表6-1-9 常用的精密加工方法
相关说明
加工时使用油石，以较小的压力(150kPa)压向工件，加工中：工件作低速转动、磨头作轴 向进给运动、磨头作高速往复振动，这样，使工件表面形成不重复的磨削轨迹。超精加工 可获得表面结构为Ra0.08～0.1µm，但不能纠正上道工序留下的几何形状及位置误差。
Ra1.6～0.8µm
4
精细车 精密加工，在精度较高的车床 IT5～IT6
上用高的切削速度、小的进给
量及背吃刀量进行的车削
Ra0.8～0.2µm
2）车削端面和台阶 车削端面常使用45°弯头刀、或左右偏刀进行车削，如图6-1-2所示。
a)弯头刀车端面
b) 左偏刀由外向中心车端面
c) 右偏刀由外向中心车端面 d) 右偏刀由中心向外车端面
5）车削螺纹 在车床上按螺距调整机床，用螺纹车刀可加工出螺纹。图6-1-5为车螺纹 时车床传动示意图。车螺纹时，螺纹车刀在安装时，应使刀尖与工件轴线 等高，且刀尖角的等分线垂直于工件轴线，如图6-1-6所示。
图6-1-5车螺纹时车床传动示意图
图6-1-6外螺纹车刀的位置
6）车削成形表面 母线为曲线的回转表面称为成形面，如图6-1-7所示。这些表面可用成形 车刀（如图6-1-8所示），采用双手控制法、成形法、仿形法和专用法进行 车削。
b)
3
靠模法车削圆锥 面
锥度靠模装在床身上，可以方便地调整圆锥斜角α/2。加 工时卸下中滑板的丝杠和螺母，使中滑板能横向自由滑动， 中滑板的接长杠用滑块铰链与锥度靠模连接。当床鞍纵向 进给的同时，中滑板带动刀架一面纵向移动，一面又作横 向移动。从而使车刀运动的方向平行于锥度靠模，加工出
所要求的锥面。但不能加工ห้องสมุดไป่ตู้度较大的圆锥面。
短轴（L/d≤5） 细长轴(L/d>20）
2.轴类零件的技术要求 轴上与轴承配合的轴段称为轴颈；与传动件配合的轴段称为轴头；其 余轴段称为轴身。轴类零件的技术要求参表6-1-2。
表6-1-2 轴类零件的技术要求
序号 项 目
主要技术要求
1.对于同一根轴而言，轴颈的尺寸精度要求比较高，轴头 1 尺寸精度 的尺寸精度一般要求较低。2.精密轴颈为IT5级、重要轴
表6-1-5 轴类零件外圆车削加工时的常见装夹方法
装夹方法
装夹示意图
装夹特点
应用
三爪卡盘
三爪卡盘可同时移动，长径比小于4，截面
自动定心，装夹迅速 为圆形，六方体的
方便
中、小型工件加工
双顶尖
双顶尖中心 架
一夹一顶跟 刀架
定心正确，装夹稳定
长径比为4～15的实 心轴类零件的加工
支爪可调，增加工件 长径比大于15的细
3 抛光
抛光是利用机械、化学或电化学的作用，使工件获得光亮平整表面的加工工艺。抛光时， 把抛光膏涂在软的抛光轮上，抛光轮在电动机带动下高速运转，工件表面在抛光轮上进行 抛光。可使工件表面可获得表面结构为Ra0.01～0.012µm，但不能改变加工表面的尺寸精度 和位置精度度。
4 镜面磨削 镜面磨削加工原理与普通外圆磨削基本相同，但它是采用特殊砂轮(一般用橡胶做结合剂的 砂轮)，磨削时使用极小的切削深度(1～2µm)和极慢的工作台进给速度。镜面磨削可获得表 面结构为Ra0.01µm，能部分修整上道工序留下的几何形状和位置误差。
表面结构
1
粗车
切去毛坯的硬皮和大部分加工 ITll～ITl3 Ra50～12.5µm
余量，故粗车时应尽量选取较
大的背吃刀量，低切削速度
2
半精车 作为中等精度外圆表面的最终 IT8～ITl0
Ra6.3～3.2µm。
加工，也可以作为磨削和其它
精加工工序前的预加工
3
精车
保证加工零件尺寸、形状及相 IT6～IT7 互位置的精度、表面结构等符 合图样要求，故取高的切削速 度和较小的进给量、背吃刀量
综合磨 法
横磨法和纵磨法的综合应用，即先用 横磨法将工件分段进行粗磨，工件上 留有0.01～0.05mm的精度余量，最后 用纵磨法进行精磨，完成全部加工
适用场合
加工精度高，适用于细长 轴类零件的外圆表面，但 是生产率较低，多用于单 件、小批量生产及精磨工 序中。
横磨时，砂轮与工件接触 面积大，散热条件差，工 件易烧伤和变形，且工件 表面加工后的几何精度受 砂轮形状影响，加工精度 没有纵磨法高，但生产效 率高。适用于批量生产时， 磨削工件刚度较好、长度 较短的外圆表面及有台阶 的轴颈。
6.1.2 轴类零件的加工方法
轴类零件具有外圆柱表面，采用车削加工方法成形，采用磨削加工作为 精加工，采用研磨等作为精密加工。轴类零件上的键槽及轴的端面可采用 铣削加工，花键轴可采用拉削的方法成形。轴类零件的外圆柱面加工方案 参表6-1-4。
表6-1-4 轴类零件的外圆柱面加工方案
1.轴类零件的定位与装夹 轴类零件加工时常以两端中心孔或外圆面定位，以顶尖或卡盘装夹。轴 类零件外圆车削加工时，最常见的工件装夹方法见表6-1-5。
图6-1-1 轴常见的结构
轴类零件是回转体零件，其长度大于直径。轴类零件的主要加工表面是 内外旋转表面，次要表面有键槽、花键、螺纹和横向孔等。轴类零件常用 分类见表6-1-1
表6-1-1 轴的常用分类
序号 分类方法
轴的类型
光轴
阶梯轴
1 按结构形状分
空心轴
异型轴（如曲轴、凸轮轴、偏心
轴等）
2 按长径比(L/d）
2 研磨
研磨是指用研具和研磨剂从工件表面研去极薄一层金属的加工方法，研磨过程实际上是用 研磨剂对工件表面进行刮划、滚擦以及微量切削的综合作用过程。分为手工研磨（适用于 单件小批量生产）和机械研磨(适用于成批量生产)两种。手工研磨时，工件作低速回转， 研具套在工件上，在研具和工件之间加入研磨剂，然后用手推动研具作往返运动。研磨可 使工件获得IT3～IT6的精度等级，表面结构为Ra0.01～0.012µm，但一般不能纠正表面之间 的位置精度，研磨余量一般为0.005～0.02µm。
轴类零件的台阶较高时，可分层车削，最后按车端面的方法平整台阶端 面。如图6-1-3所示。
图6-1-3 高台阶车削方法
3）切槽和切断 轴类零件内、外表面上的沟槽一般用相应的成形车刀，通过横向进给实 现。切槽的极限深度是切断。切断时，切断刀伸入工件内部，切断刀的强 度和刚度差，易振动，易折断。因此，切断刀应安装正确，切断时的切削 速度和进给量要降低。切槽和切断如图6-1-4所示。
刚性
长轴工件粗加工
支 无爪 接随 刀刀 痕具一起运动，长长精径轴加比工工大件半于精15加的工细、
2.轴类零件的加工方法
1)车削外圆柱面
根据加工要求和切除余量多少的不同，可分粗车、半精车、精车、精细
车，各阶段车削的具体特点参表6-1-6。
表6-1-6 不同阶段车削的特点
序号 车削阶段 加工目的
加工精度
颈为IT6～IT7级、一般轴颈为IT8～IT9
1.轴头相对于轴颈的同轴度、端面对轴线的垂直度，通常 用径向圆跳动衡量。普通精度轴的径向圆跳动为0.01～ 2 几何公差 0.03 mm,高精度轴的径向圆跳动为0.001 ～0.005mm。
2.轴颈的圆度、圆柱度。一般应将其限制在尺寸公差范围 内，当精度要求较高时，零件图上应单独标注其允许的偏 差。
3
表面结构
表面结构应与表面工作要求相适应。轴头的表面结构为 Ra2.5～0.63μm；轴颈的表面结构为Ra0.63～0.16μm
3.轴类零件的材料与毛坯 轴类零件应根据不同的工作情况，选择不同的材料和热处理方法，参 见表6-1-3。
表6-1-3 轴类零件的材料与热处理选择
序号 轴的工作场合 选用材料 材料举例 热处理方法
1 一般精度
中碳钢 45
2
中等精度、转速较 高
合金结构钢
40Cr
正火、调质、部分表面 淬火
调质、表面淬火处理
3 高转速、重载荷 低碳合金钢20CrMnTi 渗碳、淬火
4 高精度、高转速 氮化钢 38CrMoAlA 调质、表面渗氮
轴类零件的毛坯常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。一般光轴或 外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料；外圆直径相差较大或较重要的 轴常采用锻件；某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸件。
外圆表面的磨削在外圆磨床上进行时称为中心磨削，在无心磨床上磨削 称为无心磨削。
（1)在外圆磨床磨削外圆 一般使用普通外圆磨床，外圆磨床的砂轮架可以在水平面内转动一定的 角度，并带有内圆磨头等附件，所以不仅可以磨削外圆及外圆锥面，而且 能磨削内圆柱面、内圆锥面。 在外圆磨床上磨削外圆时，工件安装在前后顶尖上，用拨盘和鸡心夹头 来传递动力和运动。常见的磨削方法有：纵磨法、横磨法、综合磨法，参 表6-1-8。
适用于磨削余量较大、长 度较短、而刚度较好的工 件。
（2)在无心磨床上磨削外圆表面 无心磨削如图6-1-9所示。磨削时，工件放在导轮和砂轮之间，工件由托 板托住，不用顶尖或卡盘支承，故称“无心磨削”。
图6-1-9 无心磨削
无心磨削可以用“贯穿法”和“切入法”磨削外圆表面。贯穿法适用于光轴零件， 易实现自动化，生产率高；切入法是工件从砂轮径向送进，适合加工带台肩的阶梯 轴外圆磨削，如图6-1-10所示。