金属切削基本理论

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3、防止套类零件变形的工艺措施
套类零件的结构特点是孔壁较薄,加工中因夹紧力、切削 力、内应力和切削热等因素的影响容易产生变形,精度不易保 证。相应地,在工艺上应注意以下几点:
(1)为减小切削力和切削热的影响,粗、精加工应分开进 行,使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。对于壁厚很薄、 加工中极易变形的工件,采用工序分散原则,并在加工时控制 切削用量。
(2)为减小夹紧力的影响,工艺上可采取改变夹紧力方向 的措施,将径向夹紧改为轴向夹紧。当只能采用径向夹紧时, 应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布,如使用过渡套、弹性 套等。
(3)为减小热处理的影响,热处理工序应安排在粗、精加 工阶段之间,并适当增加精加工工序的加工余量,以保证热处 理引起的变形在精加工中得以纠正。
二. 相关知识
(一)对套类零件的认识
1、套类零件的功用和种类 套类零件在机械产品中通常起支承或导向作用。根据其
功用,套类零件可分为轴承类、导套类和缸套类,如图1所示。 套类零件用作滑动轴承时,起支承回转轴及轴上零件作用,承受 回转部件的重力和惯性力,而在与轴颈接触处有强烈的滑动摩 擦;用作导套、钻套时,对导柱、钻头等起导向作用;用作油缸、 气缸时,承受较高的工作压力,同时还对活塞的轴向往复运动起 导向作用。
2)毛坯选择 根据零件所用材料和结构形状,宜采用45钢无缝钢管作 毛坯,以节约原材料和省去钻通孔的工作量。 3)主要表面加工方法选择 a.ψ50j7外圆各项要求均高,宜通过精磨完成。 b.两个ψ40J7阶台孔采用精车。 c.齿条齿形采用铣齿方法加工。 4)热处理安排 调质处理安排在粗车后、半精车前进行。为削除工艺 过程中形成的各种应力,在精磨前安排低温时效。
典型零件的加工
课题一 套类零件的加工
知识点
对套类零件的认识 套类零件的主要技术要术 套类零件机械加工的主要工艺问题
技能点
掌握套类零件的加工工艺
一. 课题分析
套类零件是车削加工中最常见的零件, 也是各类机 械上常见的零件, 在机器上占有较大比例, 通常起支撑、 导向、连接及轴向定位等作用, 如导向套、固定套、轴 承套等。套类零件一般由外圆、内孔、端面、台阶和沟 槽等组成, 这些表面不仅有形状精度、尺寸精度和表面 粗糙度的要求, 而且位置精度要求较高, 有的零件壁较 薄,加工中容易变形。而套类零件的加工主要靠车削加工, 如何保证加工精度, 是车削套类零件首要解决的问题。
2、表面相互位置精度的保证方法
套类零件的内孔和外圆表面间的同轴度及端面和内 孔轴线间的垂直度一般均有较高的要求。为达到这些要 求,常用以下的方法:
(1)在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加工。 由于消除了工件安装误差的影响,可以获得很高的相互位 置精度;但这种方法工序比较集中,不适合于尺寸较大(尤 其是长径比较大时)工件的装夹和加工,故多用于尺寸较小 的轴套零件的加工。
套类零件的主要表面是内、外圆柱表面。
图1 套类零件示例
a)、b)滑动轴承 c)钻套 d)轴承衬套 e)气缸套 f)油缸
2、套类零件的材料和毛坯
套类零件所用材料随零件工作条件而异,常用材料有 低碳钢、中碳钢、合金钢、铸铁、青铜、黄铜等。有些滑 动轴承采用双金属材料结构,即用离心铸造法在钢或铸铁 套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料,这样既可提高 轴承寿命,又可节约贵重的有色金属。
(四)套类零件加工实例
1、钻床主轴套筒的加工
(1)零件分析
1)主要表面及其精度要求,外圆ψ50j7mm,是套筒最主要 的表面,尺寸精度为IT7,形状精度圆柱度公差为0.004mm,表面 粗糙度值为0.4µm,其轴线是零件各项位置精度要求的基准要 素。孔内结构复杂,两端ψ40J70mm的阶台孔精度为IT7,圆度 公差0.01mm,对外圆轴线的同轴度公差为0.02mm,表面粗糙 度值为1.6µm;其阶台端面对外圆轴线的端面圆跳动公差为 0.01mm,表面粗糙度值为0.8µm。外圆表面上的齿条精度等 级为8级,齿面表面粗糙度值为1.6µm。
套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构及尺寸等因 素有关。孔径较小的套类零件(直径d＜20mm),一般选用热 轧或冷拉棒料、实心铸件;孔径较大时,常采用35或45钢、 合金钢无缝钢管、带孔的铸件或锻件。大量生产时可采用 冷挤压、粉末冶金等先进的毛坯制造工艺,既可提高生产 率,又可节约金属材料。
3、表面粗糙度 为保证零件的功用和提高其耐磨性,内圆表面粗糙度
调质210～240 HB
(1)车右端面，车φ40J7孔，留直径余量0.3～ 0.4mm，其余各阶台孔车至尺寸；外圆倒角， φ28mm孔口倒中心锥孔60°，宽2mm (2)调 头装夹，车左端面，总长至尺寸；车φ40J7 夹、托外圆 孔，留直径余量0.3～0.4mm，其余各阶台孔 车至尺寸；切内槽φ46 mm×2mm；车螺纹； 外圆倒角，mm孔口倒60°
(2)在不能于一次安装中同时完成内、外圆表面加工 时,内孔与外圆的加工应遵循互为基准的原则。
1)内、外圆表面须经几次安装,反复加工时,常采用先 终加工孔,再以孔为精基准终加工外圆的加工顺序。因为 这种方法所用夹具(心轴)结构简单,制造和安装误差较小, 可保证较高的位置精度。
2)如由于工艺需要先终加工外圆,再以外圆为精基准 终加工内孔,为获得较高的位置精度,必须采用定心精度高 的夹具,如弹性膜片卡盘、液性塑料夹具、经修磨后的三 爪自定心卡盘及软爪等。
(2)加工工艺过程
表1 钻床主轴套筒加工工艺过程
工序号 工序名称
0
备料
1
车
2
车
3
车
4
热处理
5
车
6
车
工序内容
45钢无缝钢管D×d×L： φ54 mm×22 mm×179mm
车两端面，孔口倒角,保持总长177mm
装夹方法 夹、托外圆
粗车外圆，留直径余量1.5～2mm
两顶尖顶住孔口
φ24mm内孔至尺寸
夹、托外圆
值应为1.6～0.1µm,要求更高的内圆,值应达到0.025µm。 外圆的表面粗糙度值一般为3.2～0.4µm。
(三)套类零件机械加工的主要工艺问题
1、孔的加工方法
孔的加工方法很多,选择时需要考虑零件结构特点、材 料、孔径的大小、长径比、精度及表面粗糙度要求,以及生 产规模等各种因素。常用的粗加工和半精加工方法有钻孔、 扩孔、车孔、镗孔、铣孔等;常用的精加工方法有铰孔、磨 孔、拉孔、珩孔、研孔等。