轴类工件的车削工艺及车削质量分析

一、实训要求

(1)轴类工件的车削工艺及车削质量分析;

(2)轴类工件车削工艺分析示例;

(3)轴类工件的车削质量分析;

(4)减小工件表面粗糙度值的方法。

二、实训内容

1.轴类工件的车削工艺

车削轴类工件,如果毛坯余量大且不均匀,或精度要求较高,应将粗车和精车分开进行。另外,根据工件的形状特点、技术要求、数量多少和装夹方法,应对轴类工件进行车削工艺分析,一般考虑以下几个方面:

(1)用两顶尖装夹车削轴类工件,至少要装夹3次,即粗车第一端,调头再粗车和精车另一端,最后精车第一端。

(2)车短小的工件,一般先车某一端,这样便于确定长度方向的尺寸。车铸锻件时,最好先适当倒角后再车削,这样刀尖就不易碰到型砂和硬皮,可避免车刀损坏。

(3)轴类工件的定位基准通常选用中心孔。加工中心孔时,应先车后钻中心孔,以保证中心孔的加工精度。

(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。如果工件刚度高或精度要求不高,也可在精车之后再车槽。

(6)车螺纹一般安排在半精车之后进行,待螺纹车好后再精车各外圆,这样可避免车螺纹时轴发生弯曲而影响轴的精度。若工件精度要求不高,可安排最后车削螺纹。

(7)工件车削后还需磨削时,只需粗车或半精车,并注意留磨削余量。

2.轴类工件车削工艺分析示例

车削如图2.3-27所示的台阶轴,工件每批为60件。

图2.3-27 台阶轴

1)车削工艺分析

(1)由于轴各台阶之间的直径相差不大,所以毛坯可选用热轧圆钢。

(2)为了减少工序,毛坯可直接调质处理。

(3)各主要轴颈必须经过磨削,而对车削要求不高,故可采用一夹一顶的装夹方法。但是必须注意,工件毛坯两端不能先钻中心孔,应该将一端车削后,再在另一端搭中心架,钻中心孔。

(4)工件用一夹一顶装夹,装夹刚度高,轴向定位较准确,台阶长度容易控制。

(5)φ36h7及两端φ25g6外圆的表面粗糙度值较小,同轴度要求较高,需经磨削,车削时必须留磨削余量。

2)机械加工工艺卡(表2.3-1)

表2.3-1 台阶轴机械加工工艺卡

3.轴类工件的车削质量分析

车削轴类工件时,常常会产生废品。各种废品的产生原因及预防方法见表2.3-2。

表2.3-2 各种废品的产生原因及预防方法

4.减小工件表面粗糙度值的方法

生产中若发现工件的表面粗糙度达不到技术要求,应观察表面粗糙度值大的现象,找出影响表面粗糙度的主要因素,提出解决方法。

常见的表面粗糙度值大的现象如图2.3-28所示,可采取以下措施:

图2.3-28 减小表面粗糙度值大的措施

(a)减小残留面积高度;(b)避免表面产生毛刺;(c)防止切屑拉毛已加工表面;(d)防止、减小振纹

1)减小残留面积高度(图2.3-28(a))

车削时,如果工件表面残留面积轮廓清楚,则说明其他切削条件正常。若要减小表面粗糙度值,可从以下几个方面着手:

(1)减小主偏角和副偏角。一般情况下,减小副偏角对减小表面粗糙度效果较明显。但减小主偏角使背向力FD增大,若工艺系统刚度差,会引起振动。

(2)增大刀尖圆弧半径。但如果机床刚度不足,刀尖圆弧半径大,过大会使背向力增大而产生振动,反而使表面粗糙度值变大。

(3)减小进给量。进给量是影响表面粗糙度最显著的一个因素,进给量越小,残留面积高度越小。此时,鳞刺、积屑瘤和振动均不易产生,因此表面质量越高。

2)避免工件表面产生毛刺(图2.3-28(b))

工件表面产生毛刺一般是由积屑瘤引起的。这时可用改变切削速度的方法来控制积屑瘤的产生。如果用高速钢车刀时应降低切削速度(v＜3m/min),并加注切削液;用硬质合金车刀时应提高切削速度,避开最易产生积屑瘤的中速(v＝20m/min)区域。另外,应尽量减小车刀前面和后面的表面粗糙度值,保持刀刃锋利。

3)避免磨损亮斑

工件在车削时,已加工表面出现亮斑或亮点,切削时有噪声,说明刀具已严重磨损。

磨钝的切削刃将工件表面挤压出亮痕,使表面粗糙度值变大,这时应及时更换或重磨刀具。

4)防止切屑拉毛已加工表面

被切屑拉毛的工件表面一般是不规则的很浅的痕迹(图2.3-28(c))。这时应选用正值刃倾角的车刀,使切屑流向工件待加工表面,并采用卷屑或断屑措施。

5)防止和减小振纹

切削时产生的振纹会使工件表面出现周期性的横向或纵向振纹(图2.3-28(d))。防止和消除振纹可从以下几方面着手:

(1)机床方面。调整车床主轴间隙,提高轴承精度;调整滑板楔铁,使间隙小于0.04m,并使移动平稳轻便。

(2)刀具方面。合理选择刀具几何参数,经常保持切削刃光洁和锋利。增加刀具的装夹刚度。

(3)工件方面。增加工件的装夹刚度,例如装夹时不宜悬伸太长,细长轴应采用中心架或跟刀架支撑。

(4)切削用量方面。选用较小的背吃刀量和进给量,改变切削速度。

6)合理选用切削液,保证充分冷却润滑

采用合适的切削液是消除积屑瘤、鳞刺和减小表面粗糙度值的有效方法。车削时,合理选用切削液并保证充分冷却润滑,可以改善切削条件;尤其是润滑性能增强使切削区域金属材料的塑性变形程度下降,从而减小已加工表面的粗糙度值。