中等难度轴类工件的车削

项目7　中等难度轴类工件的车削

●项目描述

本项目包含中等难度轴类零件的车削、质量检测与分析任务，通过同学们在完成项目各任务的过程中，掌握在两顶尖上加工精密轴类零件加工方法；掌握典型轴类工件加工方法、质量测量与控制方法的操作技能。通过同学们在完成项目各任务的过程中，掌握中级轴类工件车削的相关理论知识和操作技能。

●项目目标

知识目标：

●了解典型轴类零件装夹与找正；

●掌握典型轴零件质量控制与测量方法。

技能目标：

●会根据图纸上要求加工中等难度的典型轴类零件；

●会选用加工典型轴类零件加工所使用工量具及附件；

●在加工过程中会正确测量典型轴类零件及加工过程中质量控制。

情感目标：

●通过完成本项目学习任务的体验过程，提高在轴类零件加工的技术水平，使同学们达到中级工水平，从而提高对后续内容的学习及提高自己技能水平的期望。

●项目实施过程

概述　中等难度轴类工件

（1）轴类零件分类

类零件按其结构形状的特点，可分为光 、阶梯 、空心 和异形 （包括曲 、凸轮和偏心 等）4类。

若按 的长度和直径的比例来分，又可分为刚性 （L／d＜12）和挠性 （L／d＞12）两类，在本项目中只介绍中级水平的刚性 加工。

（2）中等难度轴类工件

中等难度的轴类工件是车削加工比较常见的加工零件，主要起传动、连接作用，常与套类零件配合使用。这类零件一般为较长的传动 、长 （见图7．1）；主要由外圆、端面、阶台、沟槽、锥度、螺纹等组成；尺寸精度为IT7至IT8级，表面粗糙度要求为Ra1．6，通常有圆跳动、同 度、垂直度等位置要求。本项目主要学习这类工件的车削和质量控制方法。

图7．1　常见精密轴及典型轴类工件

（3）典型轴类零件工作图

典型 的工作图如图7．2所示。本任务典型轴类零件的加工，同学们需要正确选用典型轴类零件加工方法、附件使用、测量量具测量方法，全面保证工件的精度与技术要求。

图7．2　典型中级轴类工件

1）尺寸精度

颈是轴类零件的主要表面，它影响 的回转精度及工作状态。 颈的直径精度根据其使用要求通常为IT9—IT6，精密 颈可达IT5。

2）形状和位置精度

颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。

零件的位置精度主要是指装配传动件的配合 颈相对于装配 承的支承 颈的同度，通常是用配合 颈对支承 颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定精度 为0．001～0．005mm，而一般精度 为0．01～0．03mm。此外，还有内外圆柱面的同 度和向定位端面与 心线的垂直度要求等。

3）表面粗糙度

根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如，普通机床主 支承颈的表面粗糙度为Ra0．63～0．16μm，配合 颈的表面粗糙度为Ra2．5～0．63μm，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。

任务7．1　中级轴的车削

本任务为一个比较精密的多阶台 零件加工，如图7．3所示，同学们可选用正确定装夹方式与加工工艺来完成加工任务。

图7．3　传动轴零件工作图

7．1．1　精密轴类工件的安装

精密轴类工件一般对尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度有较高要求，往往是非标零件，根据顾客样件或图纸要求定制加工。

精密 在很多领域都有应用，比如汽车类零件、办公自动化类零件、家用电器类零件、电动工具类零件等。

在如图7．4所示的工件安装中，同学们会发现在工件两端多了什么附件呢？

图7．4　两顶尖安装工件

（1）用顶尖安装工件

对同 度要求比较高且需要调头加工的轴类工件、较长的或必须经过多次装夹才能加工好的工件，如长 、长丝杠等车削，或工序较多，在车削后还要铣削或磨削工件，为保证每次装夹时的装夹精度（如同 度要求），可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需找正。

根据精密轴类工件的特点，生产中常用两顶尖方法来装夹工件，在图7．4中，前顶尖为普通顶尖，装在主 孔内，并随主 一起转动，后顶尖为活顶尖装在尾架套f内。工件利用中心孔被顶在前后顶尖之间，并通过拨盘和鸡心夹（见图7．4（b））带动随主 一起转动。

鸡心夹是用于加工轴类零件使用的夹具，主要通过主 头上安装的卡盘拨动鸡心夹转动，由于鸡心夹紧紧地夹在工件上，工件自然随着工件转动，实行车削。如图7．4（b）所示，它限制了 的回转自由度。

（2）用两顶尖装夹工件时的注意事项

①车床主 线应在前后顶尖的连线上，否则车出的工件会产生锥度，出现这种情况一般是由于尾座偏移后没有校正到零位而引起的。

②在不影响车刀切削的前提下，尾座套f应尽量伸出短些，以增加刚性，减少振动。

③中心孔形状应正确，表面粗糙度值小。装入顶尖前，应清洗中心孔内的切屑或异物。

④由于中心孔与顶尖间产生滑动摩擦，如果后顶尖用固定顶尖，应在中心孔内加注润滑油，以防温度过高或因工件热膨胀伸长而烧坏顶尖和中心孔。

⑤两顶尖中心孔配合必须松紧合适。如果顶尖顶得太紧，细长工件会弯曲变形。对于固定顶尖，会增加摩擦；对于回转顶尖，容易损坏顶尖内的滚动 承。如果顶得太松，工件不能准确确定中心，车削时易振动，甚至工件会掉下。

7．1．2　百分表的使用

（1）百分表的结构原理

百分表（见图7．5）是指刻度值为0．01mm，指针可转一周以上的机械式量表。百分表的圆表盘上印制有100个等分刻度，即每一分度值相当于量杆移动0．01mm。百分表有钟表式百分表和杠杆式百分表两种，后者主要用于位置精度的测量。

图7．5　百分表及磁性表座

磁性表座（见图7．5（c））是用来固定和调节百分位置的百分表辅助夹具。

百分表的构造主要由表体部分、传动系统、读数装置3个部件组成。

1）钟表式百分表

钟表式百分表的工作原理（见图7．6），是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动，经过齿轮传动放大，变为指针在刻度盘上的转动，从而读出被测尺寸的大小。百分表是利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动，将测杆的直线位移变为指针的角位移的计量器具。

图7．6　钟表式百分表结构原理
1—测头；2—齿条小齿轮；3，6—传动大齿轮；4—指针小齿轮；5—大指针；7—小指针

2）杠杆式百分表

杠杆式百分表的传动原理及其使用，如图7．7所示。

图7．7　杠杆式百分表

（2）轴类工件测量（二）——百分表的使用

1）百分表的安装位置

将表安装于表座卡口位置，手动将测头移动至被测量表面，转动分度表盘至零位。钟表式百分表的测头与被测表面垂直，杠杆式百分表的测头与被测表面应带有一定角度（＜16°），如图7．8所示。

图7．8　杠杆式百分表的测头位置

2）跳动公差及误差的检测方法

①径向圆跳动。

径向圆跳动公差带。被测要素围绕基准 线并同时受基准表面约束旋转一周，在任一测量平面内的径向跳动变动量。

径向圆跳动误差的检测方法：

a．将工件安装于两顶尖之间（不应有 向窜动），如图7．9所示。

b．将百分表（或千分表）放于被测表面。

c．旋转工件一周，读出指针摆动的最大值。

图7．9　径向圆跳动误差的检测方法

②端面圆跳动。

端面圆跳动公差带。被测量面围绕基准 线旋转一周，在任一测量平面内 向跳动变动量。

端面圆跳动误差的检测方法：

①将工件安装于两顶尖之间（不应有 向窜动），如图7．10所示。

图7．10　端面圆跳动误差的检测方法

②将百分表（或千分表）放于被测表面。

③旋转工件一周，读出指针摆动的最大值。

7．1．3　技能训练——长轴的多阶台轴的车削

本次任务为前述传动 （见图7．3），毛坯为φ32mm×125mm的棒料。

（1）零件工艺分析

形状分析：本工件为一个多阶台 ，由台阶、沟槽、外螺纹等组成，毛坯有2mm的余量。

精度分析：本零件精度要求较高，尺寸精度最高为IT7级，有端面圆跳动公差0．02mm，表面粗糙度Ra1．6。

工艺分析：根据工件形状及精度要求，毛坯带有加工余量，全部采用车削、两顶尖装夹安装工件，安装之前要打中心孔。

（2）工量具准备清单（见表7．1）

表7．1　工量具准备清单

（3）工艺步骤（见表7．2）

表7．2　加工工艺过程表

（4）评分标准（见表7．3）

表7．3　评分标准

任务7．2　典型轴车削训练

本任务主要是通过训练典型轴类零件，掌握两顶尖装夹，让同学们今后进入企业，在产品加工中更好的发挥一技之能。训练任务为本项目开始出现的典型轴类工件（见图7．11）为一个轴类工件，毛坯为φ30×125mm棒料（可用前一练习工件图7．3为毛坯）。

图7．11　典型传动轴

（1）零件工艺分析

形状精度分析：

工艺分析：

加工工艺路线：

（2）工量具准备清单（见表7．4）

表7．4　工量具准备清单

（3）评分标准及记录表（见表7．5）

表7．5　评分标准及记录表

续表

任务7．3　轴类工件质量分析

7．3．1　轴类工件质量分析

在项目2中学过简单轴类工件加工，随着知识与技能的积累，对加工精度要求也越来越高，因此在加工精密轴类工件时常出现质量问题，轴类工件质量分析见表7．6。

表7．6　轴类工件质量分析

续表

7．3．2　减小工件表面粗糙度值的方法

（1）减小残留面积高度

①减小主偏角和副偏角。

②增大刀尖圆弧半径。

③减小进给量f越小表面质量越好。

（2）避免工件表面产生毛刺

实际上就是避免积屑瘤的产生。

高速钢车刀　　　　切削速度V＜3m／mJn　　　　需加切削液

硬质合金刀　切削速度V＞80m／mJn

另外最重要的是保持刀刃的锋利。

（3）避免磨损亮斑

关键：一听二看，听发出异常噪声，看工件上是否有亮痕，这时，应把刀从刀架拆下，进行正常磨刀。

（4）防止切屑拉毛已加工表面

选用正值刃倾角，使切屑流向未加工面。

（5）防止和减小振纹

①机床方面：调整主 间隙，小拖板楔铁。

②刀具方面：不可伸太长，保持锋利。

③工件方面：不可伸太长，保持刚度。

④切削用量方面：选较小的背吃刀量、进给量、合适的速度。

（6）合理地选用切削液

充分的润滑与冷却，可减少车刀的磨损，减少积屑瘤的产生，使车刀保持锋利。

●拓展训练与思考题

1．拓展加工零件图

拓展加工零件图如图7．12所示。

图7．12　拓展加工零件图

2．思考题

（1）什么是跳动？圆跳动与全跳动有什么区别？

（2）车削轴类零件时，尺寸精度不合格的原因是什么，应如何预防？

（3）车削精密 时，圆柱度超差原因是什么，应如何预防？

（4）车削轴类零件时，表面粗糙度超差原因是什么，应如何预防？

（5）举例说明在哪些情况下工件需要采用两顶尖方式装夹？

（6）车轴类零件通常有哪几种安装方法？各有哪些特点？

（7）前、后顶尖的工作条件有哪些不同？如何正确选择前、后顶尖？