轴类零件的加工

知识点：1.常用车台阶轴用车刀的种类和用途。 2. 车刀切削部分的角度和初步选择。 3.三角螺纹和梯形螺纹的相关计算。 技能点：1.能合理选用车轴类工件用车刀。 2.会选择车刀切削部分的角度。

3.掌握轴类工件的不同装夹方法。

任务一 ：同心轴类零件的加工

知识点：（1）精车切削用量的选择

（2）车削轴类零件时产生废品的原因、预防方法。 技能点：（1）掌握较为复杂的同心轴类零件的车削加工方法。 （2）掌握各台阶的长度的控制方法。

（3）保证各个圆柱台阶的同轴度、各台阶端面的平面度。 2.1.1任务的描述

本任务主要是训练加工过程中如何保证圆跳动的要求，如何保证直径公差尺寸和长度公差尺寸，通过合理的工艺设计，确定加工方法、装夹方式和加工参数、实施对阶梯轴的训练，以掌握较为简单的同心轴类零件的车削加工方法。 2.1.2工艺设计 2.1.2.1图形的分析

0.043.2全部：0.041x45°A1x45°φ48-0.039φ32-0.039φ24-0.033A30-0.21015±0.0912-0.18073φ30-0.0330000技术要求1、未注倒角处去毛刺。2、未注公差按IT14级加工。 图2-1同心轴

如图2-1所示，该零件为一轴类零件，其最大直径为ø48mm；全长为73mm，右端有圆柱、

00

端面、倒角；左端有圆柱、倒角。形位公差基准：右侧ø30-0.033mm圆柱、ø24-0.039mm圆柱、ø40mm外圆与基准中心圆跳动公差是0.04mm，图中有6处粗糙度为Ra3.2um，其余粗糙度为Ra6.3um，总长要求是73mm。 2.1.2.2材料特性分析

材料：灰口铸铁，根据图样的要求，选择加工该零件的毛坯原料尺寸为Ø50mm×78mm

的棒料。

灰口铸铁特性：灰口铸铁的组织是在工业纯铁、亚共析钢、共析钢的基体上夹杂了片状石墨。由于石墨的存在，使灰口铸铁的抗拉强度、塑性、韧性都比钢差，但硬度比较高，机械加工性能优良，因石墨存在，使切屑容易脆断，同时石墨在切削时可对刀刃起润滑作用，可以减小刀具的磨损，灰口铸铁硬度适中，石墨割裂了基体，可形成崩碎切屑，减小切削力。 2.1.2.3 工艺设备 CA6140型车床（三爪自定心卡盘）

由于该零件尺寸较小，最大直径为ø48mm，长度是73mm，因此可以选择常用的普通车床CA6140型对其加工。2.1.2.4装夹方式的确定及夹具使用分析

毛坯采用三爪自定心卡盘直接装夹。这种装夹方法方便、安全，因此应用很广泛。

1－方孔 2－小锥齿轮 3－大锥齿轮 4－平面螺纹 5－卡爪 6-定位螺钉 7-紧固螺钉

图2-2 三爪自定心卡盘结构 2.1.2.5 加工用刀具的选择与分析

根据轴类零件加工的需要，选择如下刀具：

表2-1 同心轴加工刀具一览表

序 号 1 2 刀 具 规 格 类 型 45˚端面车刀 90˚外圆刀 材 料 硬质合金 刀具材料

在选择车削铸铁类工件的车刀切削角度时，其前角应选的比钢类工件车刀稍小些，但也不宜过小，特别是在刚性较差的机床上进行粗车时，前角更不宜过小。一般情况下，其前角为γ= 8゜ ；后角为α=5゜，其余角度与通用车刀相同。常用的刀片材料为YG6、YG3。车削铸铁类工件的车刀切削角度选用值见表2-2.

表2-2 车削铸铁类工件常用车刀切削角度一览表 加工步骤或方法 前 角 γ 后 角 α 主偏角 kr 副偏角 kr′ 刃倾角 λ 顶尖圆 弧半径r 其 他 车削表面较硬工件时，粗车 8～15゜ 3～5゜ 75゜ 2～4゜ 0～3゜ 0.5～1.5 车刀可磨变宽负倒棱，以保护刀尖 磨出修光刃，长度为精车 5～10゜ 4～6゜ 45～90゜ 2～4゜ 0～-2゜ 1～3 1.2～1.5f,以降低粗糙度，但走刀不宜太慢 轻型机床上进行粗车 20～30゜ 3～5゜ 75～90゜ 2～4゜ 3～5゜ 1～2 轻型机床指刚性不够的机床，粗车时，进给量应适当降低

2.1.2.6切削用量的确定

在选择粗车的切削用量时 ，为了保护刀尖，不使刀尖和铸铁类工件的表面硬皮层接触，因此吃刀深度应放在第一位，比车削钢类时显得更为重要。在选择精车的切削用量时，为了保证车刀的耐磨度，减小车刀的磨损，一般切削速度比车削钢类时相应低一些；进给量相应要大些。该工件车削用量的确定如表2-3所示。

表2-3 切削用量选定表

序号 1 2 3 4 加工内容 粗车端面 精车端面 粗车外圆 精车外圆 轴转速n(r/min) 400 710 400 710~1000 进给量f(mm/r) 0.41 0.15 0.41 0.15 背吃刀量ap(mm) 0.5 0.3 1.5 0.5

2.1.3.工艺卡的编制

工艺卡的编制的要求与原则主要考虑以下几个方面内容：

（1）对零件图形进行工艺分析 着重从零件对材料、结构特点、技术要求等方面了解其工艺特点，进一步设想影响工艺过程顺利进行和达到各项技术要求对有利因素和不利因素，以便对工艺过程对关键环节采取适当措施。

（2）毛坯选择 主要包括选择毛坯类型（如铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等）、确定毛坯对形状和尺寸。

（3）制定零件加工工艺路线 包括选择定位基准、划分加工阶段、确定定位与加紧方法及各表面对加工方法、安排加工顺序等。

（4）确定加工工序余量 零件对工艺类型拟定以后，就需要确定各加工工序对尺寸及其公差。

（5）选择机床及工艺设备 各工序机床对选择对工艺过程对经济性和适用性影响很大。选择时应符合下列要求：

1）机床对规格应与工件尺寸大小相适应，做到合理使用设备。

2）机床对精度应与工件在该工序对加工精度相适应，做到普通精度机床和精密机床应明确分工，以保证精密机床精度。

3）机床对生产率应与工件的生产类型相适应，单件小批生产时，可选用通用机床；大批量生产时，可选用高生产率的专用机床。

（6）确定各工序的切削用量和时间定额

表2-4 工艺卡

工序 1 设备 装夹方式 加工内容 装夹 粗车 精车 粗车 精车 倒角 加工步骤 用三爪卡盘，卡住毛坯外圆 用45°端面粗车刀，粗车端面 用45°端面精车刀，精车端面 用90°外圆车刀，粗车ø48mm外圆 用90°外圆车刀，粗车ø32mm外圆 用90°外圆车刀，精车ø48mm外圆 用90°外圆车刀，精车ø32mm外圆 用45°端面粗车刀，倒角1×45°，去毛刺1处 备注 伸出卡爪50mm长 Ra≤3.2um 直径至：ø48.5mm 长度至：45mm 直径至：ø32.5mm 长度至：30mm 直径至尺寸要求 长度至尺寸要求 直径至尺寸要求 长度至尺寸要求 CA6140 三爪 卡盘 2 CA6140 三爪 卡盘 调头装夹 粗精车 粗车 精车 倒角 调头装夹ø48mm外圆，靠平、找正 用45°端面粗精车刀，粗精车端面 用90°外圆车刀，粗车ø30mm外圆 用90°外圆车刀，粗车ø24mm外圆 用90°外圆车刀，精车ø30mm外圆 用90°外圆车刀，精车ø24mm外圆 用45°端面粗车刀，倒角1×45°，去毛刺2处 按图样要求检查各部分尺寸和精度 涂油入库 保证总长73mm 直径至：ø30.5mm 直径至：ø24.5mm 长度以保证ø30mm外圆长12mm为准 直径至尺寸要求 直径至尺寸要求 合格后，缷件 3 4 检查 入库 2.1.4 加工质量的检验与评估

对工件加工后的检验是为了保证加工质量，对于轴类工件，常用的量具有游标卡尺0.02mm/(0～200)mm，如图2-4，千分尺0.01mm/(0～25)mm如图2-5。

图2-4游标卡尺 图2-5 千分尺

游标卡尺是机械制造业常用的量具之一，主要用来测量零件的长度、厚度、槽宽、外径、内径、深度和中心距等尺寸，应用极为广泛。游标卡尺按测量精度分为0.1mm、0.05mm和0.02mm三种。其结构如下图所示。

其正确的使用方法如下图所示。测量时，左手拿工件，右手握尺，量爪张开尺寸略大于被测工件尺寸，然后用右手拇指慢慢推动游标量爪，使两量爪轻轻地与被测工件表面接触，读出尺寸数值。测量过程中，定好尺寸再卡入工件测量是错误的。

千分尺是用微分筒读数的螺旋副量具，它比游标卡尺的精度高，使用灵活方便，其测量精度为0.01mm。常用的千分尺有外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺、螺纹千分尺、杠杆千分尺和公法线千分尺等。

1.外径千分尺是测量零件外形尺寸的精密量具，按其测量范围，可分为0-25mm，25-50mm，50-75mm，75-100mm等多种，使用时应根据被测工件的极限尺寸，选择相应测量范围的千分尺。

测微螺杆右端螺纹螺距为0.5mm，当微分筒转一周时，就带动测微螺杆轴向移动一个螺距0.5mm。由于固定套筒上的刻线间距每小格为0.5mm，微分筒圆锥面上刻有50小格的圆周等分刻线，因此当微分筒转过１小格时，就代表测微螺杆轴向移动0.01mm。

①测量前，要擦净工件被测表面、千分尺的砧座端面和测微螺杆端面。

②测量时，先转动微分筒，使测微螺杆端面逐渐接近工件被测表面，再转动棘轮，直到棘轮打滑并发出“哒哒”声，表明两测量端面与工件刚好贴合或相切，然后读出测量尺寸值。 ③退出时，应反转活动套筒，使测微螺杆端面离开工件被测表面后将千分尺退出。

表2-5 加工质量的检验标准 项目 序号 1 外圆 2 3 4 倒角 长度 毛刺 表面 粗糙 度 圆跳动 安全 文明 10 合 计 时 分始 时 分止 9 ↗ 0.04 （2处） 8 Ra≤3.2um（6处） 4×6 Ra每降1级扣该项配分的1/2 5 6 7 检测内容 ø32-0.025mm ø48-0.062mm ø30-0.1 mm ø24-0.084 mm 1×45°（2处） 73mm, 30mm,15 mm，12mm （3处） 0000配分 8 8 8 8 2×2 4×4 2×3 扣分标准 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 超差不得分 未注公差超差不得分 每处不合格不得分 得分 3×2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 12 100 日期 考评教师 姓名 操作时间

2.1.5.生产质量的分析与总结

表2－6 同心轴类零件质量分析 种类 圆度超差 产 生 原 因 1.尺寸主轴间隙太大 2.毛坯余壁不均匀，切削过程中切削深度发生变化 3.用两顶尖装夹工件时，中心孔接触不良，或预 防 措 施 1.车削前检查主轴间隙，并调整适当。如因轴承磨损太多，则需更换轴承 2.分粗、精车 3. 用两顶尖装夹工件时，必须松紧适当。若回转后顶尖顶的不紧，或前后顶尖产生径向圆跳动 顶尖产生径向圆跳动，须及时修理或更换 圆锥度超差 1.用一夹一顶或两顶尖装夹工件时，后顶尖轴线与主轴轴线不同轴 2.用卡盘装夹工件纵向进给车削时，产生锥度是由于车床床身导轨与主轴轴线不平行 3.用小滑板车外圆时，圆柱度超差是由于小滑板的位置不正，即小滑板划线与中滑板的刻线没有对准“0”线 4.工件装夹时悬伸较长，车削时因切削力影响使前端让开，造成圆柱度超差 5.车刀中途逐渐磨损 尺寸精度达不到要求 1. 看错图样或刻度盘使用不当 2.没有进行试切削 3.由于切削热的影响，使工件尺寸发生变化 4.测量不正确或量具有误差 5.尺寸计算错误，槽深度不正确 6.未及时关闭机动进给，使车刀进给长度超过阶台尺寸长度 表面粗糙度达不到要求 1.刚性不足，如滑板镶条太松，传动零件（如带轮）不平衡或主轴太松引起振动 2.刚性不足或伸出太长而引起振动 3. 刚性不足而引起振动 4.几何参数不合理，如选用过小的前角，后角和主偏角 5.切削用量选用不当 1.车削前，找正后顶尖，使之与主轴轴线同轴 2.调整车床主轴与床身导轨的平行度 3.必须先检查小滑板的刻线是否与中滑板刻线的“0”线对准 4.尽量减少工件的伸出长度，或另一端用顶尖支撑、增加装夹刚性 5.选择合适的刀具材料，或适当降低切削速度 1.认真看清图样尺寸要求，正确使用刻度盘，看清刻度盘 2.根据加工余量算出切削深度，进行试切削，然后修正切削深度 3.不能在工件温度较高时测量，如测量应掌握工件的收缩情况，或浇注切削液，降低工件温度 4.正确使用量具，使用量具前，必须检查和校正零位 5.仔细计算工件的各部分尺寸，对留有磨削余量的工件，车槽时应考虑磨削余量 6.注意及时关闭机动进给或提前关闭机动进给，用手动进给到长度尺寸 1.消除或防止由于车床刚性不足而引起的振动（如调整车床各部件的间隙） 2.车刀刚性和正确装夹车刀 3.工件的装夹刚性 4.选择车刀角度（如适当增大前角，选择合理的后角和主偏角） 5.进给量不宜太大，精车余量和切削速度应选择恰当 表2-7 生产质量分析表 组员 出勤 产品 产品情况 废品 安全 卫生 规范程度 注：根据各组成员加工零件的全过程及产品的合格情况，填写上表。

任务二 细长轴的加工

知识点：（1）合理选择切削用量。

（2）车削细轴零件时产生废品的原因、预防方法。 技能点：（1）掌握细长轴加工的关键技术。

（2）正确使用中心架、跟刀架，正确安装工件及正确选择、刃磨车刀的几何角度。 （3）掌握正、反车削细长轴的方法；分析解决车削过程中出现的竹节形、多棱形、

腰鼓形及弯曲变形等质量问题。

2.2.1任务的描述

本任务主要是训练加工过程中如何保证圆跳动的要求，如何保证直径公差尺寸和长度公差尺寸，如何保证圆柱度的要求，如何保证圆度要求，通过合理的工艺设计，确定加工方法、装夹方式和加工参数、实施对细长轴的训练，以掌握细长轴的车削加工方法。 2.2.2工艺设计 2.2.2.1图形的分析

如图2-7所示，该零件为一细长轴，其直径为ø22mm；全长为1442mm，长径比达65.5，属长轴类零件。左端有两道直槽，轴的两端有倒角。其外圆的尺寸精度、形位精度及表明粗糙度的要求均较高，车削中须避免弯曲变形和振动的发生。

图2-7细长轴

2.2.2.2材料特性分析

材料：45＃钢，根据图样的要求，选择加工该零件的毛坯原始尺寸为ø28mm×1146mm

的棒料。

45＃钢特性 强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。

零件毛坯需经校直，粗车后热处理调质，精车前人工时效以稳定组织，消除应力，减少变形。工序间置放以吊挂为好。

2.2.2.3 工艺设备 CA6140型车床（三爪自定心卡盘）

由于该零件直径尺寸为ø28mm，直径较小，且无偏心，因此可以选择常用的普通车床CA6140型对其加工。

2.2.2.4装夹方式的确定及夹具使用分析

工件装夹方法是影响细长轴加工精度的重要因素，根据此工件的特点采用两顶尖装夹车削。

尾座上顶尖改用弹性顶尖。当工件受切削热产生膨胀伸长时，顶尖能轴向产生伸缩，使毛料两端都形成线接触，消除旋转时的“别劲”现象，避免由于长度不能伸缩而产生的弯曲变形。弹性顶尖的弹性大小由顶尖的顶紧程度决定。如果没有弹性顶尖，也可用一般的固定顶尖，但根据切削过程中工件受热变形情况，及时调整尾座顶尖的顶紧程度。 2.2.2.5 加工用刀具的选择与分析

加工细长轴常用车刀分为长轴粗车刀、长轴精车刀，它们的刀具角度选择如下： 1、粗车刀

1）主偏角k=75°～90°（对刀切削车刀的长度主偏角k=45°），主偏角磨有圆弧形断屑槽，使吃刀抗力P0减小，有利于防止工件弯曲变形和震动。 2） 采用车刀前角γ=15°～20°；后角0°～3°，既可减少切削力又可增加刃强度，使刀具适应于强力切削。

3） 通过磨卷屑槽及采用刃倾角λ=5°，使切屑有利排出。

4） 刀片材料最好用强度与耐磨性较好的YW1、YA6、YG8车刀。车刀可磨成反车刀，由车头向车尾座方向走刀，效果更好。车刀安装时，刀尖要略高于中心0.1～0.2mm，以增大切削前角。 2、长轴精车刀 1) 93°精车刀

① 主偏角k=93°，以减少径向切削抗力。

② 采用横向卷屑槽形成修光刀刃大前角，可提高切削性能，控制排屑方向。 2） 宽刃大走刀精车刀

①刀片磨出前角0°，后角35°； ②刀刃的宽度大于走刀量。

表2-8 细长轴加工刀具一览表

序 号 1 2 3 4 刀 具 规 格 类 型 45˚端面车刀 75˚外圆粗车反向车刀 93˚外圆精车反向车刀 切槽刀 硬质合金 材 料 2.2.2.6切削用量的确定

表2-9 切削用量选定表

序号 1 2 3 4 5 加工内容 粗车端面 精车端面 粗车外圆 精车外圆 切直槽 轴转速n(r/min) 400 710 400 710~1000 400 进给量f(mm/r) 0.41 0.15 0.30 0.08 背吃刀量ap(mm) 0.5 0.3 2～3 0.2～0.5 2.2.3.工艺卡的编制

表2-10 工艺卡 工序 设备 装夹方式 加工内容 装夹 1 CA6140 三爪 卡盘 粗车 精车 钻中心孔 三爪 2 CA6140 卡盘 调头装夹 粗车 精车 钻中心孔 装夹 粗车 两 顶 3 CA6140 尖 装 夹 切槽 精车 倒角 加工步骤 用三爪卡盘，卡住毛坯外圆，找正夹紧 用45°端面粗车刀，粗车端面 用45°端面精车刀，精车端面 用中心钻钻中心孔 用三爪卡盘，卡住毛坯外圆，找正夹紧 用45°端面粗车刀，粗车端面 用45°端面精车刀，精车端面 用中心钻钻中心孔 用两顶尖装夹工件 用75°外圆粗车刀，粗车ø20mm外圆 用75°外圆粗车刀，粗车ø22mm外圆 用切槽刀切2×ø18mm直槽两处 用93°外圆精车刀，精车ø20mm外圆 用93°外圆精车刀，精车ø22mm外圆 去毛刺4处 4 5 检查 入库 按图样要求检查各部分尺寸和精度 涂油入库 伸出卡爪50mm长 Ra≤3.2um 保证总长1442mm 直径至：ø20.5mm 长度至18mm 直径至：ø22.5mm 直径至尺寸要求 直径至尺寸要求 合格后，缷件 备注 伸出卡爪50mm长 Ra≤3.2um 用45°端面粗车刀，倒角1×45°两处， 注意事项： ①跟刀架支撑爪圆弧面必须与工件表面吻合，可使用和支撑部外圆等径的铰刀铰削及研磨；支撑爪与工件接触的松紧程度亦须调整恰当。

②为避免因车刀磨损而产生锥度误差，可在调整尾座时有意识的少偏移0.01mm，用以补偿。

③根据选用的刀具材料，以乳化液进行充分冷却润滑。 ④对车刀主要刀面进行研磨，提高耐用度。 要点说明：

1.中心架的使用方法

① 中心架在机床上的位置，应以不影响工件质量、保证车削时有足够的刚性并便于加工为基点，这是事先要考虑的。

② 工件上中心架支撑爪支持部位需用较小切削用量车出圆度、表面粗糙度较好的内槽。沟槽宽度应大于支撑爪，直径大于图样要求尺寸并与工件回转中心同轴。

③ 支撑爪与工件的接触不可过松或过紧，先调整中心架下面两爪，扣合中心架上盖，并紧固连接螺钉后再调整上面的支撑爪，调整完毕注意紧固三个支撑爪的固定螺钉。

④ 支撑爪与工件接触部位先用黄油，加工中补充机油予以润滑，根据支撑爪的磨损情况及时进行调整。

⑤ 使用中心架加工外圆，工件通常采用两顶尖或一夹一顶法安装；加工端面或内孔时，则用一夹一托法安装，即工件一端以卡盘夹持，另一端用中心架支撑。使用这种安装方法两端应反复校正，确保达到加工要求。也可以先将工件用顶尖顶住一端，继而调整三个支撑爪与工件表面适当接触（操作方法同③），拆去顶尖，经校验后再行加工。

图2-8 中心架支持工件

2.跟刀架的使用

① 跟刀架固定在床鞍上，可以跟随车刀抵消径向切削力的不利影响。根据受力状况分析，三爪跟刀架的使用效果优于两爪跟刀架。粗、精加工时，跟刀架支撑爪的支撑部位有所不同，粗车支撑于工件已加工表面，支撑度一般比支撑爪的宽度大15mm左右；精车则支撑在工件的待加工表面，车刀、支撑爪之间的距离一般为20～30mm。

② 支撑爪与工件的接触应松紧适度，过紧会引起形状误差，太松又发挥不了跟刀架的作用。调整应在开车后进行，以手感刚接触为准。

③ 使用中不断加注机油，保持支撑爪、工件接触处的良好润滑。

④跟刀架主要用于车削长丝杠、细长轴，不允许调头接刀加工时使用，工件通常以一夹一顶的方式装夹。正、反向进给车削均可采用，但反向车削的效果更好，能减小车削时的振动和弯曲变形。

图2-9 两爪跟刀架 图2-10 三爪跟刀架

图

2-11 跟刀架支持工件

2.2.4 加工质量的检验与评估

对工件加工后的检验是为了保证加工质量，对于轴类工件，常用的量具有游标卡尺0.02mm/(0～200)mm，千分尺0.01mm/(0～25)mm。

表2-11 加工质量的检验标准 项目 序号 1 2 外圆 3 4 5 倒角 6 7 长度 8 9 检测内容 Ø22-0.021mm Ø22-0.020-0.0410配分 6 6 6 2×3 6 2×1 扣分标准 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 超差不得分 得分 mm Ø20±0.01mm Ø18mm（两处） ø24-0.084 mm 1×45°（2处） 02mm（2处） 18 mm 15.3+0.10+0.502×2 2 未注公差超差不得分 未注公差超差不得分 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每处不合格不得分 mm mm 4 4 4×1 10 1050毛刺 表面粗糙度 11 （4处） 12 Ra≤1.6um （4处） 4×4 Ra每降1级扣该项配分的1/2 圆跳动 13 同轴度 14 ↗ 0.1 A-B 6 6 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 ◎ Ø0.025 A-B 圆柱度 15 ○ 0.02 6 14 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 安全 文明 合 计 姓 名 16 操作 时间 100 日 期 考评 教师 时 分始 时 分止 2.2.5.生产质量的分析与总结

表2－12 细长轴零件质量分析 种类 弯曲 产 生 原 因 1.工件长径比大，刚性差 2.车削时因径向离心力的作用，工件产生热变形伸长及切削应力 3.毛坯材料本身为变形杆件等多方面原因 4.毛坯材料本身或加工中出现弯曲 锥度 1.工件回转中心与主轴回转中心不同轴 2.刀具磨损 腰鼓形 工件刚性差，车削中出现让刀所致跟刀架的调整、使用不当、未真正起到应有的作用 预 防 措 施 1.使用中心架、跟刀架，以增强工件的刚性 2.合理选择刀具的几何角度（主要是大前角、大主偏角），减小径向切削力、减少切削量的产生 3. 使用弹簧顶尖，减小工件线膨胀带来的不利影响，充分浇注切削液 4.及时校直后再进行车削 1.仔细调整尾座，使工件回转中心与主轴回转中心同轴 2.选择耐磨性能好的刀具材料，并采用合理的几何角度，改善润滑状况 增大车刀主偏角，保持刀刃锋利以减小切削中的径向切削分力，避免出现让刀；车削中途随时检查、调整支撑爪，保持支撑爪圆弧面中心与车床主轴旋转中心重合 中凹形 竹节形 多棱形 1.跟刀架安装不牢固 2.支撑爪圆弧面与工件接触不良 3.工件弯曲过大 4.顶尖顶得过紧 5.工件受热伸长、增加部太长 6.进给量太小、切削速度太高、切削深度太大 麻花形 表2-13生产质量分析表 支撑爪的压力使工件受的扭矩过大 1.调整跟刀架的牢固程度 2.调整支撑爪的松紧度 3.控制毛坯弯曲度在2mm范围内 4.尾座顶尖顶紧力不宜过大，并随时检查、调整其支顶的松紧程度 5.降低切削热以减少工件的线膨胀 6.适当调整情绪用量 调整支撑爪的松紧度 半精车、精车细长轴跟刀架一般都支撑于工件待加工表面，其外侧支撑爪压紧力太大，迫使工件偏向车刀一边，增加了切削深度 回转顶尖精度不高，溜板间隙过大 将跟刀架支撑爪与工件表面的接触状况调整适当 选用精度较高的回转顶尖，控制溜板间隙不应过大，在溜板行进过程中调整跟刀架支撑爪 组员 出勤 产品 产品情况 废品 安全 卫生 规范程度 注：根据各组成员加工零件的全过程及产品的合格情况，填写上表。

任务一 偏心轴的加工

知识点：（1）偏心零件、偏心轴、偏心距。 （2）偏心距的测量。

（3）各种不同装夹方法车削偏心轴的原理。 技能点：（1）熟练掌握各种不同装夹方法车削偏心轴的方法。 （2）能在两顶尖间检测偏心距。 （3）能在V形架上检测偏心距。 7.1.1.任务的描述

本任务主要是训练加工过程中如何选择加工定基准，如何在两顶尖间装夹工件，如何自制卡具及采用偏心夹具装夹工件，通过正确的工艺设计，选择最为合理的加工方法及加工参数，实施双侧同向偏心轴的加工训练，以掌握偏心轴零件得到车削方法。

技术要求：

1.外圆表面不允许用砂布和锉刀修饰。 2. 未注公差尺寸按IT14级加工。 3. 材料为铝合金 Ø45mm×102mm。 4.未注倒角为C1。 5. 工时：2.5h

图7-1双侧同向偏心轴

7.1.2.工艺设计

7.1.2.1图形的分析

该零件为双侧同向偏心轴零件。加工时主要完成端面、外圆及偏心的车削步骤。外径尺寸偏差为-0.025mm，车刀偏差为未注尺寸公差，Ra为1.6um和0.8um，偏心距偏差为±0.1.

7.1.2.2材料特性分析

材料 铝合金，尺寸为Ø45mm×102mm的棒料。

铝合金特性： 铝是银白色的金属。比重小，并且具有良好的导电性和导热性。 铝合金的车削特性： （1）比重小（2.55～3），材料的强度和硬度低，塑性变形小，切削抗力小，所以切削性能好。但在切削中容易变形。

（2）导热性高，切削时散热快。但铝合金在高温下容易软化，并粘在刀尖上形成“刀瘤”，影响零件表面粗糙度。

铝合金中含有硅，而硅的化合物所形成的硬质点，会加剧刀具的磨损。

（3）抗腐蚀能力低。

铝材加工具有与其他材料加工的不同特性，铝材质一般具有较高的塑性，易变形，切削性能良好，耐腐蚀。一般薄壁铝件在加工中要解决由于材料变形使尺寸发生变化、产生尺寸误差等问题，而且由于薄壁件刚度不足，易产生振动，反而会产生不易切削的情况。

7.1.2.3工艺设备 CA6140型车床（三爪自定心卡盘）（同项目二2.1.2.3） 7.1.2.4装夹方式的确定及夹具使用分析

（1）车削轴类零件以中心孔和外圆为定位基准。

（2）此工件因两端偏心一致，两端中心孔在圆周角度上应准确一致，因此，用找正十字线钻两端中心孔的方法效率低，偏心距不易保证。采用偏心夹具装夹工件，钻两端中心孔，偏心夹具就是一个偏心套，如图所示（偏心套自做），将工件伸进偏心夹具中，用螺钉固定，钻两侧中心孔（夹具调头时，工件不能卸下），然后用两顶尖定位车削偏心轴。

图7-2 偏心夹具

7.1.2.5 加工用刀具的选择与分析

铝类材料的强度和硬度都比较低，因此，车削铝类工件的刀具可以做得更锋利些。同时因为铝的熔点低，在车削中容易形成积屑瘤，使工件的精度和降低，表面粗糙度增加，如果选择较锋利的车刀角度，就有利于降低切削力和切削热，减少积屑瘤的产生。这一点在精车时尤其显得重要。粗车时，为了提高切削效率和刀具耐磨度，可比精车时适当减小车刀前角，增加刀具强度。虽然这样做容易产生积屑瘤，但因粗车时对工件的精度和粗糙度要求不高，可以较少考虑因积屑瘤而造成的某些不利影响。相反由于积屑瘤的存在，却在一定程度上起到保护刀尖、减少刀具后面磨损和增大前角、降低切削力等有益作用。因此，在选择车削铝类工件的车刀切削角度和切削用量时，不仅要根据铝类材料的特性和切削要求，而且要考虑积屑瘤的影响。在选择刀具角度时，一般前角和后角都应取的大些，特别在精车时，前角更要大些，而且前面要光洁，以减少切屑和车刀前面的摩擦。此外，刀尖圆弧半径也要取大些，以分散切削力和热。

刀具材料

常用的刀具材料为YG6、YG8。 刀具角度

前角γ=20～25゜ 后角α=10～12゜ 主偏角Kr=-60～90゜ 副后角α′=10゜ 其余角度与通用车刀相同。

车削铝类工件的车刀切削角度选用值见表7－1

表7-1 车刀切削角度选用表

加工步骤 前角γ 后角α 主偏角Kr 副偏角Kr′ 刃倾角λ 刀尖圆弧半径r 修光刃长度 其 他 粗车 25～30゜ 8～10゜ 45～75゜ 2～4゜ -20～-30゜ 1～3 (0.5～1.5)f 精车 30～35゜ 8～12゜ 45～90゜ 2～4゜ -25～-35゜ 1～4 (2～2.5)f 前刀面磨成圆弧型，保证切屑顺利排出。并且刀 具的各刃和面要刃磨得光洁，以减少切屑的粘附 表7－2 偏心轴加工刀具一览表 序 号 1 2 3 刀具规格 类 型 Ø2.5 中心孔 90˚外圆刀 45˚端面车刀 材 料 高速钢 硬质合金 7.1.2.6切削用量的确定 切削速度v=150～500m/min。

切削深度和进给量与车削一般钢料相同。但切削速度可以提高，以便获得较小的表面粗糙度。

此外，在精车时，还可以用煤油来进行冷却。

表7－3切削用量选定表

序号 1 2 3 4 5 加工内容 粗车端面 精车端面 钻中心孔 粗车外圆 精车外圆 轴转速n(r/min) 450 700 900 450 800~1000 进给量f(mm/r) 0.3 0.08 0.3 0.08 背吃刀量ap(mm) 0.5 0.3 1.5 0.5 7.1.3工艺卡的编制

表7－4 工艺卡 工 序 1 CA6140 设备 装夹 方式 三爪卡盘 装夹 粗车 精车 粗车 精车 2 CA6140 三爪卡调头装夹 用三爪自定心卡盘装夹毛坯 用45°端面粗车刀，粗车端面 用45°端面精车刀，精车端面 伸出卡爪75mm 车平 -0.025-0.050加工内容 加工步骤 备注 用90°外圆车刀，粗车ø42mm外圆 直径到ø43mm 用90°外圆车刀，精车ø42mm外圆 直径到ø42用三爪自定心卡盘装夹工件 mm 伸出卡爪75mm 盘 粗车 精车 用45°端面粗车刀，粗车端面 用45°端面精车刀，精车端面 在三爪自定心卡盘上用偏心夹具装夹工件 用ø2.5mm中心钻钻中心孔 在三爪自定心卡盘上用偏心夹具装夹工件 用ø2.5mm中心钻钻中心孔 将工件架在两顶尖间，用鸡心夹头装夹拨动工件 保证总长100mm 伸出卡爪40mm 伸出卡爪40mm 3 CA6140 偏心夹具 装夹 钻中心孔 调头装夹 钻中心孔 4 CA6140 两顶尖 装夹 粗车 精车 调头装夹 粗车 精车 锐边倒钝 用90°外圆车刀，粗车ø30mm外圆 直径至ø31mm 用90°外圆车刀，精车ø30mm外圆 直径至ø30mm 将工件架在两顶尖间，用鸡心夹头装夹拨动工件 用90°外圆车刀，粗车ø30mm外圆 直径至ø31mm 用90°外圆车刀，精车ø30mm外圆 直径至ø30mm 用45°端面车刀，去锐边倒钝 5 6

检查 入库 按图样要求检查各部分尺寸和精度 合格后，缷件 涂油入库 注意事项：

车偏心工件时，顶尖受力不均匀，前顶尖容易损坏或移位，因此，必须经常检查。 7.1.4加工质量的检验与评估

对于偏心工件加工后的检验是为了保证加工质量，常用的有游标卡尺0.02mm/(0～200)mm，千分尺0.01mm/(0～25)mm，对偏心件常将其放在两顶尖间借助百分表进行检验，把工件装夹在两顶尖之间，百分表的测头与偏心轴接触，手动转动偏心轴，百分表上指示出的最大值和最小值之差的一半就等于偏心距。（偏心距较大，受百分表测量范围的，可以借助V型铁和百分表检测，测量时，把V形架放在平板上，并把工件安放在V形架中，转动偏心轴，用百分表测量出偏心轴的最高点，找出最高点后，把工件固定。再将百分表水平移动，测出偏心轴外圆到基准轴外圆之间的距离a，然后用下式计算出偏心距e：

e=(D/2)-(d/2)-a 式中 D——基准轴直径，mm ; d——偏心轴直径，mm;

Dded/2aD/2

h偏心距的间接测量方法 a——基准轴外圆到偏心轴外圆之间的最小距离，mm 。）

图7－3 偏心件的间接测量方法

7－5加工质量的检验标准 项目 外圆 偏心距 长度 中心孔 表面粗糙度 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 偏心夹具 11 12 13 14 合 计 姓名 ø42-0.025检测内容 -0.050配分 8 2×2 扣分标准 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 未注公差超差不得分 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 未注公差超差不得分 每处不合格扣该项配分的1/2 Ra每降1级扣该项配分的1/2 Ra每降1级扣该项配分的1/2 Ra每降1级扣该项配分的1/2 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 未注公差超差不得分 每超差0.01mm扣该项配分的1/2 未注公差超差不得分 Ra每降1级扣该项配分的1/2 Ra每降1级扣该项配分的1/2 日期 考评教师 得分 mm ø30mm （2处） （3±0.1）mm （2处） 6×2 100mm,70mm,30mm A2.5/5.3 （2处） Ra≤1.6um （3处） Ra≤0.8um （2处） Ra≤12.5um （2处） ø42+0.02503×3 4×2 4×3 6×2 2×2 9 2 6 2 4×2 2×2 100 mm ø60mm （3±0.05）mm ø60mm Ra≤1.6um （2处） Ra≤12.5um （2处） 操作时间 时 分始 时 分止

7.1.5生产质量的分析与总结

表7－6 偏心轴类零件质量分析 主要原因 工件静平衡差

造成的不良影响 产生了离心力，造成工件旋转轴线弯曲，工件圆周上各处切削深度不均匀，产生圆度误差 顶尖过紧 使工件旋转时轴线弯曲，使工件产生圆度误差 纠正方法 1.仔细校正工件对静平衡 2.加工前粗车后，都应检查工件在车床上对静平衡状态 1.顶尖松紧适当，不宜过紧 2.若条件允许，可改变中心孔定位为外圆定位 中心孔钻的不正确 是工件旋转时产生摆动，引起圆柱度误差和平行度误差，损坏中心孔和顶尖，甚至发生事故 切削力对影响 1.认真钻好中心孔 2.随时检查中心孔对使用情况 3.必要时研磨中心孔 使工件弯曲变形，增大平行度误差 1.分粗、精车 2.切削用量不宜过高，变化范围不宜过大 3.选择合适的车刀角度 车床精度不良 注意调整车床间隙，特别是主轴间隙 表7-7 生产质量分析表 组员 出勤 产品 产品情况 废品 安全 卫生 规范程度 注：根据各组成员加工零件的全过程及产品的合格情况，填写上表。