华北航天技校机械加工工艺基础教案：第九章典型零件的加工01
教研室：机制工艺 课程名称 机加工艺基础 主要教学内容 授课教师:
课次 25 时间分配 第九章典型零件的加工 第一节轴类零件加丄丄艺 一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求 10 二、轴类零件的毛坯和材料 10 三、轴类零件典型工艺路线 50 四、细长轴加工工艺特点 20 教学目的 理解轴类零件加工工艺、特点 教学重点 轴类零件典型工艺路线 教学难点 细长轴加工工艺特点 教学方法 使CAI软件，投影等 用教具 拟留作业 思考1、3、4 授课总结
第九章典型零件的加工 第一节轴类零件加工工艺
一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件， 传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴 的外圆柱而、圆锥而、内孔和螺纹及相应的端而所组成。根据结构形状的不同， 轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者 之间。 轴用轴乐支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的 精度和表而质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制 定，通常有以下儿项：
（一）尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度 要求较高（IT5?TT7）O装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6?IT9）。
（-）几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主耍是指轴颈、外锥面、莫 氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度耍 求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
（三） 相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械屮的位置 和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会 影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对 支承轴颈的径向跳动一般为0. 01?0. 03mm,高精度轴（如主轴）通常为0. 001? 0.005mm。
（四） 表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2. 5?0. 63 u m,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为RaO. 63?0.16umo
二、轴类零件的毛坯和材料
（一） 轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结 构，选用棒料、锻件等毛坏形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主; 而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减 少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有门由锻和模锻两种。中小批生产多 采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
（二） 轴类零件的材料轴类零件应根拯不同的工作条件和使用要求选用不 同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强 度、韧性和耐磨性。
45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或止火）后，可得到 较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表而硕 度可达45?52HRCo
40Cr等合金结构钢适用于屮等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质 和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCrl5和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50? 58HRC,并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标铿床主轴）可选用38CrMoAIA氮化 钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软 的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更 高的特性。
对于7级精度、表面粗糙度RaO. 8?0.4nm的一般传动轴，其典型工艺路线 是：正火一车端面钻中心孔一粗车各表面一精车各表面一铳花键、键槽一热处理 —修研中心孔一粗磨外I员| —精磨外I员| —检验。
轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小 批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铳端面钻中心 孔专用机床上进行。
中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重 大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬 质合金顶尖加压进行。
对于空心轴（如机床主轴），为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔 的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥 堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。
轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车Z后，磨削Z前 进行。因为如果在精车Z前就铳出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动， 影响加工质量，乂容易损坏刀具，也难以控制键榊的尺寸。但也不应安排在外圆 精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能 和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排止火工序，而调质 则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性 能。淬火工序则安排在磨削工序之前。
四、细长轴加工工艺特点 由于细长轴刚性很差，在加工中极易变形，对加工精度和加工质量影响很大。 为此，生产中常采用卜?列措施予以解决。
（-）改进工件的装夹方法
粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座 顶尖釆用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制， 轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、犬用量切削吋，有使工 件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应釆用弹性顶尖）冇利于捉高精度，其关 键是提咼中心孔精度。
（二） 釆用跟刀架 跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削 分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的 中心与机床顶尖中心保持一致。
（三） 采用反向进给
车削细长轴吋，常使车刀向尾座方向作进给运动（此吋应安装卡拉工具）， 这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋 势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
（四） 采用车削细长轴的车刀
车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和 弯曲变形。
粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一
定的负刃倾角，使切屑流向待加工面。
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