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1、轴类零件的加工工艺和常用工艺设备概述.1 轴类零件的功用与构造 轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。它支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。 轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。加工外表通常除了内外圆外表、圆锥面、螺纹、端面外，还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。 依照功用和构造形状，轴类有多种方式，如光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等。1.2 轴类零件的技术要求 (1)加工精度 1)尺寸精度 轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精
2、度通常为IT6-IT9级，精细的轴颈也可达IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，关于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。 2)几何精度 轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。关于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其同意的公差值。 3)互相位置精度 轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相关于支撑轴颈间的同轴度是其互相位置精度的普遍要求。通常一般精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为0.
3、001-0.005mm。 此外，互相位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。 (2)外表粗糙度 依照机械的精细程度，运转速度的高低，轴类零件外表粗糙度要求也不一样。一般情况下，支撑轴颈的外表粗糙度 Ra值为0.63-0.16 m ；配合轴颈的外表粗糙度Ra值为2.5-0.63 m 6.1.3 轴类零件的材料和毛坯 (1)轴类零件的材料 轴类零件材料的选取，主要依照轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。 常用的轴类零件材料有 35、45、50优质碳素钢，以45钢应用最为广泛。关于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等一般碳素钢。关于受力
4、较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特别要求的可采纳合金钢。如40Cr合金钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合力学功能；选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和外表淬火后其耐磨性、耐疲劳强度功能都较好；假设是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或38CrMoA1A渗碳钢，这些港经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有特别高的外表硬度，而且其心部强度也大大提高，因而具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的功能。 球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造功能好，且具有减振功能，常在制造外形构造
5、复杂的轴中采纳。特别是我国研制的稀土镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。 (2)轴类零件的毛坯 轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。大型的，外形构造复杂的轴也可采纳铸件。内燃机中的曲轴一般均采纳铸件毛坯。 型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均合适于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。 锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿外表分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗改变强度，一般用于重要的轴。2外圆外表的加工方法和加工方案 2.1外圆外表的加工方法及加工精度 轴类、套类和盘类零件是具有外圆外表的典型零件。外圆外表常用的
6、机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆外表最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆外表粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圆外表主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后进展的超精细加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和外表质量要求特别高的零件。 由于各种加工方法所能到达的经济加工精度、外表粗糙度、消费率和消费本钱各不一样，因而必须依照详细情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。 表1 为外圆外表各种加工方案和经济加工精度。表 1外圆外表加工方案 序号 加工方法 经济精度 （公差等级）
7、经济粗糙度 Ra值/ m 适用范围 1 粗车 IT13-IT11 50-12.5 适用于淬火钢以外的各种金属 2 粗车 -半精车 IT10-IT8 6.3-3.2 3 粗车 -半精车-精车 IT8-IT7 1.6-0.8 4 粗车 -半精车-精车-滚压 IT8-IT7 0.2-0.025 5 粗车 -半精车-磨削 IT8-IT7 0.8-0.4 主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不适用于有色金属 6 粗车 -半精车-粗磨-精磨 IT7-IT6 0.4-0.1 7 粗车 -半精车-粗磨-精磨-超精加工（或轮式超精磨） IT5 0.1-0.012 （或 Rz 0.1） 8 粗车 -半精车-精车-
8、精细车（金刚车） IT7-IT6 0.4-0.025 主要用于要求较高的有色金属 9 粗车 -半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨） IT5以上 0.025-0.006 （或 Rz 0.1） 极高精度的外圆加工 10 粗车 -半精车-粗磨-精磨-研磨 IT5以上 012 （或 Rz 0.1） 2.2外圆外表的车削加工 (1)外圆车削的方式 轴类零件外圆外表的主要加工方法是车削加工。主要的加工方式有： 荒车 自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量特别大，为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏向，使后续工序加工余量均匀，以去除外外表的氧化皮为主的外圆加工，一般切除余量为单面1-3mm。 粗车 中小型锻、铸件
9、毛坯一般直截了当进展粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓），在工艺系统刚度容许的情况下，应选用较大的切削用量以提高消费效率。 半精车 一般作为中等精度外表的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。关于精度较高的毛坯，可不经粗车，直截了当半精车。 精车 外圆外表加工的最终加工工序和光整加工前的预加工。 精细车 高精度、细粗糙度外表的最终加工工序。适用于有色金属零件的外圆外表加工，但由于有色金属不宜磨削，因而可采纳精细车代替磨削加工。 但是，精细车要求机床精度高，刚性好，传动平稳，能微量进给，无爬行现象。车削中采纳金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（ 45 o -90
10、o ）,刀具的刀尖圆弧半径小于0.1-1.0mm，以减少工艺系统中弹性变形及振动。 (2)车削方法的应用 1）一般车削 适用于各种批量的轴类零件外圆加工，应用十分广泛。单件小批量常采纳卧房车床完成车削加工；中批、大批消费则采纳自动、半自动车床和专用车床完成车削加工。 2)数控车削 适用于单件小批和中批消费。近年来应用愈来愈普遍，其主要优点为柔性好，更换加工零件时设备调整和预备时间短；加工时辅助时间少，可通过优化切削参数和习惯操纵等提高效率；加工质量好，专用工夹具少，相应消费预备本钱低；机床操作技术要求低，不受操作工人的技能、视觉、精神、体力等要素的妨碍。关于轴类零件，具有以下特征适宜选用数控车
11、削。 构造或形状复杂，一般加工操作难度大，工时长，加工效率低的零件。 加工精度一致性要求较高的零件。 切削条件多变的零件，如零件由于形状特点需要切槽，车孔，车螺纹等，加工中要屡次改变切削用量。 批量不大，但每批品种多变并有一定复杂程度的零件。 对带有键槽，径向孔（含螺钉孔）、端面有分布的孔（含螺钉孔）系的轴类零件，如带法兰的轴，带键槽或方头的轴，还能够在车削加工中心上加工，除了能进展一般数控车削外，零件上的各种槽、孔（含螺钉孔）、面等加工外表也可一并能加工完毕。工序高度集中，其加工效率较一般数控车削更高，加工精度也更为稳定可靠。2.3 外圆外表的磨削加工 (1)外圆外表磨削的工艺范围 用磨具以
12、较高的线速度对工件外表进展加工的方法称为磨削。磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它使用于零件精加工和硬外表的加工。 磨削的工艺范围特别广，能够划分为粗磨、精磨、细磨及镜面磨。各种磨削方案所能到达的经济加工精度和外表粗糙度值见表 1.1。 磨削加工采纳的磨具（或磨料）具有颗粒小，硬度高，耐热性好等特点，因而能够加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬硬钢、硬质合金道具、陶瓷等；加工过程中同时参与切削运动的颗粒多，能切除极薄极细的切屑，因而加工精度高，外表粗糙度值小。磨削加工作为一种精加工方法，在消费中得到广泛的应用。目前，由于强力磨削的开展，也可直截了当将毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，从而获得了
13、较高的消费率。 (2)外圆外表磨削的常用方法 1)纵磨法 如图 1a，砂轮高速旋转起切削作用，工件旋转作圆周进给运动，并和工作台一起作纵向往复直线进给运动。工作台每往复一次，砂轮沿磨削深度方向完成一次横向进给，每次进给（吃刀深度）都特别小，全部磨削余量是在屡次往复行程中完成的。当工件磨削接近最终尺寸时（尚有余量0.005-0.01mm），应无横向进给光磨几次，直到火花消失为止。纵磨法加工精度和外表质量较高，习惯性强，用同一砂轮可磨削直径和长度不同的工件，但消费率低。在单件、小批量消费及精磨中应用广泛，特别适用于磨削细长轴等刚性差的工件。 图 1外圆磨床的磨削方法 2)横磨法（切入法） 如图 1
14、b，磨削时，工件不作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或连续地向工件作横向进给运动，直到磨去全部余量。横磨时，工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热量大而集中，因而易发生工件变形、烧刀和退火。横磨法消费效率高，适用于成批或大量消费中，磨削长度短、刚性好、精度低的外圆外表及两侧都有台肩的轴径。假设将砂轮修整成型，也可直截了当磨削成型面。 3)综合磨法 如图 1c，先用横磨法将工件分段进展粗磨，相邻之间有5-15mm搭接，每段上留有0.01-0.03mm的精磨余量，精磨时采纳纵磨法。这种磨削方法综合了纵磨和横磨的优点，适用于磨削余量较大（余量0.7-0.6mm）的工件。 4)深磨法 磨削时采纳较小
15、的纵向进给量（ 1-2mm/r）和较大的吃刀深度（0.2-0.6mm）在一次走刀中磨去全部余量。为防止切削负荷集中和砂轮外圆棱角迅速磨钝，应将砂轮修整成锥形或台阶形，外径小的台阶起粗磨作用，可修粗些；外径大的起精磨作用，修细些。深磨法可获得较高的精度和消费率，外表粗糙度值较小，适用于大批量消费中，加工刚性好的短轴。 (3)外圆外表的无心磨削 在无心磨床磨削工件外圆时，工件不用顶尖来定心和支撑，而是直截了当将工件放在砂轮和导轮（用橡胶结合剂作的粒度较粗的砂轮）之间，由托板支撑，工件被磨削的外圆面作定位面，见图 2a。无心外圆磨床有两种磨削方式。 1)贯穿磨削法（纵磨法） 如图 2b，磨削时将工件
16、从机床前面放到托板上，推入磨削区，由于导轮轴线在垂直平面内倾斜角（=1 o -6 o ）,导轮与工件接触处的线速度v 导 能够分解成水平和垂直两个方向得分速度v 导水平 和v 导垂直 ，v 导垂直 操纵工件的圆周进给运动，v 导水平 使工件作纵向进给。因而工件进入磨削区后，便既作旋转运动，又作轴向挪动，穿过磨削区，工件就磨削完毕。角增大，消费率高，但外表粗糙度随之增大；反之，情况相反。为保证导轮与工件呈线接触状态，需将导论形状修整成回转双面曲形。这种磨削方法不适用带台阶的圆柱形工件。 2)切入磨削法（横磨法） 先将工件放在托板和导轮之间，然后由工件（连同导轮）或磨削砂轮横向切入进给，磨削工件外
17、表。这时导轮的中心线仅倾斜特别小角度（约 30）,以便对工件产生一微小的轴向推力，使它靠住挡板，得到可靠的轴向定位，见图2c。切如磨法适用于磨削有阶梯或成形回转外表的工件，但磨削外表长度不能大于磨削砂轮宽度。 图 2 无心外圆磨削的加工示意图 在磨床上磨削外圆外表时，应采纳充足的切削液，一般磨钢件多用苏打水或乳化液；铝件采纳加少量矿物油的煤油；铸铁、青铜件一般不用切削液，而用吸尘器去除尘屑。 2.4 外圆外表的光整加工 关于超精细零件的加工外表往往需要采纳特别的加工方法，在特定的环境下加工才能到达要求，外圆外表的光整加工确实是提高零件加工质量的特别加工方法。 (1)研磨 研磨是一种陈旧、简便可
18、靠的外表光整加工方法，属自由磨粒加工。在加工过程中那些直截了当参与切除工件材料的磨粒不像砂轮、油石和沙带、砂纸那样总是固结或涂附在磨具上，而是处于自由游离状态。经研磨外表，尺寸和几何形状精度可达 1-3 m ， 外表粗糙度 Ra值为0.16-0.01 m。假设研具精度足够高，其尺寸和几何形状精度可达0.3-0.1 m，外表粗糙度值Ra值小于0.04-0.01 m。 1)研磨原理 研磨是通过研具在一定压力下与加工面作复杂的相对运动而完成的。研具和工件之间的磨粒与研磨剂在相对运动中，分别起机械切削作用和物理、化学作用，使磨粒能从工件外表上切去极薄的一层材料，从而得到极高的尺寸精度和极细的外表粗糙度
19、。 研磨时，有大量磨粒在工件外表浮动着，它们在一定的压力下滚动、刮擦和挤压，起着切除细微材料层的作用，见图 3所示，磨粒在研磨塑性材料时，遭到压力的作用，首先使工件加工面产生裂纹，随着磨粒的运动，裂纹的扩大、交织，以致构成了碎片（即切削）最后脱离工件。研具与工件相对运动复杂，磨粒在工件外表上的运动不重复，能够除去“高点”。这确实是机械切削的作用。 研磨时磨粒与工件接触点部分压力特别大，因而瞬时产生高温，产生挤压作用，以致使工件外表平滑，外表粗糙度 Ra值下降，这是研磨时产生的物理作用。 由于研磨时研磨液中参加硬脂酸或油酸，与覆盖在工件外表的氧化物薄膜间还会产生化学作用，使被研外表软化，加速研磨
20、效果。 图 3 研磨时磨粒的切削作用 2) 研磨方法 手工研磨 研磨外圆时，工件夹持在车窗卡盘上或用顶尖支撑，作低速回转，研具套在工件上，在研具与工件之间参加研磨剂，然后用手推进研具作往复运动。往复运动速度常选用 20-70m/min为宜。常用的研具见图4。图4a为粗研套，孔内有油槽，可储存研磨剂；图6.4b为精研套，无油槽。 机器研磨 机器研磨效率高，能够单面研磨，也能够双面研磨。图 5所示为一种行星传动式的双面研磨机。 图 4外圆研具 图5行星齿轮研磨机 1 -上研磨盘 1-下研磨盘 2-工件 3-工件夹盘 4-内齿圈 5-中心传动齿轮 n 1 -研磨盘转速 n 2 -工件转速 n 3 -
21、工件夹盘转速 n 4 -内齿圈转速 n 5 -中心传动齿轮转速 图中的中心齿轮 5带动六个工件2，装夹盘3，该装夹盘本身在传动中确实是一个行星齿轮。这六个行星齿轮的外圆又同时与一个中心内齿轮4啮合。行星齿轮除了以n 3 的转速作自转外，还作公转。研磨盘以n 1 转速旋转，工件则置于行星齿轮（即工件夹盘）的槽中，并随行星齿轮与研磨盘作相对运动。 此外，机器研磨不仅能够研磨外圆柱面、内圆柱面，还适用于平面、球面、半球面的外表研磨。 嵌砂与无嵌砂研磨 依照磨料是否嵌入研具，研磨又可分为嵌砂和无嵌砂两种。 A. 嵌砂研磨 研具材料比工件软，组织均匀，具有一定弹性，变形小，外表无斑点等特点。常用材料委会
22、朱铁、铜、铅、软钢等。 在加工中，磨料直截了当参加工作区域内，磨粒受挤压而自动嵌入研具称自由嵌砂法。假设是在加工前，事先将磨料直截了当挤压到研具外表中去的则称强迫嵌砂。此方法主要用于精细量具的研磨。 B. 无嵌砂的研磨 研具材料较硬，而磨料较软（如氧化铬等）。在研磨过程中，磨粒处于自由状态，不嵌入研具外表。研具材料常选用淬硬过的钢、镜面玻璃等。 3) 研磨具和研剂 研磨剂 研磨剂包含磨料、研磨液和辅助材料。 磨料 应具有高硬度，高耐磨性；磨粒要有适当的锐利性，在加工中破裂后仍能保持一定的锋刃；磨粒的尺寸要大致相近，使加工中尽可能有均一的工作磨粒。常见的研磨磨料见表2所示。 研磨液 研磨液使磨粒
23、在研具外表上均匀散布，承受一部分研磨压力，以减少磨粒破裂，并兼有冷却、光滑作用。常用的研磨液是煤油、汽油、机油、动物油脂等。 辅助材料 辅助材料能使工件外表氧化物薄膜破坏，增加研磨效率。 研具 研磨工具简称研具，其作用是使研磨剂赖以临时固着或获得一定的研磨运动，并将本身的几何形状按一定的方式传递到工件上。因而，制造研具的材料对磨料要有适当的嵌入性，研具本身几何形状应有长久的保持性。 表 2 研磨常用磨料 品种 主要成分 显微硬度 /HV 适用材料 刚玉 AL 2 O 3 2000-2300 各种碳钢、合金钢、不锈钢 碳化硅 SiC 2800-3400 铸铁、其他非铁金属及其合金（青铜、铝合金）
24、、玻璃陶瓷、石材 碳化硼 B 4 C 4400-5400 高硬钢、镀铬外表、硬质合金 碳硅硼 5700-6200 硬质合金、半导体材料、宝石、陶瓷 金刚石 C 10000 硬质合金、陶瓷、玻璃、水晶、半导体材料、宝石 氧化铬 Cr 2 O 3 淬硬钢及一般金属的精细研磨和抛光 4) 研磨特点 研磨能获得其他机械加工较难到达的稳定的高精度外表，研磨过的外表其外表粗糙度细；耐磨性、耐蚀功能良好；操作技术、使用设备、工具简单；被加工材料习惯范围广，不管钢、铸铁、依然有色金属均可用研磨方法精加工，尤其对脆性材料更显特色。适用于多品种小批量的产品零件加工，由于只要改变研具形状就能方便地加工出各种形状的外
25、表。但必须留意的事，研磨质量特别大程度取决于前道工序的加工质量。 (2) 超精加工 超精加工实际上是摩擦抛光过程，是降低外表粗糙度的一种有效的光整加工方法。它具有设备简单、操作方便、效果明显、经济性好等优点。 1)超精加工的工作原理 超精加工使用细粒度磨条（油石）以较低的压力和切削速度对工件外表进展精细加工的方法，如图 6所示。 图 6 超精加工运动 加工中有三种运动，即工件的回转运动 1；磨头轴向进给运动2；磨条高速往复振动3。这三种运动使磨粒在工件外表构成的轨迹是正弦曲线。 超精加工的切削过程与磨削、研磨不同，只能切去工件外表的凸峰，当工件外表磨平后，切削作用能自动停顿。超精加工大致可分为
26、四个阶段： 强力切削阶段 油石磨粒细，压力小，工件与磨条之间的油膜易构成，单位面积上的压力大，故切削作用强烈。 正常切削阶段 当少数凸峰磨平后，接触面积上的压力降低，切削磨条自锐性作用减弱，进入正常切削阶段。 微弱切削阶段 随着切削面积的增大，单位面积上的压力更低，切削作用微弱，且细小的切屑构成氧化物而嵌入油石空隙中，使油石产生光滑外表，具有摩擦抛光作用而降低工件外表的粗糙度。 自动停顿阶段 工件磨平，单位面积上压力极低，工件与磨条之间又构成了油膜，不再窃笑，切削作用自动停顿。 2) 超精加工的特点 超精加工磨粒运动轨迹复杂，能由切削过程过渡到抛光过程，外表粗糙度Ra值达0.01-0.04 m
27、。 超精加工磨条的粒度极细，只能切削工件凸峰，因而加工余量特别小，一般为0.005-0.00025mm。 磨条高速往复振动，磨条的微刃两面切削，磨屑易于清晰。不会在工件外表构成划痕。 切削速度低，磨条压力小，工件外表不易发热，不会烧伤外表，也不易使工件外表变形。 超精加工的外表耐磨性好。 (3) 双轮珩磨 双轮珩磨也是一种高效的光整加工方法。珩磨时工件在两顶尖上以转速 n 旋转（图 7a），两个修整成双曲线的磨轮轴线反向倾斜，与工件轴线成 角（图 7b），安装在工件两边，用弹簧3压向工件1。工件靠摩擦力带动珩轮2旋转，同时沿工件轴向作往复运动。磨轮和工件的相对滑动速度v使其产生切削力。 双轮珩
28、磨出来的工件外表呈黑色镜面，其外表粗糙度 Ra值达0.0012-0.025 m。此外，由于磨轮本身回转，磨损均匀，因而耐用度较高。采纳这种加工方法的最大特点是对前道工序的外表粗糙度要求不高，即便是车削外表，也可直截了当进展珩磨。但采纳这种方法，不能纠正前道工序的圆度误差。 图 7 双轮珩磨 (4) 滚压 滚压是冷压加工方法之一，属无屑加工。滚压加工是利用金属产生塑性变形从而到达改变工件的外表功能、获得工件尺寸形状的目的。 外圆外表的滚压加工一般可用各种相应的滚压工具，例如滚压轮（图8a）、滚珠（图8b）等在一般卧房车床上对加工外表在常温下进展强行滚压，使工件金属外表产生塑性变形，修正金属外表的
29、微观几何形状，减小加工外表粗糙度值，提高工件的耐磨性、耐蚀性和疲劳强度。例如经滚压后的外圆外表粗糙度可达Ra0.4-0.25 m，硬化层深度0.2-0.05 m，硬度提高5%-20%。 图 8 滚压加工示意图 a)滚轮式 b)滚珠式 滚压加工特点如下： 1）前道工序的外表粗糙度Ra不大于5 m，压前外表要干净，直径方向的余量为0.02-0.03mm。 2）滚压后工件的形状精度及互相位置精度主要取决于前道工序的形状位置精度。前工序外表圆柱度、圆度较差则还会出现外表粗糙度不均匀的现象。 3）滚压的对象一般只适宜塑性材料，并要求材料组织均匀。经滚压后的工件外表耐磨性、耐蚀性提高超显。 4）滚压加工消
30、费率高，工艺范围广，不仅能够用来加工外圆外表，关于内孔、端面的加工均可采纳。 3外圆外表加工常用工艺装备 3.1 常用车刀类型、特点及应用 车刀类型选择决定于消费批量、机床方式、工件形状、加工方法、加工精度及外表粗糙度、工件材料等。目前消费中常见的车刀构造方式有焊接式和可转位式两大类。可转位式的车刀一般采纳机械加固式，用于外圆和端面的加工。常用的焊接式车刀类型及加工范围见表 3、可转位式车刀见表4。 表 3 焊接式车刀类型和应用 表 4 可转位车刀分类 分类 头部构造 刀 具 几 何 角 度 外圆车刀 直头 90 o 75 o 45 o 60 o 63 o 50 o 72.5 o 偏头 90
31、o 93 o 95 o 75 o 45 o 60 o 端面车刀 直头 90 o 偏头 90 o 75 o 95 o 93 o 60 o 85 o 3.2 外圆车削工件的夹装方法 外圆车削加工时，最常见的工件夹装方法见表 5。 表 5最常见的车削装夹方法 3.3 砂轮的特性与选择 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中参加结合剂，经压坯、枯燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差异特别大，因而对磨削的加工质量、消费率和经济性有着重要妨碍。砂轮的特性主要是由磨料、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等要素决定。 （1）磨料 磨料是砂轮的主要组成部分，它具有特别
32、高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锐利的尖角，以利磨削金属。常用磨料代号、特点及应用范围简表 6 表 6 常用磨料代号、特性及适用范围 系别 名称 代号 主要 成分 显微硬度 （ HV） 颜色 特性 适用范围 氧化物系 棕刚玉 A AL 2 O 3 91-96% 2200-2288 棕褐色 硬度高，韧性好，价格廉价 磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜 白钢玉 WA AL 2 O 3 97-99% 2200-2300 白色 硬度高于棕刚玉，磨粒锐利，韧性差 磨削淬硬的碳钢、高速钢 碳化物系 黑碳化硅 C SiC 95% 2840-3320 黑色带光泽
33、 硬度高于钢玉，性脆而锐利，有良好的导热性和导电性 磨削铸铁、黄铜、铝及非金属 绿碳化硅 GC SiC 99% 3280-3400 绿色带光泽 硬度和脆性高于黑碳化硅，有良好的导电性和导热性 磨削硬质合金、宝石、陶瓷、光学玻璃、不锈钢 高硬磨料 立方 氮化硼 CBN 立方 氮化硼 8000-9000 黑色 硬度仅次于金刚石，耐磨性和导电性好，发热量小 磨削硬质合金、不锈钢、高合金钢等难加工材料 人造 金刚石 MBD 碳结 晶体 10000 乳白色 硬度极高，韧性特别差，价格昂贵 磨削硬质合金、宝石、陶瓷等高硬度材料 （2）粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。关于颗粒尺寸大
34、于 40 m的磨料，称为磨粒。用挑选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。关于颗粒尺寸小于40 m的磨料，称为微粉。用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20 m。 砂轮的力度对磨削外表的粗糙度和磨削效率妨碍特别大。磨粒粗，磨削深度大，消费率高，但外表粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，外表粗糙度值小。因而粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多项选择用粗磨粒，磨削脆而硬材料时，则选用较细的磨粒。粒度的选用见表 7。 表 7 磨
35、料粒度的选用 粒度号 颗粒尺寸范围 / m 适用范围 粒度号 颗粒尺寸范围 / m 适用范围 12-36 2000-1600 500-400 粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 W40-W20 40-28 20-14 精磨、超精磨、螺纹磨、珩磨 46-80 400-315 200-160 粗磨、半精磨、精磨 W14-W10 14-10 10-7 精磨、精细磨、超精磨、镜面磨 100-280 165-125 50-40 精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨 W7-W3.5 7-5 3.5-2.5 超精磨、镜面磨、制造研磨剂等 （3）结合剂 结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性
36、极耐腐蚀性，主要取决于结合剂的品种和性质。常用结合剂的品种、功能及适用范围见表 8。 表 8常用结合剂的品种、功能及适用范围 品种 代号 功能 用处 陶瓷 V 耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、易保持轮廓、弹性差 应用广泛，适用于 v50m/s的高速磨削，可制成薄片砂轮，用于磨槽、切割等 橡胶 R 强度和弹性更高、气孔率小、耐热性差、磨粒易脱落 适用于无心磨的砂轮和导轮、开槽和切割的薄片砂轮、抛光砂轮等 金属 M 韧性和成形性好、强度大、但自锐性差 可制造各种金刚石磨具 （4）硬度 砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示砂轮容易脱落。砂轮的硬
37、度等级见表 9。 表 9 砂轮的硬度等级及代号 硬度等级 大级 超软 软 中软 中 中硬 硬 超硬 小级 超软 软 1 软 2 软 3 中软 1 中软 2 中 1 中 2 中硬 1 中硬 2 中硬 3 硬 1 硬 2 超硬 代号 D E F G H J K L M N P Q R S T Y 砂轮的硬度与磨料的硬度是完全不同的两个概念。硬度一样的磨料能够制成硬度不同的砂轮，砂轮的硬度主要决定于结合剂性质、数量和砂轮的制造工艺。例如，结合剂与磨粒粘固程度越高，砂轮硬度越高。 砂轮硬度的选用原则是：工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些，以便砂轮磨钝磨粒及时脱落，露出锐利的新磨粒接着正常磨削；工件材料软
38、，因易于磨削，磨粒不易磨钝，砂轮应选硬一些。但关于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时，由于切屑容易堵塞砂轮，应选用较软砂轮。粗磨时，应选用较软砂轮；而精磨、成型磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮的必要形状精度。机械加工中常用砂轮硬度等级为 H至N（软2-中2）。 （5）组织 砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态：严密、中等、疏松；细分成 0-14号间，共15级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越严密；反之，组织号越大，磨粒比例越小，砂轮越疏松，见表10。 表 10 砂轮组织分类 组织号 0 1 2 3 4
39、 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 磨粒率 % 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 类别 严密 中等 疏松 应用 精磨、成型磨 淬火工件、刀具 韧性大和硬度低的金属 (6）形状与尺寸 砂轮的形状和尺寸是依照磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。常用砂轮名称、形状简图、代号和主要用处见表 11。 表 11 常用砂轮形状、代号和用处 砂轮的特性均标记在砂轮的侧面上，其顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。例如：外径 300mm，厚度50mm，孔径75mm，棕刚玉，粒度60，硬度L，5号组织，陶
40、瓷结合剂，最高工作线速度35m/s的平行砂轮，其标记为：砂轮1-300 50 75-A60L5V-35m/s。 4典型轴类零件加工工艺分析 4.1 轴类零件加工的工艺分析 (1)轴类零件加工的工艺道路 1)根本加工道路 外圆加工的方法特别多，根本加工道路可归纳为四条。 粗车半精车精车 关于一般常用材料，这是外圆外表加工采纳的最主要的工艺道路。 粗车半精车粗磨精磨 关于黑色金属材料，精度要求高和外表粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采纳的加工道路。 粗车半精车精车金刚石车 关于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的外表粗糙度，由于有色金属一般比拟软，容易堵塞沙粒间的空隙，
41、因而其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 关于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和外表粗糙度值要求特别小，常用此加工道路。 2)典型加工工艺道路 轴类零件的主要加工外表是外圆外表，也还有常见的特特形外表，因而针对各种精度等级和外表粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对一般精度的轴类零件加工，其典型的工艺道路如下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽（花键槽、沟槽）热处理磨削终检。 (1)轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的预备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或
42、校值机上进展校值， (2) 轴类零件加工的定位基准和装夹 1）以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆外表，锥孔、螺纹外表的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其互相位置精度的主要工程，这些外表的设计基准一般都是轴的中心线，假设用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采纳两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位尽管定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳定，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采纳轴的外圆外表和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 3）以两外圆外表作为定位基准 在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），