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第四章 典型零件加工
常用圆棒料和锻件 一般轴——棒料 重要轴——锻件——可使金属内部纤维组织沿表面均 匀分布,获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度 大型轴或结构复杂的轴——铸件。
超精加工过程可分为四个阶段: ①强烈切削阶段——压强大,油膜被破坏,切削作用强烈 ②正常切削阶段——压强降低,切削作用减弱 ③微弱切削阶段——压强更低,摩擦抛光作用 ④自动停止切削阶段——压强很小,形成油膜,切削作用停止 有磨粒摩擦抛光作用,交叉网纹——Ra 0.01~0.1μm, 速度低,压力小,发热少,表面不烧伤,不能纠正形状和位置误差。
滚压:滚轮或滚珠——加压—弹性和塑性变形 作用:降低表面粗糙度值(Ra 0.05~0.4μm),
莫氏锥孔:圆跳动,近0.005,远0.01,接触率≥70%,Ra0.4,淬硬
5)其他表面如轴向定位轴肩与中心线的垂直度,螺纹中心与中心线的同轴 度等要求。
通常安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。如果精车前已铣出键 槽,精车时因断续切削而易产生振动,既影响加工质量,又容易损坏刀具, 也难控制键槽的深度。
1)细长轴的车削特点 细长轴——长度与直径之比大于20(L/D大于20)的轴。 车削特点:
(2)在切削热作用下,产生线膨胀,若两端顶尖固定支承, 则会弯曲变形。 (3)加工中连续切削的时间长,刀具磨损大,影响加工精度和 表面质量。
1.外圆表面的车削加工 (1)车削外圆各个加工阶段——粗车、半精车、精车、精细车 见表3.5——经济加工精度和表面粗糙度值 粗车——粗加工——尽快获得接近最后的工件形状和尺寸的操作 半精车——提高零件的加工精度和改善表面质量 精车——可作为较高精度外圆表面的终加工,又可作为光整加 工表面的预加工。 精细车——高精度外圆表面的最终加工工序, 适用于有色金属零件的加工。
研磨:研具—与加工面相对运动,磨粒、研磨剂—研去材料 机械切削作用——磨粒—受压—刮擦和挤压—切除微细材料 物理作用——磨粒局部压力大—高温、挤压作用 化学作用——研磨剂—表面氧化变软,加速研磨 运动较复杂—轨迹不重复,
提高尺寸形状精度, 不提高位置精度, 设备、方法简便可靠, 生产率低, 图4.7外圆手工研磨工具 手研劳动强度大
一般采用——钢、铸铁、粉末冶金、铜及其合金、尼龙和 工程塑料等 滑动轴承——双金属结构——在钢或铸铁套的内壁上浇铸 巴氏 合金等轴承合金材料, 既可节约贵重金属,又能提 高轴承寿命。
磨削加工是轴类零件外圆精加工的主要方法,既能加工淬火 零件,也可加工非淬火零件。 根据不同的精度和表面质量的要求,磨削可分为: 粗磨——IT8~9级,Ra0.8~1.6μm 精磨——IT6~7级,Ra0.2~0.8μm 细磨(精密磨削)——IT5~6级,Ra0.1~0.2μm 镜面磨——Ra0.01μm (1)中心磨削 外圆磨床——两顶尖定位
1—拨盘 2—锥柄 3—拨销 4—钢球 5—弹性套 6—支架 7—工件 8—弹簧
自动测量装置,作为辅助装置安装在机床上。 这种检验方式能在不影响加工的情况下,根
据测量结果,主动地控制机床的工作过程,如 改变进给量,自动补偿刀具磨损,自动退刀、 停车等,使之适应加工条件的变化,防止产生 废品,故又称为主动检验。
组成 ——圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、 花键、其他表面
轴类零件加工概述,轴类零件的外圆表面加工,轴 类零件加工工艺分析; 套筒类零件加工概述,套筒类零件孔表面加工, 套筒类零件加工工艺分析; 箱体类零件加工概述,箱体零件的平面加工方法, 箱体类零件加工工艺分析; 圆柱齿轮加工概述,齿轮零件的齿形加工,圆柱齿 轮加工工艺分析。
最大差值之半来确定,也可用千分表借助V形铁来测 量,若条件许可,可用圆度仪检验。圆柱度误差通常 用千分尺测出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方 法来确定。
用粘满砂粒的砂布作为磨削工具的一种加工方法。 静电植砂制作的砂带,砂粒尖端 向上均匀排列。 砂带与工件柔性接触,磨粒载荷 小且均匀,同时具有磨削和抛光双重 作用,表面粗糙度值可达 Ra 0.2~0.8μm,最高Ra 0.02μm, 表面不烧伤。 弹性磨削,切削力小,适宜加工 细长轴等零件。 图4.4
轴类零件加工工艺分析, 套筒类零件加工工艺分析, 箱体类零件加工工艺分析, 圆柱齿轮加工工艺分析。
功用——支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷,具有一定的回转精度 结构——回转体零件,长度大于直径 类型——光轴、 见图4.1 阶梯轴、 空心轴、 异形轴(曲轴、凸轮轴、偏心轴和花键轴等) 刚性轴(L/d≤12) 挠性轴(L/d>12)
不停顿的情况下,根据信号处理的基本原理, 掌握设备运行状况,对生产过程进行预测预报 及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越 来越广。
单件小批生产中,尺寸精度一般用外径千分尺检验; 大批大量生产时,常采用光滑极限量规检验,长度
1.车床主轴的加工工艺 如图4.9 CA6140车床主轴的零件简图——多阶梯结构空心轴 车床主轴零件的主要技术要求:
1)主轴的支承轴颈是装配基准,其制造精度直接影响到主轴部件的回转精 度,故对支承轴颈提出较高的要求。
支承轴颈A、B:圆度、圆跳动0.005,接触率≥70%,IT5级,Ra0.4
2)主轴前端莫氏6号锥孔用来安装顶尖或工具锥柄,其锥孔轴线必须与支 承轴颈轴线同轴,否则会引起被加工的工件出现相对位置误差。
功用——支承旋转轴,引导刀具等 见图4.12中的钻套和镗套,液压油缸,内燃机汽缸套等 结构特点——同轴度较高的内外回转面; 壁薄易变形; 长度大于直径 2.套筒类零件的技术要求 内孔——尺寸IT6~7级,IT9级; 形状精度在公差内,为1/2~1/3,圆柱度公差 表面粗糙度Ra 1.6~0.2,0.04 外圆——尺寸IT6~7级,形状精度在公差内,Ra3.2~0.8 内孔外圆同轴度——0.01~0.05。端面与轴线垂直度
中心孔和支承轴颈——互为基准、反复加工的原则 工艺过程实质——定位基准的准备和转换的过程
粗精分开,先粗后精。 以重要表面(特别是支承轴颈)的粗加工、 半精加工和精加工为主线, 适当穿插其它表面的加工工序而组成的工艺路线 主轴加工的工艺过程 以主要表面(特别是支承轴颈)的加工为主,分: 粗加工阶段——调质前的工序 半精加工阶段——调质后到表面淬火间的工序 精加工阶段——表面淬火后的工序, 其它次要表面适当穿插其中
轴类零件选材时应满足其力学性能(包括材料强度、韧性和 耐磨性等),同时,选择合理的热处理方法,使其达到良好的强 度、刚度和表面硬度。
一般轴类零件——常用45钢——正火、调质、淬火等 中等精度和转速较高的轴——可选用40Cr——调质、表面淬火 高精度轴——轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn——调质和表面淬火
(1)改进工件的装夹方式,采用一夹一顶的方法; (2)尾座顶尖改为弹性顶尖,避免工件受热变形; (3)采用跟刀架,以提高工件刚度; (4)为减少背向力,尽量采用大主偏角车刀, 一般取κr = 750—930 (5)采用反向进给切削,改变工件受力方向,可减少工件的 弯曲变形。
(1)高精度磨削——小于Ra 0.1μm 精密磨削——Ra 0.1~0.05μm 超精密磨削——Ra 0.05~0.025μm 镜面磨削——Ra 0.01μm 实质——磨粒微刃——等高性——参加磨削的磨粒多,微细切屑 半钝化磨粒——摩擦抛光 钝化期——挤压抛光
互为基准: 以支承轴颈定位,车锥孔; 以锥堵中心孔定位,精车外圆; 以外圆定位,粗磨锥孔; 以锥堵中心孔定位,粗精磨外圆; 最后以支承轴颈定位,精磨锥孔。 使锥孔的各项精度达到要求。
无心磨床——自定位 见图4.3 导轮用橡胶结合剂将磨粒沾结而成, 导轮的安装倾斜一角度α, 导轮速度V导分解为水平和垂直的两 个分量,一个带动工件旋转,一个带动 工件作轴向进给运动。 砂轮高速旋转以磨削工件。 精度IT6~7级,Ra 0.2~0.8μm, 位置精度不高,不能加工圆周不连续 工件 生产率高,配置适当的自动上料 机构,可实现自动磨削,适合于大批 量生产。
(4)加工顺序的安排 先基准后其它、先粗后精、先主后次、穿行的原则: 锻造→正火→车端面钻中心孔→粗车→调质→半精车 →精车→表面淬火→粗、精磨外圆表面→磨锥孔 (5)次要表面的加工安排 深孔加工工序的安排——深孔加工安排在外圆半精车之后,以便有一个