论轴类工件在普通车床上加工工艺的分析设计

胡新生　邓自清

摘 要：轴类工件车削加工分析设计时必须将图纸技术要点、装夹方式、定位基准、加工顺序、刀具量具辅具、切削用量等因素分解清晰，遵循其加工工艺的规律性，才能设计出高质量的加工工艺方案，缩短加工时间，降低机床磨损，提高刀具耐用度，实现普通车床高效率的加工。

关键词：装夹；加工顺序；切削用量；粗加工；精加工

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.02.003

轴类工件通常在普通车床上加工，从而达到尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求。其加工工艺包含四步：第一步是分析零件图纸，重点尺寸通常都是径向尺寸，这些尺寸常有同轴度公差要求，保持加工中工件的刚度是关键；长的工件通常采用一夹一顶装夹或两顶尖配鸡心夹头装夹才能达到径向尺寸的同轴度公差要求。第二步是加工工艺方案设计。（1）装夹方案的确定：确定先加工左端还是右端，开始加工的一端是粗基准；调头加工时另一端的装夹就是精基准，要在装夹基准面垫铜皮，防止夹伤工件表面，同时利用已加工表面找正后夹紧。（2）加工顺序和刀具的选择。（3）加工余量的确定。（4）切削用量和切削液的选择。第三步是装夹车刀加工。第四步是检测工件径向尺寸精度、轴向尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等。在整个加工工艺过程中只有在进行这四步时遵守相应的原则、规律，才能使加工所需的时间最短，节约能源，降低车床的磨损，提高刀具的使用寿命和劳动生产率，从而减少劳动力和其他资源的消耗。下面通过一个台阶轴工件的加工工艺的分析设计实例，来总结轴类工件的加工工艺设计规律。

1 任务分析

车削如图所示的台阶轴，按照以下步骤安成任务分析过程。

1.1 阅读分析图样

下图所示的台阶轴是典型的轴类零件，一般由外圆、端面、台阶、倒角和中心孔等结构要素构成。车削台阶轴时，除了保证图样上标注的尺寸精度和表面粗糙度等要求外，还应达到一定的形状公差和跳动公差要求。材料为45#钢，毛坯材料为热轧圆钢，加工数量为20件。图样分析如下：

（1）径向尺寸320-0.023 mm外圆为基准外圆。

（2）主要径向尺寸18-0.010-0.077 mm和240-0.023 mm外圆的表面粗糙度均为Ra3.2 μm，320-0.023 mm外圆的表面粗糙度Ra1.6 μm。

（3）主要径向尺寸18-0.010-0.077 mm外圆中心线对基准外圆轴线的径向圆跳动为0.03 mm。

1.2 制定加工工艺

台阶轴的加工顺序：车削端面→粗车外圆→半精车外圆→精车外圆。

圆→倒角→调头车端面保证总长→粗车外圆→半精车外圆→精车外圆→倒角。

2 任务准备

2.1 准备毛坯

下料：材料为热轧45#钢，规格为35 mm×125 mm；材料要进行调质处理。

2.2 选用工艺装备

工具、量具和刀具准备：三爪自定心卡盘、卡盘扳手、压刀扳手、活顶尖、钻夹头、中心钻头、铜棒、铜皮；0.02 mm/（0～150） mm 游标卡尺，25～50 mm千分尺，百分表，磁力表座架；45°外圆车刀，90°外圆车刀（或93°外圆车刀）。

2.3 选用设备

选用CDE6140×1000型普通车床。

3 任务实施

3.1 毛坯的找正和夹紧

三爪自定心卡盘右边毛坯伸出约75 mm；将主轴箱变速手柄置于空挡，用手轻拨卡盘使其缓慢转动，观察毛坯表面的跳动情况，并用铜棒轻轻敲击悬伸端；找正后夹紧工件。

3.2 用45°车刀车削端面

装刀时保证刀尖和轴心线等高，取背吃刀量ap=1 mm，进给量f=0.4 mm/r ，车床主轴转速为500 r/min；用45°外圆车刀车削端面，车平即可，表面粗糙度达到要求。

3.3 钻削中心孔

尾座套筒轴心线调整到和主轴轴心线共线，转动钻夹头外套，使钻夹头的三爪张开；将中心钻头插入钻夹头的三爪之间，然后用钻夹头钥匙顺时针方向转动钻夹头外套，通过钻夹头三爪夹紧中心钻；将钻夹头尾部装入车床尾座锥孔中，擦净钻夹头柄部和尾座锥孔，左手握住钻夹头外套部位，沿尾座套筒轴线方向将钻夹头锥柄部插入尾座套筒的锥孔中；切削用量的选择，钻中心孔B2/6.3 mm，由于中心孔直径小，主轴转速要大于1000 r/min，钻削时进给量要小而均匀，一般为f=0.05～0.2 mm/r；钻削中心孔，当中心钻钻入工件时，应及时加注切削液冷却、润滑，中途退出1～2次清除切屑。

3.4 粗车工件的右端

在尾座上装夹后用活顶尖顶紧工件，锁紧固定尾座，完成工件的一夹一顶装夹；因为是粗基准，不要松开卡盘；粗车320-0.023 mm外圆，留精车余量0.5～1 mm；粗车25 mm 外圆，留精车余量0.5～1 mm；粗车18-0.010-0.077 mm外圆，留精车余量0.5～1 mm。

3.5 精车工件右端

精车320-0.023 mm外圆至公差范围内，精车18-0.010-0.077 mm至公差范围内（为了保证18-0.010-0.077 mm外圆轴心线对基准外圆轴心线的径向跳动0.03 mm要求，必须一次装夹完成加工精度要求），精车25 mm的外圆至未注公差范围要求；倒角C1。

3.6 将工件调头车削

调头用三爪自定心卡盘夹紧25 mm外圓（表面包0.2 mm厚×20 mm宽×75 mm长的铜皮夹住该圆柱面，用磁力表座夹持百分表并将表头轻轻指向32 mm的表面找正后夹紧工件）；用45°车刀车端面保证总长120+0.18-0.18 mm；粗精车240-0.023 mm外圆至要求，长度为200-0.1 mm；倒角C1。

3.7 卸下工件并检验

完成精车工件后，卸下工件，按图样要求逐项测量是否符合精度要求。

综上所述，轴类工件加工遵循的原则有：先粗后精；先端面，再外圆（有内孔时先内孔再外圆），再沟槽、最后螺纹；为了防止刚度下降先加工直径大的外圆，再加工直径小的外圆；精基准装夹要利用已加工面找正；保证精度高的尺寸特别是有形位公差要求的尺寸；较长的工件要采用一夹一顶装夹或两顶尖装夹等规律。

参考文献：

[1] 王公安.机械制造工艺基础[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2011.endprint