論軸類工件在普通車床上加工工藝的分析設計

胡新生　鄧自清

摘 要：軸類工件車削加工分析設計時必須將圖紙技術要點、裝夾方式、定位基準、加工順序、刀具量具輔具、切削用量等因素分解清晰，遵循其加工工藝的規律性，才能設計出高質量的加工工藝方案，縮短加工時間，降低機床磨損，提高刀具耐用度，實現普通車床高效率的加工。

關鍵詞：裝夾；加工順序；切削用量；粗加工；精加工

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.02.003

軸類工件通常在普通車床上加工，從而達到尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求。其加工工藝包含四步：第一步是分析零件圖紙，重點尺寸通常都是徑向尺寸，這些尺寸常有同軸度公差要求，保持加工中工件的剛度是關鍵；長的工件通常采用一夾一頂裝夾或兩頂尖配雞心夾頭裝夾才能達到徑向尺寸的同軸度公差要求。第二步是加工工藝方案設計。（1）裝夾方案的確定：確定先加工左端還是右端，開始加工的一端是粗基準；調頭加工時另一端的裝夾就是精基準，要在裝夾基準面墊銅皮，防止夾傷工件表面，同時利用已加工表面找正后夾緊。（2）加工順序和刀具的選擇。（3）加工余量的確定。（4）切削用量和切削液的選擇。第三步是裝夾車刀加工。第四步是檢測工件徑向尺寸精度、軸向尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等。在整個加工工藝過程中只有在進行這四步時遵守相應的原則、規律，才能使加工所需的時間最短，節約能源，降低車床的磨損，提高刀具的使用壽命和勞動生產率，從而減少勞動力和其他資源的消耗。下面通過一個臺階軸工件的加工工藝的分析設計實例，來總結軸類工件的加工工藝設計規律。

1 任務分析

車削如圖所示的臺階軸，按照以下步驟安成任務分析過程。

1.1 閱讀分析圖樣

下圖所示的臺階軸是典型的軸類零件，一般由外圓、端面、臺階、倒角和中心孔等結構要素構成。車削臺階軸時，除了保證圖樣上標注的尺寸精度和表面粗糙度等要求外，還應達到一定的形狀公差和跳動公差要求。材料為45#鋼，毛坯材料為熱軋圓鋼，加工數量為20件。圖樣分析如下：

（1）徑向尺寸320-0.023 mm外圓為基準外圓。

（2）主要徑向尺寸18-0.010-0.077 mm和240-0.023 mm外圓的表面粗糙度均為Ra3.2 μm，320-0.023 mm外圓的表面粗糙度Ra1.6 μm。

（3）主要徑向尺寸18-0.010-0.077 mm外圓中心線對基準外圓軸線的徑向圓跳動為0.03 mm。

1.2 制定加工工藝

臺階軸的加工順序：車削端面→粗車外圓→半精車外圓→精車外圓。

圓→倒角→調頭車端面保證總長→粗車外圓→半精車外圓→精車外圓→倒角。

2 任務準備

2.1 準備毛坯

下料：材料為熱軋45#鋼，規格為35 mm×125 mm；材料要進行調質處理。

2.2 選用工藝裝備

工具、量具和刀具準備：三爪自定心卡盤、卡盤扳手、壓刀扳手、活頂尖、鉆夾頭、中心鉆頭、銅棒、銅皮；0.02 mm/（0～150） mm 游標卡尺，25～50 mm千分尺，百分表，磁力表座架；45°外圓車刀，90°外圓車刀（或93°外圓車刀）。

2.3 選用設備

選用CDE6140×1000型普通車床。

3 任務實施

3.1 毛坯的找正和夾緊

三爪自定心卡盤右邊毛坯伸出約75 mm；將主軸箱變速手柄置于空擋，用手輕撥卡盤使其緩慢轉動，觀察毛坯表面的跳動情況，并用銅棒輕輕敲擊懸伸端；找正后夾緊工件。

3.2 用45°車刀車削端面

裝刀時保證刀尖和軸心線等高，取背吃刀量ap=1 mm，進給量f=0.4 mm/r ，車床主軸轉速為500 r/min；用45°外圓車刀車削端面，車平即可，表面粗糙度達到要求。

3.3 鉆削中心孔

尾座套筒軸心線調整到和主軸軸心線共線，轉動鉆夾頭外套，使鉆夾頭的三爪張開；將中心鉆頭插入鉆夾頭的三爪之間，然后用鉆夾頭鑰匙順時針方向轉動鉆夾頭外套，通過鉆夾頭三爪夾緊中心鉆；將鉆夾頭尾部裝入車床尾座錐孔中，擦凈鉆夾頭柄部和尾座錐孔，左手握住鉆夾頭外套部位，沿尾座套筒軸線方向將鉆夾頭錐柄部插入尾座套筒的錐孔中；切削用量的選擇，鉆中心孔B2/6.3 mm，由于中心孔直徑小，主軸轉速要大于1000 r/min，鉆削時進給量要小而均勻，一般為f=0.05～0.2 mm/r；鉆削中心孔，當中心鉆鉆入工件時，應及時加注切削液冷卻、潤滑，中途退出1～2次清除切屑。

3.4 粗車工件的右端

在尾座上裝夾后用活頂尖頂緊工件，鎖緊固定尾座，完成工件的一夾一頂裝夾；因為是粗基準，不要松開卡盤；粗車320-0.023 mm外圓，留精車余量0.5～1 mm；粗車25 mm 外圓，留精車余量0.5～1 mm；粗車18-0.010-0.077 mm外圓，留精車余量0.5～1 mm。

3.5 精車工件右端

精車320-0.023 mm外圓至公差范圍內，精車18-0.010-0.077 mm至公差范圍內（為了保證18-0.010-0.077 mm外圓軸心線對基準外圓軸心線的徑向跳動0.03 mm要求，必須一次裝夾完成加工精度要求），精車25 mm的外圓至未注公差范圍要求；倒角C1。

3.6 將工件調頭車削

調頭用三爪自定心卡盤夾緊25 mm外圓（表面包0.2 mm厚×20 mm寬×75 mm長的銅皮夾住該圓柱面，用磁力表座夾持百分表并將表頭輕輕指向32 mm的表面找正后夾緊工件）；用45°車刀車端面保證總長120+0.18-0.18 mm；粗精車240-0.023 mm外圓至要求，長度為200-0.1 mm；倒角C1。

3.7 卸下工件并檢驗

完成精車工件后，卸下工件，按圖樣要求逐項測量是否符合精度要求。

綜上所述，軸類工件加工遵循的原則有：先粗后精；先端面，再外圓（有內孔時先內孔再外圓），再溝槽、最后螺紋；為了防止剛度下降先加工直徑大的外圓，再加工直徑小的外圓；精基準裝夾要利用已加工面找正；保證精度高的尺寸特別是有形位公差要求的尺寸；較長的工件要采用一夾一頂裝夾或兩頂尖裝夾等規律。

參考文獻：

[1] 王公安.機械制造工藝基礎[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.endprint