基于普通車床對階梯軸的加工工藝分析

張明華

摘要：車床是一種用于加工工件的機(jī)床，其主要加工原理是通過車刀對工件進(jìn)行車削加工。階梯軸是一種常用工件，在它的生產(chǎn)中通常需要運(yùn)用到普通車床。本文主要介紹了普通車床加工階梯軸的工藝技術(shù)和工序，說明了階梯軸的機(jī)械加工層次及路線，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了階梯軸的定位、組裝及切削用量等相關(guān)問題，希望有助于促進(jìn)我國階梯軸加工工藝水平的提升。

關(guān)鍵詞：普通車床;階梯軸;加工工藝

階梯軸常被應(yīng)用在軸承傳動(dòng)、鍵傳動(dòng)以及帶輪、鏈輪等各類機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，在其中起到傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩等作用。目前，利用普通車床對階梯軸進(jìn)行加工是最常見的加工方式。但在實(shí)際加工過程中，需要合理運(yùn)用相關(guān)加工工藝，充分考慮到方方面面的問題，并對加工工藝技術(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)。本文以一種外徑為 50、圓棒為毛料、45 鋼材質(zhì)的階梯軸的加工為例，來簡單介紹一下基于普通車床對階梯軸的加工工藝，僅供參考。

一、普通車床加工階梯軸的基本工序、工具選擇及注意問題

1、基本工序

普通車床加工階梯軸的基本工序?yàn)椋旱谝徊矫骷盁崽幚?第二步預(yù)加工;第三步車削外圓，包括粗車和精車;第四步銑鍵槽;第五步熱處理;第六步磨削;第七部檢測。

2、工具選擇

2.1、刀具的選擇

在普通車床加工階梯軸的刀具選擇中，應(yīng)當(dāng)要充分考慮到不同刀具的材料、切削速度、耐磨性、硬度以及硬度隨溫度的變化幅度等因素，通常高速鋼材料的刀具切削速度最低、耐磨性最差、硬度最低、硬度隨溫度的變化幅度最大;硬質(zhì)合金材料的刀具切削速度較低、耐磨性較差、硬度較低、硬度隨溫度的變化幅度較大;陶瓷刀片材料的刀具切削速度適中、耐磨性適中、硬度適中、硬度隨溫度的變化幅度適中;金剛石材料的刀具切削速度較高、耐磨性較好、硬度較高、硬度隨溫度的變化幅度較小。同時(shí)還要考慮到刀具的質(zhì)量和性價(jià)比，切削用量越多則刀具的壽命越短，因此在對比毛料時(shí)應(yīng)先對實(shí)際需要的切削數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)估，再據(jù)此確定刀具壽命。在本次作業(yè)中主要選擇了以下幾種刀具：5mm中心鉆，主要用于在切端面后對軸打中心孔;90°硬質(zhì)合金鋼正偏刀，主要用于對毛料進(jìn)行粗車和精車;高速鋼切斷刀，主要用于加工鍵槽;60°高速鋼螺紋刀，主要用于加工螺紋孔。

2.2、輔助工具的選擇

在普通車床加工階梯軸中，還需要運(yùn)用到一些輔助工具，例如夾具、切削液以及相關(guān)量具等。常用的量具則主要包括游標(biāo)卡尺、分尺、螺紋千分尺、內(nèi)孔千分尺等。另外當(dāng)量具無法滿足檢驗(yàn)要求時(shí)還可采用驗(yàn)片、螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件來輔助檢驗(yàn)。

3、注意問題

在普通車床加工階梯軸的過程中應(yīng)當(dāng)要注意以下幾點(diǎn)問題：第一，應(yīng)保證表面尺寸精度符合圖紙公差;第二，除未標(biāo)注表面粗糙度的地方外，均應(yīng)保證加工精度;第三，對于配合位公差，應(yīng)嚴(yán)格把控進(jìn)給速度及車削量，以保證滿足裝配公差;第四，對于其他尺寸及形位公差，應(yīng)保證滿足國際標(biāo)準(zhǔn)。

二、普通車床加工階梯軸的具體加工過程

1、工件裝夾

利用普通車床進(jìn)行工件裝夾的方式有很多，在本次作業(yè)中選擇的是利用三爪盤進(jìn)行工件裝夾的方法，即通過扭具推動(dòng)三個(gè)爪同時(shí)裝夾。這種裝夾方法的優(yōu)勢主要在于方便快捷、夾緊力度適中、不易引起變形以及可自動(dòng)定位等，因此在階梯軸的批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相關(guān)參數(shù)為：毛料圓棒外徑為50mm、長度為800mm，總軸長為800mm，下料 801-801.5mm。

2、切削用量確定

在階梯軸的粗車過程中，一般是將主軸切削轉(zhuǎn)速確定為 450r/min、軸向進(jìn)給速度確定為0.4mm/r。當(dāng)粗車加工完畢后，留余量0.5再進(jìn)行精車加工。在階梯軸的精車過程中，一般是將主軸切削轉(zhuǎn)速確定為600r/min、軸向進(jìn)給速度確定為0.3mm/r

3、定位基準(zhǔn)的選擇原則

定位基準(zhǔn)的選擇需遵循三項(xiàng)原則：第一是基準(zhǔn)重合原則，即在定位之時(shí)應(yīng)確保誤差不重合，盡量選擇工序基準(zhǔn)，以免在加工中出現(xiàn)較大誤差;第二是便于裝夾原則，即方便工件裝夾，確保能夠一次性完成整體階梯軸圓柱面的加工;第三是便于對刀原則，即在產(chǎn)量較大之時(shí)確定好坐標(biāo)和基準(zhǔn)，以節(jié)省對刀時(shí)間與成本。

4、按工序加工

在普通車床加工階梯軸中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定工序進(jìn)行加工。先粗車再精車、先遠(yuǎn)再近是基本的加工工序，為此需要先找好基準(zhǔn)，完成好毛料層次的低級(jí)加工，再固定好毛料，將刀具安裝到刀臺(tái)上，以專業(yè)扳手執(zhí)行裝夾、對刀、校準(zhǔn)以及調(diào)速等操作。先切除端面0.5mm，然后換刀，以5mm中心鉆進(jìn)行對刀、進(jìn)給以及打中心孔。車削外圓時(shí)先粗車加工，留余量0.5，將軸外圈車到48.5，再進(jìn)行精車加工。精車時(shí)采用一刀加工的方式，先加工右端面45mm直徑的外圓，再加工階梯軸的外形輪廓。之后按順序銑鍵槽、熱處理及磨削。最后進(jìn)行檢測。

三、普通車床加工階梯軸的工藝分析

在普通車床加工階梯軸的過程中，之所以要在車床上使用定位和裝夾裝置，主要目的是為了確保加工精度以及有效控制加工時(shí)間和成本。通過應(yīng)用三爪卡盤進(jìn)行定位裝夾，不但可以使裝夾操作更加方便快捷，并且還可以有效節(jié)省時(shí)間。另外，這種裝夾方式不必從開始就給毛料進(jìn)行校正，因此可以有效避免因夾力太大而引起的變形問題。需注意工件定位基準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，否則可能會(huì)造成過定位問題或其他事故。在切削用量方面，應(yīng)根據(jù)普通車床的實(shí)際生產(chǎn)能力來合理確定切削用量，只有切削用量合理，才能夠保證加工質(zhì)量。另外在粗車過程中必須要充分考慮到刀具的磨損問題，保證道具具備足夠的耐用度?？偠灾?，整個(gè)加工過程都必須要嚴(yán)格遵照圖紙，符合圖紙參數(shù)。

結(jié)語：

綜上所述，階梯軸是一種常用工件，利用普通車床對階梯軸進(jìn)行加工是目前最常見的加工方式。在實(shí)際加工過程中，首先應(yīng)合理確定基本工序，嚴(yán)格按照工序進(jìn)行加工;其次要合理選擇加工工具，特別要根據(jù)實(shí)際情況選擇好相關(guān)刀具;再者還要注意相關(guān)問題，保證滿足圖紙要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

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