项目二 阶梯轴零件加工

一、实施环境 ① 理实一体化教学车间。 ② 量具:0~200mm游标卡尺、钢直尺、内卡钳、外卡钳、外 径千分尺、表面粗糙度对照样板。 二、实施方法 对该阶梯轴的尺寸精度、表面粗糙度、形状和位置精度进行检测 1.阶梯轴零件尺寸精度的测量 2.阶梯轴表面粗糙度的测量
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3.车床用途 卧式车床在车床中的加工工艺范围最为广泛,适用于加工各种轴类 、套筒类和盘类工件上的各种回转表面,如车削内外圆柱面、内外圆锥 面、环槽和成型回转表面,也可车削端面及各种螺纹,并可用钻头、扩 孔钻、铰刀进行内孔加工,还能用丝锥、板牙加工内外螺纹及进行滚花 等。图2-3所示为卧式车床上能完成的典型加工表面。 4.车床的主运动传动系统 车床主运动传动是通过传动链把电动机的运动传给主轴,使主轴带 动工件作主运动。所谓传动链就是从电动机到主轴或从主轴到刀架的 传动联系。 如图2-4所示,主运动由主电动机驱动V型皮带,把运动输入到主轴 变速箱,通过变速机构变速,使主轴得到不同的转速,再经卡盘带动工件 旋转。
【能力目标】
会操作CA6140机床；会正确选择车刀的种类； 会合理选择切削刀具的材料、刀具几何参数； 能合理选用车床夹具及其附件；会拟定阶梯轴加工工艺
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【任务导入】
要完成图2-1所示的阶梯轴零件加工,首先要编制阶梯轴零件工艺 过程卡,它是操作者生产加工零件的主要技术文件,是产品正常生产的 必要条件。
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5.百分表 百分表的刻度值为0.01 mm,是一种精度较高的比较测量工具。 它只能读出相对的数值而不能测出绝对数值。主要用来检查工件的尺 寸、形状和位置误差,也常用于工件的精密找正。百 分表的结构如图 2-44所示。
图2-44 百分表
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【任务实施】
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4.刀具磨损 切削加工过程中刀具在高压、高温和强烈摩擦条件下工作,一方面 切下切屑,另一方面刀具本身切削刃由锋利逐渐变钝以致失去正常切削 能力。 （1）刀具正常磨损形式 刀具正常磨损时,按磨损部位不同,可分为前刀面磨损、后刀面磨损 和前、后刀面同时磨损三种形式。 （2）刀具磨损的原因 （3）刀具磨损的过程 （4）刀具磨钝标准、刀具耐用度及刀具寿命

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图2-40 三用游标卡尺
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图2-41 三用游标卡尺测量内尺寸
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图2-42 三用游标卡尺测量孔深或高度
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1- 尺架;2- 砧座;3- 测微螺杆;4- 锁紧装置;5- 螺纹套筒;6- 固定套筒; 7- 活动套筒;8- 螺母;9- 接头;10- 测力装置;11- 弹簧;12- 棘轮爪;13- 棘轮 图2-43 千分尺结构
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图2-3 卧式车床上能完成的典型加工表面示意图
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三、车削运动 1.车削运动 切削加工过程中为从工件上切除多余的材料,刀具与工件间必须进 行相对运动,这种相对运动就称为切削运动。切削运动包括主运动和进 给运动两种类型。车削加工的切削运动如图2-5所示。 2.切削加工时工件上形成的表面 车削加工中,工件上存在三个变化着的表面。 3.切削用量 切削用量是用来描述金属切削量和切削运动的参数。

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（3）确定刀具角度的参考系 确定刀具几何角度的参考系有两大类。一是静止角度参考系,二是 工具角度参考系。 （4）刀具标注角度 （5）车刀的主要结构 ① 车刀结构分类。 车刀结构有整体式、焊接式、机夹式、可转位式四种,如图2-11 所示。 ② 可转位车刀。 可转位车刀由刀片、刀垫、刀杆及夹紧元件等组成,如图2-12所 示。 3.车刀主要角度的选取方法
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【相关知识】
一、车刀的装夹 车刀安装正确与否直接影响车削的顺利进行和工件的加工质量,因 此车刀装夹时要按下列要求安装外圆车刀。图2-25所示为外圆车刀 的装夹示意图。
图2-25 车刀的装夹
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二、车刀的刃磨 正确刃磨车刀是车工必须掌握的基本功之一。车刀的刃磨主要有 机械刃磨和手工刃磨两种。机械刃磨应用较多,其效率高、质量好、操 作方便,而手工刃磨对于车工来说是必须掌握的基本技能,手工刃磨灵 活,对设备要求低。目前中小型企业普遍采用手工刃磨。 1.砂轮的选用 2.刃磨材料为YT15、主偏角为90°车刀的步骤 三、工件的装夹 1.在三爪卡盘上安装工件 2.在两顶尖间安装工件 3.一夹一顶安装工件 采用一夹一顶安装就是选用一端用卡盘夹住,另一端用顶尖支撑来 安装工件的加工方式。如图2-31所示。
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图2-37 台阶的控制方法
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【任务实施】
一、实施环境 ① 金工实训室或理实一体化教学车间,现场配有CA6140车床或 其他通用车床。 ② 材料准备:45号50圆钢。 ③ 刀具准备:90°外圆车刀、45°弯头车刀(车端面和倒角)、 切断刀。 ④ 夹具准备:三爪卡盘。 ⑤ 量具准备:0~200mm 游标卡尺、钢直尺、内卡钳、外卡钳 、外径千分尺。 二、实施步骤
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【相关知识】
一、车削时常用量具 1.钢直尺的使用 钢直尺是用来粗量工件长度、宽度和厚度的量具。主要规格有 150、300、600、1000mm 等四种。 2.卡钳的使用 卡钳是一种间接量具,结构上分为普通内、外卡钳和弹簧内、外卡 钳（图2-38）。 可用三个手指轻拿外卡钳,以松紧自如为宜,注意外卡钳要与被测 面垂直而不能倾斜（图2-39（a）、（b））。 内卡钳可用三个手指轻握已调好的开口卡钳,轻轻放入孔内,让下 卡脚贴紧孔壁,摆动上卡脚量出最大直径（见图2-39（c））。 内外卡钳交接时应成90°方向,以有轻微的接触感为宜（见图239（c））。

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图2-5 切削运动和工件上的表面
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四、车刀选用 1.车刀材料 （1）车刀材料的性能要求 （2）常用车刀材料 常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材 料等,目前使用较多的为高速钢和硬质合金材料。 2.车刀结构 （1）车刀的类型和用途 普通卧式机床车削工件时所用车刀主要类型如图2-7所示。 （2）车刀切削部分的组成 车刀由刀头和刀柄组成,如图2-8所示。刀柄是刀具的夹持部位,刀 头用于切削,是刀具的切削部分,包括以下几个部分。
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五、零件的加工方法 1.车外圆的步骤 将工件安装在卡盘上随车床主轴旋转,车刀安装在刀架上随刀架纵 向进给,就可车出外圆。 2.车端面的步骤 3.台阶的车削 车削台阶时,既要车出外圆,又要车出环形的端面。除了要求保证 外圆和台阶面的尺寸精度,还要保证台阶面与工件轴线的垂直度要求。
机械制造和工艺编制
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任务一 编制阶梯轴零件加工工艺过程卡 【知识目标】
了解轴类零件结构特点 熟悉车床型号编制方法和CA6140主运动传动系统 了解车削运动内涵,掌握切削用量三要素 熟悉刀具在正交平面参考系中的角度定义 熟悉车削加工的工艺 能编制阶梯轴零件加工工艺过程卡
任务四 阶梯轴零件质量分析 【知识目标】
了解影响切削力的因素 了解影响切削温度的因素

【能力目标】
能对阶梯轴作质量分析
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图2-38 卡钳的种类
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图2-39 卡钳的测量方法
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3.游标卡尺的使用 游标卡尺用来测量精度较高的工件,可测量工件的内外直线尺寸、 宽度和高度,还可测量槽的深度。按GB/T1214.2-1996标准游标 卡尺有0.1mm、0.05mm、0.02mm三种读数。 游标卡尺主要有三用游标卡尺（图2-40）与双面量爪游标卡尺 两种。 使用游标卡尺的注意事项:（图2-41和图2-42）。 4.外径千分尺的使用 千分尺是一种精密量具,适用于检测精度要求较高的零件的外径、 厚度、长度、形状偏差等尺寸。如图2-43所示为外径千分尺的结构 图。
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2.CA6140车床主要组成 图2-2为CA6140卧式车床外形图,其主要部件与功用如下。
1- 床脚;2- 进给箱;3- 主轴箱;4- 床鞍;5- 中滑板;6- 刀架;7- 回转盘;8小滑板;9- 尾座;10- 床身;11- 床脚;12- 光杆;13- 丝杆;14- 溜板箱。 图2-2 CA6140型卧式车床外形图

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【任务实施】
一、实施环境 理实一体化教学车间或普通教室。 二、实施步骤 通过对阶梯轴零件工艺分析,我们可以按下述步骤制订图2-1所示 的阶梯轴零件的工艺过程卡。具体步骤如下: （1）分析零件图 （2）计算零件年生产纲领,确定生产类型 （3）选择毛坯 （4）选择定位基准阶梯轴的定位基准选择外圆柱面。 （5）拟定零件的机械加工工艺路线 （6）确定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差 （7）选择机床及工、夹、量、刃具 （8）确定各工序的切削用量和时间定额 （9）填写阶梯轴零件加工工艺过程卡

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五、加工方法选择 1.车削加工工艺方法 通常车削加工轴类零件有以下几种加工方式: 荒车、粗车、半精 车、精车和精细车。 2.外圆加工工艺路线方案 选择表面加工方法时,一般先根据表面的加工精度和表面粗糙度要 求,选定最终加工方法,然后再确定精加工前的准备工序的加工方法,即 确定加工方案。 3.车床通用夹具的选用 车床通用夹具是指结构、尺寸已规格化,并且具有一定通用性的夹 具。通用夹具一般作为机床附件来使用,且此类夹具已商品化。 普通车床的通用夹具主要有卡盘、花盘、顶尖、中心架、跟刀架 等,根据不同工件的具体加工要求选择不同的夹具。