加工工艺
1、轴类零件的材料
轴类零件材料的选取,主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定,力求经济合理。
常用的轴类零件材料有 35、45、50优质碳素钢,以45钢应用最为广泛。对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等普通碳素钢。对于受力较大,轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。如40Cr合金钢可用于中等精度,转速较高的工作场合,该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能;选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高,工作条件较差的情况,这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好;若是在高速、重载条件下工作的轴类零件,选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或38CrMoA1A渗碳钢,这些港经渗碳淬火或渗氮处理后,不仅有很高的表面硬度,而且其心部强度也大大提高,因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。
球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好,且具有减振性能,常在制造外形结构复杂的轴中采用。特别是我国研制的稀土——镁球墨铸铁,抗冲击韧性好,同时还具有减摩、吸振,对应力集中敏感性小等优点,已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。
2、轴类零件的毛坯
轴类零件的毛坯常见的有型材(圆棒料)和锻件。大型的,外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。
型材毛坯分热轧或冷拉棒料,均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。
锻件毛坯经加热锻打后,金属内部纤维组织沿表面分布,因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度,一般用于重要的轴。
(2)车削方法的应用
1)普通车削 适用于各种批量的轴类零件外圆加工,应用十分广泛。单件小批量常采用卧室车床完成车削加工;中批、大批生产则采用自动、半自动车床和专用车床完成车削加工。
2)数控车削 适用于单件小批和中批生产。近年来应用愈来愈普遍,其主要优点为柔性好,更换加工零件时设备调整和准备时间短;加工时辅助时间少,可通过优化切削参数和适应控制等提高效率;加工质量好,专用工夹具少,相应生产准备成本低;机床操作技术要求低,不受操作工人的技能、视觉、精神、体力等因素的影响。对于轴类零件,具有以下特征适宜选用数控车削。
结构或形状复杂,普通加工操作难度大,工时长,加工效率低的零件。
加工精度一致性要求较高的零件。
切削条件多变的零件,如零件由于形状特点需要切槽,车孔,车螺纹等,加工中要多次改变切削用量。
批量不大,但每批品种多变并有一定复杂程度的零件。
对带有键槽,径向孔(含螺钉孔)、端面有分布的孔(含螺钉孔)系的轴类零件,如带法兰的轴,带键槽或方头的轴,还可以在车削加工中心上加工,除了能进行普通数控车削外,零件上的各种槽、孔(含螺钉孔)、面等加工表面也可一并能加工完毕。工序高度集中,其加工效率较普通数控车削更高,加工精度也更为稳定可靠。
(3)外圆表面的磨削加工
用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削。磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法,它使用于零件精加工和硬表面的加工。
磨削的工艺范围很广,可以划分为粗磨、精磨、细磨及镜面磨。
磨削加工采用的磨具(或磨料)具有颗粒小,硬度高,耐热性好等特点,因此可以加工较硬的金属材料和非金属材料,如淬硬钢、硬质合金刀具、陶瓷等;加工过程中同时参与切削运动的颗粒多,能切除极薄极细的切屑,因而加工精度高,表面粗糙度值小。磨削加工作为一种精加工方法,在生产中得到广泛的应用。目前,由于强力磨削的发展,也可直接将毛坯磨削到所需要的尺寸和精度,从而获得了较高的生产率。