轴类零件操作实例

第四节　轴类零件操作实例

实例一：在两顶尖间车外圆

两顶尖间车削时，如后顶尖不在主轴中心线上，会使车出的工件外圆产生锥度，如图3-31所示，因此，两顶尖车削必须找正尾座的中心位置。找正尾座中心常用两种方法，一种是车两端外圆找正法，另一种是试棒、百分表找正法。

图3-31　后顶尖不在主轴中心线上

1.车两端外圆找正法

（1）准备工作。

①作车削长度记号。移动床鞍至车刀刀尖离鸡心夹头3～5mm处，用手转动卡盘（拨盘）一周，检查无碰撞后，才可开动机床。用车刀刀尖在外圆上刻出线痕，作为车削长度记号。

②将工件中间车成凹面。将工件中间车成凹面，如图3-32所示。45°车刀刀尖离工件端面约15mm处，中滑板横向进给，为防止把外圆车小，切入深度可参照粗车外圆的背吃刀量。纵向机动进给车凹面至刀尖离线痕约15mm时，停止进给，车刀横向退出。

图3-32　车凹面

（2）试车削两端外圆找正圆柱度的操作方法。找正圆柱度一般要经过多次的调整和试车削，所以，试车削的背吃刀量应适当小些（a_p＜0.3mm），这样可以多试车几次。其操作的过程如下。

机动进给车右端外圆→手动快速移动床鞍→机动进给车左端外圆→测量两端外圆直径：右端大于左端→尾座向操作者方向移动1/2直径差；右端小于左端→尾座向反方向移动1/2直径差。

例如，工件右端大于左端0.5mm，尾座向操作者方向移动0.25mm，反之右端小于左端0.5mm，则尾座向操作者相反方向移动0.25mm。

2.用中滑板刻度对刀和百分表找正尾座的正确位置

找正尾座的正确位置，其关键在于要准确控制尾座横向的调整量，使之接近或等于两端直径差的1/2。利用中滑板对刀的方法进行找正，可以使调整量接近所需要的数值，再经过往复几次微调，一般就能找正尾座的正确位置。

如用百分表测定尾座的调整量，则能精确地做到尾座的调整量等于所需要的数值，这样就能很快地找正尾座的正确位置。

（1）中滑板刻度对刀法。移动床鞍使车刀刀尖靠近尾座处的轴端外圆，在外圆和刀尖的中间垫一张纸片，中滑板慢慢进给，使车刀刀尖与工件之间的间隙越来越小，直至纸片正好能拉动时止，如图3-33所示，将中滑板的刻度调到零位，然后根据左、右两端外圆的直径差来确定尾座调整时的对刀位置。

图3-33　用手拉动纸片

例如，轴锥度误差右端大于左端，其差值为0.5mm，中滑板刻度每小格为0.05mm。则对刀位置应比原始对刀位置刻度后退5小格。反之，若右端小于左端则刻度位置应向前进5小格。对刀位置确定后，对刀的方法与前述相同，要求前、后两次对刀时纸片拉动的松紧程度一致。

尾座调整时应先松开尾座的锁紧手柄，然后两边调节螺钉一松一紧，使尾座作横向移动。调整后两边螺钉要同时锁紧，然后再锁紧尾座。尾座调整后一定要重新检查工作的顶紧程度，如发现松动，要重新作调整，尾座位置调整后还须进行试车削来验证。试车削外圆与调整尾座的横向位置，一般要重复进行几次，才能使外圆的锥度误差符合规定要求。

（2）用百分表控制尾座调整量的方法。将百分表固定在刀架上，测量头垂直对准尾座套筒的中心位置，如图3-34所示。摇动中滑板，使百分表指针转动约半周，转动表面刻度至零位。横向调整尾座时，调整值可从百分表中直接读出。

图3-34　百分表尾座的调整量

图3-35　用试棒和百分表找正尾座中心面

3.用百分表和试棒找正尾座的中心位置

当工件余量很少时，用车削的方法进行找正就不适用，而采用试棒找正可以不用试车削就能将尾座的中心位置找正。试棒的长度应接近或大于工件的长度，找正时将试棒两端中心孔擦干净后，用前、后顶尖顶住。将百分表水平方向固定在刀架上，测量头应垂直对准试棒的中心，如图3-35所示。

（1）找正的方法和步骤。

①移动床鞍，使百分表靠近前顶尖处外圆，移动中滑板，使测量头与工件接触，当百分表指针转动约半周时，转动表面将刻度调至零位。移动床鞍使测量头移至后顶尖处外圆，观察百分表指针转动的数值。

②松开尾座，调整尾座的横向位置，直至百分表在试棒左、右两端外圆上读数一致为止。如发现中间略有偏差，一般与锥度误差无关。

用试棒找正尾座中心的方法较迅速、方便且不用试切削，因此使用较广泛。

（2）找正尾座中心的注意事项。尾座的调整方向不能搞错，调整量要正确控制，切不可盲目调整；尾座调整后要重新调整工件支顶的松紧程度，尾座套筒和尾座均要锁紧；用试车削的方法进行找正，车刀要锐利，每次的工作行程背吃刀量要小，试车削表面粗糙度R_a＜3.2μm。

4.两顶尖间车外圆

（1）控制尺寸公差的方法。精车外圆控制尺寸公差时，要测量锥度误差的数值和方向，才能确定试切外圆的实际公差，其关系是：外圆尺寸公差减去锥度误差等于试切的实际尺寸公差，因此，要求锥度误差一定要小于尺寸公差的1/3。

（2）接头的方法。工件一端外圆车好后，要将工件拆下调头装夹，鸡心夹头与已加工表面之间要垫铜皮，接头时试切尺寸要尽可能与已加工外圆一致，否则就会使接头不平整。也可以采取反接法接头，如图3-36所示。用车刀刀尖靠近已加工表面，横向逐渐进给至刀尖与外圆无间隙时，纵向由左至右进给，将外圆接平，接头时余量不宜多，一般约0.5mm。

图3-36　反接法接头

（3）两顶尖车外圆时容易产生的现象及其原因。

①车出的外圆呈圆锥体。原因是前后顶尖的连线未与主轴轴线同轴，是尾座中心位置不对造成的。

②车削时工件产生振动。其原因是：尾座套筒伸出太长或工件支顶太松，车刀不够锐利或刀尖圆弧过大，回转顶尖的轴承间隙大或中、小滑板的间隙太大。

③接头不平整。其原因是：前顶尖跳动或回转顶尖的轴承磨损而产生圆跳动，工件中心孔未擦干净或中心孔碰毛，鸡心夹头或对分夹头的拨杆碰卡盘端面而使中心孔起不到定位作用，接头外圆尺寸车小了。

④中心孔严重磨损或咬毛。其原因是：使用固定顶尖未加润滑油或主轴速度太快；鸡心夹头未夹紧，车削时工件曾停止转动。

（4）两顶尖间车外圆应注意的安全事项。

①开机前检查尾座和尾座套筒是否锁紧，床鞍前后移动并转动卡盘一周，检查有无碰撞。

②防止衣袖、棉纱、切屑等被鸡心夹头卷进，避免产生事故。

实例二：一夹一顶装夹车台阶轴

一夹一顶装夹是轴类零件车削常用的装夹方法之一。其特点是装夹刚性好，但同轴度有一定误差，因此，常用于轴类零件的粗加工或半精加工。

1.准备工作

（1）在工件（图3-37）的一端车端面、钻中心孔。注意，总长及另一端中心孔均不车。

（2）在主轴孔中装上限位装置，也可以车一段10～15mm长的台阶外圆作限位。

（3）工件一夹一顶装夹，如图3-38所示。装夹时顶尖不能过紧或过松，要求用手转动工件时回转顶尖随之一起转动，然后将工件夹紧，尾座套筒锁紧。

图3-37　台阶轴

图3-38　一夹一顶装夹工件

2.车台阶轴外圆

（1）台阶轴的车削顺序。粗车台阶轴，一般从直径最大的一段车起，依次车到最小的一段，这样可使轴在整个车削过程中保持较好的刚性。

（2）粗车台阶外圆。粗车台阶留余量的方法是外径留l～2mm，长度留0.5～1mm。长度留余量的方法是：第一段按所留余量车短，其余各段车至尺寸。粗车长度尺寸以轴端面为基准，用床鞍刻度盘控制。台阶最大直径外圆的车削长度尽可能长些，在调头加工时同轴度误差就相应地小一些，粗车方法如图3-39所示。注意：一夹一顶装夹车外圆也须找正尾座中心。

（3）精车台阶外圆。精车的顺序与粗车一样，由大直径车至小直径，台阶外圆和长度均车至尺寸，并在外圆上倒角。

（4）中心架的使用。一夹一顶车外圆，调头车端面、钻中心孔时，要用中心架作支承，中心架结构如图3-40所示，主体通过压板和螺母7紧固在床面上，上盖和主体用销子作活动连接，在装卸工件时，上盖可以打开和扣合，并用螺母6来固定。支承爪的移动可用螺母2来调整，以适应不同直径的工件，并用螺钉作固定。

图3-39　粗车台阶轴的方法

图3-40　中心架

（5）在中心架上车端面、钻中心孔的方法。

①工件的装夹。在工件已加工表面上垫铜片后用三爪自定心卡盘夹住，夹持长度为15～20mm。由于工件伸出长度较长，轴线会产生歪斜，要进行找正，使工件的轴线与主轴的轴线基本一致。

②中心架的支承位置与支承方法。

a.将尾座与床鞍移向机床导轨的尾端。将中心架置于机床导轨上，调整三个支承爪，使其大于工件直径。

b.打开上盖，将中心架移向工件轴端处，在不影响车削的情况下尽可能支承在工件轴端，位置确定后将中心架固定。

③找正工件轴线，比较简便的方法是调整中心架下面靠操作者一侧的支承爪，当与工件靠近时，用手转动卡盘，目测工件转动时外圆与支承爪间的间隙是否保持一致，如间隙忽大忽小，应轻轻敲击外圆，使其向间隙宽的一边移动，直至间隙达到基本一致为止。如果工件同轴度要求较高时，需用百分表找正工件的上素线和侧素线。

④开动机床，主轴转速为150～200r/min，在工件运转时，调整支承爪与工件的接触程度，当支承爪与工件表面相接触时，旋动支承爪的手指会有轻微的接触感觉，当手指感觉到时即用紧固螺钉将支承爪紧固。然后用同样的方法调整下面的另一个支承爪。下面两支承爪位置固定后，将中心架上盖扣合，并用螺母紧固。最后调整上盖上的支承爪。支承爪与工件间的接触表面要加油润滑。

⑤车端面至总长尺寸。粗车用床鞍刻度控制背吃刀量，粗车后再测量总长尺寸，然后用小滑板刻度控制精车端面的背吃刀量，将总长车至尺寸。

⑥在中心架上钻中心孔。在试钻时若发现工件中心不对，应松开中心架三支承爪，重新调整，直至中心位置正确为止。如不及时调整会导致中心钻折断，严重的还会使工件掉下，使卡盘处的工件外圆损坏。

（6）卸下中心架。松开支承爪和螺母7，将中心架向外移动，离开工件后即可卸下。

（7）继续车台阶外圆。中心架卸下后，工件中心孔用回转顶尖支承，继续车台阶外圆并倒角。

（8）检查同轴度的方法。用百分表检查各台阶外圆的同轴度。

（9）一夹一顶车台阶轴的质量分析。车削时如工件向床头方向移动，使后顶尖与工件中心孔脱开，主要是由于轴向未作限位造成的；工件同轴度误差t，主要是由于一夹一顶车外圆时，卡盘夹持部分太长或工件调头装夹时轴线未找正，如工件两端中心孔都钻好后，再用一夹一顶方法车外圆，同轴度就不能保证；工件从中心架上掉下，其主要原因是：中心架三支承爪的中心位置未调整好，导致工件轴线产生歪斜，使工件扭动而掉下。

实例三：车小轴

如图3-41所示是车削零件图样的尺寸。

图3-41　车削零件图样的尺寸

1.加工要求

（1）以尺寸轴心线为基准，尺寸与基准的同轴度公差要求为0.02。

（2）外径30的圆柱两端面与轴心线的垂直度公差为0.02。

（3）尖角倒钝。

（4）工件材料为高级优质碳素工具钢T10A，热处理后硬度较高，为55～60HRC。

2.加工方法

①该轴是在夹具体上进行定位用的定位销轴，由于在使用过程中，需要反复装夹工件，所以，要求小轴应具有较好的耐磨度。该轴热处理后硬度较高，所以最后用磨削来加工。

②在单件或小批量生产时，采用普通车床加工，若批量较大时，可采用专业性较强的设备加工。

③由于该件长度很短，所以除单件下料外，可采用几件一组连下，在车床上加工时，车一端后，用切刀切下，加工完一批后，再加工另一端。

④由于该件有同轴度和垂直度要求，在车削时应加工出两端中心孔，零件淬火后采用中心孔定位装夹再磨削。

⑤由于该工件较短，在热处理时不易变形，所以可留有较小的磨削余量。

⑥由于最后有磨削工序，车削时精度不高，可将粗、精车加工合成一道工序完成。

3.加工步骤

小轴机械加工步骤见表3-8。

表3-8　小轴机械加工工艺步骤卡

实例四：车主轴

如图3-42所示为车削主轴零件图样的尺寸。其技术条件如下。

（1）局部热处理：4号莫氏内锥孔及外圆淬硬40HRC，及外圆淬硬48～55HRC（允许氮化处理）。

（2）4号莫氏内锥孔在插入芯轴检查时，其径向跳动在近端或距150处都应小于0.005。

（3）各螺纹必须保持与主轴轴线同心。

（4）4号莫氏内锥孔及1∶20锥度与相配件在接合长度上的接触面积应≥85%。

（5）调质处理220～250HBS。

图3-42　车削主轴零件图样的尺寸

1.加工要求

（1）工件材料采用38CrMoA14，局部热处理后4号莫氏内锥孔及外圆淬硬40HRC；及外圆淬硬48～55HRC，硬度较高。表面粗糙度R_a值较小，表面精度也很高。

（2）以外圆柱面的轴线为基准，外圆轴线与基准的同轴度公差为0.01。

（3）各螺纹必须保持与主轴轴线同心。

（4）4号莫氏内锥孔在插入心轴检查时，其径向跳动在近端或距150处都应小于0.005。

（5）4号莫氏内锥孔及1∶20锥度与相配件在接合长度上的接触面积应≥85%。

（6）整体调质处理220～250HBS。

2.加工方法

（1）该件结构比较复杂，又属长轴类零件，其刚性较差。因此，所有表面加工分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段，而且工序分得很细，这样可以减小变形误差。

（2）由于该件的直径相差较大，有的外圆加工余量较大，所以，应在粗加工后进行整体调质处理。

（3）半精车后，局部进行淬火处理。

（4）精磨前，进行时效处理，以消除机械加工内应力。

3.加工步骤

主轴机械加工步骤见表3-9。

表3-9　主轴机械加工工艺步骤卡

续表

续表

实例五：车连杆螺钉

如图3-43所示为车削连杆螺钉零件图样的尺寸。其技术条件如下。

图3-43　车连杆螺钉零件图样的尺寸

（1）以尺寸轴心线为基准，螺纹M30×2-6g的中心与基准的同轴度公差要求为0.04。45处端面与基准的垂直度公差为0.015。

（2）连杆螺钉定位部分圆柱面的圆度、圆柱度公差为0.008，表面粗糙度值R_a0.8。

（3）螺纹M30×2-6g的精度为6g，表面粗糙度值R_a3.2。

（4）连杆螺钉承受交变载荷作用，不允许材料有裂纹、夹渣等缺陷，以免影响整体强度。因此，每件都要进行磁粉探伤检验。

（5）工件材料为40Cr，调质处理28～32HRC。

1.加工要求

（1）调质处理28～32HRC。

（2）磁粉探伤，无裂纹、夹渣等缺陷。

（3）未注倒角1×45°。

（4）未注圆角R0.5。

（5）材料采用40Cr。

2.加工方法

（1）连杆螺钉在整个连杆组件中是非常重要的零件，承受交变载荷作用，易产生疲劳断裂，所以要有较高的强度，在结构上，各变径的地方均以圆角过渡，以减少应力集中。

（2）毛坯为40Cr锻件，锻造的目的是改善材料的性能。根据批量的不同，可以采用自由锻或模锻，锻造后要进行正火。

（3）图样要求的调质处理应安排在粗加工后进行，为了保证热处理变形后的加工余量，粗加工时应留有足够的加工余量。

（4）连杆螺钉上不允许留有中心孔，在锻造时应留下工艺留量，两边留有准25×8工艺凸台，中心孔钻在凸台上，中心孔为A2.5/6。

（5）螺纹M30×2-6g的精度较高，不易采用套螺纹的方法加工，应采用螺纹车刀车削。

（6）为保证连杆螺钉头部支承面（45处左端面）对连杆螺钉轴心线的垂直度要求，在磨削外圆时，要用砂轮靠端面的方法加工出支承面。磨削前应先修整砂轮，保证砂轮的圆角及垂直度。

3.加工步骤

连杆螺钉机械加工步骤见表3-10。

表3-10　连杆螺钉机械加工工艺步骤卡

续表

续表

实例六：车主轴箱销子

1.加工要求

主轴箱销子的尺寸加工要求如图3-44所示。

图3-44　主轴箱销子的尺寸

（1）毛坯为热轧圆钢，毛坯尺寸为准16mm×66mm。

（2）每次操作数量为5～10件。

2.加工方法

（1）根据图样的要求，工件的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度的要求，车削加工完全可以达到图样要求，无须用其他机床精加工。

（2）车削外圆准8f9时，工件比较细长，若不使用一夹一顶的装夹方法，要达到尺寸精度较困难。但是在外圆上有一个准3孔，它的轴心线离端面距离为3mm，在端面上是不允许留有中心孔的。所以，在选取毛坯长度时应适当放长，以便加工完毕后再将中心孔车去。

精车外圆时，使用硬质合金车刀达不到应有的切削速度，表面粗糙度不容易控制，所以，用高速钢车刀精车，表面粗糙度就容易达到。

（3）因中心孔最终要车去，钻中心孔时可不必车削端面。

（4）为了便于装夹和控制长度尺寸，可以使用限位支承。由于装夹的工件直径较小，制作限位支承有两种方法：一种是将软卡爪车一台阶作限位，如图3-45（a）所示；另一种方法是在车床主轴锥孔内装一限位装置用调节螺钉作限位，如图3-45（b）所示。

（5）车削准14外圆及端面时，夹持直径较细，伸出不能太长，否则在车削外圆或端面时，由于切削力的关系，会使工件弯曲变形。

图3-45　限位支承

3.加工步骤

（1）如图3-46所示，三爪自定心卡盘夹住毛坯外圆，钻1.5A型中心孔。

（2）如图3-47所示，一端夹住，一端顶住，粗、精车外圆8f9至尺寸，长度56～61（备车去中心孔）。

（3）如图3-48所示，调头，夹住8f9外圆：车端面，尺寸4；车外圆14至尺寸；倒角。

（4）如图3-49所示，软卡爪，夹住8f9外圆：车端面，尺寸56、60；倒角。

图3-46　步骤1

图3-47　步骤2

图3-48　步骤3

图3-49　步骤4

实例七：车接杆

1.加工要求

接杆的尺寸要求如图3-50所示。

图3-50　接杆的尺寸

（1）毛坯种类为锻件。

（2）每次操作数量为10～12件。

2.加工方法

（1）在C620-1型车床上装夹，由于工件毛坯外圆不能通过车床主轴孔，因而工件伸出较长，不能车端面，故先钻中心孔，顶住车台阶外圆，然后搭中心架再车端面。

（2）达到外圆对外圆A的同轴度为0.05mm，应采用在一次装夹中加工。

（3）工件比较细长，外圆粗车后，精车时，应将尾座顶尖退出并重新支顶，松紧程度要适当，防止工件车削时产生弯曲变形。

（4）车削两头端面时，只要一端夹住，一端搭中心架，不需要钻中心孔，因工件车削后无须磨削。

（5）外圆对外圆A同轴度的检验方法。把工件的外圆A放到V形架上，使台阶面靠牢，将百分表的测量头与被测量外圆表面接触，然后转动工件，百分表指针在工件旋转一周中的读数差就是工件的同轴度误差。

3.加工步骤

（1）如图3-51所示，三爪自定心卡盘夹住准46毛坯外圆，找正，钻准2.5A型中心孔。

（2）如图3-52所示，一端夹住，一端顶住：粗、精车外圆至尺寸，长度14±0.1～17；粗、精车外圆至尺寸、长度240（即240=300-60）；倒角。

（3）如图3-53所示，一端夹住，一端搭中心架：车端面，尺寸14±0.1；车外圆准46至尺寸；③倒角。

（4）如图3-54所示，调头，按第三装夹方法：车端面，尺寸300、60；倒角。

图3-51　步骤1

图3-52　步骤2

图3-53　步骤3

图3-54　步骤4

实例八：车料斗下料座

1.加工要求

料斗下料座的尺寸如图3-55所示。

图3-55　料斗下料座的尺寸

（1）毛坯种类为锻件。

（2）每次操作数量为5～8件。

2.加工方法

（1）根据图样要求，工件的装夹方法是首先用四爪单动卡盘夹住工件尺寸130mm×130mm的四面，车削外圆准80及端面。然后用软卡爪装夹，夹住外圆80，再车削100f8台阶外圆，这样的装夹加工方法比较合理。

（2）工件装夹在四爪单动卡盘上，由于尺寸130mm×130mm四周平面是不加工面，找正时，用划针盘划针找正毛坯四周R12圆角，使四周钻孔后，保持外形的美观。找正方法如图3-56所示。两端面均需车削，所以，只要把毛坯面与卡盘的四爪台阶面靠牢即可。

（3）台阶面对轴心线的垂直度要求较高，车削时，应将台阶面与准100f8台阶外圆在一次装夹中加工。

图3-56　料斗下料座在四爪单动卡盘上的找正方法

3.加工步骤

（1）如图3-57所示，四爪单动卡盘夹住尺寸130mm×130mm四周平面，找正。车端面；车外圆准80至尺寸，长度30；倒角。

（2）如图3-58所示，软卡爪夹住外圆准80：粗、精车台阶外圆准100f8至尺寸，保持厚度20；车外圆端面沟槽至尺寸；车端面、尺寸；倒角。

图3-57　示意图

图3-58　示意图