Question

轴类零件加工都有哪些工艺难点？

Answer 1

轴类零件加工都有哪些工艺难点？

1、零件的定位与其夹装
在零件加工的工艺过程中，工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，，合理选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏不仅对零件加工质量有很大的影响，还能提高生产效率。工件的定位与基准应与设计基准一致，防止过定位。所选择的定位基准应能保证定位准确可靠。
2、选择刀具及切削用量
数控刀具的选择和切削用量的确定不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类，程式设计人员必须确定每道工序的切削用量，合理安排刀具的排列顺序。
3、确定走刀顺序和路线
在数控加工前还需合理选择对刀点，并确定走刀路线。对刀点可设在被加工零件上，但必须是基准位或已精加工过的部位。走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点，刀具切入切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。用作精基准的表面要首先加工出来；对于连杆、箱体、支架、底座等零件，应先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
4、数控加工程式的编制
数控机床采用右手笛卡儿直角座标系，程式设计原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置，一般轴类零件的程式设计零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处。数控程式设计一般分为两种，一种是手工程式设计，另一种是自动程式设计。手工程式设计是由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程式单，程式的输入和检验都是由工人完成的；自动程式设计是用计算机编制数控加工程式的过程。
总而言之，对数控加工工艺的推广和应用是国机械制造业的一次巨大的变革，有效地促进了当前机械制造水平的发展，为国工业发展提供了高质量、高保障、高生产效率的机械产品，为社会经济发展带来了很好的促进作用。在轴类零件的数控车削加工中，应该掌握每一个细节，分析并解决好每一个难点，这样才能更有效的保证工件质量，要充分运用和发挥数控技术的特点，才能带来更多的效益。

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轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。
轴类零件的材料：
1、碳素钢35、45、50等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学效能，应用较多，其中以45钢用得最为广泛。为了改善其力学效能，应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。
2、合金钢合金钢具有较高的力学效能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。例如采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性；机转子轴在高温、高速和过载条件下工作，必须具有良好的高温力学效能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。轴的毛坯以锻件优先、其次是钢；尺寸较大或结构复杂者可考虑铸钢或球墨铸铁。
例如，用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好，对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点。轴的力学模型是梁、多数要转动，因此其应力通常是对称回圈。其可能的失效形式有：疲劳断裂、过载断裂、弹性变形过大等。轴上通常要安装一些带轮毂的零件，因此大多数轴应作成阶梯轴，切削加工量大。
轴的结构设计：
轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件型别、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的型别与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出设计方案，以下是一般轴结构设计原则：1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状；2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整；3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施；4、便于加工制造和保证精度。
轴的分类：
常见的轴根据轴的结构形状可分为曲轴、直轴、软轴、实心轴、空心轴、刚性轴、挠性轴（软轴）。直轴又可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。
轴的技术要求：
1、加工精度
1)尺寸精度。轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级，精密的轴颈也可达IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。
2)几何精度。轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。
3)相互位置精度。轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为0.001-0.005mm。此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
2、表面粗糙度根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度Ra值为0.63-0.16μm；配合轴颈的表面粗糙度Ra值为2.5-0.63μ。
轴类零件的加工工艺：
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效能；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、耐疲劳强度效能都较好；若是在高速、过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，这些钢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效能。球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造效能好，且具有减振效能，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。
轴类零件的加工方法：
1、外圆表面的加工方法及加工精度
轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同，因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。
2、外圆表面的车削加工
(1)外圆车削的形式轴类零件外圆表面的主要加工方法是车削加工。主要的加工形式有：荒车自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量很大，为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏差，使后续工序加工余量均匀，以去除外表面的氧化皮为主的外圆加工，一般切除余量为单面1-3mm。粗车中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓），在工艺系统刚度容许的情况下，应选用较大的切削用量以提高生产效率。半精车一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。对于精度较高的毛坯，可不经粗车，直接半精车。精车外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前的预加工。精细车高精度、细粗糙度表面的最终加工工序。适用于有色金属零件的外圆表面加工，但由于有色金属不宜磨削，所以可采用精细车代替磨削加工。但是，精细车要求机床精度高，刚性好，传动平稳，能微量进给，无爬行现象。车削中采用金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（45o-90o），刀具的刀尖圆弧半径小于0.1-1.0mm。
(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。应用愈来愈普遍，其主要优点为柔性好，更换加工零件时装置调整和准备时间短；加工时辅助时间少，可通过优化切削引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。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。

轴类零件加工都有哪些精度要求？

一、尺寸精度
轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级，精密的轴颈也可达IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。
二、几何精度
轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。
三、相互位置精度
轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为0.001-0.005mm。
此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
四、表面粗糙度
根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度Ra值为0.63-0.16μm；配合轴颈的表面粗糙度Ra值为2.5-0.63μm。

轴类零件加工工艺规程及注意点都有哪些？

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一个零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：
1、零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。
2、渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。
3、粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
4、精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。因此，在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据装置条件、生产型别等具体情况，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺过程。

轴类零件加工

加工外圆应该是的。但轴还有端面、台阶、孔等，可以或必须在其他装置上加工。

影响轴类零件加工质量的因素都有哪些？

轴加工一般是通过车床进行车削获得，分析其中具体细节可知，在加工过程中受到诸多方面的影响。具体的可能会影响到加工质量的因素包括：
（1）中心孔定位。中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。在加工过程中若中心孔偏离基准位置过多，就会导致加工过程中出现轴的圆柱度严重不足的后果。同时，中心孔定位不准也会导致加工过程中的车削力变大，导致加工变形过大，从而使销轴加工质量下降。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
（2）正火工艺。销轴加工之前往往要进行正火处理，从而降低其硬度，达到控制加工质量的目的。然而，在实际加工中存在热处理不规范，热处理后工件原始毛坯硬度达不到要求，导致销轴加工质量下降，加工难度加大。
（3）机床加工质量。机床加工质量是保证加工的最根本条件，在加工中若操作不规范必然导致销轴加工质量的下降。同时，工人的加工经验也影响到加工质量，工人在加工不同批次销轴时若不能形成规范化的操作，容易造成加工设定失误，严重时会导致整批次零件的加工报废。此外，机床的精度是加工的重要影响因素，在加工过程中机床运动机构的稳定性、振动性和发热性都会影响加工。机床精度还受到加工变形的影响，机床变形必然导致加工的精度下降。
（4）加工设定。在加工销轴过程中，需要根据工件毛坯的原始尺寸和要求设计尺寸，进行设定加工进给量。进给量必须要根据加工时间，需要达到的加工精度和加工转速等条件设定。进给量设定不合适就会影响加工切削力，过大的进给量必然导致精度降低，并且对加工刀具要求较高。
（5）加工附属特性。对于部分销轴，需要再其端部进行打深孔，或者根据要求进行开设键槽，花键和开孔，这些工艺对销轴会产生一定的影响。在加工附属特性时，若不能考虑到对销轴的影响，必然导致加工质量的下降。轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
（6）加工后热处理。加工后热处理是为了保证销轴的强度符合使用规范，能够具备良好的强度和刚度，这就要求热处理必须控制好销轴的材料的金相组织，使其恰好在需要使用的范围内容。同时，热处理后的销轴要注意采用时效处理，防止其在使用过程中存在变形。
（7）磨削工艺。磨削是控制销轴表面质量的重要步骤，决定了表面的粗糙度，对于在使用中需要运动的销轴要保证其粗糙度的最大粗糙度。同时，磨削工艺中加工工艺也是销轴质量的重要影响因素。
（8）检测。在完成零件加工后，需要检测销轴的加工质量，这部分工作主要是验证销轴的加工质量，指导后来要进行销轴加工。目前，对销轴加工质量的检测主要是用游标卡尺进行测量不同位置直径，该方式检测效率偏低，有效性有待提高，可能在检测中不能检测出加工失误。
（9）毛坯工件质量。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。加工材料达不到要求会导致销轴在工作过程中的经常失效，容易产生断裂，导致影响机械装置的工作效能。

机械零件加工工艺的种类都有哪些

车（立车、卧车）：主要特性是加工回转体；
铣（立铣、卧铣）：主要特性是加工槽和外形直线面，当然也可以两轴或者三轴联动加工弧面；
刨：主要特性是加工外形直线面，一般情况下表面粗糙度没有铣床高；
插：可以理解为立起来的刨床，非常适合非完整圆弧加工。
磨（平面磨、外圆磨、内孔磨、工具磨等）高精度表面的加工。
钻：孔的加工，
镗：直径较大、精度较高的孔的加工，较大工件外形的加工