第六章 盤(pán)套類(lèi)零件的車(chē)削
第一節(jié) 盤(pán)類(lèi)零件的加工
盤(pán)類(lèi)零件的軸向L(縱向)尺寸一般遠(yuǎn)小于徑向D尺寸，且最大外圓直徑D與最小內(nèi)圓直徑d相差較大，并以端面面積大為主要特征，如圖6-1所示。這類(lèi)零件有：圓盤(pán)、臺(tái)階盤(pán)以及帶有其他形狀的齒形盤(pán)、花盤(pán)、輪盤(pán)和圓盤(pán)形零件等。在這類(lèi)零件中，較多部分是作為動(dòng)力部件，配合軸桿類(lèi)零件傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。盤(pán)類(lèi)零件的主要表面為內(nèi)圓面、外圓面及端面等，其加工方法與其毛坯材料、加工余量有關(guān)．分別簡(jiǎn)介如下。
一、工藝分析
1．選材與選毛坯
盤(pán)類(lèi)零件一般需承受交變載荷，工作時(shí)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。其材料應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，因此常用45鋼或40Cr鋼先做鍛件，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，較少直接用圓鋼做毛坯，但對(duì)于承受載荷較小圓盤(pán)類(lèi)零件或主要用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的齒輪，也可以直接用鑄件或采用圓鋼、有色金屬件和非金屬件毛坯。
2．確定工序間的加工余量
盤(pán)類(lèi)零件的毛坯加工余量在選毛坯時(shí)就已確定，但每一個(gè)工序的加工，須為下一工序留下加工余量。
3．定位基準(zhǔn)與裝夾方法
盤(pán)類(lèi)零件內(nèi)孔、端面的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度，是盤(pán)類(lèi)零件加工的主要技術(shù)要求和要解決的主要問(wèn)題。
盤(pán)類(lèi)零件加工時(shí)通常以?xún)?nèi)孔、端面定位或外圓、端面定位、使用專(zhuān)用心軸(一種帶孔工件的夾具)或卡盤(pán)裝夾工件。
二、工藝過(guò)程特點(diǎn)
一般來(lái)說(shuō)，車(chē)削加工通常以?xún)?nèi)孔、端面定位、插人心軸裝夾工件，這符合基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
車(chē)內(nèi)孔時(shí)，車(chē)削步驟的選擇原則除了與車(chē)外圓有共同點(diǎn)之外，還有下列幾點(diǎn)：
1)為保證內(nèi)外圓同軸，最好采用"一刀落"的方法，即粗車(chē)端面、粗車(chē)外圓、鉆孔、粗鏜孔、精鏜孔、精車(chē)端面、精車(chē)外圓、倒角、切斷、調(diào)頭車(chē)另一端面和倒角。
如果零件尺寸較大，棒料不能插入主軸錐孔中，可以將棒料比要求尺寸放長(zhǎng)lomm左右切斷。在鏜孔時(shí)不要鏜穿，以增加剛性，車(chē)到需要尺寸以后再切斷。
2)對(duì)于精度要求較高的內(nèi)孔，可按下列步驟進(jìn)行車(chē)削，即鉆孔、粗鉸孔、精鉸孔、精車(chē)端面、磨孔。但必須注意，在粗鉸孔時(shí)應(yīng)留鉸孑L或磨孔余量。
3)內(nèi)溝槽的車(chē)削，應(yīng)在半精車(chē)以后、精車(chē)之前切削，但必須注意余量。
4)車(chē)平底孔時(shí)，應(yīng)先用鉆頭鉆孔，再用平底鉆把孔底鉆平，最后用平底孔車(chē)刀精車(chē)一遍。
5)如果工件以?xún)?nèi)孔定心車(chē)外圓，那么在精車(chē)內(nèi)孔以后，對(duì)端面也精車(chē)一刀，以達(dá)到端面與內(nèi)孔垂直。
三、加工實(shí)例
齒坯零件是典型的盤(pán)類(lèi)零件，一般采用通用設(shè)備和通用工裝加工完成，該類(lèi)零件的加工代表了一般餅塊盤(pán)類(lèi)零件的加工的基本工藝過(guò)程，以該零件的加工為例介紹盤(pán)類(lèi)零件的加工過(guò)程。其他盤(pán)類(lèi)零件的加工過(guò)程與此類(lèi)似，但生產(chǎn)批量不同、零件的技術(shù)要求不同，加工方法也略有所不同，加工時(shí)可進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整?，F(xiàn)以圖6-2所示的齒輪坯車(chē)削加工過(guò)程為例說(shuō)明盤(pán)形零件的加工。
圖6-2是帶有花鍵孔的齒輪工作圖。毛坯件采用鍛件，材料鍛造后，要經(jīng)過(guò)正火，正火后的硬度為I--IBl79～229。一般齒輪精加工時(shí)以?xún)?nèi)孔定心，當(dāng)內(nèi)孔是花鍵時(shí)，應(yīng)以花鍵孔定心。由于齒輪的精度較高，所以除了滾齒外，還要經(jīng)過(guò)剃齒。這里介紹該齒輪的齒坯加工工藝過(guò)程。
1)下料、鍛造毛坯成l08mm×40mm、正火(圖6-3)。
2)熱處理。正火硬度為船l79～229。
3)粗車(chē)。用三爪卡盤(pán)裝夾，粗車(chē)外圓及端面，各留余量lmm，鉆、擴(kuò)孔聲l9mm(如圖6-4、圖6-5所示)。調(diào)頭，粗車(chē)端面、外圓及內(nèi)孔。
4)精車(chē)。車(chē)外圓j5103．5-05lnln，達(dá)粗糙度要求。精車(chē)端面(如圖6-6所示)。精鏜內(nèi)孔至聲25mm，內(nèi)外圓倒角l．5×45。、3×15。
5)調(diào)頭用軟卡爪夾住，端面貼平車(chē)外圓(接刀)，車(chē)端面至26 6)倒角30。
7)以倒角1．5×45。端面為基準(zhǔn)拉花鍵孔。
8)孔部去毛倒棱。
9)清洗。
10)按要求檢查。
11)用兩頂針安裝，上花鍵心軸精車(chē)外圓至尺寸要求。
12)精車(chē)兩端面至尺寸要求(兩端余量均勻車(chē)削)。
13)外圓倒角。
14)按要求檢驗(yàn)。
第二節(jié) 套類(lèi)零件的車(chē)削
套類(lèi)零件一般指帶有內(nèi)孔的零件，其軸向(縱向)尺寸L一般略小于或等于徑向尺寸D，這兩個(gè)方向的尺寸相差不大，零件的外圓直徑D與內(nèi)孔直徑d相差較小，并以?xún)?nèi)孔結(jié)構(gòu)為主要特征。如圖6-7所示。
套類(lèi)零件主要是作為旋轉(zhuǎn)零件的支承，在工作中承受軸向和徑向力。例如車(chē)床主軸的軸承孔、床尾套類(lèi)孔等。套類(lèi)零件是機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣。例如，支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承、夾具上的導(dǎo)向套、內(nèi)燃機(jī)上的氣缸套和液壓系統(tǒng)中的油缸等。
一、套類(lèi)零件功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
機(jī)器中的套類(lèi)零件，通常起支承或?qū)蜃饔谩Ｓ捎诠τ貌煌?，套?lèi)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差別，但結(jié)構(gòu)上有共同的特點(diǎn)：零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面；零件壁的厚度較薄易變形。
套類(lèi)零件的主要表面是內(nèi)孔和外圓，其主要技術(shù)要求如下，圖6-8為銅套零件示意圖：
1．內(nèi)孔
它是零件起支承或?qū)蜃饔玫淖钪饕砻?，通常與運(yùn)動(dòng)著的軸、活塞等配合，內(nèi)孔的尺寸精度一般為IT6～IT9；形狀精度一般控制在孔徑公差以?xún)?nèi)，表面粗糙度為Ral．6～0．16肛rn。
2．外圓
它一般是套類(lèi)零件的支承表面，常以過(guò)盈配合同其他零件的孔
相連接。外徑的尺寸精度通常為IT6～IW；形狀精度控制在外徑公差以?xún)?nèi)，表面粗糙度為Ra3．2～0．63肚m。另外對(duì)于零件還有內(nèi)外圓之間的同軸度、孔軸線(xiàn)與端面的垂直度等形位精度要求。
由于車(chē)削該類(lèi)零件時(shí)，孔內(nèi)尺寸小，切屑不易排出而損傷加工表面；冷卻潤(rùn)滑液不易注入而使工件過(guò)熱變形，因此車(chē)削套類(lèi)零件的不利條件多于車(chē)削軸類(lèi)零件。
二、套類(lèi)零件的加工
1．套類(lèi)零件的毛坯和加工余量
套類(lèi)零件在各種機(jī)械中有不同的工作條件和使用要求，因此不同套類(lèi)零件所用的材料及加工方法有所不同。一般套類(lèi)零件是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成，有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu)，以節(jié)省貴重的有色金屬，提高軸承的使用壽命。
套類(lèi)零件的毛坯選擇與其結(jié)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)?？讖捷^小(如d<20ram)的套類(lèi)一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實(shí)心鑄鐵?？讖捷^大時(shí)，常采用無(wú)縫鋼管或帶孔的鑄件、鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)，可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。
2．工序間的加工余量
套類(lèi)零件的毛坯加工余量在鑄或鍛時(shí)已確定。如果要在實(shí)心材料上加工出內(nèi)孔來(lái)，就需要經(jīng)過(guò)鉆、鏜、鉸或磨等。在一個(gè)工序完成時(shí)，必須為下一工序留下加工余量。
3．套類(lèi)零件的安裝
由于套類(lèi)零件有各種不同形狀和尺寸，精度要求也不相同，所以它也有各種不同的安裝方法(鉆孔時(shí)工件的安裝方法與車(chē)外圓時(shí)相同，這里不再重復(fù)了)，如表6-1所示。
4．車(chē)削步驟的選擇
車(chē)內(nèi)孔時(shí)，車(chē)削步驟的選擇原則除了與車(chē)外圓有共同點(diǎn)之外，還有下列幾點(diǎn)：
1)車(chē)削短小的套類(lèi)零件時(shí)，為了保證內(nèi)外圓同心，最好采用在一次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工。這種方法工序比較集中，可消除工件的安裝誤差，獲得較好的相對(duì)位置精度。
2)長(zhǎng)徑比較大的套類(lèi)零件，為了保證內(nèi)外圓同軸度，加工外圓時(shí)，一般要用中心架，粗加工后用鏜削，半精加工多采用鉸孔方式加工精度較高的套筒內(nèi)孔時(shí)，也可按車(chē)削盤(pán)類(lèi)零件孔的步霎進(jìn)孕：鉆孔、粗鏜孔、半精鏜和精車(chē)端面、鉸孔或鉆?。嚎傣析贫?。專(zhuān)登鏜和精車(chē)端面、磨孔。但必須注意，在半精鏜孔時(shí)應(yīng)留鉸孔或磨孑余量。
4)內(nèi)溝槽應(yīng)在半精車(chē)以后精車(chē)之前切割，但必須注意余量。
5)車(chē)平底孔時(shí)，先用鉆頭鉆孔，再用平底鉆把孔底鉆平，最霧要!底孔車(chē)刀精車(chē)一遍。如果工件以?xún)?nèi)孔定心車(chē)外圓，那么茬萵孔精車(chē)以后把端面也精車(chē)一刀，以達(dá)到端面與內(nèi)孔垂直。
5．車(chē)削實(shí)例
皇三套類(lèi)零件的隨尺寸大小、材料、精度、結(jié)構(gòu)、用途和生產(chǎn)苧的不同，因而在工藝上也有所差異。但是，各種套類(lèi)零件的外圓、內(nèi)孔、端面加工是比較常見(jiàn)的，其加工工藝相似?，F(xiàn)舉兩個(gè)葫于來(lái)說(shuō)明如何車(chē)削套類(lèi)零件。
例1·小批量車(chē)削圖6-9所示的一鋼套零件，其車(chē)削加工過(guò)程
2)裝夾。用三爪卡盤(pán)裝夾(或四爪卡盤(pán))夾緊毛料，粗車(chē)外圓，分兩次裝夾(調(diào)頭裝夾)車(chē)削。粗車(chē)后的半成品外形，留余量
3)夾住棒料，伸出50ram，用23ram鉆頭鉆孔。
4)車(chē)端面。
5)車(chē)內(nèi)孔至簪,32mm。
6)孔13倒角0．5×45。外圓倒角l×45。7)修掉毛刺。
襯套不僅是普通的套類(lèi)零件，而且也是薄壁零件，在單件生產(chǎn)車(chē)削加工時(shí)，車(chē)削工序采用集中工序加工，可減少裝夾和定位次數(shù)，提高加工精度和生產(chǎn)效率。該集中工序可分為粗、精車(chē)兩道工序。為了避免淬火變形，其內(nèi)腔槽不加工，在精車(chē)時(shí)一次裝夾定位完成，以提高精度為主。
車(chē)削薄壁襯套的內(nèi)孔時(shí)，必須特別注意裝夾問(wèn)題。往往由于裝夾得不好，而引起工件變形。車(chē)削時(shí)除了在精車(chē)以前把卡爪略為放松一下，使它恢復(fù)原狀，然后再輕輕夾緊，同時(shí)還可以采用開(kāi)縫套筒或增大卡爪和工件接觸面，就是把開(kāi)縫套筒套在工件外圓上，并一起夾在三爪卡盤(pán)中，或者把軟卡爪與工件接觸面增大。
三、防止套類(lèi)變形的工藝措施
套類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是孔壁一般較薄，加工中常因夾緊力、切削力、內(nèi)應(yīng)力和切削熱等因素的影響而產(chǎn)生變形。防止變形應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1)為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開(kāi)進(jìn)行。使粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中可以得到糾正。
2)減少夾緊力的影響，工藝上可采取以下措施：改變夾緊力的方向，即徑向夾緊改為軸向夾緊。如果需徑向夾緊時(shí)，應(yīng)盡可能使徑向夾緊力均勻，可使用過(guò)渡套夾緊工件，或者做出工藝突變或工藝螺紋以減少夾緊變形。
3)為減少熱處理的影響，熱處理工序應(yīng)至置于粗精加工之間，以便使熱處理引起的變形在精加工中予以糾正。套類(lèi)零件熱處理后一般產(chǎn)生較大的變形，所以精加工的余量要適當(dāng)放大。
4)車(chē)削時(shí)應(yīng)在精車(chē)以前把卡爪略為放松一下，使它恢復(fù)原狀，然后再輕輕夾緊，同時(shí)盡量采用開(kāi)縫套筒或大接觸面卡爪。
第三節(jié) 盤(pán)套類(lèi)零件的精度檢驗(yàn)
一、套類(lèi)零件的精度要求
套類(lèi)零件的精度有下列幾個(gè)項(xiàng)目：
1．圓柱孔的本身精度
孔徑和長(zhǎng)度尺寸精度檢查如圖6～14、圖6-15所示；
2．孔的位置精度
1)同軸度(孔之間或孔與某些表面間的尺寸精度)、平行度、垂直度或角度精度等。
2)L的形狀精度(如橢圓度、錐度、鼓形度等)。
3．表面粗糙度
要達(dá)到哪一級(jí)粗糙度，一般按加工圖紙上的規(guī)定。套筒類(lèi)零件各精度槿測(cè)萬(wàn)猛及植驗(yàn)上具如表6-2所不，
套類(lèi)零件的表面粗糙度檢驗(yàn)與軸類(lèi)零件相同。
二、車(chē)削套類(lèi)零件時(shí)的精度分析
大川機(jī)械
在套類(lèi)零件車(chē)削過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的問(wèn)題，必須先找出產(chǎn)生的原因，以便解決。車(chē)削盤(pán)套類(lèi)零件產(chǎn)生的誤差原因主要如表6-3所示。