轴(shaft)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。
类型:转轴,心轴,传动轴
材料使用
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性能,应用较多,其中以45钢用得较为广泛。
为了改善其力学性能,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性能,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;
汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作,必须具有良好的高温力学性能,常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。
轴的毛坯以锻件优先、其次是圆钢;
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循环。
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较终加工工序,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 外圆表面加工的较终加工工序和光整加工前的预加工。
精细车 高精度、细粗糙度表面的较终加工工序。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( 45 o -90 o ),刀具的刀尖圆弧半径小于0.1-1.0mm,
轴以减少工艺系统中弹性变形及振动。
轴车削方法的应用
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。
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