基于普通车床对阶梯轴的加工工艺分析

张明华

摘要：车床是一种用于加工工件的机床，其主要加工原理是通过车刀对工件进行车削加工。阶梯轴是一种常用工件，在它的生产中通常需要运用到普通车床。本文主要介绍了普通车床加工阶梯轴的工艺技术和工序，说明了阶梯轴的机械加工层次及路线，并在此基础上进一步分析了阶梯轴的定位、组装及切削用量等相关问题，希望有助于促进我国阶梯轴加工工艺水平的提升。

关键词：普通车床;阶梯轴;加工工艺

阶梯轴常被应用在轴承传动、键传动以及带轮、链轮等各类机械设备当中，在其中起到传递运动和扭矩等作用。目前，利用普通车床对阶梯轴进行加工是最常见的加工方式。但在实际加工过程中，需要合理运用相关加工工艺，充分考虑到方方面面的问题，并对加工工艺技术进行不断改进。本文以一种外径为 50、圆棒为毛料、45 钢材质的阶梯轴的加工为例，来简单介绍一下基于普通车床对阶梯轴的加工工艺，仅供参考。

一、普通车床加工阶梯轴的基本工序、工具选择及注意问题

1、基本工序

普通车床加工阶梯轴的基本工序为：第一步毛坯及热处理;第二步预加工;第三步车削外圆，包括粗车和精车;第四步铣键槽;第五步热处理;第六步磨削;第七部检测。

2、工具选择

2.1、刀具的选择

在普通车床加工阶梯轴的刀具选择中，应当要充分考虑到不同刀具的材料、切削速度、耐磨性、硬度以及硬度随温度的变化幅度等因素，通常高速钢材料的刀具切削速度最低、耐磨性最差、硬度最低、硬度随温度的变化幅度最大;硬质合金材料的刀具切削速度较低、耐磨性较差、硬度较低、硬度随温度的变化幅度较大;陶瓷刀片材料的刀具切削速度适中、耐磨性适中、硬度适中、硬度随温度的变化幅度适中;金刚石材料的刀具切削速度较高、耐磨性较好、硬度较高、硬度随温度的变化幅度较小。同时还要考虑到刀具的质量和性价比，切削用量越多则刀具的寿命越短，因此在对比毛料时应先对实际需要的切削数量进行准确预估，再据此确定刀具寿命。在本次作业中主要选择了以下几种刀具：5mm中心钻，主要用于在切端面后对轴打中心孔;90°硬质合金钢正偏刀，主要用于对毛料进行粗车和精车;高速钢切断刀，主要用于加工键槽;60°高速钢螺纹刀，主要用于加工螺纹孔。

2.2、辅助工具的选择

在普通车床加工阶梯轴中，还需要运用到一些辅助工具，例如夹具、切削液以及相关量具等。常用的量具则主要包括游标卡尺、分尺、螺纹千分尺、内孔千分尺等。另外当量具无法满足检验要求时还可采用验片、螺栓等标准件来辅助检验。

3、注意问题

在普通车床加工阶梯轴的过程中应当要注意以下几点问题：第一，应保证表面尺寸精度符合图纸公差;第二，除未标注表面粗糙度的地方外，均应保证加工精度;第三，对于配合位公差，应严格把控进给速度及车削量，以保证满足装配公差;第四，对于其他尺寸及形位公差，应保证满足国际标准。

二、普通车床加工阶梯轴的具体加工过程

1、工件装夹

利用普通车床进行工件装夹的方式有很多，在本次作业中选择的是利用三爪盘进行工件装夹的方法，即通过扭具推动三个爪同时装夹。这种装夹方法的优势主要在于方便快捷、夹紧力度适中、不易引起变形以及可自动定位等，因此在阶梯轴的批量生产中应用十分广泛。相关参数为：毛料圆棒外径为50mm、长度为800mm，总轴长为800mm，下料 801-801.5mm。

2、切削用量确定

在阶梯轴的粗车过程中，一般是将主轴切削转速确定为 450r/min、轴向进给速度确定为0.4mm/r。当粗车加工完毕后，留余量0.5再进行精车加工。在阶梯轴的精车过程中，一般是将主轴切削转速确定为600r/min、轴向进给速度确定为0.3mm/r

3、定位基准的选择原则

定位基准的选择需遵循三项原则：第一是基准重合原则，即在定位之时应确保误差不重合，尽量选择工序基准，以免在加工中出现较大误差;第二是便于装夹原则，即方便工件装夹，确保能够一次性完成整体阶梯轴圆柱面的加工;第三是便于对刀原则，即在产量较大之时确定好坐标和基准，以节省对刀时间与成本。

4、按工序加工

在普通车床加工阶梯轴中应严格按照规定工序进行加工。先粗车再精车、先远再近是基本的加工工序，为此需要先找好基准，完成好毛料層次的低级加工，再固定好毛料，将刀具安装到刀台上，以专业扳手执行装夹、对刀、校准以及调速等操作。先切除端面0.5mm，然后换刀，以5mm中心钻进行对刀、进给以及打中心孔。车削外圆时先粗车加工，留余量0.5，将轴外圈车到48.5，再进行精车加工。精车时采用一刀加工的方式，先加工右端面45mm直径的外圆，再加工阶梯轴的外形轮廓。之后按顺序铣键槽、热处理及磨削。最后进行检测。

三、普通车床加工阶梯轴的工艺分析

在普通车床加工阶梯轴的过程中，之所以要在车床上使用定位和装夹装置，主要目的是为了确保加工精度以及有效控制加工时间和成本。通过应用三爪卡盘进行定位装夹，不但可以使装夹操作更加方便快捷，并且还可以有效节省时间。另外，这种装夹方式不必从开始就给毛料进行校正，因此可以有效避免因夹力太大而引起的变形问题。需注意工件定位基准应符合设计基准，否则可能会造成过定位问题或其他事故。在切削用量方面，应根据普通车床的实际生产能力来合理确定切削用量，只有切削用量合理，才能够保证加工质量。另外在粗车过程中必须要充分考虑到刀具的磨损问题，保证道具具备足够的耐用度。总而言之，整个加工过程都必须要严格遵照图纸，符合图纸参数。

结语：

综上所述，阶梯轴是一种常用工件，利用普通车床对阶梯轴进行加工是目前最常见的加工方式。在实际加工过程中，首先应合理确定基本工序，严格按照工序进行加工;其次要合理选择加工工具，特别要根据实际情况选择好相关刀具;再者还要注意相关问题，保证满足图纸要求及相关标准。

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