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由于车床主轴含有台阶,内孔,能够充分的反映出轴类零件的特点,所以现使用主轴来进行举例1,首先锻件毛坯两端钻中心孔,粗车外圆几大档台阶;2,进行调质;3,半精车各档台阶,外圆和长度放余量,然后搭中心架车对总长;4,中心架上钻轴内通孔;5,搪两端锥孔,两端镶闷头,钻中心孔,为磨削做准备;6,精车各档外圆及台阶平面,放磨削余量,并且车外圆上各槽,倒角;7,磨削各档外圆及台阶平面到尺寸;8,装配后在本车床上加工各螺纹 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承,与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:(一)尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6~IT9)。(二)几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。(三)相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为01~03mm,高精度轴(如主轴)通常为001~005mm。四)表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为R5~63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为R63~16μm。二、轴类零件的毛坯和材料(一)轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。(二)轴类零件的材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等),以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达45~52HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质和淬火后,具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后,表面硬度可达50~58HRC,并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能,可制造较高精度的轴。精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后,不仅能获得很高的表面硬度,而且能保持较软的芯部,因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较,它有热处理变形很小,硬度更高的特性。 
1)零件图工艺分析 该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求;球面Sφ50㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状(线轮廓)误差的作用。尺寸标注完整,轮廓描述清楚。零件材料为45钢,无热处理和硬度要求。 通过上述分析,可采用以下几点工艺措施。 ①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸,因其公差数值较小,故编程时不必取平均值,而全部取其基本尺寸即可。 ②在轮廓曲线上,有三处为圆弧,其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线,因此在加工时应进行机械间隙补偿,以保证轮廓曲线的准确性。 ③为便于装夹,坯件左端应预先车出夹持部分(双点画线部分),右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选φ60㎜棒料。 (2)选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件,选用TND360数控车床。 (3)确定零件的定位基准和装夹方式 ①定位基准 确定坯料轴线和左端大端面(设计基准)为定位基准。 ②装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧,右端采用活动顶尖支承的装夹方式。 (4)确定加工顺序及进给路线 加工顺序按由粗到精、由近到远(由右到左)的原则确定。即先从右到左进行粗车(留25㎜精车余量),然后从右到左进行精车,最后车削螺纹。 TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能,只要正确使用编程指令,机床数控系统就会自动确定其进给路线,因此,该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线(但精车的进给路线需要人为确定)。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给,如图2所示。 图2 精车轮廓进给路线 (5)刀具选择 ①选用φ5㎜中心钻钻削中心孔。 ②粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀,为防止副后刀面与工件轮廓干涉(可用作图法检验),副偏角不宜太小,选κ=35 0。 ③精车选用900硬质合金右偏刀,车螺纹选用硬质合金600外螺纹车刀,刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径,取rε=15~2㎜。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中(见表1),以便编程和操作管理。 表1 数控加工刀具卡片 产品名称或代号 ××× 零件名称 典型轴 零件图号 ××× 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注 1 T01 φ5中心钻 1 钻φ5 mm中心孔 2 T02 硬质合金90 0 外圆车刀 1 车端面及粗车轮廓 右偏刀 2 T03 硬质合金90 0 外圆车刀 1 精车轮廓 右偏刀 3 T04 硬质合金60 0 外螺纹车刀 1 车螺纹 编制 ××× 审核 ××× 批准 ××× 共页 第页 (6)切削用量选择 ①背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选a p =3 ㎜,精车a p =25㎜;螺纹粗车时选a p = 4 ㎜,逐刀减少,精车a p =1㎜。 ②主轴转速的选择 车直线和圆弧时,选粗车切削速度v c =90m/min、精车切削速度v c =120m/min,然后利用公式v c =πdn/1000计算主轴转速n(粗车直径D=60 ㎜,精车工件直径取平均值):粗车500r/min、精车1200 r/min。车螺纹时,参照式(5-1)计算主轴转速n =320 r/ ③进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量,再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为4㎜/r,精车每转进给量为15㎜/r,最后根据公式v f = nf计算粗车、精车进给速度分别为200 ㎜ /min和180 ㎜/min。 综合前面分析的各项内容,并将其填入表2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括:工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。 表2 典型轴类零件数控加工工艺卡片 单位名称 ××× 产品名称或代号 零件名称 零件图号 ××× 典型轴 ××× 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 001 ××× 三爪卡盘和活动顶尖 TND360数控车床 数控中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 / mm 主轴转速 /in -1 进给速度 / min -1 背吃刀量 / mm 备注 1 平端面 T02 25×25 500 手动 2 钻中心孔 T01 φ5 950 手动 3 粗车轮廓 T02 25×25 500 200
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件,以传递扭矩。按结构形式不同,轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。图 轴的种类a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴 g)偏心轴h)曲轴 i) 凸轮轴1 轴类零件的功用、结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件,以传递扭矩。按结构形式不同,轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。1轴类零件的毛坯和材料1轴类零件的毛坯轴类毛坯 常用圆棒料和锻件;大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。2轴类零件的材料 轴类零件材料 常用45钢,精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn,也可选用球墨铸铁;对高速、重载的轴,选用20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。45钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达45~52HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质和淬火后,具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后,表面硬度可达50~58HRC,并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能,可制造较高精度的轴。精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后,不仅能获得很高的表面硬度,而且能保持较软的芯部,因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较,它有热处理变形很小,硬度更高的特性。2 轴类零件一般加工要求及方法1 轴类零件加工工艺规程注意点在学校机械加工实习课中,轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目,但学生最后完工工件的质量总是很不理想,经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。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。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。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。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。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,根据设备条件、生产类型等具体情况,尽量采用先进加工方法,制订出合理的工艺规程。2 轴类零件加工的技术要求1 尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类,一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确定轴的位置并支承轴,尺寸精度要求较高,通常为IT5~IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,通常为IT6~IT9。2 几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内,对于精密轴,需在零件图上另行规定其几何形状精度。3 相互位置精度包括内、外表面,重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。4 表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求,一般根据加工的可能性和经济性来确定。3 轴类零件的热处理1锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理,使钢材内部晶粒细化,消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。2调质一般安排在粗车之后、半精车之前,以获得良好的物理力学性能。3表面淬火一般安排在精加工之前,这样可以纠正因淬火引起的局部变形。4精度要求高的轴,在局部淬火或粗磨之后,还需进行低温时效处理。4 典型轴类零件加工工艺改进的方法对于7级精度、表面粗糙度R8~4μm的一般传动轴,其工艺路线是:正火-车端面钻中心孔-粗车各表面-精车各表面-铣花键、键槽-热处理-修研中心孔-粗磨外圆-精磨外圆-检验。由于细长轴刚性很差,在加工中极易变形,对加工精度和加工质量影响很大。为此,生产中常采用下列措施予以解决。1 改进工件的装夹方法粗加工时,由于切削余量大,工件受的切削力也大,一般采用卡顶法,尾座顶尖采用弹性顶尖,可以使工件在轴向自由伸长。但是,由于顶尖弹性的限制,轴向伸长量也受到限制,因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时,有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。精车时,采用双顶尖法(此时尾座应采用弹性顶尖)有利于提高精度,其关键是提高中心孔精度。2采用跟刀架跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响,从而减少切削振动和工件变形,但必须注意仔细调整,使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。3采用反向进给车削细长轴时,常使车刀向尾座方向作进给运动(此时应安装卡拉工具),这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座,因而有使工件产生轴向伸长的趋势,而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。4采用车削细长轴的车刀车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大,以使切削轻快,减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽,使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角,使切屑流向待加工面。3 典型轴类零件的加工工艺轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同,一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件,以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型,反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例,介绍一般台阶轴的加工工艺。1零件图样分析1 传动轴1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件,由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置,各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置,并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键,以传递转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。根据工作性能与条件,该传动轴图样(图1)规定了主要轴颈M,N,外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值,并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此,该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。2确定毛坯该传动轴材料为45钢,因其属于一般传动轴,故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择¢60mm的热轧圆钢作毛坯。3确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面,主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高,表面粗糙度Ra值(Ra=8 um)较小,故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为:粗车→半精车→磨削。4确定定位基准合理地选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求,它又是实心轴,所以应选择两端中心孔为基准,采用双顶尖装夹方法,以保证零件的技术要求。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆,车端面、钻中心孔。但必须注意,一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔,而应该以毛坯外圆作粗基准,先加工一个端面,钻中心孔,车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准,用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架),车另一端面,钻中心孔。如此加工中心孔,才能保证两中心孔同轴。5划分阶段对精度要求较高的零件,其粗、精加工应分开,以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段:粗车(粗车外圆、钻中心孔等),半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等),粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。6热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴,正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理,并安排在粗车各外圆之后,半精车各外圆之前。综合上述分析,传动轴的工艺路线如下:下料→车两端面,钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆,车槽,倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。7加工尺寸和切削用量传动轴磨削余量可取5mm,半精车余量可选用5mm。加工尺寸可由此而定,见该轴加工工艺卡的工序内容。车削用量的选择,单件、小批量生产时,可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。8拟定工艺过程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工,在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮,磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时,在考虑主要表面加工的同时,还要考虑次要表面的加工。在半精加工¢52mm、¢44mm及M24mm外圆时,应车到图样规定的尺寸,同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹;三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来,这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准,又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时,应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定
典型零件加工工艺生产实际中,零件的结构千差万别,但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成,往往是由一些典型表面复合而成,其加工方法较单一典型表面加工复杂,是典型表面加工方法的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。第一节 轴类零件的加工一 轴类零件的分类、技术要求轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件,以传递扭矩。按结构形式不同,轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1,其中阶梯传动轴应用较广,其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。根据轴类零件的功用和工作条件,其技术要求主要在以下方面:⑴ 尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类:一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确定轴的位置并支承轴,尺寸精度要求较高,通常为IT 5~IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,常为IT6~IT9。⑵ 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内,对于精密轴,需在零件图上另行规定其几何形状精度。⑶ 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。⑷ 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求,一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为2~6μm,传动件配合轴颈为4~2μm。⑸ 其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。二、轴类零件的材料、毛坯及热处理轴类零件的材料⑴ 轴类零件材料 常用45钢,精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn,也可选用球墨铸铁;对高速、重载的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。⑵ 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件;大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理,使钢材内部晶粒细化,消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前,以获得良好的物理力学性能。表面淬火一般安排在精加工之前,这样可以纠正因淬火引起的局部变形。精度要求高的轴,在局部淬火或粗磨之后,还需进行低温时效处理。三、轴类零件的安装方式轴类零件的安装方式主要有以下三种。采用两中心孔定位装夹一般以重要的外圆面作为粗基准定位,加工出中心孔,再以轴两端的中心孔为定位精基准;尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准,并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准,它自身质量非常重要,其准备工作也相对复杂,常常以支承轴颈定位,车(钻)中心锥孔;再以中心孔定位,精车外圆;以外圆定位,粗磨锥孔;以中心孔定位,精磨外圆;最后以支承轴颈外圆定位,精磨(刮研或研磨)锥孔,使锥孔的各项精度达到要求。用外圆表面定位装夹对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况,可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具,或各种高精度的自动定心专用夹具,如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。用各种堵头或拉杆心轴定位装夹加工空心轴的外圆表面时,常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。小锥孔时常用堵头;大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴,如图6-2。四、轴类零件工艺过程示例CA6140车床主轴技术要求及功用图6-3为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知,该主轴呈阶梯状,其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面,安装滑动齿轮的花键,安装卡盘及顶尖的内外圆锥面,联接紧固螺母的螺旋面,通过棒料的深孔等。下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求:⑴ 支承轴颈 m;支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承,是主轴部件的装配基准面,所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为005mm,径向跳动公差为005mm;而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%;表面粗糙度Ra为4⑵ 端部锥孔 主轴端部内锥孔(莫氏6号)对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为005mm,离轴端面300mm处公差为01 m;硬度要求45~50HRC。该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的,其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴,否则会使工件(或工具)产生同轴度误差。mm;锥面接触率≥70%;表面粗糙度Ra为4⑶ 端部短锥和端面 头部短锥C和端面D对主轴二m。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度,该圆锥面必须与支承轴颈同轴,而端面必须与主轴的回转中心垂直。 个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为008mm;表面粗糙度Ra为8 ⑷ 空套齿轮轴颈 空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为015 mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面,对支承轴颈应有一定的同轴度要求,否则引起主轴传动啮合不良,当主轴转速很高时,还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。⑸ 螺纹 主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一,所以应控制螺纹的加工精度。当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时,会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜,从而引起主轴的径向圆跳动。主轴加工的要点与措施主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度,主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求,可以采用精密磨削方法保证。磨削前应提高精基准的精度。保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度,以及支承轴颈之间的位置精度,通常采用组合磨削法,在一次装夹中加工这些表面,如图6-4所示。机床上有两个独立的砂轮架,精磨在两个工位上进行,工位Ⅰ精磨前、后轴颈锥面,工位Ⅱ用角度成形砂轮,磨削主轴前端支承面和短锥面。主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准,而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。以支承轴颈作为定位基准加工内锥面,符合基准重合原则。在精磨前端锥孔之前,应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具,如图6-5所示。夹具由底座1、支架2及浮动夹头3三部分组成,两个支架固定在底座上,作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块上,V形块镶有硬质合金,以提高耐磨性,并减少对工件轴颈的划痕,工件的中心高应正好等于磨头砂轮轴的中心高,否则将会使锥孔母线呈双曲线,影响内锥孔的接触精度。后端的浮动卡头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内,工件尾端插于弹性套内,用弹簧将浮动卡头外壳连同工件向左拉,通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面,限制工件的轴向窜动。采用这种联接方式,可以保证工件支承轴颈的定位精度不受内圆磨床主轴回转误差的影响,也可减少机床本身振动对加工质量的影响。主轴外圆表面的加工,应该以顶尖孔作为统一的定位基准。但在主轴的加工过程中,随着通孔的加工,作为定位基准面的中心孔消失,工艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中,如图6-2所示,让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。CA6140车床主轴加工定位基准的选择主轴加工中,为了保证各主要表面的相互位置精度,选择定位基准时,应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则,并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线,根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位,还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来,有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求,宜按互为基准的原则选择基准面。如车小端1∶20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时, 以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面(因支承轴颈系外锥面不便装夹);在精车各外圆(包括两个支承轴颈)时,以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面;在粗磨莫氏6号内锥孔时,又以两圆柱面为定位基准面;粗、精磨两个支承轴颈的1∶12锥面时,再次用锥堵顶尖孔定位;最后精磨莫氏6号锥孔时,直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次,都使主轴的加工精度提高一步。CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排m。105h5轴颈,两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间,表面粗糙度Ra为4~890g5、80h5、75h5、CA6140车床主轴主要加工表面是主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段,即粗加工阶段(包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等);半精加工阶段(半精车外圆,钻通孔,车锥面、锥孔,钻大头端面各孔,精车外圆等);精加工阶段(包括精铣键槽,粗、精磨外圆、锥面、锥孔等)。在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序,这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行,即粗车→调质(预备热处理)→半精车→精车→淬火-回火(最终热处理)→粗磨→精磨。综上所述,主轴主要表面的加工顺序安排如下:外圆表面粗加工(以顶尖孔定位)→外圆表面半精加工(以顶尖孔定位)→钻通孔(以半精加工过的外圆表面定位)→锥孔粗加工(以半精加工过的外圆表面定位,加工后配锥堵)→外圆表面精加工(以锥堵顶尖孔定位)→锥孔精加工(以精加工外圆面定位)。当主要表面加工顺序确定后,就要合理地插入非主要表面加工工序。对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些表面加工一般不易出现废品,所以尽量安排在后面工序进行,主要表面加工一旦出了废品,非主要表面就不需加工了,这样可以避免浪费工时。但这些表面也不能放在主要表面精加工后,以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的主要表面。对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等,都应安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后,精磨之前进行加工。主轴螺纹,因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求,所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行,这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形,就不会影响螺纹的加工精度。CA6140车床主轴加工工艺过程表6-1列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型:大批生产;材料牌号:45号钢;毛坯种类:模锻件表6-1 大批生产CA6140车床主轴工艺过程序号 工序名称 工序内容 定位基准 设备1 备料 2 锻造 模锻 立式精锻机3 热处理 正火 4 锯头 5 铣端面钻中心孔 毛坯外圆 中心孔机床6 粗车外圆 顶尖孔 多刀半自动车床7 热处理 调质 8 车大端各部 车大端外圆、短锥、端面及台阶 顶尖孔 卧式车床9 车小端各部 仿形车小端各部外圆 顶尖孔 仿形车床48mm通孔 两端支承轴颈 深孔钻床10 钻深孔 钻11 车小端锥孔 车小端锥孔(配1∶20锥堵,涂色法检查接触率≥50%) 两端支承轴颈 卧式车床12 车大端锥孔 车大端锥孔(配莫氏6号锥堵,涂色法检查接触率≥30%)、外短锥及端面 两端支承轴颈 卧式车床13 钻孔 钻大头端面各孔 大端内锥孔 摇臂钻床90g5、短锥及莫氏6号锥孔) 高频淬火设备14 热处理 局部高频淬火(15 精车外圆 精车各外圆并切槽、倒角 锥堵顶尖孔 数控车床105h5外圆 90g5、75h5、16 粗磨外圆 粗磨 锥堵顶尖孔 组合外圆磨床17 粗磨大端锥孔 粗磨大端内锥孔(重配莫氏6号锥堵,涂色法检查接触率≥40%) 75h5外圆 内圆磨床前支承轴颈及89f6花键 锥堵顶尖孔 花键铣床18 铣花键 铣19 铣键槽 80h5及M115mm外圆 立式铣床铣12f9键槽 20 车螺纹 车三处螺纹(与螺母配车) 锥堵顶尖孔 卧式车床21 精磨外圆 精磨各外圆及E、F两端面 锥堵顶尖孔 外圆磨床22 粗磨外锥面 粗磨两处1∶12外锥面 锥堵顶尖孔 专用组合磨床23 精磨外锥面 精磨两处两处1∶12外锥面、D端面及短锥面 锥堵顶尖孔 专用组合磨床75h5外圆 24 精磨大端锥孔 精磨大端莫氏6号内锥孔(卸堵,涂色法检查接触率≥70%) 前支承轴颈及 专用主轴锥孔磨床25 钳工 端面孔去锐边倒角,去毛刺 26 检验 按图样要求全部检验 75h5外圆 前支承轴颈及 专用检具五、轴类零件的检验加工中的检验自动测量装置,作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下,根据测量结果,主动地控制机床的工作过程,如改变进给量,自动补偿刀具磨损,自动退刀、停车等,使之适应加工条件的变化,防止产生废品,故又称为主动检验。主动检验属在线检测,即在设备运行,生产不停顿的情况下,根据信号处理的基本原理,掌握设备运行状况,对生产过程进行预测预报及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。加工后的检验单件小批生产中,尺寸精度一般用外径千分尺检验;大批大量生产时,常采用光滑极限量规检验,长度大而精度高的工件可用比较仪检验。表面粗糙度可用粗糙