第6章 典型零件加工 3)表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般 说来,支承轴颈的表面粗糙度要求为 Ra0.63～0.16μ m。配 合轴颈的表面粗糙度Ra为2.5～0.63μ m。图6-2为CA6140型 车床主轴简图,在该图上标明了主要技术要求。

　　第6章 典型零件加工 3)工序顺序的安排 安排主轴加工工序的顺序时应注意以下几点: (1)基准先行。在安排机械加工工艺时,总是先加工好 定位基准面,即基准先行。主轴加工也总是首先安排铣端 面钻中心孔,以便为后续工序准备好定位基准。

　　(2)深孔加工的安排。为了使中心孔能够在多道工序 中使用,希望深孔加工安排在最后。但是,深孔加工属粗加 工,余量大,发热多,变形也大,会使得加工精度难以保持, 故不能放到最后。一般深孔加工安排在外圆粗车之后,以 便有一个较为精确的轴颈作定位基准用来搭中心架,这样加 工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。

　　第6章 典型零件加工 (2)毛坯余量小时,调质可安排在粗车之前进行。 表面淬火一般安排在精加工之前,这样可纠正因淬火引 起的局部变形。对精度要求高的轴,在局部淬火后或粗磨之 后,还需进行低温时效处理(在160℃油中进行长时间的低温 时效),以保证尺寸的稳定。 对于氮化钢(如38GrMoAl),需在渗氮之前进行调质和低 温时效处理。对调质的质量要求也很严格,不仅要求调质后

　　第6章 典型零件加工 2)定位基准的选择 轴类零件的定位基准,最常用的是两中心孔。因为轴类 零件各外圆表面、锥孔、螺纹等表面的设计基准都是轴的中 心线,采用两中心孔定位,既符合基准重合原则又符合基准统 一原则。 不能用中心孔或粗加工时,采用轴的外圆表面或外圆表 面与中心孔组合作为定位基准。磨、车锥孔时采用主轴的装 配基准——前后支承轴颈定位,符合基准重合原则。 由于主轴是带通孔的零件,作为定位基准的中心孔,因钻 出通孔而消失。为了在通孔加工之后还能使用中心孔作为定 位基准,常采用带有中心孔的锥堵或锥套心轴,当主轴孔的锥 度较小时(如车床主轴锥孔,锥度为MorseNo.6),可使用锥堵, 如图6-3 (a)所示;当主轴孔的锥度较大(如铣床主轴)或为圆 柱孔时,则用锥套心轴,如图6－3(b)所示。

　　第6章 典型零件加工 2.轴类零件的主要技术要求 1)尺寸精度和几何形状精度 轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根据使用要 求通常为IT6～IT9,有时可达IT5。轴颈的几何形状精度(圆 度、圆柱度)应限制在直径公差范围之内。对几何形状精度 要求较高时,则应在零件图上专门标注形状公差。 2)位置精度 配合轴颈(装配传动件的轴颈)相对支承轴颈(装配轴承 的轴颈)的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较 高。普通精度的轴,配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一 般为0.01～0.03mm,高精度的轴为0.001～0.005mm。端面圆 跳动为0.005～0.01mm。

　　6.1.1概述 1.轴类零件的功用与结构特点 轴类零件是机械加工中最常见的典型零件之一。它主 要起支承传动件和传递转矩的作用。 轴类零件是旋转体零件,长度大于直径,主要由内外圆 柱面、内外圆锥面、螺纹、花键、键槽、沟槽及横向孔等 组成。根据结构形状的不同可分为光轴、空心轴、半轴、 阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等,如图 6-1所示。

　　用车削的方法。成批生产时采用转塔车床、数控车床;大 批量生产时,采用多刀半自动车床、液压仿形半自动车床 等。 外圆表面的精加工应用磨削方法,放在热处理工序后

　　度和表面粗糙度。当生产批量较大时,常采用组合磨削(如 图6－4所示)、成形砂轮磨削及无心磨削等高效磨削方法。

　　第6章 典型零件加工 3)轴类零件的热处理 轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所 采用的热处理有关。 锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理(含碳量 大于ω (C)=0.7％的碳钢和合金钢),以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。 为了获得较好的综合力学性能,轴类零件常要求调质处 理，一般分两种情况：

　　第6章 典型零件加工 (3)先外后内与先大后小。先加工外圆,再以外圆定位加 工内孔。如上述主轴锥孔安排在轴颈精磨之后再进行精磨; 加工阶梯外圆时,先加工直径较大的,后加工直径较小的,这 样可避免过早地削弱工件的刚度。加工阶梯深孔时,先加工 直径较大的,后加工直径较小的,这样便于使用刚度较大的孔 加工工具。

　　车大端锥面（配 Morse No.6 号锥 堵）；车前端锥 面及端面；用涂 色法检查 Morse No.6 锥孔，接触 率

　　综上所述,空心主轴零件定位基准的使用与转换,大致 采用这样的方式:开始时以外圆作粗基准铣端面钻中心孔, 为粗车外圆准备好定位基准。粗车外圆又为深孔加工准备 好定位基准,钻深孔时采用一夹(夹一头外圆)一托(托一头 外圆)的装夹方式。之后即加工好前后锥孔,以便安装锥堵, 为半精加工和精加工外圆准备好定位基准。终磨锥孔之前, 必须磨好轴颈表面,以便用支承轴颈定位来磨锥孔,从而保证 锥孔的精度。

　　第6章 典型零件加工 (2)半精加工阶段:半精车外圆，各辅助表面(键槽、 花键、螺纹等)的加工与表面淬火。 半精加工前热处理:工序7。 半精加工:工序8～13。 目的:为精加工作准备,次要表面达到图纸要求。

　　精加工前热处理:工序14。 精加工前各种加工:工序15～20。 精加工:工序21～23。 目的:各表面都加工到图纸要求。

　　GCr15和弹簧钢65Mn等,也可选用球墨铸铁;对于高转速、重 载荷条件下工作的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳 合金钢或38CrMoAl氮化钢。

　　(4)次要表面加工的安排。主轴上的花键、键槽、螺纹 等次要表面加工,通常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨 外圆之前进行。如果精车前就铣出键槽,精车时因断续切削 而易产生振动,既影响加工质量,又容易损坏刀具,也难控制 键槽的深度。这些加工也不能放到主要表面精磨之后,否则 会破坏主要表面已获得的精度。

　　堵头 中心 孔 车大端内侧面及 三段螺纹（配螺 母） 卧式车床 CA6140

　　堵头 中心 孔 粗精磨各外圆及 E、F 两端面 万能外圆 磨 床 M1432A

　　14 热处理 高频淬火前后支撑轴颈， 前锥孔、 锥孔，45～50HRC 外圆、 短锥及 Morse No.6 高频淬火 设备

　　由于主轴是多阶梯带通孔的零件,切除大量金属后,会 引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时,一定要粗精 分开,先粗后精。

　　(1)粗加工阶段:切端面钻中心孔、粗车外圆等。 毛坯处理:备料,锻造,热处理(正火),工序1～3。 粗加工:工序4～6。 目的:切除大部分余量,接近最终尺寸,只留少量余量,及 时发现缺陷。

　　车小端内锥孔 （ 配 1 ： 20 锥 堵）；用涂色法 检查 1： 锥孔， 20 ＝50％ 率 接 触

　　采用锥堵应注意以下几点:锥堵应具有较高的精度,其 中心孔既是锥堵本身制造的定位基准,又是磨削主轴的精基 准,因而必须保证锥堵的锥面与中心孔有较高的同轴度。另 外,在使用锥堵时,应尽量减少锥堵装夹次数。这是因为工 件锥孔与锥堵的锥角不可能完全一样,重新装夹势必引起安 装误差,故中、小批生产时,锥堵安装后一般不中途更换。

　　1.主轴的主要技术条件 支承轴颈Ａ、Ｂ是主轴部件的装配基准,它的制造精度 直接影响主轴部件的回转精度,故对它提出的要求很高。 主轴锥孔安装顶尖和工具锥柄,其中心线必须与支承轴 颈的中心线严格同轴,否则会使工件产生圆度和同轴度误差。 主轴前端圆锥面、端面是安装卡盘的定位表面。为保证 卡盘的定心精度,主轴前端圆锥面与支承轴颈同轴,端面与主 轴的回转中心线垂直。 主轴上的螺纹是固定与调节轴承间隙的。当螺纹中径对 支承轴颈歪斜时会引起锁紧螺母的端面跳动,轴承位置发生 变动,引起主轴径向圆跳动。因此对螺纹的要求高。

　　第6章 典型零件加工 2.加工工艺过程 通过对主轴的技术要求和结构特点进行深入分析,根据 生产批量、设备条件、工人技术水平等因素,就可以拟定其 机械加工工艺过程。表6-1为CA6140型车床主轴加工工艺过 程简表。

　　序 号 1 2 3 4 5 6 7 工序名称 备料 锻造 热处理 锯头 铣端面、钻顶尖 孔 粗车（荒车） 热处理 精锻 正火 铣削切除毛坯两端 外圆柱面 粗车各外圆面 调质 220～240HBS 中心孔及 外圆 立式精锻 机 专用机床 专用机床 卧工车床 C620B 工序内容 定位 基准 加工设备

　　第6章 典型零件加工 2)轴类零件的毛坯 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件;只有某些大型、

　　部纤维组织沿表面均匀分布,从而获得较高的抗拉、抗弯及 抗扭强度,故一般比较重要的轴,多采用锻件。