主轴各表面的表面层要求 要有较高的耐磨性； 要有适当的硬度（HRC45以上），以改 善其装配工艺性和装配精度； 表面粗糙度 Ra = 0.8 ~ 0.2 µm 。

　　主轴加工工艺过程制订的依据 主轴的结构；技术要求；生产批量； 设备条件。 主轴加工工艺过程 批量：大批；材料：45钢；毛坯：模 锻件

　　轴类零件的作用、 轴类零件的作用、特点及分类 车床主轴的功用和结构特点及设计要求 车床主轴技术条件的分析 主轴的机械加工工艺过程 主轴加工工艺过程分析 主轴加工中的几个工艺问题

　　一、概述 1．轴类零件的作用、特点及分类 轴类零件的作用 支撑传动零件； 承受载荷； 传递扭矩。

　　磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位 基准，有三种安装方式： 前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹 前、后支承装于两个中心架，用万向节 与主轴相联； 采用专用夹具。

　　尺寸精度：一是支承轴颈， ① 尺寸精度：一是支承轴颈，用于确定轴的位置 并支承轴，通常为IT 5~IT7；二是配合轴颈，常为 并支承轴，通常为 ；二是配合轴颈， IT6~IT9。 。 形状精度：主要指轴颈表面、外圆锥面、 ② 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。 等重要表面的圆度、圆柱度。一般应限制在尺寸公 差范围内，精密轴，另行规定其几何形状精度。 差范围内，精密轴，另行规定其几何形状精度。 位置精度：包括内、外表面、 ③ 位置精度：包括内、外表面、重要轴面的同轴 圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、 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。 端面间的平行度等。

　　采取措施 采用工件旋转、刀具进给的加工方法， 使钻头自定中心； 采用特殊结构的深孔钻； 预先加工一导向孔，防止引偏； 采用压力输送切削润滑液，既使冷却 充分，又使切屑排出。

　　主轴锥孔的加工 主轴锥孔的作用及要求 主轴锥孔是安装顶尖的定位面； 主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度 要求较高。

　　工艺过程： 分为三个阶段： 粗加工：工序1~6 半精加工：工序7~13（7为预备） 精加工：工序14~26（14为预备）

　　定位基准的选择 应使定位基准与装配基准重合； 一次安装应多加工几个面； 注意零件的主要精度指标：同轴度、 圆度、径向跳动； 主轴的定位过程较复杂：有顶尖、锥 堵、支承表面等作为定位基准。

　　1) 粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→粗 加工锥孔→精加工锥孔 2) 粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→精 加工锥孔→精加工外圆 3) 粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→精 加工外圆→精加工锥孔

　　支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为 0.005mm； 其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺寸公差，高 精度者为5~10%； 轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。

　　主轴工作表面（锥孔）的技术要求 用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心表面； 对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、 接触精度都要求高； 轴心线应与支承轴颈同轴； 锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005， 离轴端300处为0.01，锥面接触率≥70%， 粗糙度 ，硬度HRC48~50。

　　顶尖孔的研磨 研磨的必要性 1) 顶尖孔是定位基准，对精度和质量有 直接影响 2) 顶尖孔的深度：影响定位轴向位置， 因而影响余量分布 (批量生产时) 3) 两顶尖孔同轴度：影响同轴度、影响 位置精度

　　4) 顶尖孔锥角和圆度误差：直接反映到工件 的圆度上 5) 热处理、切削力、重力等的影响，会损坏 顶尖孔的精度 6) 热处理后和磨削加工前需要消除误差

　　3．车床主轴技术条件的分析 主轴支承轴颈的技术要求 支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直 接影响主轴的回转精度；主轴上各重要 表面又以支承轴颈为设计基准，有严格 的位置要求； 支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；

　　支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触率≥70%， 可用来调整轴承间隙； 中间支承为IT5~IT6，粗糙度为：

　　1) 用铸铁顶尖研磨； 2) 用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上， 用金刚钻研磨； 3) 用硬质合金顶尖刮研。

　　外圆表面的车削加工 车削加工的工艺作用 1) 粗加工：切除大部分余量； 2) 半精加工：修整预备热处理后的变 形； 3) 精加工：使磨削前各表面具有一定 的同轴度和合理的磨削余量；精加工 螺纹及各端面等。

　　5. 主轴加工工艺过程分析 主轴毛坯的制造方法 自由锻件：小批量或单件生产； 模锻件：大批量生产。

　　长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花 键、沟槽等； 有一定的回转精度。

　　光滑轴； 阶梯轴； 空心轴； 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、 花键轴）。 3

　　如前所述，分为三个阶段。 鉴于主轴的技术要求高，毛坯为模锻件，加 工余量大，精度高，故应分阶段加工； 分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热 处理； 多次切削有利于消除复映误差； 粗、精加工二阶段应间隔一定时间； 粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行， 合理利用设备，保护机床。 33

　　毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒； 切削前正火（预备热处理）：改善切削加工性能和 机械-物理性能；去锻造应力； 半精加工前调质：去应力，改善切削加工性能，提 高综合机械性能； 精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐磨性； 精加工后的定性处理：低温时效和冰冷处理。

　　特别值得注意的工艺问题有： 特别值得注意的工艺问题有： 1) 定位基准的选择； 2) 加工顺序的安排； 3) 深孔加工； 4) 热处理变形。 车床主轴的功用 承受扭转力矩； 承受弯曲力矩； 保证回转运动精度。

　　1) 工序中所用的基准应在该工序前加工； 2) 各表面要粗、精基准分开，先粗后精， 多次 加工，逐步提高精度。 淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工； 非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨 前加工； 检验工序安排在适当工序之后，必要还应探伤。

　　空套齿轮轴颈的技术要求 影响传动的平稳性；可能导致噪声； 有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆 跳动为0.01~0.015； 尺寸精度要求为IT5~IT6；

　　螺纹的技术要求 用来固定零件或调整轴承间隙； 螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影 响轴承的内环轴线倾斜； 螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025； 螺纹精度为6h。

　　1) 单件、小批：普通车床 2) 成批生产：液压仿形车床 3) 大批量生产：液压仿形、多刀半自动 车床

　　主轴深孔的加工 深孔加工的难点 刀具细长，刚性差，易振动，易引偏； 排屑困难； 钻头散热条件差，冷却困难，易失去 切削能力。

　　主轴轴端外锥（短锥）的技术要求 用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面； 对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触 精度都要求高； 轴心线应与支承轴颈同轴； 对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面圆跳 动为0.008； 粗糙度 Ra ≤1.25 m ，硬度为HRC45~50。 µ

　　既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的 刚性轴； 不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件或刀具 回转精度的基础； 主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面，次要表 面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等 机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削 和钻削。

　　锥堵和锥堵心轴的使用 锥堵和锥堵心轴的功用： 空心轴加工通孔后，定位基准——顶尖孔被破 坏。通孔直径小时，可直接在孔口倒出一60° 锥面代替中心孔；当通孔直径较大时，要采用 锥堵或锥堵心轴。 设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题 1) 不中途更换或拆装，以免增加安装误差 2) 锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴

　　回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线 稳定）； 制造精度高： 1) 结构尺寸及动态特性要好； 2) 主轴本身及其轴承精度高； 3) 轴承的结构和润滑； 4) 齿轮的布置； 5) 固定件的平衡等。

　　主轴结构的设计要求： 1) 合理的结构设计； 2) 足够的刚度； 3) 有具有一定的尺寸、形状、位置精度 和表面质量； 4) 足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性 5) 足够的抗疲劳强度

　　正火或退火：锻造毛坯，可以细化晶粒， 正火或退火：锻造毛坯，可以细化晶粒，消 除应力，降低硬度，改善切削加工性能。 除应力，降低硬度，改善切削加工性能。 调质：安排在粗车之后、半精车之前， 调质：安排在粗车之后、半精车之前，以获 得良好的物理力学性能。 得良好的物理力学性能。 表面淬火：安排在精加工之前， 表面淬火：安排在精加工之前，这样可以纠 正因淬火引起的局部变形。 正因淬火引起的局部变形。 低温时效处理：精度要求高的轴， 低温时效处理：精度要求高的轴，在局部淬 火或粗磨之后进行。 火或粗磨之后进行。

　　轴类零件的材料、 3. 轴类零件的材料、毛坯及热处理 轴类零件的材料及毛坯 (1) 轴类零件的材料及毛坯 常用45 45钢 ① 材料 常用45钢， 精度较高：40Cr、GCr15、65Mn，球墨铸铁； 精度较高：40Cr、GCr15、65Mn，球墨铸铁； 高速、重载轴：20CrMnTi、20Mn2B、20Cr或 高速、重载轴：20CrMnTi、20Mn2B、20Cr或 38CrMoAl等 38CrMoAl等。 常用圆棒料； ② 毛坯 常用圆棒料； 锻件：毛坯经过加热锻造后， 锻件：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、 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。 弯及抗扭强度。 铸件：大型或结构复杂的轴。 铸件：大型或结构复杂的轴。