车床主轴加工工艺 车床主轴加工工艺探讨
时间：2019-04-03 03:24:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】车床主轴是代表性零件之一，加工难度较大，工艺路线较长，车床主轴加工涉及轴类零件加工的许多基本工艺问题，特别是主轴加工中关键工艺的编制直接影响了车床主轴加工的精度、效率和操作方便性。
【关键词】加工工艺;主轴;深孔加工
车床主轴属于大批生产而又工序分散的加工工艺过程，概括为下列三个阶段：
⑴粗加工阶段。其主要目的是：用大的切削量切除大部分余量，把毛坯加工至接近工件最终的形状和尺寸，只留下小量的加工余量，还可及时发现锻件裂缝等缺陷，作出相应措施。主要包括①毛坯备料、锻造和正火；②粗加工：锯去多余部分、铣端面打中心孔和普车外圆等。
⑵半精加工阶段。其主要目的是：为精加工作好准备、尤其是作好基面准备。对一些要求不高的表面，在这个阶段达到图纸规定的要求。主要包括①半精加工前热处理：对45钢采用调质处理以达到HBS235；②半精加工：车工艺锥面（定位锥孔）、半精车外圆端面和钻深孔等。
⑶精加工阶段。其的目的是：把各表面都加工到图纸规定的要求。主要包括①精加工前热处理：局部高频淬火；②精加工前各种加工：粗磨工艺锥面（定位锥孔）、粗磨外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹等；③精加工：精磨外圆和内、外锥面一保证主轴最重要表面的精度。
1.定位基准的选择
以CA6140车床主轴为例，该主轴毛坯是实心的，但最后要加工成空心轴，从选择定位基准面的角度来考虑，希望采用顶尖孔来定位，而把深孔加工工序安排在最后；但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，会引起主轴变形而影响加工质量，所以只好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。在成批生产中深孔加工之后，为了还能用顶尖孔作定位基准面，在轴的通孔两端加工出工艺锥面，插上两个带顶尖孔的锥堵或带锥堵的心轴来安装工作。
2.加工工序的确定
通过分析空心和内锥特点的轴类零件，最后确定主轴的加工工序为：外表面粗加工—钻深孔—锥孔粗加工—外表面精加工—锥孔精加工；该方案磨削力不大,在锥孔精加工时，虽然用已精加工过的外圆表面作为精基准面，但由于锥面精加工的加工余量已很小，同时锥孔的精加工已处于轴加工的最终阶段，对外圆表面的精度影响不大，可以采用外圆表面和锥面互为基准，交替使用，能逐渐提高同轴度。
3.主轴加工中的关键工艺
普通机床进行主轴加工的工艺很复杂，工序也比较多，针对主轴加工的工艺分析，我认为主要要解决下面5关键工艺：
3.1锥堵和锥堵心轴的使用
对于空心的轴类零件，在深孔加工后，为了尽可能使各工序的定位基准面统一，一般都采用锥堵或锥堵心轴的顶尖孔作为定位基准。当锥度较大时，就用带锥度的拉杆心轴，当主轴锥孔的锥度比较小时，就用锥堵。该主轴的锥孔分别为1：20和莫氏6号，锥度较小故选用锥堵，如图2所示。该轴壁厚较薄，如果用力过大，会引起轴件变形，使轴出现圆度误差等。为防止这种变形，使用塑料或尼龙制的锥堵心轴有良好效果。
3.2顶尖孔的研磨
对于实心轴或锥堵上的顶尖孔，因为要承受工件的重量和切削力的作用，而常会磨损；并且工件在热处理时，顶尖孔也会随之变形。因此，在热处理工序之后和磨削加工之前，对顶尖孔要进行研磨，以消除误差。本文采用油石或橡胶砂轮进行研磨，研磨时先将圆柱形油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用装在刀架上的金刚石将油石或橡胶砂轮前端修整成顶尖形状，接着将工件顶在油石或橡胶砂轮顶尖和车床后顶尖间，在加上少量润滑油，然后开动车床使油石或橡胶砂轮转动，进行研磨。研磨过程中，用手把持工件并使它连续而缓慢地转动。
3.3组合磨削
组合磨削或称多片砂轮磨削，是利用增大磨削面积以提高磨削效率的一种有效措施。一台磨床上安装几片砂轮，可以同时加工零件的几个表面，主轴的前后轴颈锥面、短锥面和前端的精加工，均采用组合磨削的方法。磨削的方法：⑴先粗磨前后轴颈锥面，磨完后进行砂轮精细修整；⑵分两种工位进行精磨，首先精磨前后轴颈锥面，完成后，设计图纸规定的角度成型砂轮，先后磨削主轴前端支承面和短锥面。
3.4深孔加工
该主轴内孔L/d≈18，属深孔加工。深孔加工要比一般的孔加工困难和复杂些,因为孔的深度增大以后,刀杆较长,刀具钢度变差,容易引起振动和钻偏孔；其次是刀刃在工件深处进行切削。冷却液不易注入切削区,散热条件差,使刀具很快磨损;加上切削难于排出,容易堵塞而无法连续加工。该轴加工采用工件转动,刀具作轴向送进运动。这种方式钻出的孔轴线与工件的回转轴线能达到一致。如果钻头偏斜,则钻出的孔有锥度；如果钻头轴线与工件回转轴线在空间斜交,则钻出的孔的轴向截面是双曲线,但不论如何,孔的轴线与工件的回转轴线仍是一致的。深孔加工的排屑和冷却见图2冷却液从钻头外部输入,从钻头内部排出。有一定压力的冷却液沿箭头指示方向经刀杆与孔壁之间的通道进入切削区,起到冷却润滑作用,然后经钻头和刀杆的内孔带着大量切削排出。
3.5主轴锥孔加工
主轴前端锥孔和主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求高，因此磨削主轴的前端锥孔，成为机床主轴加工的关键工序。该主轴前端锥孔，以支承轴颈作为定位基准，将前后支承轴颈分别装在两个中心架上，用千分表校正好中心架位置。工件通过弹性连轴节或万向接头与磨床床头主轴连接。这种方式可以保证主轴轴颈的定位精度，而又不受磨床床头误差的影响。
在本文中介绍了典型轴类零件加工工艺过程的制订及关键工艺方案等。在关键技术工艺选择上透视了先进制造工业的重要性，但是研究也有不足，如主轴锥孔加工的方案虽然可行，但是不经济也有一定的质量误差，有待进一步研究。
参考文献
[1]陆根奎.车工技师培训教材.北京:机械工业出版社[M].2010,10
[2]李伯民主编.现代磨削技术.北京:机械工业出版社[M].2004,05
