CK6180车床主轴工艺设计

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1、CK6180 车床主轴工艺设计 摘要：目前，中国是一个发展中国家，工业技术也未达到顶尖的水平，但是经过我们国人的不断努力， 中国的工业也在迅速的崛起。只有一个国家的工业技术走在世界的前沿，这个国家才会真正意义上称为 一个工业强国，他在世界各个国家的地位也不会被其他国家所替代，他的霸权主义也不会被其他国家所 撼动。机床行业的发展直接影响了工业的发展。机床的加工精度取决于组成机床的各个零件。车床在机 床行业中也占了很大的比重，车床的历史发展也是一个漫长的过程从开始的全部人工操作，发展过程一 直到现在大部分机床具有功能的单片机控制最后的单片机发展起来一直到今天的数控机床。ck6180机 床控制是在原

2、来的CK6180机床的基础上进一步演变而来的。关键词：车床；主轴；旋转运动；公差Process design of CK6180 lathe spindleWuBin(Major in mechanical design, manufacture and automation in the College of electricalengineering of Gansu Agricultural University, Gansu Lanzhou, 730070.)Abstract: At present, China is a developing country, industrial

3、technology has not reached the top level, but through the continuous efforts of our people, Chinas industry is also rapidly rising. Only when a countrys industrial technology is at the forefront of the world can the country truly be called an industrial power, and its position in various countries o

4、f the world can not be replaced by that of other countries, his hegemony will not be shaken by other countries. The development of machine tool industry directly affects the development of industry. The machining accuracy of a machine tool depends on the parts that make up the machine tool. The lath

5、e also accounts for a large proportion in the machine tool industry. The historical development of the lathe is also a long process from the beginning of all manual operation, the development process until now most of the machine tools with the function of the single-chip control of the final develo

6、pment of the single-chip until todays CNC machine tools. CK6180 machine tool control is based on the original CK6180 machine tool further evolvedKeyword：Lather;axis;Principal axis;allowanceCMMSEswsg7!mxchQxi严I呻:“ J OIW X莒二二I:1第 1 章 零件的分类1.1 零件的功用车床电动机主轴的径向传动作用主要是车床电动机用来控制和驱动车床上 的工件、刀具的旋转速度和传递扭矩的大小还有

7、和刀具的进给运动。车床通过主 轴将电动机输出的转速和扭矩传递给被加工的零件和刀具，来实现车床的车削工 作过程。为了获得零件的高加工精度，所以，在这个传递过程中对主轴的强度要 求和精度要求特别高。从车床主轴的径向传动部分设计来看,有效的扭矩对传递 的作用影响在外部的区域更大。当电动机需要向车床传递较大的直径和扭矩时, 就通常需要采用直径比较大的车床主轴。而且由于有效的扭矩对传递的直径和作 用影响在轴心的位置比较小,所以一般建议采用空心车床主轴 ,以有效减轻车床 主轴的重量。车床主轴的圆柱形表面带花键、功能槽和螺纹。1.1.1 支承轴颈主轴的安装和定位是靠主轴两端面的两个圆锥滚子轴承来完成的，支承

8、轴颈 和轴承的同轴度公差大小直接决定主轴旋转的平稳性。因此对支承轴颈表面的粗 糙度和圆度有很高的要求。为了控制轴承的安装间隙和精度要求，一般情况下支 承轴颈采用1： 12的锥面设计，1:12锥面接触率70%，表面粗糙度公差ra的等级 为0.4ym。为了有效提高辅助主轴的刚性和回转的精度，主轴中间和辅助主轴两主 支承部件采用了单列短圆锥滚子轴承。其径向圆跳动粗糙度公差的等级为0.01; 圆锥滚子轴承表面接触率的粗糙度公差Ra取0.4ym，另外，圆跳动公差的等级 取 it5 ， it6 。1.1.2 主轴头部锥孔 头部采用单个莫氏6号锥孔来固定夹具，可直接安装定位夹具。为了确保夹 具的安全性和牢靠

9、性，锥孔与支承轴颈的的公差为椭圆跳动,其近轴端的公差一 般为0.005,离支承近的轴端300处的公差为O.Oh锥孔表面的接触率一般70%, 锥孔表面的粗糙度一般为0.4Pm，硬度符合要求hrc52。1.1.3 主轴头部短锥主轴上的两个头部具有短锥夹角c和大型的台阶水平面d分别是两个用于直 接安装驱动卡盘的主轴定位水平面。其中在同心圆上的跳动速度为0.007Mm，表 面的光学粗糙度系数ra为0.7期。头部短锥和支承轴颈的圆跳动公差大小将会影响主轴旋转时与卡盘的接触 角度。头部的短锥可能会引起主轴轴心与卡盘的盘心的同轴度要求和精度的高低 因此，对头部短锥的形状精度，接触精度，表面粗糙度要求很高。1

10、.1.4 装配轴颈 轴颈装配时，依次将传动齿轮（三个）,空套筒安装在主轴上，分别采用单 键连接和花键连接。空套齿轮轴颈与支承齿轮的轴颈 a 和 b 的径向圆周跳动的 公差大约为0.014mm。由于空套齿轮支承轴颈采用的是与支承齿轮的孔径相匹 配的表面,对该支承轴颈的适应必须具有一定的同轴度要求,否可得使用时就会 容易造成齿与齿啮合不良的显现,当空套齿轮主轴的转速过高时,会严重影响空 套齿轮主轴传动的速度和稳定性。并且在齿轮传动的过程中还可能会对齿轮产 生较大的噪声,影响到电动车床的美观和实用性。1.1.5 轴向锁紧主轴外圆上有三段压紧螺纹 ,主轴上螺旋面的加工精度误差过大是直接造 成主轴上压紧

11、滚动螺母的端面径向圆跳动的最重要原因之一 ,所以加工时应严 格控制好压紧螺纹的数量和加工的精度。当螺纹的端面圆跳动过大时，会影响 轴承与主轴的同轴度公差大小，致使车床的主轴运动不平稳损坏车床。因此 , 控制压紧螺纹的轴线与支承的轴颈控制螺纹轴线的径向同轴加工精度小于等于 0.025。从零件图及上述的分析结果可以清楚地看出，ck6180车床的主轴颈具有许 多需要加工的表面,包括内外圆、内外锥面、单键和花键、螺纹等,部分加工表 面仍然可能需要进行表面淬火，但主要加工表面的淬火处理主要是以上五个加 工方面，其中两个是主轴颈本身尺寸的精度、形状的精度、支承座间的同轴度、 主支承轴颈和其他加工表面相互的

12、位置精度以及加工表面的粗糙度等都是车床 主轴颈设计和加工的关键。1.2 零件的工艺分析1.2.1 加工阶段的划分1、预加工阶段：粗车外圆打顶尖孔2、粗加工阶段1）棒料的尺寸选择和热处理2）初次铣削加工:去除多余的部分,铣端面、钻中心孔和进行粗车削的内外 圆等。3、半精加工阶段1）半精加工前热处理:。2）半精加工:车削加工定位孔,半精车削内外圆,钻孔机大头加工端面深孔, 精车削内外圆。4、精工细磨孔三角加工:精车外圆,精磨孔各大小小的端面三角锥孔,配合精 磨莫氏6号三角锥孔。工序顺序安排 工序热处理顺序的确定和安排主要根据毛坯基面先行、先粗后精、先主后次 的顺序为原可得。并应特别注意下列的情况。

13、在棒料机主轴上的毛坯经过锻造后, 相接正火进行热处理。其主要目的之一就是,消除传统锻造金属工艺残余的热应 力,改善锻造金属工艺的性能和力学性能,降低毛坯的硬度,提高毛坯的抗拉能力 和强度增强金属加工的性能。这种棒料毛坯不能直接经受这种正火热处理的工 艺。这就确定了主轴主要表面的加工顺序为:1、粗车。2、调制预备热处理。3、半精车。4、精车5、淬火6、回火7、粗磨8、精磨加工定位基准的选择1 粗车外圆表面：顶尖孔2 半精加工外圆表面：顶尖孔3 钻通孔：半精加工过的外圆表面4 粗加工锥孔：半精加工过的外圆表面5 精加工外圆表面：锥堵顶尖孔6 精加工锥孔：精加工外圆面。在精加工确定主要表面的精加工后

14、,要恰当的插入非主要的表面进行精加工 的工序。对于精加工的主轴而言,非主要表面的精加工是否有指键槽、螺丝孔、 螺纹等。这些主要表面的精加工一般不容易产生任何废品,所以尽量把它安排在 精加工主轴主要的表面粗加工后面的工序中,主要表面的精加工万一产生了废品, 非主要的表面就不需要进行精加工了,这样可以为精加工节约大量的工时。但是, 这些主要表面不能放在主要的表面精加工之后,为了有效的防止在精加工非主表 面的精加工过程中,损坏已经进过精加工的主要表面。（一）热处理的安排粗原料加工后,安排专业人工工具进行原料调质加工处理。其主要生产目的之 一就是为了快速获得均匀细致的斯特索氏体金属组织,提高金属零件的

15、生产品 质。 使其具有综合的金属热力学硬化性能,以便在那些索氏体金属表面淬火时它们能 够迅速得到均匀致密的金属索氏体软化硬度结构层,并且它们能够通过使那些索 氏体处于硬化硬度层的其他金属结构层的硬度由金属表面向晶体中心逐渐地得 到降低。同时由于斯特索氏体的涂层金属结构经高温加工后,表面的涂层粗糙度 较细。（二）外圆工件表面的刚度加工尺寸应尽量按一定顺序先选择加工大小的直径外 圆,以免一加工开始就直接降低了整个工件的机械刚度。（三）深孔加工 加工深孔时主轴容易产生变形，应当注意以下几点1）深孔加工工序安排（安排在半精车过程） 2）加工后使主轴壁厚均匀（四）次要表面的加工安排 主轴上的外圆键槽、花键等次要部件表面的铣削加工,一般都是安放在外圆 进行铣削精车时,因为外圆间歇性的切削加工所引起的振动,不仅严重影响了加 工的质量,而且容易严重损坏了刀具,并且难以达到外圆键槽的加工尺寸和精度 要求。但是不可以在对主平面进行磨削后直接进行外圆的加工,为了有效防止因 振动造成铣削加工花键的变形而直接影响主要表面的加工精度。1.2.2 主轴锥孔的磨削 主轴支承锥孔的大小和加工精度,是直接影响机床主轴支承轴颈对磨削主轴 支承轴线圆跳动的一个关键因素,因此加工磨削主轴的锥孔工艺在磨削主轴加工 过程中显得尤为重要。要加工精度达到很高的磨