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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.第五章 典型零零件的加加工工艺艺第一节 轴类零零件的加加工一、概述述1. 轴轴类零件件的功用用、结构构特点 功用用 轴类零零件是机机械加工工中经常常遇到的的零件之之一，在在机器中中，主要要用来支支承传动动零件如如齿轮、带带轮，传传递运动动与扭矩矩，如机机床主轴轴；有的的用来装装卡工件件，如心心轴。图51 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 结构构特点
2、轴类零零件是旋旋转体零零件，其其长度大大于直径径，通常常由外圆圆柱面、圆圆锥面、螺螺纹、花花键、键键槽、横横向孔、沟沟槽等表表面构成成。按其其结构特特点分类类有：光光轴、阶阶梯轴、空空心轴和和异形轴轴（包括括曲轴、半半轴、凸凸轮轴、偏偏心轴、十十字轴和和花键轴轴等）四四类。如如图-1所示。若若按轴的的长度和和直径的的比例来来分，又又可分为为刚性轴轴（L/dd12）和挠挠性轴（L/d12）两类类。2. 轴轴类零件件的主要要技术要要求 加工工精度 尺寸寸精度 轴类零零件的主主要表面面常为两两类：一一类是与与轴承的的内圈配配合的外外圆轴颈颈，即支支承轴颈颈，用于于确定轴轴的位置置并支承承轴，尺尺寸精
3、度度要求较较高，通通常为IT 5IIT7；另一一类为与与各类传传动件配配合的轴轴颈，即即配合轴轴颈，其其精度稍稍低，常常为IT66ITT9。 形状状精度 主要指指轴颈表表面、外外圆锥面面、锥孔孔等重要要表面的的圆度、圆圆柱度。其其误差一一般应限限制在尺尺寸公差差范围内内，对于于精密轴轴，需在在零件图图上另行行规定其其几何形形状精度度。 相互互位置精精度 包括内内、外表表面、重重要轴面面的同轴轴度、圆圆的径向向跳动、重重要端面面对轴心心线的垂垂直度、端端面间的的平行度度等。 表面面粗糙度度 轴的加加工表面面都有粗粗糙度的的要求，一一般根据据加工的的可能性性和经济济性来确确定。支支承轴颈颈常为0.
4、221.6m，传动动件配合合轴颈为为0.443.2m。3. 轴轴类零件件的材料料、毛坯坯及热处处理 轴类类零件材材料 常用45钢，精精度较高高的轴可可选用40CCr、轴承承钢GCrr15、弹簧簧钢65MMn，也可可选用球球墨铸铁铁；对高高速、重重载的轴轴，选用用20CCrMnnTi、20MMn2BB、20CCr等低碳碳合金钢钢或38CCrMooAl氮化钢钢。 轴类类毛坯 常用圆圆棒料和和锻件；大型轴轴或结构构复杂的的轴采用用铸件。毛毛坯经过过加热锻锻造后，可可使金属属内部纤纤维组织织沿表面面均匀分分布，获获得较高高的抗拉拉、抗弯弯及抗扭扭强度。(3) 轴类零零件的热热处理锻造毛坯坯在加工工前，
5、均均需安排排正火或或退火处处理，使使钢材内内部晶粒粒细化，消消除锻造造应力，降降低材料料硬度，改改善切削削加工性性能。图52 CA6140车床的主轴简图调质一般般安排在在粗车之之后、半半精车之之前，以以获得良良好的物物理力学学性能。表面淬火火一般安安排在精精加工之之前，这这样可以以纠正因因淬火引引起的局局部变形形。精度要求求高的轴轴，在局局部淬火火或粗磨磨之后，还还需进行行低温时时效处理理。二、车床床主轴的的加工工工艺1CAA61440车床主主轴技术术要求及及功用图5-22为CA661400车床主主轴零件件简图。由由零件简简图可知知，该主主轴呈阶阶梯状，其其上有安安装支承承轴承、传传动件的的圆
6、柱、圆圆锥面，安安装滑动动齿轮的的花键，安安装卡盘盘及顶尖尖的内外外圆锥面面，联接接紧固螺螺母的螺螺旋面，通通过棒料料的深孔孔等。下下面分别别介绍主主轴各主主要部分分的作用用及技术术要求： 支承承轴颈 主轴二二个支承承轴颈A、B圆度公公差为00.0005mmm，径向向跳动公公差为00.0005mmm；而支支承轴颈颈112锥面的的接触率率70%；表面面粗糙度度Ra为0.44mm；支承承轴颈尺尺寸精度度为IT5。因为为主轴支支承轴颈颈是用来来安装支支承轴承承，是主主轴部件件的装配配基准面面，所以以它的制制造精度度直接影影响到主主轴部件件的回转转精度。 端部部锥孔 主轴端端部内锥锥孔（莫莫氏6号）对
7、对支承轴轴颈A、B的跳动动在轴端端面处公公差为00.0005mmm，离轴轴端面3300mmm处公公差为00.011 mmm；锥面面接触率率70%；表面面粗糙度度Ra为0.44mm；硬度度要求4550HHRC。该锥锥孔是用用来安装装顶尖或或工具锥锥柄的，其其轴心线线必须与与两个支支承轴颈颈的轴心心线严格格同轴，否否则会使使工件（或或工具）产产生同轴轴度误差差。 端部部短锥和和端面 头部短短锥C和端面D对主轴轴二个支支承轴颈颈A、B的径向向圆跳动动公差为为0.0008mmm；表表面粗糙糙度Ra为0.88mm。它是是安装卡卡盘的定定位面。为为保证卡卡盘的定定心精度度，该圆圆锥面必必须与支支承轴颈颈同
8、轴，而而端面必必须与主主轴的回回转中心心垂直。 空套套齿轮轴轴颈 空套齿齿轮轴颈颈对支承承轴颈A、B的径向向圆跳动动公差为为0.0015 mm。由由于该轴轴颈是与与齿轮孔孔相配合合的表面面，对支支承轴颈颈应有一一定的同同轴度要要求，否否则引起起主轴传传动啮合合不良，当当主轴转转速很高高时，还还会影响响齿轮传传动平稳稳性并产产生噪声声。 螺纹纹 主轴上上螺旋面面的误差差是造成成压紧螺螺母端面面跳动的的原因之之一，所所以应控控制螺纹纹的加工工精度。当当主轴上上压紧螺螺母的端端面跳动动过大时时，会使使被压紧紧的滚动动轴承内内环的轴轴心线产产生倾斜斜，从而而引起主主轴的径径向圆跳跳动。2主轴轴加工的的
9、要点与与措施图5-3 组合磨削主轴加工工的主要要问题是是如何保保证主轴轴支承轴轴颈的尺尺寸、形形状、位位置精度度和表面面粗糙度度，主轴轴前端内内、外锥锥面的形形状精度度、表面面粗糙度度以及它它们对支支承轴颈颈的位置置精度。主轴支承承轴颈的的尺寸精精度、形形状精度度以及表表面粗糙糙度要求求，可以以采用精精密磨削削方法保保证。磨磨削前应应提高精精基准的的精度。保证主轴轴前端内内、外锥锥面的形形状精度度、表面面粗糙度度同样应应采用精精密磨削削的方法法。为了了保证外外锥面相相对支承承轴颈的的位置精精度，以以及支承承轴颈之之间的位位置精度度，通常常采用组组合磨削削法，在在一次装装夹中加加工这些些表面，如
10、如图5-3所示。机机床上有有两个独独立的砂砂轮架，精精磨在两两个工位位上进行行，工位位精磨前前、后轴轴颈锥面面，工位位用角度度成形砂砂轮，磨磨削主轴轴前端支支承面和和短锥面面。主轴锥孔孔相对于于支承轴轴颈的位位置精度度是靠采采用支承承轴颈A、B作为定定位基准准，而让让被加工工主轴装装夹在磨磨床工作作台上加加工来保保证。以以支承轴轴颈作为为定位基基准加工工内锥面面，符合合基准重重合原则则。在精精磨前端端锥孔之之前，应应使作为为定位基基准的支支承轴颈颈A、B达到一一定的精精度。主主轴锥孔孔的磨削削一般采采用专用用夹具，如如图5-4所示。夹夹具由底底座1、支架2及浮动动夹头3三部分分组成，两两个支架
11、架固定在在底座上上，作为为工件定定位基准准面的两两段轴颈颈放在支支架的两两个V形块上上，V形块镶镶有硬质质合金，以以提高耐耐磨性，并并减少对对工件轴轴颈的划划痕，工工件的中中心高应应正好等等于磨头头砂轮轴轴的中心心高，否否则将会会使锥孔孔母线呈呈双曲线线，影响响内锥孔孔的接触触精度。后后端的浮浮动卡头头用锥柄柄装在磨磨床主轴轴的锥孔孔内，工工件尾端端插于弹弹性套内内，用弹弹簧将浮浮动卡头头外壳连连同工件件向左拉拉，通过过钢球压压向镶有有硬质合合金的锥锥柄端面面，限制制工件的的轴向窜窜动。采采用这种种联接方方式，可可以保证证工件支支承轴颈颈的定位位精度不不受内圆圆磨床主主轴回转转误差的的影响，也
12、也可减少少机床本本身振动动对加工工质量的的影响。主轴外圆圆表面的的加工，应应该以顶顶尖孔作作为统一一的定位位基准。但但在主轴轴的加工工过程中中，随着着通孔的的加工，作作为定位位基准面面的中心心孔消失失，工艺艺上常采采用带有有中心孔孔的锥堵堵塞到主主轴两端端孔中，如如图5-4所示，让让锥堵的的顶尖孔孔起附加加定位基基准的作作用。图54 锥堵与锥套心轴a) 锥堵 b) 锥套心轴3CAA61440车床主主轴加工工定位基基准的选选择主轴加工工中，为为了保证证各主要要表面的的相互位位置精度度，选择择定位基基准时，应应遵循基基准重合合、基准准统一和和互为基基准等重重要原则则，并能能在一次次装夹中中尽可能能
13、加工出出较多的的表面。由于主轴轴外圆表表面的设设计基准准是主轴轴轴心线线，根据据基准重重合的原原则考虑虑应选择择主轴两两端的顶顶尖孔作作为精基基准面。用用顶尖孔孔定位，还还能在一一次装夹夹中将许许多外圆圆表面及及其端面面加工出出来，有有利于保保证加工工面间的的位置精精度。所所以主轴轴在粗车车之前应应先加工工顶尖孔孔。为了保证证支承轴轴颈与主主轴内锥锥面的同同轴度要要求，宜宜按互为为基准的的原则选选择基准准面。如如车小端端120锥孔和和大端莫莫氏6号内锥锥孔时， 以与前前支承轴轴颈相邻邻而它们们又是用用同一基基准加工工出来的的外圆柱柱面为定定位基准准面（因因支承轴轴颈系外外锥面不不便装夹夹）；在
14、在精车各各外圆（包包括两个个支承轴轴颈）时时，以前前、后锥锥孔内所所配锥堵堵的顶尖尖孔为定定位基面面；在粗粗磨莫氏氏6号内锥锥孔时，又又以两圆圆柱面为为定位基基准面；粗、精精磨两个个支承轴轴颈的112锥面时时，再次次用锥堵堵顶尖孔孔定位；最后精精磨莫氏氏6号锥孔孔时，直直接以精精磨后的的前支承承轴颈和和另一圆圆柱面定定位。定定位基准准每转换换一次，都都使主轴轴的加工工精度提提高一步步。4CAA61440车床主主轴主要要加工表表面加工工工序安安排CA61140车床主主轴主要要加工表表面是775h55、80hh5、90gg5、1055h5轴颈，两两支承轴轴颈及大大头锥孔孔。它们们加工的的尺寸精精度
15、在IT55ITT6之间，表表面粗糙糙度Ra为0.440.8mm。主轴加工工工艺过过程可划划分为三三个加工工阶段，即即粗加工工阶段（包包括铣端端面、加加工顶尖尖孔、粗粗车外圆圆等）；半精加加工阶段段（半精精车外圆圆，钻通通孔，车车锥面、锥锥孔，钻钻大头端端面各孔孔，精车车外圆等等）；精精加工阶阶段（包包括精铣铣键槽，粗粗、精磨磨外圆、锥锥面、锥锥孔等）。在机械加加工工序序中间尚尚需插入入必要的的热处理理工序，这这就决定定了主轴轴加工各各主要表表面总是是循着以以下顺序序的进行行，即粗粗车调质（预预备热处处理）半精车精车淬火-回火（最最终热处处理）粗磨精磨。综上所述述，主轴轴主要表表面的加加工顺序序安排如如下：外圆表面面粗加工工（以顶顶尖孔定定位）外圆表表面半精精加工（以以顶尖孔孔定位）钻通孔孔（以半半精加工工过的外外圆表面面定位）锥孔粗粗加工（以以半精加加工过的的外圆表表面定位位，加工工后配锥锥堵）外圆表表面精加加工（以以锥堵顶顶尖孔定定位）锥孔精精加工（以以精加工工外圆面面定位）。图55 磨主轴锥孔夹具1弹簧 2钢球 3浮动夹头 4弹性套内 5支架 6底座当主要表表面加工工顺序确确定后，就就要合理理地插入入非主要要表面加加工工序序。对主主轴来说说非主要要表面指指的是
