典型轴类零件的加工工艺设计.doc

典型轴类零件的加工工艺设计4摘 要能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量本文选择了轴的加工工艺设计这一课题，主要阐述了对轴类零件的加工工艺过程,主要表现在从毛坯到成品的的过程它分为零件的热处理,大部分采用的是常见的四把火和调制处理.对典型的轴比如机床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、阶梯轴和CA6140主轴的热处理和加工工艺都有很明确的方案及选材。对轴的加工工艺流程分为:下料锻造正火机械加工调质粗车半精车精车粗磨精磨光整加工终检。对工件的装夹都采取一次性装夹满足基准重合和基准统一或者互为基准。对不同的工件采取的加工工艺有所不同。以上此法操作简便、工效提高、节省材料，能保证加工精度。对它的工艺性能也有明显的提高和使用寿命长等优点。关键词：热处理工艺轴加工工艺轴的装夹定位AbstractThrough the use of machinery manufacturing technology courses in basic theory and practice in the production of learned practical knowledge, the correct solution to a part in the positioning process. Clamping and routing process. Process to determine issues such as size, to ensure that the processing of parts qualityThis article has chosen the design process of the axis of the subject, the main shaft of the machining process, mainly in the finished product from rough to divide it into parts of the process of heat treatment, most commonly used is the four - to deal with fire and modulation. For example, a typical machine tool spindle axis, automotive axle, the internal combustion engine crankshaft, stepped shaft and spindle CA6140 process of heat treatment and processing of the program are very clear and material selection.Processing process of the axis is divided into: forging Cutting machining normalizing Rough quenched - semi-refined car - Finish - coarse grinding - Grinding - Finishing - the end of the seizure. Clamping of the work piece clamping has been taken to meet the benchmark one-time overlap and complement each other or to benchmark the benchmark reunification. Different parts of the process taken to be different. Above this method is simple, to improve work efficiency, saving materials, can guarantee the processing precision. The performance of its technology has improved and the advantages of long life.Key words: heat treatment process processing shaft axis positioning of the clamping目录第一章 前 言1第二章轴类零件的分类和技术要求2第一节 轴类零件的功用与结构特点2第二节主要技术要求3第三节轴类零件的材料和毛坯3第四节 轴类零件的预加工4第三章典型主轴类零件加工工艺分析5第一节轴类零件加工的工艺路线5第二节轴类零件加工的定位基准和装夹5第四章 轴类零件选材及工艺设计7第一节机床主轴7第二节 汽车半轴9第三节内燃机曲轴10第四节阶梯轴的加工工艺过程10第五节CA6140主轴加工工艺过程11第五章检验17第一节加工中的检验17第二节加工后的检验17结束语18谢辞19参考文献201邱宣怀.机械设计M.北京:高等教育出版社,1997.202范文慧 谭建荣.基于图形单元技术的轴类零件的设计J.机械设计2001203西北工业大学机械原理及机械零件教研室机械原理M.北京：高等教育出版社，204机械设计手册编委会机械设计册M北京：接写工业出版社200420第一章 前 言在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键、曲轴轴颈等处，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。要求以综合机械性能为主的一类结构零件的选材，还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能。实践证明，受交变应力的轴类零件、连杆螺栓等结构件，其损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的。轴类零件工艺结构的合理性、材料质量的稳定性,往往影响着整台设备的正常运转和使用寿命。对那些已经损坏或产生了严重缺陷的轴类零件,不能只是盲目地更换,还应对其破坏的频率、原因进行跟踪分析,找出问题所在,从工艺或结构上进行改进,用以提高轴类零件的使用寿命和整台设备的机械性能。第二章轴类零件的分类和技术要求第一节 轴类零件的功用与结构特点轴类零件主要用于支承传动零件（齿轮、带轮等），承受载荷、传递专矩及保证在轴上零件的圆转精度。根据轴的结构形状，轴的分类如下所示:一、 轴的分类轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。（图） 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 ） 凸 轮轴若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d12和挠性轴（L/d12）两类。二、 按承载分：转轴、心轴、传动轴。（一）转轴工作中既承受弯矩又承受转矩的轴。（二）心轴工作中承受弯距而不传递转矩的轴（固定心轴、转动心轴）。（三）传动轴工作中只传递转矩而不承受弯矩或很小弯矩的轴。三、 按轴线形状分：直轴、曲轴、钢丝软轴。（一）直轴轴心线为直线。 （二）曲轴轴心线为曲线。 （三）钢丝软轴轴心线柔软可变的曲线。 四、 按轴的形状分：光轴、阶梯轴、实轴、空心轴。 （一）光轴外径相同的轴。 （二）阶梯轴不同外径组成有台肩的轴。 （三）实心轴轴心有材料。 （四）空心轴轴心无材料。 五、 按刚柔性分：硬轴和软轴。 （一）硬轴刚性轴。 （二）软轴挠性轴。 根据轴的长度L与直径d之比，又可分为刚性轴（L /d12）和挠性轴（L /d12）两种。轴类零件通常由内外圆柱锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽、花键、横向孔及沟槽等组成。六、功用为支承传动零件（齿轮、皮带轮等）、传动扭矩、承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。第二节主要技术要求一、 尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT69，精密轴颈可达IT5。二、几何形状精度轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。三、位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.0010.005mm，而一般精度轴为0.010.03mm。此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。四、表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.160.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.632.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。第三节轴类零件的材料和毛坯合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。一、轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金钢或38CrMoAIA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。二、轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件。第四节 轴类零件的预加工轮类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断和切端面和钻中心孔。一、校正校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠。校正可在各种压力机上进行。二、切断当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。切断叮在弓锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。三、切端面钻中心孔中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。四、荒车如果轴的毛坯是向由锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以减少毛坯外国表面的形状误差，使后续工序的加工余景均匀。第三章典型主轴类零件加工工艺分析第一节轴类零件加工的工艺路线一、基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。 二、典型加工工艺路线 轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽（花键槽、沟槽）热处理磨削终检。 三、轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值。 第二节轴类零件加工的定位基准和装夹一、以工件的中心孔定位在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。三、以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 四、以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。 五、以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，见图2所示。 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书，减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。 （图2） 锥堵和锥套心轴 a)锥堵 b）锥套心轴 第四章 轴类零件选材及工艺设计轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异。而轴的工艺规程编制是生产中最常遇到的工艺工作。一、轴类零件加工的主要问题轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。二、轴类零件加工的典型工艺路线如下：毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽等热处理磨削下面介绍以车床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴阶梯轴和CA6140主轴等典型零件为例进行分析。第一节机床主轴一、在选选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点（一） 受力的大小。不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的工作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。（二） 轴承类型。如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。（三）主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至于开裂，因此在选材上应给予重视。主轴是机床中主要进零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。二、机床主轴的工作条件和性能要求（一）承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用；（二）主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦；（三）花健部分经常有磕或相对滑动。总之，该主轴是在滚动轴承中动转，承受中等负荷，转速中等，有装配精度要求，且受到一定的冲击力作用。由此确定热处理技术条件如下：（一）整体调质后硬度应为HB200230，金相组织为回火索氏体；（二）内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC4550，表面35内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体；（三）花键部分的硬度为HRC4853，金相组同上。三、选择用钢 C616车床属于中速、中负荷、在滚动轴承中工作的机床，因此选用45钢是可以的。过去此主轴曾采用45钢经正火处理后使用；后来为了提高其强度和韧性，在粗车后又增加了调质工序。而且调质状态的疲劳强度比正火为高，这对提高主轴抗疲劳性能也是很重要的。表1为45钢正火和调质后的机械性能比较。表1 45钢正火和调质后的机械性能热 处 理b(MN/)s(MN/)-1(MN/)调 质682490338正 火600340260四、主轴的工艺路线下料锻造正火粗加工（外圆留余45）调质半精车外圆（留余2.53.5），钻中心孔，精车外圆(留余0.60.7，锥孔留余0.60.7)，铣键槽局部淬火（锥孔及外锥体）车定刀槽，粗磨外圆(留余0.40.5)，滚铣花键花键淬火精磨。五、热处理工序的作用 正火处理是为了得到合适和硬度（HB170230），以便于机械加工，同时改善锻造组织，为调质处理作准备。调质处理是为了使主轴得到高的综合机械性能和疲劳强度。调质后硬度后硬度为HB200230，组织为回火索氏体。为了更好的发挥调质效果，将调质安排在粗加工后进行。内锥孔和外圆锥面部分经盐浴局部淬火和回火后得到所要求的硬度，以保证装配精度和不易磨损。六、热处理工艺 调质淬火时由于主轴各部分的直径不同，应注意谈天问题。调质后的变形虽然可以通过校直来修正，但校直时的附加应力对主轴精加工后的尺寸稳定性是不利的。为减小变形，应注意淬火操作方法。可采取预冷淬火和控制水中冷水机却时间来减小变形。花键部分可用高频淬火以减小变形和达到硬度要求。经淬火后的内锥孔和外圆锥面部分需经260300回火，花键部分需经240260回火，以消除淬火应力并达到规定的硬度值。也有用球墨铸铁制造机床主轴的，如某厂用球墨铸铁的主轴淬火后硬度为HRC5258,且变形量比45钢为小.第二节 汽车半轴汽车半轴是驱动车轮转动的直接驱动件。半轴材料与其工作条件有关，中型载重汽车目前选用40Cr钢，而重型载汽车则选用性能更高的40CrMnMo钢。一、汽车半轴的工作条件和性能一般载重汽车（载重量为2500kg）的半轴为例汽车半轴是传递扭矩的一个重要部件。汽车运行时，发动机输出的扭矩，经过多级变速和主动器传递给半轴，再由半轴传动车轮。在上坡或启动时，扭矩很大，特别在紧急制动或行驶在不平坦的道路上，工作条件更为繁重。因此半轴在工作时承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转应力的作用，要求材料有足够的抗弯强度和较好的韧性。热处理技术条件：硬 度：杆部HRC3744；盘部外圆HRC2434。金相组织：回火索氏体或回火屈氏体。弯曲度：杆中部1.8，盘都跳动2.00。二、选择用钢根据JB529-64汽车半轴技术条件规定，半轴材料可选用40Cr、40CrMo、40CrMnMo钢。同时规定调质后的半轴其金相组织淬透层应呈回火索氏体或回火屈氏体，心部（从中心到花键底半径四分之三范围内）允许有铁素体存在。根据上述技术条件，选用40Cr钢能满足要求。同时应指出，从汽车的整体性能来看，设计半轴时所采取的安全系数是比较小的。这是考虑到汽车超载运行而发生事故时，半轴首先破坏对保护后桥内的主动齿轮不受损坏是有利的。从这一点出发，半轴又是一个易损件。三、半轴的工艺路线下料锻造正火机械加工调质盘部钻孔磨花键（一）、热处理工艺分析锻造后正火，硬度为HB187241。调质处理是使半轴具有高的综合机械性能。淬火后的回火温度，根据杆部要求硬度HRC3744，选用42010回火。回火后在水中冷却，以防止产生回火脆性。同时水冷有利于增加半轴表面的压应力，提高其疲劳强度。第三节内燃机曲轴曲轴是内燃机中形状复杂而又重要的零件之一。它在工作时受到内燃机周期性变化着的气体压力、曲柄连杆机构的惯性力、扭转和弯曲应力以及冲击力等的作用。在高速内燃机中曲轴还受到扭转振动的影响，会造成很大的应力。因此，对曲轴的性能要求是保证有高的强度，一定的冲击韧性和弯曲、扭转疲劳强度，在轴颈处要求有高的硬度和耐度磨性。一、选择用钢一般以静力强度（s、b、）和冲击韧性作为曲轴的设计指标，并考疲劳强度。内燃机曲轴材料的选择主要决定于内燃机的使用情况、功率大小、转速高低以及轴瓦材料等。第四节阶梯轴的加工工艺过程图3所示为一蜗杆轴，材料选用 40Cr 钢，表 2 所示为蜗杆轴的加工工艺过程，产批量属于小批量生产。 （图3） 蜗杆轴 该轴 20j6， 17k5两外圆表面为支撑轴颈；锥体部分是装配离合器的表面；M18 1处装配圆螺母来固定轴承的轴向位置。根据外形结构其毛坯选用 50mm的圆钢（棒料），在锯床上按240mm长度下料。 表2 蜗杆轴加工工艺过程 序号 工序 名称 工序内容 定位基准 序号 工序 名称 工序内容 定位基准 1 车削 车端面 钻中心孔 粗车左边各外圆，留余量 2-3mm ，长度上留余量 1mm 掉头车右端面到 238mm ，钻中心孔 粗车右边各外圆，留余量 2-3mm 粗车蜗杆螺旋部分，留余量 外圆 外圆及中心孔 外圆及中心孔 外圆及中心孔 外圆及中心孔 3 车削 修研中心孔 精车 22mm 到尺寸， 17mm 留余量 0.2mm 车退刀槽及卡圈槽，倒角 掉头精车左侧各外圆到 26mm 、 20.2mm 、 18mm 、 16mm 及 14mm 。车退刀槽，倒角 精车蜗杆螺纹，留磨削余量 0.1mm 。精车锥面，留余量 0.2mm 。车螺纹 M18 1 、 M12 两中心孔 两中心孔 两中心孔 2 热处理 调质处理 4 热处理 淬火 5 磨削 修研中心孔，磨 17k5 、 20j6 外圆及锥面到尺寸，磨蜗杆螺纹到尺寸 两中心孔 第五节CA6140主轴加工工艺过程一、CA6140主轴技术条件的分析（一）、支承轴颈的技术要求主轴两支承轴颈的圆度允差 0.005毫米，径向跳动允差 0.005毫米，两支承轴颈的1：12锥面接触率70%，表面粗糙度Ra0.4um。支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的50，对于提高精度的机床，则不超过25%，对于高精度的机床，则应在 510之间。（二）、锥孔的技术要求主轴锥孔对支承轴颈的跳动，近轴端允差 0.005mm，离轴端300mm处允差 0.01毫米，锥面的接触率 70，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求 HRC48。（三）、短锥的技术要求短锥对主轴支承轴颈的径向跳动允差0.008mm，端面对轴颈的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。（四）、空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮的轴颈对支承轴的径向跳动允差为 0.015毫米。（五）、螺纹的技术要求这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要求。因此在加工主轴螺纹时，必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度，一般规定不超过0.025mm。从上述分析可以看出，主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。而保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，则是主轴加工的关键。二、CA6140主轴加工工艺 主轴毛坯的制造方法及热处理批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻件(一)材料在单件小批生产中，轴类零件的毛坯往往使用热轧棒料。对于直径差较大的阶梯轴，为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则往往采用锻件。单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻，在大批大量生产时则采用模锻。（二）热处理45钢，在调质处理（235HBS）之后，再经局部高频淬火，可以使局部硬度达到HRC6265，再经过适当的回火处理，可以降到需要的硬度（例如 CA6140主轴规定为 HRC52）。9Mn2V，这是一种含碳0.9%左右的锰钒合金工具钢，淬透性、机械强度和硬度均比45钢为优。经过适当的热处理之后，适用于高精度机床主轴的尺寸精度稳定性的要求。例如，万能外圆磨床 M1432A头架和砂轮主轴就采用这种材料。38CrMoAl，这是一种中碳合金氮化钢，由于氮化温度比一般淬火温度为低540550，变形更小，硬度也很高（HRC65，中心硬度HRC28）并有优良的耐疲劳性能，故高精度半自动外圆磨床MBG1432的头架轴和砂轮轴均采用这种钢材。此外，对于中等精度而转速较高的轴类零件，多选用40Cr等合金结构钢，这类钢经调质和高频淬火后，具有较高的综合机械性能，能满足使用要求。有的轴件也选用滚珠轴承钢如 GCr15和弹簧钢如 66Mn等材料这些钢材经调质和表面淬火后，具有极高的耐磨性和耐疲劳性能。当要求在高速和重载条件下工作的轴类零件，可选用18CrMnTi、20Mn2B等低碳含金钢，这些钢料经渗碳淬火后具有较高的表面硬度、冲击韧性和心部强度，但热处理所引起的变形比38CrMoAl为大。凡要求局部高频淬火的主轴，要在前道工序中安排调质处理（有的钢材则用正火）, 当毛坯余量较大时(如锻件)，调质放在粗车之后、半精车之前，以便因粗车产生的内应力得以在调质时消除；当毛坯余量较小时（如棒料），调质可放在粗车（相当于锻件的半精车）之前进行。高频淬火处理一般放在半精车之后，由于主轴只需要局部淬硬，故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工，如车螺纹、铣键槽等工序，均安排在局部淬火和粗磨之后。对于精度较高的主轴在局部淬火及粗磨之后还需低温时效处理，从而使主轴的金相组织和应力状态保持稳定。三、定位基准的选择对实心的轴类零件，精基准面就是顶尖孔，满足基准重合和基准统一，而对于象CA6140A的空心主轴，除顶尖孔外还有轴颈外圆表面并且两者交替使用，互为基准。四、加工阶段的划分主轴加工过程中的各加工工序和热处理工序均会不同程度地产生加工误差和应力，因此要划分加工阶段。主轴加工基本上划分为下列三个阶段。（一）、粗加工阶段1）毛坯处理 毛坯备料、锻造和正火2）粗加工 锯去多余部分，铣端面、钻中心孔和荒车外圆等（二）、半精加工阶段）半精加工前热处理 对于45钢一般采用调质处理以达到220240HBS。 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。（三）、精加工阶段1）精加工前热处理 局部高频淬火2）精加工前各种加工 粗磨定位锥面、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以保证主轴最重要表面的精度。五、加工顺序的安排和工序的确定具有空心和内锥特点的轴类零件，在考虑支承轴颈、一般轴颈和内锥等主要表面的加工顺序时，可有以下几种方案。（一）外表面粗加工钻深孔外表面精加工锥孔粗加工锥孔精加工；（二）外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工锥孔精加工外表面精加工；（三）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。针对CA6140车床主轴的加工顺序来说，可作这样的分析比较：第一方案：在锥孔粗加工时，由于要用已精加工过的外圆表面作精基准面，会破坏外圆表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。第二方案：在精加工外圆表面时，还要再插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。另外，在加工锥孔时不可避免地会有加工误差（锥孔的磨削条件比外圆磨削条件差人 加上锥堵本身的误差等就会造成外圆表面和内锥面的不同轴，故此方案也不宜采用。第三方案：在锥孔精加工时，虽然也要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，磨削力不大；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；加上这一方案的加工顺序，可以采用外圆表面和锥孔互为基准，交替使用，能逐步提高同轴度。经过这一比较可知，象CA6140主轴这类的轴件加工顺序，以第三方案为佳。通过方案的分析比较也可看出，轴类零件各表面先后加工顺序，在很大程度上与定位基准的转换有关。当零件加工用的粗、精基准选定后，加工顺序就大致可以确定了。因为各阶段开始总是先加工定位基准面，即先行工序必须为后面的工序准备好所用的定位基准。例如CA6140主轴工艺过程，一开始就铣端面打中心孔。这是为粗车和半精车外圆准备定位基准；半精车外圆又为深孔加工准备了定位基准；半精车外圆也为前后的锥孔加工准备了定位基准。反过来，前后锥孔装上锥堵后的顶尖孔，又为此后的半精加工和精加工外圆准备了定位基准；而最后磨锥孔的定位基准则又是上工序磨好的轴颈表面。六、工序的确定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则（一）工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圆表面粗车之后，是为了要有较精确的轴颈作为定位基准面，以保证深孔加工时壁厚均匀。（二）对各表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。为了改善金属组织和加工性能而安排的热处理工序，如退火、正火等，一般应安排在机械加工之前。为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序，如调质、时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前。七、大批生产和小批生产工艺过程的比较（一）定位基准的选择表3不同生产类型下主轴加工定位基准的选择工 序 名 称定 位 基 准 面大 批 生 产小 批 生 产加工顶尖孔毛坯外圆划 线粗车外圆顶尖孔顶尖孔钻深孔粗车后的支承轴颈夹一端，托另一端半精车和精车两端锥堵的顶尖孔夹一端，顶另一端粗、精磨外锥两端锥堵的顶尖孔两端锥堵的顶尖孔粗、精磨外国两端锥堵的顶尖孔两端锥堵的顶尖孔粗、精磨难孔两支承轴颈外表面或靠近两支承轴颈的外圆表面夹小端，托大端（二）轴端两顶尖孔的加工在单件小批生产时，多在车床或钻床上通过划线找正加工。在成批生产时，可在中心孔钻床上加工。专用机床可在同一工序中铣出两端面并打好顶尖孔。（三）外圆表面的加工在单件小批生产时，多在普通车床上进行；而在大批生产时，则广泛采用高生产率的多刀半自动车床或液压仿形车床等设备。 （四）深孔加工在单件小批生产时，通常在车床上用麻花钻头进行加工。在大批量生产中，可采用锻造的无缝钢管作为毛坯，从根本上免去了深孔加工工序；若是实心毛坯，可用深孔钻头在深孔钻床上进行加工；如果孔径较大，还可采用套料的先进工艺。（五）花键轴加工在单件小批生产时，常在卧式铣床上用分度头分度以圆盘铣刀铣削；而在成批生产（甚至小批生产）都广泛采用花键滚刀在专用花键轴铣床上加工。（六）前后支承轴颈以及与其有较严格的位置精度要求的表面精加工，在单件小批生产时，多在普通外圆磨床上加工；而在成批大量生产中多采用高效的组合磨床加工。八、主轴加工中的几个工艺问题（一）锥堵和锥堵心轴的使用 对于空心的轴类零件，若通孔直径较小的轴，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度锥面，代替中心孔。而当通孔直径较大时，则不宜用倒角锥面代之，一般都采用锥堵或锥堵心轴的顶尖孔作为定位基准。使用锥堵或锥堵心轴时应注意事项：1）一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差。2）锥堵心轴要求两个锥面应同轴，否则拧紧螺母后会使工件变形。（二）顶尖孔的研磨因热处理、切削力、重力等的影响，常常会损坏顶尖孔的精度，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。常用的研磨方法有以下几种。1）用铸铁顶尖研磨2）用油石或橡胶轮研磨3）用硬质合金顶尖刮研4）用中心孔磨床磨削（三）深孔加工一般孔的深度与孔径之比 l/d5就算深孔。CA6140主轴内孔l/d=18，属深孔加工。1、加工方式加工深孔时，工件和刀具的相对运动方式有三种：1）工件不动，刀具转动并送进。这时如果刀具的回转中心线对工件的中心线有偏移或倾斜。加工出的孔轴心线必然是偏移或倾斜的。因此，除笨重或外形复杂而不便于转动的大型工件外，一般不采用。2）工件转动，刀具作轴向送进运动。这种方式钻出的孔轴心线与工件的回转中心线能达到一致。如果钻头偏斜，则钻出的孔有锥度；如果钻头中心线与工件回转中心线在空间斜交，则钻出的孔的轴向截面是双曲线，但不论如何，孔的轴心线与工件的回转中心线仍是一致的，故轴的深孔加够采用这种方式。3）工件转动，同时刀具转动并送进。由于工件与刀具的回转方向相反，所以相对切削速度大，生产率高，加工出来的孔的精度也较高。但对机床和刀杆的刚度要求较高，机床的结构也较复杂，因此应用不很广泛。2、深孔加工的冷却与排屑在单件、小批生产中，加工深孔时，常用接长的麻花钻头，以普通的冷却润滑方式，在改装过的普通车床上进行加工。为了排屑，每加工一定长度之后，须把钻头退出。这种加工方法，不需要特殊的设备和工具。由于钻头有横刃，轴向力较大，两边切削刃又不容易磨得对称，因此加工时钻头容易偏斜。此法的生产率很低。在批量生产中，深孔加工常采用专门的深孔钻床和专用刀具，以保证质量和生产率。这些刀具的冷却和切屑的排出，很大程度上决定于刀具结构特点和冷却液的输入方法。目前应用的冷却与排屑的方法有两种：1）内冷却外排屑法加工时冷却液从钻头的内部输入，从钻头外部排出。高压冷却液直接喷射到切削区，对钻头起冷却润滑作用，并且带着切屑从刀杆和孔壁之间的空间排出。2）外冷却内排屑法 冷却液从钻头外部输入，有一定压力的冷却液经刀杆与孔壁之间的通道进入切削区，起冷却润滑作用，然后经钻头和刀杆内孔带着大量切屑排出。第五章检验第一节加工中的检验自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的