大型、精密轴类零件的加工

1、目录概述概述1普通机床主轴加工工艺过程及其分析普通机床主轴加工工艺过程及其分析2精密轴类零件加工工艺特点精密轴类零件加工工艺特点3轴类零件加工中的几个主要工艺问题轴类零件加工中的几个主要工艺问题4添加文字（楷体 20号）6一、概述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轴类零件的特点支撑传动零件承受载荷传递扭矩轴类零件的作用轴类零件的分类光滑轴阶梯轴空心轴异形轴1.轴类零件的功用与结构特点轴类零件的功用与结构特点一、概述一、概述加工精度加工精度表面粗糙度表面粗糙度2. 轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求1) 尺寸精度尺寸精度2）几何形状精度）几何形

2、状精度一般支承轴颈的表面粗造度为Ra0.630.16um，配合轴颈的表面粗造度为Ra2.50.63um。）相互位置精度）相互位置精度主要轴颈的直径尺寸精度根据使用要求通常为IT6IT9，甚至为IT5。主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm，高精度轴为0.0010.005mm一、概述3. 轴类零件的材料和毛坯轴类零件的材料和毛坯（1 1）轴类零件的材料）轴类零件的材料 一般轴类零件常用45号钢，并根据工作条件不同采用不同的热处理工艺。 对于中等精度、转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金结构钢。 精度较高的

3、轴，有时还用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料。 对于在高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMnAlA等氮化钢。（2 2）轴类零件的毛坯）轴类零件的毛坯 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件。只有某些大型的、结构复杂的轴，才采用铸件。一、概述一般渗碳钢的轴类零件加工工艺路线:备料锻造正火打顶尖孔粗车半精车、精车渗碳(或碳氮共渗)淬火、低温回火粗磨次要表面加工精磨。4. 轴类零件的一般加工工艺路线轴类零件的一般加工工艺路线一般精度调质钢的轴类零件加工工艺路线:备料锻造正火(退火)打顶尖孔 粗车调质半精车、精车表面淬火、回火粗磨次要

4、表面加工精磨。精密氮化钢轴类零件的加工工艺路线：备料锻造正火(退火)打顶尖孔粗车调质半精车、精车低温时效粗磨氮化处理次要表面加工精磨光磨。整体淬火轴类零件的加工工艺路线：备料锻造正火（退火）打顶尖孔粗车调质半精车、精车次要表面加工整体淬火粗磨低温时效精磨。一一般般加加工工工工艺艺路路线线二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析主轴的支承轴颈是主轴的装配基准，它的制造精度直接影响 到主轴部件的旋转精度，故对它提出很高的技术要求。主轴的技术条件分析主轴的技术条件分析主轴前端锥孔是安装顶尖等小型夹具或工具锥柄的，其中心 线必须与支承轴颈中心线严格同轴。主轴前端圆锥面是安装卡盘等较大型夹具的重要表面，其中

5、心线必须与支承轴颈中心线同轴。主轴轴向定位面与主轴旋转中心线必须垂直，否则会引起主轴周期性的轴向窜动。因此，必须控制其垂直度要求。主主轴轴的的技技术术条条件件分分析析二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析现以现以2所示所示的一种车床主轴为例进行分析的一种车床主轴为例进行分析二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析2主轴加工工艺过程主轴加工工艺过程该主轴所用材料为45号钢，锻件，大批量生产，因此确定图2所示的主轴加工工艺路线为:备料-锻造-正火-粗加工-调质-半精加工-锥孔及外锥体的局部淬火、回火-精车-粗磨-铣花键、键槽-花键淬火、回火-粗、精磨(外圆、锥孔、外锥体)。其加工工艺过程见表-1。二、普

6、通机床主轴加工工艺过程及其分析表表1 主轴加工工艺过程主轴加工工艺过程外圆 深孔钻床 钻深孔 10一夹一 仿形车床 仿形车小端各部 9顶尖孔 普通车床 车大端各部 8热处理 调质220250HBS 7顶尖孔 普通车床 粗车各外圆面 6专用机床 铣端面打顶尖孔 5锯头 4热处理，正火 3立式精锻机 精锻 2备料 1定位基z设备 工序内容 工 二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析表表1 主轴加工工艺过程主轴加工工艺过程顶尖孔 花键铣床 粗精铣花键 18顶尖孔 万能外圆磨 粗磨外锥体 17外圆 内圆磨床 粗磨内锥孔 16顶尖孔 万能外圆磨床 粗磨两支承轴颈 15顶尖孔 数控车床 精车各外圆并切槽 1

7、4锥孔及外锥面局部高频淬火4550HRC 13外圆 普通车床 车大端锥孔（配莫氏6号锥堵），车外短 12外圆普通车床 车小端内锥面（配120锥堵） 11二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析表表1 主轴加工工艺过程主轴加工工艺过程检查 按图样技术要求项目检查 24外圆 主轴锥孔磨 精磨莫氏6号内锥孔 23顶尖孔 专用组合磨 精磨外锥体 22顶尖孔 万能外圆磨 粗精磨各外圆及两端面M、N 21热处理：花键淬火、回火 20外圆 立铣 铣键槽 19二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析3主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析（1 1） 合理选择定位基准合理选择定位基准 轴类零件加工中多数工序用的定位基

8、准是顶尖孔。本例中大部分工序均采用顶尖孔作为定位基准，由于本例中通孔加工在第10道工序，故在此之前使用顶尖孔定位，在此之后则利用锥孔配以锥堵定位，仍相当于顶尖孔定位（2 2）合理安排热处理工序合理安排热处理工序 应合理地安排足够的热处理工序，以保证主轴的力学性能及加工精度要求，并改善切削加工性能。其中正火、调质属于预备热处理， 锥孔及外锥体的局部淬火、回火与花键的淬火、回火属于最终热处理。二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析3主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析 划分加工阶段划分加工阶段 由于主轴的加工精度要求高，必须将主轴的加工过程按粗、精分开的原则划分阶段，在粗加工和半精加工中产生的变

9、形和误差在下阶段中予以消除和纠正。最好粗、精加工阶段之间要间隔一些时间，让上道工序产生的内应力逐步消失。工序7调质热处理之前为粗加工阶段，工序13表面淬火以前的工序，为各主要表面的半精加工阶段，表面淬火以后的工序，是精加工阶段；要求较高的支承轴颈和莫氏6号锥孔的精加工，放在最后进行。 合理安排工序顺序合理安排工序顺序 在安排工序顺序时，首先要与定位基准的选择相适应，当粗、精基准选定后，加工顺序就大致确定了。因为各阶段加工开始时总是先加工基准面，后加工其它面。本例中顶尖孔、支承轴颈定位面的加工，均安排在各加工阶段开始时完成，这样，有利于加工时有比较精确的定位基准面，以减小定位误差，保证加工质量。

10、三、精密轴类零件加工工艺特点(1)选择毛坯材料。 (2)中心孔(或两端孔60倒角)的研磨。 (3)明确加工工艺路线。 (4)合理安排热处理工序。 精密精密轴类轴类零件零件加工加工工艺工艺特点特点三、精密轴类零件加工工艺特点现以现以3所示所示的一精密主轴主轴为例进行分析的一精密主轴主轴为例进行分析三、精密轴类零件加工工艺特点60倒角 修研倒角，粗磨各外圆留磨量0.8mm，45mm和50mm外圆备上中心架用 磨 9中温时效 热处理 860倒角，外圆，中心架 研倒角，半精车各外圆和轴肩及端面留加工余量1mm,车锥孔留加工余量2mm，倒角6 车 7吊挂在炉内高温时效 热处理 6外圆，顶尖孔 粗车各外圆

11、留加工余量2mm,割试片（金相检验用），钻中心通孔留加工余量3mm，两端60倒角（工艺用） 车 5调质 热处理 4外圆，顶尖孔 荒车两端面，钻顶尖孔，荒车各外圆留加工余量5mm 车 3退火 热处理 2自由锻造 锻 1定位及夹紧 工 序 内 容 工序名称 工序号 三、精密轴类零件加工工艺特点外圆，中心架 拆去两端防氮化堵头，修光锥孔，两端装上工艺堵头 车 17工件与试片一起氮化，检验氮化深度0.450.6mm，零件上进行硬度检查 氮化 16锐边倒钝，两端装防氮化堵头 钳 15外圆，扁平面 铣右端两处扁平面55mm和70mm及铣12mm深9mm 铣 14外圆，中心架 磨锥孔及60倒角、左端内孔各处

12、，34磨至33.2mm，备装堵头用 磨 1360倒角 磨各部外圆留余量0.15mm，螺纹部分留余量0.7mm（备去氮化层用），上中心架处外圆尺寸一批要一致 磨 12外圆，中心架 60倒角扩孔28.2mm和21.5mm至尺寸，精车端面、锥孔和60倒角，精车各外圆留加工余量0.4mm，车空刀槽，车左端螺纹部分留加工余量1mm（备去氮化层用） 车 11磁粉探伤 检验 10Produced by iss i三、精密轴类零件加工工艺特点18磨 精磨各外圆留磨量0.08mm，50mm和45mm两处一批尺寸要一致，备上中心架用，检验后拆工艺堵头 两端顶尖孔 19磨 内磨右端锥孔留磨量0.05mm及倒角，内磨

13、右端各孔及端面至图纸要求 外圆，中心架 20热处理 定性处理 21车 精车M361.5-5H螺纹至图纸要求，装两端堵头 外圆，中心架 22磨 精磨46mm和M481.5-4h螺纹大径至图纸要求，其他外圆留磨量0.04mm 两端顶尖孔 23磨 精磨外螺纹三处至图纸要求 两端顶尖孔24磨 精细磨外圆至图纸要求，两处50mm和45mm与轴承内环配磨至图纸要求 两端顶尖孔 25磨 主轴与主轴套筒部装后精细磨主轴锥孔 四、轴类零件加工中的几个主要工艺问题1锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的使用 对于空心轴类零件，在深孔加工完后，为了尽可能使各工序的定位基准统一，一般采用锥堵或锥堵心轴的顶尖孔作为定位基准。当轴件锥孔锥度小时，适于采用锥堵；当锥孔锥度较大时，应采用锥堵心轴。图4和图5是锥堵和锥堵心轴的简图。 使用锥堵或锥堵心轴时应注意: 一般不中途更换或重新安装，以避免多次更换或安装引起的误差。 用锥堵心轴时，两个锥堵的锥面要求同轴，否则螺母拧紧后会使工件变形。图5所示的结构比较合理。 安装锥堵或者锥堵心轴时，不能用力过大，尤其是对壁厚较薄的空心主轴，以免引起变形。使用塑料或尼龙制的心轴有良好的效果。四、轴类零件加工中的几个主要工艺问题图4