机械制造工艺课件 学习情境1-任务2-任务实施1 CA6140车床主轴的工艺路线拟定

CA6140车床主轴的工艺路线拟定机械制造工艺主轴主要表面的加工顺序在很大程度上取决于定位基准的选择。轴类零件本身的结构特征和主轴上各主要表面的位置精度要求都决定了以轴线为定位基准是最理想的。这样既基准统一，又使定位基准与设计基准重合。一般多以外圆为粗基准,以轴两端的顶尖孔为精基准。1.定位基准的选择一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定任务实施(1)当各加工表面间相互位置精度要求较高时,最好在一次装夹中完成各个表面的加工。(2)粗加工或不能用两端顶尖孔定位(如加工主轴锥孔)时,为了提高工件加工时工艺系统的刚度，可只用外圆表面定位或用外圆表面和一端中心孔作为定位基准。在加工过程中，应交替使用轴的外圆和一端中心孔作为定位基准,以满足相互位置精度要求。(3)主轴是带通孔的零件,在通孔钻出后将使原来的顶尖孔消失。为了仍能用顶尖孔定位，一般均采用带有顶尖孔的锥堵或锥度心轴，如图1-59所示。当主轴孔的锥度较大(如铣床主轴)时,可采用锥度心轴;当主轴锥孔的锥度较小(如CA6140车床主轴)时,可采用锥堵。

具体选择时还要注意以下事项:

具体选择时还要注意以下事项:(a)锥堵

(b)锥度心轴图1-59锥堵与锥度心轴使用的锥度心轴和锥堵应具有较高的精度并尽量减少其安装次数。锥堵和锥度心轴上的中心孔既是其本身制造的定位基准,又是主轴外圆精加工的基准，因此必须保证锥堵或锥度心轴上的锥面与中心孔有较高的同轴度。若为中小批生产,则工件在锥堵上安装后一般中途不更换。若外圆和锥孔需反复多次互为基准进行加工,则在重装锥堵或锥度心轴时,必须按外圆找正,或重新修磨中心孔。注意工艺过程一开始就以外圆作为粗基准铣端面、钻中心孔,为粗车准备了定位基准,而粗车外圆则为钻深孔准备了定位基准;此后,为了给半精加工、精加工外圆准备定位基准,又先加工好前、后锥孔，以便安装锥堵,即可用锥堵上的两个中心孔作为定位基准;最后,在磨锥孔前磨好轴颈表面，目的是将支承轴颈作为定位基准。上述定位基准选择兼顾各道工序,也体现了互为基准原则。从以上分析来看,主轴加工工艺过程中选择定位基准需要这样考虑安排:根据粗、精加工分开原则来划分加工阶段极为重要。这是由于主轴毛坯余量较大且不均匀,当切除大量金属后,会引起内应力重新分布而变形。因此，主轴加工通常以主要表面加工为主线，划分为三个阶段:粗加工阶段,包括粗车各外圆、钻中心通孔等;半精加工阶段,包括半精车各外圆及两端锥孔、精车中心通孔等;精加工阶段,包括粗、精磨各外圆或锥孔。其他次要表面适当穿插在各个阶段进行。各阶段的划分大致以热处理为界,将整个加工过程按粗、精加工划分为不同的阶段,这是制定工艺规程的一个原则，目的是保证加工质量和降低生产费用。对于一般精度的主轴,精磨为最终工序。对于精密主轴，还应有光整加工阶段。2.加工阶段的划分一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定在主轴加工的整个工艺过程中，应安排足够的热处理工序,以保证主轴力学性能及加工精度要求,并改善工件加工性能。一般在主轴毛坯锻造后,首先安排正火处理,以消除锻造内应力、细化晶粒,从而改善加工时的切削性能。在粗加工阶段,经过粗车、钻孔等工序,主轴的大部分加工余量被切除。粗加工过程中切削力和发热都很大,在力和热的作用下,主轴产生很大内应力,通过调质处理可消除内应力，代替时效处理,同时可以得到所要求的韧性,因此粗加工后应安排调质处理。3.热处理工序的安排一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定半精加工后,除重要表面外,其他表面均已达到设计尺寸。重要表面仅剩精加工余量，这时可对支承轴颈、配合轴颈、锥孔等安排淬火处理,使之达到设计的硬度要求,保证这些表面的耐磨性，而后续的精加工工序可以消除淬火变形。3.热处理工序的安排一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定对主轴零件一般是准备好中心孔后,先加工外圆,再加工内孔，并注意粗、精加工分开进行。在CA6140车床轴加工工艺中,以热处理为标志,调质处理前为粗加工,淬火处理前为半精加工,淬火后为精加工。这样把各阶段分开后,保证了主要表面的精加工最后进行,不致因其他表面加工时的应力影响主要表面的精度。4.机械加工顺序的安排一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定机械加工顺序的安排依据“基面先行,先粗后精,先主后次”的原则进行。在安排主轴工序的次序时，还应注意以下几点:(1)深孔加工应安排在调质以后、外圆粗车或半精车之后进行。因为调质处理变形较大，所以若深孔产生弯曲变形将难以纠正,不仅影响以后机床使用时棒料的通过,而且会引起主轴高速旋转的不平衡。此外,深孔加工还应安排在外圆粗车或半精车之后，以便有一个较精确的轴颈作为定位基准,保证孔与外圆同心,使主轴壁厚均匀。若仅从定位基准方面考虑,希望始终用中心孔定位，避免使用锥堵,那么深孔加工以安排到最后为好，但深孔加工是粗加工，发热量大，破坏外圆加工精度,因此深孔加工只能在半精加工阶段进行。(2)外圆表面加工时应先加工大直径外圆，然后加工小直径外圆,以免一开始就降低了工件的刚度。在安排主轴工序的次序时，还应注意以下几点:(3)主轴上的花键、键槽等次要表面的加工一般应安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前进行。因为如果在精车前磨出键槽,那么一方面，在精车时将因断续切削而产生振动，既影响加工质量,又容易损坏刀具;另一方面,键槽的尺寸要求也难以保证。这些表面加工也在不宜安排在主要表面精磨后进行，以免破坏主要表面的精度。(4)主轴上螺纹表面加工宜安排在主轴局部淬火之后进行，以免由于淬火后的变形而影响螺纹表面和支承轴颈的同轴度。外圆表面粗加工(以顶尖孔定位)外圆表面半精加工(以顶尖孔定位)钻通孔(以半精加工过的外圆表面定位)锥孔粗加工(以半精加工过的外圆表面定位,加工后配锥堵)外圆表面精加工(以锥堵顶尖孔定位)锥孔精加工(以精加工外圆面定位)综上所述,主轴主要表面的加工顺序安排如下主轴的前端锥孔是安装顶尖或定位心轴的定位基准,它的质量直接影响到车床的质量，所以主轴锥孔磨削是轴加工的关键工序。对主轴前端锥孔,除对其本身精度、接触面积有较高要求外,对它的中心线与轴的支承轴颈的同轴度也有较严格的要求。为了满足同轴度的要求,轴的锥孔磨削工序一般选支承轴颈为定位基准。5.主轴锥孔的磨削一、CA6140车床主轴工艺路线的拟定单件小批生产时，可在一般磨床上进行加工。尾端夹持在四爪卡盘上,前端用中心架支承在前锥附近的精密外圆上,经过严格校正后方可进行加工。这种方法辅助时间长，生产率低，质量不稳定。成批生产时大多采用专用夹具进行加工。如图1-60所示,夹具由底座、支架及浮动夹头三部分组成，两个支架固定在底座上,作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块上,V形块镶有硬质合金，以提高耐磨性，并减少工件轴颈的划痕,工件的中心高应正好等于磨头砂轮轴的中心高,否则将会使锥孔母线呈双曲线,影响内锥孔的接触精度。1一弹簧;2-钢球;3一浮动夹头;4一弹性套;5一支架;6-底座后端的浮动夹头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内,工