【文章內容簡介】 工序是用來改善材料的性能及消除內應力的。熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的要求。 （ 1）預備熱處理 預備熱處理安排在機械加工之前，以改善切削性能、消除毛坯制造時的內應力為主要目的。預備熱處理常用的方法有正火、退火、調質等 。 （ 2）最終熱處理 最終熱處理安排在半精加工以后和磨削加工之前，主要用于提高材料的強度和硬度，如淬火 回火。由于淬火后材料的塑性和韌性很差，有很大的內應力，易于開裂，組織不穩(wěn)定，材料的性能和尺寸要發(fā)生變化等原因，所以淬火后必須進行回火。調質也作最終熱處理。 （ 3）去除應力處理 最好安排在粗加工之后，精加工以前，如人工時效、退火等。為了避免過多的運輸量，對于精度要求不太高的零件，一般把去除應力的人工時效和退火放在毛坯進入機械加工車間之前進行。 輔助工序 輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺 、去磁、清洗和涂防銹漆等。其中檢驗工序是主要的輔助工序，它是監(jiān)控產(chǎn)品質量的主要措施，除了各工序工人自行檢驗外，還必須在下列情況下安排單獨的檢驗工序： a. 粗加工階段結束之后； b. 重要工序之后； c. 送往外車間加工的前后，特別是熱處理前后； d. 特種性能檢驗之前。 工序集中與分散是擬定工藝路線的兩個不同原則。工序分散是將零件各個表面的加工分得很細，工序多，工藝路線長，而每道工序所包含的內容卻很少。工序集中則相反，零件的加工只集中在少數(shù)幾道工序里完成，而每道工序所包含的加工內容卻很多。 工 序集中的特點 （ 1） 便于采用高效專用設備和工藝裝備，來大大提高生產(chǎn)率； （ 2） 減少了設備數(shù)量，相應的減少了操作工人的數(shù)量和生產(chǎn)面積； （ 3） 減少了工序數(shù)目，減少了運輸工作量，簡化了生產(chǎn)計劃工作，縮短了生產(chǎn)周期； （ 4） 減少了工件安裝次數(shù)，不僅有利于提高勞動生產(chǎn)率，而且有利于保證各加工表面之間的相互位置精度； （ 5） 因為采用了專用的設備和專用工藝裝備數(shù)量多而復雜，所以機床和工藝裝備的調整、維修費事，生產(chǎn)準備工作量很大。 工序分散的特點 （ 1） 采用比較簡單的機床和工藝裝備，調整容易； （ 2） 由于工序 內容簡單，有利于選擇合理的切削用量，也有利于平衡工序時間，組織流水線生產(chǎn)； （ 3） 生產(chǎn)準備工作量小，容易適應產(chǎn)品更換； （ 4） 對操作工人的技術要求低，或只需要經(jīng)過較短時間的訓練； （ 5） 設備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大。 在一般情況下，單件小批生產(chǎn)中為簡化生產(chǎn)計劃工作，只能采用工序集中原則，但多應用臥式機床，在大批大量生產(chǎn)中工序則可以集中也可以分散。 加工階段的劃分 由于主軸的精度要求高 ,并且在加工過程中要切除大量金屬 ,因此 ,必須將主軸的加工過程劃分為幾個階段 ,將粗加工和 精加工分別安排在不同的階段中 . XZ305 主軸加工過程大致可分為三個階段 : （ 1）粗加工階段 :毛坯備料、鍛造和正火 :鋸掉多余部分、銑端面打中心孔和粗車外圓等 這階段的主要目的是 :用大的切削用量切除大部分余量 ,把毛坯加工至接近 工件的最終形狀和尺寸 ,只留下少量的加工余量 .通過這階段還可以及時發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋等缺陷 ,作出相應措施 . (2)半精加工階段 對于 38 一般采用調質處理達到 HB345 車工藝錐面 (定位錐孔 )、半精車外圓端面和鉆深孔等 這階段的 主要目的是 :為精加工作好準備 ,尤其是為精加工作好基面準備 .對于一些要求不高的表面 ,在這階段達到圖紙規(guī)定的要求 . (3)精加工階段 局部淬火 粗磨工藝錐面 (定位錐孔 )、粗磨外圓、銑鍵槽等 (3)精加工 精磨外圓和內錐面及孔、磨螺紋等以保證主軸最重要表面的精度 這階段的主要目的是 :把各表面加工到圖紙規(guī)定的要求 . 根據(jù)粗、精加工分開原則來劃分階段 ,極為必要 .這是由于加工過程中熱處 理、切削力、切削熱、夾緊力等對工件產(chǎn)生較大的加工誤差和應力 ,為 了消除前一道工序的加工誤差和應力 ,需要進行另一次新加工 ,不過這一次加工所帶來的誤差和應力總是要比前一次小 .因此 ,加工次數(shù)增多以后 ,精度便逐漸提高 .精度要求越高加工次數(shù)越多 . 熱處理后出現(xiàn)變形是顯而易見的，象正火、調質和淬火等工序往往使工件彎曲或扭曲，而且調質和淬火后，往往伴隨著產(chǎn)生內應力，因此，熱處理之后，經(jīng)常需要安排一次機械加工（如車削或磨削），以糾正零件的變形和消除一部份內應力。但機械加工之后，由于工件的內應力重新平衡，又會留下新的變形和新的加工應力，雖其數(shù)值比未加工之前大為減少，但必須用新的機械加工方 法加以消除，故在粗磨之后又需進行半精磨、精磨等工序。對于精度要求高的主軸，又需在在粗磨或精車之后進行低溫時效處理，以提高軸件的尺寸精度穩(wěn)定性。 由于粗加工之前，毛坯余量較大，而且余量往往不均，因而在粗加工中需用大的切 削力，并常常因此產(chǎn)生大量切削熱，使軸件在加工中產(chǎn)生熱變形和受力變形，而出現(xiàn)形狀誤差（如鼓形和鞍形）；由于外圓余量不均又將出現(xiàn)不圓度、錐度等，同時也出現(xiàn)大量的加工應力。故粗加工之后要進行半精加工（如半精車、精車等），這也是鍛件毛坯比幫料毛坯多車一次的原因。此后即使不插入熱處理工序，也往往在半精車加 工之后進行淬火處理，因而又需進一步進行一系列的精加工。后一次加工所帶來的切削力和惹來熱量，均比前一次?。ㄒ蚱溆嗔恐饾u減小），因而出現(xiàn)的誤差和應力也隨之減小，這就是進行多次加工能提高精度的原因。 因此，粗、精加工不能在同一次安裝中完成，而應當把粗、精加工分為兩個工序或者在不同的機床上進行，最后粗、精加工間隔，讓上道工序加工的內應力逐步消失（自然時效）。還需指出，粗加工機床要求功率達和剛度好，要能承受大的切削力，而精加工則要求機床精度高。若以精加工機床進行粗加工，易于喪失精度和降低機床壽命，從機床保養(yǎng)角度來看， 粗、精加工也應分開。 劃分加工階段的目的 （ 1）利于保證加工質量。粗加工階段中切除較多的加工余量，生產(chǎn)的切削力和切削熱都比較大，因而工藝系統(tǒng)受力變形、受熱變形及工件內應力變形較大，不可能達到高的加工精度和表面粗糙度及表面質量。因此，需要在后續(xù)階段逐步減少加工余量，來逐步修正工件的變形。同時，各加工階段之間的時間間隔相當于自然時效，有利于消除零件的內應力，使工件有變形的時間，以便于在后續(xù)工序中加以修正，從而保證零件的加工質量。 （ 2）便于合理使用機床 粗加工時可采用功率大、精度低的高效機床；精加 工時可采用相應的精加工機床，這樣，不但發(fā)揮了機床各自的性能特點，也延長了高精度機床的使用壽命。 （ 3）便于安排熱處理工序 為了在機械加工工序中插入必要的熱處理工序，同時使熱處理發(fā)揮充分的效果，這就自然而然地把機械加工工藝規(guī)程劃分為幾個加工階段，并且每個階段各有其特點及應該達到的目的。 此外，劃分了加工階段，可帶來下列兩個有利條件： a 粗加工各表面后可及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時報廢或修補，以免繼續(xù)進行精加工而浪費工時和制造費用。 b精加工工序安排在最后，可保護精加工后的表面少受損傷或不受損傷。 基于以上工 藝因素的考慮，初步擬定工藝路線如表 所示： 表 工藝路線 表 工序號 工序內容 定位基準 設備 1 鍛造毛坯 2 毛坯退火處理 3 粗車 齊兩端總長 508mm, 兩端各鉆 4mm 頂尖孔，粗車各外圓面，均放余量 中心孔 CA6140 4 調質 外圓徑向跳動小于 1mm,吊掛進行 ， T250 5 車 試 片 在 M55 處割取，試樣厚度為 8mm,銳邊倒角 45176。，在零件端面和試樣外圓作同樣的編號 CA6140 6 磨試樣 平磨試樣兩面至粗糙度為 M7132 7 金相檢驗 將試樣在淬火車間進行檢驗，檢驗合格后方可轉入下道工序進行生產(chǎn)，試樣由淬火車間檢驗員妥存 8 精車兩端面 車至粗糙度為 um 支撐主軸頸 w490 兩端各鉆 ￠ 4mm的頂尖孔 支撐主軸頸 w490 精車各外圓及各槽 支撐主軸頸 w490 、 .擴孔 鉆 ￠ 27的深孔（深度大于 272mm）擴 ￠ 28的孔 支撐主軸頸 Z35 、擴 ￠ 35的孔 Z35 車右端面 ￠ 38H7至 ?? 支撐主軸頸 w490 14 車 7： 24 的錐孔及內孔 滲氮處理硬度， HRC64~68，深度,各外圓徑向跳動不大于,鍵槽應加以保護，不使?jié)B氮 w490 磨右端面 ￠ 38H7至 ?? M1432 頂尖孔 M1432 17 劃 劃線切割用線 中心線 切大端面 16K7 槽至 ? KX250A 銑鍵槽 12N9 外圓表 面 X51 、攻螺紋 鉆大端面各孔，并攻螺紋 Z52 消除應力（ 550℃ ~600℃），吊掛進行 磨 7： 24 的錐孔 外圓表面 M1432 局部氮化處理 清理兩端內孔 磨兩端頂尖孔粗糙度至 ZSM150 中心孔 M131W 內磨各要求的孔至尺寸 M1450 29 精磨 精磨 7： 24 的錐孔 外圓表面 M7142 磨 16K7 至尺寸 從上面的工藝路線可以看出精密主軸有以下特點： （ 1）從主要表面的加工工序分得很細。如支撐主軸頸Φ 65㎜的外圓表面經(jīng)過粗車、精撤、粗磨、精磨、終磨多道加工工序，其中還穿插一些熱處理工序，以減少軸內應力所引起的變形。 （ 2）頂尖孔要多次修研，使頂尖孔的表面粗糙度值減小，以提高接觸精度。 （ 3）合理安排熱處理工序。為保證滲氮處理的質量和主軸精度的穩(wěn)定，滲氮處理前要安排調制和消除應力兩道熱處理工序。調質處理對滲氮軸非常重要，因為對滲氮主軸，不僅要求調質后獲得均勻細致的索氏體組織 ，而且要求離表面 8～ 10 ㎜的表面層內的鐵素體含量不得超過 5%。表層鐵素體的存在，會造成滲氮脆性，引起滲氮質量下降。故滲氮主軸在調質后，必須每件割試樣進行金相組織檢查，不合格者不得轉入下道工序。 滲氮主軸由于滲氮很薄，滲氮前如果主軸內應力消除不好，滲氮后出現(xiàn)較大的彎曲變形，以致滲氮層的厚度不夠抵消磨削加工時糾正彎曲變形的余量，所以精密主軸滲氮處理前，都要安排除應力工序。 對于非滲氮主軸，雖然表面淬火前不必安排除應力處理，但是在淬火及粗磨后，為了穩(wěn)定淬硬鋼的殘余奧氏體組織，使工件尺寸穩(wěn)定和消除加工應力，需要安排 低溫人工時效。時效的次數(shù)視零件的精度和結構特點而定。 （ 4）精密主軸上的螺紋在螺紋磨床上直接磨出。為了避免裝卸砂輪和帶輪時將螺紋碰傷，一般要求對螺紋部分進行淬火處理。但若對已車好的螺紋進行淬火，則會因為應力集中而產(chǎn)生裂紋，故精密主軸上的螺紋多不采用車削、而在淬火、粗磨外圓后用螺紋磨床直接磨出。 主軸加工工藝過程分析 從上面介紹的主軸加工工藝過程中 ,可以看出 ,主軸加工常分粗車、半精車、粗精磨三個階段 ,而且每階段之間常插入熱處理工序 。又在磨削之前常需修研頂尖孔 .精度要求越高的主軸 ,磨的次數(shù)越多 ,修研頂尖孔 的次數(shù)越多 .這些特點 ,貫穿于軸類零件整個加工過程之中 ,其主要原因在于軸件本身尺寸和幾何形狀精度以及這些表面的同軸度或徑向跳動等要求較高 .這些精度指標 ,不但取決于軸件的加工精度 ,而且也取決選用材料及熱處理方法有關 .從以上分析可以總結出軸類加工的一些共同問題 . 主軸毛坯的選擇及制造方法 毛坯的制造方法主要和使用要求和生產(chǎn)類型有關 .毛坯形式有棒料與鍛件兩種 .銑床主軸零件的材料為 38GrMoAlA 氮化鋼 ,該零件為大批生產(chǎn) ,故毛坯選為鍛件 .通過加熱鍛造后 ,可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布 ,從而獲得較高的抗 拉、抗彎及抗扭強度 . 單件小批生產(chǎn)的階梯軸一般采用自由鍛 ,在大批大量生產(chǎn)中則采用模段自 .自由鍛造時所使用的設備比較簡單 ,但毛坯精度較差 ,余量較大 ,特別是貫穿于通孔的軸件 ,既浪費材料 ,生產(chǎn)率又低 .采用模鍛毛坯 ,不但毛坯精度高、加工余量小、而且生產(chǎn)率也高 .材料經(jīng)模鍛后 ,纖維組織的在分布有利于提高零件的強度 . 毛坯的熱處理 軸是傳遞動力的零件 ,它應有良好的機械強度和剛度 ,而其工作表面又應有良好的耐磨性 ,因此軸件要選用適當?shù)匿摬?。為了使軸件加工后有良好的尺寸精度穩(wěn)定性 ,因而又要求有適當?shù)臒崽幚磉^程 . 對于 該零件氮化鋼 ()需在氮化之前進行調質和低溫時效處理 .調質放在粗車之后 ,低溫時效放在精車之后 ,氮化放在粗磨之后 ,并且其它切削加工一般均要放在氮化之前進行完畢 .在氮化之后 ,只進行半精磨、精磨等工序 . 定位基準的選擇 軸件加工中 ,為了保證個主要表面的相互位置精度 ,選擇定位基準時應盡可能使其與裝配基準重合和使各工序的基準統(tǒng)一 ,并且考慮在一次安裝中盡可能加工出較多的表面 . 軸類零件加工的精度指標是各段外圓的同軸度以及錐孔和外圓的同軸度 .XZ305 主軸的裝配基準主要是前后兩個支撐軸頸面 ,為了保證卡盤定位面以 及前錐孔與支撐軸頸面有較高的同軸度 ,應以加工好的支撐軸頸為定位基準來