【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)軸線在空間斜交,則鉆出的孔的軸向截面是雙曲線,但不論如何,孔的軸線與工件的回轉(zhuǎn)軸線仍是一致的,故軸的深孔加工多采用這種方式。據(jù)上分析CA6140主軸深孔加工采用最后一種方法并在深孔鉆床上實(shí)現(xiàn)。⑵深孔加工的冷卻與排屑在批量生產(chǎn)中,深孔加工常用專門的深孔鉆床和專用刀具,以保證質(zhì)量和生產(chǎn)率。直徑在50 mm以下的孔大都采用深孔鉆。深孔鉆有單刃和雙刃的。這些刀具的冷卻與切屑的方法有兩種:①內(nèi)冷卻外排屑法②外冷卻內(nèi)排屑法如圖65所示,冷卻液從鉆頭外部輸入,從鉆頭內(nèi)部排出。有一定壓力的冷卻液沿箭頭指示方向經(jīng)刀桿與孔壁之間的通道進(jìn)入切削區(qū),起到冷卻潤(rùn)滑作用,然后經(jīng)鉆頭和刀桿的內(nèi)孔帶著大量切削排出。以上兩種冷卻與排屑的方法,均要求冷卻液具有足夠的壓力和流量,一保證切屑能順利地排除并保持鉆頭良好的冷卻和潤(rùn)滑。在加工直徑為40～60mm的孔時(shí),一般保持冷卻液壓力2～4MPa,；流量200～400L/min較為合適。圖65外冷卻內(nèi)排屑⑶深孔噴射鉆加工噴射鉆適用于加工φ20～65mm的深孔，長(zhǎng)徑比能達(dá)100，比一般外冷卻內(nèi)排屑鉆頭有更高的效率，同時(shí)可獲得較好的加工表面質(zhì)量，是一種新型的孔加工刀具。噴射鉆的主要組成部分是鉆頭、外鉆管和內(nèi)鉆管（圖66）。鉆頭通過方牙螺紋擰在外鉆管的一端。據(jù)以上各方法分析比較，根據(jù)CA6140主軸整體尺寸較大，裝夾定位難以保障精度的要求，且為批量生產(chǎn)等因素，因此采用深孔鉆床（工件轉(zhuǎn)動(dòng),刀具作軸向送進(jìn)運(yùn)動(dòng)）來(lái)完成φ48深孔的鉆削。圖66噴射鉆工作示意圖主軸前端錐孔和主軸支承軸頸及主軸前端短錐的同軸度要求高，因此磨削主軸的前端錐孔，成為機(jī)床主軸加工的關(guān)鍵工序。本課題CA6140主軸前端錐孔，以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)，有以下三種安裝方式：⑴將前支承軸頸安裝在中心架上，后軸頸夾在磨床床頭的卡盤內(nèi)，磨削前嚴(yán)格校正兩支承軸頸，前端可調(diào)整中心架，后端在卡爪和軸頸之間墊薄紙片來(lái)調(diào)整。⑵將前后支承軸頸分別裝在兩個(gè)中心架上，用千分表校正好中心架位置。工件通過彈性連軸節(jié)或萬(wàn)向接頭與磨床床頭主軸連接。這種方式可以保證主軸軸頸的定位精度，而又不受磨床床頭誤差的影響，但調(diào)整中心架仍費(fèi)時(shí)，質(zhì)量也不穩(wěn)定，一般只在生產(chǎn)規(guī)模不大時(shí)采用。⑶成批生產(chǎn)時(shí)大都采用專用夾具進(jìn)行加工，圖67為磨主軸錐孔的一種夾具，夾具是由底座、支承架及浮動(dòng)卡頭三部分組成。圖67磨主軸錐孔夾具前后兩個(gè)支承架與底座連成一體。作為工件定位的V形塊鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性（有的把其中一個(gè)元件作為錐軸瓦，以便與主軸上的錐軸頸配合），工件的中心高應(yīng)調(diào)整到正好等于磨頭砂輪軸的中心高。后端的浮動(dòng)卡頭裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)，工件尾端插于彈性套內(nèi)。用彈簧把浮動(dòng)卡頭外殼連同工件向后拉，通過鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面，這樣依靠壓縮彈簧的張力就限制了工件的軸向竄動(dòng)。采用這種聯(lián)接方式，可以保證主軸支承軸頸的定位精度不受磨床床頭誤差的影響，也可減小機(jī)床本身的振動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量的影響。這種夾具加工精度能達(dá)到錐孔對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)為300：（～），接觸面在80%以上，不僅加工質(zhì)量好，而且提高了生產(chǎn)率。本課題CA6140主軸為成批生產(chǎn)，且對(duì)錐孔精度要求較高，因此采用第三種安裝方法。7軸的精度檢驗(yàn)軸類零件在加工過程中和加工完了以后都要按工藝規(guī)程的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的項(xiàng)目包括表面粗糙度、表面硬度、表面幾何形狀精度、尺寸精度和相互位置精度。軸類零件的精度檢驗(yàn)常按一定的順序進(jìn)行。一般檢驗(yàn)和程序?yàn)椋合葯z驗(yàn)表面幾何形狀精度，然后檢驗(yàn)尺寸精度，最后檢驗(yàn)各表面間的相互位置精度。這樣可以判明和排除不同性質(zhì)誤差之間對(duì)測(cè)量精度的干擾。圓度的檢驗(yàn)，一般用千分卡尺按照測(cè)量直徑的方法,測(cè)出軸的同一橫截面內(nèi)最大直徑與最小直徑之差,其差值就是圓度。精度高的則要用比較儀檢驗(yàn)。圓柱度（包括圓錐度、鼓形度和鞍形度誤差等）的檢驗(yàn)，同樣可用千分卡尺測(cè)出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小直徑之差來(lái)決定。圓錐度通過測(cè)量工件兩端截面上的直徑來(lái)檢驗(yàn)，其最大直徑和最小直徑之差就是誤差值。彎曲度可以把工件放在平板上用千分表檢驗(yàn),工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周,千分表讀數(shù)最大變動(dòng)量就是彎曲度誤差值。大批大量生產(chǎn)中，為了減少精密量具的損耗、縮短檢驗(yàn)時(shí)間,則采用界限卡尺規(guī)檢驗(yàn)軸的直徑。圖71軸的主動(dòng)測(cè)量軸類零件在加工過程中還應(yīng)用主動(dòng)測(cè)量裝置進(jìn)行主動(dòng)測(cè)量。圖71為主動(dòng)測(cè)量裝置的一種類型的簡(jiǎn)圖。整個(gè)測(cè)量裝置在水平方向精確定位。上測(cè)量臂1能根據(jù)被測(cè)工件尺寸進(jìn)行調(diào)整。下測(cè)量臂2隨著工件尺寸的變化繞鉸鏈（一般是片簧鉸鏈）3轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器4便反映出工件尺寸的變化。傳感器的種類很多，如電容傳感器、電感傳感器以及高壓氣動(dòng)量?jī)x等,它們都能達(dá)到很高的測(cè)量精度,并且這種類型的測(cè)量裝置受工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形和振動(dòng)的影響較小，能測(cè)量IT5級(jí)精度的軸，同時(shí)測(cè)量裝置進(jìn)出方便，易實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)化。圖73軸的相互位置精度檢驗(yàn)圖72支承軸頸同軸度的檢驗(yàn)檢查相互位置精度時(shí)，一般是用兩支承軸頸作為測(cè)量基準(zhǔn)面，這樣可使測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)都重合，而避免因基準(zhǔn)不重合而引起的度量誤差。為了檢驗(yàn)前后支承軸頸對(duì)公共基準(zhǔn)的同軸度誤差，采用如圖72所示的方法，把軸的兩端頂尖孔（相當(dāng)于軸線）或兩個(gè)工藝孔錐堵頂尖孔作為定位基準(zhǔn)，在支承軸頸上方分別裝千分表1和2,然后慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)軸。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，觀察千分表1和2的偏擺，從旋轉(zhuǎn)的一圈中分別讀出表1和2的讀數(shù)，這兩個(gè)讀數(shù)分別代表了這兩個(gè)支承軸頸相對(duì)于軸線的徑向圓跳動(dòng)。徑向圓跳動(dòng)綜合反映了軸的同軸度誤差和圓度誤差等，如果幾何形狀誤差很小，而可以不考慮其影響，則上述表1和表2的讀數(shù)值的一半即分別為這兩個(gè)支承軸頸相對(duì)于軸線的同軸度誤差。軸的其它表面對(duì)支承軸頸的相互位置檢查采用下列方法:將軸的兩支承軸頸放在同一平板上的兩個(gè)V形塊上，并在軸的一端用擋鐵、鋼球和工藝堵錐擋住，限制其軸向移動(dòng)，如圖73所示，其中一個(gè)V形塊的高度是可以調(diào)整的，測(cè)量時(shí)先用千分表2調(diào)整軸的中心線使其與測(cè)量平板平行。平板要有一定角度的傾斜（通常為15176。），使工件靠自重壓向鋼球而緊密接觸。對(duì)于本課題CA6140主軸，因?yàn)槭强招碾A梯軸，所以要在軸的前錐孔中插入驗(yàn)棒，錐孔近端面的表8用于檢查錐孔對(duì)支承軸頸的同軸度，300mm處的表9是檢查錐孔軸心線對(duì)支承軸頸軸心線的不平行度之用。測(cè)量時(shí)，均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)軸，分別以千分表9測(cè)量各軸頸及錐孔中心相對(duì)于支承軸頸的徑向跳動(dòng)，千分表112和13分別檢查端面F、E和D的端面跳動(dòng)，千分表10用于測(cè)量軸的軸向竄動(dòng)。前端錐孔的形狀和尺寸精度，應(yīng)以專用錐度量規(guī)檢驗(yàn)，并以涂色法檢查錐孔表面的接觸情況。這項(xiàng)精度應(yīng)在相互位置精度的檢查之前進(jìn)行。8軸加工中常出現(xiàn)的質(zhì)量問題及其解決辦法對(duì)工件進(jìn)行精度檢驗(yàn)，不僅可以確定工件的加工質(zhì)量是否能滿足設(shè)計(jì)或使用上的要求， 而且可以發(fā)現(xiàn)影響加工質(zhì)量的關(guān)鍵所在，以便在誤差分析的基礎(chǔ)上采取有效措施以提高加工質(zhì)量。 CA6140主軸錐孔加工的質(zhì)量分析CA6140機(jī)床主軸的錐孔對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)，是機(jī)床的主要精度指標(biāo)之一，它主要和定位基準(zhǔn)面的選擇有關(guān)。 機(jī)床主軸錐孔加工中的一個(gè)突出的質(zhì)量問題是加工出的錐面接觸精度不高，因而影響工具錐柄的鎖緊和頂尖的定位精度。其原因：⑴素線不直一種情況是兩端成喇叭口。產(chǎn)生這種誤差的原因，主要是砂輪在孔的兩端伸出距離太長(zhǎng)（一般不應(yīng)超過砂輪寬度的1/3）。由于砂輪相對(duì)于工件作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磨桿剛度差時(shí)，在Py力作用下，磨桿會(huì)彎曲變形而讓刀，此時(shí)磨出的孔徑比理論值?。坏拜喸阱F孔兩端位置磨削時(shí)，由于接觸面積減?。ㄉ拜唽挾扔?/3或更多未參與磨削），砂輪軸的彈性變形有所恢復(fù)而多磨去一些，使兩端孔徑逐漸變大而形成喇叭口。此外工作臺(tái)在換向時(shí)的短暫停留，使兩端磨削時(shí)間增多，使工件內(nèi)孔兩端多磨掉一些金屬，也會(huì)形成喇叭口。另一種情況是錐孔母線呈雙曲線形狀，產(chǎn)生這種誤差的原因是砂輪的旋轉(zhuǎn)軸線和工件旋轉(zhuǎn)軸線不等高。不等值h不論高于或低于工件軸心線都會(huì)造成雙曲線形狀誤差。H值越大，誤差也越大。在實(shí)際生產(chǎn)中夾具前后支承沒有調(diào)整到使工件軸線和砂輪軸線在等高平面內(nèi)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這種情況。圖81雙曲線誤差要證明這種誤差是雙曲線形狀，可參看圖81。我們知道，錐孔與通過其軸心線（x軸）的平面相截的交線是兩條直線（母線）。在主軸錐孔專用磨床上磨削錐孔時(shí)，工件軸線相對(duì)于砂輪軸線要偏轉(zhuǎn)一個(gè)等于工件圓錐斜角α的角度，并保持與錐孔軸線在同一水平面內(nèi)（圖中虛線所示為正確位置），設(shè)錐孔小端半徑為R1，大端半徑為R2，砂輪外圓與錐孔母線接觸點(diǎn)沿縱向進(jìn)給方向上的移動(dòng)軌跡應(yīng)當(dāng)是一條直線，其方程為： y=(tgα)χ+R1=χ/K+R1 （81） 其中 K=1/tgα當(dāng)砂輪中心高出工件軸線h時(shí)，將使磨削深度比原來(lái)的深一些。另外，砂輪中心提高的h，雖然在整個(gè)縱向進(jìn)給行程上一直保持不變，但砂輪外圓與內(nèi)錐孔的接觸點(diǎn)并不能保持在同一水平面內(nèi)，而是隨著錐孔半徑的變化而變化。設(shè)圖中所示的M點(diǎn)為砂輪在任意縱向位置χ處與內(nèi)錐孔的瞬時(shí)接觸點(diǎn)，P和M的坐標(biāo)分別為（x、y），（X、Y），χ=X0因?yàn)镻(x、y)點(diǎn)在直線y=χ/K+R1上，而M點(diǎn)是一個(gè)切點(diǎn)，它必然位于錐孔中心O1和砂輪中心C1的連線上（OCCM在同一截面上），故（O1MC1M）2 =（O1PO2P）2 +（C1C2）2 （82） 由于O1M=O1M′=Y，因此式82可列為： （Yｒ）2 =（yｒ）2 +h2 （83） 式中ｒ?yàn)樯拜啺霃?。將?1代入83并以X代替χ(∵X=χ)，整理后得 （Yｒ）2 / h2 –[X+K(R1ｒ)] 2 / h2 K2 =1* （84） 這方程的圖形是以[K（R1ｒ），ｒ]為中心的雙曲線。因此,工件錐孔的母線呈雙曲線，而不是直線。這樣磨削出的工件內(nèi)錐面將為旋轉(zhuǎn)雙曲面。所以工件安裝時(shí)，要保證工件中心與砂輪中心等高，根據(jù)要求。此外，機(jī)床導(dǎo)軌的直線度也會(huì)直接影響工件錐孔母線的直線度。⑵圓度誤差工件內(nèi)孔出現(xiàn)圓度誤差，主要由于作為基準(zhǔn)面的支承軸頸本身就有圓度誤差；或者是由于夾具的滑動(dòng)軸承調(diào)整過松以及裝夾不正確等造成的。此外，如果工件與機(jī)床主軸不是浮動(dòng)連接的話，則機(jī)床主軸軸頸的圓度誤差也將是影響因素之一。為了提高錐孔磨削加工精度，通常在工藝上采取的措施是：提高砂輪速度，選擇小直徑砂輪（使接觸面減小以避免燒傷），將砂輪長(zhǎng)度改短并打圓角，選用60～80粒度和ZR1或ZR2中軟硬度的砂輪等，磨削用量也要選擇合適。工件已生產(chǎn)喇叭口誤差時(shí)，可以試用多次光磨行程來(lái)消除。為了保證錐孔質(zhì)量，對(duì)內(nèi)圓磨頭應(yīng)有較高的要求，其徑向跳動(dòng)對(duì)粗糙度有影響，㎜；軸向竄動(dòng)對(duì)錐孔的接觸精度破壞極大，～㎜或以下；潤(rùn)滑油不宜過多，以浸沒軸承1/3為限，否則主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻尼增大，將使溫度升高，嚴(yán)重的熱變形可導(dǎo)致主軸彎曲；若采用巴氏合金滑動(dòng)軸承，由于比較容易磨損，要注意油槽被磨損而影響油膜的形成，使回轉(zhuǎn)精度下降；軸承裝配間隙盡量要小，但以不引起發(fā)熱磨損為度；滾動(dòng)軸承的外圈與殼體的配合常選用可K6的配合以獲得輕微的壓應(yīng)力，這對(duì)保持機(jī)床精度有好處，但不宜取過盈值否則預(yù)應(yīng)力增大，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)使皮帶受力端磨頭的溫度升高。在精密磨削中，常發(fā)現(xiàn)加工表面有著一些缺陷，這些缺陷在一般磨削中也同樣存在，只不過為粗糙表面所掩蓋，不十分暴露罷了，隨著精度的提高和表面粗糙度的減小，在精密磨削過程中，就相對(duì)地顯得突出起來(lái)。因此，分析這些缺陷及原因，對(duì)一般磨削也有指導(dǎo)意義。這些缺陷主要是：⑴表面波紋圖82直波形表面波紋或稱做多棱形或多角形，在外圓、內(nèi)孔、平面、螺旋面和齒面的磨削過程中都會(huì)出現(xiàn)。如圖82所示，磨過的工件的橫截面周邊呈近似于正弦的波形。從工件的外表看去，可見一條條明暗交錯(cuò)的條紋，明處為波峰暗處為波谷。表面波紋峰峰值是指相鄰波峰和波谷的半徑之差，其數(shù)值通過測(cè)量確定，評(píng)定時(shí)用平均峰峰值H平 。H平是指在同一橫剖面波紋曲線上五個(gè)最大峰峰值HHHHH5的算術(shù)平均值，即 H平=1/5（H1+H2+H3+H4+H5）波頻與長(zhǎng)波的關(guān)系如下式： ?=πdn/60ι(Hz)式中：n——工件轉(zhuǎn)速（r/min）； d——工件名義直徑（㎜）； ι——波長(zhǎng)（㎜）。ι=v/ ?。v為切削速度，?為刀尖相對(duì)加工表面振動(dòng)的頻率。 表面波紋度目前尚無(wú)評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)，但其波紋是表面質(zhì)量缺陷之一，嚴(yán)重時(shí)它會(huì)影響工件的精度，降低使用性能（如主軸頸出現(xiàn)表面波紋時(shí)油膜不容易形成，軸頸磨損加快，從而回轉(zhuǎn)精度）。產(chǎn)生表面波紋的原因主要是：①砂輪系統(tǒng)的動(dòng)不平衡所引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，使工件外圓表面產(chǎn)生一種與檔輪轉(zhuǎn)速一致的低頻直波形。②工件砂輪頂尖系統(tǒng)的自激振動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)剛性差時(shí)，振幅就增大，產(chǎn)生的波幅也大。當(dāng)縱、橫進(jìn)給量增大，工件轉(zhuǎn)速提高，檔輪變鈍，砂輪磨粒較粗，砂輪硬度與工件材料不相適應(yīng)等，都會(huì)使Py提高，導(dǎo)致工件和檔輪之間的摩磨擦力增加，而產(chǎn)生直波形。還有一種情況，工藝系統(tǒng)的自激振動(dòng)也會(huì)使檔輪工作面磨損不均勻而形成直波形，其波長(zhǎng)比工件直波形波長(zhǎng)大V砂輪/V倍（V砂輪為砂輪線速度，V為工件線速度），其波頻與工件因自激振動(dòng)而產(chǎn)生的直波形波頻一致。若不及時(shí)修整這有直波形缺陷的砂輪，而用它來(lái)加工工件也會(huì)使加工的工件表面出現(xiàn)直波形。當(dāng)砂輪系統(tǒng)的動(dòng)不平衡較嚴(yán)重，而在工件頂尖系統(tǒng)剛性較好的情況下，產(chǎn)生直波形產(chǎn)要原因是強(qiáng)迫振動(dòng)；反之，自激振動(dòng)則成為主要原因。因此防止直波紋形的措施，主要是消除或減小振動(dòng)；其次是選用合適的磨削用量和合適的砂輪并及時(shí)修整。⑵螺旋形在工作表面上，