【文章內(nèi)容簡介】 大，轉(zhuǎn)速也不高，沖擊作用也不大，所以具有一般的綜合力學(xué)性能即可。但因為主軸大端的內(nèi)錐孔和外錐孔處，因經(jīng)常與卡盤、頂尖有相對摩 擦；花鍵部位與齒輪有相對滑動，所以這些部位要求較高的硬度與耐磨性。 45 鋼的鋼性雖淬透性較差，但主軸工作時最大應(yīng)力分布在表面，在粗車后，軸的形狀較簡單，在調(diào)質(zhì)淬火時一般不會開裂。因此選用合金調(diào)質(zhì)鋼，采用廉價、可鍛性和切割加工性皆好的 45 鋼即可。車床主軸直徑較大，階梯較多，宜選鍛件毛坯。并且節(jié)約原材料和減少加工工時。 16 第 3 章 CA6140 臥式車床主軸的加工 工藝 軸的機械加工工藝分析 機床主軸的基本加工路線 擬定零件的機械加工工藝路線是制定工藝的一項重要工 作，擬定工藝路線時需要解決的主要問題是：選定各表面的加工方法；劃分加工階段；安排工序的先后順序；確定工序的集中與分散程度。機床主軸的機械加工主要以外圓加工為主，基本加工路線可以分為三條。 （ 1）粗車 — 半精車 — 精車。對于一般常用的材料，這是外圓表面加工采用的主要工藝路線。 17 （ 2）粗車 — 半精車 — 粗磨 — 精磨。對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求小，零件需要 zhu 硬時，其后續(xù)工序只能采用磨削。 （ 3）粗車 — 半精車 — 精車 — 金剛石車。對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一 般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此最終工序多用精車和金剛石車。 主軸加工工藝過程 主軸的基本要求 主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸前端夾持工件和刀具部分的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動的大小。旋轉(zhuǎn)精度通常是在車床不受任何荷載的情況下，用手動和轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)主軸來進行測量的。 CA6140 的主軸旋轉(zhuǎn)精度已有國家標準（ GC260）作了規(guī)定，那么就應(yīng)該根據(jù)零件的加工精度而定。 剛度是主軸部件的剛度，是指在外力作用下主軸抵抗變形的能力。目前，對主軸部件的剛度尚且沒有統(tǒng)一的規(guī)定 ，但是實踐和理論分析表明，在加工過程中，如果主軸前端產(chǎn)生的變形比較小，一般能保證較高的加工精度和良好的動態(tài)特性；因此，通常以主軸的靜剛度來評定主軸的剛度，也就是說以主軸前端產(chǎn)生單位位移方向上所施加的作用力大小來表示主軸的剛度。當作用力 P（公斤），位移為 y（微米），則主軸的剛度 K 為： K=P/y 公斤 /微米 18 主軸部件的抗振性是指機床進行切削時主軸保持平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。主軸部件抗振性差，工作是容易發(fā)生振動，從而影響工件表面質(zhì)量和刀具的壽命下降，并加速機床零件的損壞，振動發(fā)出的噪 音還惡化工作環(huán)境。 振源的頻率越接近主軸部件的固有頻率，振動就越激烈。因此，一般希望主軸部件有盡量高的固有頻率，以減小主軸部件的振動。 主軸部件在運轉(zhuǎn)時，由于摩擦和攪油等損耗而產(chǎn)生的熱量，這些熱量使主軸部件本身和箱體因熱膨脹而變形。結(jié)果主軸前端向前伸長，或者主軸旋轉(zhuǎn)中心線與機床其他部件的相對位置發(fā)生變化，直接影響加工精度；其次如果溫升過高，還會改變改變已調(diào)好的軸承間隙，破壞正常的潤滑條件，影響軸承的正常工作，嚴重時甚至?xí)l(fā)生抱軸現(xiàn)象。一般規(guī)定，用潤滑軸承時，主軸軸承溫度不得超過60C，對特別精 密的機床不得超過 10 攝氏度；用滾動軸承時允許溫度可參考下表： 表 2—— 1 機床精度等級 普通機床 精密機床 高精密機床 特高精密機床 軸承允許溫度 5055 4045 3540 2830 為了長期地保持主軸部件的原始制造精度，主軸的前端部和內(nèi)錐孔與滑動軸承配合的軸頸，以及移動式主軸的工作表面等，都必須非常耐磨。除必須保證其耐磨外，在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)該具有調(diào)整的可能，以便進行及時調(diào)整。 綜上所述 ,對主軸部件的工作性能的基本要求，可以歸結(jié)為：在保證一定的載荷和轉(zhuǎn)速下，主軸能帶動 工件或刀具準確地、平穩(wěn)的繞其軸心線旋轉(zhuǎn)，并長期保 19 持這一性能。 注： 。 8 為光潔度標準 主軸的加工工藝 術(shù)條件 1）主軸前端莫氏 6 號錐孔用來安裝頂尖或工具錐柄。其錐孔軸線必須與支承軸線同軸，否則會引起加工工件出現(xiàn)相對位置誤差。 2）主軸前端圓錐面和端面時安裝卡盤或車床夾具的定位表面。為了保證卡盤的定心精度，該圓錐表面必須與支承軸頸同軸，端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)線垂直。 3）主軸上的螺紋時用來固定與調(diào)節(jié)主軸軸承間隙的，當螺紋中徑對于支承軸頸歪斜時，會造成鎖緊螺母端面不垂直，軸承位置發(fā)生變動，引起主軸徑向圓跳動。 主軸部位 項目 軸承軸頸 卡盤定心直徑 定位軸肩 錐孔 配合精度 gc 1/gd 1 Gd1 軸跳到 幾何精度形狀 25%的直徑公差 端部 300 處 表面光潔度 9,10 8 8 ，接觸面積 70% 7 20 23 21 22 23 24 1） .由于主軸多是階梯帶通孔德零件，切除大量金屬后，會引起殘余應(yīng)力重新分布而變形，故安排工序時，一切要粗精分開，先粗后精。主軸 加工就是以最主要表面的粗加工、半精加工和精加工為主線，適當穿插其它表面的加工工序而組成的工藝路線。 粗加工開始前先準備毛胚并正火；粗加工階段為切端面鉆中心孔、粗車外圓等；半精加工階段是半精半外圓、個輔助表面的加工與綷火；精加工階段是主要的表面精加工。 2） .工序順序的安排應(yīng)注意以下幾點 : 3） .主要工系加工方法 用先端面鉆中心孔機床來加工中心孔，還需要多次研磨。 外圓粗精車削后，在進行磨削精加工。 主軸錐孔對主軸支承軸頸是一項重要指標，因此，采用專用夾具裝夾加工。 它是主軸零件上的典型表面，具有定心精度高，導(dǎo)向性能好、傳遞轉(zhuǎn)矩大、易于互換等優(yōu)點。加工方法有臥室通用酰床加工，在進行側(cè)面磨削加工。 25 第四 章 CA6140 臥式車床主軸的加工精度及誤差分析 加工精度及誤差 加工精 度與加工誤差 加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù) (尺寸、形狀和位置 )與理想幾何參數(shù)的符合程度。實際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。 原始誤差 由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng) (簡稱工藝系統(tǒng) )會有各種各樣的誤差產(chǎn)生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式 (或擴大、或縮小 )反映為工件的加工誤差。 工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工 藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差、工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差、測量誤差等。 研究機械加工精度的方法 研究機械加工精度的方法分析計算法和統(tǒng)計分析法。 工藝系統(tǒng)集合誤差 機床的幾何誤差 加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工 26 作精度下 降。 主軸回轉(zhuǎn)誤差 機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。它可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。 產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。 產(chǎn)生軸向竄動的主要原因是主軸軸肩端面和 軸承承載端面對主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。不同的加工方法，主軸回轉(zhuǎn)誤差所引起的的加工誤差也不同。在車床上加工外圓和內(nèi)孔時，主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差可以引起工件的圓度和圓柱度誤差，但對加工工件端面則無直接影響。主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差對加工外圓和內(nèi)孔的影響不大，但對所加工端面的垂直度及平面度則有較大的影響。在車螺紋時，主軸向回轉(zhuǎn)誤差可使被加工螺紋的導(dǎo)程產(chǎn)生周期性誤差。 適當提高主軸