【正文】 其分析 34 表 41 CA6140型車床主軸加工工藝過程簡表 22 粗精磨圓錐面 堵頭中心孔 專用組合磨床 23 精磨 Mo rs e No .6內(nèi)錐孔， Mo rs e N o .6 內(nèi)錐孔用涂色檢查，接觸率％＝ 30?，Mo rs e No .6 內(nèi)錐孔對(duì)主軸端面的位移為177。 (1)粗加工階段 :切端面鉆中心孔 、 粗車外圓等 。 粗加工 :工序 4～ 6。 機(jī)床主軸加工工藝及其分析 36 (2)半精加工階段 :半精車外圓 ， 各輔助表面 (鍵槽 、花鍵 、 螺紋等 )的加工與表面淬火 。 半精加工 :工序 8～ 13。 (3)精加工階段 :主要表面 (外圓表面與錐孔 )的精加工 。 精加工前各種加工 :工序 15～ 20。 目的 :各表面都加工到圖紙要求。 因?yàn)檩S類零件各外圓表面 、 錐孔 、 螺紋等表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)都是軸的中心線 ,采用兩中心孔定位 ,既符合基準(zhǔn)重合原則又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 。 磨 、 車錐孔時(shí)采用主軸的裝配基準(zhǔn) ——前后支承軸頸定位 ,符合基準(zhǔn)重合原則 。 為了在通孔加工之后還能使用中心孔作為定位基準(zhǔn) ,常采用帶有中心孔的錐堵或錐套心軸 ,當(dāng)主軸孔的錐度較小時(shí) (如車床主軸錐孔 ,錐度為 ),可使用錐堵 ,如圖 43 (a)所示 。 機(jī)床主軸加工工藝及其分析 38 圖 43錐堵與錐套心軸 機(jī)床主軸加工工藝及其分析 39 采用錐堵應(yīng)注意以下幾點(diǎn) :錐堵應(yīng)具有較高的精度 ,其中心孔既是錐堵本身制造的定位基準(zhǔn) ,又是磨削主軸的精基準(zhǔn) ,因而必須保證錐堵的錐面與中心孔有較高的同軸度 。 這是因?yàn)楣ぜF孔與錐堵的錐角不可能完全一樣 ,重新裝夾勢(shì)必引起安裝誤差 ,故中 、 小批生產(chǎn)時(shí) ,錐堵安裝后一般不中途更換 。 粗車外圓又為深孔加工準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn) ,鉆深孔時(shí)采用一夾 (夾一頭外圓 )一托 (托一頭外圓 )的裝夾方式 。 終磨錐孔之前 ,必須磨好軸頸表面 ,以便用支承軸頸定位來磨錐孔 ,從而保證錐孔的精度 。 在安排機(jī)械加工工藝時(shí) ,總是先加工好定位基準(zhǔn)面 ,即基準(zhǔn)先行 。 (2)深孔加工的安排 。 但是 ,深孔加工屬粗加工 ,余量大 ,發(fā)熱多 ,變形也大 ,會(huì)使得加工精度難以保持 ,故不能放到最后 。 機(jī)床主軸加工工藝及其分析 41 (3)先外后內(nèi)與先大后小 。 如上述主軸錐孔安排在軸頸精磨之后再進(jìn)行精磨 。 加工階梯深孔時(shí) ,先加工直徑較大的 ,后加工直徑較小的 ,這樣便于使用剛度較大的孔加工工具 。 主軸上的花鍵 、 鍵槽 、 螺紋等次要表面加工 ,通常均安排在外圓精車或粗磨之后 、 精磨外圓之前進(jìn)行 。 這些加工也不能放到主要表面精磨之后 ,否則會(huì)破壞主要表面已獲得的精度 。 外圓表面粗加工和半精加工應(yīng)用車削的方法 。大批量生產(chǎn)時(shí) ,采用多刀半自動(dòng)車床 、 液壓仿形半自動(dòng)車床等 。 當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí) ,常采用組合磨削 (如圖 44所示 )、 成形砂輪磨削及無心磨削等高效磨削方法 。 主軸錐孔對(duì)主軸支承軸頸的徑向圓跳動(dòng) ,是一項(xiàng)重要的精度指標(biāo) ,因此錐孔加工是關(guān)鍵工序 。 如圖 45所示 ,夾具由底座 、 支架及浮動(dòng)夾頭三部分組成 。后端的浮動(dòng)夾頭錐柄裝在磨床主軸錐孔內(nèi) ,工件尾部插入彈性套內(nèi) ,用彈簧將夾頭外殼連同主軸向左拉 ,通過鋼球壓向帶有硬質(zhì)合金的錐柄端面 ,限制工件軸向竄動(dòng) 。 45 圖 45磨主軸錐孔夾具 46 (3)主軸中心通孔的加工 。 深孔比一般孔的加工要困難和復(fù)雜得多 。 一般采取下列措施 : ① 采用工件旋轉(zhuǎn) 、 刀具送進(jìn)的加工方式 ,使鉆頭有自定中心能力 ,防止孔中心線偏斜 。 ③ 在工件上預(yù)先加工出一段精確的導(dǎo)向孔 ,保證鉆頭從一開始就不引偏 。 機(jī)床主軸加工工藝及其分析 47 1. 對(duì)于精密機(jī)床主軸 ,不僅一些主要表面的精度和表面質(zhì)量要求很高 ,而且精度也要求穩(wěn)定 。 下面以高精度磨床砂輪主軸的加工為例來討論精密主軸加工的工藝特點(diǎn) 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 48 主要技術(shù)要求如下 : (1)支承軸頸 為 ,兩軸頸相對(duì)徑向圓跳動(dòng)為 。錐面涂色檢驗(yàn)時(shí) ,應(yīng)均勻著色 ,接觸面積不得小于80%。 (4)兩端螺紋應(yīng)直接磨出 。 (2)毛坯退火處理 。 (4)調(diào)質(zhì) (外圓徑向圓跳動(dòng)應(yīng)小于 1mm)。 (6)在試樣任意位置鉆出￠ 3mm的孔 。 (8)精車外圓 (外圓徑向圓跳動(dòng)小于 ),留磨削加工余量 ～ 。 (10)除應(yīng)力處理 。 (12)粗磨外圓 ,留精磨加工余量 ~。 各外圓徑向圓跳動(dòng)不大于 。 (14)研磨頂尖孔 ,表面粗糙度為 m,接觸面積為65％ 。 (16)磨螺紋 。 (18)精磨外圓 (在恒溫室內(nèi)進(jìn)行 ),尺寸達(dá)公差上限 。 (20)終磨外圓 (磨削過程中允許研頂尖孔 ),在恒溫室內(nèi)進(jìn)行 ,室溫 20℃ 177。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 54 從上面工藝路線可以看出精密主軸加工有以下特點(diǎn) : (1) 主要表面的加工工序分得很細(xì) 。 (2) 頂尖孔要多次修研 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 55 (3) 合理安排熱處理工序 。調(diào)質(zhì)處理對(duì)滲氮主軸非常重要 ,因?yàn)閷?duì)滲氮主軸 ,不僅要求調(diào)質(zhì)后獲得均勻細(xì)致的索氏體組織 ,而且要求離表面 ～ 表面層內(nèi)的鐵素體含量不得超過 5％ 。 故滲氮主軸在調(diào)質(zhì)后 ,必須每件割試樣進(jìn)行金相組織的檢查 ,不合格者不得轉(zhuǎn)入下道工序加工 。 對(duì)于非滲氮精密主軸 ,雖然表面淬火前不必安排除應(yīng)力處理 ,但是在淬火及粗磨后 ,為了穩(wěn)定淬硬鋼中的殘余奧氏體組織 。 時(shí)效的次數(shù)視零件的精度和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而定 。 為了避免裝卸砂輪和帶輪時(shí)將螺紋碰傷 ,一般要求對(duì)螺紋部分進(jìn)行淬火處理 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 57 1) 長度與直徑之比大于 20(L/D20)的軸稱為細(xì)長軸 。 車削細(xì)長軸對(duì)刀具 、 機(jī)床精度 、 輔助工具的精度 、 切削用量的選擇 ,以及工藝安排 、 具體操作技能等都應(yīng)有較高的要求 。為了保證加工質(zhì)量 ,通常在車削細(xì)長軸外圓時(shí)采取以下措施： 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 58 (1)減少 受熱變形對(duì)加工的影響 A、 改進(jìn)工件的裝夾方法 。 同時(shí)在卡盤的卡爪下面墊入直徑約 4mm為的鋼絲 ,使工件與卡爪之間為線接觸 ,避免工件夾緊時(shí)被卡爪夾壞 。 B、 加切削液 。 C、 保持車刀銳利 ， 減少切削中的摩擦發(fā)熱 。 先在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽 （ 其直徑比最終尺寸略大 ） ， 其表面粗糙及圓柱誤差要小 ， 并在支承爪與工件接觸處經(jīng)常加潤滑油 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 61 b） 當(dāng)車削支承中心架的溝槽比較困難或一些中段不需加工的細(xì)長軸時(shí)，可用過渡套筒， 使支承爪與過渡套筒的外表面接觸，如圖所示，過渡套筒的兩端各裝有四個(gè)螺釘，用這些螺釘夾住毛坯表面，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合。 a）、 b）一般用于粗加工。 對(duì)不適宜調(diào)頭車削的細(xì)長軸，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承進(jìn)行車削，以增加工件的剛性。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 63 跟刀架一般有兩個(gè)支承爪，它可以跟隨車刀移動(dòng)，抵消徑向切削力，提高車削細(xì)長軸的形狀精度和減小表面粗糙度， ? 如圖 a所示為兩爪跟刀架，因?yàn)檐嚨督o工件的切削抗力F’r ，使工件貼在跟刀架的兩個(gè)支承爪上，但由于工件本身的向下重力，以及偶然的彎曲，車削時(shí)會(huì)瞬時(shí)離開支承爪、接觸支承爪時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。此時(shí)，由三爪和車刀抵住工件，使之上下、左右都不能移動(dòng)，車削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 64 ? 使用跟刀架必須注意仔細(xì)調(diào)整 ,保證跟刀架的支承爪與工件表面保持良好的接觸 ,跟刀架中心高與機(jī)床頂尖中心須保持一致 ,若跟刀架的支承爪在加工中磨損 ,則應(yīng)及時(shí)調(diào)整。 車削細(xì)長軸時(shí)改變進(jìn)給方向 ,使中滑板由車頭向尾座移動(dòng) (如圖 48所示 ),這樣 ,刀具施加于工件上的軸向力方向朝向尾座 ,工件已加工部位受軸向拉伸 ,軸向變形則可由尾座彈性頂尖來補(bǔ)償 ,減少了工件彎曲變形 。 在不影響刀具強(qiáng)度的情況下 ,為減少切削力和降低切削熱 ,車削細(xì)長軸的車刀前角應(yīng)選擇大些 ,一般取 γ0～ 15176。 。 ～ 93176。刃傾角選擇 1176。 為好 ,這樣能使切屑流向待加工表面 ,卷屑效果良好 。 (5)合理選擇切削用量。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 67 2)絲杠加工 (1)絲杠結(jié)構(gòu)的工藝特點(diǎn)與技術(shù)要求 。 其結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜 ,既有要求很高的螺紋表面 ,又有階梯及溝槽 。 按 JB288481規(guī)定 ,絲杠及螺母的精度根據(jù)使用要求分為六級(jí) : 9(精度依次降低 )。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 68 (2)絲杠的材料 。 絲杠有淬硬絲杠和不淬硬絲杠之分 ,前者耐磨性較好 ,能較長時(shí)間保持精度 。 淬硬絲杠常用中碳合金鋼和微變形鋼 ,如 9Mn2V,CrWMn,GCr15(用于小于50mm的絲杠 )及 GCr15SiMn(用于大于 ￠ 50mm的絲杠 )等 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 69 (3)絲杠加工工藝分析 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 70 表 42絲杠工藝過程 零件名稱 臥式車床母絲杠 （不淬硬絲杠） 萬能螺紋磨床母絲杠 （淬硬絲杠） 精度等級(jí) 8 級(jí) 6 級(jí) 工 藝 過 程 1 . 下料 2. 正火，校直（徑向圓跳動(dòng)?1. 5 m m ) 3 . 切端面，鉆中心孔 4. 粗車兩端及外圓 5. 校直（徑向圓跳動(dòng)? 0. 6 m m ) 6. 高溫時(shí)效（徑向圓跳動(dòng)? lm m ) 7. 取總長，鉆中心孔 8. 半精車兩端及外圓 9. 無心磨粗磨外圓 10 . 旋風(fēng)切螺紋 11 . 校直，低溫時(shí)效（ t= 1 70 186。 對(duì)不淬硬絲杠一般采用車削加工 。后者是從淬硬后的光杠上先直接用單片或多片砂輪粗磨出螺紋 ,然后用單片砂輪精磨螺紋 。 為了使外圓表面與跟刀架的爪或套有良好的接觸 ,絲杠外圓表面的圓度及與套的配合精度均應(yīng)嚴(yán)格控制 。 每次加工螺紋時(shí) ,都要先加工絲杠外圓 ,然后以兩端中心孔和外圓作為定位基準(zhǔn)加工螺紋 ,逐步提高螺紋的加工精度 。 熱校直是把絲杠毛坯加熱到正火溫度 860～ 900℃ ,保溫 45～ 60分鐘 ,然后放在三個(gè)滾筒之間進(jìn)行的 。 粗加工階段工件彎曲較大 ,采用壓高點(diǎn)的方法 ,但在螺紋半精加工以后 ,工件的彎曲己變小 ,可采用砸凹點(diǎn)的方法 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 75 圖 411砸凹點(diǎn)校直示意圖 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 76 絲杠工藝過程中的熱處理可以分為以下幾類 : (1)毛坯的熱處理 。對(duì)于 T10A或 9Mn2V材料的絲杠 ,采用球化退火 ,以獲得穩(wěn)定的球狀珠光體組織 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 77 (2)機(jī)械加工中的時(shí)效處理 。 精度要求高的絲杠 ,時(shí)效次數(shù)多 。 機(jī)械加工中安排時(shí)效處理的目的是消除內(nèi)應(yīng)力 ,以便絲杠精度能長期保持穩(wěn)定 。 對(duì)于要求高的絲杠經(jīng)精車外圓或粗磨外圓 (未車螺紋 )后進(jìn)行淬火處理 ,待絲杠均勻冷至 180℃ 左右 ,若檢查彎曲度大于 ,則應(yīng)進(jìn)行校直 ,并進(jìn)行中溫回火 ,再進(jìn)行 60℃ 冰冷處理 2小時(shí) ,自然升溫到室溫后 ,再中溫回火 4小時(shí) ,使絲杠硬度達(dá)到所需值 ,從而使絲杠具有良好的耐磨性 、 尺寸穩(wěn)定性和好的磨削性能 。 (1)車削螺紋 。車削螺紋時(shí)切削穩(wěn)定 ,加工精度好 ,但生產(chǎn)率較低 ,適于單件小批生產(chǎn) 。 如切削梯形螺紋時(shí) ,生產(chǎn)中采用較多的有四種余量分次切除方法 。 圖 (a)適用于螺距小于 8mm,材料切削性能較好的工件 。圖 (c)適用于螺距大于 8 mm 的大多數(shù)工件 。 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 79 圖 412車梯形螺紋的切削圖形 其它軸類零件的加工工藝特點(diǎn) 80 車削螺紋的設(shè)備是絲杠車床 。 加工時(shí)用導(dǎo)套式跟刀架提高工件剛度 。 銑削螺紋為斷續(xù)切削 ,振動(dòng)大 ,但是刀具冷卻好 ,切削速度高 ,生產(chǎn)效率高 。 銑削螺紋質(zhì)量比車削螺紋差 ,只適于螺紋的粗加工 。 對(duì)于淬硬絲杠的精加工 ,通常采用螺紋磨床磨螺紋。 一般螺紋加工：用成形滾壓模具使工件產(chǎn)生塑性變形以獲得螺紋的加工方法。搓絲機(jī)或在附裝自動(dòng)開合螺紋滾壓頭的自動(dòng)車床上進(jìn)行 ,適用于大批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)緊固件和其它螺紋聯(lián)接件的外螺紋。滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強(qiáng)度和硬度 。生產(chǎn)率比切削加工成倍增長 ,且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過 HRC40。 其它軸類