车床主轴加工工艺精选文档.ppt

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1、车床主轴加工工艺本讲稿第一页，共五十五页本讲稿第二页，共五十五页车床主轴的结构特点既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的刚性轴不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件或刀具回转精度的基础主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面，次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削本讲稿第三页，共五十五页 特别值得注意的工艺问题有：1)定位基准的选择；2)加工顺序的安排；3)深孔加工；4)热处理变形。车床主轴的功用承受扭转力矩；承受弯曲力矩；保证回转运动精度。本讲稿第四页，共五十五页车床主轴的设计要求扭转和弯曲刚度高；回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；制

2、造精度高：1)结构尺寸及动态特性要好；2)主轴本身及其轴承精度高；3)轴承的结构和润滑；4)齿轮的布置；5)固定件的平衡等。本讲稿第五页，共五十五页主轴结构的设计要求：1)合理的结构设计；2)足够的刚度；3)有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量；4)足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性5)足够的抗疲劳强度本讲稿第六页，共五十五页 3车床主轴技术条件的分析主轴支承轴颈的技术要求支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响主轴的回转精度；主轴上各重要表面又以支承轴颈为设计基准，有严格的位置要求；支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；本讲稿第七页，共五十五页支承轴颈采用锥面(1：12)结构，接触率70%，

3、可用来调整轴承间隙；中间支承为IT5IT6，粗糙度 ；支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为0.005mm；其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺寸公差，高精度者为510%；轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。本讲稿第八页，共五十五页主轴工作表面（锥孔）的技术要求用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心表面；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005，离轴端300处为0.01，锥面接触率70%，粗糙度Ra0.63m，硬度为HRC4850。本讲稿第九页，共五十五页主轴轴端外锥（短锥）的技术要求用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面

4、；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面圆跳动为0.008；粗糙度Ra12.5m，硬度为HRC4550。本讲稿第十页，共五十五页空套齿轮轴颈的技术要求影响传动的平稳性；可能导致噪声；有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆跳动为0.010.015；尺寸精度要求为IT5IT6；本讲稿第十一页，共五十五页螺纹的技术要求用来固定零件或调整轴承间隙；螺母的端面圆跳动（应0.05）会影响轴承的内环轴线倾斜；螺母与轴颈的同轴度误差0.025；螺纹精度为6h。本讲稿第十二页，共五十五页主轴各表面的表面层要求要有较高的耐磨性；要有适当的硬

5、度（HRC45以上），以改善其装配工艺性和装配精度；表面粗糙度 。本讲稿第十三页，共五十五页本讲稿第十四页，共五十五页4.主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程制订的依据主轴的结构；技术要求；生产批量；设备条件。主轴加工工艺过程批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻件本讲稿第十五页，共五十五页工艺过程：分为三个阶段：粗加工：工序16半精加工：工序713（7为预备）精加工：工序1426（14为预备）本讲稿第十六页，共五十五页本讲稿第十七页，共五十五页本讲稿第十八页，共五十五页本讲稿第十九页，共五十五页本讲稿第二十页，共五十五页本讲稿第二十一页，共五十五页本讲稿第二十二页，共五十五页本讲稿第二十三页

6、，共五十五页本讲稿第二十四页，共五十五页本讲稿第二十五页，共五十五页 5.主轴加工工艺过程分析主轴毛坯的制造方法自由锻件：小批量或单件生产；模锻件：大批量生产。More to learnMore to learn本讲稿第二十六页，共五十五页主轴的材料和热处理 热处理工序的安排毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒；切削前正火（预备热处理）：改善切削加工性能和机械-物理性能；去锻造应力；半精加工前调质：去应力，改善切削加工性能，提高综合机械性能；精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐磨性；精加工后的定性处理：低温时效和水冷处理。本讲稿第二十七页，共五十五页加工阶段的划分 如前所述，分为三个阶段。鉴于主轴

7、的技术要求高，毛坯为模锻件，加工余量大，精度高，故应分阶段加工；分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热处理；多次切削有利于消除复映误差；粗、精加工二阶段应间隔一定时间；粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行，合理利用设备，保护机床。本讲稿第二十八页，共五十五页定位基准的选择应使定位基准与装配基准重合；一次安装应多加工几个面；注意零件的主要精度指标：同轴度、圆度、径向跳动；主轴的定位过程较复杂：有顶尖、锥堵、支承表面等作为定位基准。本讲稿第二十九页，共五十五页加工顺序的安排和工序的确定 三种方案1)粗加工外圆钻深孔精加工外圆粗加工锥孔精加工锥孔2)粗加工外圆钻深孔粗加工锥孔精加工锥孔精加工外圆3

8、)粗加工外圆钻深孔精加工外圆精加工外圆精加工锥孔本讲稿第三十页，共五十五页工序确定的两个原则1)工序中所用的基准应在该工序前加工；2)各表面要粗、精基准分开，先粗后精，多次加工，逐步提高精度。淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工；非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨前加工；检验工序应安排在适当工序之后，必要还应探伤。本讲稿第三十一页，共五十五页6.主轴加工中的几个工艺问题锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的功用：空心轴加工通孔后，定位基准顶尖孔被破坏。通孔直径小时，可直接在孔口倒出一60锥面，代替中心孔；当通孔直径较大时，则要采用锥堵或锥堵心轴。More to learnMore to l

9、earn本讲稿第三十二页，共五十五页设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题1)一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差2)锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴本讲稿第三十三页，共五十五页本讲稿第三十四页，共五十五页顶尖孔的研磨 研磨的必要性1)顶尖孔是定位基准，对精度和质量有直接影响2)顶尖孔的深度：影响定位轴向位置，因而影响余量分布(批量生产时)3)两顶尖孔同轴度：影响同轴度、影响位置精度本讲稿第三十五页，共五十五页4)顶尖孔锥角和圆度误差：直接反映到工件的圆度上5)热处理、切削力、重力等的影响，会损坏顶尖孔的精度6)热处理后和磨削加工前，需要消除误差本讲稿第三十六页，共五十五页 研磨方法1)用铸铁顶尖研

10、磨；2)用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用金刚钻研磨；3)用硬质合金顶尖刮研。本讲稿第三十七页，共五十五页本讲稿第三十八页，共五十五页外圆表面的车削加工 车削加工的工艺作用1)粗加工：切除大部分余量；2)半精加工：修整预备热处理后的变形；3)精加工：使磨削前各表面具有一定的同轴度和合理的磨削余量；精加工螺纹及各端面等。本讲稿第三十九页，共五十五页车削加工值得考虑的问题1)生产效率；2)工序精度（复映误差）；3)劳动强度。车削加工的设备1)单件、小批：普通车床2)成批生产：液压仿形车床3)大批量生产：液压仿形、多刀半自动车床本讲稿第四十页，共五十五页主轴深孔的加工 深孔加工的难点1)刀具细长，

11、刚性差，易振动，易引偏；2)排屑困难；3)钻头散热条件差，冷却困难，易失去切削能力。More to learnMore to learn本讲稿第四十一页，共五十五页 采取措施1)采用工件旋转、刀具进给的加工方法，使钻头自定中心；2)采用特殊结构的深孔钻；3)预先加工一导向孔，防止引偏；4)采用压力输送切削润滑液，既使冷却充分，又使切屑排出。本讲稿第四十二页，共五十五页主轴锥孔的加工 主轴锥孔的作用及要求1)主轴锥孔是安装顶尖的定位面；2)主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求较高。More to learnMore to learn本讲稿第四十三页，共五十五页 磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定

12、位基准，有三种安装方式：1)前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹2)前、后支承装于两个中心架，用万向节与主轴相联；3)采用专用夹具。本讲稿第四十四页，共五十五页本讲稿第四十五页，共五十五页 剖分轴承、V型夹具、浮动卡头等，使磨头误差及机床振动不影响工件。该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成；前、后两支架与底座连成一体；作为工件定位的V形架镶有硬质合金，以提高耐磨性；工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高；后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内；More to learnMore to learn本讲稿第四十六页，共五十五页工件尾部插入弹性套内；通过弹簧将弹性套（浮动卡头外壳）连同工件向后拉；钢球1压

13、向镶有硬质合金的锥柄3端面，依靠弹簧2的涨力限制工件的轴向窜动；该联接方式只传递扭矩，排除磨头和机床误差对加工精度的干扰。本讲稿第四十七页，共五十五页主轴各外圆表面的精加工和光整加工 主轴的精加工1)主要采用磨削加工；2)应在热处理之后进行，纠正热处理后的变形；3)磨削加工能达到的精度为IT6，表面粗糙度为 。本讲稿第四十八页，共五十五页 光整加工的作用及特点1)用于精密主轴上尺寸公差等级为IT5以上或表面粗糙度的加工表面；2)采用很小的切削用量和单位切削力，变形小；3)对上道工序要求高，一般要求，表面无较深的加工痕迹；4)采用浮动的加工方法（自定心）；5)加工余量很小，一般不超过0.02mm

14、。本讲稿第四十九页，共五十五页轴类零件的检验 检验项目1)表面粗糙度；2)表面硬度；3)尺寸精度；4)相互位置精度；5)表面几何形状精度。检验顺序几何精度尺寸精度位置精度本讲稿第五十页，共五十五页 检验方法1)硬度：硬度计2)表面粗糙度：触针式表面粗糙度轮廓仪或样板比较法3)锥孔：着色法4)尺寸精度：常规检验仪器（万能量具）5)位置精度：专用检验装置。本讲稿第五十一页，共五十五页本讲稿第五十二页，共五十五页误差复映现误差复映现象是在机械加工中普遍存在的一种现象,它是由于加工时毛坯的尺寸和形位误差、装卡的偏心等原因导致了工件加工余量变化,而工件的材质也会不均匀,故引起切削力变化而使工艺系统变形量发生改变产生的加工误差。例如：在车削有圆度误差的毛坯时，工件每转一转，背吃刀量会发生变化。毛坯椭圆长轴方向处为最大背吃刀量ap1，短轴处为最小背吃刀量ap2。假设毛坯材料的硬度是均匀的，则ap1处的切削力Fp1最大，相应的变形y1也最大；ap2处的切削力Fp2最小，相应的变形y2也最小。由此看见，车削圆度误差m=ap1ap2的毛坯时，由于工艺系统受力变形而使工件产生相应的圆度误差g=y1y2。这种现象就叫“误差复映”。本讲稿第五十三页，共五十五页本讲稿第五十四页，共五十五页你学好吗？本讲稿第五十五页，共五十五页