轴类加工工艺基本知识

发布时间：2015-1-3 浏览：次

一、轴类零件的作用、构造特点及技术要求
轴类零件是机器中常常遇到的典型零件之一。它重要用来支承传动零部件，传递扭矩和接受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，普通由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及对应的端面所构成。按照构造外形的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大少数轴介于两者之间。
轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的拆卸基准，它们的精度和外表质量一般要求较高，其技术要求一般按照轴的重要功用和工作环境制定，通常有以下几项：
(一)尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的地位，通常对其尺寸精度请求较高（IT5～IT7）。拆卸传动件的轴颈尺寸精度普通请求较低（IT6～IT9）。
(二)几何外形精度
轴类零件的几何外形精度重要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，通常应将其公差束缚在尺寸公差领域内。对精度请求较高的内外圆外表，应在图纸上标注其允许偏向。
(三)互相地位精度
轴类零件的地位精度要求重要是由轴在机械中的位置和功用确定的。通常应确保拆卸传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，不然会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并发生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动普通为0.01～0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005mm。
(四)外表粗糙度
普通与传动件相配合的轴径外表粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的外表粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

二、轴类零件典型工艺道路
关于7级精度、外表粗糙度Ra0.8～0.4μm的普通传动轴，其典型工艺道路是：正火－车端面钻重心孔－粗车各外表－精车各外表－铣花键、键槽－热处置－修研重心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。
轴类零件普通采用重心孔做为定位基准，以完成基准一致的方案。在单件小批消费中钻重心孔工序常在普通车床上实行。在大批量消费中常在铣端面钻重心孔通用机床上实行。
重心孔是轴类零件加工全进程中运用的定位基准，其质量对加工精度有着严重影响。因此必需布置修研重心孔工序。修研重心孔普通在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压实行。
关于空心轴（如机床主轴），为了能运用顶尖孔定位，通常均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需重复屡次、互为基准实行加工，则在重装锥堵或心轴时，必需按外圆找正或重新修磨重心孔。
轴上的花键、键槽等主要外表的加工，一般布置在外圆精车之后，磨削之行进行。由于如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易发生震动，影响加工质量，又轻易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应布置在外圆精磨之后实行，以防毁坏外圆外表的加工精度和外表质量。
在轴类零件的加工进程中，该当布置必要的热处置工序，以确保其机械功能和加工精度，并改善工件的切削加工性。普通毛坯锻造后布置正火工序，而调质则布置在粗加工后实行，以便消弭粗加工后发生的应力及取得良好的综合机械功能。淬火工序则布置在磨削工序之前。

三、轴类零件的毛坯和原料
(一)轴类零件的毛坯
轴类零件可按照使用要求、消费类型、设备要求及构造，选用棒料、锻件等毛坯方式。关于外圆直径相差不大的轴，通常以棒料为主；而关于外圆直径相差大的阶梯轴或紧要的轴，常选用锻件，这样既浪费资料又增加机械加工的工作量，还可改善机械功能。
按照消费规模的不同，毛坯的锻造方式有自在锻和模锻两种。中小批消费多采用自在锻，大批少量消费时采用模锻。
(二)轴类零件的原料
轴类零件应按照不同的工作要求和使用要求选用不同的原料并采用不同的热处置标准（如调质、正火、淬火等），以取得一定的强度、韧性和耐磨性。
45钢是轴类零件的常用原料，它价钱廉价经历调质（或正火）后，可失掉较好的切削功能，并且能取得较高的强度和韧性等综合机械功能，淬火后外表硬度可达45～52HRC。
40Cr等合金构造钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械功能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和外表高频淬火后，外表硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳功能和较好的耐磨功能，可制造较高精度的轴。
精细机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和外表氮化后，不只能取得很高的外表硬度，并且能坚持较软的芯部，因而耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比拟，它有热处置变形很小，硬度更高的特性。

四、细长轴加工工艺特点
由于细长轴刚性很差，在加工中极易变形，对加工精度和加工质量影响很大。为此，消费中常采用下列措施予以处理。
(一) 改良工件的装夹办法
粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，普通采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，能够使工件在轴向自在伸长。但是，由于顶尖弹性的束缚，轴向伸长量也遭到束缚，因此顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件摆脱顶尖的风险。采用卡拉法可防止这种景象的发生。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于进步精度，其关键是进步重心孔精度。
(二)采用跟刀架
跟刀架是车削细长轴极端紧要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而增加切削震动和工件变形，但必需留意认真调节，使跟刀架的重心与机床顶尖重心坚持相同。
(三)采用反向进给
车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应装置卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因此有使工件发生轴向伸长的趋向，而卡拉工具大大增加了由于工件伸长形成的弯曲变形。
(四)采用车削细长轴的车刀
车削细长轴的车刀普通前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向震动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑轻易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切屑流向待加工面。

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