5
第五章 典型零件加工工艺过程
3. 轴类零件的材料、毛坯及热处理 (1) 轴类零件的材料及毛坯 ① 材料 常用45钢， 精度较高：40Cr、GCr15、65Mn，球墨铸铁； 高速、重载轴：20CrMnTi、20Mn2B、20Cr或 38CrMoAl等。 ② 毛坯 常用圆棒料； 锻件：毛坯经过加热锻造后，可使金属内部 纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗 弯及抗扭强度。 铸件：大型或结构复杂的轴。
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

研磨方法
1) 用铸铁顶尖研磨； 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。

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第五章 典型零件加工工艺过程
排屑困难； 钻头散热条件差，冷却困难，易失去 切削能力。
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第五章 典型零件加工工艺过程
采取措施
采用工件旋转、刀具进给的加工方法，
使钻头自定中心；
采用特殊结构的深孔钻；
预先加工一导向孔，防止引偏； 采用压力输送切削润滑液，既使冷却
充分，又使切屑排出。
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第五章 典型零件加工工艺过程
Ra 0.63m
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第五章 典型零件加工工艺过程
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；
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 Ra


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第五章 典型零件加工工艺过程
⑵
轴类零件的热处理
正火或退火：锻造毛坯，可以细化晶粒，消 除应力，降低硬度，改善切削加工性能。 调质：安排在粗车之后、半精车之前，以获 得良好的物理力学性能。 表面淬火：安排在精加工之前，这样可以纠 正因淬火引起的局部变形。 低温时效处理：精度要求高的轴，在局部淬 火或粗磨之后进行。

第五章 典型零件加工工艺过程
图5-1 轴的种类 (a) 光轴 (b) 空心轴 (c) 半轴 (d) 阶梯轴 (e) 花键轴 (f) 十字轴 (g) 偏心轴 (h) 曲轴 (i) 凸轮轴
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第五章 典型零件加工工艺过程
2. 轴类零件的主要技术要求
⑴ 加工精度
① 尺寸精度：一是支承轴颈，用于确定轴的位置 并支承轴，通常为IT 5~IT7；二是配合轴颈，常为 IT6~IT9。 ② 形状精度：主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔 等重要表面的圆度、圆柱度。一般应限制在尺寸公 差范围内，精密轴，另行规定其几何形状精度。 ③ 位置精度：包括内、外表面、重要轴面的同轴 度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、 端面间的平行度等。
机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削 和钻削。
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第五章 典型零件加工工艺过程
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。
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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。
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第五章 典型零件加工工艺过程
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：低温时效和冰冷处理。
主轴锥孔的加工 主轴锥孔的作用及要求
主轴锥孔是安装顶尖的定位面； 主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度
要求较高。
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第五章 典型零件加工工艺过程
磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位 基准，有三种安装方式：

前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹
前、后支承装于两个中心架，用万向节 与主轴相联；
支撑传动零件； 承受载荷； 传递扭矩。
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第五章 典型零件加工工艺过程
轴类零件的特点
长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花 键、沟槽等； 有一定的回转精度。

轴类零件的分类
光滑轴； 阶梯轴； 空心轴； 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、 花键轴）。 3
非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨 前加工；

检验工序安排在适当工序之后，必要还应探伤。
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第五章 典型零件加工工艺过程
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，要采用 锥堵或锥堵心轴。 设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题 1) 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
采用专用夹具。

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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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。
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
第五章 典型零件加工工艺过程
第一节 轴类零件加工


轴类零件的作用、特点及分类
车床主轴的功用和结构特点及设计要求 车床主轴技术条件的分析


主轴的机械加工工艺过程
主轴加工工艺过程分析

主轴加工中的几个工艺问题
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第五章 典型零件加工工艺过程
第一节
轴类零件加工
一、概述 1．轴类零件的作用、特点及分类 轴类零件的作用
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零ห้องสมุดไป่ตู้加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
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第五章 典型零件加工工艺过程
第五章 典型零件加工工艺过程
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。
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第五章 典型零件加工工艺过程
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
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第五章 典型零件加工工艺过程
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 ，硬度HRC48~50。
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第五章 典型零件加工工艺过程
图 5-2 CA6140车床主轴简图
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第五章 典型零件加工工艺过程
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
支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；
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第五章 典型零件加工工艺过程

支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触率≥70%， 可用来调整轴承间隙； 中间支承为IT5~IT6，粗糙度为：

Ra 0.63m

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5~10%； 轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。
后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内
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第五章 典型零件加工工艺过程
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
。
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第五章 典型零件加工工艺过程
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
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第五章 典型零件加工工艺过程
工艺过程： 分为三个阶段：
粗加工：工序1~6 半精加工：工序7~13（7为预备） 精加工：工序14~26（14为预备）
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。
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第五章 典型零件加工工艺过程
主轴结构的设计要求：
1) 生产效率； 2) 工序精度（复映误差）； 3) 劳动强度。