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 技術(shù)前沿
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軸類加工工藝基本知識
發(fā)布時間：2015-1-3 瀏覽： 次
一、軸類零件的作用、構(gòu)造特點及技術(shù)要求
軸類零件是機(jī)器中常常遇到的典型零件之一。它重要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和接受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，普通由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及對應(yīng)的端面所構(gòu)成。按照構(gòu)造外形的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。
軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長軸，大少數(shù)軸介于兩者之間。
軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的拆卸基準(zhǔn)，它們的精度和外表質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般按照軸的重要功用和工作環(huán)境制定，通常有以下幾項：
(一)尺寸精度
起支承作用的軸頸為了確定軸的地位，通常對其尺寸精度請求較高（IT5～I(xiàn)T7）。拆卸傳動件的軸頸尺寸精度普通請求較低（IT6～I(xiàn)T9）。
(二)幾何外形精度
軸類零件的幾何外形精度重要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，通常應(yīng)將其公差束縛在尺寸公差領(lǐng)域內(nèi)。對精度請求較高的內(nèi)外圓外表，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏向。
(三)互相地位精度
軸類零件的地位精度要求重要是由軸在機(jī)械中的位置和功用確定的。通常應(yīng)確保拆卸傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，不然會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并發(fā)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動普通為0.01～0.03mm，高精度軸（如主軸）通常為0.001～0.005mm。
(四)外表粗糙度
普通與傳動件相配合的軸徑外表粗糙度為Ra2.5～0.63μm，與軸承相配合的支承軸徑的外表粗糙度為Ra0.63～0.16μm。
二、軸類零件典型工藝道路
關(guān)于7級精度、外表粗糙度Ra0.8～0.4μm的普通傳動軸，其典型工藝道路是：正火－車端面鉆重心孔－粗車各外表－精車各外表－銑花鍵、鍵槽－熱處置－修研重心孔－粗磨外圓－精磨外圓－檢驗。
軸類零件普通采用重心孔做為定位基準(zhǔn)，以完成基準(zhǔn)一致的方案。在單件小批消費中鉆重心孔工序常在普通車床上實行。在大批量消費中常在銑端面鉆重心孔通用機(jī)床上實行。
重心孔是軸類零件加工全進(jìn)程中運用的定位基準(zhǔn)，其質(zhì)量對加工精度有著嚴(yán)重影響。因此必需布置修研重心孔工序。修研重心孔普通在車床上用金剛石或硬質(zhì)合金頂尖加壓實行。
關(guān)于空心軸（如機(jī)床主軸），為了能運用頂尖孔定位，通常均采用帶頂尖孔的錐套心軸或錐堵。若外圓和錐孔需重復(fù)屢次、互為基準(zhǔn)實行加工，則在重裝錐堵或心軸時，必需按外圓找正或重新修磨重心孔。
軸上的花鍵、鍵槽等主要外表的加工，一般布置在外圓精車之后，磨削之行進(jìn)行。由于如果在精車之前就銑出鍵槽，在精車時由于斷續(xù)切削而易發(fā)生震動，影響加工質(zhì)量，又輕易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸。但也不應(yīng)布置在外圓精磨之后實行，以防毀壞外圓外表的加工精度和外表質(zhì)量。
在軸類零件的加工進(jìn)程中，該當(dāng)布置必要的熱處置工序，以確保其機(jī)械功能和加工精度，并改善工件的切削加工性。普通毛坯鍛造后布置正火工序，而調(diào)質(zhì)則布置在粗加工后實行，以便消弭粗加工后發(fā)生的應(yīng)力及取得良好的綜合機(jī)械功能。淬火工序則布置在磨削工序之前。
三、軸類零件的毛坯和原料
(一)軸類零件的毛坯
軸類零件可按照使用要求、消費類型、設(shè)備要求及構(gòu)造，選用棒料、鍛件等毛坯方式。關(guān)于外圓直徑相差不大的軸，通常以棒料為主；而關(guān)于外圓直徑相差大的階梯軸或緊要的軸，常選用鍛件，這樣既浪費資料又增加機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械功能。
按照消費規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自在鍛和模鍛兩種。中小批消費多采用自在鍛，大批少量消費時采用模鍛。
(二)軸類零件的原料
軸類零件應(yīng)按照不同的工作要求和使用要求選用不同的原料并采用不同的熱處置標(biāo)準(zhǔn)（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以取得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。
45鋼是軸類零件的常用原料，它價錢廉價經(jīng)歷調(diào)質(zhì)（或正火）后，可失掉較好的切削功能，并且能取得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械功能，淬火后外表硬度可達(dá)45～52HRC。
40Cr等合金構(gòu)造鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械功能。
軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和外表高頻淬火后，外表硬度可達(dá)50～58HRC，并具有較高的耐疲勞功能和較好的耐磨功能，可制造較高精度的軸。
精細(xì)機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和外表氮化后，不只能取得很高的外表硬度，并且能堅持較軟的芯部，因而耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比擬，它有熱處置變形很小，硬度更高的特性。
四、細(xì)長軸加工工藝特點
由于細(xì)長軸剛性很差，在加工中極易變形，對加工精度和加工質(zhì)量影響很大。為此，消費中常采用下列措施予以處理。
(一) 改良工件的裝夾辦法
粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，普通采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，能夠使工件在軸向自在伸長。但是，由于頂尖彈性的束縛，軸向伸長量也遭到束縛，因此頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件擺脫頂尖的風(fēng)險。采用卡拉法可防止這種景象的發(fā)生。
精車時，采用雙頂尖法（此時尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于進(jìn)步精度，其關(guān)鍵是進(jìn)步重心孔精度。
(二)采用跟刀架
跟刀架是車削細(xì)長軸極端緊要的附件。采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影響，從而增加切削震動和工件變形，但必需留意認(rèn)真調(diào)節(jié)，使跟刀架的重心與機(jī)床頂尖重心堅持相同。
(三)采用反向進(jìn)給
車削細(xì)長軸時，常使車刀向尾座方向作進(jìn)給運動（此時應(yīng)裝置卡拉工具），這樣刀具施加于工件上的進(jìn)給力方向朝向尾座，因此有使工件發(fā)生軸向伸長的趨向，而卡拉工具大大增加了由于工件伸長形成的彎曲變形。
(四)采用車削細(xì)長軸的車刀
車削細(xì)長軸的車刀普通前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向震動和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑輕易。精車用刀常有一定的負(fù)刃傾角，使切屑流向待加工面。
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