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車床主軸零件的機械加工工藝分析

2023-3-14 來源：長海縣中等（děng）職（zhí）業技術專業學（xué）校作者：李堅

摘（zhāi）要：車床主軸零件的機（jī）械加工、生產製造所涉及到的工藝程（chéng）序（xù）相對較多，在對（duì）其進行生產管控的過程中工作人員應當采取頂層設計（jì），明確工件加工管控需求，對其中的工藝流程卡以及工（gōng）藝指導書進行分析、比較，選取特定的工藝來提高生產加工精度。在對（duì）車床主軸零件進行機械加工生產的過程中，工作人員還需要結（jié）合精益化的管控思想，明（míng）確（què）分析各工位、各區域的生產管（guǎn）控需求，提高生產製造效率。本（běn）文對車床主軸零件（jiàn）的機（jī）械加工工藝進（jìn）行分析探討。

關鍵詞：車床　主軸零件（jiàn）　機（jī）械加工　工藝

1、引言

在對車床主軸零（líng）件進行機械生產加（jiā）工製造過程中，工作人員應當對各項工序管控要求進行分析考量，對其中（zhōng）加工精度、加工量（liàng）進行確（què）認，實施全（quán）過程動態化的加工管控，確各項（xiàng）加工管理標（biāo）準。車床主軸零件所涉及到的加工程序相對較為（wéi）複雜，工作人員在加工前應當采取頂層（céng）設計策略，明確分析設備以及相關零（líng）件的使用需求，提高加工效率。

2、車床主軸零件加工概論

車床在工業生產領域具備較（jiào）大的作用，相關設備主要是利（lì）用車刀裝置（zhì），通過對零部（bù）件（jiàn）以及刀具的旋（xuán）轉（zhuǎn）來實現對物件的加工處理，而車床（chuáng）主軸作為車床內部重要的零部件，其加工質量的好壞決定著車（chē）床運行的質量和（hé）效率，其承擔著夾具安裝以及對零部件、刀具的（de）定位，同時實現對設備（bèi）零（líng）部件的旋轉管控，通過在主要軸向進行不斷的旋（xuán）轉，以此來（lái）實現對設備、刀具以及各項裝備的控製，進而完成對零部件的加工，簡（jiǎn）而言（yán）之，車床主軸在實現對零部件（jiàn）在切削打磨時保持高速旋轉的（de）狀態。

3、車床主軸零件加工流程分析

在對車床主軸（zhóu）零件（jiàn）進（jìn）行（háng）加工管控的過程中，工程人員（yuán）需要對（duì）其中所涉及到的技術流程進行嚴格管控，對生產加工工序、步驟進行有效設計，在加工期間，工程員需（xū）要對機械加工技術、方（fāng）式進行優（yōu）化、完（wán）善，對工（gōng）件外部形態、尺寸、大（dà）小、質（zhì）量等多方麵數據進行檢驗分析；其（qí）次，相關技術人員還需要考量相關（guān）設備的（de）生產管控數量以及外部設備使用（yòng）條（tiáo）件，明確相關技術操作規程，將生產管控模式、管控內容有效設置為相應的工藝文件，使得各項工作的開（kāi）展均具備參（cān）考（kǎo）依據，簡（jiǎn）而言之，在機械生產加工活動中，工程人員需要將所使用到的工程文件進行總結分析，參照（zhào）零部件（jiàn）的實際生產狀況來完成對各項工藝（yì）文件的編寫（xiě）製作（如圖 1 所示），在對車床主軸零件進行加工管理的過程中涉及粗（cū）加工、半精加工以及精細加工。具體操（cāo）作步驟如下，外圓（yuán）表（biǎo）麵粗加工（以頂尖孔定位）→外圓表麵半精加工（以頂尖（jiān）孔定位）→鑽通孔（以半精加工過的外圓表麵定位）→錐孔粗加工（以（yǐ）半精加工過的外圓表麵定（dìng）位，加工後配錐堵）→外圓表麵精加工（以錐堵頂尖孔定位）→錐孔精加工（以精加工外圓（yuán）麵定位）。

表（biǎo）1　熱處（chù）理工藝

3.1　粗加工

在粗加工段，涉及（jí）到對相關主軸（zhóu）零件加工材料的科學選擇，以（yǐ）及（jí）對其實施相（xiàng）應（yīng）的熱處理，根據（jù）加工需求，完成對車床主軸零件毛坯（pī）的生產製造管控，在此期（qī）間（jiān），工程人員應當考量車（chē）床主（zhǔ）軸的實際使用情（qíng）況，科學合理地選取相應的工件材料，之後再對其進（jìn）行鍛造、塑形（xíng），對（duì）相（xiàng）關材料進行（háng）必要的熱處理（lǐ），通過必要的熱學處理使得相關零部件的材（cái）料切削（xuē）性能得到有效提升（shēng），最終使得車床（chuáng）主軸件的綜合性能能夠大幅度（dù）增長。除此之外，在對零件材料進行加工處理管控時也能夠有效（xiào）地提升車床主軸零件在運動期（qī）間其（qí）表麵所具備的耐磨性，之後生產人員需要根據車床主軸零件毛坯的（de）生產製造情況，根據數量、生產需求，選（xuǎn）取不同的生產管控模式，比如可以結合自由鍛造或大批量的生產加工。

例（lì）如在粗加工（gōng）過程中首先需要經過一係列的鍛造處理，在（zài）鍛造期間需要經過必要的（de）磨孔粗（cū）加工（以半精加工過的外圓表麵定（dìng）位（wèi），加工後配錐堵）→外圓表麵精加工（以錐堵頂（dǐng）尖孔定位）→錐孔精加（jiā）工（以精（jīng）加工（gōng）外圓麵定位）。

3.1　粗加工

在粗（cū）加工段，涉及（jí）到對相關主軸零件加工材（cái）料的科學選擇（zé），以及對其實施相應的熱處（chù）理，根據加工需求，完成對車床主軸零件毛坯（pī）的生（shēng）產製造管控，在此期間，工程人員應當考量車床主軸的實際使用情況，科學合理地選取相（xiàng）應的工件材料，之後再對其進行鍛（duàn）造、塑形，對相關材料進（jìn）行必要的熱處理，通過必要的熱學處理使得相（xiàng）關零部件（jiàn）的材料（liào）切削性能（néng）得到有效提升，最終使（shǐ）得車床主軸零件（jiàn）的綜合性能能夠大幅度增長。除此之外，在（zài）對零件材料進行（háng）加工處理管控時也能夠有效地提升車床主軸零件在運動期間其表麵（miàn）所具備的耐磨性，之後生產（chǎn）人員（yuán）需要根據車床主軸零件毛坯的生產製造情況，根據數量、生產（chǎn）需求，選取（qǔ）不同的生產管控模（mó）式，比如可以（yǐ）結合自由鍛造或大批量的生產加工。

例如（rú）在粗加工過程中首先（xiān）需要經過一係列的鍛造處理，在鍛造期間需要經過必要的磨段工序，而在此過程中需要借助精鍛機，在完成鍛造之後則需要進行熱處理，借助回火爐，然後再通過（guò）鋸床對材料進行必要的切割處理，參（cān）考（kǎo）標準文件（jiàn）選取，據段加工的長度（dù），在完成鋸斷操作之後，則需（xū）要結合床銑床，參考小端外（wài）形實施必要的銑端麵打孔，在完成端麵打孔之後，再進行車加（jiā）工，參長後續半（bàn）精加工的實際需求，實現對主（zhǔ）軸零件初步的加工管控。鍛造（磨鍛 / 立式精鍛機）→熱處理（正火 / 回火爐）→鋸（鋸小端，保持總長為890+2.5mm/ 鋸床（chuáng））→洗端麵打中心孔（車端（duān）麵鑽 5mm 的中心孔，小端外形（xíng） / 洗床、鑽床）→車（粗車各段外徑，均放餘量：為 2.5 ～3mm 大端外形（xíng）及斷即（jí）、小（xiǎo）端中心孔 / 車床）。

3.2　半（bàn）精加工

而在對應的半精（jīng）加工（gōng）方麵，車床主軸零件的半徑（jìng）需要得到有效管控，需要對諸如錐孔、車錐麵以及精車（chē）外圓（yuán）等結構進行初始加（jiā）工管理，此部分是車床主軸零件實現（xiàn）基本功（gōng）能的（de）關鍵工（gōng）序，完成半（bàn）精加工（gōng）之（zhī）後，車床主軸零件的外部形（xíng）態已經基本可以得到確認，此類加工工序涉及到部分機械加工，其中（zhōng）需要結合諸如車床、鑽床、銑床、鋸床等多（duō）種機械設備的結合使用，然（rán）後再對車床主軸零件進行必要的熱（rè）處理，實施相應的半精（jīng）加工（gōng）。而在對（duì）零件外圓表麵的粗加工管理過程中，需要結合相應的頂尖孔定位，再通過（guò）對鑽通孔以（yǐ）及錐孔（kǒng）粗加工，最終實現對車床主（zhǔ）軸零件的半精加工（gōng）。

比如在半精加工過程中，需要通過相應（yīng）的鑽床完成對設（shè）備精細化鑽孔，在完成鑽（zuàn）孔之後結合熱處理，參照相應的規範要求完成（chéng）對局部區域的熱處理管控，使得車床（chuáng）加（jiā）工（gōng）更加高效、快捷，再結合車床以及仿形車床完成對主軸零部件外觀初步加工。車（粗車各段外徑，均放餘量為 2.5 ～ 3mm 大端外形及（jí）小端中心孔 /車床）→車（粗車 D、E而及 165mm 外圓，均放餘量為 2.5 ～ 3mm 小端外（wài）形，115mm 表麵 / 車床）→車（粗車大端後斷麵及 115mm外圓與上邊工（gōng）序（xù）接平大端外形，小端中心孔 /車床）→鑽（鑽 45mm 的導向孔，小端外形115mm 表（biǎo）麵 / 鑽床）→鑽（鑽 45mm 的通孔（kǒng）小端外形，115mm 表麵深孔 / 鑽床）。

3.3　精密加工

而在後續（xù）的（de）精密加（jiā）工環節，則是在（zài）通過半精（jīng）加工之後來（lái）實（shí）施的，也是車（chē）床主軸零（líng）件最後（hòu）加工程序，在半精加工之後，工作人員需要對精細化（huà）加工流（liú）程進行確認，該項（xiàng）加工工藝需（xū）要在上一階段對車床零件外圓（yuán）表麵以及（jí）相關錐孔部位還未完成加工的結構部件進行再次加工處（chù）理，結合必要的車床主軸結構分析（xī），對其中的螺栓、螺孔、錐孔以及螺紋等進行相應的加工處（chù）理，在完成（chéng）對相關區域的加工之後（hòu）則需要對主軸零件進（jìn）行淬火處理，提（tí）升整個（gè）零部件的結構高度以及運（yùn）動精度，通過淬（cuì）火處理之後，能夠使得主軸零件的扭矩、彎矩以（yǐ）及（jí）回轉精度能夠達到相應的設置需求，在完成加工之後，工作人員需要對其進行精細化檢（jiǎn）驗，對車床主軸（zhóu）零件各部位的質量實施全麵質檢，保證零件加（jiā）工質量能夠滿足（zú）車床主體結構剛度、強度（dù）、回轉精度、運作精（jīng）度（dù）的（de）實際使用需求。

4、車床（chuáng）主軸零件機械加工基準設定

4.1　粗基（jī）準（zhǔn）選用

在對機床主軸零件進（jìn）行加工管控的過程中，工程（chéng）師需要（yào）確保相關加工位置與不加工位置之間（jiān）的界限明確，一般情況下需要選取不加工表麵作（zuò）為基準線，在加工過程中參照各加（jiā）工表麵分析相應的加工餘量，之（zhī）後再將其進行有效分配（pèi）。而在選取出基準（zhǔn）的過程中需要選取重要的加工表麵，此外，在（zài）加工過程中相關（guān）基準不能夠往複使用，由於粗精準不（bú）具備較高的精（jīng）細度，其（qí）會造成（chéng）較（jiào）大的加工誤差，因此同一尺寸方向的（de）粗（cū）基準隻能夠使用一次。

4.2　精基（jī）準的（de）選擇

而在對精基準進行選取選用（yòng）的過程中（zhōng），也需（xū）要確保（bǎo）設（shè）計基準和定（dìng）位基準能（néng）夠有效（xiào）重合，盡可能減少在加工過程中所產生的（de）定位誤差，此外，還需要（yào）保證基準統一的管控原則，簡言之，工程（chéng）師需要在相同的定位基準前提（tí）下加工多個工麵（miàn），提高各表麵的加工位置的精（jīng）確度。一般情況下，需要將軸（zhóu）類零件的兩頂端（duān）作為相應的（de）定位基準；此（cǐ）外還需要嚴格參照互為基準的管控原則，若兩個工（gōng）件（jiàn）表麵具備較高的加工精度（dù）要求是可以通過互為基準的管控原則實現往複多次的加工。在加工期間（jiān），當加工餘量相（xiàng）對較為（wéi）均（jun1）勻且較小時，可參考工件表麵的實際定位基準來開展加工作業。

4.3　確定零件的定（dìng）位基準

在對零件的定位基準進行確認管控時，工程師需要參照相應的管控原則，結合（hé）基準重合、基準統一以及互為基準的重要管控（kòng）思想，盡可能（néng）在一次裝（zhuāng）夾過程中加工出較多的表麵，具體來說，為了使得支承軸頸與主軸內錐麵（miàn）同軸度能夠保持高度一致，可以結合互為基準管控原（yuán）則選取相應（yīng）的基準麵，例如，結合車小端 1：20 錐孔和大端莫氏 6 號內錐孔（kǒng），由於其與支（zhī）軸承頸相鄰，因此可以將其設置（zhì）為（wéi）同一基準（zhǔn）。

5、車床主軸零件機械加工工藝

5.1　熱處理工藝

通過上對車床機械加工流程進行分析（xī）比（bǐ）較可以（yǐ）看出，在當前車床主（zhǔ）軸零件加工生產製造活動中實（shí）施必要的熱處（chù）理是（shì）必不可少的。在此過程中（zhōng），工程人員以及相應的生（shēng）產（chǎn）管控人員需要嚴格參照工藝流程卡以及標準作業指（zhǐ）導書，落實對各個（gè）工序的嚴格（gé）管控。

在結合熱（rè）處理工藝使用的過（guò）程中，工作人員應當明確相關工藝所使用的時間節點，由於熱處理工藝質量的高低直接影響到車床主軸（zhóu）零件（jiàn）加工的品質和效率，同時也會影響到車床最後的生產效率，因此在對主軸零件（jiàn）材料（liào）進行熱處理管控的過程（chéng）中需要從零件毛坯階段到後（hòu）續（xù）的成型階段、精加工階段進行必（bì）要的熱處理管（guǎn）控，因此整個熱處理工藝貫穿到車床（chuáng）主軸零件生產製造（zào）的各個時間。

表2

5.2　車床主軸零件階段工藝要點

在車床主軸零（líng）件階段施工管控過程中所結合使用到的工藝流程相對較（jiào）多，其工作量相對（duì）較大（dà），同時加工精（jīng）度（dù）要求也相對較高，在此過程中，主要是實現對後（hòu）續精加工的處理管控，在此（cǐ）階段所開（kāi）展的一係列工作均是為後續的精加工打下相應的基礎。在後續粗加工、半精加工以及精加工過程中，工程人員需要（yào）將材料的應力進一（yī）步去除，為後續（xù）的（de）熱處理工藝打下堅實基礎。此外，車床主軸零件在經過多（duō）次往複地（dì）切削處理之後（hòu）能夠避免零件加工出現相應的誤差，同時（shí）也能夠確保不同機械（xiè）設備之間能夠實現合理配合使用，提高加工精度，並且還能夠適當地減少對機床的損耗（hào）。在初（chū）加工過程中，可以選取不同的機床設（shè）備進行加（jiā）工管控，提高加（jiā）工（gōng）質量和效率，同時還（hái）能（néng）夠減（jiǎn）少對機床所造成的磨損（sǔn）。

5.3　工（gōng）藝路線（xiàn）

在對（duì）工藝路線擬定的過程中，工程（chéng）人員需要參考加工物件的幾何形狀、精度位置以及精度要求，選取適當的（de）工藝路線。而基礎的工藝路線涉及到備（bèi）料、鍛造、熱處理、鋸、車、打孔、鑽孔、打磨、銑、清除毛刺、檢查等相應的工（gōng）序，不同的工（gōng）藝路線在車削、打磨、鑽孔方麵存在相應的差異（如表 1 所示（shì）），同時也具備不同的加工標準以及加工設備。在此（cǐ）過程中，工程人員應當結合具體（tǐ）的加工管控需求來選取適（shì）當的工藝路線來滿足生產製（zhì）造需求。在工業生產路線方麵，主要（yào）是采用先銑麵後鑽孔的管控思路，結合先麵後孔的管控原則，但是在加工生產過程中，工程人員也需（xū）要對工件右邊圓柱上平麵以及左邊圓柱下平麵相關區域不便於定位、裝夾的部分進行有效管控。

因此（cǐ）工程人員（yuán）需要嚴格管控各個工件的加工順序，明確加工量，合理控製加工（gōng）公差，將加工誤差管控在合理的範圍之內。

在完成生產加工之後，需要結合千分尺對物件的外觀（guān）進行精度測量，在完成大量生產製造後也（yě）需要通過光滑極（jí）限量（liàng）規來對其表麵進行檢驗，而針對長度（dù）較大（dà）但是精度較高的工件材料時可以結合比較儀進行測驗，在對（duì）工件表麵的粗糙（cāo）度進行評估時也可以結合粗糙度樣板進行查看（kàn），而針對粗糙（cāo）度要求相對較高的區域位置時可以結合光（guāng）學顯微鏡對其輪廓進（jìn）行（háng）評測。

6、結語

總體來說，在對車床（chuáng）主（zhǔ）軸零件實施加工管（guǎn）理的過程（chéng）中，工作人員（yuán）應當對各項工藝指標、工（gōng）藝文件進行分析評估，對各項基準、各項工藝程序進行合理編製（zhì），明確各項加工管控需求，以此來提高加工精度（dù）以及加（jiā）工品（pǐn）質。

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