1 主(zhǔ)軸毛坯(pī)
毛坯形式有棒料和鍛件兩種。前者適(shì)於單件小(xiǎo)批量生(shēng)產(chǎn),尤其適用於光滑軸和外圓直徑相差不大(dà)的階梯軸(zhóu),對於直徑較大的階(jiē)梯軸則往往采用(yòng)鍛件。鍛件還可獲得較高的抗拉(lā)、抗彎和抗扭強(qiáng)度。單件小批量生產一般采用自由鍛,批量生產則(zé)采用模鍛件,大批量生產時若采用(yòng)帶有貫穿孔的無縫鋼管(guǎn)毛坯(pī),能大大節省材料和機械加工量(liàng)。
2 主軸的材料和熱處(chù)理
45 鋼是(shì)普通機床主軸的常(cháng)用材料(liào),淬透性比合金鋼差,淬火(huǒ)後變形較(jiào)大,加工後尺寸穩定(dìng)性也較差,要(yào)求較高(gāo)的主軸則采用合金鋼材(cái)料(liào)為宜。
3 加工階段的劃分
主軸加工過(guò)程中的(de)各加工工序和熱處理工序(xù)均會不同程度地產生加工(gōng)誤差和應力(lì)。為了保證加工質(zhì)量,穩定加工精(jīng)度(dù),CA6140 車床主軸加工基本(běn)上(shàng)劃分為下列三個階段。
( 1) 粗加工階段。毛坯處理: 毛坯備料、鍛造(zào)和正火( 工(gōng)序(xù)1 ~ 3) 。粗加工: 銑端麵(miàn)、鑽中心孔和粗車外圓等( 工序4、5) 。這一階段的主要(yào)目(mù)的(de)是: 用大的切削用量切除大(dà)部分(fèn)餘量(liàng),把毛坯加工到接近工件的最終形狀和尺寸,隻留下(xià)少量的加工餘量。通(tōng)過這階段還可以及時發現鍛件裂紋等缺陷,采(cǎi)取相應措施(shī)。
( 2) 半精加工階段。半精(jīng)加工前熱處理: 對於45鋼一般采用調質處理,達到220 ~ 240HBS( 工序6) 。
半精加工: 車工藝(yì)錐麵( 定位錐孔) 、半精車(chē)外圓端麵和鑽深孔等(děng)( 工序7 ~ 12) 。這個階段的主要目的是為精加(jiā)工做(zuò)好準備,尤其為(wéi)精加工(gōng)做基麵準備。對於(yú)一些要(yào)求不高的表麵,如大端端麵(miàn)各孔,在這(zhè)個(gè)階(jiē)段加工到圖樣規定的要(yào)求。
( 3) 精加工階段。精加工前熱處理: 局部(bù)高頻淬火( 工序13) 。精加工前各種加工: 粗磨定位錐麵、粗(cū)磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽(cáo),以(yǐ)及車(chē)螺紋等( 工序14 ~19) 。精加工: 精磨外圓和兩處1: 12 外錐麵及莫(mò)氏6號內錐孔,從而保證(zhèng)主軸最(zuì)重要表麵的(de)精度( 工序20~ 23) 。這一(yī)階段的目的是把各表麵都加工到圖樣(yàng)規定的要求。粗加工、半精加工、精加工階段的劃分大體以熱處理為界。
可見,整個主(zhǔ)軸加工的工藝(yì)過程就是以主要表麵 ( 支承軸頸(jǐng)、錐(zhuī)孔) 的(de)粗加(jiā)工、半精(jīng)加(jiā)工和(hé)精(jīng)加(jiā)工為主,適當插(chā)人其他表麵的加工工序而組成(chéng)的。這就說明,加工階段(duàn)的劃分起主導作用的是工件的精度要求。對於一般精度的機床主軸,精磨是最終機械加工工序。對精密機床的主軸,還要增加光整加工階段,以求獲得更高的(de)尺寸精度和更低的表麵粗糙(cāo)度。
4 CA6140 車床主軸主要加工表麵加工工序
CA6140 車床主軸主要加工表麵是Φ75h5、Φ80h5、Φ90g5、Φ105h5 軸頸(jǐng),兩支承軸頸及錐孔。它們加工的(de)尺寸精度在IT5 ~ IT6 之間,表麵粗糙度Ra 為0. 4 ~ 0. 8mm。
主(zhǔ)軸加工工藝過程可劃分為三個加工階段,即粗加工階(jiē)段( 包括銑端麵、加工頂尖孔、粗車外(wài)圓等) ; 半精加工階段( 半精車(chē)外圓,鑽通孔,車錐麵、錐孔,鑽(zuàn)大骰(tóu)端麵各孔,精車外圓等(děng)) ; 精加工階段( 包括精(jīng)銑鍵(jiàn)槽,粗(cū)、精磨外圓、錐麵(miàn)、錐孔等) 。
在機械(xiè)加工工序中間尚需插入必要的(de)熱處理(lǐ)工序,這就決定了主軸加工各主要表麵(miàn)總是循著以下的順序進行,即粗車→調質( 預備熱處理(lǐ)) →半精車→精車→淬火- 回火( 最(zuì)終熱處理) →粗磨→精磨。綜上所述,主軸主要表(biǎo)麵的加工順序安排如下:外圓表麵粗加工( 以頂尖孔定位) →外圓(yuán)表麵半(bàn)精加工( 以頂尖孔定位) →鑽通孔( 以半精加工(gōng)過的外圓表(biǎo)麵定位(wèi)) →錐孔粗加工( 以半精加工(gōng)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(zhuī)孔精加工( 以精加工外圓麵定位) 。
當主要表(biǎo)麵加工順序確定後(hòu),就要合理地插入非主要表麵加工工(gōng)序。對主軸(zhóu)來說非主要表麵(miàn)指的是(shì)螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表麵加工一般不易出現廢品,所以盡量安排在後麵工序進行,主要表麵加(jiā)工一旦出了廢品,非主要表麵就不需(xū)加工了,這樣(yàng)可以避免浪費工時。但(dàn)這些表麵也(yě)不能放在主要表麵(miàn)精加工(gōng)後(hòu),以防(fáng)在加工非(fēi)主(zhǔ)要表(biǎo)麵過程中損傷已精加工過的主要表麵。
對凡是需要在淬硬表麵上(shàng)加工的螺孔、鍵槽等,都應安排在淬火前加工。非淬硬表麵上螺孔、鍵槽等(děng)一般在外圓精車之(zhī)後,精磨之前進行加工。主軸螺(luó)紋,因它與主軸支承軸頸之(zhī)間有一定的同軸度要求,所以螺紋安排在以非淬火- 回火為最終熱處理工(gōng)序之後的精(jīng)加工階段進行,這樣半精加(jiā)工後殘餘應(yīng)力所引起的變形和熱處理後(hòu)的(de)變形,就不會影響螺紋的加工精度。
5 CA6140 車床主(zhǔ)軸加工定位基準的選擇
主軸加工中,為了保證各主要表麵的相互位置精度,選擇定位基準時,應(yīng)遵(zūn)循基準重合、基準統一和互為基準等重要原則,並(bìng)能在一次裝夾中盡可能加工出較多(duō)的表麵。由於主軸外圓表麵的設計基準是主軸軸心線,根據基準重合的原則考慮應選擇主軸兩端的頂尖孔作為精(jīng)基準麵。用(yòng)頂尖孔定位,還能在一次裝夾中將許多外圓表麵及其端麵加工出來,有(yǒu)利於保證加工麵間的位置精度。所(suǒ)以主軸在粗(cū)車之(zhī)前應先加(jiā)工頂尖孔。
為(wéi)了保證支承(chéng)軸頸與主軸內(nèi)錐(zhuī)麵的同軸(zhóu)度要求,宜按互(hù)為基準(zhǔn)的原(yuán)則選擇基(jī)準麵。如車小端(duān)1: 20 錐孔和(hé)大端莫氏6 號內錐孔時,以與前支承軸頸相鄰而又是用同一基準加工出(chū)來的外圓柱麵為定位基準麵 ( 因支承軸頸係外錐麵不便裝夾) ; 在精車各外圓( 包括兩個支承軸頸) 時,以(yǐ)前、後錐孔內所配錐堵的頂尖孔為定位基麵; 在粗磨莫氏(shì)6 號內錐孔時,又以兩圓柱麵為定位基(jī)準麵(miàn); 粗(cū)、精磨(mó)兩個支承軸(zhóu)頸的1: 12 錐麵時,再次用錐堵頂尖孔定位; 最後精磨莫氏6 號錐孔時,直接以精磨後的前支承軸頸(jǐng)和(hé)另一圓柱麵定位(wèi)。定位基準每轉換一次(cì),都使主軸的加工精度提高一步。
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