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附錄1 軸加工工藝
軸加工工藝
摘要：軸類零件是機(jī)器中的主要零件之一，它通常被用于支撐傳動件的傳遞扭矩。軸是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑。加工表面通常由內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、橫孔、溝槽等。
關(guān)鍵字：軸，精度，基準(zhǔn)
軸類零件的技術(shù)要求：
以圖所示的軸為例
(1)尺寸精度和形狀精度
軸屬于精度較高的零件，其軸頸的尺寸精度達(dá)IT5～I(xiàn)T6，支承軸頸的形狀精度會直接影響軸的旋轉(zhuǎn)精度，所以要求圓度0.005mm。其余表面的尺寸精度一般為IT6～I(xiàn)T9，形狀精度低于支承軸頸，或限制在尺寸公差范
圍內(nèi)。
(2)位置精度
保證配合軸頸相對支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求。為便于檢驗，常采用圓跳動公差，它既包含被測要素與基準(zhǔn)要素的位置誤差，也包含被測要素本身的形狀誤差。
(3)表面粗糙度
支承軸頸和重要工作表面的粗糙度要求最高，達(dá)Ra0.8～0.4μm，配合軸頸和其他重要表面一般為Ra1.6～0.8μm。
軸類零件的材料、毛坯及熱處理
(1)軸類零件的材料
一般軸類零件常用45鋼，并根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性、和耐磨性。45鋼的缺點是淬透性較差，淬火后易形成較大的內(nèi)應(yīng)力。對于中等精度且轉(zhuǎn)速較高的軸，可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼淬火時擁有冷卻，熱處理后的內(nèi)應(yīng)力小，并且有良好的韌性。精度較高的軸，可選用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等，這類材料經(jīng)調(diào)制和表面處理后，具有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度；缺點是韌性較差。
(2)軸類零件的毛坯
軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件。采用圓棒料時，毛坯的準(zhǔn)備工作簡單，但只適用于截面差異不大及力學(xué)性能要求不高的軸。坯料在經(jīng)過鍛壓后，金屬的組織致密、均勻，并且形成沿表面呈流線型的內(nèi)部纖維組織，能有效提高零件的多向力學(xué)性能。對于中、小批量生產(chǎn)或結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的軸，一般都采用自由鍛造。大批量生產(chǎn)時，采用模型鍛造機(jī)和提高生產(chǎn)率，又可大大減少加工余量，以節(jié)省材料和減少后續(xù)加工。但當(dāng)工件尺寸和質(zhì)量較大時，由于模鍛設(shè)備的局限性而無法采用模鍛，所以大型且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸，其毛坯制造存在一些難題。若采用鍛造，則強(qiáng)度和韌性不足。
(3)軸類零件的熱處理
軸類零件的熱處理取決于軸的材料、毛坯形式、性能和精度要求等。軸的鍛造毛坯在機(jī)械加工之前，均需進(jìn)行正火或退火（高碳鋼和高碳合金鋼）處理，以使鋼的晶粒細(xì)化（球化），消除鍛造后的內(nèi)應(yīng)力。降低毛坯的硬度，改善切削加工性能。
調(diào)制是軸類零件最常用的熱處理工藝，調(diào)質(zhì)即可獲得良好的綜合力學(xué)性能，又作為后續(xù)將近行的各種表面熱處理的預(yù)備熱處理。調(diào)質(zhì)處理一般安排在粗加工后、精加工之前。一方面為消除粗加工所產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生的變形可由后續(xù)的半精加工、精加工切除；另一方面經(jīng)調(diào)質(zhì)后的工件硬度比較適合于半精加工。對于加工余量很小的軸，調(diào)質(zhì)也可安排在粗加工之前。
局部淬火、表面淬火、及滲碳淬火的熱處理一般安排在半精加工之后、精加工之前。淬硬后的工作便面不宜用刀具進(jìn)行切削，而要由磨削來達(dá)到最終要求的尺寸精度和表面粗糙度，并可糾正經(jīng)淬火后產(chǎn)生的少量變形。對于精度較高的軸，在局部淬火或粗磨后，為了保持加工后尺寸的穩(wěn)定，需進(jìn)行低溫時效處理，以消除磨削所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、淬火內(nèi)應(yīng)力和繼續(xù)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的殘余奧氏體。
軸的加工工藝分析
1)主軸的加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容（工序簡圖或說明）
設(shè)備
1
備料
2
鍛造
自由鍛
3
熱處理
退火
4
鋸頭
保持總長386±1.5mm
5
銑鉆
同時銑兩端面、鉆兩端中心孔（外圓柱定位）
專用機(jī)床
6
粗車
車各外圓（中心孔定位）
臥式車床
7
熱處理
調(diào)質(zhì)
8
精車
車各外圓（中心孔定位）
數(shù)控車床
9
銑
銑鍵槽 外圓定位
立式銑床
10
磨外圓
磨各外圓柱面至尺寸（中心孔定位）
外圓磨床
11
檢驗
2)工藝過程分析
(1)加工階段的劃分
從上表觀察軸的整個加工工藝過程，可分為四個階段：工序1～4為毛坯準(zhǔn)備階段；5～7為粗加工階段；8～9為半精加工階段；最后是精加工階段。
(2)定位基準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換
軸類零件的定位基準(zhǔn)，最常用的是兩中心孔。因為軸類零件各外圓表面、錐孔、螺紋表面的同軸度，以及端面對回轉(zhuǎn)軸線的垂直度，均與主軸的軸線有關(guān)，若以兩中心孔定位，就能符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，能夠最大限度地在一次裝夾中加工多出表面。因此，只要有可能，總是盡量采用中心孔作為定位基準(zhǔn)。
(3)加工順序的安排
在安排軸的加工工序時，總體上，已外圓和錐孔作為主要表面，按各加工價段“先粗后精”，逐步達(dá)到零件所要求的精度。
①“基準(zhǔn)先行”原則。首道機(jī)械加工工序是加工中心孔，為粗車工序準(zhǔn)備好基準(zhǔn)；在以后的工序中，一個工序的加工內(nèi)容與下一工序的基準(zhǔn)一環(huán)扣一環(huán)，協(xié)調(diào)安排。
②先大端后小端。安排外圓各表面的加工工序時，一般先加工大端外圓，再加工小端外圓，則會在加工一開始就降低工件的剛度。
③次要表面加工安排。軸上的鍵槽、花鍵、螺紋、橫向小孔等雖然都屬于次要表面，但這些表面往往與軸外圓有一定的位置公差要求，需要較精確的精基準(zhǔn)，所以一般都安排在外圓的精車或粗磨之后加工。這是因為如果在精車前就銑出鍵槽和鉆出橫孔，精車時因斷續(xù)切削而產(chǎn)生振動，既影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具。另一方面，鍵槽的深度也難以控制。但是這些加工也不宜放在主要表面精磨之后，以免破壞主要表面已獲得的深度。
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