精度与经济精度选择下的轴类零件加工路线分析

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。轴类零件的主要加工表面是外圆表面，还有常见的特殊形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺，主要有校直、切断、切端面和钻中心孔。②轴类零件加工的定位基准和装夹。现以此轴为例进行机械加工工艺分析。

轴类零件是回转体零件，其长度大于直径，它的主要表面是同轴线的若干个外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹等。按其结构形状，可分为光滑轴、台阶轴、空心轴和曲轴等四大类。在机械中，轴类零件主要用来支承传动零件（如齿轮、带轮等）和传递转矩。光滑轴的毛坯一般选用热轧圆钢或冷轧圆钢；台阶轴的毛坯可选用热轧或冷轧圆钢，也可选用锻件，主要根据产量和各台阶直径之差来确定，产量越大，直径相差越大，采用锻件越有利；当要求轴具有较高力学性能时，应采用锻件。单件小批量生产采用自由锻，成批大量生产采用模锻；对某些大型、结构复杂的轴，可采用铸件，如曲轴可以用球墨铸铁作毛坯。

1.轴类零件加工的工艺路线

（1）基本加工路线。外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。

①粗车—半精车—精车。对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

②粗车—半精车—粗磨—精磨。对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。

③粗车—半精车—精车—金刚石车。对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。

④粗车—半精车—粗磨—精磨—光整加工。对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。

（2）典型加工工艺路线。轴类零件的主要加工表面是外圆表面，还有常见的特殊形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。

对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下。

毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽— （花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。

①轴类零件的预加工。轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺，主要有校直、切断、切端面和钻中心孔。

②轴类零件加工的定位基准和装夹。

a.以工件的中心孔定位。在轴的加工中，零件各外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度及端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，则符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定位基准，也是其他加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。

b.以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）。用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。

c.以两外圆表面作为定位基准。在加工空心轴的内孔时（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支承轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对于支承轴颈的同轴度要求，以消除基准不重合引起的误差。

d.以带有中心孔的锥堵作为定位基准。在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用带中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，如图4-28所示。

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