車床主軸加工工藝.ppt

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1、車床主軸的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求,,車床主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 既是階梯軸,又是空心軸;是長徑比小于12的剛性軸 不但傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩,而且是工件或刀具回轉(zhuǎn)精度的基礎(chǔ) 主要加工表面有內(nèi)外圓柱面、圓錐面,次要表面有螺紋、花鍵、溝槽、端面結(jié)合孔等 機(jī)械加工工藝主要是車削、磨削,其次是銑削和鉆削,特別值得注意的工藝問題有: 1) 定位基準(zhǔn)的選擇; 2) 加工順序的安排; 3) 深孔加工; 4) 熱處理變形。 車床主軸的功用 承受扭轉(zhuǎn)力矩; 承受彎曲力矩; 保證回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度。,車床主軸的設(shè)計(jì)要求 扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度高; 回轉(zhuǎn)精度高(徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)、回轉(zhuǎn)軸線穩(wěn)定); 制造精度高: 1) 結(jié)構(gòu)尺寸及動(dòng)態(tài)特

2、性要好; 2) 主軸本身及其軸承精度高; 3) 軸承的結(jié)構(gòu)和潤滑; 4) 齒輪的布置; 5) 固定件的平衡等。,主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求: 1) 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 2) 足夠的剛度; 3) 有具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量; 4) 足夠的耐磨性、抗振性及尺寸穩(wěn)定性 5) 足夠的抗疲勞強(qiáng)度,3車床主軸技術(shù)條件的分析 主軸支承軸頸的技術(shù)要求 支承軸頸是主軸的裝配基準(zhǔn),其精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度;主軸上各重要表面又以支承軸頸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),有嚴(yán)格的位置要求; 支承軸頸為三支承結(jié)構(gòu),并且跨度大;,支承軸頸采用錐面 (1:12) 結(jié)構(gòu),接觸率70%,可用來調(diào)整軸承間隙; 中間支承為IT5IT6,粗糙度

3、 ; 支承軸頸圓度誤差為0.005mm,徑向跳動(dòng)為0.005mm; 其他外圓的圓度要求,誤差小于50%尺寸公差,高精度者為510%; 軸頸與有關(guān)表面的同軸度誤差應(yīng)很小。,主軸工作表面(錐孔)的技術(shù)要求 用來安裝頂尖或刀具錐柄的;是定心表面; 對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高; 軸心線應(yīng)與支承軸頸同軸; 錐孔對軸頸的徑向圓跳動(dòng)近軸端為0.005,離軸端300處為0.01,錐面接觸率70%,粗糙度Ra0.63m ,硬度為HRC4850。,主軸軸端外錐(短錐)的技術(shù)要求 用來安裝卡盤或花盤的;也是定心表面; 對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高; 軸心線

4、應(yīng)與支承軸頸同軸; 對支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)為0.008;端面圓跳動(dòng)為0.008; 粗糙度Ra12.5m ,硬度為HRC4550。,空套齒輪軸頸的技術(shù)要求 影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性;可能導(dǎo)致噪聲; 有同軸度要求,對支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)為0.010.015; 尺寸精度要求為IT5IT6;,螺紋的技術(shù)要求 用來固定零件或調(diào)整軸承間隙; 螺母的端面圓跳動(dòng)(應(yīng)0.05)會(huì)影響軸承的內(nèi)環(huán)軸線傾斜; 螺母與軸頸的同軸度誤差0.025; 螺紋精度為6h。,主軸各表面的表面層要求 要有較高的耐磨性; 要有適當(dāng)?shù)挠捕龋℉RC45以上),以改善其裝配工藝性和裝配精度; 表面粗糙度 。,,4. 主軸的機(jī)械加工工藝

5、過程,主軸加工工藝過程制訂的依據(jù) 主軸的結(jié)構(gòu);技術(shù)要求;生產(chǎn)批量;設(shè)備條件。 主軸加工工藝過程 批量:大批;材料:45鋼;毛坯:模鍛件,工藝過程: 分為三個(gè)階段: 粗加工:工序16 半精加工:工序713(7為預(yù)備) 精加工:工序1426(14為預(yù)備),5. 主軸加工工藝過程分析 主軸毛坯的制造方法 自由鍛件:小批量或單件生產(chǎn); 模鍛件:大批量生產(chǎn)。,,More to learn,主軸的材料和熱處理 熱處理工序的安排 毛坯熱處理:去鍛造應(yīng)力,細(xì)化晶粒; 切削前正火(預(yù)備熱處理):改善切削加工性能和機(jī)械-物理性能;去鍛造應(yīng)力; 半精加工前調(diào)質(zhì):去應(yīng)力,改善切削加工性能,提高綜合機(jī)械性能; 精加工前

6、局部高頻淬火:提高運(yùn)動(dòng)表面耐磨性; 精加工后的定性處理:低溫時(shí)效和水冷處理。,加工階段的劃分 如前所述,分為三個(gè)階段。 鑒于主軸的技術(shù)要求高,毛坯為模鍛件,加工余量大,精度高,故應(yīng)分階段加工; 分粗、精加工階段有利于去應(yīng)力并可加入熱處理; 多次切削有利于消除復(fù)映誤差; 粗、精加工二階段應(yīng)間隔一定時(shí)間; 粗、精加工二階段應(yīng)分粗、精加工機(jī)床進(jìn)行,合理利用設(shè)備,保護(hù)機(jī)床。,定位基準(zhǔn)的選擇 應(yīng)使定位基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)重合; 一次安裝應(yīng)多加工幾個(gè)面; 注意零件的主要精度指標(biāo):同軸度、圓度、徑向跳動(dòng); 主軸的定位過程較復(fù)雜:有頂尖、錐堵、支承表面等作為定位基準(zhǔn)。,加工順序的安排和工序的確定 三種方案 1) 粗

7、加工外圓鉆深孔精加工外圓粗加工錐孔精加工錐孔 2) 粗加工外圓鉆深孔粗加工錐孔精加工錐孔精加工外圓 3) 粗加工外圓鉆深孔精加工外圓精加工外圓精加工錐孔,工序確定的兩個(gè)原則 1) 工序中所用的基準(zhǔn)應(yīng)在該工序前加工; 2) 各表面要粗、精基準(zhǔn)分開,先粗后精, 多次加工,逐步提高精度。 淬硬表面的鍵槽、螺紋等應(yīng)在淬火前加工; 非淬硬表面的鍵槽、螺紋等應(yīng)在精車后、精磨前加工; 檢驗(yàn)工序應(yīng)安排在適當(dāng)工序之后,必要還應(yīng)探傷。,6. 主軸加工中的幾個(gè)工藝問題,錐堵和錐堵心軸的使用 錐堵和錐堵心軸的功用: 空心軸加工通孔后,定位基準(zhǔn)頂尖孔被破壞。通孔直徑小時(shí),可直接在孔口倒出一60錐面,代替中心孔;當(dāng)通孔直

8、徑較大時(shí),則要采用錐堵或錐堵心軸。,,More to learn,設(shè)計(jì)錐堵和錐堵心軸時(shí)應(yīng)注意的問題 1) 一般不中途更換或拆裝,以免增加安裝誤差 2) 錐堵和錐堵心軸要求兩個(gè)錐面同軸,頂尖孔的研磨 研磨的必要性 1) 頂尖孔是定位基準(zhǔn),對精度和質(zhì)量有直接影響 2) 頂尖孔的深度:影響定位軸向位置,因而影響余量分布 (批量生產(chǎn)時(shí)) 3) 兩頂尖孔同軸度:影響同軸度、影響位置精度,4) 頂尖孔錐角和圓度誤差:直接反映到工件的圓度上 5) 熱處理、切削力、重力等的影響,會(huì)損壞頂尖孔的精度 6) 熱處理后和磨削加工前,需要消除誤差,研磨方法 1) 用鑄鐵頂尖研磨; 2) 用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤

9、上,用金剛鉆研磨; 3) 用硬質(zhì)合金頂尖刮研。,外圓表面的車削加工 車削加工的工藝作用 1) 粗加工:切除大部分余量; 2) 半精加工:修整預(yù)備熱處理后的變形; 3) 精加工:使磨削前各表面具有一定的同軸度和合理的磨削余量;精加工螺紋及各端面等。,車削加工值得考慮的問題 1) 生產(chǎn)效率; 2) 工序精度(復(fù)映誤差); 3) 勞動(dòng)強(qiáng)度。 車削加工的設(shè)備 1) 單件、小批:普通車床 2) 成批生產(chǎn):液壓仿形車床 3) 大批量生產(chǎn):液壓仿形、多刀半自動(dòng)車床,主軸深孔的加工 深孔加工的難點(diǎn) 1) 刀具細(xì)長,剛性差,易振動(dòng),易引偏; 2) 排屑困難; 3) 鉆頭散熱條件差,冷卻困難,易失去切削能力。,,

10、More to learn,采取措施 1) 采用工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給的加工方法,使鉆頭自定中心; 2) 采用特殊結(jié)構(gòu)的深孔鉆; 3) 預(yù)先加工一導(dǎo)向孔,防止引偏; 4) 采用壓力輸送切削潤滑液,既使冷卻充分,又使切屑排出。,主軸錐孔的加工 主軸錐孔的作用及要求 1) 主軸錐孔是安裝頂尖的定位面; 2) 主軸支承軸頸及主軸前端短錐的同軸度要求較高。,,,More to learn,磨削主軸錐孔一般以支承軸頸作為定位基準(zhǔn),有三種安裝方式: 1) 前支承裝于中心架,后支承用卡盤裝夾 2) 前、后支承裝于兩個(gè)中心架,用萬向節(jié)與主軸相聯(lián); 3) 采用專用夾具。,剖分軸承、V型夾具、浮動(dòng)卡頭等,使磨頭誤差及

11、機(jī)床振動(dòng)不影響工件。 該夾具由底座、支承架及浮動(dòng)卡頭三部分組成;前、后兩支架與底座連成一體; 作為工件定位的V形架鑲有硬質(zhì)合金,以提高耐磨性; 工件的中心高應(yīng)與磨頭砂輪軸中心等高; 后端的浮動(dòng)卡頭裝在磨床主軸的錐孔內(nèi);,,More to learn,工件尾部插入彈性套內(nèi); 通過彈簧將彈性套(浮動(dòng)卡頭外殼)連同工件向后拉; 鋼球1壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄3端面,依靠彈簧2的漲力限制工件的軸向竄動(dòng); 該聯(lián)接方式只傳遞扭矩,排除磨頭和機(jī)床誤差對加工精度的干擾。,,,主軸各外圓表面的精加工和光整加工 主軸的精加工 1) 主要采用磨削加工; 2) 應(yīng)在熱處理之后進(jìn)行,糾正熱處理后的變形; 3) 磨削加工能

12、達(dá)到的精度為IT6,表面粗糙度為 。,光整加工的作用及特點(diǎn) 1) 用于精密主軸上尺寸公差等級(jí)為IT5以上或表面粗糙度的加工表面; 2) 采用很小的切削用量和單位切削力,變形小; 3) 對上道工序要求高,一般要求,表面無較深的加工痕跡; 4) 采用浮動(dòng)的加工方法(自定心); 5) 加工余量很小,一般不超過0.02mm。,軸類零件的檢驗(yàn) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 1) 表面粗糙度; 2) 表面硬度; 3) 尺寸精度; 4) 相互位置精度; 5) 表面幾何形狀精度。 檢驗(yàn)順序 幾何精度尺寸精度位置精度,檢驗(yàn)方法 1) 硬度:硬度計(jì) 2) 表面粗糙度:觸針式表面粗糙度輪廓儀或樣板比較法 3) 錐孔:著色

13、法 4) 尺寸精度:常規(guī)檢驗(yàn)儀器(萬能量具) 5) 位置精度:專用檢驗(yàn)裝置。,誤差復(fù)映現(xiàn)象是在機(jī)械加工中普遍存在的一種現(xiàn)象,它是由于加工時(shí)毛坯的尺寸和形位誤差、裝卡的偏心等原因?qū)е铝斯ぜ庸び嗔孔兓?而工件的材質(zhì)也會(huì)不均勻,故引起切削力變化而使工藝系統(tǒng)變形量發(fā)生改變產(chǎn)生的加工誤差。,,例如:在車削有圓度誤差的毛坯時(shí),工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),背吃刀量會(huì)發(fā)生變化。毛坯橢圓長軸方向處為最大背吃刀量ap1,短軸處為最小背吃刀量ap2。假設(shè)毛坯材料的硬度是均勻的,則ap1處的切削力Fp1最大,相應(yīng)的變形y1也最大;ap2處的切削力Fp2最小,相應(yīng)的變形y2也最小。由此看見,車削圓度誤差m=ap1ap2的毛坯時(shí),由于工藝系統(tǒng)受力變形而使工件產(chǎn)生相應(yīng)的圓度誤差g=y1y2。這種現(xiàn)象就叫“誤差復(fù)映”。,,你學(xué)好嗎?,

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