主轴零件的机械加工工艺分析.pdfVIP

图4-1所示为车床主轴简图。下面以该车床主轴加工为例，分析轴类零件的工艺过程。

图4-1车床主轴简图

主要技术要求分析

1．支承轴颈的技术要求:有三处支承轴颈表面，（前后带锥度的Ａ、Ｂ面为主要

支承，中间为辅助支承）其圆度和同轴度（用跳动指标限制）均有较高的精度要求。

2．螺纹的技术要求:主轴螺纹的牙形要正，与螺母的间隙要小。必须控制螺母端

面的跳动，使其在调整轴承间隙的微量移动中，对轴承内圈的压力方向正。

3．前端锥孔的技术要求主轴锥孔是用于安装顶尖或工具的莫氏锥炳，锥孔的轴

线必须与支承轴颈的轴线同轴，否则影响顶尖或工具锥炳的安装精度，加工时使工件产

生定位误差。

4．前端短圆锥和端面的技术要求主轴的前端圆锥和端面是安装卡盘的定位面，

为保证安装卡盘的定位精度其圆锥面必须与轴颈同轴，端面必须与主轴的回转轴线垂直。

5．其它配合表面的技术要求如对轴上与齿轮装配表面的技术要求是：对Ａ、Ｂ

轴颈连线的圆跳动公差为0.015mm，以保证齿轮传动的平稳性，减少噪音。

上述的（1）、（2）项技术要求影响主轴的回转精度，而（3）、（4）项技术要求影响

主轴作为装配基准时的定位精度，第（5）项技术要求影响工作噪音，这些表面的技术要

求是主轴加工的关键技术问题。

1．主轴材料和热处理的选择。材料选用45钢，预备热处理采用正火和调质，最后

热处理采用局部高频淬火。

1

2．主轴的毛坯。毛坯一般使用锻件和圆钢，结构复杂的轴件（如曲轴）可使用铸

件。

主轴加工工艺过程分析

1．定位基准的选择

最常用的定位基准是两端中心孔。因为轴上各表面的设计基准一般都是轴的中心

线，所以用中心孔定位符合基准重合原则。

不能用中心孔定位，此时宜用外圆定位，轴的一端用卡盘夹外圆，另一端用中心架

架外圆，即夹一头，架一头。

表4-1车床主轴加工工艺过程

1

2

3

4

粗加工外圆时，为提高工件的刚度，采取用三爪卡盘夹一端（外圆），用顶尖顶一

端（中心孔）的定位方式，如上述工艺过程的6、8、9序中所用的定位方式。

由于主轴轴线上有通孔，在钻通孔后（第10序）原中心孔就不存在了，为仍能够用

中心孔定位，一般常用的方法是采用锥堵或锥套心轴，即在主轴的后端加工一个1：20

锥度的工艺锥孔，在前端莫氏锥孔和后端工艺锥孔中配装带有中心孔的锥堵，如图4-2

ａ所示，当主轴锥孔的锥度较大时，可用锥套心轴，如图4-2ｂ所示。

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图4-2锥堵与锥套心轴

为了保证以支承轴颈为基准的前锥孔跳动公差（控制二者的同轴度），采用互为基

准的原则选择精基准。

2．划分加工阶段

主轴的加工工艺过程可划分为三个阶段：调质前的工序为粗加工阶段；调质后至表

面淬火前的工序为半精加工阶段；表面淬火后的工序为精加工阶段。表面淬火后首先磨

锥孔，重新配装锥堵，以消除淬火变形对精基准的影响，通过精修基准，为精加工做好

定位基准的准备。

3．热处理工序的安排

45钢经锻造后需要正火处理，以消除锻造产生的应力，改善切削性能。粗加工阶

段完成后安排调质处理，一是可以提高材料的力学性能，二是作为表面淬火的预备热处

理，为表面淬火准备了良好的金相组织，确保表面淬火的质量。对于主轴上的支承轴颈、

莫氏锥孔、前短圆锥和端面，这些重要且在工作中经常摩擦的表面，为提高