车床主轴的车削加工

主轴的典型加工工艺路线为:下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→淬火→粗磨→精磨。  主轴毛坯通常采用45号钢锻打而成,锻打后的毛坯材质较硬,一般要进行正火处理。

 2  粗车各级外圆(均留余量6mm)

 

2.1 工件的装夹  已知,毛坯的直径较大,长度较长,为减少变形,一般采用一夹一顶法进行粗车。限于实训现有的车床设备条件,车床床头主轴孔不能穿过毛坯最大的外圆,因而在实际加工中多数安排在镗床或钻床上加工出毛坯小端的中心孔,并且要求该中心孔不能过小,否则会由于支承面的接触面积过小而影响车削时的受力情况。一般采用a6的中心钻来钻此中心孔。

2.2 粗车各级外圆

  粗车毛坯各级外圆后的形状和尺寸外圆各尺寸均留余量6mm为半精加工做准备。在粗加工过程中,经常有出现排屑不畅顺、车刀重修磨的频率快、加工速度慢等现象,经仔细观察和考虑,决定从以下几方面进行改进。  (1)选择合适的粗加工车床。由于毛坯较大,并且有较多的加工余量,因而需选择刚性足,能承受较大切削力的车床进行加工,结合实训场地现有设备,决定选用c630型普通车床进行粗加工。(2)选择合适的粗加工刀具。在切削过程中,刀具由于受力、热和摩擦的作用而产生磨损。刀具切削部分应满足高硬度、足够的强度和韧性、高耐磨性、高耐热性等的切削性能要求,故决定选用代号为yt5的硬质合金车刀进行粗车;在车刀几何角度的选择上,主要考虑主副偏角、主副后角、前角、刃倾角等角度不宜过大,否则影响刀头强度,决定采用750硬质合金粗车刀,为保证切削过程中切屑能自行折断,从而使切削顺利进行,车刀前刀面决定采用b×a为4.5×0.6的的断屑槽尺寸。(3)选择合适的切削用量。在车刀的刃磨角度确定后,关键是如何合理选择好切削用量。所谓合理选择切削用量,是指在刀具角度选好以后,合理确定吃刀深度ap,走刀量f和切削速度v(应把v换算成主轴转速n,以便调整机床)进行切削加工,以充分发挥机床和刀具的效能,提高劳动生产率。 合理的切削用量,应能满足以下几点基本要求。  (1)保证安全,不致发生人身事故(或使操作者过分紧张)或损坏机

                                                     

                     

  床、刀具等事故。(2)保证工件加工面的粗糙度和精度。(3)在满足以上两项要求的前提下,要充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能,尽可能选用较大的切削用量,使机动时间少,生产率最高,成本最低。(4)不允许超过机床功率,在工艺系统刚性条件下,不能产生过大的变形和振动。  由切削过程的基本规律可知,影响刀具耐用度最小的是ap、其次是f、最大是v。这是因为v对切削温度的影响最明显。所以选择切削用量的次序是:首先应当尽量取大的ap;当ap受到其他限制时(例如加工余量很小),再尽可能用较大的f,当f受到限制(例如加工表面粗糙度要求的限制、切削力的限制等),最后才考虑用较大的v。 根据上述原则,粗车主轴的切削用量选用如下:吃刀深度ap约8～10mm/刀,走刀量f约为0.4～0.5mm/r,转速n约200～300r/min左右,实践证明其加工效率较为理想。 3  扶架装夹,分两头钻孔φ39  粗加工完毕后,接着对主轴的中心通孔进行加工。根据实训场地的现有设备,决定采用传统钻孔加工方法。由于钻头的实际长度有限,所以总的加工思路是:中心架装夹,分两头钻孔φ39。  (1)钻孔前,用中心架扶好已车的其中一段外圆,调整好后,退出尾座,用普通的钻头先钻一段,再用加长钻头续钻,在用加长钻钻孔时,特别要注意勤退屑,并浇注充分的冷却液,否则钻头容易卡死在孔里,不能取出。(2)这边孔钻完后,调头夹φ96外圆,车端面总长(留

                                                       

                     

  4mm余量),粗车φ8912外圆,并将孔钻穿。(3)为使材料得到较均匀的金相组织和理想的综合机械性能,此工艺完毕后要进行调质处理。(4)调质后,零件会产生变形,因此在此基础上将已粗车的外圆再粗车一次,余量留2mm～3mm,并将其中φ58和φ86的两级外圆车削到规定的公差,为车内锥孔时的装夹做准备。  4  扶架装夹,车两端锥孔,莫氏五号锥孔留余量0.6mm～0.8mm,总长留余量2mm  在车主轴内锥孔前,首先用一夹一扶装夹把工件校正,否则下一工序精车时余量不够足。由于主轴大端的莫氏5号内锥孔要磨削,因而在车削此孔时必须认真检查清楚车出的锥度是否正确,一般采用外锥规检查,配合的接触面要达60%以上,并车至留磨尺寸,一般余量是0.6mm～0.8mm以满足下一道工艺的加工要求。 5  配塞,莫氏5号塞带螺纹,要求能拆御重复使用  螺纹锥塞在车削主轴前应加工好,其作用是打入主轴锥孔内作其它工序支承用,在车削时要求外锥应与中心孔同轴。此塞配车螺纹的目的是为了方便装锥塞后能容易拆卸下来,并可重复使用,以备下次加工时不需要再配车。  6  用两顶尖法装夹,半精加工各级外圆和锥度(均留余量0.7mm～0.8mm);车最大外圆长度至;切槽,车三角螺纹  在半精车时,由于零件图的尺寸较多,曾出现过将花键槽底的尺寸误看成外圆尺寸而将主轴车废的现象,并且外圆和长度都还需留有

                                                        

                     

  余量用于磨削。因此,对相关尺寸进行整理后,定出了加工要求,加工时方便了很多,并且质量有保证。  首先用两顶尖装夹将有关外圆、然后根据图纸要求进行倒角,车削加工完毕后,由于主轴要进行磨削加工,主轴的各级外圆的轴肩都设计了磨削越程槽,为了避免或减少切削产生的振动,我再次采用一顶一夹的装夹方法进行加工各槽,  车削外三角螺纹时,由于螺纹直径较大,若用高速钢车刀低速车削效果欠佳,速度慢,车出的螺纹粗糙度较差,笔者采用合金螺纹车刀中高速车削,车出的螺纹两侧粗糙度就能保证以上要求; 车完螺纹后,再用两顶尖装夹加工外锥,特别是右端的外锥,若在车外圆时一齐加工,会影响切槽或车螺纹时的装夹,所以将车削加工锥度的工序放到最后,工件车削完后,重新检查有关尺寸是否正确,才可拆下,车削完毕后转铣削和磨削。  磨削时,为了保证主轴的加工精度,要求磨削工艺为:先粗磨外圆,再用一夹(夹紧处加钢丝)一扶,粗精磨主轴前端莫氏5号锥孔,再配前顶尖,两顶尖装夹(以加工好的孔定位)精磨外圆至图纸尺寸,最后涂上防锈油。 7  结语  采用以上加工工艺车削主轴,零件的加工精度和质量得到保证,合格率达100%,并且加工时间比原来制定的工时数有所减少,提高了加工效率