磨床主轴厂家 磨床主轴加工工艺

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机械工程材料里,磨床主轴采用何种材料,如何制定加工工艺路线?并做简要...

使用实例 工作条件 材 料 热处理 硬 度 原 因

1)与滚动轴承配合

2)承受中等，转速较高

3)精度要求较高

4)交变,冲击载荷较小

5)工作中受冲击载荷 40Cr(42MnVB)

调质 220～250HB 1)调质后主轴有较高的强度和韧性

2)轴颈处得到需要的硬度

轴颈部分 表面淬硬 48～53HRC

车床主轴或磨床砂轮主轴(φ80mm以下)

1)与滑动轴承配合

3)承受较高的交变和冲击载荷

4)精度要求较高 40Cr(42MnVB) 调质处理 220～250HB

或

250～280HB 1)调质后主轴有较高的强度和韧性

2)为获得良好的耐磨性选择表面淬硬

3)配件装拆部分有一定硬度

轴颈部分表面淬火 52～57HRC

装拆配件处表面淬硬 48～53HRC

磨床砂轮主轴 1)与滑动轴承配合

3)承受较高的交变和冲击载荷

4)精度要求更高 40Cr(42CrMn) 调质处理 表面硬度

56～61HRC 1)调质后主轴有较高的强度和韧性

2)为获得良好的耐磨性选择表面淬硬

3)配件装拆部分有一定硬度

轴颈部分表面淬火

装拆配件处表面淬硬

磨床砂轮主轴

1)与滑动轴承配合

3)要求轴颈有更高的耐磨性

4)精度要求较高

5)承受较高的交变，但冲击载荷较小 65Mn 调质 250～280HB 1)调质后有较高的强度

2)表面淬硬后提高耐疲劳性能

3)获得较高的硬度，提高耐磨性

4)表面马氏体易粗大，冲击值低

轴颈部分 表面淬硬 ≥59HRC

装拆配件处表面淬硬 50～55HRC

较高精度的磨床主轴

1)与滚动或滑动轴承配合，转速较低

2)受轻载荷或中等载荷 50Mn2 正火 192～241HB 对于大直径主轴，当热处理设备或技术有困难时，可用此材料

高精度精密车床，内圆磨床等的主轴

主轴加工都有什么要求?

机床主轴是一种典型的轴类零件，它是机床的关键零件之一，它把回旋运动和转矩通过主轴端部的家具传递给工件或刀具。因此在工作中主轴要承受转矩和弯矩，而且还要求有很高的回转精度。因此，主轴的制造质量将直接影响到整台机床的工作精度和使用寿命。 选择各种高品质机床主轴认准钛浩，专业品质保障，因为专业，所以卓越！主轴零件图上规定了一系列技术要求，如尺寸精度、形状位置公差、表面粗糙、接触精度和热处理要求等。这些都是为了保证主轴具有高的回转精度和刚度、良好的耐磨性和尺寸稳定性。

一、加工阶段的划分

主轴加工通常划分为三个阶段，即粗加工、半精加工和精加工。各阶段的划分大致以热处理为界。划分阶段和合理安排工序是为了保证加工质量，达到较高的生产效率和花费最少的生产成本。

一般精度的主轴，精磨可作为最终工序。对于精密机床的主轴，还应有光整加工阶段，以获得较小的表面粗糙度值，有时也是为了达到更高的尺寸精度和配合要求。

二、定位肌醇的选择

轴类零件一般能以本身中心孔作为统一基准，但带中心通孔的主轴则不能做到这一点，因而必须交替使用中心孔和外圆表面作为定位基准。例如外圆粗加工时可以中心孔为定位基准，但中心孔随着深孔加工而消失，因此必须重新建立外圆加工的基面。一般有以下三种方法：

（1） 当中心通孔直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度锥面来代替中心孔。若中心通孔直径较大，则可视具体情况采用其他方法。C6140型机床主轴属于一般要求的主轴，为了简化工艺装备，半精加工外圆和车螺纹工序就可采用小端孔口锥面和大端外圆作为定位基准，同事采取一定的工序措施来保证定位精度。例如热处理后的工序 半精车小端面、内孔及倒角，就是为了纠正主轴调质后发生的变形，使工序的小端孔口锥面与尾座顶尖接触良好。又如热处理后的工序精车小端莫氏锥孔、端面及倒角，是为了保证工序车螺纹时的定位精度。同时，工艺上还规定工件装夹后应找正100mm、80mm外圆的径向圆跳动小于0.03mm，如果超差，则需重新修整小端孔口锥面。

（2） 采用锥形堵塞或锥套心轴。是一种锥堵的形式，其锥度与工件端部定位孔的锥度相同。当工件孔为圆柱通孔时，锥堵锥度为1：500。当工件孔的锥度较大时，可采用锥套心轴。使用锥堵火锥套心轴时，在加工中途一般不能更换或拆卸，要到精磨完各档外圆，不需使用中心孔时才能拆卸，否则，会造成工件各加工表面对锥堵中心孔的同轴度误差而影响各工序已加工表面的相互位置精度。采用锥堵或锥套心轴可使主轴各外圆和轴肩的加工具有统一基准，减少了定位误差。但它的缺点是要配备许多锥堵或锥套心轴，而且会引起主轴变形。

（3） 精加工主轴外圆时也可用外圆本身来定位，即装夹工件时以支承轴颈表面本身找正。

此时可采用可拆卸式锥套心轴，心轴与工件锥孔间有很小的间隙，用螺母和垫圈将心轴压紧在主轴两端面上以后，将心轴连同主轴一起装夹到机床前后顶尖上，然后找正工件支承轴颈以实现外圆本身定位。此时只需备几套心轴，从而简化了工艺装备及其管理工作。主轴大端锥孔精磨时也可以主轴颈外圆为定位基准。主轴颈是主轴的装配基准，也是测量基准，这样，三种基准重和，就不会产生基准不符误差，从而可靠地保证了大端锥孔相对主轴颈的同轴度要求。

三、热处理工序的安排 热处理工序是主轴加工的重要工序，它包括：

（1）毛坯热处理。主轴锻造后要进行正火或退火处理，以消除锻造内应力，改善金相组织、细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性。

（2）预备热处理。通常采用调质火正火处理，安排在粗加工之后进行，以得到均匀细密的回火索氏体组织，使主轴既获得一定的硬度和强度，又有良好的冲击韧性，同时也可以消除粗加工应力。精密主轴经调质处理后，需要切割式样作金相组织检查。

（3）最终热处理。一般安排在粗磨前进行，目的是提高主轴表面硬度，并在保持心部韧性的同时，使主轴颈或工作 表面获得高的耐磨性和抗疲劳性，以保证主轴的工作精度和使用寿命。最终热处理的方法有局部加热淬火后回火、渗碳渗火和渗氮等，具体应视主轴材料而定。渗碳淬火后还需要进行低温回火处理，对不需要渗碳的不玩可以镀铜保护或预放加工余量后再去碳层。

（4）定性处理 对于精度要求很高的主轴，在淬火、回火后或粗磨工序后，还需要定性处理。定性处理的方法有低温人工时效和冰冷处理等，目的是消除淬火应力或加工应力，促使参与奥氏体转变为马氏体，稳定金相组织，从而提高主轴的尺寸稳定性，使之长期保持精度。普通精度的CA6140不需要进行定性处理。

四、加工顺序的安排 安排的加工顺序应能使各工序和整个工艺过程最经济合理按照粗精分开、先粗后精的原则，各表面的加工应按由粗到精的顺序按加工阶段进行安排，逐步提高各表面的精度和减小其表面粗糙度值。同时还应考虑以下各点：

（1）主轴深孔加工应安排在外圆粗车之后。这样可以有一个较精确的外圆来定位加工深孔，有利于保证深孔加工的壁厚均匀；而外圆粗加工时又能以深孔钻出前的中心孔为统一基准。

（2）各次要表面如螺纹、键槽及螺孔的加工应安排在热处理后、粗磨前或粗磨后。这样可以较好地保证其相互位置精度，又不致碰伤重要的精加工表面。

（3）外圆精磨加工应安排在内锥孔精磨之前。这是因为以外圆定位来精磨内锥孔更容易保证它们之间的相互位置精度。

（4）各工序定位基准面的加工应安排在该工序之前。这样可以保证各工序的定位精度，使各工序的加工达到规定的技术要求。

（5）对于精密主轴更要严格按照粗精分开、先粗后精的原则，而且，各阶段的工序还要细分。

铣床主轴的加工方法?

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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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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