车床主轴加工工艺
45钢车床主轴的热处理工艺设计
《金属学与热处理》课程设计报告 45钢车床主轴的热处理工艺设计学院化学工程与现代材料专业金属材料工程姓名高治峰学号********指导教师张美丽完成时间目录摘要 (1)1 引言 (2)2 设计分析2.1 车床的使用工况及性能要求析 (3)2.2 45号钢的成分及性能点 (3)2.2.1 45号钢的元素成分及其作用 (4)2.2.2 45号钢的性能 (4)2.3 热处理技术条件 (5)2.3.1加工工艺路线 (5)3 热处理工艺分析3.1 锻坯正火 (5)3.1.1锻坯正火的作用 (5)3.1.2 热处理工艺 (5)3.1.3 操作技巧 (5)3.2调质 (6)3.2.1 调质目的 (6)3.2.2 热处理工艺 (6)3.2.3 操作技巧 (6)3.3 锥孔及外锥体的局部淬火 (6)3.3.1 局部淬火方式 (6)3.3.2 热处理工艺 (6)3.3.3 操作技巧 (6)3.4 花键高频淬火 (6)3.4.1 淬火方式 (6)3.4.2 花键高频淬火工艺参数 (7)3.4.3 花键回火工艺参数 (7)3.4.4 操作技巧 (7)4 结语 (8)参考文献 (9)摘要主轴是机床上传递动力的零件，常需承受弯曲、扭转、疲劳、冲击载荷的作用，同时在滑动与转动部位还受到摩擦力的作用。
因此，要求主轴具有高强度、硬度、足够的韧性及疲劳强度、变形小等性能。
而45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高且容易切削加工，直接用在车床主轴上不太合适，所以需要对45号钢进行适当的热处理。
在主轴大端上需要使用锻坯正火，消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性能，然后再进行调质，使主轴具有良好的综合力学性能，最后经过淬火后高温回火，其硬度可达220～250 HBS，提高主轴的硬度，使主轴能达到良好的工作性能。
在锥孔进行局部淬火使键槽部位不淬硬，提高耐磨性；在花键部分可采用高频淬火减少变形并达到表面淬硬。
车床主轴经过适当的热处理工艺，可以达到良好的工作性能，使主轴能在正常的工作中有足够的硬度，且在花键等部分有良好的耐磨性。
车床主轴的加工工艺
车床主轴的加工工艺
车床主轴的加工工艺是指对车床主轴进行加工的过程和方法。
车床主轴一般是由铸铁或铸钢材料制成的圆柱体，用于传递动力和旋转工件。
加工工艺包括下列步骤：
1.原材料选择：根据主轴的用途和要求选择合适的材料。
常见的材料有碳素钢、合金钢等。
2.铸造：将选定的材料熔化并倒入模具中，冷却后形成主轴的初步形状。
3.粗加工：通过车削、铣削等方法对主轴进行粗加工，将其外形形状和尺寸加工到接近最终要求。
4.热处理：主轴经过热处理，如淬火、回火等，使其获得适当的硬度和韧性。
5.精加工：对经过热处理的主轴进行精加工，使用精车、磨床等工艺，进一步提高主轴的精度和表面质量。
6.装配：将主轴与车床的其他零部件进行装配，如安装轴承、齿轮等。
7.表面处理：对主轴进行表面处理，如镀铬、热处理等，以提高其表面硬度和耐磨性。
8.检测：对加工完成的主轴进行检测，包括尺寸、形状、硬度等的检测，确保其达到设计要求。
以上是车床主轴加工的一般工艺流程，具体的加工工艺还会根据不同的要求和设计进行调整和改进。
ca6140型卧式车床主轴的加工工艺过程
车床主轴零件的加工工艺过程〔一〕CA6140型卧式车床主轴的加工主运动为回转运动的各种金属切削机床的主轴，是轴类零件中最有代表性的零件。
主轴上通常有内、外圆柱面和圆锥面，以及螺纹、键槽、花键、横向孔、沟槽、凸缘等不同形式的几何外表。
主轴的精度要求高，加工难度大，假设对主轴加工中一些重要问题〔如基准的选择、工艺道路的拟定等〕能做出正确的分析和解决，那么其他轴类零件的加工就能迎刃而解。
以CA6140型卧式车床主轴为例，分析轴类零件的加工。
如下列图为CA6140车床主轴简图，其材料为45钢。
图 CA6140型卧式车床主轴简图1.主轴的功用及技术要求分析〔1〕支承轴颈主轴的两支承轴颈A，B与相对应的内孔配合，是主轴组件的装配基准，其制造精度将直接影响到主轴组件的旋转精度。
当支承轴颈不同轴时，主轴产生径向圆跳动，影响以后车床使用时工件的加工质量，因此，对支承轴颈提出了很高要求。
尺寸精度按IT5级制造，两支承轴颈的圆度公差0.005㎜，径向圆跳动公差0.005㎜，外表粗糙度Ra值为0.4µm。
〔2〕装夹外表主轴前端锥孔是用于安装顶尖或心轴的莫氏锥孔，其中心线必须与支承轴颈中心线严格同轴，否那么会使工作件产生圆度、同轴度误差，主轴锥孔锥面的接触率要大于75%；锥孔对支撑轴颈A，B的圆跳动允差：近轴端为0.005㎜，距轴端300㎜处为0.01㎜，外表粗糙度Ra值为0.4µm。
主轴前端短圆锥面是安装卡盘的定心外表。
为了保证卡盘的定心精度，短圆锥面必须与支承轴颈同轴，端面必须与主轴回转中心垂直。
短圆锥面对支撑轴颈A，B圆跳动允差为0.008㎜，外表粗糙度Ra值为0.8µm。
〔3〕螺纹外表主轴的螺纹外表用于锁紧螺母的配合。
当螺纹外表中心线与支承轴颈中心线歪斜时，会引起主轴组件上锁紧螺母的端面跳动，导致滚动轴承内圈中心线倾斜，引起主轴径向跳动，因此，加工主轴上的螺纹外表时，必须控制其中心线与支承轴颈中心线的同轴度。
CA6140车床主轴加工工艺
车床主轴加工工艺1．CA6140车床主轴技术要求及功用图1 CA6140车床的主轴简图图1为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
For personal use only in study and research; not for commercial use⑵端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；硬度要求45~50HRC。
该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。
⑶端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm；表面粗糙度Ra为0.8mm。
它是安装卡盘的定位面。
为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。
⑷空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。
由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
For personal use only in study and research; not for commercial use⑸螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。
车床主轴的选材 加工路线 热处理
选择车床主轴材料,设计合理的加工路线,热处理工艺方案摘要：根据车床主轴的工作情况,对材料的选用、其加工路线及相应的热处理工艺进行了分析,并就其操作提出了自己观点。
关键词：车床主轴；加工路线；热处理工艺；材料一、材料的选择主轴是车床上传递动力的零件，传递着动力和各种负荷，它的合理选材直接影响整台车床的精度和使用寿命。
其主要实效形式如下：1、受横向力并传递扭矩，承受交变弯曲应力和扭应力，常常发生疲劳断裂。
2、轴颈和花键等部位发生相对运动，承受较大的摩擦，轴颈表面产生过量的磨损。
3、承受一定的过载和冲击和载荷，产生过量弯曲变形，甚至发生折断或扭断。
所以所选的材料应满足：良好的综合力学性能，即具有较高的强度刚度、足够的韧性、疲劳强度、变形小及对应力集中的敏感性低等性能以防止过载和冲击断裂，还要有良好的切削加工性，高的表面硬度和良好的耐磨性，以防止轴颈摩损。
在设计时要充分考虑：1、主轴的工作特性和技术要求。
主轴的摩檫和磨损情况;主轴的载荷大小和载荷性质。
2、主轴热处理的要求。
主轴的工作状况;主轴精密度和光洁度;主轴弯曲载荷和扭转力矩;主轴转速;主轴有无冲击载荷。
3、主轴热处理加工工艺实行的可能性以及经济性。
轴的常用材料为碳素钢和合金钢。
合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的热处理性能。
含不同合金的钢可获得各种特殊性能。
因此，对于载荷大并要求尺寸小，重量轻、耐高温或耐磨性、抗腐蚀性能要求高的轴可采用合金钢。
合金钢对应力集中的敏感性高，因此设计时应从结构上避免或减小应力集中，并降低其表面粗糙度的数值。
由于在常温下合金钢的弹性模量与一般碳素钢差不多，故选合金钢对提高轴的刚度没有实效。
而对形状复杂的轴可采用球墨铸铁。
球墨铸铁具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中的敏感性低，且价格低廉，加工性好。
但球墨铸铁的强度较低。
我们一般主轴承受交变弯曲应力和扭应力，在轻度或中等载荷、转速不太高，精度不很高，冲击、交变载荷不大的情况下，具有普通力学性能就能满足要求，一般采用45钢制造。
CA6140车床轴类零件的加工
第一节轴类零件的加工一、轴类零件的分类、技术要求轴是机械加工中常见的典型零件之一。
它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。
按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。
图1 轴的种类根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：⑴尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。
⑵几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。
其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
⑶相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
⑷表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。
⑸其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。
二、轴类零件的材料、毛坯及热处理1．轴类零件的材料⑴轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65 Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
⑵轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。
毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。
2．轴类零件的热处理锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。
机械工程---40Cr车床主轴热处理工艺
40Cr车床主轴热处理工艺摘要本课设计了40cr车床主轴热处理工艺设计，主要的工艺过程包括锻造`预备热处理（正火)`淬火+高温回火等过程。
通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得性能良好的40Cr车床主轴并且满足各种性能的要求。
主轴。
40Cr为中碳合金钢，预备热处理是正火，正火的加热温度通常为Ac3 以上30~ 50C,而对于中碳合金钢的正火温度通常为Ac3以上50~ 100C, 热温度范围为850~900C,选870C.主要目的是为了获得定的硬度，便于钢坯的切削加工，为调质做好组织准备。
主轴是机床上传递动力的零件，常需承受弯曲、扭转、疲劳、冲击载荷的作用，同时在滑动与转动部位还受到摩擦力的作用。
因此，要求主轴具有高强度、硬度、足够的韧性及疲劳强度、变形小等性能。
40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。
调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。
钢的淬透性良好，水淬时可淬透到中28~60mm,油淬时可淬透到D15~40mm。
这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。
切削性能较好，当硬度为 HB174~229时，相对切削加工性为60%。
该钢适于制作中型塑料模具。
关键词：40Cr，车床主轴，热处理工艺。
工作环境要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性性能要求（1）高的疲劳强度，防止轴疲劳断裂；（2）优良的综合力学性能，即强度和塑性，韧性有良好配合，以防止过载和冲击断裂；（3）局部承受摩擦的部位应具有高硬度和耐磨性，防止磨损失效；选材40Cr钢的性能中碳调质钢﹐洽徽模具钢。
该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。
正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。
在温度550~570°℃进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。
该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。
车床主轴加工工艺过程分析
车床主轴加工工艺过程分析【摘要】随着经济的快速发展，工业中的机械行业也在不断发展中，车床是机械行业中重要组成部分之一，车床也从以前的人工操作演化成为数控车床,但是在生产车床主轴上还存在一定问题,本文就从车床主轴加工工艺过程这方面进行分析。
【关键词】车床主轴;加工工艺过程一、前言在机械行业的发展中，车床起到了最为关键的作用，由于车床上的技术也在不断的进步，但是关于主轴的加工工业过程的所涉及的问题,促使技术人员在不断的努力完善。
二、主轴的材料和热处理45钢是普通机床主轴的常用材料,淬透性比合金钢差,淬火后变形较大,加工后尺寸稳定性也较差,要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。
选择合适的材料并在整个加工过程中安排足够和合理的热处理工序,对于保证主轴的力学性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要。
车床主轴的热处理主要包括以下几方面。
1、毛坯热处理。
车床主轴的毛坯热处理一般用正火,其目的是消除锻造应力,细化晶粒,并使金属组织均匀,以利于切削加工。
2、预备热处理。
在粗加工之后半精加工之前,安排调质处理,目的是获得均匀细密的回火索氏体组织,提高其综合力学性能,同时,细密的索氏体金相组织有利于零件精加工后获得光洁的表面。
3、最终热处理。
主轴的某些重要表面需经高频淬火。
最终热处理一般安排在半精加工之后,精加工之前,局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。
精度要求高的主轴,在淬火回火后还要进行定性处理。
定性处理的目的是消除加工的内应力,提高主轴的尺寸稳定性,使它能长期保持精度。
定性处理是在精加工之后进行的,如低温人工时效或水冷处理。
热处理次数的多少决定于主轴的精度要求、经济性以及热处理效果。
车床主轴一般经过正火、调质和表面局部淬火3个热处理工序,无需进行定性处理。
主轴加工过程中的各加工工序和热处理工序均会不同程度地产生加工误差和应力。
为了保证加工质量，稳定加工精度，车床主轴加工基本上划分为下列三个阶段。
(1)粗加工阶段。
主轴的结构特点和技术要求
一．主轴的结构特点和技术要求轴类零件是机械加工中的典型零件之一。
轴类零件是旋转体零件，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。
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。
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。
现以CA6140型卧室机床主轴为例，说明其主要技术要求。
1. 图1为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为，径向跳动公差为；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为；支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
⑵主轴工作表面的精度主轴的工作表面是指装夹道具或家具的定心表面，如莫氏锥孔、轴端外锥或法兰外圆等。
对那他们要求有：内外锥面的尺寸精度、几何形状精度和接触精度，定心表面对支承轴颈的同轴度，定位端面对颈轴线的垂直度等。
它们对机床工作精度的影响会造成家具或工件的装夹误差。
在主轴技术要求中还亏定了近主轴端部的径向园跳动和离端面部300mm处的径向圆跳动。
另外为了保证锥孔玉顶尖火道具锥柄接触配合良好，规定须用标准锥度塞规以涂色法检验接触面积，具体要求如表11-12所示。
（3）主轴次要轴颈和其它表面的精度主轴次要轴颈是指装配齿轮、轴套等零件的表面。
车床主轴箱箱体工艺规程PPT课件( 46页)
第六节 制订机械加工工艺规程实例
例子：车床主轴箱箱体工艺规程的制订
主轴箱精度——轴孔的尺寸精度和形状精度对轴承的配合质量有 很大的关系，因而也对轴的回转精度、传动平稳性、噪音、轴承 寿命有重大影响 轴孔的位置精度 ——同一轴心线上个轴孔的同轴度和端面对轴 心线的垂直度误差，会使轴承歪斜，影响轴的回转精度和轴承的 寿命。轴心线间的平行度误差会影响轴上的齿轮的啮合质量
第六节 制订机械加工工艺规程实例
例子：车床主轴箱箱体工艺规程的制订
主轴箱箱体的结构特点及技术条件分析
表面粗糙度——主轴孔的粗糙度为Ra≤0.63～2.5，其余轴 孔的粗糙度为Ra ≤ 2. 5,装配基面和定位基面的表面粗糙度 为Ra ≤ 2. 5 ～5(刮研加工)，其他平面的粗糙度为Ra ≤ 2.5 ～ 10。
可见，主轴箱箱体的主要加工表面是平面和孔。
第六节 制订机械加工工艺规程实例
例子：车床主轴箱箱体工艺规程的制订
毛坯分析
零件材料为HT24-40铸件。根据制造厂现有的毛坯生产条 件和主轴箱箱体零件属中批生产类型的生产纲领，因而采 用木模手工造型的方法生产毛坯。这种毛坯的精度低，尤 其是铸孔的形状精度和位置精度低，所留余量多而不均匀。 选择粗基准时，应特别注意加工表面上的余量分配以及与 不加工表面的位置和尺寸要求。并且，还必须注意合理安 排消除毛坯内应力的热处理工序。
第六节 制订机械加工工艺规程实例
例子：车床主轴箱箱体工艺规程的制订
主轴箱箱体的结构特点及技术条件分析
轴孔的位置精度
零件图中规定：
主轴孔140J 6、160J 6 、180J 6 的同轴度公差为0.008mm;
各轴孔轴线之间的尺寸公差为左右； 各轴孔轴线之间的平行度大多是：在300mm长度上公差为 0.03mm; 主轴孔端面与轴线的垂直度公差为0.015～0.02mm； 主轴孔轴线对装配基面的平行度在650mm长度上公差为 0.03mm，并且只允许主轴前端向上和向前(在垂直和水平两个方 向上)。
数控车床主轴加工工艺
表1 主轴加工工艺过程
序号 工序名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 备料 钻 车 钻 车 热处理 车 钻 钳 热处理 车 磨 磨 铣 车 磨 热处理 磨 工序内容 锻造-热处理(正火) 以小外圆找正划钻小端顶尖孔 粗车各外圆（见图2） 钻通孔钻成φ85 小端孔角2×30°，圆度φ0.05,各外圆，台 阶面留量1-1.5 调质 各外园，Ra0.4,Ra0.8,Ra1.6各外圆端面及螺 纹外圆,Ra0.4,Ra0.8,Ra1.6端面留量 钻锪铰各孔(钻模) 去毛剌 淬火 总长左端面及M105×2-6H一次成品,上紧 丝堵 上锥堵研好中心孔,Ra0.4,Ra0.8,Ra1.6各外 圆，端面，1:12锥面,留精磨量 7°7′30″锥面,公制120锥孔，留磨量 各键槽成品 拧主轴螺母配车各螺纹成品并成对做标记 半精磨各外圆，端面，两锥面,公制100锥 孔留磨量,倒各角 时效 设备 摇臂钻Z35 C630 深孔钻 C630 热处理 C620 摇臂钻 钳 热处理 C620 MQ1350 M131W X52K C620 M131W 热处理
0.8 0.8 1.6 B 0.8
φ150h6
传动零件传递动力和承受各种负荷，以进行切削加工， 另一方面又要保证安装在主轴上的工件或刀具有较高的 回转精度。主轴加工精度及其装配精度将直接影响到机 床精度和使用寿命，数控车床主轴由于精度要求高于一 般主轴，加工更加困难,一直是国内外各数控机床制造厂 加工的关键。 我公司是卧式数控车床的制造企业，经过多年的探 索、研究、实践，我们对数控车床主轴的加工积累了一 定的经验，主轴加工精度达到了一定水平，取得了可喜 的成绩，现以我公司生产的一种卧式数控车床零件主轴 为例，介绍主轴加工工艺的制订要点。 2 2.1 零件图及精度要求 数控车床主轴零件（见图1） 主轴材料45#钢；毛坯形式：锻件。
车床主轴加工工艺流程
车床主轴加工工艺流程
一、原料准备
1.1 根据设计要求，选择合适的材料，如优质钢、合金钢等，确保其具有良好的机械性能和稳定性。
1.2 对原料进行质量检查，确保无缺陷、无锈蚀、无油污。
二、粗加工
2.1 对原料进行初步加工，去除多余部分，形成主轴的大致形状。
2.2 对粗加工后的主轴进行去毛刺、倒角处理，以确保后续加工的顺利进行。
三、半精加工
3.1 对主轴进行半精加工，进一步细化主轴的外形，为后续的热处理和精加工做准备。
3.2 在半精加工过程中，应确保主轴的几何尺寸、形位公差等符合设计要求。
四、热处理
4.1 对主轴进行热处理，如淬火、回火等，以提高其机械性能和稳定性。
4.2 热处理后，对主轴进行冷却、矫直等处理，以确保其直线度和几何精度。
五、精加工
5.1 对主轴进行精加工，如切削、磨削等，以进一步细化主轴的表面质量和几何精度。
5.2 在精加工过程中，应采用合适的切削参数和磨削参数，以确保主轴的加工质量和效率。
六、装配
6.1 根据设计要求，将主轴与其他零部件进行装配，如轴承、密封件等。
6.2 在装配过程中，应确保各零部件的配合精度和安装牢固性。
七、检测
7.1 对装配后的主轴进行检测，如几何尺寸、形位公差、表面粗糙度等。
7.2 检测合格后，应进行必要的标记和记录。
八、包装
8.1 根据产品特点和客户要求，选择合适的包装材料和方式。
车床主轴加工工艺过程说明书
车床主轴加工工艺过程说明书题目：车床主轴加工工艺过程班级学号：指导教师：摘要在机械领域中，车床是应用最广泛为、最为频繁的一种机床，它的应用非常的普遍。
所以它的加工精度就极其的重要，工件能否达到加工要求就取决于车车床本身的精度，而决定车床加工质量的就是它的主轴。
CA6140车床主轴是把旋转运动及扭矩通过主轴端部的夹具传递给工件和刀具，要求有很高的强度及回转精度，其结构为空心阶梯轴，外圆表面有花键、电键等功能槽及螺纹。
故，生产CA6140主轴的工艺以及加工方法，对整个机械加工来说都有着非常重要的作用，本文详细阐述了CA6140主轴的工艺过程、加工余量、切削用量以及生产中所涉及的重要夹具关键词车床；主轴；旋转运动；公差AbstractIn the machine realm, the lather is an application most extensively is,the most multifarious tool machine, especially the CA6140 lathers, its application is very widespread.So it processes accuracy for the very importance, the work piece the accuracy that can attain to process to request and then be decided by the car lather, but decide the CA6140 lathers processing quality is its principal axis.The CA6140 lather principal axis is revolve sport and twist to carry a department through a principal axis of the tongs deliver to have for the work piece and the knife, requesting very high strength and turning round accuracy, its structure is a hollow stairs stalk, outside circle the surface contain the function slots, such as HUA JIAN4 and the electricity key...etc. and thread.Past, produce the craft of the CA6140 principal axises and process a method, process to the whole machine to say that all have a count for much function, this text elaborates the craft processes of the CA6140 principal axises,process amount of remaining andslices to pare dosage and produces in detail medium the important tongs involve。
20Cr车床主轴热处理工艺设计
攀枝花学院学生课程设计（论文）题目： 20Cr车床主轴热处理工艺设计学生姓名： X X 学号： 20111110XXXX 所在院(系)：材料工程学院专业： 20XX级材料成型及控制工程班级：材料成型及控制工程指导教师： X X X 职称：讲师2012年12月28日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了20Cr号钢制造机床主轴热处理工艺设计。
主要的工艺过程包括粗加工→调制处理→半精加工→渗碳——低温回火→低温人工时效等过程。
通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。
20Cr钢其疲劳强度、综合力学性能、硬度、热硬性、热强度和耐磨。
用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。
机床主轴是切削机床的重要零件，在传动动力时承受着多种形式的载荷，在工作中做高速旋转运动。
从而使车床主轴运行在最佳的状态[1]。
关键词：20Cr钢，完全退火，低温回火，车床主轴目录摘要 (Ⅰ)1、设计任务 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计的技术要求 (1)2、设计方案 (2)2.1 变速箱设计的分析 (2)2.1.1工作条件 (2)2.1.2失效形式 (2)2.1.3性能要求 (2)2.2钢种材料 (2)3、设计说明 (3)3.1加工工艺流程 (4)3.2具体热处理工艺 (4)3.2.1预备热处理工艺 (5)3.2.2机械加工 (5)3.2.3渗碳工艺 (5)3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (6)4、分析与讨论 (8)5、结束语 (9)6、热处理工艺卡片 (10)参考文献 (11)1 设计任务1.1设计任务20Cr车床主轴热处理工艺设计1.2设计的技术要求20Cr钢是一种合金结构钢，与15Cr钢相比，有较高的强度及淬透性，在油中临界淬透直径达4 ～22mm，在水中临界淬透直径达11～40mm，但<a href="http://baik韧性较差，此钢渗碳时仍有晶粒长大倾向，降温直接淬火对冲击韧性影响较大，所以渗碳后需二次淬火以提高零件心部韧性，无回火脆性;钢的冷应变塑性高，可在冷状态下拉丝;可切削性在高温正火或调质状态下良好，但退火后较差;焊接性较好，焊后一般不需热处理，但厚度大于15mm的零件在焊前需预热到100～150℃。
轴类零件的加工工艺资料分析
轴类零件的加工工艺绪论本课题主要研究轴类零件加工过程，加工工艺注意点及改进的方法，通过总结非标件的加工以及典型半成品轴类零件的加工实例来加以说明。
现在许多制造最终成品的工厂为了提高机器的某些性能或者降低成本，需要找机械加工厂定做的，常常会因为设备、技术或者工艺规程制定的不是很好，加工出来的部件无法满足使用要求，所以需要一次次的总结，改进加工工艺，从而完善产品。
经过总结了生产上出现的问题，写下了这篇论文。
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。
按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。
图轴的种类a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴 g）偏心轴h)曲轴 i) 凸轮轴1 轴类零件的功用、结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。
按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。
它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
1.1轴类零件的毛坯和材料1.1.1轴类零件的毛坯轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。
毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
1.1.2轴类零件的材料轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
CA6140车床主轴机械加工工艺的设计
CA6140车床主轴机械加工工艺的设计目录摘要I1 绪论11 本课题的来源目的及意义 112 课题背景及国内外研究现状 113 本课题研究的主要内容 12 典型轴类零件加工工艺21 轴类零件的功用分类和结构特点 222 轴类零件典型工艺路线 33 CA6410主轴加工工艺过程的制订31概述 432 主轴加工工艺过程制订的依据 433 CA6140主轴加工工艺过程 54 CA6140主轴技术条件的分析41 概述 542 支承轴颈的技术要求 643 锥孔的技术要求 644 短锥的技术要求 645 空套齿轮轴颈的技术要求646 螺纹的技术要求75 CA6140主轴加工工艺过程分析51 概述 752 主组后毛坯的制造方法 853 毛坯的材料和热处理 854 定位基准的选择 955 加工阶段的划分1056 加工顺序的安排和工序的确定116 CA6140主轴加工中的关键工艺61 锥堵和锥堵心轴的使用 1262 顶尖空的研磨 1363 组合魔削 1464 身空加工 1565 主轴锥孔加工177 轴的精度检验71 概述 1872 几个形状精度检验 1873 尺寸精度检验 1874 相互位置精度检验 198 轴加工中常出现的自量问题及其解决办法81概述2082机床轴锥空加工的质量分析2183 磨削表面缺陷的产生及防止239 结论与展望机械91本文总结2592制造工业的现状及展望26致谢27参考文献28毕业设计任务书29绪论11 本课题的来源目的及意义车床主轴是具有代表性零件之一加工难度大工艺路线较长涉及轴类零件加工的许多基本工艺问题本人根据在校期间的理论课程学习为基础在多次深入车间实习为实践依据通过本次毕业设计对CA6140车床主轴技术条件的分析和工艺过程的讨论来说明轴类零件加工的一般规律12 课题背景及国内外研究现状机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的在20世纪50年代刚性生产模式下通过大量使用的专用设备而后工装夹具提高生产效率和加工的自动化程度进行单一或少品种的大批量生产以规模经济实现降低成本和提高质量的目的在20世纪70年代主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品质量和降低成本在20世纪80年代较多地采用数控机床机器人柔性制造单元和系统等高技术的集成来满足产品个性话和多样化的要求以满足社会各消费群体的不同要求从20世纪90年代开始机械制造工艺技术向着高精度高效率高自动化发展精密加工精度已经达到亚微米级而超精密加工已经进入001μm级现代机械产品的特点是多品种更新快生产周期短这就要求整个加工系统及机械制造工艺向着柔性高效率自动化方向发展由于成组技术理论的出现和计算机技术的发展计算机辅助设计CAD计算机辅助工艺设计CAPP计算机辅助制造CAM数控加工技术等在机械制造业中得到了广泛应用从而大大缩短了机电产品的生产周期提高了效率保证了产品的高精度高质量13 本课题研究的主要内容本课题就典型的机床主轴进行系统性的讲述设计从中介绍了典型轴类零件加工工艺分析CA6140主轴加工工艺过程的制订及技术分析轴的精度检验轴加工中常出现的质量问题及其解决办法CA6140主轴加工中的几个工艺问题及相关夹具的设计机械制造工艺及夹具的设计是以机械制造中的工艺和工装设计问题为研究对象的一门应用性制造技术研究范围主要是零件的机械加工及加工过程中工件的装夹和产品的装配两个方面机械制造工艺及夹具课程涉及的行业有百余种产品品种成千上万但是研究的工艺问题则可归纳为质量生产率和经济性三类⑴保证和提高产品的质量产品质量包括整台机械的装配精度使用性能使用寿命和可靠性以及零件的加工精度和加工表面质量近代由于宇航精密机械电子工业和国防工业的需要对零件的精度和表面质量的要求越来越高相继出现了各种新工艺新技术如精密加工超精密加工和细微加工等加工精度由1μm级提高到了01～001μm级目前正在向nm 0001μm 级精度迈进⑵提高劳动生产率提高劳动生产率的方法一是提高切削用量采用高速切削高速磨削和重磨削近年来出现的聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料其切削速度可达1200mmin高速磨削的磨削速度达200ms重磨削是高效磨削的发展方向包括大进给深切进给的强力磨削荒磨和切断磨削等二是改进工艺方法创新工艺例如利用锻压设备实现少无切削加工对高强度高硬度的难切削材料采用特种加工等三是提高自动化程度实现高度自动化例如采用数控机床加工中心柔性制造单元FMC柔性制造系统FMS计算机集成制造系统CIMS和无人化车间或工厂等成组技术的出现能解决多品种尤其是中小批生产中存在的生产效率低的问题也是企业实现高度自动化的基础⑶降低成本要节省和合理选择原材料研究新材料合理使用和改进现有设备研制新的高效设备等对上述三类问题要辨证地全面地进行分析要在满足质量的前提下不断提高劳动生产率和降低成本以优质高效低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配这样的工艺才是合理的和先进的工艺2 典型轴类零件加工工艺分析21轴类零件的功用分类和结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一轴类零件的功用为支承传动零件齿轮皮带轮等转动扭矩承受载荷以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度轴的长径比小于5的称为短轴大于20的称为细长轴大多数轴介于两者之间轴用轴承支承与轴承配合的轴段称为轴颈轴颈是轴的装配基准它们的精度和表面质量一般要求较高其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定通常有以下几项⑴尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置通常对其尺寸精度要求较高IT5～IT7装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低IT6～IT9⑵几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈外锥面莫氏锥孔等的圆度圆柱度等一般应将其公差限制在尺寸公差范围内对精度要求较高的内外圆表面应在图纸上标注其允许偏差⑶相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求否则会影响传动件齿轮等的传动精度并产生噪声普通精度的轴其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为001～003mm高精度轴如主轴通常为0001～0005mm⑷表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra25～063μm 与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra063～016μm轴类零件按其结构形状的特点可分为光滑轴阶梯轴空心轴和异形轴包括曲轴凸轮和偏心轴等四类若按轴的长度和直径的比例来分又可分为刚性轴Ld≤12和挠性轴Ld＞12两类本课题所设计的轴为CA6140车床主轴该轴既是阶梯轴又是空心轴并且是长径比小于12的刚性轴根据其结构和精度要求在加工过程中对这种轴的定位基准面选择深孔加工和热处理变形等方面为加工技术难点22 轴类零件典型工艺路线对于7级精度表面粗糙度Ra08～04μm的一般传动轴其典型工艺路线是正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验对于空心轴如本课题设计的主轴为了能使用顶尖孔定位一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵若外圆和锥孔需反复多次互为基准进行加工则在重装锥堵或心轴时必须按外圆找正或重新修磨中心孔轴上的花键键槽等次要表面的加工一般安排在外圆精车之后磨削之前进行因为如果在精车之前就铣出键槽在精车时由于断续切削而易产生振动影响加工质量又容易损坏刀具也难以控制键槽的尺寸但也不应安排在外圆精磨之后进行以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量3主轴加工工艺过程的制订31概述车床主轴是代表性零件之一加工难度较大工艺路线较长涉及轴类零件加工的许多基本工艺问题下面对本课题CA6140主轴技术条件的分析和工艺过程的讨论来说明轴类零件加工的技术条件32主轴加工工艺过程制订的依据主轴加工工艺过程制订的依据是主轴的结构技术要求生产批量和设备条件等从CA6140车床主轴的加工可以知道⑴主轴的技术要求如主轴两个支承轴颈的本身精度表面粗糙度和同轴度主轴前端内外锥面与主轴颈的同轴度要求都较高因此必须正确选择定位基准工序按粗精加工分开并合理安排工序⑵主轴是一种多阶梯的空心轴而主轴毛坯又往往是实心锻件因此需要从外圆和中心切去大量的金属进行深孔加工对于结构不同和技术条件不同的轴类零件其加工工艺过程是不同的即使是同一种轴其批量不同或所选的材料不同或者生产条件不同其加工工艺过程也是不同的尤其是批量的大小对加工工艺过程的影响更为显著33 CA6140主轴加工工艺过程CA6140主轴零件图见附件图纸1批量大批材料45钢毛坯模锻件其工艺过程见附件工艺卡这类属于大批生产规模而又工序分散的主轴加工工艺过程概括为下列三个阶段⑴粗加工阶段①毛坯处理毛坯备料锻造和正火工序0～5②粗加工锯去多余部分铣端面打中心孔和荒车外圆等工序8～14这阶段的主要目的是用大的切削用量切除大部分余量把毛坯加工至接近工件的最终形状和尺寸只留下小量的加工余量通过这阶段还可即使发现锻件裂缝等缺陷作出相应措施⑵半精加工阶段①半精加工前热处理对于45钢一般采用调质处理以达到HBS235工序17②半精加工车工艺锥面定位锥孔半精车外圆端面和钻深孔等工序20～40这个阶段的主要目的是为精加工作好准备尤其是为精加工作好基面准备对一些要求不高的表面在这个阶段达到图纸规定的要求⑶精加工阶段①精加工前热处理局部高频淬火工序42②精加工前各种加工粗磨工艺锥面定位锥孔粗磨外圆铣键槽和花键槽以及车螺纹等工序45～63③精加工精磨外圆和内外锥面一保证主轴最重要表面的精度工序65～75这阶段的目的是把各表面都加工到图纸规定的要求4主轴技术条件的分析41概述主轴的技术条件是根据主轴的功用和工作条件制定的而技术条件中各项精度又是以支承在轴承孔中的前后两个轴颈为基准来确定的本次设计以CA6140主轴技术条件进行分析42支承轴颈的技术要求主轴两支承轴颈AB的圆度公差0005mm径向圆跳动公差0005mm两支承轴颈的112锥面接触率≥70表面光洁度Ra04支承轴颈直径按IT5级精度制造机床主轴外圆的圆度要求对于一般精度的机床通常不超过尺寸公差的50对于提高精度的机床则不超过25对于高精度的机床则应在5～10之间主轴支承轴颈的径向跳动将产生主轴的同轴度误差以此主轴加工工件就会影响工件的加工精度所以有必要加以严格控制43锥孔的技术要求主轴锥孔莫氏6号对支承轴颈AB的跳动近轴端允差0005mm离轴端300mm 处允差001mm锥面的接触率≥70表面光洁度Ra04硬度要求HRC48 主轴锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的其轴心线要与两个支承轴颈的轴心线尽量重合否则将影响机床精度会使工件产生同轴度等误差44短锥的技术要求短锥C对主轴支承轴颈AB的径向圆跳动公差0008mm端面D对轴颈AB的端面跳动公差0008mm锥面及端面的粗糙度均为Ra08这些要求是为了保证安装卡盘时能够很好定位只要这短圆锥锥面能与支承轴颈同轴端面与回转轴线垂直就能提高卡盘的定心精度45空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮的轴颈对支承轴颈AB的径向跳动公差为0015mm这是由于这些轴颈与齿轮孔相配合的表面对支承轴颈应有一定的同轴度要求否则会引起主轴传动齿轮传动啮合不良当主轴转速很高时还会影响齿轮传动的平稳性并产生噪音加工工件时也会在工件外圆表面产生重复出现的振纹尤其在精加工时这种缺陷更为明显46螺纹的技术要求普通螺纹精度中等级这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面圆跳动所必须的要求因为如果压紧螺母端面圆跳动过大时则在压紧滚动轴承的过程中会造成轴承内环轴心线的倾斜由于轴承内环是与主轴支承轴颈配合的这就引起主轴的径向跳动实践证明当压紧螺母端面圆跳动≥005mm时对主轴径向跳动的影响就很显著引起压紧螺母端面震摆的原因有两个一是螺母本身制造精度低例如螺母端面与螺纹轴心线不垂直另一原因是主轴上的螺纹表面轴心线与支承轴颈的轴心线不重合因此在加工主轴螺纹时必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度一般规定不超过0025mm从上述分析可以看出主轴的主要加工表面是两个支承轴颈锥孔前端短锥面及其端面以及装齿轮的各个轴颈等而保证支承轴颈本身的尺寸精度几何形状精度两个支承轴颈之间的同轴度支承轴颈与其他表面的相互位置精度和表面光洁度则是主轴加工的关键5主轴加工工艺过程分析51概述从上面介绍的主轴加工工艺过程中可以看出主轴加工常分粗车半精车粗精磨三个阶段而且每阶段之间常插入热处理工序又在磨削之前常需修研顶尖孔精度要求越高的主轴磨的次数越多修研顶尖孔的次数越多这些特点贯穿于轴类零件整个加工过程之中其原因在于轴件本身的尺寸和几何形状精度以及这些表面之间的同轴度或径向跳动和端面垂直度决定轴向窜动程度要求较高这些精度要求指标不但取决于轴件的加工精度而且也取决于轴件加工后的尺寸精度稳定性前者与加工的定位精度及所用的加工方法有关后者与选用的材料及热处理方法有关从这个角度出发现在重点分析制订主轴工艺过程所要考虑的几个问题52主轴毛坯的制造方法毛坯制造方法主要与使用要求和生产类型有关毛坯形式有棒料与锻件两种在单件小批生产中轴类零件的毛坯往往使用热扎棒料这尤其适合于那些光滑轴和外圆直径相差不大的阶梯轴单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻在大批大量生产时则采用模锻本课题CA6140车床主轴为大批量生产所以毛坯的制造方法采用模锻制造53毛坯的材料和热处理CA6140车床主轴是传递动力的零件它应有良好的机械强度和刚度而其工作表面又应有良好的耐磨性因此要选用适当的钢材为了使加工后有良好的尺寸精度稳定性因而又要求有合适的热处理过程45钢这是常用的主轴材料在调质处理T235之后在经局部高频淬火可以使局部硬度达到HRC62～65在经过适当的回火处理可以降到需要的硬度例如本课题CA6140主轴规定为HRC52一般机床的主轴均可用45钢因为它的机械性能强度韧性和局部表面硬度等能满足设计的要求然而45钢的淬透性比较差与合金钢比较而言需要比较强的淬火剂淬火后的变形比较大加上加工后的尺寸精度性较差在长期使用后会出现微量的尺寸变化对于高精度的机床主轴就有可能超差由此可见主轴质量除与所选钢材种类有关外还与毛坯热处理有关一般各种毛坯在机械加工之前均需进行正火或退火处理以使钢材的晶粒细化或球化消除锻造或轧制后的内应力并可降低毛坯的硬度以利切削的进行本课题CA6140主轴用的45钢便规定在精锻后进行正火处理凡要求局部高频淬火的主轴要在前道工序中安排调质处理有的钢材则用正火当毛坯余量较大时如锻件调质放在粗车之后半精车之前以便因粗车产生的内应力得以在调质时消除毛坯余量较小时如棒料调质可放在粗车相当于锻件的半精车之前进行高频淬火处理一般放在半精车之后由于主轴只需要局部淬硬故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工如车螺纹铣键槽等有一定位置要求的工序均安排在局部淬火和粗磨之后这是因为局部淬火的变形虽然不大但总有一些变形故车螺纹铣键槽等有一定位置要求的工序要安排在粗磨之后进行以消除淬火变形对于精度较高的主轴如M1432A砂轮轴在局部淬火及粗磨之后还需低温时效处理160℃油中浸较长时间低温时效不降低已获得的精度和机械性能但能消除磨削加工中所引起的内应力以及淬火过程中所产生的应力和残余奥氏体从而使主轴的金相组织和应力状态保持稳定由于奥氏体在使用过程中会逐步转变为马氏体是主轴产生微量膨胀变形影响主轴的尺寸精度在此之后再进行主轴的精加工主轴精度要求越高则对材料及热处理要求越高热处理次数也越多本课题CA6140主轴采用45钢经过正火调质和局部高频淬火后变能满足要求而无需在采用更高的钢材并且免去了低温时效的工序54定位基准的选择轴件加工中为了保证各主要表面的相互位置精度选择定位基准时应尽可能使其与装配基准重合和使各工序的基准统一并且考虑在一次安装中尽可能加工出较多的表面轴类零件加工的精度指标是各段外圆的同轴度以及锥孔和外圆的同轴度CA6140主轴的装配基准主要是前后两个支承轴径面为了保证卡盘定位面以及前锥孔与支承轴颈面有较高的同轴度应以加工好的支承轴颈为定位基准来终磨锥孔和卡盘定位面这就能符合基准重合的原则但是为了避免支承轴颈被拉毛或损伤并考虑到支承轴颈带有锥度不便于夹具制造等因素在实际生产中也有不选用支承轴颈作为定位基准而是同和它靠近的圆柱轴颈作为定位基准的CA6140的主轴毛坯是实心的但最后要加工成空心轴从选择定位基准面的角度来考虑希望采用顶尖孔来定位而把深入加工工序安排在最后但深孔加工是粗加工工序要切除大量金属会引起主轴变形而影响加工质量所以只好在粗车外圆之后就把深孔加工出来在成批生产中深孔加工之后为了还能用顶尖孔作定位基准面可考虑在轴的通孔两端加工出工艺锥面插上两个带顶尖孔的锥堵或带锥堵的心轴来安装工作为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求在选择精基准面时要根据互为基准的原则本课题中CA6140主轴在车小端120锥孔和大端莫氏6号锥孔时用的是与前支承轴颈相邻而又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面直接用前支承轴颈作为定位基准面当然更好但由于这轴颈有锥度在制造拖架时会增加困难在工序45精车各外圆包括两个支承轴颈的112锥度时既是以上述前后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基准面在工序50粗磨莫氏6号内锥孔时又以两个圆柱面为定位基准面这就是符合互为基准原则的基准转换由于定位基准面的精度比上工序有所提高故这工序的定位误差有所减小在工序63和65中粗精磨两个支承轴颈的112锥度时再次以粗磨的锥孔所配锥堵的顶尖孔为定位基准这就是在次转换定位精度比前又有所提高在工序68中最后精磨莫氏6号锥孔时直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面为定位基准面这又再一次转换提高了定位精度这些转换过程是提高的过程使精加工前有精度较高的精基面这完全符合互为基准的原则转换次数的多少要根据加工精度要求而定根据上述分析可知本课题CA6140的空心主轴除顶尖孔外还有轴颈外圆表面并且两者交替使用互为基准55加工阶段的划分由于主轴的精度要求高并且在加工过程中要切除大量金属因此将主轴的加工过程根据粗精加工分开原则来划分阶段极为必要这是由于加工过程中热处理切削力切削热加紧力等对工件产生较大的加工误差和应力为了消除前一道工序的加工误差和应力需要进行另一次新加工不过这一次加工所带来的误差和应力总是要比前一次为小因此加工次数增多以后精度便逐渐提高精度要求越高加工次数越多由于粗加工之前毛坯余量较大而且余量往往不均如锻件的外形与加工后的形状相差较大且不均匀因而在粗加工中需用大的切削力并常常因此产生大量切削热使主轴在加工中产生受力变形和热变形而出现形状误差如圆柱度误差及大的加工应力故粗加工之后要进行半精加工如半精车精车等这也是锻件毛坯要比棒料毛坯多车一次的原因此后即使不插入热处理工序也还需要进行一些精加工以提高精度何况为了改善主轴的机械性能如增加表面硬度往往在半精加工半精车或精车之后进行淬火处理因而又需进一步进行一系列的精加工如磨削等后一次加工所带来的切削力和热量均比前一次为小因其余量逐渐减小因而出现的误差和应力亦随之减小这就是进行多次加工能提高精度的原因因此粗精加工不能同一次安装中完成而应当把粗精加工分别为两个工序或者在不同的机床上进行最好粗精加工间隔一些时间一天或几天让上道工序加工的内应力逐渐消失自然时效56加工顺序的安排和工序的确定具有空心和内锥特点的轴类零件在考虑支承轴颈一般轴颈和内锥等主要表面的加工顺序时可有以下几种方案⑴外表面粗加工钻深孔外表面精加工锥孔粗加工锥孔精加工⑵外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工锥孔精加工外表面精加工⑶外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工外表面精加工锥孔精加工针对CA6140车床主轴的加工顺序来说可作这样的分析比较第一方案在锥孔粗加工时由于要用已精工过外圆表面作精基准面会破坏外圆精度和表面粗糙度所以此方案不宜采用第二方案在精加工外圆表面时还要再插上锥堵这样会破坏锥孔精度另外在加工锥孔时不可避免地会有加工误差锥孔的磨削条件比外圆磨削条件差加上锥堵本身的误差等就会造成外圆表面和内锥面的不同轴故此方案也不宜采用第三方案在锥孔精加工时虽然也要用已精加工过的外圆表面作为精基准面但由于锥面精加工的加工余量已很小磨削力不大同时锥孔的精加工已处于轴加工的最终阶段对外圆表面的精度影响不大加上这一方案的加工顺序可以采用外圆表面和锥面互为基准交替使用能逐渐提高同轴度经过这一比较可知CA6140主轴的轴件加工顺序以第三方案为佳通过方案的分析比较也可看出轴类零件各表面先后加工顺序在很大程度上。
车床主轴加工工艺过程分析
车床主轴加工工艺过程分析【摘要】随着经济的快速发展，工业中的机械行业也在不断发展中，车床是机械行业中重要组成部分之一，车床也从以前的人工操作演化成为数控车床,但是在生产车床主轴上还存在一定问题,本文就从车床主轴加工工艺过程这方面进行分析。
【关键词】车床主轴;加工工艺过程一、前言在机械行业的发展中，车床起到了最为关键的作用，由于车床上的技术也在不断的进步，但是关于主轴的加工工业过程的所涉及的问题,促使技术人员在不断的努力完善。
二、主轴的材料和热处理45钢是普通机床主轴的常用材料,淬透性比合金钢差,淬火后变形较大,加工后尺寸稳定性也较差,要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。
选择合适的材料并在整个加工过程中安排足够和合理的热处理工序,对于保证主轴的力学性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要。
车床主轴的热处理主要包括以下几方面。
1、毛坯热处理。
车床主轴的毛坯热处理一般用正火,其目的是消除锻造应力,细化晶粒,并使金属组织均匀,以利于切削加工。
2、预备热处理。
在粗加工之后半精加工之前,安排调质处理,目的是获得均匀细密的回火索氏体组织,提高其综合力学性能,同时,细密的索氏体金相组织有利于零件精加工后获得光洁的表面。
3、最终热处理。
主轴的某些重要表面需经高频淬火。
最终热处理一般安排在半精加工之后,精加工之前,局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。
精度要求高的主轴,在淬火回火后还要进行定性处理。
定性处理的目的是消除加工的内应力,提高主轴的尺寸稳定性,使它能长期保持精度。
定性处理是在精加工之后进行的,如低温人工时效或水冷处理。
热处理次数的多少决定于主轴的精度要求、经济性以及热处理效果。
车床主轴一般经过正火、调质和表面局部淬火3个热处理工序,无需进行定性处理。
主轴加工过程中的各加工工序和热处理工序均会不同程度地产生加工误差和应力。
为了保证加工质量，稳定加工精度，车床主轴加工基本上划分为下列三个阶段。
(1)粗加工阶段。
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车床主轴的加工工艺
1．CA6140车床主轴技术要求及功用
图1 CA6140车床的主轴简图
图1为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
⑵端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为
0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；硬度要求45~50HRC。
该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。
⑶端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为
0.008mm；表面粗糙度Ra为0.8mm。
它是安装卡盘的定位面。
为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。
⑷空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。
由于该
轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
⑸螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。
当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。
2．主轴加工的要点与措施
主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。
主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。
磨削前应提高精基准的精度。
保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。
为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面，如图2所示。
机床上有两个独立的砂轮架，精磨在两个工位上进行，工位Ⅰ精磨前、后轴颈锥面，工位Ⅱ用角度成形砂轮，磨削主轴前端支承面和短锥面。
图2 组合磨削
主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。
以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合基准重合原则。
在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。
主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具，如图3所示。
夹具由底座1、支架2及浮动夹头3三部分组成，两个支架固定在底座上，作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块上，V形块镶有硬质合金，以提高耐磨性，并减少对工件轴颈的划痕，工件的中心高应正好等于磨头砂轮轴的中心高，否则将会使锥孔母线呈双曲线，影响内锥孔的接触精度。
后端的浮动卡头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内，工件尾端插于弹性套内，用弹簧将浮动卡头外壳连同工件向左拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面，限制工件的轴向窜动。
采用这种联接方式，可以保证工件支承轴颈的定位精度不受内圆磨床主轴回转误差的影响，也可减少机床本身振动对加工质量的影响。
a) 锥堵 b) 锥套心轴
图3 锥堵与锥套心轴
主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。
但在主轴的加工过程中，随着通孔的加工，作为定位基准面的中心孔消失，工艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，如图3所示，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。
3．CA6140车床主轴加工定位基准的选择
主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。
由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。
用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。
所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。
为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。
如车小端1∶20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；在粗磨莫氏6号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；粗、精磨两个支承轴颈的1∶12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；最后精磨莫氏6号锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。
定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。
4．CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排
CA6140车床主轴主要加工表面是Ø75h5、Ø80h5、Ø90g5、Ø105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。
它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间，表面粗糙度Ra为0.4~0.8mm。
主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等）；半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等）。
在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车→调质（预备热处理）→半精车→精车→淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨。
综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：
外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。
当主要工艺确定后，就要合理地插入其余非主要表面加工工序。
对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。
这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。
但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的主要表面。
对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。
非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。
主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。
5．CA6140车床主轴加工工艺过程
下表A列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。
生产类型：大批生产；材料牌号：45号钢；毛坯种类：模锻件
表A 大批生产CA6140车床主轴工艺过程。