轴类零件的常用加工方法

‘壹’ 轴类锻件加工工艺

轴类锻件一般如果较大的轴的话采用自由锻，自由锻里面就有一类是轴类锻件，如果你有兴趣过来看看，浙江一重特钢有限公司我们主要生产自由锻锻件和锻造圆钢，其中有一类就是轴类锻件。 第一节 轴类零件加工

一、 概述

(一)、轴类零件的功用与结构特点

1、功用：为支承传动零件（齿轮、皮带轮等）、传动扭矩、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。

2、 分类：轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。

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

若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d＜12＝和挠性轴（L/d＞12）两类。

3、表面特点：外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔

（二）主要技术要求：

1、尺寸精度

轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。

2、几何形状精度

轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。

3、位置精度

主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。

此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。

4．表面粗糙度

根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。

(三)、轴类零件的材料和毛坯

合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。

1、轴类零件的材料

一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。

对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金钢或38CrMoAIA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。

2、轴类零件的毛坯

轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件。

（四）、轴类零件的预加工

轮类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断和切端面和钻中心孔。

1、校正：校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠。校正可在各种压力机上进行。

2、切断：当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。切断叮在弓锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。

3、切端面钻中心孔：中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。

4、荒车：如果轴的毛坯是向由锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以减少毛坯外国表面的形状误差，使后续工序的加工余景均匀。

二、 典型主轴类零件加工工艺分析

轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异。而轴的工艺规程编制是生产中最常遇到的工艺工作。

（一）轴类零件加工的主要问题

轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。

轴类零件加工的典型工艺路线如下：

毛坯及其热处理→预加工→车削外圆→铣键槽等→热处理→磨削

（二）CA6140主轴加工工艺分析

1、CA6140主轴技术条件的分析

（1）、支承轴颈的技术要求

主轴两支承轴颈A、B的圆度允差 0.005毫米，径向跳动允差 0.005毫米，两支承轴颈的1：12锥面接触率＞70%，表面粗糙度Ra0.4um。支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。

主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差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。

（2）、锥孔的技术要求

主轴锥孔（莫氏 6号）对支承轴颈 A、B的跳动，近轴端允差 0.005mm，离轴端300mm处允差 0.01毫米，锥面的接触率 ＞70％，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求 HRC48。

（3）、短锥的技术要求

短锥对主轴支承轴颈A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。

（4）、空套齿轮轴颈的技术要求

空套齿轮的轴颈对支承轴颈A、B的径向跳动允差为 0.015毫米。

（5）、螺纹的技术要求

这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要求。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0.025mm。

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、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，则是主轴加工的关键。

（三）、CA6140主轴加工工艺过程四）、主轴加工工艺过程分析

1、 主轴毛坯的制造方法及热处理

批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻件

(1)材料

在单件小批生产中，轴类零件的毛坯往往使用热轧棒料。

对于直径差较大的阶梯轴，为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则往往采用锻件。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。

（2）热处理

45钢，在调质处理（235HBS）之后，再经局部高频淬火，可以使局部硬度达到HRC62～65，再经过适当的回火处理，可以降到需要的硬度（例如 CA6140主轴规定为 HRC52）。

9Mn2V，这是一种含碳0.9%左右的锰钒合金工具钢，淬透性、机械强度和硬度均比45钢为优。经过适当的热处理之后，适用于高精度机床主轴的尺寸精度稳定性的要求。例如，万能外圆磨床 M1432A头架和砂轮主轴就采用这种材料。

38CrMoAl，这是一种中碳合金氮化钢，由于氮化温度比一般淬火温度为低540—550℃，变形更小，硬度也很高（HRC＞65，中心硬度HRC＞28）并有优良的耐疲劳性能，故高精度半自动外圆磨床MBG1432的头架轴和砂轮轴均采用这种钢材。

此外，对于中等精度而转速较高的轴类零件，多选用40Cr等合金结构钢，这类钢经调质和高频淬火后，具有较高的综合机械性能，能满足使用要求。有的轴件也选用滚珠轴承钢如 GCr15和弹簧钢如 66Mn等材料．这些钢材经调质和表面淬火后，具有极高的耐磨性和耐疲劳性能。当要求在高速和重载条件下工作的轴类零件，可选用18CrMnTi、20Mn2B等低碳含金钢，这些钢料经渗碳淬火后具有较高的表面硬度、冲击韧性和心部强度，但热处理所引起的变形比38CrMoAl为大。

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；当毛坯余量较小时（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、铣键槽等工序，均安排在局部淬火和粗磨之后。对于精度较高的主轴在局部淬火及粗磨之后还需低温时效处理，从而使主轴的金相组织和应力状态保持稳定。

2、定位基准的选择

对实心的轴类零件，精基准面就是顶尖孔，满足基准重合和基准统一，而对于象CA6140A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。

3、加工阶段的划分

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，因此要划分加工阶段。主轴加工基本上划分为下列三个阶段。

（1）、粗加工阶段

1）毛坯处理 毛坯备料、锻造和正火

2）粗加工 锯去多余部分，铣端面、钻中心孔和荒车外圆等

（2）、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220～240HBS。

2）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。

（3）、精加工阶段

1）精加工前热处理 局部高频淬火

2）精加工前各种加工 粗磨定位锥面、粗磨外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹等。

3）精加工 精磨外圆和内外锥面以保证主轴最重要表面的精度。

4、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。

①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；

② 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；

③ 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，由于要用已精加工过的外圆表面作精基准面，会破坏外圆表面的精度和粗糙度，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人 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孔互为基准，交替使用，能逐步提高同轴度。

经过这一比较可知，象CA6140主轴这类的轴件加工顺序，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，在很大程度上与定位基准的转换有关。当零件加工用的粗、精基准选定后，加工顺序就大致可以确定了。因为各阶段开始总是先加工定位基准面，即先行工序必须为后面的工序准备好所用的定位基准。例如CA6140主轴工艺过程，一开始就铣端面打中心孔。这是为粗车和半精车外圆准备定位基准；半精车外圆又为深孔加工准备了定位基准；半精车外圆也为前后的锥孔加工准备了定位基准。反过来，前后锥孔装上锥堵后的顶尖孔，又为此后的半精加工和精加工外圆准备了定位基准；而最后磨锥孔的定位基准则又是上工序磨好的轴颈表面。

工序的确定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则：

1） 工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圆表面粗车之后，是为了要有较精确的轴颈作为定位基准面，以保证深孔加工时壁厚均匀。

2）对各表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。

为了改善金属组织和加工性能而安排的热处理工序，如退火、正火等，一般应安排在机械加工之前。

为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序，如调质、时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前。

5、大批生产和小批生产工艺过程的比较

‘贰’ 轴类零件加工厂家的加工工艺有哪些标准

轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。
轴类零件的材料：
1、碳素钢35、45、50等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学性能，应用较多，其中以45钢用得最为广泛。为了改善其力学性能，应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。
2、合金钢合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。例如采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性；机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的高温力学性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。轴的毛坯以锻件优先、其次是钢；尺寸较大或结构复杂者可考虑铸钢或球墨铸铁。
例如，用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好，对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点。轴的力学模型是梁、多数要转动，因此其应力通常是对称循环。其可能的失效形式有：疲劳断裂、过载断裂、弹性变形过大等。轴上通常要安装一些带轮毂的零件，因此大多数轴应作成阶梯轴，切削加工量大。
轴的结构设计：
轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出设计方案，以下是一般轴结构设计原则：1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状；2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整；3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施；4、便于加工制造和保证精度。
轴的分类：
常见的轴根据轴的结构形状可分为曲轴、直轴、软轴、实心轴、空心轴、刚性轴、挠性轴（软轴）。直轴又可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。
轴的技术要求：
1、加工精度
1)尺寸精度。轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级，精密的轴颈也可达IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。
2)几何精度。轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。
3)相互位置精度。轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为0.001-0.005mm。此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
2、表面粗糙度根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度Ra值为0.63-0.16μm；配合轴颈的表面粗糙度Ra值为2.5-0.63μ。
轴类零件的加工工艺：
1、轴类零件的材料
轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。常用的轴类零件材料有35、45、50优质碳素钢，以45钢应用最为广泛。对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等普通碳素钢。对于受力较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。如40Cr合金钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能；选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或38CrMoA1A渗碳钢，这些钢经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好，且具有减振性能，常在制造外形结构复杂的轴中采用。特别是我国研制的稀土——镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。
2、轴类零件的毛坯
轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿表面分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度，一般用于重要的轴。
轴类零件的加工方法：
1、外圆表面的加工方法及加工精度
轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同，因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。
2、外圆表面的车削加工
(1)外圆车削的形式轴类零件外圆表面的主要加工方法是车削加工。主要的加工形式有：荒车自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量很大，为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏差，使后续工序加工余量均匀，以去除外表面的氧化皮为主的外圆加工，一般切除余量为单面1-3mm。粗车中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓），在工艺系统刚度容许的情况下，应选用较大的切削用量以提高生产效率。半精车一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。对于精度较高的毛坯，可不经粗车，直接半精车。精车外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前的预加工。精细车高精度、细粗糙度表面的最终加工工序。适用于有色金属零件的外圆表面加工，但由于有色金属不宜磨削，所以可采用精细车代替磨削加工。但是，精细车要求机床精度高，刚性好，传动平稳，能微量进给，无爬行现象。车削中采用金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（45o-90o），刀具的刀尖圆弧半径小于0.1-1.0mm。
(2)车削方法的应用
1）普通车削适用于各种批量的轴类零件外圆加工，应用十分广泛。单件小批量常采用卧室车床完成车削加工；中批、大批生产则采用自动、半自动车床和专用车床完成车削加工。
2)数控车削适用于单件小批和中批生产。应用愈来愈普遍，其主要优点为柔性好，更换加工零件时设备调整和准备时间短；加工时辅助时间少，可通过优化切削参数和适应控制等提高效率；加工质量好，专用工夹具少，相应生产准备成本低；机床操作技术要求低，不受操作工人的技能、视觉、精神、体力等因素的影响。对于轴类零件，具有以下特征适宜选用数控车削。结构或形状复杂，普通加工操作难度大，工时长，加工效率低的零件。加工精度一致性要求较高的零件。切削条件多变的零件，如零件由于形状特点需要切槽，车孔，车螺纹等，加工中要多次改变切削用量。批量不大，但每批品种多变并有一定复杂程度的零件对带有键槽，径向孔（含螺钉孔）、端面有分布的孔（含螺钉孔）系的轴类零件，如带法兰的轴，带键槽或方头的轴，还可以在车削加工中心上加工，除了能进行普通数控车削外，零件上的各种槽、孔（含螺钉孔）、面等加工表面也可一并能加工完毕。工序高度集中，其加工效率较普通数控车削更高，加工精度也更为稳定可靠。
3）外圆表面的磨削加工用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削。磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它使用于零件精加工和硬表面的加工。磨削的工艺范围很广，可以划分为粗磨、精磨、细磨及镜面磨。磨削加工采用的磨具（或磨料）具有颗粒小，硬度高，耐热性好等特点，因此可以加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬硬钢、硬质合金刀具、陶瓷等；加工过程中同时参与切削运动的颗粒多，能切除极薄极细的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小。磨削加工作为一种精加工方法，在生产中得到广泛的应用。由于强力磨削的发展，也可直接将毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，从而获得了较高的生产率。

‘叁’ 细长轴加工工艺都有哪些方法

工件的长度L与直径d之比大于25（即长颈比L/d>25）的轴类工件称为细长轴。细长轴刚性差，使用机床、刀具、夹具、工件的工艺系统刚性不足，切削中易产生振动变形，造成加工困难。在加工过程中，所遇到的主要问题是：
1、工件受切削抗力而产生振动和出现弯曲变形，使几何精度和表光洁度降低。
2、在切削过程中工件吸收的切削热，会导致工件产生较大的轴向线膨胀，加剧弯曲变形，增加振动，甚至使工件挤死在两顶尖之间，造成无法加工。
3、长颈比愈大，自重力愈大，工件在高转速下，产生的离心力也愈大，上下跳动也就严重影响加工质量。
4、刀具的几何角度、切削用量和加工工艺方法等选择不当，会使切削力加大，变形和振动加剧。
5、工件弯曲和振动，使车削加工必须采用较低的转速和切削深度，限制了生产效率的提高。
6、工件在径向切削力作用下，车削已加工的工件外形容易形成两端小、中间大，还易出“扎刀”现象。
7、机床调整不当，易产生锥形误差；夹具调整不当，易造成弯曲和产生“竹节形”、“菱形”等。
在生产实际中，为了确保细长轴的加工精度和表面质量，提高生产效率，采取了以下措施：
1、为了弥补细长轴的刚性不足，在车削中，应采用跟刀架，以提高工件的刚性，减少变形。
2、注意具体操作方法，有较严格的工艺要求和措施，以保证整个工艺系统的刚性，让工件获得必要的几何精度和表面光洁度。
3、采用由左至右反方向车削；减小内应力和弯曲变形，保证直线度及尺寸精度，加工效率高，适应性强。
4、合理选用切削用量，以及刀具几何角度及参数。
1、加工几何精度及表面质量要求高。采用常规加工方法都是主轴和尾座间装夹工件，两端无伸缩性，工件在切削力和热膨胀的影响下，产生内应力和弯曲变形，不易保证直线度及尺寸精度。而反方向走刀法是克服上述现象的一种方法，适于中速粗车和大走刀低速精车，并具有适应性强，对机床精度要求不高，加工效率较高等特点。
2、加工原理：反方向车削，就是从车床主轴朝尾座方向进给，车削中将工件夹紧在三爪自定心卡盘上，使被夹紧一端成为不可纵向窜动的固定点。这时，切削中产生的纵向切削沿工件轴线趋向尾座方向，由于轴向力的作用拉紧了工件，增加了工件的实际刚度，不致于出现弯曲（弓形）变形。同时，反方向车削走刀时，采用较大的进给量，这样就增大了纵向切削力，减轻径向圆跳动及减少和消除大幅度振动，保证了被加工表面质量。
（1）改变常规加工方法装夹工件的方式，将面接触改为线接触，减少了应力变形。
（2）尾顶尖改用有伸缩性的弹簧顶尖，消除了工件由于热伸长所造成的强迫弯曲。
（3）使用三爪跟刀架，能更好地保证向心平行运动，防止细长轴车削中发颤。（注意：加工前先将跟刀架松开，然后开车吃刀。迅速将跟刀架跟上，接触跟刀架时不退刀不停车，并且跟刀架支柱爪与轴表面的调整力度要适当，以不将轴件顶变形为适合，防止过松或过紧，跟刀架支柱爪与轴表面的接触要严密，轴、爪时润滑配合，这样切削下去，可避免细长轴形成竹节形。）
（4）由车头向尾座方向走刀切削，轴向切削力拉直工件已切削部分并推进工件待加工部分向尾座方向移动。
（5）粗车后在半精车和精车前，应对轴件再进行一次校正，将粗车中产生的顶尖孔误差和位移误差校正过来，消除内应力。
由于细长轴刚性不足，要求径向切削力越小越好。因此，对刀具要求刀刃锋利，切削轻快，排屑顺利，耐用度高。原则是在不影响刀具强度的前题下，尽量加大前角和主偏角。常用主偏角φ=75°～90°，前角γ=28°～30°。硬质合金刀片为yT15，刀杆为45优质碳素刚。主偏角φ=75°。其主切削刃前角γ=25°，棱前角也是25°，倒棱0.4～0.8mm，由于有倒棱和R4mm断屑槽的作用，所以有很好的断屑性能。同时，由于刀尖角度的增大，增加了刀尖强度和散热条件。车刀主后角α=8°，倒棱0.1～0.3mm，棱后角为-12°，这样，就增加了车刀后隙面支持在工件上的接触面积，防止了由于工件材料内部组织不均匀而产生的啃刀现象，并可消除低频率振动。
1、精车刀。刀具结构采用弹性刀杆，起到消振作用，改善切削条件，硬质合金刀片采用YT15，装刀时要使刀尖低于轴件中心0.1mm。刀刃较宽，修光刀刃8～10mm。
可保持车刀与轴件有一定的接触面积，刀刃顶着轴件进行车削，可防止车削力变化时引起啃刀的疵病。主偏角很小，以形成薄的变形小的切削，有利于提高被加工表面光洁度，前角γ=30°，使切削轻快。
选择合理的切削用量
反向车削细长轴中，对切削用量有特殊要求。要求取最大的进给量f，以增加工件轴向拉应力，防止工件大幅度振动。但切削用量的选择受到加工表面几何形状误差的限制，通常选择的次序为：先取最大的进给量，其次取最大被吃刀量ap，最后取最大的切削速度v。实践证明，当工件长度与直径之比为40～120时，若v=40m/min，f最好取0.35～0.5mm/r；若v=45～100m/min，f取0.6～1.2mm/r为宜。在实际操作中切削用量选择：粗车时，切削速度为50～60m/min，进给量为0.3～0.4mm/r，切削深度为1.5～2mm；精车时，切削速度为60～100m/min，进给量为0.08～0.12mm/r，切削深度为0.5～1mm。
（一）由于细长轴本身刚性差（L/d值愈大，刚性愈差），在车削过程中会出现以下问题：
1、工件受切削力，自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲，振动，严重影响其圆柱和表面粗糙度。
2、在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形 ；车削就很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡珠。因此，在车削细长轴是一种难度较大的加工工艺。虽然在车削细长轴的难度较大，但也有一定的规律性，主要抓住中心架、跟刀架的使用，解决工件热变形伸长以及合理选择车刀几何形状等三各关键技术，问题就迎刃而解了。
（二）使用中心架支承车细长轴。
在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。一般在车削细长轴使用的方法有：
1、中心架直接来支承工件中间 当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，这样支承，L/d减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱度误差要小，否则会影响工件的精度。车削时，中心架支承在工件中间与工件接触处应经常加润滑油。为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。
2、用过渡套筒支承车细长轴 用上述方法车削支承中心架的沟槽是比较困难的。为了解决这个问题，可加用过渡套筒的表面接触。过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉套筒外圆的轴线与主轴旋转线重合，即可车削。
3、使用跟刀架支承车削细长轴跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切削时可以增加工件的刚度，减少变形。从而提高细长的型状精度和减小表面粗糙度。从跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪就可以了，因车刀给工件的切削抗力Fr，使工件贴住在跟刀架的两各支承爪上。但实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪，接触支承爪而产生振动。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住，使工件上下，左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。因此车削细长轴时一个非常关键的问题是要应用三爪跟刀架。
4、车削时，由于切削热的影响，使工件随温度而逐渐伸长变形，这就叫“热变，在车削一般轴类可不考虑热变形伸长的问题，但是车削细长轴时，因为工件伸长量长，所以一定要考虑热变形的影响。
细长轴热变形伸长量式是很大的。由于工件一端夹住，一端顶住，工件无法伸长，因此只能本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲后，车削就很难进行。减少工件的热变形主要可采取以下措施：
1）使用弹性回转顶尖，用弹性回转顶尖加工细长轴，可由较地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。
2）加注充分的切削液。车削细长轴时，不论是低速切削还时高速切削，为了减少工件的温度升高而引起的热形变，必须加注切削液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。
3）刀具保持锐利。以减少车刀与工件的摩擦发热。
切削液的选用：
1、粗车时，为了减少跟刀架与工件外圆的摩擦，减少温度升高，在车削过程中应采用柴油加入10%机油的混合液进行润滑和冷却。
2、精车时，为了提高表面粗糙度Ra，使切削轻快，使用豆油40%，机油30%，柴油30%混合液或植物油进行充分的润滑冷却。从而保证尺寸精度的控制，车削出合格的工件。
综上所述，加工细长轴是一种难度较大的加工工艺，但通过采用上述一系列方法，从工件装夹支撑，到采用合理选择车刀几何形状等关键技术，解决了工件的表面质量和热变形伸长，保证了机床——刀具——夹具——工件的工艺系统刚性。

‘肆’ 轴类零件加工工艺有哪些

材料： 正火 调质 淬火 高频 渗碳 等
加工 ：车 铣 磨 滚齿 钻孔 攻丝 等

‘伍’ 轴的加工工艺

一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。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。

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：

(一)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~IT9）。

(二)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。

(三)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0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001~0.005mm。
(四)表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。

二、轴类零件的毛坯和材料

(一)轴类零件的毛坯

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

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。

(二)轴类零件的材料

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45~52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。

‘陆’ 车削轴类工件有那些常用的装夹方法各有什么特点分别使用于何种场合

这是网上的，拷给你看看吧1、三爪自定心卡盘（俗称三爪卡盘）装夹
特点： 自定心卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力没有单动卡盘大，
用途： 适用于装夹外形规则的中、小型工件。
2、四爪单动卡盘（俗称四爪卡盘）装夹
特点： 单动卡盘找正比较费时，但夹紧力较大。
用途： 适用于装夹大型或形状不规则的工件。
3、一顶一夹装夹
特点： 为了防止由于进给力的作用而使工件产生轴向位移，可在主轴前端锥孔内安装一限位支撑,也可利用工件的台阶进行限位.
用途： 这种方法装夹安全可靠，能承受较大的进给力，应用广泛。
4、用两顶尖装夹
特点： 两顶尖装夹工件方便，不需找正，定位精度高。但比一夹一顶装夹的刚度低，影响 了切削用量的提高。
用途： 较长的或必须经过多次装夹后才能加工好的工件，或工序较多，在车削后还要铣削或磨削的工件。

‘柒’ 轴类零件外圆表面都有哪些车削加工形式

轴类零件外圆表面的主要车削加工形式：
（1）荒车：自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量很大，为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏差，使后续工序加工余量均匀，以去除外表面的氧化皮为主的外圆加工，一般切除余量为单面1-3mm。
（2）粗车：中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓），在工艺系统刚度容许的情况下，应选用较大的切削用量以提高生产效率。
（3）半精车：一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。对于精度较高的毛坯，可不经粗车，直接半精车。
（4）精车：外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前的预加工。
（5）精细车：高精度、细粗糙度表面的最终加工工序。适用于有色金属零件的外圆表面加工，但由于有色金属不宜磨削，所以可采用精细车代替磨削加工。
但是，精细车要求机床精度高，刚性好，传动平稳，能微量进给，无爬行现象。车削中采用金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（ 45 o -90 o ）,刀具的刀尖圆弧半径小于0.1-1.0mm，以减少工艺系统中弹性变形及振动。

‘捌’ 轴类零件主要加工面为外圆面，应采用什么方法加工

轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。
由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同，因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。选择加工各种高品质轴类、套类和盘类零件认准钛浩机械，专业品质保障！因为专业，所以卓越！

一、轴类零件外圆表面的主要车削加工形式：
（1）荒车：自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量很大，为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏差，使后续工序加工余量均匀，以去除外表面的氧化皮为主的外圆加工，一般切除余量为单面1-3mm。
（2）粗车：中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓），在工艺系统刚度容许的情况下，应选用较大的切削用量以提高生产效率。
（3）半精车：一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。对于精度较高的毛坯，可不经粗车，直接半精车。
（4）精车：外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前的预加工。
（5）精细车：高精度、细粗糙度表面的最终加工工序。适用于有色金属零件的外圆表面加工，但由于有色金属不宜磨削，所以可采用精细车代替磨削加工。
但是，精细车要求机床精度高，刚性好，传动平稳，能微量进给，无爬行现象。车削中采用金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（ 45 o -90 o ）,刀具的刀尖圆弧半径小于0.1-1.0mm，以减少工艺系统中弹性变形及振动。

二、车削方法的应用
（1）普通车削：适用于各种批量的轴类零件外圆加工，应用十分广泛。单件小批量常采用卧室车床完成车削加工；中批、大批生产则采用自动、半自动车床和专用车床完成车削加工。
（2）数控车削：适用于单件小批和中批生产。近年来应用愈来愈普遍，其主要优点为柔性好，更换加工零件时设备调整和准备时间短；加工时辅助时间少，可通过优化切削参数和适应控制等提高效率；加工质量好，专用工夹具少，相应生产准备成本低；机床操作技术要求低，不受操作工人的技能、视觉、精神、体力等因素的影响。
对于轴类零件，具有以下特征适宜选用数控车削：结构或形状复杂，普通加工操作难度大，工时长，加工效率低的零件。加工精度一致性要求较高的零件。切削条件多变的零件，如零件由于形状特点需要切槽，车孔，车螺纹等，加工中要多次改变切削用量。批量不大，但每批品种多变并有一定复杂程度的零件。
对带有键槽，径向孔（含螺钉孔）、端面有分布的孔（含螺钉孔）系的蜗杆轴类零件，如带法兰的轴，带键槽或方头的轴，还可以在车削加工中心上加工，除了能进行普通数控车削外，零件上的各种槽、孔（含螺钉孔）、面等加工表面也可一并能加工完毕。工序高度集中，其加工效率较普通数控车削更高，加工精度也更为稳定可靠。

‘玖’ 轴类零件加工工艺主要内容有哪些

轴类零件数控车削加工工艺的主要内容包括：分析加工要求、确定加工步骤、装夹方案、选用刀具、计算数值、编写程序以及加工完成后的处理。数控车削加工工艺与普通机床加工工艺有很大的区别，所涵盖的内容也很多。
因此，在数控车机加工中，对编程人员的要求是非常高的，不仅要分析零件的加工工艺程序，还要合理选择刀具，确定切削用量和走刀路线。所以，对数控机床的性能特点、工件装夹、刀具系统以及切削规范方法都必须很了解。数控加工工艺方案的确定不仅对机床的生产效率有影响，还会对轴类零件的加工质量产生影响。

‘拾’ 轴类的加工工艺过程

一、轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。

二、台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。

1、零件图样分析

图A-1 传动轴

(10)轴类零件的常用加工方法扩展阅读

一、轴类零件是五金配件中经常遇到的典型零件之一，它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。

二、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。

三、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。

四、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：

1、表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。

2、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0.01~0.03mm，高精度轴(如主轴)通常为0.001~0.005mm。

3、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。

4、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~IT9)。