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1、車床主軸的功用和結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求,,車床主軸的結(jié)構(gòu)特點 既是階梯軸，又是空心軸；是長徑比小于12的剛性軸 不但傳遞旋轉(zhuǎn)運動和扭矩，而且是工件或刀具回轉(zhuǎn)精度的基礎(chǔ) 主要加工表面有內(nèi)外圓柱面、圓錐面，次要表面有螺紋、花鍵、溝槽、端面結(jié)合孔等 機(jī)械加工工藝主要是車削、磨削，其次是銑削和鉆削,特別值得注意的工藝問題有： 1) 定位基準(zhǔn)的選擇； 2) 加工順序的安排； 3) 深孔加工； 4) 熱處理變形。 車床主軸的功用 承受扭轉(zhuǎn)力矩； 承受彎曲力矩； 保證回轉(zhuǎn)運動精度。,車床主軸的設(shè)計要求 扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度高； 回轉(zhuǎn)精度高（徑向圓跳動、端面圓跳動、回轉(zhuǎn)軸線穩(wěn)定）； 制造精度高： 1) 結(jié)構(gòu)尺寸及動態(tài)特
2、性要好； 2) 主軸本身及其軸承精度高； 3) 軸承的結(jié)構(gòu)和潤滑； 4) 齒輪的布置； 5) 固定件的平衡等。,主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求： 1) 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 2) 足夠的剛度； 3) 有具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量； 4) 足夠的耐磨性、抗振性及尺寸穩(wěn)定性 5) 足夠的抗疲勞強度,3車床主軸技術(shù)條件的分析 主軸支承軸頸的技術(shù)要求 支承軸頸是主軸的裝配基準(zhǔn)，其精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度；主軸上各重要表面又以支承軸頸為設(shè)計基準(zhǔn)，有嚴(yán)格的位置要求； 支承軸頸為三支承結(jié)構(gòu)，并且跨度大；,支承軸頸采用錐面 (1：12) 結(jié)構(gòu)，接觸率70%，可用來調(diào)整軸承間隙； 中間支承為IT5IT6，粗糙度
3、 ； 支承軸頸圓度誤差為0.005mm，徑向跳動為0.005mm； 其他外圓的圓度要求，誤差小于50%尺寸公差，高精度者為510%； 軸頸與有關(guān)表面的同軸度誤差應(yīng)很小。,主軸工作表面（錐孔）的技術(shù)要求 用來安裝頂尖或刀具錐柄的；是定心表面； 對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高； 軸心線應(yīng)與支承軸頸同軸； 錐孔對軸頸的徑向圓跳動近軸端為0.005，離軸端300處為0.01，錐面接觸率70%，粗糙度Ra0.63m ，硬度為HRC4850。,主軸軸端外錐（短錐）的技術(shù)要求 用來安裝卡盤或花盤的；也是定心表面； 對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高； 軸心線
4、應(yīng)與支承軸頸同軸； 對支承軸頸的徑向圓跳動為0.008；端面圓跳動為0.008； 粗糙度Ra12.5m ，硬度為HRC4550。,空套齒輪軸頸的技術(shù)要求 影響傳動的平穩(wěn)性；可能導(dǎo)致噪聲； 有同軸度要求，對支承軸頸的徑向圓跳動為0.010.015； 尺寸精度要求為IT5IT6；,螺紋的技術(shù)要求 用來固定零件或調(diào)整軸承間隙； 螺母的端面圓跳動（應(yīng)0.05）會影響軸承的內(nèi)環(huán)軸線傾斜； 螺母與軸頸的同軸度誤差0.025； 螺紋精度為6h。,主軸各表面的表面層要求 要有較高的耐磨性； 要有適當(dāng)?shù)挠捕龋℉RC45以上），以改善其裝配工藝性和裝配精度； 表面粗糙度 。,,4. 主軸的機(jī)械加工工藝
5、過程,主軸加工工藝過程制訂的依據(jù) 主軸的結(jié)構(gòu)；技術(shù)要求；生產(chǎn)批量；設(shè)備條件。 主軸加工工藝過程 批量：大批；材料：45鋼；毛坯：模鍛件,工藝過程： 分為三個階段： 粗加工：工序16 半精加工：工序713（7為預(yù)備） 精加工：工序1426（14為預(yù)備）,5. 主軸加工工藝過程分析 主軸毛坯的制造方法 自由鍛件：小批量或單件生產(chǎn)； 模鍛件：大批量生產(chǎn)。,,More to learn,主軸的材料和熱處理 熱處理工序的安排 毛坯熱處理：去鍛造應(yīng)力，細(xì)化晶粒； 切削前正火（預(yù)備熱處理）：改善切削加工性能和機(jī)械-物理性能；去鍛造應(yīng)力； 半精加工前調(diào)質(zhì)：去應(yīng)力，改善切削加工性能，提高綜合機(jī)械性能； 精加工前
6、局部高頻淬火：提高運動表面耐磨性； 精加工后的定性處理：低溫時效和水冷處理。,加工階段的劃分 如前所述，分為三個階段。 鑒于主軸的技術(shù)要求高，毛坯為模鍛件，加工余量大，精度高，故應(yīng)分階段加工； 分粗、精加工階段有利于去應(yīng)力并可加入熱處理； 多次切削有利于消除復(fù)映誤差； 粗、精加工二階段應(yīng)間隔一定時間； 粗、精加工二階段應(yīng)分粗、精加工機(jī)床進(jìn)行，合理利用設(shè)備，保護(hù)機(jī)床。,定位基準(zhǔn)的選擇 應(yīng)使定位基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)重合； 一次安裝應(yīng)多加工幾個面； 注意零件的主要精度指標(biāo)：同軸度、圓度、徑向跳動； 主軸的定位過程較復(fù)雜：有頂尖、錐堵、支承表面等作為定位基準(zhǔn)。,加工順序的安排和工序的確定 三種方案 1) 粗
7、加工外圓鉆深孔精加工外圓粗加工錐孔精加工錐孔 2) 粗加工外圓鉆深孔粗加工錐孔精加工錐孔精加工外圓 3) 粗加工外圓鉆深孔精加工外圓精加工外圓精加工錐孔,工序確定的兩個原則 1) 工序中所用的基準(zhǔn)應(yīng)在該工序前加工； 2) 各表面要粗、精基準(zhǔn)分開，先粗后精， 多次加工，逐步提高精度。 淬硬表面的鍵槽、螺紋等應(yīng)在淬火前加工； 非淬硬表面的鍵槽、螺紋等應(yīng)在精車后、精磨前加工； 檢驗工序應(yīng)安排在適當(dāng)工序之后，必要還應(yīng)探傷。,6. 主軸加工中的幾個工藝問題,錐堵和錐堵心軸的使用 錐堵和錐堵心軸的功用： 空心軸加工通孔后，定位基準(zhǔn)頂尖孔被破壞。通孔直徑小時，可直接在孔口倒出一60錐面，代替中心孔；當(dāng)通孔直
8、徑較大時，則要采用錐堵或錐堵心軸。,,More to learn,設(shè)計錐堵和錐堵心軸時應(yīng)注意的問題 1) 一般不中途更換或拆裝，以免增加安裝誤差 2) 錐堵和錐堵心軸要求兩個錐面同軸,頂尖孔的研磨 研磨的必要性 1) 頂尖孔是定位基準(zhǔn)，對精度和質(zhì)量有直接影響 2) 頂尖孔的深度：影響定位軸向位置，因而影響余量分布 (批量生產(chǎn)時) 3) 兩頂尖孔同軸度：影響同軸度、影響位置精度,4) 頂尖孔錐角和圓度誤差：直接反映到工件的圓度上 5) 熱處理、切削力、重力等的影響，會損壞頂尖孔的精度 6) 熱處理后和磨削加工前，需要消除誤差,研磨方法 1) 用鑄鐵頂尖研磨； 2) 用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤
9、上，用金剛鉆研磨； 3) 用硬質(zhì)合金頂尖刮研。,外圓表面的車削加工 車削加工的工藝作用 1) 粗加工：切除大部分余量； 2) 半精加工：修整預(yù)備熱處理后的變形； 3) 精加工：使磨削前各表面具有一定的同軸度和合理的磨削余量；精加工螺紋及各端面等。,車削加工值得考慮的問題 1) 生產(chǎn)效率； 2) 工序精度（復(fù)映誤差）； 3) 勞動強度。 車削加工的設(shè)備 1) 單件、小批：普通車床 2) 成批生產(chǎn)：液壓仿形車床 3) 大批量生產(chǎn)：液壓仿形、多刀半自動車床,主軸深孔的加工 深孔加工的難點 1) 刀具細(xì)長，剛性差，易振動，易引偏； 2) 排屑困難； 3) 鉆頭散熱條件差，冷卻困難，易失去切削能力。,,
10、More to learn,采取措施 1) 采用工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給的加工方法，使鉆頭自定中心； 2) 采用特殊結(jié)構(gòu)的深孔鉆； 3) 預(yù)先加工一導(dǎo)向孔，防止引偏； 4) 采用壓力輸送切削潤滑液，既使冷卻充分，又使切屑排出。,主軸錐孔的加工 主軸錐孔的作用及要求 1) 主軸錐孔是安裝頂尖的定位面； 2) 主軸支承軸頸及主軸前端短錐的同軸度要求較高。,,,More to learn,磨削主軸錐孔一般以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)，有三種安裝方式： 1) 前支承裝于中心架，后支承用卡盤裝夾 2) 前、后支承裝于兩個中心架，用萬向節(jié)與主軸相聯(lián)； 3) 采用專用夾具。,剖分軸承、V型夾具、浮動卡頭等，使磨頭誤差及
11、機(jī)床振動不影響工件。 該夾具由底座、支承架及浮動卡頭三部分組成；前、后兩支架與底座連成一體； 作為工件定位的V形架鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性； 工件的中心高應(yīng)與磨頭砂輪軸中心等高； 后端的浮動卡頭裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)；,,More to learn,工件尾部插入彈性套內(nèi)； 通過彈簧將彈性套（浮動卡頭外殼）連同工件向后拉； 鋼球1壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄3端面，依靠彈簧2的漲力限制工件的軸向竄動； 該聯(lián)接方式只傳遞扭矩，排除磨頭和機(jī)床誤差對加工精度的干擾。,,,主軸各外圓表面的精加工和光整加工 主軸的精加工 1) 主要采用磨削加工； 2) 應(yīng)在熱處理之后進(jìn)行，糾正熱處理后的變形； 3) 磨削加工能
12、達(dá)到的精度為IT6，表面粗糙度為 。,光整加工的作用及特點 1) 用于精密主軸上尺寸公差等級為IT5以上或表面粗糙度的加工表面； 2) 采用很小的切削用量和單位切削力，變形小； 3) 對上道工序要求高，一般要求，表面無較深的加工痕跡； 4) 采用浮動的加工方法（自定心）； 5) 加工余量很小，一般不超過0.02mm。,軸類零件的檢驗 檢驗項目 1) 表面粗糙度； 2) 表面硬度； 3) 尺寸精度； 4) 相互位置精度； 5) 表面幾何形狀精度。 檢驗順序 幾何精度尺寸精度位置精度,檢驗方法 1) 硬度：硬度計 2) 表面粗糙度：觸針式表面粗糙度輪廓儀或樣板比較法 3) 錐孔：著色
13、法 4) 尺寸精度：常規(guī)檢驗儀器（萬能量具） 5) 位置精度：專用檢驗裝置。,誤差復(fù)映現(xiàn)象是在機(jī)械加工中普遍存在的一種現(xiàn)象,它是由于加工時毛坯的尺寸和形位誤差、裝卡的偏心等原因?qū)е铝斯ぜ庸び嗔孔兓?而工件的材質(zhì)也會不均勻,故引起切削力變化而使工藝系統(tǒng)變形量發(fā)生改變產(chǎn)生的加工誤差。,,例如：在車削有圓度誤差的毛坯時，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，背吃刀量會發(fā)生變化。毛坯橢圓長軸方向處為最大背吃刀量ap1，短軸處為最小背吃刀量ap2。假設(shè)毛坯材料的硬度是均勻的，則ap1處的切削力Fp1最大，相應(yīng)的變形y1也最大；ap2處的切削力Fp2最小，相應(yīng)的變形y2也最小。由此看見，車削圓度誤差m=ap1ap2的毛坯時，由于工藝系統(tǒng)受力變形而使工件產(chǎn)生相應(yīng)的圓度誤差g=y1y2。這種現(xiàn)象就叫“誤差復(fù)映”。,,你學(xué)好嗎？,
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