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車床主軸零件的機械加工工藝分析（xī）

2023-3-14 來源：長（zhǎng）海縣中等職業技術專業學校作者：李堅

摘要：車床主軸零件的機械加（jiā）工、生產（chǎn）製（zhì）造所涉及（jí）到的工藝程序相對較多，在對其進行生產管控的過程（chéng）中工作人員應當采取頂層設（shè）計，明確工件加工管控需（xū）求，對其中（zhōng）的工（gōng）藝流程卡以及（jí）工藝指導書進行分析、比較，選取特定的工藝來提高生產加工精度。在對車床主軸（zhóu）零件進行機械加工生產的過（guò）程中，工作人員還需要結合精益化的管控思想，明確分析各工位、各區域的生（shēng）產管控需求，提高生產製造效率。本文對車床主（zhǔ）軸零件的機械加工工藝（yì）進行分析探討。

關鍵詞：車（chē）床　主軸零件　機械加工　工藝（yì）

1、引言

在（zài）對（duì）車（chē）床主軸零件進行機械生產加（jiā）工製造過程中，工（gōng）作人員應當對（duì）各項工序管控要求進行分析考量，對其中加工精度、加工量進行確認，實施全過程動態化的加工管控，確各項加工管理標準。車床主軸零件所涉及到的加（jiā）工程序相對較為複雜，工作人員在加工前應當采取頂層設計策略，明（míng）確分析（xī）設備以及相關零件的使用需求，提高加工效率。

2、車床主軸零件（jiàn）加工概論（lùn）

車床在工業生產領域具備較大的作用，相（xiàng）關設備主要是利用車刀（dāo）裝置，通過（guò）對（duì）零部件以及刀具的旋轉來實現對物件的加工處理，而（ér）車床主軸作為車床內部重（chóng）要的零部（bù）件，其加（jiā）工質量的好壞決定著（zhe）車（chē）床運行的質量和效率，其承擔著夾具安裝以及對零部件、刀具的定（dìng）位，同時實現對設備零部件的旋轉管（guǎn）控，通（tōng）過在主要軸向進行不斷的旋（xuán）轉，以此來實現對設備、刀（dāo）具以及各項裝備的控製，進而完成對零部件的加工，簡而言之，車床主軸在實現對零部件在切削打磨時保持高速旋轉的狀態。

3、車床主軸零件（jiàn）加（jiā）工流程分析

在對車床主軸零件進行加工管控的過程中，工程人員需要對其中所涉及（jí）到的技術流程（chéng）進行嚴格管控，對生產加工工序（xù）、步驟進行有效設（shè）計，在加工期間，工程員需（xū）要對（duì）機械加工技術（shù）、方式進行優化、完善，對工件外部形（xíng）態、尺寸、大小、質量等多方麵（miàn）數據進行檢驗（yàn）分析；其次，相關技術人員還需要考量相關設備的生產管控數量以及外部設備使用（yòng）條（tiáo）件，明確相（xiàng）關技（jì）術操作規程（chéng），將生產管控模式、管（guǎn）控內容有效設（shè）置為相應的工藝文件，使得各項工作的開展均具備參考依據，簡而言之，在機械生產加工活動中，工程人員需要將所使用到的（de）工（gōng）程文件進行總結分析，參照零部件的（de）實際生產狀況來完成對各（gè）項工（gōng）藝文件的編寫製（zhì）作（zuò）（如圖 1 所示（shì）），在對車床主軸零件進行加工管理的過程中涉（shè）及粗加工、半精加工以及精細加工。具體（tǐ）操作步驟如下，外圓表麵粗加（jiā）工（以頂尖孔定位）→外圓表麵半精加工（以頂（dǐng）尖孔定位）→鑽通孔（kǒng）（以半精加工過的外圓（yuán）表麵定位）→錐孔（kǒng）粗加工（以半（bàn）精加工過的外圓表麵定位，加工後配錐堵）→外圓表麵精加工（以錐堵頂尖孔定位（wèi））→錐孔精加工（gōng）（以精加（jiā）工外圓麵定位）。

表1　熱（rè）處理（lǐ）工藝

3.1　粗加工

在粗加工段，涉及到（dào）對相關主軸零件加工材料的科學選擇，以及（jí）對其實施相應（yīng）的（de）熱處理，根據加工需（xū）求，完成對車（chē）床主（zhǔ）軸零件毛坯的生產製造管控，在此期間，工程人員應當考量車床主軸的實際使用情況，科學合理（lǐ）地選取相應的工件材料，之後再（zài）對其進行鍛造、塑（sù）形（xíng），對相關材料（liào）進行（háng）必要的熱處理，通（tōng）過必要的熱學處理使得相關零部件的材料切（qiē）削（xuē）性能得到（dào）有效提升，最終使得車床主軸件的綜合性能能（néng）夠大幅度（dù）增長。除此之外，在對零（líng）件材料進行加工處理（lǐ）管（guǎn）控時也能（néng）夠有效地提升車床主軸零件（jiàn）在運動期間其表（biǎo）麵所具備的耐（nài）磨性，之後生產人員需要（yào）根據車床主軸零件毛（máo）坯（pī）的生產製造情況，根據數量、生產（chǎn）需求，選取不同的（de）生產管控模式，比如可以結合自由鍛造或大批量的生產加工。

例如在粗加工過程中（zhōng）首先需要經過一係列的鍛造（zào）處理，在鍛（duàn）造期間需要經（jīng）過必要的磨孔（kǒng）粗加工（以半精加工過的外圓表麵定位，加工後配錐堵）→外（wài）圓表麵精加工（以錐堵頂尖孔定位）→錐孔精加工（以精加工外圓麵定位）。

3.1　粗加工

在粗加工段（duàn），涉及到對相關主（zhǔ）軸（zhóu）零件加工材料的科學選擇，以及對其實施相應的熱處理，根據加工需求，完成（chéng）對車床主軸零件毛坯的生（shēng）產製造管控，在此期間，工程人員應當考量車床主軸的實際使用情況，科學合理地選取相（xiàng）應的工（gōng）件材料，之後（hòu）再對（duì）其（qí）進行鍛造、塑形，對相關材料進行必要的熱（rè）處理，通過必（bì）要的熱學處理使得相（xiàng）關零（líng）部件的材料切削（xuē）性能得到有效提升，最終使得車（chē）床主軸零件的綜合性能能夠大幅度增長。除此之外，在對零件材料進行加工（gōng）處理管控時也（yě）能夠有效（xiào）地提（tí）升車（chē）床主軸零件在（zài）運動期間（jiān）其表麵所具備的耐磨性，之後生產人員（yuán）需要根據車床主（zhǔ）軸零件毛坯的生產製造情況，根（gēn）據數（shù）量、生產需求，選取不同的生產管控模（mó）式，比如可以（yǐ）結合自由鍛造或大批量的生產（chǎn）加工。

例如在（zài）粗加工過程（chéng）中首（shǒu）先需要經過一係列的鍛造處理，在（zài）鍛造期間需要經過（guò）必要的磨段工序（xù），而在此過程中需要借助精鍛機，在完成鍛造之後則需要進行熱處（chù）理（lǐ），借助回火爐，然後再通過鋸床對材料進行必要的切割處理，參考標準文件選取，據段加工的長度，在完成鋸斷操作之後，則需要結合床（chuáng）銑床，參（cān）考小端外形實施必要的銑（xǐ）端（duān）麵打孔，在（zài）完成端麵打孔（kǒng）之後，再進行車（chē）加（jiā）工（gōng），參長後續半精加（jiā）工的實際需求，實現對主軸零件初步的加工管控。鍛造（磨鍛 / 立式精鍛機）→熱處理（正火 / 回火爐）→鋸（鋸小端（duān），保持總長為890+2.5mm/ 鋸床）→洗端麵打中心孔（kǒng）（車（chē）端麵鑽 5mm 的中心孔，小端外形 / 洗床、鑽床）→車（粗車各段外（wài）徑，均放餘量：為 2.5 ～3mm 大端外形及斷（duàn）即、小端中心孔 / 車床）。

3.2　半精加工

而（ér）在對應的半精加工方麵，車床主軸（zhóu）零件的半徑（jìng）需（xū）要得到有（yǒu）效管控，需要對（duì）諸（zhū）如錐孔（kǒng）、車錐麵以及精車外（wài）圓等結構進行初始加工管理（lǐ），此部分是車床主軸零件實現基本（běn）功能的關鍵工序，完成半精（jīng）加工之後，車床主軸零件的外部形態已（yǐ）經基本可以得到確認，此類加工工序涉及到部分機械加（jiā）工（gōng），其中需要結合諸如（rú）車（chē）床、鑽床、銑床、鋸床等多種機械設備的結合使用，然後再對車床主（zhǔ）軸零件進行必要的熱處理，實施相應的半精（jīng）加工。而在對零件外圓表麵的粗（cū）加工（gōng）管理（lǐ）過程中，需要結合相應（yīng）的頂尖孔定位，再通過對鑽通孔以及錐孔粗加工，最終實現對車（chē）床主軸零件的半精（jīng）加工。

比如在半精加工（gōng）過程中，需要通過相應的鑽床完成對設備精細化鑽孔，在完成鑽孔之後結合（hé）熱處理，參照相應的規範要求完成對局部區域的熱處理（lǐ）管控，使（shǐ）得車床（chuáng）加工更加高效、快捷，再結合車（chē）床以及仿形車床完成對主軸零部（bù）件（jiàn）外觀初步加工。車（chē）（粗車各段外徑，均放餘量為 2.5 ～ 3mm 大端外形及小端中心孔 /車床）→車（粗車 D、E而及 165mm 外圓，均放餘量為 2.5 ～ 3mm 小端外形，115mm 表麵（miàn） / 車床）→車（粗（cū）車大端後（hòu）斷麵及 115mm外圓與上邊工序接平大（dà）端外形，小端中心孔 /車床）→鑽（zuàn）（鑽 45mm 的導向孔，小端外形115mm 表麵 / 鑽床）→鑽（鑽 45mm 的（de）通孔小端外形，115mm 表麵（miàn）深孔 / 鑽（zuàn）床）。

3.3　精密加工

而在後續（xù）的精密加工（gōng）環節，則是在通過半精加工之後來實施的（de），也是車床（chuáng）主軸零件最後加工程序，在半精加工之後，工作人（rén）員需要對精細化加工流程（chéng）進行確認，該項加工工藝需要（yào）在上一階段對車床零件外圓表麵以及相關錐孔部位（wèi）還未完成加工的結構部件進（jìn）行再次加工處（chù）理，結合必要的車床主軸結構分析，對其中的螺栓、螺孔、錐孔以及螺紋等進行相應的加工處理，在完成對（duì）相關區域（yù）的加工之後則需要對主軸零件進行淬火處（chù）理，提升整個（gè）零部件的（de）結（jié）構高度以及運動精度，通過淬火處理之後，能夠使得主軸零件的（de）扭矩、彎矩以及回轉精度能夠達到相應的設置需求（qiú），在完成加工之後，工作（zuò）人員需要對其進行精細化檢驗，對（duì）車床主軸零件各部位的質量實施全麵質（zhì）檢，保證零件加工質量能（néng）夠（gòu）滿足車床主體結構剛度、強（qiáng）度、回轉精度、運作精度的實際使用需求。

4、車床主軸零件機械加工基準設定

4.1　粗基準選用

在對機床主軸零件進行加（jiā）工管控的過程中，工程師需要確保相關加工位置與不加工位置之間的界限明確，一般（bān）情（qíng）況下需要（yào）選取不加工表麵作為（wéi）基準線，在加工過程中參照各加工表麵分析相（xiàng）應的加工（gōng）餘量，之後再將其進（jìn）行有效分配。而在選取出基準（zhǔn）的過程（chéng）中需要選（xuǎn）取重要的（de）加工表麵，此外，在加工過程中相關基準不能夠往複使用，由於粗精準不具備較高的精細度，其會造成較大的加工誤差，因此同一尺寸方（fāng）向（xiàng）的粗基準隻能夠使（shǐ）用一次。

4.2　精（jīng）基準的（de）選擇

而在對精（jīng）基準進行選取選用的過程中，也需要確保設計基準和定位基準能（néng）夠有效（xiào）重合，盡可能減少在（zài）加工過（guò）程中（zhōng）所產生的定位誤差，此外，還需要保證基準統一的管控原則，簡言之，工（gōng）程師需（xū）要在相同的（de）定位基準前提下加工多個工麵，提高各表麵（miàn）的加工位置的精確（què）度。一般情況下，需要將軸類零件的（de）兩頂端作為相應的定位基準（zhǔn）；此外還需要（yào）嚴格參照互為基準的管控原則，若兩個工件表麵具備較高的加工精度要求是可以通過互為基準（zhǔn）的管（guǎn）控原則（zé）實現往複多次的加（jiā）工（gōng）。在加工期間，當加工餘量相對較為均勻且較小時，可參考工件表麵的實際定位基（jī）準來開展（zhǎn）加工作業。

4.3　確定零（líng）件的定位基準

在對零件的定位基準進行確認管控時（shí），工程師需要參（cān）照相（xiàng）應的管控原則，結合基準重合、基準統一以及互為基準的重要管控思想，盡（jìn）可能在一次裝夾（jiá）過（guò）程（chéng）中加工出較多的表麵，具體來說，為了（le）使（shǐ）得支承軸頸與主軸（zhóu）內錐麵同軸度（dù）能夠保持高度一致，可以結合互為基準管控原則選取相應的基準麵，例如，結合車小端 1：20 錐孔（kǒng）和大端莫氏 6 號內錐孔，由於其與支軸承頸相鄰，因此可以將其設置為同一基準（zhǔn）。

5、車（chē）床（chuáng）主軸零件機械（xiè）加工工藝

5.1　熱處理工（gōng）藝

通過上對車床機械加（jiā）工流程進行分析比較可以看出，在當前車床主軸零件加（jiā）工（gōng）生產製造活動中實（shí）施必要（yào）的熱處理是（shì）必不可少的。在此過程（chéng）中，工程人員以及相（xiàng）應的生產管控人員需要嚴格參照工藝流程卡以及標準作業指導書，落實對各個工序的嚴格管控（kòng）。

在結合熱處理工藝使用的過（guò）程中，工作人員應當明確相關工藝所使用的時間節點，由於熱處理工藝質量的高低直接影響到車床主軸零（líng）件加工的品（pǐn）質和效率，同時也會影響到車床最後的（de）生產效率，因此在對主軸零件材料（liào）進行熱處理管控（kòng）的過程中需要從零件毛坯階段到後續的成（chéng）型階段（duàn）、精加工階段進行必要的熱（rè）處理管控，因此整個熱處（chù）理工藝貫穿到車床主軸零（líng）件生產製造的各（gè）個（gè）時間。

表2

5.2　車床主軸零件階段工藝要點

在車床主軸零件階段施工管控過程中所結合使用到的工藝流程相對較（jiào）多，其工作量相對（duì）較大，同時加工精度要求也相對較高，在此過程（chéng）中，主（zhǔ）要是實現對後續（xù）精加工（gōng）的處理（lǐ）管控，在（zài）此（cǐ）階段所開展的一（yī）係列工作均是為後續的精加工打下相應的基礎。在（zài）後續粗加工、半精加工以及精加工過程中，工程人（rén）員需要將材（cái）料的應力（lì）進一步去除，為後續的熱處理工藝打下堅實基礎。此外，車床主軸零件在經過多次往複地切（qiē）削處理之（zhī）後能夠避（bì）免零件加工出現相應的誤差，同時也能夠確保不同機械設備之間能夠實現合理配合使用，提高加工精度，並且還能夠適當地減少對機床的（de）損耗。在初加工過程中，可以選取不（bú）同的機床設備進行加工管控（kòng），提高加工（gōng）質量和效率（lǜ），同時還能夠減（jiǎn）少對機床所造成的磨（mó）損。

5.3　工藝路線

在對工藝路（lù）線擬定的（de）過程中，工（gōng）程人員需要參考（kǎo）加工（gōng）物件的幾何形狀、精度位置以及精度要求（qiú），選取適當的工藝路線。而（ér）基礎（chǔ）的工藝路線涉及到備料（liào）、鍛造、熱處理、鋸、車、打孔、鑽孔、打磨、銑、清除毛刺、檢查等相（xiàng）應（yīng）的工序，不同的工藝路線在（zài）車削、打磨、鑽孔方麵（miàn）存在相應的差異（如表 1 所（suǒ）示（shì）），同時也具備不同的加工標準以及加工設備。在此過程中，工程人員應當結合具體的（de）加工管控需求來選（xuǎn）取適當的工藝路線來滿足生產（chǎn）製造需（xū）求。在工業生產路線方麵，主要是采用（yòng）先銑麵後鑽孔的管（guǎn）控思路，結（jié）合先麵後孔的管控原則，但是在加工生產過程中，工程人（rén）員也需要對工件右邊圓柱上平麵以及左邊圓柱下平麵相（xiàng）關區域不便於定位、裝（zhuāng）夾的部分進行有效（xiào）管控。

因此工（gōng）程人員需要嚴格管控各個工件的加工（gōng）順序（xù），明確加工量，合理控製加工公差，將加工誤（wù）差管控在合理的範圍之內。

在完成（chéng）生產加工之（zhī）後，需（xū）要結合千分尺對物件的外觀進行精度測量，在完成大（dà）量生產製造後也需要通過光滑極限量規來對其表麵進行檢驗，而（ér）針對長度較大但是精度較高的工件材料（liào）時可以結合比較儀進行測驗（yàn），在（zài）對工件（jiàn）表麵的粗糙度進行評估時也可以結合粗糙度樣板進行查看，而（ér）針（zhēn）對粗糙度要求（qiú）相對較高的區域位置時可（kě）以結合光學顯微鏡對其（qí）輪廓進（jìn）行評（píng）測。

6、結（jié）語

總體來說，在對車床主軸零件實施加工管理的過程中，工作人員（yuán）應當對各（gè）項工藝指（zhǐ）標、工藝文件進行分析（xī）評估，對各項基準、各項工（gōng）藝程（chéng）序進行合理編製，明確各項（xiàng）加工管控需求，以此來提高加工精度以及加工品質。

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