摘要（yào）：闡述了高精度加（jiā）工（gōng）中心主軸的加工工藝分析（xī）及檢測方法

關鍵詞：主軸  工藝（yì）過程分析  檢測方法

主軸是軸類（lèi）零件中最典型、最有代表的（de）零件之一。按其結構形狀可分為三（sān）類：1.空心（xīn）軸前端有錐孔：2.實心主軸（zhóu）前端有錐孔；3、實心主軸。空心主軸工藝（yì）路線（xiàn）長、難度大，它涉及到軸類零件加工的許多基本工藝（yì）問題。按精度分為（wéi）兩（liǎng）種：一種是普通精度實心主軸；一種是高精度空心主軸。本文主要論述高精度空心主軸加工的研究與分析。

一（yī）、 高精度複雜空心主軸的結構精度分析：

為了適應市場需求，我（wǒ）廠自主創新研發設計了國際水平產（chǎn）品的加工中心，其（qí）主軸結構精度及主（zhǔ）要技術要求(見圖一（yī）)TKP6511-Z121302.

主軸（zhóu）錐孔7:24；主軸的（de）材料：38CrMoAl高級氮化結構鋼.

二.主軸加工工藝主要流（liú）程（chéng）

熱處理→鑽粗車用中心孔→粗車→穩定→深孔加工→半精車外圓→深（shēn）孔加工（gōng）→半精車7:24錐孔切試片→粗磨外圓→粗磨（mó）7:24錐孔→銑對鍵槽→劃（huá）→銑端鍵→劃→鏜→鉗→探傷檢查→粗磨對鍵槽（cáo）→半精磨外圓→半精（jīng）磨7:24錐孔→氮化→半精磨外圓→半精磨7:24錐孔→車螺紋→磨端鍵（jiàn）→精磨孔Ф41H7及端麵→精磨對鍵槽→精磨外圓→精（jīng）磨7:24錐孔→研磨→拋光

三.重點（diǎn）研究的技術（shù）難（nán）點

1、深孔加工及兩端孔同軸（zhóu）的研究

該主（zhǔ）軸（zhóu）內壁孔為階梯孔。而且全（quán）部被封閉在工件（jiàn）內部，加工過程中根本無（wú）法上刀和觀測。因此，必須采用（yòng）特殊工具和刀具進行精加工（gōng），而且每個階梯孔在全長（zhǎng）範圍內都（dōu）必（bì）須達到精度要求。兩端加工的方法，在機床（chuáng）行業中，尤（yóu）其是設備規格小的情況下更是技術難點，因此，在攻關方案設（shè）計和實施的過程中深孔加工及兩端孔同軸作為一個技術難點研（yán）究，它的研究成功將會給該項目的（de）完成奠定有效的技術基礎。經過我們反複研究與試驗我們采用了深孔（kǒng）鑽床進行7:24主軸拉刀機構的通孔及階梯孔的（de）加工,不但加（jiā）工質量得到保（bǎo）證而且大大縮短（duǎn）了主軸加工周期.

保證兩端孔同軸（zhóu）的研究，我們打破了以往的架兩端孔,加工內壁孔的傳（chuán）統加工方式，我們將經驗方式和創新思路相結合（hé）,首次采用了內外壁複合架套的加工方法，解決高精度主軸兩端孔（kǒng）同軸的技術難題（tí）.

2、內（nèi）孔與工件外形（xíng）的各項形位公差的研究

主（zhǔ）軸是大型車加工中心的核心工件，因此，內孔與主軸外園（yuán）的各項形位（wèi）公差對機床整機的精度影響（xiǎng）至關重要，在解決這一技術難題上，我們重點研究（jiū）了內孔與外園的平行以及外形相（xiàng）互平行和垂直。這個技術難點的解決，將（jiāng）會使我們冷加工的工藝水平有著曆史性的突破。為了解（jiě）決這個技術難點（diǎn），我們重點（diǎn）在加工流程上做了重大改進。

1）、熱處理的研究

 工件的熱處理的研究，從專業的概念上來說不應該在我們的研究範圍內，但調質和高（gāo）溫回火會給這（zhè）種較長工（gōng）件帶來的（de）不定量的變（biàn）形,對我們的工藝方案製定也（yě）起著至關重要的作（zuò）用。另外滲氮處理滲氮層的深（shēn）度也直接影響工藝工（gōng）序的（de）安排和（hé）各工（gōng）序間的留量問題。因此，在（zài）這個攻關項（xiàng）目中對熱處理的深入研究也是非常必要的。(見氮化後硬度-深度變化曲線示意圖)。另一方麵氮化時（shí）雖然彎曲變形較小，但絕不能校正氮化前的（de）變形,而隻能比原來變形大（dà），這（zhè）就必須給（gěi）氮化後的磨削留有足夠的餘量，以便能達到零件全長上直線度的要求。    

2）.工藝改進的主要內容:

依據氮化後硬度-深度變化曲線示意圖，我們工藝（yì）流程做了重大改進；

第一：在主軸氮化前增加半精磨7:24錐孔,利用較精確的（de）檢測手段嚴格控（kòng）製錐孔留量,有效保證氮（dàn）化後精磨錐孔時氮化層的去（qù）除量,從而使主軸錐孔獲得維氏硬度HV≥900的硬（yìng）度及0.5的氮層深度.

第二：第二次半精磨外圓（yuán）工序安排在氮化後進行。該工序在錐孔內裝上錐度芯軸,另（lìng）一端裝（zhuāng）上漲芯,兩端頂好,一端頂漲芯中心孔，一端頂錐度芯軸（zhóu）中心孔,再用開式中心架（jià）架好外圓φ110h8(躲開（kāi）鍵槽（cáo）)，磨（mó）外圓至φ110.05±0.01,第二次半精磨外圓是為了使後來精磨外圓時產生的內應力首先反映（yìng）出來，這樣精磨對鍵槽（cáo）的精度（dù）會提高，也比較穩定，又因（yīn）有半精磨外圓的基礎，精磨外圓時對鍵槽的（de）影響就很小（xiǎo）了。

第三：半精磨錐孔,錐孔加工是主軸加工的重點（diǎn）及難點之一,為控製錐孔氮（dàn）化層硬度及深度安排兩次半精磨錐孔工（gōng）序.

1) 錐孔軸向餘量,徑向餘量,法向（xiàng）餘量

即表示7:24錐孔軸向變化1㎜時,錐孔徑（jìng）向（xiàng）(半徑方向)變化（huà）0.1458㎜,

錐孔法向變化0.1443㎜.

第四：錐孔（kǒng）留量

如半精磨外圓所述,氮化層磨削深（shēn）度在0.06㎜以內,才能保證氮化層硬度（dù）在HV900以上,因（yīn）此第一次半精磨時（shí）錐孔軸（zhóu）向留量（liàng）0.25-0.35;第二次半精磨錐孔留量0.1-0.15(見表一)

表一（單位：μ）

第五：.精磨（mó）錐孔（kǒng）

（1） 錐孔的跳動是加（jiā）工中（zhōng）心機床的一項主要成品（pǐn）精度。孔的接觸麵積為85%；錐孔精加工方（fāng）法采（cǎi）用（yòng）瑞士內圓磨床精磨（mó）7:24錐孔,同時用高精度錐度量規50S/T;7:24(1級)檢測錐孔磨量及接觸工作長度不小於85%,從而保證錐孔硬度及精度要求.

（2） 機床自磨錐孔

2010年我們公（gōng）司自行研發製造的國際高水平的五     軸加工中心（xīn）的主軸錐孔，我們首次采用了機床本身自磨錐孔取得了非常（cháng）好的效果，大大提高了機床（chuáng）各（gè）項精度。

 
第六：精（jīng）磨外圓

主軸（zhóu）外圓精磨是在BHU50A萬能磨上進行，采用方法是（shì）縱向走刀中心磨削法.對保證鏜杆精磨後圓柱度0.025mm精度有顯著效果。

3、主軸對鍵槽的加工

    采用花鍵（jiàn）磨床精磨（mó）對鍵槽18H11,一（yī）端頂漲芯中心（xīn）孔,一端頂錐孔芯軸中心孔（kǒng）.這樣磨削可使鍵槽向上,外圓的彎曲變形及（jí）機床導軌的直（zhí）線度隻影響槽底,與槽兩側麵影響不大(見圖五).如果使用導軌磨床加工,則由於（yú）機床導軌直線度及主軸自重引起的變形會影響鍵槽直線度(見圖5).一般（bān）情況使用花鍵磨床可（kě）以容易達到18H11對鍵槽的直線度（dù）、平行度（dù）各項要求.

4.主軸的螺紋（wén）加工

高精度主軸上的螺紋加工必須與（yǔ）螺（luó）母配車後，在磨床上靠（kào）磨螺母端麵，這樣才能保證主軸的高精度運轉。配車螺（luó）紋安排在主軸精加工

5、研磨及拋光

研磨拋光是主軸最後光整加工。研磨可以獲得很高的尺寸精度和很（hěn）低的（de）表麵粗糙度（dù）.最常用（yòng）的是（shì）鑄鐵研（yán）具.適用於加工各種工件材料和精（jīng）研加工,

 
主軸經研磨後盡管取得較好的（de）尺寸精度及（jí）較低的表麵粗（cū）糙度，但其表麵出現嵌砂，並呈烏黑（hēi）色，影（yǐng）響（xiǎng）了主軸的切削精度。因此（cǐ）為（wéi）消（xiāo）除（chú）主軸表麵的（de）研磨嵌砂,需采用主軸外（wài）圓表麵拋光處理用拋光具及改製車床進行拋光加工，效（xiào）果非常好，主軸表麵光亮美觀且防腐蝕。

四、主軸測量

     1.主軸（zhóu）錐孔（kǒng）7:24氮化前後留量檢測

采（cǎi）用高精度錐度量規50S/T;7:24(1級)及深度遊標卡尺,測量錐孔的軸向留量及用塗色法檢測（cè）錐孔接觸工作長度(見圖9).

 
首先（xiān）檢計處應標定（dìng）高精度錐度（dù）量規H值.氮化前半精磨錐孔軸向留量用深度遊標卡尺（chǐ）測量得H1值,即H1-H=0.25～0.35㎜。同理氮化後（hòu）錐孔軸（zhóu）向留量測量得H2值（zhí）,即H2-H=0.1～0.15㎜。0.05，氮化後（hòu）半（bàn）精磨錐孔後,如上述方法測量得H2值,將H2值記錄下來（lái）,在精磨孔Ф41H7及靠端麵序,同樣用上述方法測量得（dé）H3值,將H3值記錄下來（lái）,即H3-H2≤0.05,通過以上方（fāng）法可以有效地（dì）控製錐孔精磨後氮化層的深度和硬度.

2.主軸外圓尺寸精度、圓度和圓柱度檢測

 主軸外圓尺寸用杠杆卡規檢測。將主軸φ110h8MF拋光麵全長尺寸（cùn）分為（wéi）17等份,用杠（gàng）杆（gǎn）卡規按徑（jìng）向的a、b、c、d的順序位置分別測出直徑方向上的尺寸(見圖10)。

 
將測（cè）得的數據列入鏜杆檢驗記錄表（見表三）    

按表中（zhōng）橫向數值計算，其中最大值和最小值之差，是真正的圓柱度誤差（chà）1.5μ.按表內豎（shù）行各數值（zhí）分別對比，取各（gè）數值之差最大（dà）值，如表中第二行b向與c向的差值為2μ.

3.主軸內孔的檢測：

 五、結語

主軸加工是機械加工行業中的重點及難點課題（tí）之一,對其加工方（fāng）法一直以來有許多的成熟經驗,通過不斷的學習和實踐,以上是我對主軸加工的（de）一些（xiē）粗淺的認識和經驗.對主軸加工還有諸如“如何降低深孔加工的成本”等課題,在今後的生（shēng）產實踐中需不斷的總結及探索.