1、 掌握机床主轴的工艺特点和加工方法；掌握车削三个偏心距相等且呈120分布的高难度偏心工件；能在卧式车床上车削六拐曲轴，达到偏心距公差等级IT9、直径公差等级IT6、表面粗糙度值Ra1.6 m。目目 录录一、相关工艺知识二、机床主轴的加工实例一、双偏心工件的加工二、三个偏心距相等呈120分布的高难度 偏心工件的加工三、多孔偏心工件的车削一、曲轴加工相关工艺知识二、曲轴车削实例（3）其他要求1.轴类零件的主要技术要求（1）加工精度（2）表面粗糙度 尺寸精度。结构要素的直径和长度的精度。通常为IT7IT5。轴的长度精度一般都不那么严格，通常按未注公差尺寸（一般为IT14IT12）加工，其允许偏差一般
2、在0.050.2mm。几何形状精度。指轴颈的圆度、圆柱度.其允差一般限制在直径公差范围内；要求较高时可取直径公差的1/21/4。运转速度和尺寸精度等级决定。支承轴颈的表面粗糙度Ra一般为0.80.2；高精度主轴的表面粗糙度值可达Ra 0.025。配合轴颈的表面粗糙度Ra一般为3.20.8。热处理要求。位置精度。包括各外圆表面、内外圆锥面对于装配轴承的支承轴颈的同轴度、径向圆跳动及端面对旋转轴线的垂直度等。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm；高精度的轴为0.0050.01mm。2.主轴的加工工艺方法（1）定位基准的选择 选择定位基准应尽可能遵守基准重合原则和基
3、准统一原则，并在一次装夹中加工出尽可能多的表面。主轴的定位基准最常用的是两端中心孔。（2）毛坯选择 机床主轴毛坯形式一般有棒料和锻件两种。外圆直径相差不大的台阶轴，单件小批生产选用热轧棒料；直径差较大的台阶轴往往采用锻件。少数结构复杂的大型轴用铸钢件。（3）热处理的安排安排热处理工序，一是根据轴的技术要求；二是按照主轴的要求。热处理工序是主轴加工的重要工序，它包括）毛坯热处理）预备热处理）最终热处理）定性处理（4）加工阶段划分概括为三个阶段）粗加工阶段）半精加工阶段）精加工阶段）深孔加工应安排在外圆粗车之后。（5）加工顺序的安排）各次要表面如螺纹、键槽及螺孔的加工（在淬火表面上的除 外）应安排
4、在热处理后、粗磨前或粗磨后。）外圆精磨加工应安排在内锥孔精磨之前。）各工序的定位基准面的加工面应安排在该工序之前。）对于精密主轴更要严格按照粗精分开，先粗后精的原则，而 且各阶段的工序还要细分。（6）机床主轴的工艺路线）一般主轴的加工工艺路线为：下料锻造退火（或正火）粗加工调质半精加工淬火粗磨低温时效精磨）渗碳主轴的加工工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工（对不需要提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨）氮化主轴加工工艺路线一般为：下料锻造退火粗加工调质切试样件（金相组织检查，合格后才能转入下道工序）半精加工低温时效（除应力）粗磨低温时效（除应力）
5、研磨中心孔半精磨磁力探伤氮化处理研磨中心孔精磨超精磨1.车床主轴箱主轴的加工如图3-1所示为CA6140型卧式车床主轴箱主轴。（1）主轴的技术要求）主轴两端C1：12圆锥体、为支承轴颈。其圆度允差 0.005mm；中心孔G的公共轴线的径向圆跳动允差0.005mm；锥 度1:12用环规检查接触面75；表面粗糙度值 Ra0.4m；轴颈按IT5公差等级制造。）莫氏6号锥孔对支承轴颈、轴线的径向圆跳动，近轴端处允 差0.005mm；离轴端300mm处允差0.01mm；锥度用塞规检查接 触面70%；表面粗糙度Ra0.4，硬度要求48HRC。）短锥的圆锥半角/2=7730，对支承轴颈A、B轴线的径 向圆跳
6、动允差0.008mm；大端直径按IT5精度等级制造。）其他轴颈及其端面的技术要求。）螺纹的中径精度为级，表面粗糙度Ra3.2m。图3-1 CA6140型车床主轴箱主轴（2）主轴的机械加工工艺分析对7730短锥提出较高的尺寸与位置精度。莫氏6号锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴线应与两端基准轴颈公共轴线尽量重合。48mm深孔的加工，在大批量生产时，可使用硬质合金喷吸式内排屑深孔钻钻孔。主轴上的螺纹，其中径的精度为5级精度。花键轴颈的加工，常在卧式铣床上用分度头分度，以圆盘铣刀铣削；有条件的可使用花键滚刀在专用花键轴铣床上加工。为保证支承轴颈B的C1:12锥面的长度，77.5mm外圆应加注工艺尺
7、寸公差，即为 mm，并与锥面同轴。）毛坯的采用。大小端直径差较大，故毛坯使用锻件。大批量生产时使用模锻件。）热处理工序安排）工件的定位与装夹）加工面的要求与方法两端1:12支承轴颈、产生的径向圆跳动误差将使主轴装配后，产生同轴度误差。主轴毛坯是实心轴，但最后要加工成空心轴。为了使两端工艺定位轴有很高精度，主轴两端锥孔必须经过磨削。005.05.77（3）主轴的机械加工工艺过程（4）精度检查 精密主轴的精度检验常按一定顺序进行，一般检验的程序为：光检测几何形状精度，然后检测尺寸精度，最后检测各表面间的相互位置精度，这样可以判明和排除不同性质的误差之间对测量精度的干扰。各圆柱轴颈误差的检查。莫氏6
8、号锥孔对主轴端面的位移2mm的检查。长度尺寸 mm的检查。短锥环规端面与主轴端面之间隙的检查。20.005.0115）两端基准轴颈圆度误差的检查）尺寸误差的检查）相互位置精度的检查两端支承轴颈、对锥度工艺定位轴中心孔公共轴线径向 圆跳动误差的检查花键侧面对两端支承轴颈、轴线平行度误差0.02/100的检 查。主轴的其他表面对两端支承轴颈、轴线的径向圆跳动误差 的检查。.装配件轴颈对两端基准轴颈、轴线径向圆跳动的检查。.端面对两端支承轴颈、轴线的端面圆跳动误差的检查。.莫氏锥孔对两端支承轴颈、轴线径向圆跳动误差的检查。键槽12HB对85h5外圆轴线对称度误差的检查。由于工件较重，不能使用基准轴线
9、由V形架模拟，所以改由两端中心孔轴线模拟。被测中心平面由定位块模拟，分两步测量。.截面测量。.长度方向测量。2.磨床主轴的加工 如图3-6所示磨床主轴。此工件的特点是外形不复杂而形状位置精度很高，表面粗糙度要求很细（Ra0.025m）。对于这类精密主轴的加工工艺路线必须精心考虑，周密安排。如安排不当，产生废品后一般是无法挽回的。加工数量每批为30件左右。（1）主要技术要求（2）工艺分析（3）磨床主轴机械加工工艺过程。（4）精度检验）506612f7 44.2mm花键的检查。）表面粗糙度Ra0.025m的检查。）两端支承轴颈圆柱度误差的检查。）锥度1：5锥面对两支承轴颈、轴线的径向圆跳动误差的
10、检查。图3-6 磨床主轴 如图3-8所示双偏心孔螺纹薄壁套。单件加工，工件特点是偏心孔距大、精度高，同时壁薄。工件材料为45钢，毛坯尺寸为70mm100mm热轧圆钢。（1）工件的加工要求（2）工件的加工工艺方法（3）偏心孔的精度检查）偏心距尺寸140.02mm的检查。）25H7孔轴线对螺纹大径 mm轴线平行度误差的检 查：把工件置于形架上，在平板上测量，在孔内装入一测 量棒（被测轴线由量棒模拟）。）25H7孔轴线与莫氏3号圆锥孔轴线在同一平面上误差的检 查：把工件装夹于V形架上（基准轴线由V形架模拟），并置 于测量平板上垫块（图3-11），在两偏心孔内装入测量心轴 （两心轴的测量部分做成等直径
11、，误差不大于0.005mm）。100.0146.065图3-8 双偏心孔螺纹薄壁套技术要求1.莫氏3号锥孔与塞规配合检查接触面不少于65%。2.25H7轴线与莫氏3号圆锥孔轴线在同一平面上，允差0.05mm。材料45钢图3-11 测量两孔轴线在同一平面内方法 如图3-12所示变深螺纹偏心轴。工件314H7孔偏心距相等，呈120分布，加工难度大，应合理安排工艺方法。工件材料为45钢，毛坯尺寸为70mm165mm热轧钢。加工批量为单件。1.工件的加工要求图3-12 变深螺纹偏心轴2.工件的加工工艺方法（1）变深螺纹的车削。（2）梯形内螺纹车削时分线由于螺纹精度一般，分线时，可使用 小滑板刻度值分线
12、方法。（3）尺寸 mm的控制方法。（4）314H偏心孔工序的安排。（5）314H7偏心孔的车削方法。008.030）车削第一个偏心孔方 法。）车削第二个偏心孔方 法。）车削第三个偏心孔方 法。3.314H7偏心孔精度检验 在两个偏心孔都插入测量心轴，垫入组合量块后，用百分表测量两心轴上素线是否在同一读数内，若两者百分表读数差值在允差范围内，说明即可加工第三个偏心孔。（1）偏心距尺寸200.05mm的检查（2）偏心孔轴线间夹角误差的检查可根 据测量三拐曲轴曲拐夹角误差的方 法检测。如图3-19所示模板，是多孔偏心工件，要求在车床上车削完成各偏心孔。1.工件的车削要求2.工件的加工方法 由于工件的
13、孔间距离精度和位置精度要求较高，装夹在四爪单动卡盘上车削，难以达到图样要求，所以以尺寸100100mm平面作定位基准面，装夹在花盘上以及角铁上加工。方法如下：（）车基准孔A（）车 mm孔方法（）车 mm孔方法021.00222043.00122图3-19 模板3.精度检查（）mm孔精度检查（）台阶尺寸 mm的检查（）孔距尺寸250.025mm的检查（）孔距尺寸12.50.0215mm检查（）基准孔A轴线对平面C（或D）对称度误差0.08mm的检验检测方法见图3-28。（）mm孔轴线对端平面B垂直度误差0.03mm的检查043.0012048.005021.00222图3-28 对称度误差的测量
14、 曲轴有整体式和组合式，整体式曲轴具有强度高，刚度好和结构紧凑等优点。但组合式曲轴的毛坯制造和机械加工比整体式曲轴简便得多。1.曲轴的主要技术要求 曲轴应有较高的尺寸精度、形状、位置精度和较小的表面粗糙度值要求。2.曲轴加工的工艺特点 在车床上车削曲轴，主要是对主轴颈和曲拐轴颈的车削。（1）主轴颈的车削主轴颈的两端面划线后可在卧式铣镗床上镗铣，也可以在粗车两端工艺用主轴颈后用中心架支承车削。（2）曲拐轴颈的车削加工后的曲拐轴颈的轴线应与主轴颈的轴线 平行，并保持要求的偏心距，同时各曲拐轴颈之间还有一定 的角度位置关系。常用的装夹方法有以下几种：1)用两顶尖装夹2）用一夹一顶装夹：当曲轴直径较粗
15、、曲拐轴颈偏心距不大时，可采用一夹一顶的装夹方法（图3-30）。3)用偏心夹板装夹：对于偏心距较大，无法在两端面钻偏心中心 孔的曲轴，在经过加工的曲轴两端主轴颈上（直径应留有余量 的工艺尺寸），安装一对圆形偏心夹板来加工。4)用专用夹具装夹。大批量生产时，曲轴可装夹在专用的偏心夹 具上车削曲拐轴颈，如图3-35所示是车削六拐曲轴的一种专用 偏心夹具。（3）主轴颈和曲拐轴颈的滚压曲轴主轴颈及曲拐轴颈的表面粗糙度 要求一般多较细，所以一般精车后应采用滚压工具进行滚压，以进一步减小表面粗糙度值和提高硬度。图3-30 一夹一顶装夹曲轴1花盘 2平衡块 3卡盘 4曲轴 5尾座顶尖图3-35 用专用偏心夹
16、具车削曲拐轴颈1花盘 2偏心夹板 3工件 4支承轴 5铜衬套 6钢球7支撑杆 8削边销 9橡胶垫 10分度板 11六角头螺钉12平衡块 13、14内六角螺钉3.防止曲轴加工时变形的方法 由于曲轴形状复杂，刚性差，车削时容易产生变形和振动，因此，车削时应采取一些工艺措施。（）用支撑螺钉或凸缘压板增加装夹刚性（）使用中心架支承增加装夹刚性4.曲轴的车削 曲轴的结构形式虽基本相同，但因其尺寸大小，拐数多少，偏重程度和制造材料不尽相同，造成曲轴结构的复杂程度和刚度有很大差异，所以曲轴的车削方法应根据曲轴的具体形状、尺寸、精度、材质及生产类型等因素作出考虑。如图3-38所示六拐曲轴零件图，曲轴的材料为4
17、5钢，毛坯系自由锻造，生产批量为小批量。1.曲轴技术要求2.曲轴的工艺分析 此曲轴的形状结构复杂、精度要求高，由于系小批量生产，一般都采用在卧式车床上车削，制造一些不可缺少的简单可靠的工夹具，依靠技艺精湛的操作技能人员来完成加工。根据曲轴的结构和要求，其工艺分析如下：图3-38 六拐曲轴1)毛坯系自由锻造，曲轴的扇板一般不锻出，为了减少车床加工余 量，工序中应安排在钻床上钻出排孔，去除多余毛坯余量。2)曲轴锻造后应安排正火处理工序，以消除锻造应力及改善力学性 能。3)车曲拐轴颈时，可使用偏心夹具进行车削，偏心夹具结构见图3-39。4)车削过程中，必须注意曲轴的平衡，并进行仔细的调整，以保证 各
18、轴颈的几何形状精度。5)调质处理工序安排在粗车主轴颈之后进行。6)影响曲轴使用寿命因素之一是 mm主轴颈轴线对两端基 准轴颈、公共轴线的同轴度误差，以及各轴颈两边与轴肩连 接处圆角26R10mm。7)精车主轴颈和曲拐轴颈及其两侧圆角时，选择切削速度应相同，否则由于惯性影响，会造成接刀不平。8)车削曲拐轴颈时，连接板的回转直径是397.5mm（即397.5225 cos60345），因此，使用车床最大工件回转直径在床鞍刀架 上应大于400mm。9)提高车削轴颈时刚度，防止车削时产生变形和振动的工艺措施。0032.02555图3-39 用专用夹具装夹车削曲拐轴颈1平衡块 2拉杆 3主轴 4定位轴
19、5花盘 6圆锥销 7、14偏心体 8、10、13螺钉 9分度盘 11工件 12连接体 15铜衬套 16尾座 17尾座套管3.曲轴的机械加工工艺过程4.曲轴精度检验（）外肩圆 、的检验（）长度尺寸3700.1mm的检查（应放在两端工艺定位头未车去 时检查）（）外圆 425mm左端面至 右端面间尺寸 的检查（）曲拐轴颈轴线与基准主轴颈轴线间距离（即偏心距）R=2250.1mm的检查（）曲拐轴颈轴线间夹角误差的检查mm2500029.0mm2250029.0mm45004.0mm60005.01)用垫量块方法测量夹角误差，如图3-45所示。2)用分度头装夹测量夹角误差，如图3-46所示。（）曲拐轴颈
20、轴线对两端基准主轴颈B、C公共轴线平行度误差的检查检测方法如图3-47所示。mm22560029.0图3-45 用垫量块方法测量曲拐轴颈轴线间夹角误差）测量方法 ）计算方法1形架 2工件 3量块组 4平板 5百分表图3-46 用分度头装夹测量曲轴两曲拐轴颈间夹角误差）测量方法 ）计算方法图3-47 平行度误差的测量1.轴类零件的主要技术要求有哪几方面?2.热处理工序是精密主轴加工的重要工序，它包括 哪三方面?3.试述渗碳主轴的加工工艺路线。4.试述氮化主轴的加工工艺路线。5.为什么要对车床主轴的前端短锥提出较高的尺寸 与位置精度要求?6.如何检测车床主轴莫氏锥孔对两端支承轴颈轴线 径向圆跳动误
21、差?7.试述如图3-48所示钻模板的加工与装夹方法。8.曲轴的基本技术要求有哪几点?9.车削曲拐轴颈时，一般有哪几种装夹方法?10.试述如图3-49所示六拐曲轴的装夹方法，并画出草图。图3-49 六拐曲轴11.有一根120等分六拐曲轴，在形架上用垫量块方法测量角度误差。若测得主轴颈直径119.98mm，曲拐轴颈d1109.99mm，d2109.98mm，偏心距R=100mm，在形架上主轴颈顶点高A=240mm，求量块高度h。并测得两曲拐轴颈高度差H0.25mm，求两曲拐轴颈的角度误差。12.一根12015等分的六拐曲轴，曲拐轴颈直径d1224.99mm，d2224.97mm，偏心距R=224.95mm，分度头将d1转至水平位置时测得H1448mm，然后将d2转过120至水平位置时，测得H1447.6mm，求曲轴的角度误差。
