典型零件加工工藝-工程

機(jī)械制造技術(shù)教程_3典型零件加工工藝-工程3.1軸類零件的加工3.1.1概述軸類零件的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件是機(jī)械零件中的關(guān)鍵零件之一，主要用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩，支撐傳動(dòng)零件并承受載荷，而且是保證裝在軸上零件回轉(zhuǎn)精度的基礎(chǔ)，軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件，一般來(lái)說(shuō)其長(zhǎng)度大于直徑。軸類零件的主要加工表面是內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面，次要表面有鍵槽、花鍵、螺紋和橫向孔等。軸類零件按結(jié)構(gòu)形狀可分為光軸、階梯軸、空心軸和異型軸（如曲軸、凸輪軸、偏心軸等），按長(zhǎng)徑比（l/d）又可分為剛性軸（l/dW12）和撓性軸（l/d〉12）。其中，以剛性光軸和階梯軸工藝性較好。軸類零件的技術(shù)要求（1） 尺寸精度。尺寸精度包括直徑尺寸精度和長(zhǎng)度尺寸精度。精密軸頸為IT5級(jí)，重要軸頸為IT6?IT8級(jí)，一般軸頸為IT9級(jí)。軸向尺寸一般要求較低。（2） 相互位置精度。相互位置精度，主要指裝配傳動(dòng)件的軸頸相對(duì)于支承軸頸的同軸度及端面對(duì)軸心線的垂直度等。通常用徑向圓跳動(dòng)來(lái)標(biāo)注。普通精度軸的徑向圓跳動(dòng)為0.01?0.03伽，高精度的軸徑向圓跳動(dòng)通常為0.005?0.01伽。（3） 幾何形狀精度。幾何形狀精度主要指軸頸的圓度、圓柱度一般應(yīng)符合包容原則（即形狀誤差包容在直徑公差范圍內(nèi)）。當(dāng)幾何形狀精度要求較高時(shí)，零件圖上應(yīng)單獨(dú)注出規(guī)定允許的偏差。（4）表面粗糙度。軸類零件的表面粗糙度和尺寸精度應(yīng)與表面工作要求相適應(yīng)。通常支承軸頸的表面粗糙度值Ra為3.2?0.4um,配合軸頸的表面粗糙度值Ra為0.8?0.1um。軸類零件的材料與熱處理軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作情況，選擇不同的材料和熱處理規(guī)范一般軸類零件常用中碳鋼，如45鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)及部分表面淬火等熱處理，得到所要求的強(qiáng)度、韌性和硬度。對(duì)中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，一般選用合金鋼（如40Cr等），經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，使其具有較高的綜合力學(xué)性能。對(duì)在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度，心部則獲得較高的強(qiáng)度和韌性。對(duì)高精度和高轉(zhuǎn)速的軸，可選用38CrMoAl鋼，其熱處理變形較小，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面滲氮處理，達(dá)到很高的心部強(qiáng)度和表面硬度，從而獲得優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性。軸類零件的毛坯圖3—1CA6140車床主軸簡(jiǎn)圖軸類領(lǐng)件的毛坯常采用棒料、鍛件和鑄件等毛坯形式。一般光軸或外圓直徑相差不大的階梯軸采用棒料，對(duì)外圓直徑相差較大或較重要的軸常采用鍛件；對(duì)某些大型的或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸（如曲軸）可采用鑄件3.1.2車床主軸加工工藝分析車床主軸技術(shù)條件的分析圖3—1所示為CA6140車床的主軸簡(jiǎn)圖。主軸支軸承頸的技術(shù)要求。主軸的支軸承頸是主軸的裝配基準(zhǔn)，它的制造精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸上各重要表面均以支軸承頸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，有嚴(yán)格的位置要求。支軸承頸為了使軸承內(nèi)圈能漲大以便調(diào)整軸承間隙，故采用錐面結(jié)構(gòu)。軸承內(nèi)圈是薄壁零件，裝配時(shí)軸頸上的形狀誤差會(huì)反映到內(nèi)圈的滾道上，影響主軸回轉(zhuǎn)精度，故必須涂色檢查接觸面積，嚴(yán)格控制軸頸形狀誤差。主軸工作表面的技術(shù)要求車床主軸錐孔是用來(lái)安裝頂尖或刀具錐柄的，前端圓錐面和端面是安裝卡盤或花盤的。這些安裝夾具或刀3.1軸類零件的加工3.1.1概述軸類零件的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件是機(jī)械零件中的關(guān)鍵零件之一，主要用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩，支撐傳動(dòng)零件并承受載荷，而且是保證裝在軸上零件回轉(zhuǎn)精度的基礎(chǔ)。軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件，一般來(lái)說(shuō)其長(zhǎng)度大于直徑。軸類零件的主要加工表面是內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面，次要表面有鍵槽、花鍵、螺紋和橫向孔等。軸類零件按結(jié)構(gòu)形狀可分為光軸、階梯軸、空心軸和異型軸（如曲軸、凸輪軸、偏心軸等），按長(zhǎng)徑比（l/d）又可分為剛性軸（l/dW12）和撓性軸（l/d〉12）。其中，以剛性光軸和階梯軸工藝性較好。軸類零件的技術(shù)要求（1）尺寸精度。尺寸精度包括直徑尺寸精度和長(zhǎng)度尺寸精度。精密軸頸為IT5級(jí)，重要軸頸為IT6?IT8級(jí)，一般軸頸為IT9級(jí)。軸向尺寸一般要求較低。（2）相互位置精度。相互位置精度，主要指裝配傳動(dòng)件的軸頸相對(duì)于支承軸頸的同軸度及端面對(duì)軸心線的垂直度等。通常用徑向圓跳動(dòng)來(lái)標(biāo)注。普通精度軸的徑向圓跳動(dòng)為0.01?0.03伽，高精度的軸徑向圓跳動(dòng)通常為0.005?0.01伽。（3）幾何形狀精度。幾何形狀精度主要指軸頸的圓度、圓柱度一般應(yīng)符合包容原則（即形狀誤差包容在直徑公差范圍內(nèi)）。當(dāng)幾何形狀精度要求較高時(shí)，零件圖上應(yīng)單獨(dú)注出規(guī)定允許的偏差。（4）表面粗糙度。軸類零件的表面粗糙度和尺寸精度應(yīng)與表面工作要求相適應(yīng)。通常支承軸頸的表面粗糙度值Ra為3.2?0.4um,配合軸頸的表面粗糙度值Ra為0.8?0.1um。軸類零件的材料與熱處理軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作情況，選擇不同的材料和熱處理規(guī)范一般軸類零件常用中碳鋼，如45鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)及部分表面淬火等熱處理，得到所要求的強(qiáng)度、韌性和硬度。對(duì)中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，一般選用合金鋼（如40Cr等），經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，使其具有較高的綜合力學(xué)性能。對(duì)在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度，心部則獲得較高的強(qiáng)度和韌性。對(duì)高精度和高轉(zhuǎn)速的軸，可選用38CrMoAl鋼，其熱處理變形較小，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面滲氮處理，達(dá)到很高的心部強(qiáng)度和表面硬度，從而獲得優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性。軸類零件的毛坯圖3—1CA6140車床主軸簡(jiǎn)圖軸類領(lǐng)件的毛坯常采用棒料、鍛件和鑄件等毛坯形式。一般光軸或外圓直徑相差不大的階梯軸采用棒料，對(duì)外圓直徑相差較大或較重要的軸常采用鍛件；對(duì)某些大型的或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸（如曲軸）可采用鑄件3.1.2車床主軸加工工藝分析1.車床主軸技術(shù)條件的分析圖3—1所示為CA6140車床的主軸簡(jiǎn)圖。主軸支軸承頸的技術(shù)要求。主軸的支軸承頸是主軸的裝配基準(zhǔn)，它的制造精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸上各重要表面均以支軸承頸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，有嚴(yán)格的位置要求。支軸承頸為了使軸承內(nèi)圈能漲大以便調(diào)整軸承間隙，故采用錐面結(jié)構(gòu)。軸承內(nèi)圈是薄壁零件，裝配時(shí)軸頸上的形狀誤差會(huì)反映到內(nèi)圈的滾道上，影響主軸回轉(zhuǎn)精度，故必須涂色檢查接觸面積，嚴(yán)格控制軸頸形狀誤差。主軸工作表面的技術(shù)要求車床主軸錐孔是用來(lái)安裝頂尖或刀具錐柄的，前端圓錐面和端面是安裝卡盤或花盤的。這些安裝夾具或刀具的定心表面均是主軸的工作表面。對(duì)于它們的要求有：內(nèi)外錐面的尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度和接觸精度；定心表面相對(duì)于支承軸頸A-B軸心線的同軸度；定位端面D相對(duì)于支承軸頸A-B軸心線的跳動(dòng)等。它們的誤差會(huì)造成夾具或刀具的安裝誤差，從而影響工件的加工精度。圖3－2表示不同情況下安裝誤差的影響。圖3－2安裝誤差對(duì)加工精度的影響a）卡盤安裝偏心b）莫氏錐孔和支承軸頸不同軸c）定心表面傾斜于回轉(zhuǎn)中心線O—O定位面軸心線O1—O1實(shí)際回轉(zhuǎn)中心線當(dāng)主軸軸端外錐相對(duì)于支承軸頸不同軸時(shí)（圖3—2a），會(huì)使卡盤產(chǎn)生安裝偏心；主軸的莫氏錐度相對(duì)于支承軸頸表面的同軸度誤差也會(huì)使前后頂尖形成的軸心線與實(shí)際的回轉(zhuǎn)軸心線偏離（圖3—2b）。此外主軸端部定心表面軸心線對(duì)支承軸頸表面的軸心線傾斜會(huì)造成安裝在定心表面上的夾具及工件或刀具和回轉(zhuǎn)中心不同軸，而且離軸端愈遠(yuǎn)，同軸度誤差值愈大（圖3—2c）。因此在機(jī)床精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了近主軸端部和離軸端300mm處的圓跳動(dòng)誤差?？仗X輪軸頸的技術(shù)要求空套齒輪軸頸是主軸與齒輪孔相配合的表面，它對(duì)支軸承頸應(yīng)有一定的同軸度要求，否則會(huì)引起主軸傳動(dòng)齒輪嚙合不良。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲，使工件外圓產(chǎn)生振紋，尤其在精車是，這種影響更為明顯。空套齒輪軸頸對(duì)支軸承頸A—B的徑向跳動(dòng)允差為0.015mm。螺紋的技術(shù)要求主軸上的螺紋一般用來(lái)固定零件或調(diào)整軸承間隙。螺紋的精度要求是限制壓緊螺母端面跳動(dòng)量所必須的。如果壓緊螺母端面跳動(dòng)量過(guò)大，在壓緊滾動(dòng)軸承的過(guò)程中，會(huì)造成軸承內(nèi)環(huán)軸心線的傾斜，引起主軸的徑向跳動(dòng)（在一定條件下，甚至?xí)怪鬏S產(chǎn)生彎曲變形），不但影響加工精度，而且影響到軸承的使用壽命。因此主軸螺紋的精度一般為6h；其軸心線與支承軸頸軸心線A—B的同軸度允差為f0.025mm。主軸各表面的表面質(zhì)量要求所有機(jī)床主軸的支承軸頸表面、工作表面及其它配合表面都受到不同程度的摩擦作用。在滑動(dòng)軸承配合中，軸頸與軸瓦發(fā)生摩擦，要求軸頸表面有較高的耐磨性。在采用滾動(dòng)軸承時(shí)摩擦轉(zhuǎn)移給軸承環(huán)和滾動(dòng)體，軸頸可以不要求很高的耐磨性，但仍要求適當(dāng)?shù)靥岣咂溆捕?，以改善它的裝配工藝性和裝配精度。定心表面（內(nèi)外錐面、圓柱面、法蘭圓錐等）因相配件（頂尖、卡盤等）需經(jīng)常拆卸，表面容易產(chǎn)生碰傷和拉毛，影響接觸精度，所以也必須有一定的耐磨性。當(dāng)表面硬度HRC45以上時(shí)，拉毛現(xiàn)象可大大改善。主軸表面的粗糙度Ra值在0.8?0.2mm之間。車床主軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程經(jīng)過(guò)對(duì)車床主軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)條件的分析，即可根據(jù)生產(chǎn)批量設(shè)備條件等編制主軸的工藝規(guī)程。編制過(guò)程中應(yīng)著重考慮主要表面（如支軸頸、錐孔、短錐及端面等）和加工比較困難的表面（如深孔）的工藝措施。從而正確地選擇定位基準(zhǔn)，合理安排工序。CA6140車床主軸成批生產(chǎn)的工藝過(guò)程如表3—1所示。車床主軸加工工藝過(guò)程分析⑴主軸毛坯的制造方法毛坯的制造方法根據(jù)使用要求和生產(chǎn)類型而定。毛坯形式有棒料和鍛件兩種。前者適于單件小批生產(chǎn)，尤其適用于光滑軸和外圓直徑相差不大的階梯軸，對(duì)于直徑較大的階梯軸則往往采用鍛件。鍛件還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強(qiáng)度。單件小批生產(chǎn)一般采用自由鍛，批量生產(chǎn)則采用模鍛件，大批量生產(chǎn)時(shí)若采用帶有貫穿孔的無(wú)縫鋼管毛坯，能大大節(jié)省材料和機(jī)械加工量⑵主軸的材料和熱處理主軸常用材料及熱處理見表3－2。45鋼是普通機(jī)床主軸的常用材料，淬透性比合金鋼差，淬火后變形較大，加工后尺寸穩(wěn)定性也較差，要求較高的主軸則采用合金鋼材料為宜。選則合適的材料并在整個(gè)加工過(guò)程中安排足夠和合理的熱處理工序，對(duì)于保證主軸的力學(xué)性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要。車床主軸的熱處理主要包括：毛坯熱處理車床主軸的毛坯熱處理一般采用正火，其目的是消除鍛造應(yīng)力，細(xì)化晶粒，并使金屬組織均勻，以利于切削加工。預(yù)備熱處理表3－1CA6140主軸加工工藝過(guò)程在粗加工之后半精加工之前，安排調(diào)質(zhì)處理，目的是獲得均勻細(xì)密的回火索氏體組織，提高其綜合力學(xué)性能，同時(shí)，細(xì)密的索氏體金相組織有利于零件精加工后獲得光潔的表面。最終熱處理主軸的某些重要表面（如f90g5軸頸、錐孔及外錐等）需經(jīng)高頻淬火。最終熱處理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火產(chǎn)生的變形在最終精加工時(shí)得以糾正。精密要求高的主軸，在淬火回火后還要進(jìn)行定性處理。定性處理的目的是消除加工的內(nèi)應(yīng)力，提高主軸的尺寸穩(wěn)定性，使它能長(zhǎng)期保持精度。定性處理是在精加工之后進(jìn)行的，如低溫人工時(shí)效或水冷處理。表3-2主軸材料及熱處理主軸種類材料預(yù)備性熱處理方法最終熱處理方法表面硬度車床、銑床主軸45鋼正火或調(diào)質(zhì)局部淬火后回火45-52HRC外圓磨床砂輪軸65Mn調(diào)質(zhì)高頻淬火后回火50-58HRC專用車床主軸40Cr調(diào)質(zhì)局部淬火后回火52-56HRC齒輪磨床主軸20CrMnTi正火滲碳淬火58-63HRC臥式鏜床主軸精密外圓磨床砂輪軸38CrMoAlA調(diào)質(zhì)消除內(nèi)應(yīng)力處理滲氮65HRC以上⑶加工階段的劃分主軸加工過(guò)程中的各加工工序和熱處理工序均會(huì)不同程度地產(chǎn)生加工誤差和應(yīng)力。為了保證加工質(zhì)量，穩(wěn)定加工精度，CA6140車床主軸加工基本上劃分為下列三個(gè)階段。粗加工階段I毛坯處理：毛坯備料、鍛造和正火（工序1?3）。II粗加工：鋸去多余部分，銃端面、鉆中心孔和荒車外圓等（工序4、5）這一階段的主要目的是：用大的切削用量切除大部分余量，把毛坯加工到接近工件的最終形狀和尺寸，只留下少量的加工余量。通過(guò)這階段還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋等缺陷，采取相應(yīng)措施。半精加工階段I半精加工前熱處理：對(duì)于45鋼一般采用調(diào)質(zhì)處理，達(dá)到220?240HBS（工序6）。II半精加工：車工藝錐面（定位錐孔）、半精車外圓端面和鉆深孔等（工序7?12）。這個(gè)階段的主要目的是：為精加工作好準(zhǔn)備，尤其為精加工作好基面準(zhǔn)備。對(duì)于一些要求不高的表面，如大端端面各孔，在這個(gè)階段加工到圖樣規(guī)定的要求。精加工階段I精加工前熱處理：局部高頻淬火（工序13）。II精加工前各種加工：粗磨定位錐面、粗磨外圓、銃鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等（工序14?19）。III精加工：精磨外圓和兩處1：12外錐面及莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔，從而保證主軸最重要表面的精度（工序20?23）。這一階段的目的是：把各表面都加工到圖樣規(guī)定的要求。粗加工、半精加工、精加工階段的劃分大體以熱處理為界。由此可見，整個(gè)主軸加工的工藝過(guò)程，就是以主要表面（支承軸頸、錐孔）的粗加工、半精加工和精加工為主，適當(dāng)插入其它表面的加工工序而組成的。這就說(shuō)明，加工階段的劃分起主導(dǎo)作用的是工件的精度要求。對(duì)于一般精度的機(jī)床主軸，精磨是最終機(jī)械加工工序。對(duì)精密機(jī)床的主軸，還要增加光整加工階段，以求獲得更高的尺寸精度和更低的表面粗糙度。⑷工序順序的安排由表3－1可見，主軸的工藝路線安排大體如下：毛坯制造——正火——車端面鉆中心孔——粗車——調(diào)質(zhì)——半精車表面淬火——粗、精磨外圓——粗、精磨圓錐面——磨錐孔。軸類零件各表面的加工順序，與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)，即先行工序必須為后續(xù)工序準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)。粗、精基準(zhǔn)選定（后述）后，加工順序也就大致排定。在安排工序順序時(shí)，還應(yīng)注意下面幾點(diǎn)。外圓加工順序安排要照顧主軸本身的剛度，應(yīng)先加工大直徑后加工小直徑，以免一開始就降低主軸鋼度。就基準(zhǔn)統(tǒng)一而言，希望始終以頂尖孔定位，避免使用錐堵，則深孔加工應(yīng)安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金屬，加工過(guò)程中會(huì)引起主軸變形，所以最好在粗車外圓之后就把深孔加工出來(lái)?；ㄦI和鍵槽加工應(yīng)安排在精車之后，粗磨之前。如在精車之前就銑出鍵槽，將會(huì)造成斷續(xù)車削，既影響質(zhì)量又易損壞刀具，而且也難以控制鍵槽的尺寸精度。但這些表面也不宜安排在主要表面最終加工工序之后進(jìn)行，以防在反復(fù)運(yùn)輸中，碰傷主要表面。因主軸的螺紋對(duì)支承軸頸有一定的同軸度要求，故放在淬火之后的精加工階段進(jìn)行，以免受半精加工所產(chǎn)生的應(yīng)力以及熱處理變形的影響。主軸系加工要求很高的零件，需安排多次檢驗(yàn)工序。檢驗(yàn)工序一般安排在各加工階段前后，以及重要工序前后和花費(fèi)工時(shí)較多的工序前后，總檢驗(yàn)則放在最后。必要時(shí)，還應(yīng)安排探傷工序。⑸定位基準(zhǔn)的選擇以兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準(zhǔn)，既符合基準(zhǔn)重合原則，又能使基準(zhǔn)統(tǒng)一。所以，只要有可能，就盡量采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。表3－1所列工序中的粗車、半精車、精車、粗磨、精磨各外圓表面和端面、銑花鍵和車螺紋等工序，都是以頂尖孔作為定位基準(zhǔn)的。兩頂尖孔的質(zhì)量好壞，對(duì)加工精度影響很大，應(yīng)盡量做到兩頂尖孔軸線重合、頂尖接觸面積大、表面粗糙度低。否則，將會(huì)因工件與頂尖間的接觸剛度變化而產(chǎn)生加工誤差。因此經(jīng)常注意保持兩頂尖孔的質(zhì)量，是軸類零件加工的關(guān)鍵問(wèn)題之一。深孔加工后，因頂尖孔所處的實(shí)體材料已不復(fù)存在，所以采用帶頂尖孔的錐堵作為定位基準(zhǔn)。為了保證支承軸頸與兩端錐孔的同軸度要求，需要應(yīng)用互為基準(zhǔn)原則。例如CA6140主軸的車小端1：20錐孔和大端莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)（表3－1中工序10、11），用的是與前支承軸頸相鄰而又是用同一基準(zhǔn)加工出來(lái)的外圓柱表面為定位基面（直接用前支承軸頸作為定位基準(zhǔn)當(dāng)然更好，但由于軸頸有錐度，在制造托架時(shí)會(huì)增加困難）；工序14精車各外圓包括支承軸頸的1：12錐度時(shí)，即是以上述前后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔作為定位基準(zhǔn)面；在工序16粗磨莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)，又是以兩圓柱表面為定位基準(zhǔn)面，這就符合互為基準(zhǔn)原則。在工序21和22中，粗精磨兩個(gè)支承軸頸的1：12錐度時(shí)，再次以粗磨后的錐孔所配錐堵的頂尖孔為定位基準(zhǔn)。在工序23中，最后精磨莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面為基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)再一次轉(zhuǎn)換。隨著基準(zhǔn)的不斷轉(zhuǎn)換，定位精度不斷提高。轉(zhuǎn)換過(guò)程就是提高過(guò)程，使加工過(guò)程有一次比一次精度更高的定位基準(zhǔn)面?；鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)換次數(shù)的多少，要根據(jù)加工精度要求而定。在精磨莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔的定位方法中，采用了專用夾具，機(jī)床主軸僅起轉(zhuǎn)遞扭矩的作用，排除了主軸組件本身的回轉(zhuǎn)誤差，因此提高了加工精度。精加工主軸外圓表面也可用外圓表面本身來(lái)定位，既在安裝工件時(shí)以支承軸頸表面本身找正。如圖3-3所示，外圓表面找正是采用一種可拆卸的軸套心軸，心軸依靠螺母4和墊圈3壓緊在主軸的兩端面上。心軸兩端有中心孔，主軸靠心軸中心孔安裝在機(jī)床的前后頂尖上。以支承軸頸表面找正時(shí)，適當(dāng)敲動(dòng)工作，使支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)在規(guī)定的范圍內(nèi)（心軸和主軸靠端面上摩擦力結(jié)合在一起主軸和錐套并不緊配，留有間隙，允許微量調(diào)整），然后進(jìn)行加工用這種定位方法，只需要準(zhǔn)備幾套心軸，因此簡(jiǎn)化了工藝裝備，節(jié)省了修正中心孔工序，并可在一次安裝中磨出全部外圓。4.主軸加工中的幾個(gè)工藝問(wèn)題圖3－3錐套心軸⑴錐堵和錐堵心軸的使用對(duì)于空心的軸類零件，當(dāng)通孔加工后，原來(lái)的定位基準(zhǔn)——頂尖孔已被破壞，此后必須重新建立定位基準(zhǔn)。對(duì)于通孔直徑較小的軸可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的60度錐面，代替中心孔。而當(dāng)通孔直徑較大時(shí)，則不宜用倒角錐面代替，一般都采用錐堵或錐堵心軸的頂尖孔做為定位基準(zhǔn)。當(dāng)主軸錐孔的錐度較小時(shí)（如車床主軸的錐孔為1：20和莫氏6號(hào)）就常用錐堵，如圖3－4所示。當(dāng)錐度較大時(shí)（如X62臥式銃床的主軸錐孔是7：24），可用帶錐堵的拉桿心軸，如圖3－5所示。圖3－4錐堵圖3－5帶有錐堵的拉桿心軸使用錐堵或錐堵心軸時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題。一般不宜中途更換或拆裝，以免增加安裝誤差。錐堵心軸要求兩個(gè)錐面應(yīng)同軸，否則擰緊螺母后會(huì)使工件變形圖4－5所示的錐堵心軸結(jié)構(gòu)比較合理，其左端錐堵與拉桿心軸為一體，其錐面與頂尖孔的同軸度較好，而右端有球面墊圈，擰緊螺母時(shí)，能保證左端錐堵與孔配合良好，使錐堵的錐面和工件的錐孔以及拉桿心軸上的頂尖孔有較好的同軸度。⑵頂尖孔的修磨因熱處理、切削力、重力等影響，常常會(huì)損壞頂尖孔的精度，因此在熱處理工序之后和磨削加工之前，對(duì)頂尖孔要進(jìn)行修磨，以消除誤差。常用的頂尖孔修磨方法有以下幾種。I用鑄鐵頂尖研磨?？稍谲嚧不蜚@床上進(jìn)行，研磨時(shí)加適量的研磨劑（W10~W12氧化鋁粉和機(jī)油調(diào)和而成）。用這種方法研磨的頂尖孔,其精度較高，但研磨時(shí)間較長(zhǎng)，效率很低，除在個(gè)別情況下用來(lái)修整尺寸較大或精度要求特別高的頂尖孔外，一般很少采用。II用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤上，用裝在刀架上的金剛鉆將它的前端修整成頂尖形狀（600圓錐體），接著將工件定在油石或橡膠砂輪頂尖和車床后頂尖之間（圖3－6），并加少量潤(rùn)滑油（柴油）然后開動(dòng)車床使油石或橡膠砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行研磨。研磨時(shí)用手把持工件并連續(xù)而緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)。這種研磨中心孔方法效率高，質(zhì)量好，也簡(jiǎn)便易行。圖3－6用油石研磨頂尖孔III用硬質(zhì)合金頂尖刮研。把硬質(zhì)合金頂尖的60°圓錐體修磨成角錐的形狀，使圓錐面只留下4~6條均勻分布的刃帶（圖3－7）這些刃帶具有微小的切削性能，可對(duì)頂尖孔的幾何形狀作為量的修整，又可以起擠光的作用。這種方法刮研的頂尖孔精度較高,表面粗糙度達(dá)Ra0.8^m以下，并具有工具壽命較長(zhǎng)、刮研效率比油石高的特點(diǎn),所以一般主軸的頂尖孔可以用此法修研。圖3－7六棱硬質(zhì)合金頂尖上述三種修磨頂尖孔的方法,可以聯(lián)合應(yīng)用。例如先用硬質(zhì)合金頂尖刮研,再選用油石或橡膠砂輪頂尖研磨,這樣效果會(huì)更好。⑶外圓表面的車削加工主軸各外圓表面的車削通常分為粗車、半精車、精車三個(gè)步驟。粗車的目的是切除大部分余量；半精車是修整預(yù)備熱處理后的變形精車則進(jìn)一步使主軸在磨削加工前各表面具有一定的同軸度和合理的磨削余量。因此提高生產(chǎn)率是車削加工的主要問(wèn)題。在不同的生產(chǎn)條件下一般采用的機(jī)械設(shè)備是：?jiǎn)渭∨a(chǎn)采用普通臥式車床成批生產(chǎn)多用帶有液壓仿形刀架的車床或液壓仿形車床；大批大量生產(chǎn)則采用液壓仿形車床或多刀半自動(dòng)車床。采用液壓仿形車削可實(shí)現(xiàn)車削加工半自動(dòng)化，其上下料仍需手動(dòng)更換靠模、調(diào)整刀具都較簡(jiǎn)便，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加工效率對(duì)成批生產(chǎn)是很經(jīng)濟(jì)的。仿形刀架的裝卸和操作也很方便，成本低能使普通臥式車床充分發(fā)揮使用效能。但是它的加工精度還不夠穩(wěn)定，不適宜進(jìn)行強(qiáng)力切削，仍應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)。多刀半自動(dòng)車床主要用于大量生產(chǎn)中。它用若干把刀具同時(shí)車削工件的各個(gè)表面，因此縮短了切削行程和切削時(shí)間，是一種高生產(chǎn)率加工設(shè)備，但刀具的調(diào)整費(fèi)時(shí)。⑷主軸深孔的加工一般把長(zhǎng)度與直徑之比大于5的孔稱為深孔。深孔加工比一般孔加工要困難和復(fù)雜，原因是：刀具細(xì)而長(zhǎng)，剛性差，鉆頭容易引偏，使被加工孔的軸心線歪斜；排屑困難；冷卻困難，鉆頭散熱條件差，容易喪失切削能力。生產(chǎn)實(shí)際中一般采取下列措施來(lái)改善深孔加工的不利因素：用工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給的加工方法，使鉆頭有自定中心的能力;采用特殊結(jié)構(gòu)的刀具——深孔鉆，以增加其導(dǎo)向的穩(wěn)定性和適應(yīng)深孔加工的條件；在工件上預(yù)加工出一段精確的導(dǎo)向孔，保證鉆頭從一開始就不引偏；采用壓力輸送的切削潤(rùn)滑液并利用在壓力下的冷卻潤(rùn)滑液排出切屑。在單件小批生產(chǎn)中，深孔加工一般是在臥式車床上用接長(zhǎng)的麻花鉆加工。在加工過(guò)程中需多次退出鉆頭，以便排出切屑和冷卻工件及鉆頭。在批量較大時(shí)，采用深孔鉆床及深孔鉆頭，可獲得較好的加工質(zhì)量并具有較高的生產(chǎn)率。鉆出的深孔一般都要經(jīng)過(guò)精加工才能達(dá)到要求的精度和表面粗糙度。精加工的方法主要有鏜和鉸。由于刀具細(xì)長(zhǎng)，目前較多采用拉鏜和拉鉸的方法，使刀桿只受拉力而不受壓力。這些加工一般也在深孔鉆床上進(jìn)行。⑸主軸錐孔加工主軸前端錐孔和主軸支承軸頸及前端短錐的同軸度要求高，因此磨削主軸的前端錐孔，常常成為機(jī)床主軸加工的關(guān)鍵工序。磨削主軸前端錐孔，一般以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)，有以下三種安裝方式。將前支承軸頸安裝在中心架上，后軸頸夾在磨床床頭的卡盤內(nèi)磨削前嚴(yán)格校正兩支承軸頸，前端可調(diào)整中心架，后端在卡爪和軸頸之間墊薄紙來(lái)調(diào)整。這種方法輔助時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，而且磨床床頭的誤差會(huì)影響工件。但無(wú)須用專用夾具，因此常用于單件小批量生產(chǎn)。將前后支承軸頸分別安裝在兩個(gè)中心架上，用千分表校正好中心架位置。工件通過(guò)彈性聯(lián)軸器或萬(wàn)向接頭與磨床床頭連接。此種方式可保證主軸軸頸的定位精度，且不受磨床床頭誤差的影響，但調(diào)整中心架費(fèi)時(shí)，質(zhì)量不穩(wěn)定，一般只在生產(chǎn)規(guī)模不大時(shí)使用。成批生產(chǎn)時(shí)大多采用專用夾具加工，圖3—8為磨主軸錐孔的一種夾具，是由底座、支承架及浮動(dòng)卡頭三部分組成。前后兩個(gè)支承架與底座連成一體。作為定位元件的V形架鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性。工件的中心高應(yīng)調(diào)整到正好等于磨頭砂輪軸的中心高。后端的浮動(dòng)卡頭裝在磨床主軸錐孔內(nèi)，工件尾部插入彈性套內(nèi)。用彈簧把浮動(dòng)卡頭外殼連同工件向后拉，通過(guò)鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面，依靠壓簧的漲力限制了工件的軸向竄動(dòng)。采用這種連接方式，機(jī)床只傳遞切削扭矩，排除了磨床主軸圓跳動(dòng)或同軸度誤差對(duì)工件影響，也可減小機(jī)床本身的振動(dòng)對(duì)加工精度的影響。⑹主軸各外圓表面的精加工和光整加工主軸的精加工都是用磨削的方法，安排在最終熱處理工序之后進(jìn)行，用以糾正在熱處理中產(chǎn)生的變形，最后達(dá)到所需的精度和表面粗糙度。磨削加工一般能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度為IT16和Ra0.8~0.2Am。對(duì)于一般精度的車床主軸，磨削是最后的加工工序。而對(duì)于精密的主軸還需要進(jìn)行光整加工。圖3—8磨主軸錐孔專用夾具光整加工用于精密主軸的尺寸公差等級(jí)IT5以上或表面粗糙度低于Ra0.1Am的加工表面，其特點(diǎn)是：加工余量都很小，一般不超過(guò)0.2mm。采用很小的切削用量和單位切削壓力，變形小，可獲得很細(xì)的表面粗糙度。對(duì)上道工序的表面粗糙度要求高。一般都要求低于Ra0.2期，表面不得有較深的加工痕跡。除鏡面磨削外，其他光整加工方法都是“浮動(dòng)的”，即依靠被加工表面本身自定中心。因此只有鏡面磨削可部分地糾正工件的形狀和位置誤差，而研磨只可部分地糾正形狀誤差。其它光整加工方法只能用于降低表面粗糙度。幾種光整加工方法的工作原理和特點(diǎn)簡(jiǎn)表3-3。由于鏡面磨削的生產(chǎn)效率高。且適應(yīng)性廣，目前已廣泛應(yīng)用在機(jī)床主軸的光整加工中。⑺軸類零件的檢驗(yàn)軸類零件在加工過(guò)程中和加工完以后都要按工藝規(guī)程的技術(shù)要求進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的項(xiàng)目包括表面粗糙度、硬度、尺寸精度、表面形狀精度和相互位置精度。表3-3外圓表面的各種光整加工方法的比較光整加工方法工作原理特點(diǎn)鏡面磨削加工方式與一般磨削相同，但需要用特別軟的砂輪，較低的磨削用量，極小的切削深（1~2期），仔細(xì)過(guò)濾的冷卻潤(rùn)滑液。修正砂輪時(shí)用極慢的工作臺(tái)進(jìn)給速度。1） 粗糙度可達(dá)Ra0.012~0.006適用范圍廣2） 能夠部分的修正商道工序留下來(lái)的形狀和位置誤差3） 生產(chǎn)效率高，可配備自動(dòng)測(cè)量?jī)x4） 對(duì)機(jī)床設(shè)備的精度要求的精度很高研磨研磨套在一定的壓力下與工件做復(fù)雜的想對(duì)運(yùn)動(dòng)，工件緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)磨粒起切削作用。同時(shí)研磨劑還能與金屬表面層起化學(xué)作用，加速切削作用。研磨余量為0.01~0.02mm。1） 表面粗糙度可達(dá)Ra0.025~0.006適用范圍廣2） 能部分糾正形狀誤差，不能糾正位置誤差3） 方法簡(jiǎn)單可靠，對(duì)設(shè)備要求低4） 生產(chǎn)率很低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，正為其他方法所取代，但仍用得相當(dāng)廣泛超精加工工件作低速轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向進(jìn)給（或工件不進(jìn)給，磨頭進(jìn)給），磨頭帶動(dòng)磨條以一定的頻率（每分鐘幾十次到上千次）沿工件的軸向振動(dòng)，磨粒在工件表面上形成復(fù)雜軌跡。磨條采用硬度很軟的細(xì)粒度油石。冷卻潤(rùn)滑液用煤油。1） 表面粗糙度可達(dá)Ra0.025~0.012適用范圍廣2） 不能糾正上道工序留下來(lái)的形狀誤差和位置誤差3） 設(shè)備要求簡(jiǎn)單，可在普通車床上進(jìn)行4） 加工效果受石油質(zhì)量的影響很大雙輪珩磨珩磨輪相對(duì)工作軸心線傾斜27°~30°，并以一定的壓力從相對(duì)的方向壓在工件表面上。工件（或珩磨輪）沿工件軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)在工件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦力帶動(dòng)珩磨輪旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，起微量的切削作用。冷卻潤(rùn)滑液為煤油或油酸。1）表面粗糙度可達(dá)Ra0.025~0.012不適用于帶肩軸類零件和錐形表面；2）不能糾正上道工序留下來(lái)的形狀誤差和位置誤差3）備要求低，可用舊機(jī)床改裝4）工藝可靠,表面質(zhì)量穩(wěn)定5）珩磨輪一般采用細(xì)粒度磨料自制使用壽命長(zhǎng)6）生產(chǎn)效率比上述三種都高①表面粗糙度和硬度的檢驗(yàn)硬度是在熱處理之后用硬度計(jì)抽檢。表面粗糙度一般用樣塊比較法檢驗(yàn)，對(duì)于精密零件可采用干涉顯微鏡進(jìn)行測(cè)量。②精度檢驗(yàn)精度檢驗(yàn)應(yīng)按一定順序進(jìn)行，先檢驗(yàn)形狀精度，然后檢驗(yàn)尺寸精度，最后檢驗(yàn)位置精度。這樣可以判明和排除不同性質(zhì)誤差之間對(duì)測(cè)量精度的干擾。I形狀精度檢驗(yàn)車床主軸的形狀誤差主要是指圓度誤差和圓柱度誤差。圓度誤差為軸的同一截面內(nèi)最大直徑與最小直徑之差。一般用千分尺按照測(cè)量直徑的方法即可檢測(cè)。精度高的軸需用比較儀檢驗(yàn)。圓柱度誤差是指同一軸向剖面內(nèi)最大直徑與最小直徑之差，同樣可用千分尺檢測(cè)。彎曲度可以用千分表檢驗(yàn)，把工件放在平板上，工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周，千分表讀數(shù)的最大變動(dòng)量就是彎曲誤差值。II尺寸精確檢驗(yàn)在單件小批生產(chǎn)中，軸的直徑一般用外徑千分尺檢驗(yàn)。精度較高（公差值小于0.01mm）時(shí)，可用杠桿卡規(guī)測(cè)量。臺(tái)肩長(zhǎng)度可用游標(biāo)卡尺、深度游標(biāo)卡尺和深度千分尺檢驗(yàn)。大批大量生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率常采用極限卡規(guī)檢測(cè)軸的直徑。長(zhǎng)度不大而精度又高的工件，也可用比較儀檢驗(yàn)。Ill位置精度檢驗(yàn)為提高檢驗(yàn)精度和縮短檢驗(yàn)時(shí)間，位置精度檢驗(yàn)多采用專用檢具如圖3－9所示。檢驗(yàn)時(shí)，將主軸的兩支承軸頸放在同一平板上的兩個(gè)V型架上，并在軸的一端用擋鐵、鋼球和工藝錐堵?lián)踝?，限制主軸沿軸向穩(wěn)動(dòng)。兩個(gè)V型架中有一個(gè)的高度時(shí)可調(diào)的。測(cè)量時(shí)先用千分表調(diào)整軸的中心線，使它與測(cè)量平面平行。平板的傾斜角一般是15°，使工件軸端靠自重壓向鋼球。在主軸前錐孔中插入檢驗(yàn)心棒，按測(cè)量要求放置千分表，用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，從千分表讀數(shù)的變化即可測(cè)量各項(xiàng)誤差，包括錐孔及有關(guān)表面相對(duì)支承軸頸的徑向挑動(dòng)和端面跳動(dòng)。圖3－9主軸位置精度檢驗(yàn)示意圖錐孔的接觸精度用專用錐度量規(guī)涂色檢驗(yàn)，要求接觸面積在70%以上，分布均勻而大端接觸較“硬”，即錐度只允許偏小。這項(xiàng)檢驗(yàn)應(yīng)在檢驗(yàn)錐孔跳動(dòng)之前進(jìn)行。圖3－9中各量表的功用如下：量表7檢驗(yàn)錐孔對(duì)支承軸頸的同軸度誤差；距軸端300mm處的量表8檢查錐孔軸心線對(duì)支承軸頸軸心線的同軸度誤差；量表3、4、5、6檢查各軸頸相對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)；量表10、11、12檢驗(yàn)端面跳動(dòng)；量表9測(cè)量主軸的軸向竄動(dòng)。3.2箱體零件加工3.2.1概述箱體零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器和部件中的軸、齒輪等有關(guān)零件連接成一個(gè)整體，并保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來(lái)完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。因此箱體的加工質(zhì)量直接影響機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。圖3-10為某車床主軸箱簡(jiǎn)圖。由圖可知，箱體類零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。具統(tǒng)計(jì)，一般中型機(jī)床制造廠花在箱體零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量約占整個(gè)產(chǎn)品加工量的15%?20%。箱體零件的主要技術(shù)要求箱體類零件中以機(jī)床主軸箱的精度要求最高，現(xiàn)以某車床主軸箱為例，可歸納以下五項(xiàng)精度要求。⑴孔徑精度孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差會(huì)使軸承與孔配合不良?？讖竭^(guò)大，配合過(guò)松，使主軸回轉(zhuǎn)軸線不穩(wěn)定，并降低了支撐剛度，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音；孔徑過(guò)小使配合過(guò)緊，軸承將因外界變形而不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，壽命縮短。裝軸承的孔不圓，也使軸承外環(huán)變形而引起主軸的徑向跳動(dòng)。從以上分析可知對(duì)孔的精度要求較高。主軸孔的尺寸精度約為IT6級(jí)，其余孔為IT6?IT7級(jí)?？椎膸缀涡螤罹瘸魈厥庖?guī)定外一般都在尺寸公差范圍內(nèi)。⑵孔與孔的位置精度同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對(duì)軸線垂直度誤差，會(huì)使軸和軸承裝配到箱體上后產(chǎn)生歪斜，致使主軸產(chǎn)生徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)，同時(shí)也使溫度升高，加劇軸承磨損?？紫抵g的平行度誤差會(huì)影響齒輪的嚙合質(zhì)量。一般同軸上各孔的同軸度約為最小孔尺寸公差的一半。⑶孔和平面的位置精度一般都要規(guī)定主要孔和主軸箱安裝基面的平行度要求，他們決定了主軸與床身導(dǎo)軌的相互位置關(guān)系。這項(xiàng)精度是在總裝過(guò)程中通過(guò)刮研達(dá)到的。為減少刮研工作量，一般都要規(guī)定主軸軸線對(duì)安裝基面的平行度公差。在垂直和水平兩個(gè)方向上只允許主軸前端向上和向前偏。⑷主要平面的精度裝配基面的平面度誤差影響主軸箱與床身連接時(shí)的接觸剛度。若在加工過(guò)程中作為定位基準(zhǔn)時(shí)，還會(huì)影響軸孔的加工精度。因此規(guī)定底面和導(dǎo)向面必須平直和相互垂直。其平面度、垂直度公差等級(jí)為5級(jí)。⑸表面粗糙度重要孔和主要表面的表面粗糙度會(huì)影響連接面的配合性質(zhì)或接觸剛度，其具體要求一般用Ra值來(lái)評(píng)價(jià)。主軸孔為Ra0.4Am，其它各縱向孔為Ral.6^m，孔的內(nèi)端面為Ra3.2期，裝配基準(zhǔn)面和定位基準(zhǔn)面為Ra0.63Am?Ra2.5Am，其它平面為Ra2.5期?Ral0期。箱體的材料及毛坯箱體材料一般選用HT200?HT400的各種牌號(hào)的灰鑄鐵，最常用的為HT200，這是因?yàn)榛诣T鐵不僅成本低，而且具有較高的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。在單件生產(chǎn)或某些簡(jiǎn)易機(jī)床的箱體為了縮短生產(chǎn)周期和降低成本，可采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)。此外，精度要求較高的坐標(biāo)鏜床主軸箱可選用耐磨鑄鐵，負(fù)荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)，有關(guān)數(shù)據(jù)可查有關(guān)資料及數(shù)據(jù)具體情況決定。如II級(jí)精度灰鑄鐵件，在大批大量生產(chǎn)時(shí)，平面的總加工余量為6~10mm，孔的半徑余量為7~12mm；單件小批量生產(chǎn)時(shí)，平面為7~12mm，孔半徑余量為8~14mm；成批生產(chǎn)時(shí)小于①30mm的孔和單件小批生產(chǎn)小于①50mm的孔不鑄出。毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)使箱體壁厚盡量均勻，箱體鑄造后應(yīng)安排退火或時(shí)效處理工序。圖3-10車床主軸箱簡(jiǎn)圖箱體零件結(jié)構(gòu)工藝性箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本具有重要意義。箱體的基本孔可分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等幾類。通孔工藝性最好，通孔內(nèi)又以孔長(zhǎng)L與孔徑D之比L/DW1?1.5的短圓柱孔工藝性為最好；L/D>5的孔，稱為深孔，若深度精度要求較高、表面粗糙度值較小時(shí)，加工就很困難。階梯孔的工藝性與“孔徑比”有關(guān)?？讖较嗖钤叫t工藝性越好；孔徑相差越大，且其中最小的孔徑又很小，則工藝性越差。相貫通的交叉孔的工藝性也較差，如圖3-11a所示0100孔與070孔貫通相交，在加工主軸孔時(shí)，刀具走到貫通部分時(shí)，由于刀具徑向受力不均，孔的軸線就會(huì)偏移。為此可采取圖3-11b所示，070孔不鑄通，加工0100主孔后再加工070孔即可。a）b）圖3-11交叉孔的工藝性盲孔的工藝性最差，因?yàn)樵诰q或精鏜盲孔時(shí)，刀具送進(jìn)難以控制，加工情況不便于觀察。此外，盲孔的內(nèi)端面的加工也特別困難，故應(yīng)盡量避免。同一軸線上孔徑大小向一個(gè)方向遞減，便于鏜孔時(shí)鏜桿從一端伸入，逐個(gè)加工或同時(shí)加工同軸線上幾個(gè)孔，以保證較高的同軸度和生產(chǎn)率。單件小批生產(chǎn)時(shí)一般采用這種分布形式（圖3-12a）。同孔徑大小從兩邊向中間遞減，加工時(shí)便于組合機(jī)床以兩邊同時(shí)加工鏜桿剛度好，適合大批大量生產(chǎn)（圖3-12b）。同軸線上的孔的直徑的分布形式，應(yīng)盡量避免中間壁上的孔徑大于外壁的孔徑。因?yàn)榧庸み@種孔時(shí)，要將刀桿伸進(jìn)箱體后裝刀和對(duì)刀，結(jié)構(gòu)工藝性差（圖3-12c）。a）b）c）圖3-12同軸孔徑的排列方式為便于加工、裝配和檢驗(yàn)，箱體的裝配基面尺寸應(yīng)盡量大，形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。箱體外壁上的凸臺(tái)應(yīng)盡可能在一個(gè)平面上，以便可以在一次走刀中加工出來(lái)，而無(wú)須調(diào)整刀具的位置，使加工簡(jiǎn)單方便。箱體上的緊固孔和螺孔的尺寸規(guī)格應(yīng)盡量一致，以減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)。3.2.2箱體平面及孔系的加工方法箱體零件的主要加工表面為平面及孔系。1.箱體的平面加工箱體平面加工的常用方法有刨、銑和磨三種。刨削和銑削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削則用作平面的精加工。刨削加工的特點(diǎn)是：刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床調(diào)整方便，通用性好。在龍門刨床上可以利用幾個(gè)刀架，在工件的一次安裝中完成幾個(gè)表面的加工，能比較經(jīng)濟(jì)地保證這些表面間的相互位置精度要求。精刨還可以代替刮研來(lái)精加工箱體平面。精刮時(shí)采用寬直刃精刨刀，在經(jīng)過(guò)檢修和調(diào)整的刨床上，以較低的切削速度（一般為4~12m/min），在工件表面上切去一層很薄的金屬（0.007~0.1mm）精刨后的表面粗糙度Ra值可達(dá)0.63~2.5剛，平面度可達(dá)0.002mm/m。因?yàn)閷捜芯俚倪M(jìn)給量很大（5?25mm/雙行程），生產(chǎn)率極高。銑削生產(chǎn)率高于刨銷，在中批以上生產(chǎn)中多用銑削加工平面。當(dāng)加工尺寸較大的箱體平面時(shí)，常在多軸龍門銑床上，用幾把銑刀同時(shí)加工各有關(guān)平面，以保證平面間的相互位置精度并提高生產(chǎn)率。平面磨削的加工質(zhì)量比刨和銑都高，而且還可以加工淬硬零件。磨削平面的粗糙度Ra可達(dá)0.32~1.25期。生產(chǎn)批量較大時(shí)，箱體的平面常用磨削來(lái)精加工。為了提高生產(chǎn)率和保證平面間的相互位置精度，生產(chǎn)實(shí)際中還經(jīng)常采用組合磨削（見圖3-13）來(lái)精加工平面。圖3-13組合磨削2.箱體孔系的加工方法箱體上一系列有相互位置精度要求的的孔的組合，稱為孔系。孔系可分為平行孔系、同軸孔系和交叉孔系。由于箱體功用及結(jié)構(gòu)需要，箱體上的孔往往本身精度要求高，而且孔距精度和相互位置精度要求也高，所以孔系加工是箱體加工的關(guān)鍵。根據(jù)箱體生產(chǎn)批量不同和孔系精度要求不同，孔系加工所用的方法也不同。⑴平行孔系的加工所謂平行孔系是指這樣一些孔，它們的軸線互相平行且孔距也有精度要求。因此平行孔系加工的主要技術(shù)要求是保證孔的加工精度保證各平行孔軸心線之間以及軸心線與基面之間的尺寸精度和相互位置精度。下面主要介紹生產(chǎn)中保證孔距精度的方法。找正法找正法是工人在通用機(jī)床上利用輔助工具來(lái)找正要加工孔的正確位置的加工方法。這種方法加工效率低，一般只適用于單件小批生產(chǎn)。根據(jù)實(shí)施找正的具體手段不同，找正法又可分為以下幾種：I劃線找正法。加工前按照零件圖紙要求在毛坯上劃出各孔的加工位置線，然后按劃線進(jìn)行找正和加工。劃線和找正時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，而且加工出來(lái)的孔距精度也較低，一般為土0.3mm左右。為了提高劃線找正的精度，往往結(jié)合試切法進(jìn)行，即先按劃線找出正鏜出一孔，再按劃線將機(jī)床主軸調(diào)至第二孔中心，試鏜出一個(gè)比圖樣尺寸小的孔，測(cè)量?jī)煽椎膶?shí)際中心距，若不符合圖樣要求，則根據(jù)測(cè)量結(jié)果重新調(diào)整主軸的位置，再進(jìn)行試鏜、測(cè)量、調(diào)整，如此反復(fù)幾次，直至達(dá)到要求的孔距尺寸。劃線找正法操作難度較大生產(chǎn)效率低，孔距精度較低，適用于單件小批生產(chǎn)中孔距精度要求不高的孔系加工。II心軸和塊規(guī)找正法。如圖3-14所示，鏜第一排孔時(shí)將精密心軸插入主軸孔內(nèi)（或直接利用鏜床主軸），然后根據(jù)孔和定位基準(zhǔn)的距離組合一定尺寸的塊規(guī)來(lái)校正主軸位置。校正時(shí)用塞尺測(cè)量塊規(guī)與心軸之間的間隙，以避免塊規(guī)與心軸直接接觸而損傷塊規(guī)（圖3-14a）。鏜第二排孔時(shí)，分別在機(jī)床主軸和已加工孔中插入心軸，采用同樣的方法來(lái)校正主軸軸線的位置圖（3-14b）。這種找正法的孔心距精度可達(dá)土0.03mm。圖3-14用心軸和塊規(guī)找正a）第一工位b）第二工位1—心軸2—鏜床主軸3—塊規(guī)4—塞尺5—鏜床工作臺(tái)III樣板找正法。如圖3-15所示，用10?20mm厚的鋼板按箱體的孔系關(guān)系制造樣板1，樣板上的孔距精度較箱體孔系的孔距精度高（一般為土0.01mm），樣板上的孔徑較工件孔徑大，以便于鏜桿通過(guò)。樣板上孔徑尺寸精度要求不高，但有較高的形狀精度和較細(xì)的表面粗糙度。使用時(shí)將樣板準(zhǔn)確地裝到工件上（垂直于各孔的端面），，在機(jī)床主軸上裝一個(gè)千分表2，按樣板逐個(gè)找正主軸位置，換上鏜刀即可加工。此法加工中找正迅速，不易出錯(cuò)，孔距精度可達(dá)土0.05mm，且樣板成本低（僅為鏜模成本的1/7?1/9），常用于小批量大型箱體的加工。圖3-15樣板找正法坐標(biāo)法坐標(biāo)法鏜孔是加工前先將圖紙上被加工孔系間的孔距尺寸及其公差換算為以機(jī)床主軸中心為原點(diǎn)的相互垂直的坐標(biāo)尺寸及公差，加工時(shí)借助于機(jī)床設(shè)備上的測(cè)量裝置，調(diào)整機(jī)床主軸與工件在水平與垂直方向的相對(duì)位置，從而保證孔距精度的一種鏜孔方法。進(jìn)行尺寸換算時(shí)，可利用三角幾何關(guān)系及工藝尺寸鏈理論推算，復(fù)雜時(shí)可由計(jì)算機(jī)應(yīng)用相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算程序完成。坐標(biāo)法鏜孔的孔距精度取決于坐標(biāo)位移精度，歸根結(jié)底取決于機(jī)床坐標(biāo)測(cè)量裝置的精度。目前，生產(chǎn)實(shí)際中采用坐標(biāo)法加工孔系的機(jī)床有兩類：一類如坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鏜銑床或加工中心，自身具有精確的坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，可進(jìn)行高精度的坐標(biāo)位移、定位及測(cè)量等坐標(biāo)控制；另一類沒(méi)有精密坐標(biāo)位移及測(cè)量裝置，如普通鏜床等。用前一類機(jī)床加工孔系，孔距精度主要由機(jī)床本身的坐標(biāo)控制精度決定。用后一類機(jī)床加工孔系，往往采用相應(yīng)的工藝措施以保證坐標(biāo)位移精度，較常用的有：I利用百分表與塊規(guī)測(cè)量裝置。圖3-16為在普通鏜床上用百分表1和塊規(guī)2調(diào)整主軸垂直坐標(biāo)和工作臺(tái)水平坐標(biāo)的示意圖，所控制的位置精度可達(dá)土0.02?0.04mm。該法調(diào)整難度大且效率低，僅用于單件小批量生產(chǎn)。圖3-16在普通鏜床上用坐標(biāo)法加工孔系1—百分表2—塊規(guī)II加裝精密測(cè)量裝置。該方法是在普通機(jī)床上加裝一套由金屬線紋尺和光學(xué)讀數(shù)頭組成的精密長(zhǎng)度測(cè)量裝置。該裝置操作方便，精度較高，光學(xué)讀數(shù)頭的讀數(shù)精度為0.01mm，可將普通鏜床的位移定位精度提高到0.02mm左右。這種方法提高了普通機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件位移測(cè)量精度，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，應(yīng)用廣泛。采用坐標(biāo)法加工孔系時(shí)，應(yīng)特別注意基準(zhǔn)孔和鏜孔順序的選擇，否則，坐標(biāo)尺寸的累積誤差會(huì)影響孔距精度?；鶞?zhǔn)孔應(yīng)選擇本身尺寸精度高、表面粗糙度值小的孔，以使在加工過(guò)程中可方便地校驗(yàn)其坐標(biāo)尺寸。有孔距精度要求的兩孔應(yīng)連在一起加工以減少累積誤差；加工中盡可能使工作臺(tái)向一個(gè)方向移動(dòng)，避免工作臺(tái)往復(fù)移動(dòng)而由進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙造成累積誤差。鏜模法鏜模法加工孔系是利用鏜模板上的孔系保證工件上孔系位置精度的一種方法，在中批生產(chǎn)和大批大量生產(chǎn)中被廣泛采用。鏜孔時(shí)，工件裝夾在鏜模上，鏜桿被支撐在鏜模的導(dǎo)套里，由導(dǎo)套引導(dǎo)鏜桿在工件的正確位置上鏜孔。當(dāng)用兩個(gè)或兩個(gè)以上的支架引導(dǎo)鏜桿時(shí)鏜桿與機(jī)床主軸大多采用浮動(dòng)連接，這種情況下機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度對(duì)加工精度影響很小，孔距精度主要取決于鏜模的制造精度。圖3-17為鏜桿與機(jī)床主軸浮動(dòng)連接的一種結(jié)構(gòu)形式。用鏜模法加工孔系時(shí)，工藝系統(tǒng)的剛度大大提高，有利于多刀同時(shí)切削，定位加緊迅速，節(jié)省了找正、調(diào)整等輔助時(shí)間，生產(chǎn)效率高。當(dāng)然，由于鏜模自身存在制造誤差，導(dǎo)套與鏜桿之間存在間隙和磨損，故孔系的加工精度不會(huì)很高，孔距精度一般為土0.05mm,同軸度和平行度可達(dá)0.02~0.05mm。另外，鏜模精度高、制造成本高、周期長(zhǎng)，所以鏜模法主要適合于批量生產(chǎn)的中小型箱體。圖3-17鏜桿浮動(dòng)聯(lián)接頭⑵同軸孔系的加工同軸孔系的加工主要是保證各孔的同軸度精度。成批生產(chǎn)中，般采用鏜模法，所以同軸度精度由鏜模保證。單件小批量生產(chǎn)中，同軸度精度的保證可采取如下的工藝方法：利用已加工孔作支承導(dǎo)向如圖3-18所示，當(dāng)加工箱壁相距較近的同軸孔時(shí)，箱體前壁上的孔加工完畢后，在孔內(nèi)裝一導(dǎo)向套，支承和引導(dǎo)鏜桿加工后壁上的孔，以保證兩孔的同軸度要求。圖3-18利用已加工孔作支承導(dǎo)向利用鏜床后立柱上的導(dǎo)向套支承導(dǎo)向這種方法鏜桿兩端支承，剛性好，但調(diào)整麻煩，鏜桿較長(zhǎng)，往往用于大型箱體的加工。采用調(diào)頭鏜當(dāng)箱體箱壁上的同軸孔相距較遠(yuǎn)時(shí)，采用調(diào)頭鏜較為合適。加工時(shí)，工件一次裝夾完，鏜好一端的孔后，將鏜床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)1800,再鏜另一端的孔?？紤]到調(diào)整工作臺(tái)回轉(zhuǎn)后會(huì)帶來(lái)誤差，所以實(shí)際加工中一般用工藝基面校正，具體方法如下：鏜孔前用裝在鏜桿上的百分表對(duì)箱體上的與所鏜孔軸線平行的工藝基面進(jìn)行校正，使其和鏜桿軸線平行，如圖3-19a所示。當(dāng)加工完A壁上的孔后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)1800，并用鏜桿上的百分表沿此工藝基面重新校正，如圖3-19b所示。校正時(shí)使鏜桿軸線與A壁上的孔軸線重合，再鏜B壁上的孔。圖3-19調(diào)頭鏜對(duì)工件的校正⑶交叉孔系的加工交叉孔系的加工主要技術(shù)要求是控制相關(guān)孔的垂直度誤差。成批生產(chǎn)中多采用鏜模法，垂直度誤差主要由鏜模保證。單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般靠普通鏜床工作臺(tái)上的900對(duì)準(zhǔn)裝置，該裝置是擋塊結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)精度低（T68的出廠精度為0.04mm/900mm，相當(dāng)于8〃），所以還要借助找正來(lái)加工。找正方法如圖3-20所示，在已加工孔中插入心棒，然后將工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)900，搖動(dòng)工作臺(tái)用百分表找正。圖3-20找正法加工交叉孔系3.2.3箱體機(jī)械加工工藝過(guò)程分析箱體零件機(jī)械加工工藝過(guò)程箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工表面多，但主要加工表面是平面和孔通常平面的加工精度相對(duì)來(lái)說(shuō)較易保證，而精度要求較高的支承孔以及孔與孔之間、孔與平面之間的相互位置精度則較難保證，往往是箱體加工的關(guān)鍵。所以在制定箱體加工工藝過(guò)程時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮如保證孔的自身精度及孔與孔、平面之間的相互位置精度，尤其要注意重要孔與重要的基準(zhǔn)平面（常作為裝配基面、定位基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)）之間的關(guān)系。當(dāng)然，所制定的工藝過(guò)程還應(yīng)適合箱體生產(chǎn)批量和工廠具備的條件。表3-4為某車床主軸箱（圖3-10）的大批生產(chǎn)工藝過(guò)程。表3-4某主軸箱大批生產(chǎn)工藝過(guò)程序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)1鑄造10精镋各縱向孔頂面A及兩工藝孔2時(shí)效11精镋主軸孔I頂面A及兩工藝孔3油漆12加工橫向孔及各面上的次要孔4銑頂面AI孔與II孔13磨B、C導(dǎo)軌面及前面D頂面A及兩工藝孔5鉆、擴(kuò)、鉸2-08H7工藝孔頂面積A及外形14將2-08H7及4-07.8mm均擴(kuò)鉆至08.5mm，攻6-M106銃兩端面E、F及前面D頂面A及兩個(gè)工藝孔7銑導(dǎo)軌面B、C頂面A及兩個(gè)工藝孔15清洗、去毛刺、倒角磨頂面A導(dǎo)軌面B、C16檢驗(yàn)9粗鏜各縱向孔頂面A及兩個(gè)工藝孔箱體類零件機(jī)械加工工藝過(guò)程分析⑴擬定箱體類零件機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本原則為：先面后孔的加工順序箱體類零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來(lái)加工孔。因?yàn)橄潴w孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準(zhǔn)加工好平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣既能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)可以使孔的加工余量均勻。由于箱體上的孔一般分布在外壁和中間隔壁的平面上的，先加工平面，可切去鑄件表面的凹凸不平及夾砂等缺陷，這不僅有利于以后工序的孔加工（例如，鉆孔時(shí)可減少鉆頭引偏），也有利于保護(hù)刀具、對(duì)刀和調(diào)整。表3-4中主軸箱大批生產(chǎn)時(shí)，先將頂面A磨好后才能加工孔系。加工階段粗、精分開箱體重要加工表面都要分為粗、精加工兩個(gè)階段，這樣減小或避免粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和切削熱對(duì)加工精度的影響，以保證加工質(zhì)量；粗、精加工分開還可以根據(jù)不同的加工特點(diǎn)和要求，合理選擇加工設(shè)備，便于低精度、高功率設(shè)備充分發(fā)揮其功能，而高精度設(shè)備則可以延長(zhǎng)使用壽命，提高了經(jīng)濟(jì)效益；粗、精加工分開也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免浪費(fèi)，但是，對(duì)單件小批量的箱體加工，如果從工序上嚴(yán)格區(qū)分粗、精加工，則機(jī)床、夾具數(shù)量要增加，工件運(yùn)輸工作量也會(huì)增加，所以實(shí)際生產(chǎn)中多將粗、精加工在一道工序內(nèi)完成，但要采取一定的工藝措施，如粗加工后將工件松開一點(diǎn)，然后再用較小的夾緊力夾緊工件，使工件因夾緊力而產(chǎn)生的彈性變形在精加工前得以恢復(fù)。工序間安排時(shí)效處理箱體毛坯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造內(nèi)應(yīng)力較大。為了消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形，保持精度的穩(wěn)定，鑄造之后要安排人工時(shí)效處理。主軸箱體人工時(shí)效的規(guī)范為：加熱到500~550°C,加熱速度50~120°C/h，保溫4~6h,冷卻速度W30°C/h,出爐溫度W200C。普通精度的箱體，一般在鑄造之后安排一次人工時(shí)效處理。對(duì)一些高精度的箱體或形狀特別復(fù)雜的箱體，在粗加工之后還要安排一次人工時(shí)效處理，以消除粗加工所造成的殘余應(yīng)力。有些精度要求不高的箱體毛坯，有時(shí)不安排時(shí)效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運(yùn)輸時(shí)間，使之進(jìn)行自然時(shí)效。選擇箱體上的重要基準(zhǔn)孔作粗基準(zhǔn)箱體零件的粗基準(zhǔn)一般都采用它上面的重要孔作粗基準(zhǔn)，如主軸箱都用主軸孔作粗基準(zhǔn)。⑵箱體零件加工的具體工藝問(wèn)題粗基準(zhǔn)的選擇雖然箱體類零件一般都采用重要孔為粗基準(zhǔn)，隨著生產(chǎn)類型不同實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件裝夾方式是不同的。中小批生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度較低，一般采用劃線裝夾，加工箱體平面時(shí)，按線找正裝夾工件即可。大批大量生產(chǎn)時(shí)，毛坯精度較高，可采用圖3-21所示的夾具裝夾。先將工件放在支承1、3、5上，使箱體側(cè)面緊靠支架4，箱體一端靠住擋銷6，這就完成了預(yù)定位。此時(shí)將液壓控制的兩短軸7伸入主軸孔中，每個(gè)短軸上的三個(gè)活動(dòng)支柱8分別頂住主軸孔內(nèi)的毛面，將工件抬起。離開1、3、5支承面，使主軸孔軸線與夾具的兩短軸軸線重合，此時(shí)主軸孔即為定位基準(zhǔn)。為了限制工件繞兩短軸7轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，在工件抬起后，調(diào)節(jié)兩可調(diào)支承10，通過(guò)用樣板校正I軸孔的位置，使箱體頂面基本成水平。再調(diào)節(jié)輔助支承2,使其與箱體底面接觸，使得工藝系統(tǒng)剛度得到提高。然后再將液壓控制的兩夾緊塊11伸入箱體兩端孔內(nèi)壓緊工件，即可進(jìn)行加工。圖3-21以主軸孔為粗基準(zhǔn)銑頂面的夾具精基準(zhǔn)的選擇箱體加工精基準(zhǔn)的選擇與生產(chǎn)批量大小有關(guān)。單件小批生產(chǎn)用裝配基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)。圖3-10車床主軸箱單件小批加工孔系時(shí)，選擇箱體底面導(dǎo)軌B、C面作為定位基準(zhǔn)。B、C面既是主軸孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也與箱體的主要縱向孔系、端面、側(cè)面有直接的位置關(guān)系，故選擇導(dǎo)軌面B、C作為定位基準(zhǔn)，不僅消除了基準(zhǔn)不重合誤差，而且在加工各孔時(shí)，箱口朝上，便于安裝調(diào)整刀具、更換導(dǎo)向套、測(cè)量孔徑尺寸、觀察加工情況和加注切削液等。這種定位方式的不足之處是刀具系統(tǒng)的剛度較差。加工箱體中間壁上的孔時(shí)，為了提高刀具系統(tǒng)的剛度，應(yīng)當(dāng)在箱體內(nèi)部相應(yīng)的部位設(shè)計(jì)鏜桿導(dǎo)向支承。由于箱體底部是封閉的，中間支承只能用如圖3-22所示的吊架從箱體頂面的開口處伸入箱體內(nèi)，每加工一件需裝卸一次，吊架剛性差，制造精度較低，經(jīng)常裝卸也容易產(chǎn)生誤差且使加工的輔助時(shí)間增加，因此這種定位方式只適用于單件小批生產(chǎn)。圖3-22吊架式鏜模夾具大批量生產(chǎn)是采用一面雙孔坐定位基準(zhǔn)。大批量生產(chǎn)的主軸箱常以頂面和兩定位銷孔為精基準(zhǔn)，如圖3-23所示。這種定位方式，箱口朝下，中間導(dǎo)向支架可固定在夾具上。由于簡(jiǎn)化了夾具結(jié)構(gòu)，提高了夾具的剛度，同時(shí)工具的裝卸也比較方便因而提高了孔系的加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。這一定位方式也存在一定的問(wèn)題，由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合誤差。為保證箱體的加工精度，必須提高作為定位基準(zhǔn)的箱體頂面和兩定位銷孔的加工精度。因此，大批大量生產(chǎn)的主軸工藝過(guò)程中，安排了磨A面工序，要求嚴(yán)格控制頂面A的平面度和A面至底面、A面至主軸孔軸心線的尺寸精度與平行度,并將兩定位銷孔通過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸等工序使其直徑精度提高到H7,增加了箱體加工的工作量。此外，這種定位方式的箱口朝下，還不便在加工中直接觀察加工情況，也無(wú)法在加工中測(cè)量尺寸和調(diào)整刀具（實(shí)際生產(chǎn)中采用定孔徑刀具直接保證加工精度）。圖3-23一面兩孔定位的鏜模所用設(shè)備因批量不同而異單件小批生產(chǎn)一般都在通用機(jī)床上加工，各工序原則上靠工人技術(shù)熟練程度和機(jī)床工作精度來(lái)保證。除個(gè)別必須用專用夾具才能保證質(zhì)量的工序（如孔系加工）外，一般很少采用專用夾具。而大批量箱體的加工則廣泛采用組合加工機(jī)床、專用鏜床等。專用夾具也用得很多，這就大大地提高了生產(chǎn)率。3.2.4箱體零件的數(shù)控加工箱體零件大量生產(chǎn)時(shí)，多采用由組合機(jī)床與輸送裝置組成的自動(dòng)線進(jìn)行加工，我國(guó)目前在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等行業(yè)中，較廣泛地采用了自動(dòng)線加工工藝?，F(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，多品種、小批量的生產(chǎn)已逐步占據(jù)主導(dǎo)地位像機(jī)床制造行業(yè)，為了適應(yīng)市場(chǎng)需要，品種與規(guī)格需經(jīng)常變化。顯然，品種與規(guī)格的變化必然導(dǎo)致箱體零件結(jié)構(gòu)與尺寸的改變，這樣就不能采用高效率的自動(dòng)線加工工藝。但如果采用普通機(jī)床加工，則占用設(shè)備多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高。為了解決這一矛盾，現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)大多利用功率大、功能多的精密“加工中心”機(jī)床組織生產(chǎn)。所謂“加工中心”，就是帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控鏜銑床。圖3-24是立式與臥式加工中心外形示意圖。各種刀具都存放在刀庫(kù)內(nèi)工序轉(zhuǎn)換、刀具和切削參數(shù)選擇、各執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)都由程序控制來(lái)自動(dòng)進(jìn)行。加工中心可對(duì)工件各個(gè)表面連續(xù)完成鉆、擴(kuò)、鏜、銑锪、鉸、攻螺紋等多種工序，而且各工序理論上可以按任意順序安排。a）立式加工中心b）臥式加工中心圖3-24加工中心外形示意圖箱體零件的數(shù)控加工與普通機(jī)床加工工藝原則上是一致的，如先面后孔的加工順序、粗精基準(zhǔn)選擇原則等，都與普通加工一樣。但為了發(fā)揮數(shù)控機(jī)床或加工中心位移、定位精度高，能自動(dòng)按程序運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，箱體零件的數(shù)控加工與普通加工也有不同之處，有關(guān)問(wèn)題讀者可查閱相關(guān)參考資料。3.3套筒零件加工3.3.1概述套筒類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)器中套筒零件的應(yīng)用非常廣泛，常見的套筒零件有液壓系統(tǒng)中的液壓缸、內(nèi)燃機(jī)上的氣缸套、支承回轉(zhuǎn)軸的各種形式的滑動(dòng)軸承夾具中的導(dǎo)向套等，如圖3-25所示。套筒類零件一般功用為支承和導(dǎo)向。圖3-25常見的套筒零件a）、b）滑動(dòng)軸承c）鉆套d）軸承襯套e）氣缸套f）液壓缸套筒零件由于用途不同，其結(jié)構(gòu)和尺寸有著較大的差異，但仍有其共同特點(diǎn)：零件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，主要表面為同軸要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面；多為薄壁件，容易變形；零件尺寸大小各異，但長(zhǎng)度一般大于直徑，長(zhǎng)徑比大于5的深孔比較多。套筒類零件的技術(shù)要求套筒零件各主要表面在機(jī)器中所起的作用不同，其技術(shù)要求差別較大，主要技術(shù)要求大致如下：（1） 內(nèi)孔的技術(shù)要求。內(nèi)孔是套筒零件起支承和導(dǎo)向作用最主要的表面，通常與運(yùn)動(dòng)著的軸、刀具或活塞相配合。其直徑尺寸精度一般為IT7,精密軸承套為IT6；形狀公差一般應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，較精密的套筒應(yīng)控制在孔徑公差的1/3?1/2,甚至更小。對(duì)長(zhǎng)套筒除了有圓度要求外，還對(duì)孔的圓柱度有要求。套筒零件的內(nèi)孔表面粗糙度Ra為2.5?0.16um,某些精密套筒要求更高，Ra值可達(dá)0.04umo（2） 外圓的技術(shù)要求。外圓表面一般起支承作用，通常以過(guò)渡或過(guò)盈配合與箱體或機(jī)架上的孔相配合。外圓表面直徑尺寸精度一般為IT6?IT7,形狀公差應(yīng)控制在外徑公差以內(nèi)，表面粗糙度Ra為5?0.63umo（3） 各主要表面間的相互位置精度內(nèi)外圓之間的同軸度。若套筒是裝入機(jī)座上的孔之后再進(jìn)行最終加工，這時(shí)對(duì)套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求較低；若套筒是在裝配前進(jìn)行最終加工則同軸度要求較高，一般為0.01?0.05mm?？纵S線與端面的垂直度。套筒端面如果在工作中承受軸向載荷,或是作為定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，這時(shí)端面與孔軸線有較高的垂直度或端面圓跳動(dòng)要求，一般為0.02?0.05mm。套筒類零件的材料要求與毛坯套筒零件常用材料是鑄鐵、青銅、鋼等。有些要求較高的滑動(dòng)軸承，為節(jié)省貴重材料而采用雙金屬結(jié)構(gòu)，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套筒內(nèi)部澆注一層巴氏合金等材料，用來(lái)提高軸承壽命。套筒零件毛坯的選擇，與材料、結(jié)構(gòu)尺寸、生產(chǎn)批量等因素有關(guān)直徑較?。ㄈ鏳〈20mm）的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，或?qū)嵭蔫T件。直徑較大的套筒，常選用無(wú)縫鋼管或帶孔鑄、鍛件。生產(chǎn)批量較小時(shí)，可選擇型材、砂型鑄件或自由鍛件；大批量生產(chǎn)則應(yīng)選擇高效率、高精度毛坯，必要時(shí)可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝。3.3.2套筒類零件加工工藝分析下面以液壓缸為例，來(lái)說(shuō)明套筒零件的加工工藝過(guò)程及其特點(diǎn)。套筒零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程液壓系統(tǒng)中液壓缸體是比較典型的長(zhǎng)套筒零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壁薄容易變形。如圖3—26所示為某液壓缸體，其主要技術(shù)要求為：①內(nèi)孔必須光潔，無(wú)縱向刻痕；②內(nèi)孔圓柱度誤差不大于0.04mm；③內(nèi)孔軸線的直線度誤差不大于0.15mm；④端面與內(nèi)孔軸線的垂直度不大于0.03mm；⑤內(nèi)孔對(duì)兩端支承外圓（O82h6）的同軸度誤差不大于0.04mm；⑥若為鑄件，組織應(yīng)緊密，不得有砂眼，針孔及疏松，必要時(shí)要用泵驗(yàn)漏。該液壓缸體加工面比較少，加工方法變化不大，其加工工藝過(guò)程見表3—5。;圖3—26液壓缸體簡(jiǎn)圖表3—5液壓缸體加工工藝過(guò)程序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位與夾緊1配料無(wú)縫鋼管切斷2車車端面及倒角；三爪卡盤夾一端,搭中心架托外圓車?82mm外圓到?88mm及M88xl.5mm螺紋（工藝圓）；三爪卡盤夾一端,大頭頂尖頂另一端調(diào)頭車?82mm外圓到?84mm；三爪卡盤夾一端,大頭頂尖頂另一端車端面及倒角取總長(zhǎng)1686mm.（留加工余量1mm）。三爪卡盤夾一端,搭中心架托?84mm處3深孔推鏜半精推鏜孔到?68mm；一端用M88X1.5mm.螺紋固定在夾具中，另一端搭中心架托?84mm處精推鏜孔到?69.85mm；精鉸（浮動(dòng)鏜刀鏜孔）到?70H11,表面粗糙度Ra2.5um4滾壓孔用滾壓頭滾O70H11,表面粗糙度Ra0.32um。一端螺紋固定在夾具中,另一端搭中心架5車車去工藝螺紋，車O82h6到尺寸，割R7槽。軟爪夾一端,以孔定位頂另一端鏜內(nèi)錐孔1°30/及車端面。軟爪夾一端,中心架托另一端（百分表找正孔）調(diào)頭，車82h6到尺寸，割R7槽。軟爪夾一端,頂另一端鏜內(nèi)錐孔1°30/及車端面取總長(zhǎng)1685mm。軟爪夾一端,中心架托另一端（百分表找正孔）套筒零件機(jī)械加工工藝分析⑴液壓油缸體的技術(shù)要求該液壓缸體主要加工表面為①70H11mm的內(nèi)孔及①82h6mm兩端外圓，尺寸精度、形狀精度要求較高。為保證活塞在液壓缸體內(nèi)移動(dòng)順利且不漏油，還特別要求內(nèi)孔光潔無(wú)劃痕，不許用研磨劑研磨兩端面對(duì)內(nèi)孔有垂直度要求，外圓面中間為非加工面，但A、B兩端外圓要求加工至①82h6mm，且A、B兩端外圓的中心線要作為內(nèi)孔的基準(zhǔn)。⑵加工方法的選擇從上述工藝過(guò)程中可見套筒零件主要表面的加工多采用車或鏜削加工；為提高生產(chǎn)率和加工精度也可采用磨削加工?？准庸し椒ǖ倪x擇比較復(fù)雜，需要考慮生產(chǎn)批量、零件結(jié)構(gòu)及尺寸、精度和表面質(zhì)量的要求、長(zhǎng)徑比等因素。對(duì)于精度要求較高的孔往往需要采用多種方法順次進(jìn)行加工，如根據(jù)該液壓缸的精度需要，內(nèi)孔的加工方法及加工順序?yàn)榘刖嚕ò刖歧M孔）——精車（精推鏜孔）——精鉸（浮動(dòng)鏜）——滾壓孔。⑶保證套筒零件表面位置精度的方法套筒零件主要加工表面為內(nèi)孔、外圓表面，其加工中主要要解決的問(wèn)題是如何保證內(nèi)孔和外孔的同軸度以及端面對(duì)孔軸線的垂直度要求。因此，套筒零件加工過(guò)程中的安裝是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。為保證各表面間的相互位置精度通常要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。套筒零件的粗精車（鏜）內(nèi)外圓一般在臥式車床或立式車床上進(jìn)行，精加工也可以在磨床上進(jìn)行。此時(shí)，常用三爪卡盤或四爪卡盤裝夾工件如圖3-27a、b,且經(jīng)常在一次安裝中完成內(nèi)外表面的全部加工。這種安裝方式可以消除由于多次安裝而帶來(lái)的安裝誤差，保證零件內(nèi)外圓的同軸度及端面與軸心線的垂直度。對(duì)于凸緣的短套筒,可先車凸緣端,然后調(diào)頭夾壓凸緣端,這種裝夾方式可防止因套筒剛度降低而產(chǎn)生變形（圖3-27c）。但是，這種方法由于工序比較集中,對(duì)尺寸較大的（尤其是長(zhǎng)徑比較大）套筒安裝不方便故多用于尺寸較小套筒的車削加工。圖3-27短套筒的安裝以內(nèi)孔與外孔互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工以提高同軸度。I.以精加工好的內(nèi)孔作為定位基面，用心軸裝夾工件并用頂尖支承軸心。由于夾具（心軸）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且制造安裝誤差比較小因此可以保證比較高的同軸度要求，是套筒加工中常見的裝夾方法II.以外圓作精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。采用這種方法裝夾工件迅速可靠，但因卡盤定心精度不高，且易使套筒產(chǎn)生夾緊變形，故加工后工件的形狀與位置精度較低。若要獲得較高的同軸度，則必須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液性塑料夾具，經(jīng)過(guò)修磨的三爪卡盤和“軟爪”等。⑷防止套筒變形的工藝措施套筒零件由于壁薄，加工中常因夾緊力、切削力、內(nèi)應(yīng)力和切削熱的作用而產(chǎn)生變形。故在加工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行。使粗加工產(chǎn)生的熱變形在精加工中得到糾正。并應(yīng)嚴(yán)格控制精加工的切削用量，以減小零件加工時(shí)的形變。減少夾緊力的影響，工藝上可以采取以下措施：改變夾緊力的方向，即將徑向夾緊為軸向夾緊，使夾緊力作用在工件剛性較強(qiáng)的部位；當(dāng)需要徑向夾緊時(shí)，為減小夾緊變形和使變形均勻，應(yīng)盡可能使用徑向夾緊力沿圓周均勻分布，加工中可用過(guò)度套或彈性套及扇形爪來(lái)滿足要求；或者制造工藝凸邊或工藝螺紋，以減小夾緊變形。為減少熱處理變形的影響，熱處理工序應(yīng)置于粗加工之后、精加工之前，以便使熱處理引起的形變?cè)诰庸ぶ械靡约m正。深孔加工套筒類零件因使用要求與結(jié)構(gòu)需要，有時(shí)會(huì)有深孔。套筒零件的深孔加工與車床主軸的深孔加工（前述）方法及其特點(diǎn)基本一致，下面就其共性問(wèn)題作一簡(jiǎn)要討論?？椎拈L(zhǎng)度與直徑之比L/D〉5時(shí)，一般稱為深孔。深孔按長(zhǎng)徑比又可分為以下三類：L/D=5?20屬一般深孔。如各類液壓剛體的孔。這類孔在臥式車床、鉆床上用深孔刀具或接長(zhǎng)的麻花鉆就可以加工。L/D=20?30屬中等深孔。如各類機(jī)床主軸孔。這類孔在臥式車床上必須是用深孔刀具加工。L/D=30?100屬特殊深孔。如槍管、炮管、電機(jī)轉(zhuǎn)子等。這類孔必須使用深孔機(jī)床或?qū)Ｓ迷O(shè)備，并使用深孔刀具加工。⑴深孔加工的具體特點(diǎn)鉆深孔時(shí)，要從孔中排出大量切屑，同時(shí)又要向切削區(qū)注放足夠的切削液。普通鉆頭由于排屑空間有限，切削液進(jìn)出通道沒(méi)有分開無(wú)法注入高壓切削液。所以，冷卻、排屑是相當(dāng)困難的。另外，孔越深，鉆頭就越長(zhǎng)，刀桿剛性也越差，鉆頭易產(chǎn)生歪斜，影響加工精度和生產(chǎn)率的提高。所以，深孔加工中必須首先解決排屑、導(dǎo)向和冷卻這幾個(gè)主要問(wèn)題，以保證鉆孔精度，保持刀具正常工作，提高刀具壽命和生產(chǎn)率。當(dāng)深孔的精度要求較高時(shí)，鉆削后還要進(jìn)行深孔鏜削或深孔鉸削深孔鏜削與一般鏜削不同，它所使用的機(jī)床仍是深孔鉆床，在鉆桿上裝上深孔鏜刀頭，即可進(jìn)行粗、精鏜削。深孔鉸削是在深孔鉆床上對(duì)半精鏜后的深孔進(jìn)行精加工的方法。⑵深孔加工時(shí)的排屑方式內(nèi)冷外排屑方式，高壓冷卻液從鉆桿內(nèi)孔注入，由刀桿與孔壁之間的空隙匯同切屑一起排出，見圖3-28a。這種外排屑方式的特點(diǎn)是：刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需用專用設(shè)備和專用輔具。排屑空間大，但切屑排出時(shí)易劃傷孔壁，孔面粗糙度值較大。適合于小直徑深孔鉆及深孔套料鉆。內(nèi)排屑方式，高壓切削液從刀桿外圍與工件孔壁間流入，在鉆桿內(nèi)孔匯同切屑一同排出，見圖3—28b。圖3－28深孔加工時(shí)的排屑方式內(nèi)排屑方式的特點(diǎn)是：可增大刀桿外徑，提高刀桿剛度，有利于提高進(jìn)給量和生產(chǎn)率。采用高壓切削液將切屑從刀桿中沖出來(lái)，冷卻排屑效果好，也有利于刀桿的穩(wěn)定，從而提高孔的精度和降低孔的表面粗糙度值。但機(jī)床必須裝有受液器與液封，并須預(yù)設(shè)一套供液系統(tǒng)。⑶深孔加工方式。深孔加工時(shí)、由于工件較長(zhǎng)，工件安裝常采用“以?shī)A一托”的方式，工件與刀具的運(yùn)動(dòng)形式有以下三種。工件旋轉(zhuǎn)、刀具不轉(zhuǎn)只作進(jìn)給。這種加工方式多在臥式車床上用深孔刀具或用接長(zhǎng)的麻花鉆加工中小型套筒類與軸類零件的深孔時(shí)應(yīng)用。工件旋轉(zhuǎn)、刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給。這種加工方式大多在深孔鉆鏜床上和深孔刀具加工大型套筒類零件及軸類零件的深孔。這種加工方式由于鉆削速度高，因此鉆孔精度及生產(chǎn)率較高。工件不轉(zhuǎn)刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給。這種鉆孔方式主要應(yīng)用在工件特別大且笨重，工件不宜轉(zhuǎn)動(dòng)或孔的中心線不在旋轉(zhuǎn)中心上。這種加工方式易產(chǎn)生孔軸線的歪斜，鉆孔精度較差。3.4圓柱齒輪加工3.4.1．概述圓柱齒輪的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的零件之一，它的功用是按規(guī)定的比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。圓柱齒輪因使用要求不同而有不同形狀，可以將它們分成是由輪齒和輪體兩部分構(gòu)成。按照輪齒的形式，齒輪可分為直齒斜齒和人字齒等；按照輪體的結(jié)構(gòu)，齒輪可大致分為盤形齒輪、套類齒輪、軸類齒輪、內(nèi)齒輪、扇形齒輪和齒條等。圓柱齒輪的材料及毛坯齒輪的材料種類很多。對(duì)于低速、輕載或中載的一些不重要的齒輪，常用45鋼制作，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，可改善金相組織和可加工性，一般對(duì)齒面進(jìn)行表面淬火處理。對(duì)于速度較高，受力較大或精度較高的齒輪，常采用20Cr、40Cr、20CrMnTi等合金鋼。其中40Cr晶粒細(xì)，淬火變形小。20CrMnTi采用滲碳淬火后，可使齒面硬度較高，心部韌性較好和抗彎性較強(qiáng)。38CrMoAl經(jīng)滲氮后，具有高的耐磨性和耐腐蝕性，用于制造高速齒輪。鑄鐵和非金屬材料可用于制造輕載齒輪。齒輪毛坯的形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且強(qiáng)度要求較低的齒輪。鍛造毛坯用于強(qiáng)度要求較高、耐磨、耐沖擊的齒輪。直徑大于400~600mm的齒輪常用鑄造毛坯。圓柱齒輪的技術(shù)要求⑴齒輪傳動(dòng)精度漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)(GB10095--88)對(duì)齒輪及齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)，第1級(jí)的精度最高，第12級(jí)的精度最低，按照誤差的特性及對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，將齒輪的各項(xiàng)公差和極限偏差分成I、II、III三個(gè)公差組，分別評(píng)定運(yùn)動(dòng)精度、工作平穩(wěn)性精度和接觸精度。運(yùn)動(dòng)精度要求能準(zhǔn)確傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比恒定；工作平穩(wěn)性要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，少無(wú)沖擊、振動(dòng)和噪聲；接觸精度要求齒輪傳遞動(dòng)力時(shí)，載荷沿齒面分布均勻。有關(guān)齒輪精度的具體規(guī)定讀者可參看國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。⑵齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙是指齒輪嚙合時(shí)，輪齒非工作表面之間的法向間隙。為使齒輪副正常工作，齒輪嚙合時(shí)必須有一定的齒側(cè)間隙，以便貯存潤(rùn)