轴类零件机械加工技术探究

2016-07-12张国全

大科技 2016年17期

关键词：轴类精车外圆

张国全

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司黑龙江哈尔滨 150066）

轴类零件机械加工技术探究

张国全

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司黑龙江哈尔滨 150066）

轴类零件主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件加工是机械加工中经常遇到的典型零件加工之一。主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。随着世界经济与科技技术的高速发展，机械制造产业的发展也愈发迅猛，而其中轴类零件加工技术也得到了很大的提高，为机械零件的生产带来了许多的便利。

零件；加工；技术

1 轴类零件加工的技术要求

1.1 几何形状精度和尺寸精度

在工业产品中，轴类零件适用于一个或多个数控基床加工零件维护操作中。轴类零件是五金配件中经常遇到的典型零件之一。①轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。②轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。

1.2 材料选择

轴类零件一般常用的材料有45钢、40Cr合金钢、轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，还有20CrMoTi、20Mn2B、20Cr等。轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有一些大型或结构复杂的轴，在质量允许时才采用铸件。由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。

1.3 轴类零件的毛坯

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

1.4 粗基准选择

有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。选择重要表面为粗基准为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。

1.5 表面粗糙度

由于热处理过程中材料的内应力得到释放，由胡克定律（应力－应变关系定律）可知必然会发生变形，轴类零件一般会发生弯曲变形。为消除故热处理变形，一般需要再进行半精加工和精加工。另一方面，如果轴的材料是碳钢或合金钢，热处理加热和冷却过程中，其表面会形成氧化皮，甚至会有部分氧化皮脱落。所以，热处理前要留加工余量，以便热处理后加工达到图纸规定的尺寸、表面粗糙度及形位公差要求。支承轴颈的表面粗糙度为0.16～0.63um，配合轴颈为0.63～2.5um。因为机器精密程度、运转速度等因素，致使轴类零件的表面粗糙度的要求也是不同的。

1.6 精基准选择

采用顶尖孔作为定位基准。这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。所以对于实心轴（锻件或棒料毛坯），粗加工之前，应先打顶尖孔，以后的工序都用顶尖孔定位。要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。

2 轴类零件加工的主要工艺要点

2.1 零件图工艺分析要点

需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。为保证中心孔精度，工件中心孔也不允许淬硬。为保证工件外圆的磨削精度，热处理后须安排研磨中心孔的工序，并要求达到较细的表面粗糙度。外圆磨削时，影响工件的圆度主要是由于二顶尖孔的同轴度，及顶尖孔的圆度误差。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

2.2 渗碳件加工工艺路线

渗碳件加工需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。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。

2.3 不同材料加工轴零件

精密氮化钢轴类零件的加工工艺路线：备料-锻造-正火（退火）-打顶尖孔-粗车-捌质-半精车、精车-低温时效-粗磨-氮化处理-次要表面加工-精磨-光磨。一般渗碳钢的轴类零件加工工艺路线：备料-锻造-正火-打顶尖孔-粗车-半精车、精车-渗碳（或碳氮共渗）-淬火、低温回火-粗磨-次要表面加工-精磨。一般精度调质钢的轴类零件加工工艺路线：备料-锻造-正火（退火）-打顶尖孔-粗车-调质-半精车、精车-表面淬火、回火-粗磨-次要表面加工-精磨。

2.4 常用的定位基准

轴向定位基准通常为轴肩（例如键槽的轴向定位基准），或者端面；径向定位基准通常为轴线（例如偏心轴的径向定位基准）。定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。选择产品图重要的面（此时是毛坯面）作为粗基准，加工其它的面，以保证下一工序时，重要的面的加工余量均匀、能保留组织细密的表面，位置尺寸容易保证。