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而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；
表面粗糙度Ra为0.4m；
支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01mm；
锥面接触率≥70%；
硬度要求45~50HRC。
该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。
端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm；
表面粗糙度Ra为0.8m。
它是安装卡盘的定位面。
为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。
空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015mm。
由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。
当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。
2．主轴加工的要点与措施
图5-3组合磨削
主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。
主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。
磨削前应提高精基准的精度。
保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。
为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面，如图5-3所示。
机床上有两个独立的砂轮架，精磨在两个工位上进行，工位Ⅰ精磨前、后轴颈锥面，工位Ⅱ用角度成形砂轮，磨削主轴前端支承面和短锥面。
主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。
以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合基准重合原则。
在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。
主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具，如图5-4所示。
夹具由底座1、支架2及浮动夹头3三部分组成，两个支架固定在底座上，作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块上，V形块镶有硬质合金，以提高耐磨性，并减少对工件轴颈的划痕，工件的中心高应正好等于磨头砂轮轴的中心高，否则将会使锥孔母线呈双曲线，影响内锥孔的接触精度。
后端的浮动卡头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内，工件尾端插于弹性套内，用弹簧将浮动卡头外壳连同工件向左拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面，限制工件的轴向窜动。
采用这种联接方式，可以保证工件支承轴颈的定位精度不受内圆磨床主轴回转误差的影响，也可减少机床本身振动对加工质量的影响。
主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。
但在主轴的加工过程中，随着通孔的加工，作为定位基准面的中心孔消失，工艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，如图5-4所示，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。
图5－4锥堵与锥套心轴
a）锥堵b）锥套心轴
3．CA6140车床主轴加工定位基准的选择
主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。
由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。
用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。
所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。
为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。
如车小端1∶20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；
在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；
在粗磨莫氏6号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；
粗、精磨两个支承轴颈的1∶12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；
最后精磨莫氏6号锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。
定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。
4．CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排
CA6140车床主轴主要加工表面是75h5、80h5、90g5、105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。
它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间，表面粗糙度Ra为0.4~0.8m。
主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等）；
半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；
精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等）。
在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车→调质（预备热处理）→半精车→精车→淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨。
综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：
外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。
图5－5磨主轴锥孔夹具
1—弹簧2—钢球3—浮动夹头4—弹性套内5—支架6—底座
当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。
对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。
这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。
但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的主要表面。
对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。
非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。
主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。
5．CA6140车床主轴加工工艺过程
表5-1列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。
生产类型：
大批生产；
材料牌号：
45号钢；
毛坯种类：
模锻件
表5-1大批生产CA6140车床主轴工艺过程
序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
1
备料
2
锻造
模锻
立式精锻机
3
热处理
正火
4
锯头
5
铣端面钻中心孔
毛坯外圆
中心孔机床
6
粗车外圆
顶尖孔
多刀半自动车床
7
调质
8
车大端各部
车大端外圆、短锥、端面及台阶
卧式车床
9
车小端各部
仿形车小端各部外圆
仿形车床
10
钻深孔
钻48mm通孔
两端支承轴颈
深孔钻床
11
车小端锥孔
车小端锥孔（配1∶20锥堵，涂色法检查接触率≥50%）
12
车大端锥孔
车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面
13
钻孔
钻大头端面各孔
大端内锥孔
摇臂钻床
14
局部高频淬火（90g5、短锥及莫氏6号锥孔）
高频淬火设备
15
精车外圆
精车各外圆并切槽、倒角
锥堵顶尖孔
数控车床
16
粗磨外圆
粗磨75h5、90g5、105h5外圆
组合外圆磨床
17
粗磨大端锥孔
粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥40%）
前支承轴颈及75h5外圆
内圆磨床
18
铣花键
铣89f6花键
花键铣床
19
铣键槽
铣12f9键槽
80h5及M115mm外圆
立式铣床
20
车螺纹
车三处螺纹（与螺母配车）
21
精磨外圆
精磨各外圆及E、F两端面
外圆磨床
22
粗磨外锥面
粗磨两处1∶12外锥面
专用组合磨床
23
精磨外锥面
精磨两处两处1∶12外锥面、D端面及短锥面
24
精磨大端锥孔
精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法检查接触率≥70%）
专用主轴锥孔磨床
25
钳工
端面孔去锐边倒角，去毛刺
26
检验
按图样要求全部检验
专用检具
三、丝杠加工工艺
丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。
所以，丝杠的加工从毛坯到成品的每道工序都要周密考虑，以提高其加工精度。
1、丝杠的分类
机床丝杠按其摩擦特性可分为三类:
即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。
由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。
滑动丝杠的牙型多为梯形。
这种牙型比三角形牙酬具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。
滚动丝杠义分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。
滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言，摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。
静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。
其螺纹牙形与标准梯形螺纹牙形相同。
但牙形高于同规格标准螺纹1.5～2倍，目的在于获得良好油封及提高承载能力。
但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。
2、丝杠的结构特点及技术要求
（1）丝杠结构的工艺特点
丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径d的比值很大，一般为20～50，刚性较差。
结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。
（2）精度等级
在国家标准GB785－65中，对普通梯形螺纹精度是按中径公差划分的。
共有五项基本参数：
即外径d、内径d1、中径d2、螺距t及牙形半角α/2。
由于丝杠要传递准确运动，因此，按JB2886－81规定，丝杠及螺距的精度，根据使用要求分为6个等级：
4、5、6、7、8、9（精度依次降低）。
各级精度丝杠应用范围如下：
4级为目前最高级，一般很少应用；
5级用于精密仪器及机密机床，如坐标镗床、螺纹磨床等；
6级用于精密仪器、精密机床和数控机床；
7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床；
8级用于一般机床，如卧式车床、铣床；
9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。
一般所说的精密丝杠是指5、6、7级丝杠。
精密丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠两种。
前者的耐磨性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杠车床。
滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为六个等级。
（3）技术要求
对于丝杠的技术要求可分为如下几项：
精度等级；
表面粗糙度；
单个螺距允差和定长上的累积允差；
中径圆度允差；
外径相等性允差；
外径圆跳动允差；
牙形半角允差；
中、外、内径允差等项。
3、材料的选择
丝杠材料的选择是保证丝杠质量的关键，一般要求是：
（1）具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。
（2）抗拉极限强度一般不低于588MPa。
图5－6SM8625丝杠车床的丝杠
（3）有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。
（4）材料硬度均匀，金相组织符合标准。
常用的材料有：
不淬硬丝杠常用T10A,T12A及45等；
淬硬丝杠常选用9Mn2V，CrWMn等。
其中9Mn2V有较好的工艺性和稳定性，但淬透性差，常用于直径≤50mm的精密丝杠；
CrWMn钢的优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。
丝杠的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。
4、丝杠的加工工艺过程
不淬硬丝杠加工艺过程图5－7所示为SM8625丝杠车床的丝杠。
材料为T10A，精度为5级，其加工工艺过程见表5－2。
图5－7万能螺纹磨床的丝杠
淬硬丝杠加工工艺过程图5－7所示为万能螺纹磨床的丝杠，材料为9Mn2V，精度为6级，其加工工艺过程见表5－2。
表5－2精密丝杠的工艺过程
零件名称
SM8625丝杠车床丝杠（不淬硬）
万能螺纹磨床丝杠（淬硬）
材料
T10A
9Mn2V
精度等级
6级
工艺过程
1.锻造（弯曲度≤5mm）
1.锻造
2.球化退火
3.车端面打中心孔
外圆表面
4.粗车外圆
双顶尖孔
5.高温时效（t=500~550℃）
5.高温时效
6.车外圆打中心孔
5.牢外圆打中心孔
7.车外圆
7.半精车外圆
8.粗车阶梯型螺纹槽
8.粗磨外圆
9.高温时效（t=500~550℃）
9.淬火（t=800℃），中温回
火（t=260℃）
10.车端面打中心孔
14.研磨两顶尖孔
11.半精车外圆
11.粗磨外圆
12.粗磨外圆
12.粗磨出螺纹槽
13.车梯形螺纹
13.人工时效（t=260℃）
14.自然时效（吊一周以上，敲打）
15.车端面打中心孔
15.半精磨外圆
16.半精磨外圆
16.半精磨螺纹
17.半精车螺纹
17.人工时效（t=160℃）
18.自然时效（吊二周以上）
18研磨两顶尖孔
19.研磨中心孔
19.精磨外圆，检查
20.终磨外圆
20.精磨螺纹（磨出小径）
21.辅车螺纹至尺寸
21.研磨两顶尖孔
22.终磨螺纹，检查
23.终磨外圆，检查
24.研磨止推端面F,检查
5、丝杠加工的典型工艺过程
在丝杠的加工为了获得较高的精度，加.下工艺过程应考虑以下几点：
（1）对外圆和螺纹可分多次加工，逐步减少切削量，从而逐步减少切削力和内应力，减少加工误差，提高加工精度。
（2）每次粗加工外圆及粗加工螺纹后都要进行时效处理，以便消除内应力。
丝杠的精度要求越高，时效处理的次数也越多。
（3）每次时效处理后都要重新打中心孔或修磨中心孔，以修止时效处理时产生的变形；
并除去氧化皮等，使加工有可靠而精确的定位基面。
（4）每次加工螺纹前，先加二L丝杠外圆（切削量很小），然后以丝杠外圆和两端中心孔作为定位基面加丁:
螺纹，逐步提高螺纹加工精度。
丝杠加工过程中校直和热处理工序，是保证丝杠精度，防止弯曲变形的关键工序。
但是校直本身会产生内应力，这对精度要求较高的丝杠来说是不利的。
因为内应力有逐渐消失的倾向，由于内应力的消失会引起丝杠的变形，这就影响了丝杠精度的保持。
所以，对精度要求高、直径较大的精密丝杠，在加工过程中不较直，而是采用加大径向总余量和工序间余量的方法逐次切去弯曲变形，经多次时效处理和把工序划分的更细的方法来解决变形问题。
为避丝杠因自重引起弯曲变形，存放对应垂直放置，热处理时要在井式炉中进行。
一般不淬硬丝杠的螺纹经车削而成，而淬硬丝杠的螺纹在螺纹磨床上磨出螺纹。
但对牙形半角大和大螺距、丝杠、螺纹的粗加工还是在淬硬前车削为好。
6、丝杠的热处理
首先要求对毛坯进行热处理，由于精密级和一普通级两类丝杠用料不同，它们的热处理方式也就不同。
毛坯的热处理要求:
（1）消除毛坯制造产生的内应力;
（}）控制硬度以适应机械加.工的切削性能，一般切削硬度控制在HBS140~248之间为宜。
通常含碳量在0.25%~0.5%的中碳钢用正火，含碳量0.5%~0.8%的亚共析钢或共析钢用退火。
对于含碳量在0.8%~1.2%的过共析钢，由于其组织中存在粗片状珠光体及网状渗碳体，硬度比较高，要采取球化退火热处理（球化退火是将毛坯加热到750~780℃后，以40~40℃/时的速度冷却至500~550℃，然后在空气中自然冷却）。
7、基面的选择
由于热处理使丝杠产生变形，而义不允许有冷直法校直，必须用切削方法纠止。
如果仍采用原来的中心孔就会使加工余量过大。
另外，中心孔本身也会有变形，因此对于不淬硬丝杠采用切去原中心孔，重新打中心孔（最后一次修正中心孔工序除外）的方法。
在重新打中心孔之前，找出丝杠径向圆跳动量为最大的圆跳动量的一半的两点，而后用中心支架支撑在这两点上并按外圆找正，切去原米的中心孔，重新打中心孔，这样就可使总加工余量减少很多。
对于淬硬丝杠只能采用每次研磨中心孔的方法进行修正。
加工丝杠时，理论上是以中心孔为主要基面，外圆为辅助基面。
实际上，在加工螺纹时，外圆本身的圆柱度和圆度，跟刀套与丝杠的配合精度，跟刀套与两顶尖连线的同轴度都成为影响螺纹加工精度的因素。
因此工艺过程应为:
在热处理启先加.R一几外圆。
再加工螺纹，以加工后的外圆定位。
这样，终磨时外圆精度要求也相应地提高。
四、轴类零件的检验
1．加工中的检验
图5－8主轴专用检验夹具
自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。
这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。
主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。
在线检测在机械制造中的应用越来越广。
2．加工后的检验
通常在专用检验夹具上进行检验（如图5－8所示）。
单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；
大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。
表面粗糙度可用粗糙度样板进行检验；
要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。
圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助V形铁来测量，若条件许可，可用圆度仪检验。
圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。
主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。
第二节套筒类零件的加工
一、概述
1.套筒类零件的功用及结构特点
套筒类零件是指在回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广，主要起支承或导向作用。
由于功用不同，其形状结构和尺寸有很大的差异，常见的有支承回转轴的各种形式的轴承圈、轴套；
夹具上的钻套和导向套；
内燃机上的气缸套和液压系统中的液压缸、电液伺服阀的阀套等都属于套类零件。
其大致的结构形式如图5－9所示。
图5－9套筒类件的结构形式
a）、b）滑动轴承c）钻套d）轴承衬套e）气缸套f）液压缸
套筒类零件的结构与尺寸随其用途不同而异，但其结构一般都具有以下特点：
外圆直径d一般小于其长度L，通常L/d<
5；
内孔与外圆直径之差较小，故壁薄易变形较小；
内外圆回转面的同轴度要求较高；
结构比较简单。
2.套筒类零件技术要求
套筒类零件的外圆表面多以过盈或过渡配合与机架或箱体孔相配合起支承作用。
内孔主要起导向作用或支承作用，常与运动轴、主轴、活塞、滑阀相配合。
有些套筒的端面或凸缘端面有定位或承受载荷的作用。
套筒类零件虽然形状结构不一，但仍有共同特点和技术要求，根据使用情况可对套筒类零件的外圆与内孔提出如下要求：
1）内孔与外圆的精度要求外圆直径精度通常为IT5~
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