CA6140主轴加工工艺分析.docx
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CA6140主轴加工工艺分析
烟台工程职业技术学院
数控技术系数控技术专业10级
毕业设计（论文）
题目:
CA6140主轴加工工艺分析
姓名郭光明学号2010100033
指导教师（签名）
二○年月日
数控技术系毕业设计（论文）任务书
设计题目：
CA6140主轴加工工艺分析
学生姓名系别数控技术系专业数控技术班级数控技术10301
指导教师姓名纪成美职称讲师课题来源指定
1、设计内容
（1）CA6140主轴加工工艺
（2）CA6140主轴加工中的主要问题
（3）零件的检查
2、设计的主要技术指标
（1）主轴加工的要点与措施
（2）主轴加工的定位基准选择
3、设计基本要求
（1）按计划定期反馈论文进度，接受指导老师的检查与指导。
（2）完成全部内容。
（3）按要求打印，装订。
4、进度计划
序号
毕业设计阶段性工作及成果
时间安排
1
指导教师布置论文任务书，学生分组选题，进行资料准备，
2
提出方案，实验调试，教师指导
3
完成论文初稿
4
指导教师审阅，根据提出的修改意见再次修改稿件
5
准备答辩
烟台工程职业技术学院毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人慎重承诺：
我所撰写的设计（论文）《CA6140车床主轴加工工艺分析》是在纪成美老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。
如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。
毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。
学生（签名）
年月日
摘要
在机械领域中，车床是应用最广泛为、最为频繁的一种机床，它的应用非常的普遍。
所以它的加工精度就极其的重要，工件能否达到加工要求就取决于车车床本身的精度，而决定车床加工质量的就是它的主轴。
车床主轴是把旋转运动及扭矩通过主轴端部的夹具传递给工件和刀具，要求有很高的强度及回转精度，其结构为空心阶梯轴，外圆表面有花键、电键等功能槽及螺纹。
故，生产主轴的工艺以及加工方法，对整个机械加工来说都有着非常重要的作用，本文详细阐述了主轴的工艺过程、加工余量、切削用量以及生产中所涉及的重要夹具
关键词：
机床、主轴、工艺、程序。
前言
机械制造业在国民经济中起着特殊重要的作用它为各个经济部门提供先进的技术装备，为人民生活提供所需的机械商品，为国防事业提供了现代化的武器，也为各个部门提供了各种机械设备，其中机械设备都是由不同的零件而组成的，这些零件是由不同的工种分别加工出来的。
随着科学技术的发展，尽管有一些零件已经用精密的铸造或冷压等方法来制造，但是，绝大多数零件的制造还离不开普通机床的加工。
轴是组成机器的重要组成部分之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件（如齿轮、涡轮等），已实现回转运动并传递转矩和动力，如齿轮，车轮，电动机，转子，铣刀等各种作为回转运动的零件，都必须安装在轴上，才能实现他们的功能。
摘要.............................................................3
前言.............................................................4
一、轴类零件的简单介绍..............................................6
二、主轴图样........................................................6
三、零件加工工艺分析................................................7
（一）主轴各主要部分的作用及技术要求................................7
（二）主轴加工的要点与措施..........................................7
（三）A6140车床主轴加工定位基准的选择...............................9
（四）CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排........................9
（五）CA6140车床主轴加工工艺过程...................................11
四、CA6140主轴加工中的主要问题.....................................13
（一）锥堵和锥心轴的使用...........................................13
（二）顶尖空的研磨.................................................14
五、零件的检验.....................................................15
（一）表面粗糙度和硬度检验.........................................15
（二）精度检验.....................................................16
六、结论..........................................................17
结束语.............................................................18
参考文献...........................................................19
CA6140主轴加工工艺分析
郭光明
一、轴类零件的简单介绍
实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。
很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。
轴是机械加工中常见的典型零件之一。
它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。
按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。
本课题是围绕常见的CA6140主轴，来简述轴类零件的加工工艺以及加工方法。
二、主轴图样
图1CA6140车床的主轴
三、零件加工工艺分析
图1为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
（一）主轴各部分的作用及技术要求
1.支承轴颈 主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为，径向跳动公差为；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为；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。
2.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，离轴端面300mm处公差为0.01mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度Ra为；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。
3.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；表面粗糙度Ra为。
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。
4.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。
5.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。
（二）主轴加工的要点与措施
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2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。
图2组合磨削
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3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。
a）锥堵b）锥套心轴
图3锥堵与锥套心轴
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3所示，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。
（三）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。
（四）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Ø75h5、Ø80h5、Ø90g5、Ø105h5轴颈，两支承轴颈
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