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軸類零件是機器中常見的典型回轉(zhuǎn)體零件之一，其主要功用是支承傳動零部件（帶輪、齒輪、聯(lián)軸器等）、傳遞轉(zhuǎn)矩以及承受載荷。對于機床主軸，要求有較高的回轉(zhuǎn)精度。軸類零件按形狀結(jié)構(gòu)特點可分為光軸、空心軸、階梯軸、異形軸(如曲軸、齒輪軸、凸輪軸、十字軸等)四大類。
軸類零件的是長度L大于直徑d的回轉(zhuǎn)體零件，長徑比L/d ≤12時通稱為剛性軸，而長徑比L/d 〉12時稱為細長軸或撓性軸。其被加工表面常有同軸線的內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽及溝槽等。
1）軸類零件的材料及毛坯
軸類零件選用的材料、毛坯生產(chǎn)方式以及采用的熱處理，對選取加工過程有極大影響。一般軸類零件常用的材料是45鋼，并根據(jù)其工作條件選取不同的熱處理規(guī) 范，可得到較好的切削性能及綜合力學性能。40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學 性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后再回火，表面硬度可達50 ~ 58HRC，具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。
20CrMnTi, 18CrMnTi, 20Mn2B, 20Cr等含鉻、錳、鈦和硼等元素，經(jīng)正火和滲碳淬火處理可獲得較高的表面硬度，較軟的芯部。因此，耐沖擊、韌性好，可用來制造在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下 工作的軸類零件，其主要缺點是熱處理變形較大。中碳合金氣化鋼38CrMoA1A由干氮化溫度比一般淬火溫度低，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，變形很小，且硬度也 很高，具有很高的心部強度，良好的耐磨性和耐疲勞性能。
軸類零件可選用棒料、鑄件或鍛件等毛坯形式。一般的光軸和外圓直徑相差不大的階梯軸，以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件；對于某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸(如曲軸)才采用鑄件。
2）軸類零件的零件加工工藝特點
軸類零件最常用的精定位基準是兩中心孔，采用這種方法符合基準重合與基準統(tǒng)一的原則，因為軸類零件的各外圓表面、圓錐面、螺紋表面的同軸度及端面的垂直度等設(shè)計基準都是軸的中心線。
粗加工時為了提高零件的剛度，一般用外圓表面或外圓表面與中心孔共同作為定位基準。內(nèi)孔加工時，也以外圓作為定位基準。
對于空心軸，為了使以后各工序有統(tǒng)一的定位基準，在加工出內(nèi)孔后，采用帶中心孔的錐堵或錐堵心軸，保證用中心孔定位，如圖1 所示。
圖1帶中心孔的錐堵或錐堵心軸
3）軸類零件的零件加工工藝過程
軸類零件的零件加工工藝過程需根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)類型、生產(chǎn)批量、精度及表面粗糙度要求、毛坯種類、熱處理要求等的不同而變化。在設(shè)備維修和備件制造等單件小批生產(chǎn)中，一般遵循工序集中原則。
在批量加工軸類零件時，要將粗、精加工分開，先粗后精；對于精密的軸類零件，精磨是最終的零件加工工 序，有些要求較高精度的機床主軸，還要安排光整加工。車削和磨削是加工軸類零件的主要加工方法，其-般的加工工序安排為準備毛坯→正火→切端面打中心孔→ 粗車→調(diào)質(zhì)→半精車→精車→表面淬火→粗、精磨外圓表面→終檢。軸上的花鍵、鍵槽、螺紋、齒輪等表面的加工，一般都放在外圓半精加工以后，精磨之前進行。
軸類零件毛坯是鍛件，大多需要進行正火處理，以消除鍛造內(nèi)應(yīng)力、改善材料內(nèi)部金相組織和降低硬度，改善材料的可加工性。對于機床主軸等重要軸類零件，在粗加工后應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理以獲得均勻細致的回火索氏體組織，提高零件材料的綜合力學性能，并為表面淬火時得到均勻細密的組織，也可獲得由表面向中心逐步降低的硬化層莫定基礎(chǔ)，同時，索氏體金相組織經(jīng)機械加工后，表面粗糙度值較小。此外，對有相對運動的軸頸表面和經(jīng)常裝卸工具的內(nèi)錐孔等摩擦部位，一般應(yīng)進行表面淬火，以提高其耐磨性。
圖2 所示是CA6140型車床主軸零件圖。主軸材料為45鋼，在大批量生產(chǎn)的條件下，擬定的零件加工工藝過程見表1.
圖2 CA6140型車床主軸。
表1 CA6140車床主軸零件加工工藝過程
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