T6145镗床主轴套筒加工工艺设计

T6145镗床主轴套筒加工工艺设计第一节零件图分析一、结构特点主轴套筒是镗床的关键零件之一，它的质量直接影响机床的精度和镗床对工件的加工质量和精度，所以它的精度要求较高，尤其尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等。

图1为镗床主轴套筒零件图图1为镗床主轴套筒零件图。

其结构特点如下：主轴套筒中间安装镗床主轴，在两端φ90mm 与φ85mm孔内安装轴承，轴承内孔与主轴轴颈相配合用来支承主轴并保证主轴的精度；在套筒的圆表面上铣出齿条与主轴箱中的齿轮相啮合，由齿轮带动齿条，使主轴套筒与主轴实现进给运动；主轴套筒外圆与抽轴承相配合，要求主轴套筒既能在横向运动时无阻滞，以要求在主轴旋转时不产生晃动，以保证主轴的回转精度。

所以φ90mm与φ85mm孔和φ105mm 的外圆是该零件的主要加工的表面。

此外，该零件全长476mm，两端内孔的形状和位置公差是不易掌握的，并且其最薄处仅有 4.5mm，工序安排不易会产生变形，将直接影响到零件的加工精度，套筒的主要面的粗糙度Ra数值是0.01和0.02，加工表面全部需要磨削，并在磨削前必须要安排合理的热处理，总之该零件的主要加工表面必须经过多道加工，才能逐步提高精度以达到要求。

2、技术要求分析1．φ105+0.013+0.023mm外圆表面的轴线是设计基准，其尺寸公差等级很高为IT4级，表面粗糙度为Ra0.04μm，这些技术条件都是为了保证与抽轴承的配合精度和运动的平稳。

2．两端φ90−0.009+0.001mm和φ85−0.009+0.001mm内孔表面对φ105+0.013+0.023 mm外圆轴线的径向圆跳动公差为0.002mm，圆柱度为0.002mm，其表面粗糙度值为Ra0.32mm，这些技术条件都是为了满足与轴承配合的要求，以保证主轴的回转精度；φ90−0.009+0.001mm 和φ85−0.009+0.001mm孔的内端面对φ90−0.009+0.001mm和φ85−0.009+0.001mm内孔的公共轴线端面圆跳动公差为0.002mm，这是因为这两处端面都是推力轴承的安装基准，它的精度直接影响轴向窜动。

3．中间的60○倒角是工艺基准，专为精磨φ105+0.013+0.023mm外圆时用顶尖式心轴而设计的，以保证两端内孔与外圆有很高的同轴度。

4．齿条齿形中心平面对φ105+0.013+0.023mm外圆轴线的垂直度公差为0.02mm，这项技术条件是保证齿轮与齿条啮合时接触良好，传动平稳。

3、生产类型的确定生产类型是企业生产专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产和单件生产，其中成批生产又分为小批生产、中批生产和大批生产。

由于该T6145镗床主轴套筒的年产量定为5件/年，该生产类型属于小批生产小批量生产纲领的工艺特点如下：1．毛坯的制造方法及加工余量：自由锻、木模手工造型；毛坯精度低余量大。

2．机床设备及机床布置：通用机床按机群式排列；部分采用数控机床及柔性制造单元。

3．夹具及尺寸保证：通用夹具、标准附件或组合夹具；划线试切保证尺寸。

4．刀具及量具：通用刀具，标准量具。

5．零件互换性：配对制造，互换性低，多采用钳工修配。

6．工序集中成度：工序集中，加工工序少，每工序加工内容多。

7．工艺文件的要求：编制简单的工艺过程卡片。

8．生产率：用传统加工方法，生产率低，用数控机床可提高生产率。

9．成本：较高。

10．对工人的技术要求：需要技术熟练地工人。

11．发展趋势：采用成组工艺、数控机床、加工中心及柔性制造系统第三节毛坯的选择T6145镗床主轴套筒的材料为38CrMoAlA，所以选择毛坯类型为圆钢，成品外形尺寸为φ105mm×476mm，所以参考外圆表面加工余量表，T6145镗床主轴套筒选择毛坯尺寸为φ120mm×497mm。

第四节选择定位基准一、选择精基准和确定夹紧方案φ105+0.013+0.023的轴线是该零件的设计基准，根据精基准的选择原则，T6145镗床主轴套筒加工时的精基准具体选择如下：1．以60○倒角内锥面作为车削或磨削φ105+0.013+0.023外圆表面的精基准，如图2.2；图外圆表面加工精基准2．以φ105+0.013+0.023作为车削或磨削各内孔的精基准，如图2.3；图3内孔精基准3．以φ105+0.013+0.023外圆表面和端面作为铣削或磨削齿条的精基准，如图2.4。

图4 齿条加工精基准二、选择粗基准和确定夹紧方案根据粗基准的选择原则，T6145镗床主轴套筒加工时以φ105+0.013+0.023外圆表面为粗基准，如图2.5。

主轴套筒加工粗基准第五节拟定套筒的工艺路线一、加工阶段的划分T6145镗床主轴套筒主要表面精度很高（最高精度为IT4），表面粗糙度值很小（最小为0.002），是高精度零件，所以加工阶段化分除了一般的粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段外，还要安排精整和光整加工阶段。

各阶段的主要任务如下：1．粗加工阶段在该阶段高效地切除加工表面的大部分余量，使毛坯形状和尺寸上接近成品套筒，主要加工完成粗车外圆和各个孔。

2．半精加工阶段切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工做准备，并完成一些次要表的加工。

3．精加工阶段保证各主要表面达到零件规定的加工质量和要求，主要有粗磨外圆面、内孔和齿条。

4．精整和光整加工阶段对高精度的φ105+0.013+0.023外圆表面，φ90−0.009+0.001和85−0.009+0.001的孔表面进行研磨，使其达到图样要求。

三、加工顺序安排根据机械加工的安排原则，先安排基准和主要表面的粗加工，然后再安排基准和主要表面的精加工。

首先以φ105mm外圆表面作为粗基准来加工中心孔，然后中心孔为基准来加工外圆表面，再以φ105mm外圆表面为精基准来粗加工各个孔和60○倒角内锥面（精基准），最后以φ105mm外圆表面和60○倒角内锥面互为精基准来完成零件外圆和内孔的加工；以φ105mm外圆表面和端面为基准完成齿条的加工。

四、热处理工序及表面处理工序的安排在镗床主轴套筒的机械加工工艺过程中，为了改善工件的切削性能、消除工件内应力、改善工件材料的力学性能和提高工件表面性能等，必须要严格安排合理正确的热处理工序。

1．为了细化零件晶粒，使镗床主轴套筒获得高的韧性和足够的强度，使其具有良好的综合机械性能，在粗车工序以后安排调质处理。

调质外理的过程是将淬火钢件加热到500～600℃再进行高温回火。

2．镗床主轴套筒经过调质工序以后，虽然能够获得高的韧性和足够的强度，良好的综合机械性能，但调质过程中在淬火后组织不太稳定，虽然高温回火，消除部分的淬火应力，但仍有保留下来的，在这以后还有可能会引起尺寸的微小变形。

这对普通零件影响不大，但对高精度的镗床主轴套筒零件是不允许的。

那么只要还存在淬火应力及粗加工切削应力，是无法达到图纸要求的。

而经过高温时效，可以消除残余应力，使镗床主轴套筒的尺寸稳定下来。

38CrMoAlA的镗床主轴套筒零件氮化（是将氮原子渗入钢件表层的化学热处理）后；表面硬度可以保证达到技术要求HV900，和较高的疲劳强度、较高的抗蚀性和较高的抗咬合性能。

氮化工序中零件的渗氮层薄而脆，其渗氮工件不可能承受太大的接触压力和冲击。

渗氮后所允许磨削余量较小，因此氮化工序要安排在精磨工序以前、粗磨工序以后即可。

3.镗床主轴套筒在氮化后安排定性外理，垂直吊挂，油炉定性工作，并且不许人为较真，从而保证工件表面机械性能良好，消除机械加工累积的应力集中，稳定尺寸精度，从而提高镗床主轴套筒在实际使用中的寿命。

五、其他工序的安排1．在完成外圆和内孔的半精加工后、铣齿前，对工件安排磁粉探伤，这能够及时发现工件的表面与近表面是否有裂纹和夹渣等缺陷，保证工件合格的进入下道工序。

磁粉探伤完成后要对套筒进行去磁。

2．为了使镗床主轴套筒上非渗氮面得到防护，提高零件的使用价值，在工件进行渗氮工序前安排一道钳工，及取螺钉旋入套筒两端孔内。

六、工序过程安排根据以上的分析，初步拟订机械加工工艺过程如下：1 划线在毛坯一端划中心线。

2 钳工按线钻φ5×60○的中心孔。

3 粗车1 粗车外加圆，留余量，调头加工注意外圆的接平。

4 粗车2 粗车两端面，留余量；钻通孔φ74，扩孔φ74，粗车孔φ84、φ90，、φ85，均留余量；并在靠φ85孔的端面打上标号。

5 热处理1 调质处理，硬度达HBS257。

6 半精车1 在打标号一端车割6mm的试片，工件相应端再打同样标号，试片金相组织检验合格后转入下道工序。

7 半精车2 车外圆φ105+0.013+0.023，调头加工要保持接刃平整，留余量；车1：10锥面。

8 半精车3 车两端面，车孔φ90−0.009+0.001、φ760 +0.046 、φ85，均留余量；切6×φ96，6×φ94槽，车倒角60○。

9 粗磨1 粗磨外圆φ105+0.013+0.023，留余量。

10 探伤磁粉探伤。

11 铣粗、精铣齿条，中径留磨量。

12 热处理2 高温时效（不准使用工具校正）。

13 粗磨2 粗磨外圆105+0.013+0.023 ，留余量。

14 粗磨3 粗磨孔φ90−0.009+0.001、φ760 +0.046 、φ85，槽内肩面磨出即可，磨60○倒角内锥面。

15 磨齿1 粗磨齿条，中径留磨量。

16 钳工两端面上钻孔，攻6×M4-6H深10的螺纹，铰2×φ30+0.01深6的孔，锉刀修齿顶棱角倒圆为R0.5，其余棱角倒角0.3×45○。

17 精磨1 精磨外圆105+0.013+0.023至105.01−0.0220，18 钳工两端螺纹孔旋入M4的螺钉，待氮化后取出。

19 热处理3 氮化处理，硬度达HV900，渗层深为0.5，试片随工件氮化。

20 热处理4 定性处理，垂直吊挂，油炉定性。

21 精磨2 磨外圆105+0.013+0.023，留余量。

22 精磨3 外圆面定位，精磨φ90−0.009+0.001、φ85−0.009+0.001均留余量；磨φ760 +0.046和φ85+0.036+0.090至图样尺寸，磨两端尺寸为476±0.2至476±0.2。

23 磨齿2 精磨齿条至图样要求。

24 研磨研磨外圆105+0.013+0.023至图样要求。

研磨φ90−0.009+0.001至图样要求，研磨φ85−0.009+0.001至图样要求。

25 检验按图样对零件各项技术要求检验。

26 入库上油、包装、入库。

综上所述为镗床主轴套筒加工工艺。