机床主轴加工工艺教学案例分析_以CA6140车床主轴机械加工为例

摘要在机械领域中，车床是应用最为广泛、使用最为频繁的一种机床，特别是CA6140车床，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床本身的精度，而决定CA6140车床加工质量的就是它的主轴。

CA6140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。

我在本设计中将主轴设计为空心阶梯轴，外圆表面设有花键、垫键等功能槽及螺纹。

本文设计详细计算了加工余量、切削用量、尺寸公差并阐述了CA6140主轴的加工工艺过程以及生产中所涉及的重要夹具设计方法。

经设计的CA6140主轴较其传统的车床主轴有更高的强度和回转精度。

关键词:车床；主轴；旋转运动；公差；夹具ABSTRACTIn machinery field, the lather is the most extensively and frequently used machine. Easpecially the CA6140 lather, its application is very widespread. So its processing accuracy is very important. Whether the work piece can reach the accuracy required is decided by the lather. While, the part deciding the processing quality of CA6140 lather is its mainshaft. The mainshaft of the CA6140 lather is to transmit the rovolve motion and the torque to the workpiece and cutting-tool through the fixture on the end of mainshaft, in which high strengh and rotating accuracy are required .In this design, my job contains the things as below. Mainshaft is a hollow stepped shaft. There are functional slots and thread, such as spline, pad key and so on. In the paper, allowance, cutting consumption and tolerance are calculated. Also elaborates the craft processes of the mainshaft of CA6140 lather, and the design of important fixture. After being designed, compared with traditional lather, the strength and rotating accuracy are enhanced.Key words: Lather; Mainshaft; Rotating Movement; Tolerance; Fixture目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2车床的发展史 (1)1.3本课题研究的内容和设计思想 (1)第2章零件的分析 (4)2.1零件的作用 (4)2.1.1支承轴颈 (4)2.1.2头部锥孔 (4)2.1.3头部短锥 (4)2.1.4装配轴颈 (4)2.1.5轴向锁紧 (5)2.2零件的工艺分析 (5)2.2.1加工阶段的划分 (5)2.1.3工序顺序安排 (5)2.1.4主轴锥孔的磨削 (6)2.3 本章小结 (5)第3章工艺规程的设计 (7)3.1主轴的材料、毛坯与热处理 (7)3.1.1主轴的毛坯 (7)3.1.2主轴的材料和热处理 (7)3.2主轴加工工艺过程 (8)3.2.1主轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 (8)3.2.2主轴加工定位基准的选择 (9)3.2.3主轴主要加工表面加工工序的安排 (9)3.2.4各工序工步的排序 (11)3.3 本章小结 (11)第4章机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (12)4.1各工序工步的加工余量的计算 (12)4.2各工序工步的切削用量的计算 (19)4.3本章小结 (49)第5章专用夹具的设计 (50)5.1 钻床夹具的设计 (50)5.2 磨床夹具的设计 (50)5.3 本章小结 (51)结论 (52)参考文献 (53)致谢 (54)第 1 章绪论1.1 概述精密机床的关键部件是进给系统和主轴系统，不同类型的机床主轴，对所选用轴承的精度要求既有相同点，也有不同之处。

CA6140车床主轴加工工艺的制订任务五:主轴加工工艺过程设计教师手册教师姓名授课班级授课形式一体化授课日期授课时数课时项目二任务五:主轴加工工艺过程设计1) 咨询:组织学生搜集资料内容 2) 决策:督促学生选择表面加工方法、制定加工工艺目的使学生掌握主轴零件的机械加工工艺设计学生掌握车表面加工方法的选择要求 ? 学生掌握机械加工工艺设计分析方法教师准备毛坯、相关机床学生准备复习零件的表面机械加工的方法和机械加工工艺的基础知识。

让同学列举零件表面机械加工的方法和机床，对CA6140主轴零件加工情境导入方法进行分析。

让学生分组讨论，根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精步骤度，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》根据零件主要表面的加工方法与方案步骤对各个工艺过程方案进行讨论。

步骤方案论证，选取合理方案正确的进行工艺设计，然后相互交流自己对工艺过程设计的理解。

工艺设计是本节课的难点，根据技术要求对实物就加工的演示可以加深步骤学生对内容的理解。

通过学生自主的观察和思考，不同层次的学生又可以有选择地进行学习。

学生分组相互交流设计工艺过程的心得，并派代表发言，最后，教师总结。

设计意图通过交流让学生辨证的认识理论知识对实际应用能力的指导步骤作用，同时也使学生充分表达自己对机械加工工艺方案的体会，展示成果，共同进步。

【相关理论知识】一、机械加工工艺基础1(生产过程和工艺过程, 生产过程:将原材料转变为成品的全过程。

, 工艺过程:改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。

工艺过程是生产过程的主要部分，其余为辅助过程。

2(工艺过程的组成走刀1 走刀1工步1 工步1工位1 工位1 走刀2 走刀2安装1 安装1 工步2 工步2 走刀1 走刀1工位2 工位2 工序走刀2 工序走刀2安装2 安装22(工艺过程的组成工序:一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连续完成的那一部分工艺过程。

题目：CA6140车床主轴加工工艺以及夹具设计学晓班级：09级机械设计制造及其自动化学号：姓指导老师目录摘要........................................................................................ (1)目录 (2)前言……………………………………………………………………………….. ..5第一章概论 (6)1.1车床的历史及发展…………………………………………… (6)1.1.1车床的历史…………………………………… (6)1.1.2车床的诞生及发展…………………………………… (6)1.2普通车床及CA6140卧式车床的简介 (7)1.2.1普通车床的基本知识 (7)1.2.2 CA6140车床简介 (9)1.3 CA6140卧式车床主轴的作用 (11)1.3.1 主轴的结构特点 (11)1.3.2 主轴的作用……………………………………………………11第二章CA6140卧式车床主轴的选材 (12)2.1 车床主轴的工作条件与技术要求 (12)2.1.1 主轴的基本要求 (12)2.2 主轴的选材与原因 (13)2.3 材料的热处理…………………………………………………… (13)第三章CA6140卧式车床主轴的加工工艺3.1 机床主轴的机械加工工艺分析……………………………………..3.1.1 机床主轴的基本加工路线………………………………….3.2 主轴加工工艺过程……………………………………………………..3.2.1 主轴的基本要求………………………………………………….3.2.2 主轴的加工工艺…………………………………………………第四章CA6140卧式车床主轴的加工精度及误差分析 (14)4.1 加工精度及误差 (14)4.1.1 加工精度与加工误差 (14)4.1.2 原始误差…………………………………………………… (14)4.1.3 研究机械加工精度的方法……………………………………. .144.2 工艺系统集合误差………………………………………………… (14)4.2.1 机床的几何误差 (14)4.2.2 主轴回转误差 (15)4.2.3导轨误差…………………………………………………… (15)4.2.4 传动链误差………………………………………………… (16)4.2.5刀具的几何误差 (16)4.3 定位误差………………………………………………… (16)4.3.1 基准不重合误差…………………………………………………..164.3.2 定位副制造不准确误差 (16)4.4 工艺系统受力变形引起的误差 (17)4.4.1工件刚度………………………………………………… (17)4.4.2 刀具刚度………………………………………………… (17)4.4.3 机床部件刚度……………………………………………………..174.4.5 工艺系统受热变形引起的误差 (17)4.5 结论：提高加工精度的途径……………………………………………CA6140卧式车床主轴的加工工艺………………………………………第五章主轴的精度检验及调整………………………………………………5.1 主轴精度检验及还原…………………………………………………..5.1.1主轴及主要精度的检验………………………………………….5.1.2 检验后的精度还原…………………………………………….5.2 主轴的主要精度检验……………………………………………..5.3 主轴与其部件的装配精度………………………………………….5.3.1 主轴上传动件合理布置……………………………………….5.3.2 主轴与滚动轴承的装配……………………………………………5.3.3 主轴与齿轮的装配……………………………………………第六章车床主轴的维修与保养及废旧主轴的再利用…………………………….6.1 主轴的维护………………………………………………………………6.1.1 维修护理方式…………………………………………………..6.1.2 维修保养内容……………………………………………………6.2主轴的拆卸与清洗……………………………………………………….6.2.1与其部件的拆卸……………………………………………………..6.2.2主轴与其部件的清洗内容…………………………………………..6.3 废旧主轴精度回升方案………………………………………………6.3.1 废旧主轴的类型……………………………………………………….6.3.2 主轴精度回升的方法………………………………………….6.4 主轴的再制造工程………………………………………………………6.4.1 再制造工程及其影响…………………………………………………6.4.2 主轴的再制造工程……………………………………………….前言伴随着世界的不断进步，科技的不断发展，数字化机械设备风靡全球，不断占领市场，尤其是金属切削中的数控机床已经成为时代的先驱，引领潮流。

CA6140车床主轴加工工艺设计目录一、设计的目的 ..................................................................... (2)二、计算生产纲领 ..................................................................... .. (3)三、零件的结构特点及设计要求 (4)四、CA6140车床主轴技术要求及功用 (5)五、零件毛坯的选择及热处理 ......................................................................6六、基准的选择 ..................................................................... (8)七、工序加工中的主要问题 ..................................................................... . (9)八、加工阶段的划分 ..................................................................... .. (11)九、加工工序的安排和工序的确定 (12)十、工序具体内容的确定 ..................................................................... (15)十一、指定工序数控加工编程 ....................................................................16十二、零件的检验 ..................................................................... (19)十三、参考文献 ..................................................................... . (20)十四、后记 ..................................................................... .. (21)1一、设计的目的毕业设计是大学中的一项重要内容，是完成教学计划达到教学目标，是培养我创新能力的重要环节;也是自己知识和能力深化和升华的重要过程。

关于CA6140卧式车床主轴的加工研究发布时间：2021-06-07T15:29:30.387Z 来源：《基层建设》2021年第4期作者：赵呈凯[导读] 摘要：社会经济的发展，我国的数字化机械设备的应用越来越广泛。

新疆乌鲁木齐市石油化工总厂设备安装公司新疆乌鲁木齐 830019摘要：社会经济的发展，我国的数字化机械设备的应用越来越广泛。

特别是在金属切削领域，数控车床已然成为引领潮流的时代先驱，备受重视。

但与此同时，普通车床也不甘落后，其在加工制造中凸显出独有的优势。

CA6140卧式车床是普通车床中的典型代表，其车床主轴加工工艺考究，值得探析。

文章概述了CA6140卧式车床相关情况，分析了CA6140车床主轴的技术要求及选材，最后研究了CA6140卧式车床主轴的加工工艺，以期为当代普通车床加工提供一些可行性借鉴。

关键词：CA6140卧式车床；主轴；加工；工艺；精度引言主轴系统在超重型卧式数控机床运行系统中较为重要，作为生产大型工件的数控制造系统，该系统运行稳定性、精准性，关乎数控机床加工生产总体成效，一旦主轴系统动态性能无法得到保障，将直接影响产品综合质量。

基于此，为了使当前超重型CA6140卧式车床生产加工成效得以提升，数控系统生产质量得到保障，研究主轴系统动态性能显得尤为重要。

1普通CA6140卧式车床主轴概述普通CA6140卧式车床的主轴部件是主轴箱最重要的部分，车削时工件装夹在主轴上的夹具中，并由其直接带动工件做旋转运动，在工作中要承受很大的切削力。

主轴是一种常见的回转类零件，它由多种部分组成，例如螺纹、内外圆柱面、花键、内孔等，作为机床中的执行件，主轴主要起到了一种对传动件进行支撑的作用，同时还能对转矩进行传动。

2依据卧式镗主轴装配要求提高设备精度卧式镗床前后轴承采用背对背结构进行安装，为提高其装配精度，需依据其装备需求，通过调整圆螺母、调整垫、止退垫，使主轴预紧力得以优化，并达到锁紧目的，套筒内的卧式镗床主轴通过平键与外部主轴连接，同时能跟随主轴做旋转运动，在传动链作用下套筒内主轴可朝前后方向移动，其中平键联结过盈量需控制在0.02~0.03mm，镗床主轴与主轴套筒间隙控制在0.01~0.02mm，以0.025mm为标准控制装备后主轴外延端面300mm处径向跳动差，近轴端镗床主轴轴孔跳动差应≤0.015mm，离轴端镗床主轴径向跳动差应≤0.02mm。

机械与汽车工程学院课程设计报告课程名称模具制造设计题目CA6140车床主轴专业名称机械设计制造及其自动化班级 141班学号学生姓名指导教师2017年5月20日设计任务：（参考按以下格式填写）制造方向1.每个学生在1个月时间内必须完成给定零件的机械加工工艺规程设计，并加工出符合要求的零件实物。

2.绘制给定零件的零件图。

（给定零件名称，学生自行去工程训练中心找对应的实物测量绘制）3.编写设计说明书一份。

4.制定给定零件的机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。

制造方向1. 绘制零件图需有对应的尺寸和形位公差，并手绘A4图纸一张，图纸按标准A4图纸格式，不可直接从三维软件导出。

2. 工艺过程卡和工序卡不允许抄袭，如发现雷同现象，做0分处理。

（电子版或手绘均可）3.加工实物所用机床为新老厂房现有设备。

4. 要求依据任务要求，运用机械制造工艺学理论设计、制定工艺过程卡和工序卡，并撰写课程设计论文，字数要求3000字以上，格式符合模板要求。

（电子版打印）目录摘要 (1)1绪论 (2)1.1本课题的来源；目的及意义 (2)1.2课程背景及国内外研究现状 (2)1.3本课题研究的主要内容 (2)1.4轴类零件的简单介绍 (2)1.5主轴图样 (3)2 零件加工工艺分析 (3)2.1零件图的分析 (3)2.1.1零件图的工艺分析 (4)2.1.2零件的组成 (4)2.1.3主轴各主要部分的作用及技术要求 (5)2.2轴类零件的材料、毛坏 (5)2.2.1轴类零件的材料 (5)2.2.2零件的毛坏 (6)3 工艺路线 (7)3.1主轴加工的要点与措施 (7)3.2划分加工阶段 (8)3.3工序划分的原则 (8)3.3.1 CA6140车床主轴加工定位基准的选择 (9)3.3.2 CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排 (9)3.4 CA6140车床主轴加工工艺过程 (11)3.5轴类零件的热处理 (12)4 零件的加工顺序和切削用量 (14)4.1加工顺序及刀具选择 (14)4.2刀具的选择 (14)4.3切削用量的确定 (14)4.4加工精度 (16)总结 (17)参考文献 (18)摘要主轴是车床的关键零件之一,其性能好坏直接影响到车床的性能和加工精度.轴支持车床卡盘的转动，是转动零件具有确定的工作位置，同时传递运动和扭矩，因此要求轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。

关于CA6140车床主轴加工工艺过程分析1．CA6140车床主轴的工作条件及性能要求性能要求：因为该轴承受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷也不大，属于中等载荷的轴；大端的轴颈、锥孔和卡盘、顶尖之间有摩擦。

所以这些因素对主轴的要求是:(1)良好的综合力学性能，即强度和塑性、韧性有良好的配合，以防止过载或冲击断裂。

(2)高的疲劳强度，防止疲劳断裂。

(3)有相对运动的摩擦部位(如轴颈、花键等处)，应具有较高的硬度和耐磨性。

(4)良好的工艺性能，如足够的淬透性、良好的切削加工性等。

(5)特殊条件下工作应有的一些特殊性能要求。

如高温性能、耐蚀性等。

工作条件:与滚动轴承配合，承受轻载荷或中等载荷，并且转速低[PV<=150N*m/(cm2*m)]，精度要求不是很高，所受的冲击和交变载荷不大2.毛坯材料的确定及制造方法材料：综合考虑主轴的工作条件及性能要求还有经济因素，选择45号钢作为制造主轴的毛坯材料。

制造方法：主轴加工过程中的各加工工序和热处理工序均会不同程度地产生加工误差和应力。

为了保证加工质量，稳定加工精度，CA6140车床主轴加工基本上划分为下列三个阶段。

①粗加工阶段Ⅰ毛坯处理：毛坯备料、锻造和正火。

Ⅱ粗加工：锯去多余部分，铣端面、钻中心孔和荒车外圆等这一阶段的主要目的是：用大的切削用量切除大部分余量，把毛坯加工到接近工件的最终形状和尺寸，只留下少量的加工余量。

通过这阶段还可以及时发现锻件裂纹等缺陷，采取相应措施。

②半精加工阶段Ⅰ半精加工前热处理：对于45钢一般采用调质处理，达到220～240HBS。

Ⅱ半精加工：车工艺锥面（定位锥孔）、半精车外圆端面和钻深孔等。

这个阶段的主要目的是：为精加工作好准备，尤其为精加工作好基面准备。

对于一些要求不高的表面，如大端端面各孔，在这个阶段加工到图样规定的要求。

③精加工阶段Ⅰ精加工前热处理：局部高频淬火。

Ⅱ精加工前各种加工：粗磨定位锥面、粗磨外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹等。

机床主轴加工工艺教学案例分析*以CA6140车床主轴机械加工为例韩兴国** 王斌武(桂林航天工业高等专科学校 机械工程系,广西 桂林 541004)摘 要 针对机械制造工艺基础!课程中实验内容较少的实际情况,在教学过程中,应该提倡增加实践教学环节,提高学生的实际动手能力,本文以CA6140机床主轴加工工艺为例,详细说明加工路线的制定、定位基准的选择及CA6140机床主轴的加工工艺过程的制定,使学生熟悉制订工艺过程的原则,步骤和方法,培养合理确定工艺过程的技能。

关键词 机床主轴;加工工艺;定位基准;CA6140车床中图分类号:G642 3 文献标志码:A 文章编号:1009 1033(2009)02 0211 04机械制造工艺基础!课程在高校里面向机械专业的学生开设,作为专业基础课程之一,在教学中占有重要的地位。

作为一门研究机械制造工艺方法和过程的学科,在进行教学时,必须与实践联系起来,通过实验和实训教学才能使学生具有一定的感性知识,没有相应的实验会造成理论与实践脱节,严重影响教学质量提高。

机械加工工艺规程的制定及典型零件加工工艺是该课程的重点、难点,在课堂上讲授,既空洞又很难使学生完全理解,无法达到预期的教学效果,倘若课外安排一定数量的零件工艺规程分析,学生在老师指导下自己动手制订机械加工工艺过程,这不仅有助于培养学生合理确定工艺过程的技能,还可以提高学生独立思考、分析问题的能力。

本文以机床主轴加工工艺为例,阐述授课过程中的具体做法。

1 机床主轴的机械加工工艺分析1.1 机床主轴的基本加工路线拟定零件的机械加工工艺路线是制定工艺规程的一项重要工作,拟定工艺路线时需要解决的主要问题是:选定各表面的加工方法,划分加工阶段,安排工序的先后顺序,确定工序的集中与分散程度。

机床主轴的机械加工主要以外圆加工为主,基本加工路线可归纳为三条。

(1)粗车 半精车 精车。

对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

车床主轴零件的加工工艺过程（一）CA6140型卧式车床主轴的加工主运动为回转运动的各种金属切削机床的主轴，是轴类零件中最有代表性的零件。

主轴上通常有内、外圆柱面和圆锥面，以及螺纹、键槽、花键、横向孔、沟槽、凸缘等不同形式的几何外表。

主轴的精度要求高，加工难度大，假设对主轴加工中一些重要问题〔如基准的选择、工艺道路的拟定等〕能做出正确的分析和解决，那么其他轴类零件的加工就能迎刃而解。

以CA6140型卧式车床主轴为例，分析轴类零件的加工。

如下列图为CA6140车床主轴简图，其材料为45钢。

1. 主轴的功用及技术要求分析（1〕支承轴颈主轴的两支承轴颈A,B 与相对应的内孔配合，是主轴组件的装配基准，其制造精度将直接影响到主轴组件的旋转精度。

当支承轴颈不同轴时，主轴产生径向圆跳动，影响以后车床使用时工件的加工质量，因此，对支承轴颈提出了很高要求。

尺寸精度按IT5级制造，两支承轴颈的圆度公差0.005mm ，径向圆跳动公差0.005mm ，外表粗糙度Ra 值为0.4刚。

（2〕装夹外表主轴前端锥孔是用于安装顶尖或心轴的莫氏锥孔，其中心线必须与支承轴颈中心线严格同轴，否那么会使工作件产生圆度、同轴度误差，主轴锥孔锥面的接触率要大于75%；锥孔对支撑轴颈A ，B 的圆跳动允差：近轴端为0.005mm ，距轴端300m 处为0.01mm ，外表粗糙度Ra 值为0.4Mm 。

主轴前端短圆锥面是安装卡盘的定心外表。

为了保证卡盘的定心精度，短圆锥面必须与支承轴颈同轴，端面必须与主轴回转中心垂直。

短圆锥面对支撑轴颈A,B 圆跳动允差为0.008mm,外表粗糙度Ra 值为0.8刚。

〔3〕螺纹外表0.1^5/D.D 1/片一/lo.flOS A-&裡肉拍瑞MX ）帖45-SOHRC1:12<i图CA6140型卧式车床主轴简图机轴端处主轴的螺纹外表用于锁紧螺母的配合。

当螺纹外表中心线与支承轴颈中心线歪斜时，会引起主轴组件上锁紧螺母的端面跳动，导致滚动轴承内圈中心线倾斜，引起主轴径向跳动，因此，加工主轴上的螺纹外表时，必须控制其中心线与支承轴颈中心线的同轴度。

CA6140车床主轴机械加工工艺规程设计说明书题目：主轴的零件机械加工工艺规程设计内容：1、车床主轴的零件图 1 张2、机械加工工艺过程综合卡片 2 张3、机械加工工序卡 1 张4、课程设计说明书 1 份第一章，课题介绍1.1、课题车床主轴是车床的主要零件，它的头端装有夹具、工件或刀具，工作时要承受扭曲和弯矩，所以要求有足够的刚性、耐磨性和抗振性，并要求很高的回转精度。

所以主轴的加工质量对机床的工作精度和使用寿命有很大的影响。

第二章，车床主轴的工作条件与技术要求a..承受摩擦与磨损机床主轴的某些部位承受着不同程度的摩擦，特别是轴颈部位，因为轴颈与某些轴承配合时，摩擦较大所以此部位应具有较高的硬度仪增强耐磨性。

但是某些部位的轴颈与滚动轴承相配合摩擦不大，所以就不需要大的硬度。

b.工作中时承受载荷机床主轴在高速运转时要承受多种载荷的作用，如弯曲、扭转、冲击等。

所以要求主轴具有抵抗各种载荷的能力。

当主轴载荷较大、转速又高时，主轴还承受着很高的变交应力。

因此要求主轴具有较高的疲劳强度和综合力学性能即可。

（1）、支承轴颈的技术要求主轴两支承轴颈A、B的圆度允差0.005毫米，径向跳动允差0.005毫米，两支承轴颈的1：12锥面接触率＞70%，表面粗糙度Ra0.4um。

支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。

主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的50％，对于提高精度的机床，则不超过25%，对于高精度的机床，则应在5～10％之间。

（2）、锥孔的技术要求主轴锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动，近轴端允差0.005mm，离轴端300mm处允差0.01毫米，锥面的接触率＞70％，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求HRC48。

（3）、短锥的技术要求短锥对主轴支承轴颈A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。

（4）、空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮的轴颈对支承轴颈A、B的径向跳动允差为0.015毫米。