芯軸在提高大型薄壁主軸加工精度中的應用*

陳 森

(天水星火機床有限責任公司，甘肅 天水 741024)

1 引言

天水星火機床有限公司與德國REFORM公司合作研發的新產品M1335數控外圓磨床精度要求較高，加工難度較大，尤其是頭架主軸的加工。主軸軸承安裝面圓度要求0.004 mm，圓柱度要求0.006 mm，而且主軸最大直徑Φ520 mm，主軸通孔Φ361 mm，最薄處壁厚僅有24.5 mm，除此之外主軸后端有一個主軸接頭精度要求較高，為保證精度要求須將接頭安裝到主軸上后再加工，這樣才能保證精度。加工中通常采用的兩端配錐堵或用尾座卡盤的加工方法，只裝卡變形就遠超出了公差范圍，所以難以保證精度。為減小裝卡變形，保證最小的裝卡變形，并能保證主軸外圓和端面一次裝夾磨削完成［2］，設計了裝卡方便快捷，并且裝卡變形較小的自定心芯軸。

2 自定心芯軸的設計

自定心芯軸的設計結構如圖1所示，由一根帶有60°錐面的芯軸1、帶60°錐面的套2、隔套3和兩個鎖緊螺母4組成。活動的錐面及隔套與芯軸的間隙均配磨到0.01 mm以內以保證精度［3］，隔套3的使用擴大了芯軸的適用范圍，加工單個主軸時不需要安裝，只在加工主軸及主軸接頭組件時才安裝使用。使用時將芯軸1穿過主軸通孔，裝上零件2及螺母4，即將主軸安裝在兩個60°錐面之間，靠錐面的自定心作用可以裝正主軸，然后將兩個螺母鎖緊。

圖1 芯軸裝配圖

3 利用自定心芯軸加工主軸的工藝過程

(1)鍛造準備毛坯，粗車主軸所有外圓及主軸內孔，主軸兩端孔口加工安裝芯軸用的倒棱，保證倒棱角度與芯軸錐面角度一致，然后經熱處理消除部分鍛造及粗加工內應力。

(2)芯軸的利用，如下圖將主軸安裝到芯軸上，利用主軸和芯軸上相同角度的錐面定心和傳遞扭矩，鎖緊螺母。頂尖頂芯軸兩端的中心孔，裝卡到車床上，留足夠的磨削余量半精車主軸外圓及端面。

(3)裝卡方式同上序，粗磨主軸;后面的加工工序中只有在車序和磨序中使用芯軸。

(4)鏜銑加工端面螺紋及鍵槽，經過淬火、半精磨、時效、二次半精磨等一系列加工工序后進行精磨，精磨是最主要的工序，直接決定了主軸的最終精度。精磨時先加工主軸部分，裝卡方式如圖2，將安裝好的芯軸及主軸安裝到外圓磨床上，調整后空運轉30 min后［1］，用千分表檢查主軸的外圓及端面跳表有無變化，運轉是否穩定。待機床運轉穩定后再開始磨削。精磨削主軸所有外圓以及端面至尺寸后安裝主軸接頭，同樣主軸接頭在安裝之前也在孔口加工有與芯軸錐面相同角度的倒棱。按圖3方式裝卡帶有主軸接頭的主軸組件。半精磨、精磨接頭部分的錐面及端面達圖紙要求。

圖2 利用芯軸加工主軸

圖3 利用芯軸加工主軸組件

4 結論

這種利用自定心芯軸加工大型薄壁主軸的方法不僅完全保證了加工精度，主軸前錐面及軸承面圓度達到了0.002 mm，遠高于圖紙要求，同時也提高了生產效率。定心芯軸在公司的數控管子車床的主軸加工中也多次使用，都能完全保證加工精度。

［1］ 呂亞臣.重型機械工藝手冊［M］.哈爾濱:哈爾濱出版社，1998.

［2］ 機床設計手冊編寫組.機床設計手冊(3)［M］.北京:機械工業出版社，1986.

［3］ 陶濟賢.機床夾具設計［M］.北京:機械工業出版社，1986.