加工高速電主軸軸芯容易報(bào)廢問(wèn)題的解決方案

陳海凡

摘 要：高速電主軸要求在100000r/min以上高速旋轉(zhuǎn)的情況下，達(dá)到低動(dòng)態(tài)偏擺的工作效果。這就要求高速電主軸有相當(dāng)高的制造精度，而軸芯作為高速電主軸的核心零件，對(duì)其制造精度要求自然更加嚴(yán)格。電主軸軸芯的加工過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)同軸度和端面跳動(dòng)超差、尺寸不穩(wěn)定等問(wèn)題，很難進(jìn)行高精度的批量生產(chǎn)。本文通過(guò)修改軸芯圖紙，改進(jìn)加工工藝等方法，有效地解決了上述加工難題，并能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：解決；高速；電主軸；軸芯；加工；方案

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，需要越來(lái)越多的雕刻機(jī)、精密磨床、高速離心機(jī)等高檔數(shù)控裝備。高速電主軸作為這些裝備不可或缺的重要部件，而軸芯又是高速電主軸的核心零件，其加工質(zhì)量顯得更為關(guān)鍵。軸芯的加工方法主要是車削，加工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)尺寸很不穩(wěn)定，同軸度和端面跳動(dòng)超差，長(zhǎng)度尺寸難以保證等問(wèn)題，以致產(chǎn)生很多廢品，也難實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文巧妙改進(jìn)了車削工藝、裝夾方案、刀具處理等問(wèn)題后，明顯提高了軸芯加工的質(zhì)量，且能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 軸芯零件圖（如圖1所示）

2 改進(jìn)前的車削工藝步驟

2.1下料Φ38×205，毛坯車端面并鉆Φ10通孔，內(nèi)孔倒60°角，兩頂尖車外圓至Φ36.75。

2.2 夾住Φ36.75外圓，伸出52mm，粗精工件右端內(nèi)輪廓至Φ11.85 Z-98.29位置，粗精車工件右端外輪廓至Φ30.15 Z-50.02位置。

2.3工件調(diào)頭，夾Φ36.75外圓，伸出50mm，粗精左端內(nèi)輪廓至Φ14.45 Z-105.19位置。

2.4 用一夾一頂方式，用軟爪夾Φ30.15外圓，頂左端內(nèi)孔，粗精加工左端外輪廓。

3 改進(jìn)前存在的問(wèn)題

采用以前方案加工完成后，經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題如下：

3.1 同軸度和端面跳動(dòng)超差，導(dǎo)致軸芯裝配好后，出現(xiàn)噪聲比較大，摩擦大、轉(zhuǎn)速和加速度達(dá)不到要求，并且在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，動(dòng)態(tài)偏擺大，嚴(yán)重影響使用效果。

3.2 Φ14.45內(nèi)孔震刀，表面粗糙度差，產(chǎn)生錐度，尺寸不穩(wěn)定。

4 分析存在的問(wèn)題

4.1 Φ18.25與Φ30.15的同軸度為0.015mm，靠軟爪來(lái)保證0.015的公差是比較困難的；伸出長(zhǎng)度150mm，更加大了難度。因此在加工Φ18.25與Φ30.15時(shí)，應(yīng)采用雙頂尖的裝夾，將原來(lái)的兩次裝夾改為了一次裝夾，減少了加工誤差。

4.2 Φ21.65與右端面的垂直度為0.02mm。在原來(lái)的方案中，這個(gè)垂直度是經(jīng)過(guò)兩次裝夾，最后靠一夾一頂來(lái)保證的。這個(gè)垂直度與①Φ36.75與Φ30.15同軸度、②Φ30.15與左端內(nèi)孔的同軸度、③軟爪與Φ30.15的裝夾精度等都有關(guān)系，所以很難保證。為了減少中間環(huán)節(jié)繁多的誤差累計(jì)，右端面留0.05mm余量，最后用軟爪夾Φ21.65精右端面，從而保證垂直度。

4.3 該軸芯全長(zhǎng)度都有內(nèi)孔，且內(nèi)孔直徑最小處為Φ11.8，最深處105，普通內(nèi)孔刀基本無(wú)法對(duì)其進(jìn)行加工，需要特別制作內(nèi)孔刀。選用Φ10鎢鋼棒做刀桿，在刀的一頭用線切割割出一個(gè)扁平位置，再通過(guò)銅將刀頭焊接到鎢鋼棒上，這樣做的好處是大大提高刀桿的強(qiáng)度。

4.4采用軟爪裝夾，使用時(shí)間長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生磨損等情況，所以軟爪要定期進(jìn)行檢測(cè)和修正，以免出現(xiàn)同軸度超差。

4.5 采用雙頂尖裝夾后，為了保證工件在Z方向定位能統(tǒng)一，所以在兩端內(nèi)孔與端面交界處增加60°倒角，并且要求在同一批量中這兩個(gè)倒角的直徑大小要統(tǒng)一。因?yàn)楣ぜ詈笠ㄟ^(guò)兩頂尖裝夾來(lái)精加工外圓，如果在一批工件中這兩個(gè)倒角的直徑大小不統(tǒng)一，那雙頂尖裝夾后，工件在Z方向上的尺寸就會(huì)不一致，所以需要將這兩個(gè)倒角的直徑尺寸加工準(zhǔn)確。

5 改進(jìn)后的車削工藝步驟

5.1 與改進(jìn)前步驟1一致。

5.2 以外圓Φ36.72為基準(zhǔn)，采用軟爪夾，伸出55，車削右端內(nèi)孔，端面留0.05mm余量，Φ30.15直徑方向尺寸留0.2mm余量，內(nèi)孔采用多把多規(guī)格內(nèi)孔刀完成。

5.3 以外圓Φ36.72為基準(zhǔn)，采用軟爪夾，伸出30，粗精左端面及內(nèi)孔，內(nèi)孔采用多把多規(guī)格內(nèi)孔刀完成。

5.4 采用雙頂尖裝夾，粗精外輪廓。

5.5 以工件外圓Φ21.65為基準(zhǔn)，采用軟爪裝夾，精車右端面。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)合理的工藝安排，加工過(guò)程中正確的檢測(cè)方式，有效地解決了高速電主軸核心零件的加工難題。保證了加工的精度，提高了產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]陳小安，張朋，劉俊峰，等.高速電主軸多場(chǎng)耦合動(dòng)力學(xué)特性研究[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2013，26（3）：303-310.

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