加工高速電主軸軸芯容易報廢問題的解決方案

陳海凡

摘 要：高速電主軸要求在100000r/min以上高速旋轉的情況下，達到低動態偏擺的工作效果。這就要求高速電主軸有相當高的制造精度，而軸芯作為高速電主軸的核心零件，對其制造精度要求自然更加嚴格。電主軸軸芯的加工過程中，經常出現同軸度和端面跳動超差、尺寸不穩定等問題，很難進行高精度的批量生產。本文通過修改軸芯圖紙，改進加工工藝等方法，有效地解決了上述加工難題，并能穩定實現批量生產，提高了生產效率。

關鍵詞：解決；高速；電主軸；軸芯；加工；方案

中圖分類號：TH133 文獻標志碼：A

0 前言

隨著現代加工技術的不斷進步，需要越來越多的雕刻機、精密磨床、高速離心機等高檔數控裝備。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，其加工質量顯得更為關鍵。軸芯的加工方法主要是車削，加工過程中經常出現尺寸很不穩定，同軸度和端面跳動超差，長度尺寸難以保證等問題，以致產生很多廢品，也難實現批量生產。本文巧妙改進了車削工藝、裝夾方案、刀具處理等問題后，明顯提高了軸芯加工的質量，且能實現批量生產，大大提高了生產和經濟效益。

1 軸芯零件圖（如圖1所示）

2 改進前的車削工藝步驟

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工件調頭，夾Φ36.75外圓，伸出50mm，粗精左端內輪廓至Φ14.45 Z-105.19位置。

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

3 改進前存在的問題

采用以前方案加工完成后，經常出現的問題如下：

3.1 同軸度和端面跳動超差，導致軸芯裝配好后，出現噪聲比較大，摩擦大、轉速和加速度達不到要求，并且在高速旋轉的情況下，動態偏擺大，嚴重影響使用效果。

3.2 Φ14.45內孔震刀，表面粗糙度差，產生錐度，尺寸不穩定。

4 分析存在的問題

4.1 Φ18.25與Φ30.15的同軸度為0.015mm，靠軟爪來保證0.015的公差是比較困難的；伸出長度150mm，更加大了難度。因此在加工Φ18.25與Φ30.15時，應采用雙頂尖的裝夾，將原來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。在原來的方案中，這個垂直度是經過兩次裝夾，最后靠一夾一頂來保證的。這個垂直度與①Φ36.75與Φ30.15同軸度、②Φ30.15與左端內孔的同軸度、③軟爪與Φ30.15的裝夾精度等都有關系，所以很難保證。為了減少中間環節繁多的誤差累計，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 該軸芯全長度都有內孔，且內孔直徑最小處為Φ11.8，最深處105，普通內孔刀基本無法對其進行加工，需要特別制作內孔刀。選用Φ10鎢鋼棒做刀桿，在刀的一頭用線切割割出一個扁平位置，再通過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度。

4.4采用軟爪裝夾，使用時間長會產生磨損等情況，所以軟爪要定期進行檢測和修正，以免出現同軸度超差。

4.5 采用雙頂尖裝夾后，為了保證工件在Z方向定位能統一，所以在兩端內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倒角的直徑大小要統一。因為工件最后要通過兩頂尖裝夾來精加工外圓，如果在一批工件中這兩個倒角的直徑大小不統一，那雙頂尖裝夾后，工件在Z方向上的尺寸就會不一致，所以需要將這兩個倒角的直徑尺寸加工準確。

5 改進后的車削工藝步驟

5.1 與改進前步驟1一致。

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

5.3 以外圓Φ36.72為基準，采用軟爪夾，伸出30，粗精左端面及內孔，內孔采用多把多規格內孔刀完成。

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，采用軟爪裝夾，精車右端面。

結語

通過合理的工藝安排，加工過程中正確的檢測方式，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，提高了產品合格率和生產效率。

參考文獻

[1]陳小安，張朋，劉俊峰，等.高速電主軸多場耦合動力學特性研究[J].振動工程學報，2013，26（3）：303-310.

[2]鄧君，許光輝.高速電主軸采用軸芯冷卻的設計[J].裝備制造技，2010（7）：52-53.