普通機床加工軸的工藝設計之我見

楊天琦　劉新元

摘 要：目前，軸鍵加工通常采用先鍛毛坯后作刨削加工的方法，這種加工工藝不僅工序繁鎖，而且生產效率較低，尤其在加工小軸鍵時，刨、夾和測量均感困難。針對這類問題，本文就普通機床加工軸的工藝進行了設計，設計出了較合理的機械加工工藝，在保證加工質量的前提上，對提高生產效率，合理使用機床等進行了有益探討。

關鍵詞：機床；加工軸；零部件

工藝設計是一個動態過程，任何工藝的設計都在具體的設計過程中，應加強調查研究、征求意見，發現問題及時修改，不斷完善設計方案，以期取得最佳效果。本文就普通機床加工軸的工藝進行了設計，設計出了較合理的機械加工工藝，此工藝設計，比較合理。主要是利用磨削代替精車作為精加工，在保證加工質量的前提下，較快地提高了生產效率。但本工藝設計，工序較集中，對機床利用有一定影響，對工時定額也有影響。

一、零部件圖紙分析

一般采用階梯結構滿足軸類零件受力要求。加工軸的工藝過程較長，可以使用多種機床進行加工。如圖1 所示，該軸是一個較典型的階梯軸。此零件表面上看沒有特殊要求，結構簡單，但從圖可知，零件上Φ50mm 的外圓精度較高，經查標準公差數值表（GB/T 1800.3-1998）此表面精度等級為IT7，是此軸零件上精度要求最高的較面，且該表面的表面粗糙度為Ra1.6μm，在普通機床上加工有難度。其它方面，兩處Φ32mm 的外圓精度要求也很高，表面粗糙度都為Ra3.2μm，而且這兩外圓是基準面。Φ50mm 的外圓對這兩個外圓有同軸度要求，公差值為Φ0.03mm，在普通機床上要保證此精度要求，難度是較大的，所以這是加工的重點，解決了這個加工過程中的瓶頸問題，對解決加工此軸的機械加工質量，提高生產效率都有重要意義。另外，14mm 的鍵槽加工和22X22 的四方加工及其它表面的加工，因精度要求不高，是很容易加工的表面。

二、工藝分析

（一） 結構分析

（二）精度分析

該軸對兩處Φ32mm 和準50mm 的外圓有較高的尺寸精度要求，且Φ50mm 外圓軸線對兩Φ32mm外圓的公共軸線有同軸度要求，公差值為Φ0.03mm。14mm鍵槽有精度要求，但精度較低。從圖1 可知，該軸有調質熱處理要求，這是一般的熱處理工藝，較容易保證。除此外，零件沒有其它特別的技術要求。

三、工藝過程設計

（一）工藝路線確定

工藝路線的制定是工藝規程的關鍵，是工藝規程的總體設計。工藝路線是否合理，會直接影響加工質量、生產率，也影響到人員、設備、工藝裝備及生產場地等的合理利用。此零件加工精度較高，為保證加工精度，加工分三個階段進行：粗加工首先要完成主要余量的切削，半精加工完成次要表面的加工，并為精加工加工出精基準，精加工完成主要表面加工，達到圖紙要求。為確保加工質量，提高生產效率，確定加工此零件的工藝路線為：粗車—熱處理—半精車—銑削—磨削。

（二）工序尺寸及其公差確定

首先確定圓柱面的工序尺寸，圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟精度確定。

（三）毛坯選擇

零件屬于軸類零件，尺寸變化不大，結構也不復雜，所以毛坯的類型采用棒料。因為零件是軸類零件，所以選擇中心孔定位，這既符合基準重合原則又符合基準統一原則，便于保證加工質量，提高生產效率。按照先面后孔的原則，所以加工時應先加工外圓，然后加工鍵槽和四個平面。另外，因零件需要熱處理調質，為了保證調質層深度，調質熱處理安排在粗車之后半精車之前較合理。螺紋、退刀槽等次要表面，應在半精加工過程中完成，以保證質量和效率。

（四）新工藝效果

對于普通機床的適用而言，大多數工廠只會用于粗加工和半精加工，缺乏有效的工藝卡片使得普通機床并不能夠體現出它的價值所在，而某些零件并不一定都適合或者必須適用數控機床來完成，對于很多生產條件較差的企業，普通機床加工軸類零件意味著更加有效的使機床的適用能夠最大化，從數據上來看，合理的工藝確定后，半精車后磨削就可以達到零件Φ50mm 的外圓精度、IT7 和表面粗糙度為Ra1.6μm 要求，對于Φ50mm 的外圓對這兩個外圓有同軸度要求，公差值為Φ0.03mm，通過本文粗車和半精車的裝夾順序可以保證，倘若按照傳統加工裝夾順序，外圓尺寸精度和同軸度的要求對于普通機床而言非常難以控制，就會造成生產率大幅度降低并且容易出現廢品。這正是本文合理加工工藝的關鍵所在。

四、結束語

本文所探討的雖然是軸類零件的加工，但是用普通機床加工卻有著非同尋常的意義。因為很多廠礦本身的規模并不大，又由于機床本身價格比較昂貴，所以能夠使用，會使用普通機床加工較高要求的階梯軸類零件就有著重要實際應用意義。本文通過某階梯軸的零件分析及工藝分析，編寫出了一套普遍適用的加工工藝，以保證生產質量為原則的同時提高了生產率。

參考文獻：

[1] 張國棟.數控機床加工軸問題及對策[J].遼寧行政學院學報，2015.

[2] 裴東偉.機床零件圖樣分析[J].今日科苑，2014.