淺談高強(qiáng)度鋼制軸類(lèi)零件加工中問(wèn)題與分析

■陳惠紅 ■臺(tái)山市龍電門(mén)業(yè)科技有限公司，廣東 江門(mén) 529262

高強(qiáng)度鋼制軸類(lèi)零件受材料性能影響大，且高強(qiáng)度鋼切削加工難度較大，這就大大增加了軸類(lèi)零件的加工難度。在切削高強(qiáng)度鋼時(shí)，不僅會(huì)增大刀具切削時(shí)的切削力，也會(huì)使刀具磨損速度增大，使刀具的耐用性大大地降低，從而降低機(jī)床的生產(chǎn)效率?？紤]高強(qiáng)度軸的綜合性能，要從軸類(lèi)材料選擇、軸的加工要求、軸的強(qiáng)度校核等多方面進(jìn)行分析研究。本文是為了提高高強(qiáng)度鋼制軸類(lèi)零件的機(jī)械性能，本文主要從軸類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求、軸類(lèi)零件的加工工藝及其需要注意的問(wèn)題等方面來(lái)進(jìn)行探究。

1 常見(jiàn)軸類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)

1.1 軸類(lèi)零件結(jié)構(gòu)

軸類(lèi)零件，在機(jī)器中常常用來(lái)支承傳動(dòng)零部件，用于傳遞載荷和承載。軸類(lèi)零件，是旋轉(zhuǎn)體零件，其由圓柱表面、臺(tái)階、端面、退刀槽、倒角和圓弧等不同的形狀組成。根據(jù)軸用途不同，可以將其分為光軸、階梯軸、空心軸、凸輪軸、偏心軸、曲軸等。其中，階梯軸的加工工藝相對(duì)比較有特點(diǎn)，能夠反映出大多數(shù)軸類(lèi)零件的加工特點(diǎn)。本文將講述一般階梯軸的加工工藝。

1.2 軸類(lèi)零件技術(shù)要求

作為支撐結(jié)構(gòu)的軸頸是為了確定軸的位置，因此，它對(duì)定位精度的要求較高。在一般的機(jī)械裝配傳動(dòng)件中，尺寸精度要求向度較低。在軸類(lèi)零件中，軸頸、外錐面、錐孔等圓柱圓錐體對(duì)圓度和圓柱度的要求較高，需要將其公差限制在合理的范圍。內(nèi)、外圓的精度要求相對(duì)較高時(shí)，需要在加工圖紙上特別標(biāo)注公差。為了保證軸類(lèi)零件滿(mǎn)足其在設(shè)備中的位置和功能，需要確定零件的位置精度。首先，就需要確定軸頸與軸的同軸度要求。其次，當(dāng)同軸度達(dá)不到要求時(shí)，會(huì)影響傳動(dòng)件的傳動(dòng)精度，安裝精度過(guò)低還會(huì)引起機(jī)器的異響，降低使用年限。

2 軸類(lèi)零件的加工工藝

2.1 毛坯選擇

在制定軸類(lèi)零件的加工工藝規(guī)程時(shí)，毛坯的選擇是基礎(chǔ)工作之一。毛坯的基礎(chǔ)形狀和特征，對(duì)高強(qiáng)度鋼的加工難易程度起到?jīng)Q定性作用。毛坯的形狀越接近成品，機(jī)械加工的工作量越小，會(huì)更加節(jié)省材料，節(jié)約工時(shí)。綜合考慮加工成本和毛坯的制造，需要合理地選擇毛坯。

2.2 軸類(lèi)零件加工工藝

首先，需要選擇先進(jìn)、實(shí)用的刀具。切削性能優(yōu)良的刀具材料，可以大大地改善高強(qiáng)度鋼制軸類(lèi)切削加工的工作效率，也可以確保加工質(zhì)量。針對(duì)軸類(lèi)零件高強(qiáng)度材料，需要根據(jù)不同的粗、細(xì)加工選擇不同的材料，而不能采用金剛石刀具進(jìn)行切削加工。常見(jiàn)切削性能先進(jìn)的刀具材料包括:高性能高速鋼、粉末冶金高速鋼、涂層高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具材料、超硬刀具材料等?？梢愿鶕?jù)不同的加工材料和加工工藝，合理地選擇不同的刀具材料。當(dāng)確定刀具材料之后，還需要選擇合理的刀具幾何參數(shù)。在確定刀具的幾何參數(shù)之后，需要協(xié)調(diào)切削深度、進(jìn)給量和切削速度，在合理且一定速度的范圍內(nèi)，確保刀具的耐用度。

定位基準(zhǔn)的合理選擇，有利于確保零件的尺寸和位置精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證加工質(zhì)量。一般的軸類(lèi)零件加工，需要以毛坯外圓作為粗基準(zhǔn)進(jìn)行粗加工。首先，車(chē)削外圓端面作為基準(zhǔn)。其次，用三爪盤(pán)自定心卡盤(pán)裝卡，車(chē)削另一個(gè)端面且打中心孔。將已加工過(guò)的兩個(gè)中心孔作為精加工的基準(zhǔn)，采用雙頂尖的方式進(jìn)行裝夾，以保證輸出軸徑向圓跳動(dòng)的要求。

在保證軸類(lèi)零件加工要求的條件下，需要盡可能地提高工件加工的效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，需要合理地選擇加工方法。由于不同的工件和加工條件會(huì)導(dǎo)致加工方法的多樣性，所以根據(jù)機(jī)械加工資料和工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定具體的加工方法。

3 軸類(lèi)零件在加工工藝規(guī)程應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 分析零件圖

在軸類(lèi)零件機(jī)械加工中，需要遵守先粗加工后精加工、先主后次、先加工孔后加工面的基本原則，以提高加工效率，保證加工質(zhì)量。在確定加工工藝時(shí)，需要仔細(xì)分析軸類(lèi)零件的樣圖。根據(jù)零件圖中的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)工序的設(shè)計(jì)，主要是參考圖紙中零件表面粗糙度、同軸度、平行度等標(biāo)注。根據(jù)具體的標(biāo)注要求進(jìn)行加工工藝的確定，確保加工出來(lái)產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)分析軸類(lèi)零件的樣圖，要堅(jiān)持基準(zhǔn)先加工的原則。應(yīng)先加工外圓，作為后續(xù)加工的基準(zhǔn)。先加工主要表面后加工次要表面，對(duì)于約束較多的零件的外圍進(jìn)行加工處理。對(duì)于軸上的花型槽、矩形鍵槽和螺紋孔等，需要在表面加工之后再進(jìn)行。

3.2 確定工藝路線(xiàn)

在確定加工路線(xiàn)之后，需要進(jìn)行對(duì)毛坯進(jìn)行正確裝夾，將其固定在車(chē)床上，然后進(jìn)行相關(guān)機(jī)械加工。確定毛坯材料，是進(jìn)行機(jī)械加工的首要操作之一。通過(guò)粗加工可以將毛坯的多余部分進(jìn)行切除，使毛坯的形狀接近成品的形狀，從而降低機(jī)械加工的工作量，提高工件加工的效率。毛坯加工采用車(chē)削方式進(jìn)行粗加工，成本較低，工作效率較高;而采用磨床進(jìn)行軸類(lèi)零件的精加工，加工精度較高，能夠滿(mǎn)足相關(guān)的技術(shù)要求。對(duì)于加工要求較高的軸類(lèi)零件，可以采用光整加工的方式，以提高加工工件的表面精度。

在毛坯預(yù)加工階段，可以將毛坯上多余的部分快速剔除，使毛坯形狀更加接近成坯，減少時(shí)間成本的投入。在加工階段，需要注意對(duì)毛坯形狀的矯正，防止加工中的變形對(duì)后續(xù)操作產(chǎn)生影響。以棒料作為加工毛坯的工件，注意多余部分的切除。對(duì)需要在端面鉆孔的零件，需要先將端面切除。

在毛坯進(jìn)行半精加工的階段，需要先調(diào)制零件的基本結(jié)構(gòu)，使其縮小到與圖紙上的成品要求的差距。通過(guò)調(diào)制粗加工零件，改變軸類(lèi)零件的抗彎和抗變形能力。

在精加工階段，需要采用較大的切削速度和小的進(jìn)給量，以便于進(jìn)一步提高軸類(lèi)零件的使用要求。通過(guò)對(duì)外圓或錐面研磨，以確保軸類(lèi)零件的精度要求。

3.3 基準(zhǔn)的選擇

對(duì)軸類(lèi)零件進(jìn)行加工時(shí)，外圓表面、螺紋表面的同軸度等需要確定它們的參考基準(zhǔn)。加工表面標(biāo)準(zhǔn)，是以軸類(lèi)零件中心線(xiàn)為基準(zhǔn)，中心線(xiàn)作為其它工序加工的定位基準(zhǔn)，也可以用于檢驗(yàn)基準(zhǔn)。對(duì)于粗加工中的兩孔定位，可以在裝夾中多加工出外圓和端面。

采用兩中心孔定位雖然操作簡(jiǎn)單，但是定心精度相對(duì)較低，不能滿(mǎn)足高精度的要求并且剛性較差，切削用量不能過(guò)大。以軸類(lèi)零件表面和中心孔作為定位基準(zhǔn)進(jìn)行軸類(lèi)零件的粗加工時(shí)，可以提高零件的剛度，零件所能承受的切削力矩更大。

4 結(jié)語(yǔ)

軸類(lèi)零件加工工藝是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)工作，需要我們加強(qiáng)對(duì)軸類(lèi)零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的規(guī)范。本文通過(guò)歸納和總結(jié)，能夠盡可能地完善軸類(lèi)零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，對(duì)高強(qiáng)度鋼制軸類(lèi)零件的加工具有指導(dǎo)意義，使得軸類(lèi)零件加工有理論依據(jù)。

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