1、主軸毛坯的制造方法及熱處理

批量：大批；材料：45鋼；毛坯：模鍛件

 (1)材料

在單件小批生產(chǎn)中，軸類鍛件的毛坯往往使用熱軋棒料。對(duì)于直徑差較大的階梯軸，為了節(jié)約材料和減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，則往往采用鍛件。單件小批生產(chǎn)的階梯軸一般采用自由鍛，在大批大量生產(chǎn)時(shí)則采用模鍛。

（2）熱處理

45鋼，在調(diào)質(zhì)處理（235HBS）之后，再經(jīng)局部高頻淬火，可以使局部硬度達(dá)到HRC62～65，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕鼗鹛幚?，可以降到需要的硬度（例如CA6140主軸規(guī)定為HRC52）。

9Mn2V，這是一種含碳0.9%左右的錳釩合金工具鋼，淬透性、機(jī)械強(qiáng)度和硬度均比45鋼為優(yōu)。經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚碇?，適用于高精度機(jī)床主軸的尺寸精度穩(wěn)定性的要求。例如，萬能外圓磨床M1432A頭架和砂輪主軸就采用這種材料。

38CrMoAl，這是一種中碳合金氮化鋼，由于氮化溫度比一般淬火溫度為低540—550℃，變形更小，硬度也很高（HRC＞65，中心硬度HRC＞28）并有優(yōu)良的耐疲勞性能，故高精度半自動(dòng)外圓磨床MBG1432的頭架軸和砂輪軸均采用這種鋼材。

      此外，對(duì)于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類鍛件，多選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和高頻淬火后，具有較高的綜合機(jī)械性能，能滿足使用要求。有的軸件也選用滾珠軸承鋼如GCr15和彈簧鋼如66Mn等材料．這些鋼材經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后，具有極高的耐磨性和耐疲勞性能。當(dāng)要求在高速和重載條件下工作的軸類零件，可選用18CrMnTi、20Mn2B等低碳含金鋼，這些鋼料經(jīng)滲碳淬火后具有較高的表面硬度、沖擊韌性和心部強(qiáng)度，但熱處理所引起的變形比38CrMoAl為大。

     凡要求局部高頻淬火的主軸，要在前道工序中安排調(diào)質(zhì)處理（有的鋼材則用正火）,當(dāng)毛坯余量較大時(shí)(如鍛件)，調(diào)質(zhì)放在粗車之后、半精車之前，以便因粗車產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力得以在調(diào)質(zhì)時(shí)消除；當(dāng)毛坯余量較小時(shí)（如棒料），調(diào)質(zhì)可放在粗車（相當(dāng)于鍛件的半精車）之前進(jìn)行。高頻淬火處理一般放在半精車之后，由于主軸只需要局部淬硬，故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工，如車螺紋、銑鍵槽等工序，均安排在局部淬火和粗磨之后。對(duì)于精度較高的主軸在局部淬火及粗磨之后還需低溫時(shí)效處理，從而使主軸的金相組織和應(yīng)力狀態(tài)保持穩(wěn)定。

2、定位基準(zhǔn)的選擇

      對(duì)實(shí)心的軸類零件，精基準(zhǔn)面就是頂尖孔，滿足基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一，而對(duì)于象CA6140A的空心主軸，除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用，互為基準(zhǔn)。

3、加工階段的劃分

      主軸加工過程中的各加工工序和熱處理工序均會(huì)不同程度地產(chǎn)生加工誤差和應(yīng)力，因此要?jiǎng)澐旨庸るA段。主軸加工基本上劃分為下列三個(gè)階段。

(1）、粗加工階段

1）毛坯處理毛坯備料、鍛造和正火。

2）粗加工鋸去多余部分，銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等。

(2）、半精加工階段

1）半精加工前熱處理對(duì)于45鋼一般采用調(diào)質(zhì)處理以達(dá)到220～240HBS。

2）半精加工車工藝錐面（定位錐孔）半精車外圓端面和鉆深孔等。

（3）、精加工階段

1）精加工前熱處理局部高頻淬火。

2）精加工前各種加工粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等。

3）精加工精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證主軸最重要表面的精度。

4、加工順序的安排和工序的確定

      具有空心和內(nèi)錐特點(diǎn)的軸類零件，在考慮支承軸頸、一般軸頸和內(nèi)錐等主要表面的加工順序時(shí)，可有以下幾種方案。

①外表面粗加工→鉆深孔→外表面精加工→錐孔粗加工→錐孔精加工；

②外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→錐孔精加工→外表面精加工；

③外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→外表面精加工→錐孔精加工。

針對(duì)CA6140車床主軸的加工順序來說，可作這樣的分析比較：

第一方案：在錐孔粗加工時(shí)，由于要用已精加工過的外圓表面作精基準(zhǔn)面，會(huì)破壞外圓表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。

第二方案：在精加工外圓表面時(shí)，還要再插上錐堵，這樣會(huì)破壞錐孔精度。另外，在加工錐孔時(shí)不可避免地會(huì)有加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差人加上錐堵本身的誤差等就會(huì)造成外圓表面和內(nèi)錐面的不同軸，故此方案也不宜采用。

第三方案：在錐孔精加工時(shí)，雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準(zhǔn)面；但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同時(shí)錐孔的精加工已處于軸加工的最終階段，對(duì)外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的加工順序，可以采用外圓表面和錐孔互為基準(zhǔn)，交替使用，能逐步提高同軸度經(jīng)過這一比較可知，象CA6140主軸這類的軸件加工順序，以第三方案為佳。

      通過方案的分析比較也可看出，軸類零件各表面先后加工順序，在很大程度上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。當(dāng)零件加工用的粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序就大致可以確定了。因?yàn)楦麟A段開始總是先加工定位基準(zhǔn)面，即先行工序必須為后面的工序準(zhǔn)備好所用的定位基準(zhǔn)。例如CA6140主軸工藝過程，一開始就銑端面打中心孔。這是為粗車和半精車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)；半精車外圓又為深孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；半精車外圓也為前后的錐孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)。反過來，前后錐孔裝上錐堵后的頂尖孔，又為此后的半精加工和精加工外圓準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；而最后磨錐孔的定位基準(zhǔn)則又是上工序磨好的軸頸表面。