典型階梯細長軸的工藝分析與質量控制研究

張培彥，楊 卓

（鄭州旅游職業學院，河南 鄭州 450009）

本階梯細長軸為某公司加工的結構較復雜產品的零件，該零件的剛度和強度要求較高，軸材料選40Cr，且最終通過淬火等熱處理達到其剛度和強度的要求；細長軸加工時,因長徑比大,在切削力作用下會產生彎曲變形與振動,加工質量難保證，本文對該階梯細長軸的加工難點及工藝進行分析和編排，很好地解決了這一問題。

1 加工難點分析

圖1 階梯細長軸圖紙

1.1 通過對圖1階梯細長軸工藝分析可知

（1）階梯細長軸剛性差，裝夾不當，易因切削力及重力的作用發生彎曲變形，產生振動，影響加工精度。

（2）階梯細長軸的熱擴散性能差，在切削熱作用下，會產生較大的線膨脹。如果軸的兩端為固定支承，工件會因伸長而頂彎。

（3）由于軸較長，一次走刀時間長，刀具磨損大，影響零件的幾何形狀精度。

（4）車階梯細長軸時使用跟刀架，若支承工件的兩個支承塊對零件壓力不當，會影響加工精度。若壓力過小或不接觸，不起作用；若壓力過大，零件被壓向車刀，車出的直徑就小，當跟刀架繼續移動后，支承塊支承在小直徑外圓處，車出的直徑變大，以后跟刀架又跟到大直徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑變小，這樣有規律的變化，就會把細長的工件車成“竹節”形，加工過程中應避免。

1.2 關鍵質量項目保證

如表1所示。

表1 關鍵質量控制點

2 加工工藝編排

加工要注意以下7點：

（1）為消除粗車、粗磨和熱處理后產生的內應力，工藝中安排二次時效處理。

（2）為保證加長軸精度，工藝過程中安排粗車、半精車、粗磨、半精磨和精磨。

（3）粗車、半精車采用一夾一頂，以提高工件的剛度，減少變形。另外應先車Ф12，再車Ф10，可減小車Ф6時的彈性變形，提高外圓的圓柱度精度。

（4）粗磨外圓時，工件采用一夾一頂裝夾，提高了工件剛性。三爪卡盤夾緊處的外圓長度應盡可能短，避免工件夾頂后產生過定位，外圓處的頸跳應調整到0.02內。

（5）半精磨和精磨均采用兩頂夾。在Ф12外圓的右端用中心架支撐，支撐處外圓的頸跳應在0.01~0.005。

（6）工藝過程卡第11工序安排中間檢驗，檢驗Ф10兩處的同軸度、圓度、因為這兩處軸頸是第13工序的定位基準。

（7）工藝過程卡第13工序，以支撐軸頸A、B為定位基準，車削Ф6.2、Ф6.4和90等內表面。

3 階梯細長軸的質量控制要點

（1）砂輪須經過二次嚴格靜平衡，可減少工件表面多棱行和振痕。

（2）無論是車削還是磨削，應在工件無軸向竄動的條件下，盡量減少頂緊力，避免工件產生彎曲變形。

（3）砂輪應始終保持一定的切削力，不能用已鈍化的砂輪切削，否則會增大切削抗力，引起工件震動和變形。

（4）磨削時應使用對稱夾頭，保持工件旋轉時平穩性。精磨時的余量約在0.02左右，同時走刀次數不要太多。

（5）車削工件內表面時，可用W18Cr4V牌號的高速鋼鏜刀，切削深度要小，可適當增加切削液。

（6）檢驗90°、Ф10和端面相對支撐軸頸A、B的軸頸放在標準V形快上，以工件本身的自重消除軸向位移。為了工件轉動靈活，提高測量精度，工件中心孔內放入一粒剛球。

4 結語

實踐表明，采用本工藝加工的階梯細長軸不但加工質量能夠保證，加工效率也高，為企業節約了成本，提高了技術水平，對同類零件的加工有很大的借鑒意義。