車床主軸的設計研究與分析

孟憲滿

摘 要：金屬切削機床是制造業的母機，它將金屬毛坯加工成要求的零件。目前在國內制造業中，車床應用是最廣泛的，它主要加工回轉體零件，車床的應用不僅提高了生產加工效率，同時降低了制造成本。在車床的總體結構中，主軸是一個非常精密并且加工要求嚴格的零件，主軸的精度高低直接關系到車床的整體質量。主軸的加工需要從它自身的結構進行分析，確定加工工藝、加工基準、工藝路線、加工余量以及切削用量。

關鍵詞：結構分析；加工工藝；加工基準；工藝路線；加工余量；切削用量

1 結構分析

車床主軸的結構特點為階梯式，用于安裝軸上齒輪和操縱機構，主軸的內部為空心，同時主軸需要傳遞扭矩和旋轉運動，所以主軸的材質選用非常重要。常見的主軸材質如表1。

車床主軸與軸上零件的示意圖如圖1，通過圖中的機構可以看出，車床主軸結構緊湊，每個零件都相互連接，軸承的結構和潤滑、齒輪的位置，以及固定件，這些零件直接影響主軸最終的制造精度。

2 加工工藝

2.1 加工基準

車床主軸加工制造過程中，需要對主軸進行基準確認，而主軸的定位基準選取分為以下幾個方面：在主軸毛坯加工時候，選取毛坯表面作為粗基準；粗加工完成之后進行精加工時候，選取加工后表面定為基準，同時利用工藝基準作為主軸加工的精基準，這樣做的好處就是遵循“基準重合”原則，提高主軸加工精度。

2.2 工藝路線

主軸加工路線如圖2。

主軸的加工工藝如圖2有3種不同方案，根據機械設計原理，加工工序要粗、精分開，先粗后精，所以最后一種的工藝路線最合理。

在對車床主軸加工時候，需要使用錐堵（圖3）。

錐堵是保證車床主軸加工精度的輔助零件之一，通過使用錐堵，可以增加主軸的同軸度、圓跳動等形位公差的精度。

2.3 加工余量、切削用量

車床主軸進行加工的時候需要進行加工余量確認，保證最后精加工和研磨的尺寸，從而使加工后的主軸符合圖紙尺寸和技術要求。對于粗加工，為了將毛坯的缺陷切削下去，所以對于粗加工的余量比較大，一般為30～40mm，半精加工的余量為3mm，精加工為1～1.5mm，精磨加工余量0.1mm。

切削用量是指切削速度Vc、進給量f、背吃刀量ap。它們三種因素中對主軸加工影響，切削速度影響最大，最小的是背吃刀量。

3 結束語

在當今社會，制造是一個永恒的話題，制造業是國家發展的支柱，機床就是制造業的基礎，提高機床的質量就是提高國家的發展水平，提高車床零部件的技術要求就會實現機床制造質量的提高。主軸加工過程中除了結構上、加工上需要注意，在材料的選擇，以及最后的熱處理等，都是需要設計分析的，從車床主軸自身尺寸、形狀、位置等方面全面優化，從根本上提高主軸的精度和質量。

參考文獻

[1]黃鶴汀.金屬切削機床設計[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]曹金榜.機床主軸/變速箱設計指導[M].北京：機械工業出版社.

[3]成大先.機械設計手冊[M].化學工業出版社，1993.

[4]唐金松.簡明機械設計手冊[M].上海科技技術出版社，2001.