支承軸機械加工工藝及工裝改進

邢鵬鸞

摘要：文章詳細介紹了支承軸機械加工工藝及工裝改進的具體措施，論述了改進后的支承軸機械加工工藝在支承軸機械加工實際應用中的效果。實踐證明，文章提出的支承軸機械加工工藝及工裝的改進措施在支承軸機械加工的過程中具有一定的可行性和推廣價值。

關鍵詞：支承軸；機械加工；形位公差；以車代磨

由于支承軸機械零件的尺寸以及形位公差精度要求很高，采用傳統的支承軸機械加工工藝進行機械零件加工時，由于加工設備的局限性和加工工藝自身的不足，很容易出現誤差和規格超標，無法滿足機械零件的高效精準的加工要求。本研究針對傳統的支承軸機械加工工藝存在的不足進行探討，詳細介紹現代先進支承軸機械加工工藝及工裝的改進措施和應用效果。

1 傳統的支承軸機械加工工藝的不足

在表面感應淬火工序完成之后，支承軸的傳統的機械加工工藝流程為車螺紋工序、磨外圓工序、精車小端外圓工序和精車大端外圓工序。由于加工工序偏多并且有的工序步驟涉及手工加工的部分，所以很容易出現誤差。在以上的工藝流程中，存在以下不足。

1.1形狀公差和位置公差的控制不夠精準

眾所周知，支承軸是由點、線、面構成，各個平面的面積和各個點的位置都會對零件加工的成敗產生影響。在支承軸機械加工的過程中，支承軸任意結構產生形狀公差和位置公差都會影響機械零件加工的實際精確度。支承軸的精車小端外圓工序和精車大端外圓工序過程中，早期的傳統加工工藝中需要操作者手動對誤差進行測量，根據上一步驟的測量結果作為后續流程的依據并在單項工序完成后對多項工作進行誤差測量作業。很多時候需要依靠操作者找正工件來對形狀公差和位置公差進行控制，導致對操作者的操作手法要求較高，不具備一定的可靠性，大端Φ150相對于基準C的同軸度φ0.025的要求無法得到保證。一旦點和面的位置出現與設計圖紙不符的變動，就會造成支承軸的規格不符合加工要求。

1.2容易形成積累誤差

由于支承軸機械加工工藝流程的工序分散和基準的不統一，分步進行操作所產生的細小誤差會隨著加工工序的進行而不斷增加，非常容易形成積累誤差，造成機械零件的形狀公差和位置公差超差。加工流程相對簡單的機械零件的積累誤差較易控制，而圓形結構的機械零件的積累誤差較難控制。一旦在打磨工序中產生圓弧不對稱，就會影響機械零件加工的質量和效率。例如，在傳統工藝中如果在不同的工序中對小端的Φ90端面和基準C進行加工，就無法對0.03 mm垂直度進行控制；在傳統工藝的磨外圓工序過程中由于兩處圓弧的不一致性，會造成無法一次裝卡完成，同軸度Φ0.044的要求也會受到影響。

2 支承軸機械加工工藝的改進措施

我們在對支承軸傳統的機械加工工藝存在的不足進行理論分析的基礎上，引進了先進的高精度數控設備和加工理念，將支承軸傳統的機械加工工藝中的打磨工序省去，通過車床設備完成精細化處理，在對機械零件的結構尺寸進行修改的同時完成機械零件表面的精細處理，有效地節省了機械加工消耗的時間，將“以車代磨”的工藝方法加入到支承軸機械加工中，推廣應用了高速加工技術。通過對支承軸傳統機械加工工藝的改進，整合了支承軸機械加工工序，簡化了支承軸機械加工流程，高質量地保證了支承軸機械加工產品的精度。支承軸機械加工步驟被簡化之后可以更加清晰地控制各個加工階段的精準度，實現批量生產的目的。

“以車代磨”技術就是采用車削作為淬硬鋼的精加工或者最終加工的工藝方法。根據實際情況分析，傳統的硬質合金刀具和切削參數無法達到理想的加工效果，所以“以車代磨”工藝選擇適合于高速切削的聚晶立方氮化硼（Polycrystalline Cubic Boron Nitride，PCBN）刀具。在加工過程中必須保持PCBN刀具刀頭部位清潔，不可以堆積過多的切屑，保持PCBN刀具刀頭部位的充分散熱。但是切記不可以對其進行強制冷卻，以免刀頭崩裂。

改進后的支承軸機械加工工藝在未淬火區域和淬火區域應用一刀切屑加工成型技術，在支承軸表面感應淬火工序完成之后的工藝流程為精車大小端外圓工序。和支承軸傳統的機械加工工藝相比，將車螺紋和外圓工序合并為一個工序，在半精車道序中，最終尺寸確定了花鍵外圓之后，其他各外圓尺寸中都留下了一定的精車余量，這樣支承軸機械加工成品表面的各道工序就可以整合為一道工序來完成[1]。借助于先進的全機能數控機床，雙頂一次裝夾來完成所有成型面的加工工作。這里需要注意的是，工藝留量要保持在0.6～0.8 mm。

3 支承軸機械加工工裝的不足和改進措施

支承軸機械加工中最重要的特性是尺寸和形位精度。我們對支承軸機械加工工藝進行了改進，采用了二頂裝夾的以車代磨的加工工藝，將車螺紋和外圓工序在一個工序中完成，之后進行相應的一次裝夾車成。支承軸機械加工工藝的改進雖然解決了支承軸機械加工產品的尺寸和形位精度的要求，但是也存在著一定的不足。下面我們詳細介紹支承軸機械加工工裝的不足和相應的工裝改進措施。

3.1操作人員裝夾機械零件困難

支承軸機械加工工裝階段需要將機械零件固定于夾具中。在支承軸的裝夾過程中，由于支承軸的軸體突出部位較多，很難在短時間內將其精準地固定于夾具中，需要操作人員反復操作來解決，大大降低了支承軸機械零件工裝階段的效率。針對這種情況，我們對支承軸機械加工工裝進行了改進，研發了一種采用端面及頂尖定位夾緊的夾具，將工裝夾具的終端改為尖形結構，前頂尖為可伸縮頂尖，尾頂尖為氣動控制，利用氣動推進來完成夾具的操作，從而確保支承軸機械加工夾具可以按照要求進行自如的收放動作[2]。新型夾具主要由本體、彈簧、調整螺栓和頂尖構成，在支承軸機械加工使用的時候將夾具的本體和車床的主軸配合，本體安裝在車床主軸的錐孔之中，將夾具的尾頂尖頂住加工工件的小端內孔的倒角位置，將加工工件的大端內孔頂住夾具的前頂尖，開啟氣動控制開關，此時夾具的前頂尖和彈簧受到壓縮，當支承軸和夾具的端面接觸后壓縮停止，此時，彈簧壓縮產生的彈力作用會促使前頂尖和加工工件的大端面能夠有效地接觸。所以，只要開啟氣動控制開關將尾頂尖把加工工件頂在夾具的本體上就可以進行加工。由于設備運行需要考慮軸向的問題，在加工的時候軸向為端面定位，所以可以選用一刀切的方式加工軸向尺寸要求較高的零件，大大降低了加工難度，提高了機械零件加工的優質率。

3.2大端倒角寬度尺寸不易控制

由于大端倒角的寬度尺寸并不一致，有的尺寸很難控制。支承軸機械加工過程具有連貫性，一旦意外終止會對支承軸機械加工設備和產品產生不利的影響，尤其是角度控制極為嚴格的圓形結構部件的加工，如果加工過程意外終止會嚴重影響機械零件的后續角度調整。為了保障機械零件加工作業的實際準確性，往往需要在加工過程中的不同階段對支承軸進行角度寬度的測量，適當地合理增加車削時間，來提高機械零件的加工效果。這種方法雖然解決了機械零件加工的準確度，但是實際應用的加工時長很高，降低了機械零件加工的實際效益。

4 支承軸機械加工工藝及工裝改進的應用

4.1靈活性高

在加工多種產品的時候需要經常更換產品，全機能數控工裝夾具和磨床相比，調整方便，節省了大量的輔助處理時間。

4.2精度高

全機能數控和普通設備相比具有極為明顯的優勢，在支承軸機械加工過程中，只要選擇合適的切削刀具和切削參數，就能夠滿足以車代磨技術的生產要求，實現產品的各項精度指標。和磨床相比，在產品整體形狀公差和位置公差的控制方面具有無法比擬的優勢，打破了磨床的技術局限性。

4.3經濟性高

同外圓磨床相比，全機能數控具有明顯的價格優勢。此外，由于支承軸機械加工工藝在精加工工序的整合處理，大大節省了支承軸機械加工的人力和物力，經濟效益明顯。

4.4效率高

由于加工工件在車削流程中無需人為操縱，為操作者節省出許多的輔助時間去處理其他事情，大大降低了人工成本，提高了效率。

5結語

支承軸機械加工工藝是機械零件加工中的重要環節，對機械零件的加工精確度和加工效率起著決定性的作用，是現代機械加工企業提高產品質量和生產效率的重要保障。本研究針對傳統的支承軸機械加工工藝存在的缺陷和不足進行了探討，給出了支承軸機械加工工藝和工裝的改進措施。本研究提出的支承軸機械加工工藝改迸措施經過實際應用取得了良好的效果，大大降低了加工成本，提高了加工效率，具有良好的經濟性。

[參考文獻]

[1]李勇.支承軸機械加工工藝及工裝改進思考[J].裝備制造技術，2014 （2）：153-154，169

[2]侯曉東.支承軸機械加工工藝及工裝改進[C].洛陽：第九屆河南省汽車工程技術研討會，2012：1