典型阶梯细长轴的工艺分析与质量控制研究

张培彦，杨 卓

（郑州旅游职业学院，河南 郑州 450009）

本阶梯细长轴为某公司加工的结构较复杂产品的零件，该零件的刚度和强度要求较高，轴材料选40Cr，且最终通过淬火等热处理达到其刚度和强度的要求；细长轴加工时,因长径比大,在切削力作用下会产生弯曲变形与振动,加工质量难保证，本文对该阶梯细长轴的加工难点及工艺进行分析和编排，很好地解决了这一问题。

1 加工难点分析

图1 阶梯细长轴图纸

1.1 通过对图1阶梯细长轴工艺分析可知

（1）阶梯细长轴刚性差，装夹不当，易因切削力及重力的作用发生弯曲变形，产生振动，影响加工精度。

（2）阶梯细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生较大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，工件会因伸长而顶弯。

（3）由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，影响零件的几何形状精度。

（4）车阶梯细长轴时使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，不起作用；若压力过大，零件被压向车刀，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形，加工过程中应避免。

1.2 关键质量项目保证

如表1所示。

表1 关键质量控制点

2 加工工艺编排

加工要注意以下7点：

（1）为消除粗车、粗磨和热处理后产生的内应力，工艺中安排二次时效处理。

（2）为保证加长轴精度，工艺过程中安排粗车、半精车、粗磨、半精磨和精磨。

（3）粗车、半精车采用一夹一顶，以提高工件的刚度，减少变形。另外应先车Ф12，再车Ф10，可减小车Ф6时的弹性变形，提高外圆的圆柱度精度。

（4）粗磨外圆时，工件采用一夹一顶装夹，提高了工件刚性。三爪卡盘夹紧处的外圆长度应尽可能短，避免工件夹顶后产生过定位，外圆处的颈跳应调整到0.02内。

（5）半精磨和精磨均采用两顶夹。在Ф12外圆的右端用中心架支撑，支撑处外圆的颈跳应在0.01~0.005。

（6）工艺过程卡第11工序安排中间检验，检验Ф10两处的同轴度、圆度、因为这两处轴颈是第13工序的定位基准。

（7）工艺过程卡第13工序，以支撑轴颈A、B为定位基准，车削Ф6.2、Ф6.4和90等内表面。

3 阶梯细长轴的质量控制要点

（1）砂轮须经过二次严格静平衡，可减少工件表面多棱行和振痕。

（2）无论是车削还是磨削，应在工件无轴向窜动的条件下，尽量减少顶紧力，避免工件产生弯曲变形。

（3）砂轮应始终保持一定的切削力，不能用已钝化的砂轮切削，否则会增大切削抗力，引起工件震动和变形。

（4）磨削时应使用对称夹头，保持工件旋转时平稳性。精磨时的余量约在0.02左右，同时走刀次数不要太多。

（5）车削工件内表面时，可用W18Cr4V牌号的高速钢镗刀，切削深度要小，可适当增加切削液。

（6）检验90°、Ф10和端面相对支撑轴颈A、B的轴颈放在标准V形快上，以工件本身的自重消除轴向位移。为了工件转动灵活，提高测量精度，工件中心孔内放入一粒刚球。

4 结语

实践表明，采用本工艺加工的阶梯细长轴不但加工质量能够保证，加工效率也高，为企业节约了成本，提高了技术水平，对同类零件的加工有很大的借鉴意义。