轴类零件的加工特点及质量控制方法(2)

零件正确规范的工艺规程是企业科学组织生产、保证产品质量的重要依据。轴类零件应用非常广泛且结构相近，经过归纳总结，制定完善合理的机械加工工艺规程对轴类零件的加工具有重要的指导意义。

5-10轴类零件的数控加工工艺

数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用, 在轴类零件的加工具有很大的发展前景，对零件进行编程加工之前 , 工艺分析具有非常重要的作用，对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。

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5-11轴类零件通常进行调质处理

轴类零件通常进行调质处理，调质工艺是淬火和高温回火的合称。图样上常采用硬度指标作为产品的性能要求，所给出的硬度值范围是质量控制的依据。对少量轴类产品进行调质处理时硬度很好掌握，但对大批量轴件进行调质处理时硬度就很容易超差失控。调质过程中有三个环节影响调质后的质量，即淬火加热、淬火冷却和回火。

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5-12中心孔锥面面积对轴类零件加工精度的影响

在机械加工中,有许多精度要求较高的轴类零件,如精密机床主轴、专用芯轴等,由于在精加工过程中工件是以中心孔为主要定位基准加工外圆、端面的,因此对中心孔精度要求很高。目前大多数企业均采用铸铁棒研磨法、硬质合金顶尖挤研法、四棱顶尖挤研法、卡住挤削法、砂轮顶尖研磨等方法来对标准中心孔进行研磨,使其最终在60“锥角、几何尺寸、粗糙度、圆度等指标上达到设计要求,以此来保证工件的加工精度。但在实际加工当中,我们发现:当研磨较小工件的标准中心孔时(工件外形尺寸小,中心孔就小),通过上述方法可较易达到精度要求,而当研磨大型工件的标准中心孔时,就比较困难,从而造成工件表面同轴度、圆度及支承轴颈的相对径向圆跳动、轴肩端面圆跳动大大超差,产生废品,废品率往往达到20%以上。

要想磨好一件高精度的轴类工件,除了磨床本身必须符合精度要求和按操作规程外,最重要的就是保证中心孔的修研质量,根据实践证明,中心孔60度锥面采用较小的尺寸对车削和磨削都比较适当,得到的效果也较好。

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5-13梯形螺纹轴类零件加工

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梯形螺纹轴类零件的加工是机器加工中经常遇到的典型零件之一。梯形螺纹由于牙型高度深,精度高,牙型两侧面表面粗糙度值较小、车削难度较大等特点,高速车削时不能很好地保证螺纹的表面粗糙度,达不到加工的要求,低速车削时生产效率又很低,而直接从高速变为低速车削时则会导致螺纹乱牙。相对来说对车刀的刃磨、车削方法及测量检查方法等加工工艺要求较高。

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由于车床、工件、夹具、刀具工艺系统的自身精度和刚度对工件车削后的

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精度及表面都有着直接的影响，工艺系统的温度，受力及工件内部应力与车削质量也有很大的关系。

6.轴类零件加工质量控制 6-1轴类零件质量控制的方法

轴类零件的常规加工方法是车削和磨削，属于机械加工，而机械加工过程质量控制方法主要有：质量抽样检验理论、统计过程控制方法和正在兴起的智能质量控制方法。其中，质量抽样检验理论的控制原理是根据制订的抽样方案对生产出来的整批产品进行抽样检验，剔除不合格品，保留合格品，从而保证出厂产品的质量如下图1-（a）；统计过程控制方法的基本控制思路是在线或离线测量工序已加工出的成品或半产品质量特性数据后，从中抽取样本构成统计分析量，根据样本数据点在工序控制图中的分布来反映当前生产过程的状态，区分出生产过程中产品质量的偶然波动与异常波动，并对过程的异常波动及时报警，从而提示现场人员采取相应的质量改进措施，如下图1-（b）所示；基于人工神经网络和专家系统等智能技术的质量控制方法的基本控制思路是：首先利用被控过程的历史信息进行神经网络训练，建立过程模型，并以当前生产条件为过程模型输入进行过程输出预测，再根据预测值与理想值间的偏差来调整生产条件参数，实施误差补偿，以实现加工产品质量的“零缺陷”，如下图1-（c）

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6-2提高轴类零件加工质量的途径

零件的加工质量是保证产品质量的基础，因此，在加工环节中我们必须注重机械加工的质量控制，从各方面进行改进，从而提高机械产品的使用性能、增加机械产品使用寿命。

机械加工精度指的是工件在形状、尺寸、位置方面的理想参数与工件加工后的实际参数之间的相差程度，其差值是加工误差。机械加工质量主要是指机械加工精度的控制，机械加工质量越好，说明机械加工精度控制好，加工误差小。机械加工精度主要包括尺寸、形状、位置精度。在相同加工条件下，生产的同批次工件因为各种因素的综合性影响加工精度不尽相同。为了保证加工质量和精度 ，保证工件加工误差都在规定要求的公差带范围内 ，提高机械加工的经济效益和生产效率 ，我们必须分析影响加工质量的因素提出可行有效的控制措施。

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6-2-（1）降低主轴回转误差

为了分析的方便，可以将主轴回转轴线的运动误差分解为三种基本形式：纯径向园跳动、纯轴向窜动和纯角向摆动。由于主轴实际回转中心在不断变化，所以实际误差是上述三种运动形式合成，所产生的一个瞬时值。是以某一固定部位与轴承内表面的不同部位接触 ，因而当滑动轴承内孔有圆度误差时，将使主轴在回转的过程中生径向跳动，引起撞孔的圆度误差，而主轴颈本身的圆度误差影响较小 。

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6-2-（2）减少滑动轴承对回转误差的影响

采用滚动轴承结构的机床中，滚道形状误差对不同机床的影响是不同的。对于车床类机床，由于轴承承载区位置基本上不变，故滚动轴承内环滚道的圆度是影响主轴回转精度的主要因素，而对于铿床类机床，由于轴承承载区位置是不断变化的，滚动轴承外环滚道的圆度是影响主轴回转精度的主要因素。

6-2-（3） 控制主轴回转误差对加工精度的影响

主轴回转误差对加工精度的影响，取决于不同截面内主轴瞬时回转中心相对于刀尖位置变化情况。而这种变化应重点分析在加工误差敏感方向上的影响。对于刀具回转类机床，加工误差敏感方向和切削力方向随主轴回转而不断变化，如螳床；对于工件回转类机床，加工误差敏感方向和切削力方向均保持不变，如车床。下面以车床、程床为例，就主轴回转误差的三种基本形式对加工精度的影响进行分析。主轴纯径向圆跳动误差对于孔加工时，铿出的孔是长短轴不变或变化的椭圆柱。车削时，主轴纯径向圆跳动对工件的圆度误差影响很小，车出的工件表面接近于一个真圆。主轴纯轴向窜动误差对内外圆柱面的加工没有影响，但在加工端面时，会使加工出的工件端面与内外圆轴线不垂直，产生平面度误差，加工螺纹时产生螺距误差。主轴轴线产生纯角度摆动，在车削时工件同一截面的园度误差小，但是会产生圆柱度误差。镗孔时，纯角度摆动使主轴轴线与工作台导轨不平行，使铿出的孔呈椭圆形。

6-2-（4）提高主轴回转精度的措施

提高主轴回转精度通常采用以下措施 ：

1）选用高精度的轴承，并提高主轴及箱体的制造精度和主轴部件的装配精度；

2）使回转精度不依赖于主轴。工件的回转成形运动不是靠机床主轴的回转运动来实现 ，而是靠夹具的回转运动副来实现，如采用死顶尖磨外因时，提高项尖孔质量 ，保证两顶尖孔的同轴度，对保证工件的形状精度非常重要。

6-2-（5） 提高直线运动精度

为了提高机械加工的质量，通常常采用刮研等方法加工提高机床导轨的加工精度和配合接触精度：采用静压导轨或贴塑导轨提高傲动进给定位精度和机床精度保持性；选用合理的导轨形状和导轨组合形式来提高直线运动精度如 90°的双三角形导轨其直线运动精度保持性较好，而这种导轨的磨损主要在垂直方向，

故对一些在垂直方向是误差非敏感方向的机床 ( 如卧式车床 ) 可长期保持原有精度。

6-2-（6） 加工过程工艺调整

在机械加工的每一个工序中，为获得被加工表面的尺寸、形状和位置精度，总是要对工艺系统进行这样或那样的调整。由于调整个可能绝对地准确，因而产生调整误差。单件、小批生产中普遍采用试切法加工。加工时先在工件上试切，然后测量、调整再试切，直至符合规定的尺寸要求时，再正式切削出整个待加工表面。在成批、大量生产中，广泛采用调整法 ( 或样件样板 )。预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所要求的零件尺寸。在以后的加工免去试切，所以既缩短了调整时间 ，又可得到较高的加工精度。

6-2-（7）实行超精密加工

在机床上加工较高精度轴类零件时,由于刀具磨损和机床热变形等原因,工件直径尺寸需要经常测量,并需经常调整刀具位置。这样不但影响生产效率,而且还难以保证直径的质量要求，故可采用超精密加工。超精密加工也是提高机械加工质量的一种措施，超精密加工是指加工精度和表面质量超过当前所用公差标准中最高程度的加工工艺。精密加工和超精密加工的界限不是固定不变的，随着科学技术的进步而逐渐向前推移。精密加工与超精密加工的主要特点是机床精度高、刚性好，机床具有精确的微量进给装置，机床工作台低速运动稳定性好以及工艺系统抗振性好，此外，还具有如下特点 ：

1）精密和超精密加工都是以精密元件为加工对象，与精密元件密切结合而发展起来的，因此不能脱离精密元件搞精密加工。精密加工的方法、设备和对象是互相关联的 ；

2）超精密加工时，吃刀且极小，是微量切除和超微量切除，因而对刀具刃磨、砂轮修整和机床均有很高的要求；

3）精密和超精密加工是一门综合性高级技术，要达到高精度和高表面质量，要考虑加工方法、加工工具及其材料的选择；被加工材料的结构及质量、加工设备的结构及技术性能、测试手段和测试设备的精度；恒温、净化、防振的工作环境，工件的定位与夹紧方式和入的技艺等诸多因素，因此，精密加工和超精密加工是一个系统工程 ；

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