职业学院CA6140车床主轴的加工工艺大学本科方案设计书(参考样本)

1、题目： CA6140 车床主轴加工工艺以及夹具 设计学院：班级：学号：姓名：指导老师：答辩时间：目录摘要 .1目录 2前言. .5第一章概论 . 61.1 车床的历史及发展 61.1.1 车床的历史61.1.2 车床的诞生及发展61.2 普通车床及 CA6140卧式车床的简介 71.2.1 普通车床的基本知识. 71.2.2 CA6140车床简介91.3 CA6140卧式车床主轴的作用.111.3.1 主轴的结构特点111.3.2 主轴的作用11第二章 CA6140 卧式车床主轴的选材122.1 车床主轴的工作条件与技术要求122.1.1 主轴的基本要求122.2 主轴的选材与原因132.3

2、材料的热处理.13第三章CA6140卧式车床主轴的加工工艺3.1 机床主轴的机械加工工艺分析3.1.1 机床主轴的基本加工路线3.2 主轴加工工艺过程3.2.1 主轴的基本要求3.2.2 主轴的加工工艺第四章 CA6140 卧式车床主轴的加工精度及误差分析 144.1 加工精度及误差.144.1.1 加工精度与加工误差. 144.1.2 原始误差. 144.1.3 研究机械加工精度的方法 . .144.2 工艺系统集合误差 144.2.1 机床的几何误差. 14422主轴回转误差 .15423导轨误差 154.2.4 传动链误差 16刀具的几何误差 .164.3定位误差 164.3.1 基准不

3、重合误差 .16定位副制造不准确误差 164.4工艺系统受力变形引起的误差 .174.4.1 工件刚度 .174.4.2 刀具刚度 .17机床部件刚度 .174.4.5 工艺系统受热变形引起的误差 174.5结论：提高加工精度的途径 CA6140卧式车床主轴的加工工艺第五章主轴的精度检验及调整5.1 主轴精度检验及还原 .主轴及主要精度的检验 .5.1.2 检验后的精度还原 .5.2 主轴的主要精度检验 .5.3 主轴与其部件的装配精度 .5.3.1 主轴上传动件合理布置 .5.3.2 主轴与滚动轴承的装配5.3.3 主轴与齿轮的装配第六章车床主轴的维修与保养及废旧主轴的再利用 .6.1 主轴

4、的维护6.1.1 维修护理方式 .6.1.2 维修保养内容6.2主轴的拆卸与清洗 .与其部件的拆卸 .主轴与其部件的清洗内容 .6.3 废旧主轴精度回升方案废旧主轴的类型 .6.3.2 主轴精度回升的方法 .6.4 主轴的再制造工程6.4.1 再制造工程及其影响6.4.2 主轴的再制造工程 .、八 、，前言伴随着世界的不断进步，科技的不断发展，数字化机械设备风靡 全球，不断占领市场，尤其是金属切削中的数控机床已经成为时代的 先驱，引领潮流。但有着悠久历史的普通成床，特别是它不甘落后， 继续向着明天昂首阔步的精神，是值得我们去研究改造的。 矚慫润厲钐瘗睞枥 庑赖。本篇共六章：包括车床历史的发展及

5、卧式床的相关知识；车床主 轴的选材； CA6140 卧式车床主轴的加工精度及误差分析；车床主轴 的加工工艺；主轴的精度检验及调整；车床主轴的维修与保养及废旧 主轴的再利用。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。通过大学三年来对机械的了解， 以及三年来对机床理论知识的学 习和不间断的实训，了解掌握了一些机床的结构和原理，本论文着重 于对 CA6140 卧式车床主轴 。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。第 1 章 概论1.1 车床的历史及发展1.1.1 车床的历史 公元前二千多年出现的树木车床是机床最早的雏形。工作时，脚 踏绳索下端的套圈，利用树枝的弹性是工件有绳索带动旋转，手拿贝 壳或石片等作为刀具，沿板条移动工具的切

6、削工作。中世纪的弹性杆 棒车床运用的仍是这一原理。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。十五世纪由于制造钟表和武器的需要， 出现了钟表匠用的螺纹车 床和齿轮加工车床， 以及水力驱动的炮筒鏜床。 1500 年左右， 意大利 让人奥纳多 .达芬奇曾绘制过车床， 鏜床，纹加工机床和内圆磨床的构 想草图，其中已有曲柄，飞轮，顶尖和轴承等新机构。中国明朝出版 的天工开物中也载有磨床的结构，用脚踏的方法是铁盘旋转，加 上沙子和水剖切玉石。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1979 年，英国人莫兹利创造成的车床由丝杆转动刀架， 能实现机动进给和车削螺纹，这是机床结构的一次重大变革。莫兹利也因此被随着电动机的发明，机床开始先采用电动

7、机集中驱动，后有广泛 使用单独电动机驱动。二十世纪初，为了加工精度更高的工件，夹具 和螺纹加工工具，相继创造出坐标鏜床和螺纹磨床。同时为了适应汽 车和轴承等工业大量生产的需要，有研制成能自动更换刀具，以进行 多工序加工的加工中心。 从此，随着电子技术和计算机的发展和应用， 使机床在驱动方式，控制系统功能等方面都发生显著变革。 厦礴恳蹒骈時盡继 價骚。1.1.2 车床的诞生及发展（1）车床的诞生记 在发明车床的故事中，最引人注目的是一名叫莫兹利得英国人， 因为他于 1797 年发明了划时代的刀架车床，这种车床带有精密的导 螺杆和可互换的齿轮。莫兹利生于 1771 年， 18 岁的时候，他是发明

8、家布拉默的得力助手。直到 26 岁才离开布拉默，因为布拉默粗暴地 拒绝了莫兹利提出的把工资增加到每周 30 先以上的请求。 茕桢广鳓鯡选块网羈 泪。就在莫兹利离开布拉默的那一年，他制造成了第一台螺纹车床，3 年以后，莫兹利在他自己的车间制造出了一台更加完善的车床， 19 世纪，由于高速工具钢的发明和电动机的应用，车床不断完善，终于 达到高速度和高精度的现在水平。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。（2）车床的发展史 车床的发展大致可以分为四个阶段：雏形期，基本架构期，独立籟丛妈羥为贍偾蛏练淨动力期与数值控制期， 下面针对其发展的过程加于介绍车床的诞生不是发明出来的，而是逐渐演进而成，早在四千年前 就有人利

9、用简单的拉弓原理完成钻孔的工作， 这是由记录最早的工具 机，这段期间可称为雏形期。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。18 世纪开始的工业革命， 象征着以工匠主导的农业社会结束， 取 而代之的强调大量生产的工业社会，由于各种金属制品被大量使用， 为了满足金属零件的加工，车床成了关键性的设备，到了 19 世纪才 有完全以铁制零件组合完成的车床， 再加上诸如螺杆等传动机构的导 入，一部具有基本功能的车床总算开发出来，为其基本结构架。 渗釤呛俨 匀谔鱉调硯錦。瓦特发明了蒸汽机， 是的机床可籍由蒸汽机产生的动力来启动车床运转，20世纪初拥有了独立动力源的动力车床(Engine Lathe)终于被开发，也将车床带到

10、新的领域。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。20 世纪中， 计算机被发明， 不久计算机即被用在工具机上， 为数 值控制期。1.2 普通机床及 CA6140 卧式车床的简介1.2.1 普通机床的基本知识 车床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱面，圆锥表面，回 转曲面和端面等，有些车床还能加工螺纹面。由于多数机器零件具有 回转表面，车床的通用性又较广，因此，在机械制造厂中，车床应用 极为广泛，在金属切削机床中占的比例比较大，约占总台数的2 0%-35% 。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。车床的种类很多，按其结构和用途主要可以分为：a 卧式车床和落地车床。b立式车床c转塔车床。d单轴和多轴自动，半自动车床 e仿行车

11、床和多刀车床。f数控车床和车削中心。g各种专门化车床。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。卧式车床外形1 主轴箱 2，5 刀架 7尾座 8 床身 9，13床腿 10光杠11丝杠12溜板箱14进给箱15挂轮变速机构车床型号的组成：通用车床的型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“ /”隔开，读作“之”。前者需统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。型号（从左到右）构成如下：坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。分类代码 类代号 通用特性、结构特性代号组代号 系代号 主参数或设计顺序号主轴数或第二主参数 重大改进系号/其他特性代 号 企业代号 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。车床的类代号：C通用特性高精度精密自动半自动数控仿形轻型代号GMZ

12、BKFQ读音高密自半控仿轻1.2.2 CA6140车床简介CA6140型普通车床是我国设计制造的新型好产品。它具有良好的性能，结构先进、操作方便、外观整洁等特点。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。CA6140所代表的意义：（类别代号，车床类），A （结构特性代 号），6 （组别代号，卧式），1 （系别代号），40 （主参数，最大回转 直径400mm） 。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。1主运动传动主运动是车床速度最高、消耗功率最大的运动。主运动传动 链的两个末端件是主动机与主轴，它的功用是把动力源的运动及动力传给主轴，是主轴带动工件旋转，实现主运动，并把满足卧式车床主 轴变速的换向的要求。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。主

13、轴转速技术和转速由传动系统图和传动路线表达式看出，主轴正传时，可得2X3=6种高转速和2X3X2X2=24种低转速。轴3-4-5之 间的4条传动路线的传动比为 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。U1=50/50X51/50=1U2 = 20/80X51/50=1/4U3=50/50X20/80=1/4U4=20/80X20/80=1/16式中， U1 和 U3 基本相同，所以实际上只有 3 种不同的传动比。 因此，运动经由低速传动路线时，主轴实际上只能得到 2x3x(1+(2x2-1)=18 级转速。加上由高速路线传动获得的 6 级转速， 主轴总共可获得 2x31+ (2x2-1 )=24 级转速。同理，

14、主轴反转时， 有 3x1+(2x2-1 )=12 级转速。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。2.进给运动 进给运动是维持切削持续下去的运动。 进给运动传动链是实现刀 具纵向或横向移动的传动链。在切削圆柱面和端面时，进给传动链是 外联系传动链。进给量以工件每转刀架的移动量计算。卧式车床在车 削螺纹时，进给传动链是内联系传动链。主轴每转刀架当作传动链的 两个末端。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。图23纵，横向机动进给操纵机构1-手柄2-销轴3-手柄座4-球头销5-轴6-手柄7-轴8-弹簧销9球头销10-拨叉轴 11-杠杆12-连杆13-凸轮14-圆销15-拨叉轴16,17-拨叉18,佃-圆销20-杠杆21-销轴 2

15、2-凸轮 23-轴1.3CA6140卧式车床主轴的作用主轴的结构特点主轴是机器中醉常见的一种零件。它是旋转类零件，主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键和横向孔等组成。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。主轴的作用主轴是机床的执行件， 它主要起支撑传动件和传动转矩的作用；在工作时，由它带动工件直接参加表面成形运动；同时，主轴还保证 工件对机床其他部件有正确的相对位置。因此，主轴部件的工作性能 对加工质量和机床的生产率有重要影响。此外，主轴的传动方式是皮 带传动和齿轮传动结合的。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。识饒鎂錕各种车床主轴部件的结果虽有差别，单他们的基本用途是一致 的，在结构和要求方面也是相同的。在工作性能

16、上都要求与本机床使 用性能相适应的旋转精度、刚度、抗振性、温性和耐磨性等。车床的 类型不同，主轴工作条件不同，只是解决问题的重点不同而已。 缢灩筧嚌俨淒。第 2 章 CA6140 卧式车床主轴的选材2.1 车床主轴的工作条件与技术要求2.1.1 主轴的基本要求1.承受摩擦与磨损机床主轴的某些部位承受着不同程度的摩擦，特别是轴颈部位，因为轴颈与某些轴承配合时，摩擦较大所以 此部位应具有较高的硬度仪增强耐磨性。但是某些部位的轴颈与滚 动轴承相配合摩擦不大，所以就不需要大的硬度。 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。2.工作中时承受载荷 机床主轴在高速运转时要承受多种载荷 的作用，如弯曲、扭转、冲击等。所以要求主

17、轴具有抵抗各种载荷 的能力。当主轴载荷较大、转速又高时，主轴还承受着很高的变交 应力。因此要求主轴具有较高的疲劳强度和综合力学性能即可。 恥諤銪 灭萦欢煬鞏鹜錦。（1）、支承轴颈的技术要求主轴两支承轴颈 A、B 的圆度允差 0.005 毫米，径向跳动允差0.005毫米，两支承轴颈的1: 12锥面接触率70%，表面粗糙度 Ra0.4um。支承轴颈直径按IT5-7级精度制造 。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的 50，对于提高精度的机床，则不超过25% ，对于高精度的机床，则应在 510%之间。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。（2）、锥孔的技术要求主

18、轴锥孔（莫氏 6 号）对支承轴颈 A 、B 的跳动，近轴端允差 0.005mm，离轴端300mm处允差 0.01毫米，锥面的接触率 70%, 表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求 HRC48 。 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。（3）、短锥的技术要求短锥对主轴支承轴颈 A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D 对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为 Ra0.8um。 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。（4）、空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮的轴颈对支承轴颈 A、 B 的径向跳动允差为 0.015 毫 米。（5）、螺纹的技术要求这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要 求。因此在加

19、工主轴螺纹时，必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈 轴心线的同轴度，一般规定不超过 0.025mm。 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。从上述分析可以看出，主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、 锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。而保证支 承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，则是主轴 加工的关键。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。2.2 主轴的选材与原因选材选用 45 钢即可 因为主轴承受变弯曲应力与扭转应力， 但由于承受的载荷并不是很大，转速也不高，冲击作用也不大，所 以具有一般的综合力学性能即可。但因为主轴大端的内锥孔和外锥 孔处，

20、因经常与卡盘、顶尖有相对摩擦；花键部位与齿轮有相对滑 动，所以这些部位要求较高的硬度与耐磨性。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。45 钢的钢性虽淬透性较差， 但主轴工作时最大应力分布在表面， 在粗车后，轴的形状较简单，在调质淬火时一般不会开裂。因此选 用合金调质钢，采用廉价、可锻性和切割加工性皆好的45 钢即可车床主轴直径较大，阶梯较多，宜选锻件毛坯。并且节约原材料和 减少加工工时。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。第 3 章 CA6140 卧式车床主轴的加工工艺3.1 轴的机械加工工艺分析3.1.1 机床主轴的基本加工路线拟定零件的机械加工工艺路线是制定工艺的一项重要工作， 拟定工艺路线时需要解决的主要问题是：

21、选定各表面的加工方法； 划分加工阶段；安排工序的先后顺序；确定工序的集中与分散程度。 机床主轴的机械加工主要以外圆加工为主，基本加工路线可以分为 三条。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。（1）粗车半精车精车。对于一般常用的材料，这是外圆 表面加工采用的主要工艺路线。（2）粗车半精车粗磨精磨。对于黑色金属材料，精度 要求高和表面粗糙度值要求小， 零件需要 zhu 硬时，其后续工序只能（3）粗车半精车精车金刚石车。对于有色金属，用磨 削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较 软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此最终工序多用精车和金刚石车。 纣 忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.2 主轴加工工艺过程3.2.

22、1 主轴的基本要求1. 旋转精度 主轴的旋转精度是指主轴前端夹持工件和刀具部分的径向跳动、 端面跳动和轴向窜动的大小。 旋转精度通常是在车床不受任何荷载的 情况下，用手动和转空转主轴来进行测量的。 CA6140 的主轴旋转精 度已有国家标准 （GC2-60 ）作了规定， 那么就应该根据零件的加工精 度而定。 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。2. 刚度 刚度是主轴部件的刚度，是指在外力作用下主轴抵抗变形的能 力。目前，对主轴部件的刚度尚且没有统一的规定，但是实践和理论 分析表明，在加工过程中，如果主轴前端产生的变形比较小，一般能 保证较高的加工精度和良好的动态特性；因此，通常以主轴的静刚度 来评定主轴的刚

23、度， 也就是说以主轴前端产生单位位移方向上所施加 的作用力大小来表示主轴的刚度。当作用力P （公斤），位移为y （微米），则主轴的刚度 K 为： 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。K=P/y 公斤 /微米3. 抗振性主轴部件的抗振性是指机床进行切削时主轴保持平稳地运转而不发生振动的能力。主轴部件抗振性差，工作是容易发生振动，从而 影响工件表面质量和刀具的寿命下降，并加速机床零件的损坏，振动 发出的噪音还恶化工作环境。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。振源的频率越接近主轴部件的固有频率，振动就越激烈。因此，一般希望主轴部件有尽量高的固有频率，以减小主轴部件的振动。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。4温升和热变形主轴部件在运转时，

24、由于摩擦和搅油等损耗而产生的热量，这些热量使主轴部件本身和箱体因热膨胀而变形。结果主轴前端向前伸 长，或者主轴旋转中心线与机床其他部件的相对位置发生变化，直接 影响加工精度；其次如果温升过高，还会改变改变已调好的轴承间隙， 破坏正常的润滑条件，影响轴承的正常工作，严重时甚至会发生抱轴 现象。一般规定，用润滑轴承时，主轴轴承温度不得超过60C，对特别精密的机床不得超过10摄氏度；用滚动轴承时允许温度可参考下表： 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。表 2 1机床精度等级普通机床精密机床高精密机床特高精密机床轴承允许温度V50-55V40-45V35-40V28-305.耐磨性为了长期地保持主轴部件的原始制造精

25、度，主轴的前端部和内锥孔与滑动轴承配合的轴颈，以及移动式主轴的工作表面等，都必须非 常耐磨。除必须保证其耐磨外，在结构上还应该具有调整的可能，以 便进行及时调整。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。综上所述，对主轴部件的工作性能的基本要求，可以归结为：在保证一定的载荷和转速下，主轴能带动工件或刀具准确地、平稳的绕其 轴心线旋转，并长期保持这一性能。裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。主轴部位项目轴承轴颈卡盘定心直径定位轴肩锥孔配合精度gc 1/gd 1Gd1轴跳到0.0020.0030.0050.005几何精度形状25%的直径公差0.005端部 0.300 处 0.005表面光洁度9,1088 ,接触面积 70%7注：

26、1.单位为毫米2光洁度栏8为光洁度标准322主轴的加工工艺1. 主轴的主要技术条件仓嫗1）主轴前端莫氏 6 号锥孔用来安装顶尖或工具锥柄。其锥孔轴 线必须与支承轴线同轴，否则会引起加工工件出现相对位置误差。 盤紲嘱珑詁鍬齊驁。2）主轴前端圆锥面和端面时安装卡盘或车床夹具的定位表面。 为了保证卡盘的定心精度，该圆锥表面必须与支承轴颈同轴，端面必 须与主轴的回转线垂直。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。3）主轴上的螺纹时用来固定与调节主轴轴承间隙的，当螺纹中 径对于支承轴颈歪斜时，会造成锁紧螺母端面不垂直，轴承位置发生 变动，引起主轴径向圆跳动。 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。2. 主轴的加工工艺过程表 2-3工庁

27、名称工序简图加工设备12车大端锥孔（配莫氏6号锥堵）；车外短锥及端面13钻大端锥面各孔14热处理精车各外圆井车槽16粗瞎外圆二段200258540；J5.97D7f30,f空ol4-llEtf_薛频感应加热淬火旳0瀬、短礁及莫氏6号锥孔W|11卧式车床CA6140Z55钻床324X0 546279.9 8,3106.4+SjI 103g9DO-GO q数控车床CSK61632128寺呈力能外圜磨M143213序号工序名称丄序简图加厂设备17粗磨莫氏锥孔18 粗精铳花键20车大端内側面及三段螺纹（配绷啡）2,0+|55电M2L20J,9 锐键槽技余&A A74.8hl I花键铳床YB6016X5

28、2臣卜成车床CA61403. 主轴加工工艺过程分析1) .由于主轴多是阶梯带通孔德零件， 切除大量金属后， 会引起残 余应力重新分布而变形， 故安排工序时， 一切要粗精分开， 先粗后精。 主轴 加工就是以最主要表面的粗加工、半精加工和精加工为主线， 适当穿插其它表面的加工工序而组成的工艺路线。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。粗加工开始前先准备毛胚并正火；粗加工阶段为切端面钻中心 孔、粗车外圆等；半精加工阶段是半精半外圆、个辅助表面的加工与 綷火；精加工阶段是主要的表面精加工。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。2) .工序顺序的安排应注意以下几点 :A. 基准先行B .深孔加工的安排C.先外后内与先大后小D .次

29、要表面加工的安排3) .主要工系加工方法A. 中心孔的加工 用先端面钻中心孔机床来加工中心孔， 还需要 多次研磨。B. 外圆的加工 外圆粗精车削后，在进行磨削精加工。C. 精磨锥孔 主轴锥孔对主轴支承轴颈是一项重要指标，因此， 采用专用夹具装夹加工。D .花键加工 它是主轴零件上的典型表面， 具有定心精度高， 导向性能好、传递转矩大、易于互换等优点。加工方法有卧室通用酰 床加工，在进行侧面磨削加工。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。第四章 CA6140 卧式车床主轴的加工精度及误差分析4.1 加工精度及误差4.1.1 加工精度与加工误差 加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置 ）与理想几

30、何参数的符合程度。实际加工不可能做得与理想零件完 全一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实际几何参数对 理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。4.1.2 原始误差 由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统（简称工艺系统 ）会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工 作条件下都会以各种不同的方式 （ 或扩大、或缩小 ）反映为工件的加 工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、 定位误差、 工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起 的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调 整误差、测量误差等。4.1.3 研究机械加工精度的方法 研究机械加

31、工精度的方法分析计算法和统计分析法。4.2 工艺系统集合误差4.2.1 机床的几何误差加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成 的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机 床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨 误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工作精度下降。4.2.2 主轴回转误差机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工 件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回 转轴线的变动量。它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动 三种基本形式。产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段

32、轴颈的同轴 度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕 度等。但它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同 而不同。产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对 主轴回转轴线有垂直度误差。不同的加工方法，主轴回转误差所 引起的的加工误差也不同。在车床上加工外圆和内孔时，主轴径 向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱度误差，但对加工工件端 面则无直接影响。主轴轴向回转误差对加工外圆和内孔的影响不 大，但对所加工端面的垂直度及平面度则有较大的影响。在车螺 纹时，主轴向回转误差可使被加工螺纹的导程产生周期性误差。适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部件的装

33、配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进 行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。4.2.3 导轨误差 导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机 床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面：在水 平面内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的平行度（ 扭曲）。除了导轨本身的制造误差外， 导轨的不均匀磨损和安装质量， 也使造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要 原因之一。4.2.4 传动链误差 传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误 差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。4.2.5 刀具的几何误差 任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生磨损，

34、并由此 引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐 磨地刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削用量，正确地刃 磨刀具，正确地采用冷却液等，均可有效地减少刀具地尺寸磨损。 必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。 辔烨棟剛殓 攬瑤丽阄应。4.3 定位误差4.3.1 基准不重合误差 在零件图上用来确定某一表面尺寸、 位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所 依据的基准称为工序基准。 一般情况下， 工序基准应与设计基准重合。 在机床上对工件进行加工时， 须选择工件上若干几何要素作为加工时 的定位基准 （ 或测量基准 ），如果所选用的

35、定位基准 （或测量基准 ） 与设 计基准不重合，就会产生基准不重合误差。基准不重合误差等于定位 基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。4.3.2 定位副制造不准确误差 工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。夹 具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们得实际尺 寸（或位置 ）都允许在分别规定得公差范围内变动。同时，工件上的定 位基准面也会有制造误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定 位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件 最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。4.4 工艺系统受力变形引起的误差 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨

36、骜。4.4.1 工件刚度工艺系统中如果工件刚度相对于机床、 刀具、 夹具来说比较低， 在切 削力的作用下， 工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较 大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。4.4.2 刀具刚度外圆车刀在加工表面法线 （y） 方向上的刚度很大，其变形可以忽略不 计。镗直径较小的内孔， 刀杆刚度很差， 刀杆受力变形对孔加工精度就有 很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。4.4.3 机床部件刚度机床部件由许多零件组成， 机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方 法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。 变形与载荷不成线性 关系， 加载曲线和卸载曲线不重合，

37、卸载曲线滞后于加载曲线。 两曲线线 间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量， 它消耗于摩擦力 所作的功和接触变形功； 第一次卸载后， 变形恢复不到第一次加载的起点， 这说明有残余变形存在， 经多次加载卸载后， 加载曲线起点才和卸载曲线 终点重合，残余变形才逐渐减小到零； 机床部件的实际刚度远比我们按 实体估算的要小。4.4.5 工艺系统受热变形引起的误差 工艺系统热变形对加工精度的影响比较大， 特别是在精密加工和大件 加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%70% 机床、刀具和工件受到各种热源的作用， 温度会逐渐升高， 同时它们也通 过各种传热方式向周围的物质和空间

38、散发热量。 当单位时间传入的热量与 其散出的热量相等时，工艺系统就达到了热平衡状态。4.5 结论：提高加工精度的途径a.减小原始误差；b.转移原始误差；c.均分原始误差；d.均化原始误 差；e.误差补偿 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。第五章 主轴的精度检验及调整5.1 主轴精度检验及还原5.1.1 主轴及主要精度的检验1. 主轴的技术条件（1）主轴的性能要求，如力学性能、表面特性等。（2）可能产生的缺陷，如龟裂，裂纹等。（3）易损零件的极限磨损及允许磨损标准。（4）配合件的配合间隙标准。（5）主轴的其他报废条件， 如轴承合金与其体的结合强度、 平衡性和弹性力消失。6）主轴表面的异常，工作表面的划伤、腐

39、蚀、表面储油性能破坏。2. 主轴零件的检验方法（1）检视法 凭借个人的感觉 （耳听、 目测）或借助简单工具、 标准块等进行检验、比较和判断主轴的实效形式。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。（2）磁粉检验 利用铁磁材料在电磁场作用下能够产生磁化， 主轴在磁场的作用下，由于表面存在缺陷，从而显示出缺陷的位置、 形状和取向。 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。（ 3）超声波检验法 利用主轴内的压电效应产生的超声波在介 质中传播时遇到裂纹，夹渣或缩孔的界面会反射在检测仪的光频上， 从而确定其缺陷的位置、大小和性质。 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。（ 4）尺寸仅形位精度测量用相应的测量工具盒仪器对郑州的尺寸、形状和位置精度进行检验。

40、（5）力学性能测定 使用专用仪器、设备对主轴的力学性能参 数的测定（如应力、强度恶化刚度等） 。5.1.2 检验后的精度还原1. 主轴常常出现的实效形式有磨损，塑胶变形，断裂，腐蚀。2. 出现的原因及还原方法产生的原因： 主轴的磨损时由于使用过程中与其它部件的摩 擦而产生必不可少的。 主轴的塑胶变形和断裂时主要由于操作不当造成。 主要的腐蚀是由于在化学作用下引起的。解决方法：对磨损，要提高其表面粗糙度；润滑粘度越高越有利 对塑性变形和断裂， 主要是操作人注意其正确的操作。 对腐蚀，增加金属氧化膜，添加缓蚀剂。覆盖保护层。5.2 主轴的主要精度检验1. 旋转精度 主轴的旋转精度直接影响工件的加工

41、精度，例如在车床上，安装 卡盘的定心轴颈与安装顶针的锥孔中心线的径向跳动， 会影响加工表 面的不圆度，而轴向窜动则影响加工螺距的精度。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。2. 刚度 主轴部件刚度不足，在切削力与传动力的作用下，主轴将产生过 大的变形，主要不仅会降低加工精度和表面光洁度，同时还会是齿轮 等传动件和轴承等原因不能均匀受力而恶化了工作条件，磨损加快。 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。3. 尺寸精度和几何形状精度、 轴的轴颈是主轴的主要表面， 它的质量的还坏直接影响主轴工作 时的回转精度。轴颈的直径精度根据使用要求常为 IT6 ，有时还可以 为 IT5 ，轴颈的几何形状精度应限制在直径公差内。精度要求高的轴

42、 则应在图上专门标注形状公差。 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。4. 位置精度配合轴颈相对支承轴颈的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度 通常要求较高。配合轴颈相对于支承轴颈的径向圆跳动精度 0.01-0.03mm ，端面圆跳动精度 0.005-0.001mm 。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。5. 表面粗糙度一般来说，支承轴颈的表面粗糙度要求最小，为Ra0.630.16um。配合轴颈的表面粗糙度次之，为Ra2.5 0.63um 。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。6. 同轴度的检验把轴1放在检验平板6上的两个V形架5上，主轴后端装入堵头2，堵头 2 中心孔顶一钢球 3，紧靠支承板 4，在主轴各轴颈处用百分 表触头与轴颈表面接

43、触，转动主轴，百分表指针的摆动差距即为同轴 度误差，轴肩端面圆跳动误差也可以从端面处的百分表读出。一般应 将同轴度误差控制在 0.015mm之内，端面圆误差应小于 0.01mm。至 于主轴锥孔中心线对支承轴颈的径向圆跳动误差， 可在放置好的主轴 锥孔内放入锥柄检验棒， 然后将百分表触头分别触及锥柄检验棒靠近 主轴端及相距 300mm 处的两点，回转主轴，观察百分表指针，即可 测的主轴锥孔中心线对支承轴颈的径向跳动误差。 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。主轴的圆度误差可用千分尺和圆度仪测量；其他损坏、碰伤的情 况可目测看到。7. 精度检验后的调整1.提高回转精度的措施选择和机床精度、主轴的等级精度相应的精

44、度等级的轴承、齿轮等部件。根据主轴的工作条件选择适当的2.提高刚度措施注意安全操作，不要装夹零件是超载。3. 提高几何精度和形状精度的措施就是在加工的时候注意其精度的保证。4. 提高位置精度的措施在装配时，注意提高主轴与轴承、齿轮的配合精度。5. 提高表面粗糙度的措施精车和精磨的时候可以保证其表面的粗糙度。6提高同轴度的措施a.加工的时候要装夹要保证在同一条直线上；b.在其他机床上也一样，保证在同一轴线，还需要加工到其装配 的精度。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。第六章 车床主轴的维修保养及废旧主轴的再利用6.1 主轴的维护6.1.1 维修护理方式1. 事后维修整事后维修是指机电设备发生故障后所进行的

45、修理， 对主要设备要 避免这项维修；影响较小设备采取事后维修比较经济核算。 納畴鳗吶鄖禎銣腻 鰲锬。2. 预防维修在机电设备发生故障之前就进行的修理称为预防维修。主要优点： 可减少设备的意外事故，确保生产的连续性，使设备维护与修理工作 纳入计划，消除了生产组织的盲目性；提高设备的利用率；降低修理 成本；延长设备的自然生命。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。3. 改善维修它是指为了防止故障复发而对机电设备的技术性能加以改进的一 种维修。它结合修理进行及时改造， 修理后， 可提高设备的部分精度、 性能和效率。 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。6.1.2 维修保养内容1. 维修的内容 进行部分内容精度检测，确定拆卸和要

46、更换的零件。 修理基准件，尤其是对导轨与轴心线的保证，加以刮研或磨削。 对需要修理的零件进行清洗、修复和更换。 清洗和疏通各润滑部位，换油、更换油毡。2. 平时使用后的危险保养 检查主轴油箱是否有润滑油；清洗滤油器（包括粗滤油器和精 滤油器），疏通油管。 检查修理或更换油泵。 检查漏压点，扭紧管接头。 每天下班后腰进行机床的清扫，铁屑一定要用小毛刷扫干净； 用油枪喷油，把配合件之间的油污通过压力的作用，使其溢出再擦干 净。 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。没有按规定对各摩擦面和润滑系统加油。机床零件的所有摩擦 面，应全面按期进行润滑，以保证车床工作的可靠性，并减少零件的 磨损及功率的损失。 攙閿频嵘陣澇

47、諗谴隴泸。加油规定：车床采用 L-AN46 号全损耗系统润滑油，主轴箱及进给箱外 循环强制润滑。油箱和溜板箱的润滑油在两班制的车间约5060 天更换一次， 但第一次和第二次应为 10 天火 20 天更换以便安排出试车 时未能洗净的污物。废油放净后，储油箱和油线要用干净煤油彻底洗 净，注入的油应用网过滤。油面不得低于游标中心线。 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。溜板箱下面的储油槽，应把油注到游标的中心线上。床鞍和床 身导轨的润滑是床鞍内油盒供给润滑油的。每班加一次油，加油时旋 转床鞍手柄将滑板移至床鞍后方和前方，在床鞍中部的油盒中加油， 滑板箱上油储油槽，由羊毛线引油润滑各轴承。蜗杆和部分齿轮浸在 油中，

48、当转动时，油舞润滑各齿轮，当油位低于油标时应打开油孔向6.2 主轴的拆卸与清洗6.2.1 与其部件的拆卸图示主轴的阶梯状向左直径减小，拆卸主轴的方向应向右。拆 卸步骤：（1）先将端盖 7、后罩盖 1 与主轴箱之间的连接螺钉松脱， 拆 卸端盖 7 及后罩盖 1.（2）松开锁紧螺钉 6后，接着松开主轴上的圆螺母 8 及 2.（3）用相应尺寸的装拆钳，将轴向定位用的卡簧4 撑开向左移出沟槽，并置于轴的外表面上。（ 4 ）当主轴向右移动而完全没有零件障碍时，在主轴的尾部 垫铜和铝较软的金属棒后，才用大木锤敲击主轴。边向右移动主轴， 边向左移动相关零件，当全部主轴上件松脱时，从主轴箱后端插入铁 棒，从主

49、轴箱前端抽出主轴。 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。（5）轴承座 3 在松开其固定螺钉后，可垫铜棒向左敲击。（6）主轴上的前轴承垫了铜套后，可向左敲击取下内圈，向 右敲击取出外圈。主轴简图|Wi2MIO 7H*1b00G51/.00； I A R11(ta.oos0 oosl A- B200图 3-6 622主轴与其部件的清洗内容主轴与其部件的清洗包括清除油污、水垢、积炭、绣层、旧涂炭1. 脱脂清洗零件上的油污常采用清洗液，如有机溶剂，碱性溶剂、化学 溶剂等。清洗方法一般是人工清洗。即将零件放入装在煤油或轻柴油 的容器中，用棉纱擦洗或毛刷刷洗，以除去表面油污。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。2. 出锈 一般利用机

50、械摩擦、切削等作用清除零件表面的锈层。常用方法有刷、磨、抛光、喷砂等，在主轴与其部件中很少有锈层出现，所以3. 清除涂装层清除零件表面的保护涂装层，一般采用手工工具，如刮刀，砂纸、钢丝刷等6.3 废旧主轴精度回升方案631 废旧主轴的类型1车床主轴替换下来的精度不能保证价格精度的主轴。2. 主轴应出现断裂面积不大，不能使用的主轴。3. 由于危险操作而造成主轴塑性变形，为不能使用的之后再。4. 仓库多年积攒下来的废置主轴。6.3.2主轴精度回升的方法序号主轴部分修理方法到达设计尺寸达到修配精度等级1轴上键槽堆焊修理，转位新铳键槽加宽，重新配置新键2花键堆焊重铳或镀铁后磨3轴上螺纹堆焊，重新车螺纹车成小 级螺纹4圆锥孔磨刀较大尺寸5轴上销孔较大一些6一端磨损切削那段，焊接段加工到修配等级7变形，弯曲校正并进行低温处理8裂纹，断裂金属扣合法