普通机床加工轴的工艺设计之我见
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摘 要：目前，轴键加工通常采用先锻毛坯后作刨削加工的方法，这种加工工艺不仅工序繁锁，而且生产效率较低，尤其在加工小轴键时，刨、夹和测量均感困难。针对这类问题，本文就普通机床加工轴的工艺进行了设计，设计出了较合理的机械加工工艺，在保证加工质量的前提上，对提高生产效率，合理使用机床等进行了有益探讨。
关键词：机床；加工轴；零部件
工艺设计是一个动态过程，任何工艺的设计都在具体的设计过程中，应加强调查研究、征求意见，发现问题及时修改，不断完善设计方案，以期取得最佳效果。本文就普通机床加工轴的工艺进行了设计，设计出了较合理的机械加工工艺，此工艺设计，比较合理。主要是利用磨削代替精车作为精加工，在保证加工质量的前提下，较快地提高了生产效率。但本工艺设计，工序较集中，对机床利用有一定影响，对工时定额也有影响。
一、零部件图纸分析
一般采用阶梯结构满足轴类零件受力要求。加工轴的工艺过程较长，可以使用多种机床进行加工。如图1 所示，该轴是一个较典型的阶梯轴。此零件表面上看没有特殊要求，结构简单，但从图可知，零件上Φ50mm 的外圆精度较高，经查标准公差数值表（GB/T 1800.3-1998）此表面精度等级为IT7，是此轴零件上精度要求最高的较面，且该表面的表面粗糙度为Ra1.6μm，在普通机床上加工有难度。其它方面，两处Φ32mm 的外圆精度要求也很高，表面粗糙度都为Ra3.2μm，而且这两外圆是基准面。Φ50mm 的外圆对这两个外圆有同轴度要求，公差值为Φ0.03mm，在普通机床上要保证此精度要求，难度是较大的，所以这是加工的重点，解决了这个加工过程中的瓶颈问题，对解决加工此轴的机械加工质量，提高生产效率都有重要意义。另外，14mm 的键槽加工和22X22 的四方加工及其它表面的加工，因精度要求不高，是很容易加工的表面。
二、工艺分析
（一） 结构分析
（二）精度分析
该轴对两处Φ32mm 和准50mm 的外圆有较高的尺寸精度要求，且Φ50mm 外圆轴线对两Φ32mm外圆的公共轴线有同轴度要求，公差值为Φ0.03mm。14mm键槽有精度要求，但精度较低。从图1 可知，该轴有调质热处理要求，这是一般的热处理工艺，较容易保证。除此外，零件没有其它特别的技术要求。
三、工艺过程设计
（一）工艺路线确定
工艺路线的制定是工艺规程的关键，是工艺规程的总体设计。工艺路线是否合理，会直接影响加工质量、生产率，也影响到人员、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用。此零件加工精度较高，为保证加工精度，加工分三个阶段进行：粗加工首先要完成主要余量的切削，半精加工完成次要表面的加工，并为精加工加工出精基准，精加工完成主要表面加工，达到图纸要求。为确保加工质量，提高生产效率，确定加工此零件的工艺路线为：粗车—热处理—半精车—铣削—磨削。
（二）工序尺寸及其公差确定
首先确定圆柱面的工序尺寸，圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
（三）毛坯选择
零件属于轴类零件，尺寸变化不大，结构也不复杂，所以毛坯的类型采用棒料。因为零件是轴类零件，所以选择中心孔定位，这既符合基准重合原则又符合基准统一原则，便于保证加工质量，提高生产效率。按照先面后孔的原则，所以加工时应先加工外圆，然后加工键槽和四个平面。另外，因零件需要热处理调质，为了保证调质层深度，调质热处理安排在粗车之后半精车之前较合理。螺纹、退刀槽等次要表面，应在半精加工过程中完成，以保证质量和效率。
（四）新工艺效果
对于普通机床的适用而言，大多数工厂只会用于粗加工和半精加工，缺乏有效的工艺卡片使得普通机床并不能够体现出它的价值所在，而某些零件并不一定都适合或者必须适用数控机床来完成，对于很多生产条件较差的企业，普通机床加工轴类零件意味着更加有效的使机床的适用能够最大化，从数据上来看，合理的工艺确定后，半精车后磨削就可以达到零件Φ50mm 的外圆精度、IT7 和表面粗糙度为Ra1.6μm 要求，对于Φ50mm 的外圆对这两个外圆有同轴度要求，公差值为Φ0.03mm，通过本文粗车和半精车的装夹顺序可以保证，倘若按照传统加工装夹顺序，外圆尺寸精度和同轴度的要求对于普通机床而言非常难以控制，就会造成生产率大幅度降低并且容易出现废品。这正是本文合理加工工艺的关键所在。
四、结束语
本文所探讨的虽然是轴类零件的加工，但是用普通机床加工却有着非同寻常的意义。因为很多厂矿本身的规模并不大，又由于机床本身价格比较昂贵，所以能够使用，会使用普通机床加工较高要求的阶梯轴类零件就有着重要实际应用意义。本文通过某阶梯轴的零件分析及工艺分析，编写出了一套普遍适用的加工工艺，以保证生产质量为原则的同时提高了生产率。
参考文献：
[1] 张国栋.数控机床加工轴问题及对策[J].辽宁行政学院学报，2015.
[2] 裴东伟.机床零件图样分析[J].今日科苑，2014.