萬曉敏

（東南大學，江蘇 南京210000）

在現(xiàn)代機械制造中，車床的應用十分廣泛，其最大的用途是加工各種回轉表面，輔助多類機器零件的生產。一般而言，大多數(shù)的機器零件都不是平直和規(guī)則的，它們均具有一定的回轉表面，如圓錐表面、回轉曲面、端面，有些還具有一些螺紋面。車床在加工回轉面、螺紋面方面的作用是不可替代的。CA6140 臥式車床是當下我國融合新技術、新理念、新材料制造而成的新型產品。在CA6140 臥式車床工作時，是主軸帶動功件進行高質量旋轉，實現(xiàn)主運動，這使得整個車床功能得以發(fā)揮。因此，研究CA6140臥式車床主軸的加工十分必要和重要。

1 CA6140 臥式車床概述

1.1 CA6140 臥式車床簡介

普通車床的種類頗多，根據(jù)車床的基本結構、車床的最主要用途可將其分為若干種，如臥式車床、落地車床、立式車床、轉搭車床等。CA6140 臥式車床是普通車床中較為典型的車床，它是一種新型的產品。CA6140 臥式車床優(yōu)勢頗多，如外觀更加整潔干凈、車床性能極好、工人操作起來更簡單、結構更為先進現(xiàn)代?！癈A6140 臥式車床”中“CA6140”中的每一個元素都有著特定的指示與代表?！癈”是一種類別的代號，這里代指“車床類”；“A”字母屬于“結構特性”的一種特殊代號；數(shù)字“6”是一種組別代號，再者指的是“臥式”的意思；數(shù)字“1”同樣是一種系別代號；最后，“40”代表著“主參數(shù)”，這里指的是CA6140臥式車床最大的回轉直徑是400mm。CA6140 臥式車床是主運動傳功，主運動轉動鏈的兩個末端是主動機與主軸，主軸帶動工件急速旋轉，達到工作目的。在進給運動中，車床主軸依然發(fā)揮著重要的作用。

1.2 CA6140 臥式車床主軸的作用

在CA6140 臥式車床中，車床主軸是最常見的一種零件，但是卻是具有相當加工難度的一種零件。車床主軸屬于一種旋轉類的零件，它的結構構成要素主要有以下幾種，即內外圓柱面、內外圓錐面、螺紋，花鍵、橫向孔等。在CA6140 臥式車床中，車床主軸是整個車床的執(zhí)行件，其主要的作用有兩種，即支撐傳動件、傳動轉矩。在CA6140 臥式車床工作時，主軸直接帶動工件，參與車床表面成形運動。與此同時，主軸還具有另外一個作用，即確保工件對機床其他部件的相對位置科學、正確、合理。從主軸作用可知，車床主軸部件性能的好壞直接關系CA6140 臥式車床整體加工質量，以及車床的加工效率。因此，加工精度較高的車床主軸十分重要。

2 CA6140 臥式車床主軸的技術要求及選材

2.1 CA6140 臥式車床主軸加工技術要求

CA6140 臥式車床在工作時需要承受各種程度的摩擦與磨損，更要能夠承受各種載荷，如彎曲、扭轉、沖擊等。因此，所加工出的主軸要具有較高的疲勞強度，更要具有較好的綜合力學性能。因此，對于主軸的加工，一定要符合相應的技術要求。主軸共有兩個支撐軸頸，分別為A、B，二者之間的圓度要在一定的允差范圍之內，應保持在0.005mm，徑項跳動允差也在0.005mm。支撐軸頸直徑應該按照更高要求的精度標準，即IT5-7 級精度制造。關于車床錐孔的加工，也應該有技術要求，主軸錐孔硬度要求在HRC48，要支撐軸頸A、B 跳動，近軸端允差保持在0.005mm，表面的粗糙度應與支撐軸頸的粗糙度保持一致，即Ra0.4um。除了以上，主軸加工對短錐、空套齒輪軸頸、螺紋等均有相應的技術要求。在主軸加工時，要十分注重主軸部件的技術要求。

2.2 CA6140 臥式車床主軸的選材

在CA6140 臥式車床主軸加工時，其技術要求頗高，這便預示著其加工選材也會較為講究。既要確保加工選材硬度符合要求，又要確保選材的經(jīng)濟實用性。由于車床主軸在運作時要承受一定的彎曲應力和扭轉應力，通常情況下承受的載荷并不是特別高，轉速也普遍不會較高，因此，可選用性能又好，又經(jīng)濟廉價的45 鋼。45 鋼具有一般的綜合力學性能，完全會滿足CA6140 臥式車床主軸的制作材料要求。但是不得不考慮的是，車床主軸大端的內錐孔、外錐孔經(jīng)常會有相對摩擦力出現(xiàn)，這些部分對加工材料的要求需更高。因此，所選取的材料要具備更高的硬度與耐磨度。再者，考慮到車床主軸具有較大的直徑，而且階梯非常多，這里可選擇鍛件毛坯，如此不僅節(jié)約原材料，還能相應減少主軸加工工時，提高加工效率。

3 CA6140 臥式車床主軸的加工工藝

3.1 CA6140 臥式車床主軸加工路線

擬定車床主軸零件加工路線是推進主軸加工工藝實施的前提。擬定CA6140 臥式車床主軸零件加工路線，應提前做好一些準備性工作，解決一些主要的問題：第一，如何選定各個表面的加工方法。由于主軸各個零件表面不同，其所對應的加工方法也有所差異，故應科學選定各表面加工方法。第二，如何合理劃分出加工的階段。應明確主軸零件加工的各個階段，確保主軸加工有序鋪展。第三，如何安排加工工序的先后順序。第四，怎樣確定加工工序的集中與分散。這些問題解決之后，便可開始擬定出主軸零件的機械加工工藝路線。一般而言，機床主軸加工以外圓加工為主，外圓加工路線可分為三條，即粗車—半精車—精車，粗車—半精車—粗磨—精磨，粗車—半精車—精車—金剛石車。從整體來說，CA6140 臥式車床主軸從加工始到加工末的工藝路線定為如下：下料、鍛造、退火（或正火）、粗加工、調質、半精加工、淬火、粗磨、低溫時效、精磨。

3.2 CA6140 臥式車床主軸加工工藝

（1）進行科學的定位基準選擇

主軸主要表面的加工順序，從一定程度上說，對定位基準的選擇依賴性較大，后者對前者甚至能起到?jīng)Q定性作用。軸零件自身的結構特點以及CA6140 臥式車床主軸主要表面的位置精度，從這二者綜合考慮，將軸線作為定位基準是十分理想的。一般情況下，將外圓作為粗基準，將軸兩端的精尖孔作為精基準的情況較為常見。當然，在具體的定位基準選擇時，還應考慮到以下注意事項：第一，當主軸各表面加工位置精度的要求十分嚴苛時，一定要能夠確保在一次性加裝中完成各個表面的加工。這種情況能有效防止因多次加裝導致的精準位置選擇不當，最終產生較大的加工誤差。第二，如果主軸零件加工不能用兩端頂尖孔來定位，為了確保加工剛度，定位時一則可直接利用外圓定位。二則，還可利用外圓和其中一端頂尖孔定位，讓基準選擇盡可能科學。第三，采用帶有頂尖孔的錐堵，或者錐套心軸。車床主軸是一種帶有通孔的零件，但是，通孔鉆出后，原來的頂尖孔會逐漸不見、消失，這就讓利用頂尖孔定位成為泡影。為了規(guī)避這一情況，可采用帶頂尖孔的錐堵或錐套心軸。但一定要注意的是，錐堵與錐套心軸選擇不是隨意的，而是要確保其具有較高精度，以能輔助整個定位基準的選擇。

（2）對加工階段進行合理劃分

CA6140 臥式車床主軸加工以“主要表面”的加工為主，其加工階段主要可劃分為三個：第一，粗加工階段。這一階段要做好“毛坯處理”和“粗加工”兩件事。前者的工序主要為毛坯備料、鍛造、正火。后者主要應做到銑端面、鉆中心孔和粗車外圓。粗加工階段能有效發(fā)現(xiàn)一些弊端，如鍛件裂紋的問題便可在這一階段被發(fā)現(xiàn)。而這種弊端被發(fā)現(xiàn)后，能在半精加工前得到及時改進。第二，半精加工階段。在進行半精加工前，應進行一定的熱處理，CA6140 臥式車床主軸所采用的是45 鋼，其熱處理的方法一般是調質處理。熱處理之后，便可進行半精加工。半精加工階段的目的很明確，即做好精加工開始前的一切準備工作，尤其是應做好基面的精加工準備工作，對于有各種精度要求的基面，一定要按照圖紙規(guī)定的“半精加工”要求完成。第三，精加工階段。這一階段開始之前，也要進行熱處理。精加工這一階段所加工出的主要表面一定要符合圖樣規(guī)定的要求，確保精度合格。

（3）重視熱處理工序的安排

無論是在半精加工，還是在精加工階段，熱處理都是必備的工序。因此，主軸的加工應十分重視熱處理工序的安排。進行熱處理的意義重大，一方面能最大限度保障主軸的力學性能，另一方面，還能確保主軸精度達到一定要求，繼而從整體上改善整個工件的加工性能。毛坯鍛造之后，會第一次安排熱處理，即“正火處理”。安排“正火處理”，是為了改善機床加工時的切削性能。在粗加工階段，安排熱處理的方式主要是“調質處理”。調質處理的作用是消除主軸內應力，一定程度上還能有效代替時效處理，最終能提升整個主軸的韌性。在半精加工階段，要安排淬火處理，這種熱處理工序安排也是有必要的。半精加工之后，對錐孔、支承軸頸進行淬火處理，可以讓這些零件表面達到一定的硬度要求，同時，也能保證其表面具有較高強度的耐磨性。

（4）科學安排加工工序

整個機床加工順序的安排要依據(jù)一定的原則進行，以原則為導向，以原則為基準。這一加工原則為“基面為先、先粗后精、先主后次”。一般而言，對于主軸零件而言，其加工應先準備好中心孔，對于外圓與內孔的加工要有先后順序，即先外圓，后內孔。而粗加工、細加工也要分開進行，不可混在一起，同步進行。CA6140 臥式車床主軸的加工工藝是在科學安排加工工序的基礎上展開的，機床主軸加工以“熱處理”為主要的分水嶺。處于調質處理前的是“粗加工”，位于淬火處理之前的，一定是“半精加工”，而之后的一定是“精加工”。這樣按照一定的原則、分水嶺等將各個加工階段分開，使其呈現(xiàn)一定的順序，便可避免主要表面加工受到其他非主要表面加工時的各種影響，如應力影響。當然，除此之外，在加工一些次要表面，如花鍵、鍵槽等時，也要科學安排加工順序，以免工序安排不當破壞主要表面的精度。

綜上所述，對于各種金屬切削機床來說，其主軸的主運動為回轉運動，而這些機床的主軸是各種軸類零件中最具代表性，且是對整個金屬切削機床運動起到關鍵性作用的軸零件。CA6140 臥式車床是普通車床中的代表，其主軸加工工藝關乎整個主軸功用的發(fā)揮。眾所周知，主軸精密度要求十分高，故其加工難度較大。在CA6140 臥式車床主軸加工中，只有科學選材、擬定主軸加工路線，并采用科學的加工工藝推進整個加工流程，才能確保車床主軸高精度、高質量加工。毋庸諱言，一旦車床主軸加工完成，其他更簡單的軸類零件加工便可游刃有余把控。這樣，整個車床加工的困境也會迎刃而解，車床加工的精度與效率得到了最大程度提升，而車床的性能也相應達到了更良、更優(yōu)的狀態(tài)。