主轴的要求.
主轴的结构特点和技术要求
一．主轴的结构特点和技术要求轴类零件是机械加工中的典型零件之一。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，它的主要表面是同轴线的若干个外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹等。
机床主轴是一种典型的轴类零件，它是机床的关键零件之一，它把回旋运动和转矩通过主轴端部的家具传递给工件或刀具。
因此在工作中主轴要承受转矩和弯矩，而且还要求有很高的回转精度。
因此，主轴的制造质量将直接影响到整台机床的工作精度和使用寿命。
主轴零件图上规定了一系列技术要求，如尺寸精度、形状位置公差、表面粗糙、接触精度和热处理要求等。
这些都是为了保证主轴具有高的回转精度和刚度、良好的耐磨性和尺寸稳定性。
现以CA6140型卧室机床主轴为例，说明其主要技术要求。
1. 图1为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈? 主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为，径向跳动公差为；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为；支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
⑵主轴工作表面的精度主轴的工作表面是指装夹道具或家具的定心表面，如莫氏锥孔、轴端外锥或法兰外圆等。
对那他们要求有：内外锥面的尺寸精度、几何形状精度和接触精度，定心表面对支承轴颈的同轴度，定位端面对颈轴线的垂直度等。
它们对机床工作精度的影响会造成家具或工件的装夹误差。
在主轴技术要求中还亏定了近主轴端部的径向园跳动和离端面部300mm处的径向圆跳动。
另外为了保证锥孔玉顶尖火道具锥柄接触配合良好，规定须用标准锥度塞规以涂色法检验接触面积，具体要求如表11-12所示。
（3）主轴次要轴颈和其它表面的精度主轴次要轴颈是指装配齿轮、轴套等零件的表面。
数控机床主轴设计
数控机床主轴设计
一、概述
1.数控机床主轴是机床加工过程中的核心部件，其质量直接影响到机
床的精度和生产效率。
数控机床主轴设计的主要任务是解决加工件的加工
精度、表面质量和生产效率等要求的技术问题。
2.数控机床主轴设计工作需要满足性能、结构、重量、尺寸、动力、
控制、安装等方面的要求，其中最重要的是性能和结构要求。
二、主轴结构设计
1.针对不同的加工工艺的要求，数控机床主轴设计的结构形式有很多，常见的有研磨轴、多段轴、悬臂式轴等。
2.研磨轴是机床主轴的基本结构，一般用于精超磨削，其结构特点为
研磨轴有较长的平稳运行区段，其强度高，通常采用梃形连接，耐磨性能好，是目前机床常用的轴形式。
3.多段轴是指主轴有多段，每段之间有齿轮连接，它可以满足不同加
工工艺的需求。
4.悬臂式轴是指主轴的两端分别有悬臂，是一种自转和轴向振动均有
良好平衡的结构形式，是用于精铣、拉床等加工工艺的主轴形式。
三、主轴性能设计
1.主轴的动力要求是指主轴所需的动力。
主要有机械动力、电动机动
力和气动动力等形式，根据不同的加工工艺要求，采用不同动力形式实现，其中机械动力是最常用的动力形式。
主轴的结构特点和技术要求
主轴的结构特点和技术要求主轴是机床上用于安装工件和切削工具的旋转轴线，是机床实现切削加工的核心部件之一、主轴的结构特点和技术要求主要包括以下几个方面：一、结构特点：1.高刚性：主轴需要具有足够的刚性，以保证在高速运转时不会发生振动和变形，确保切削精度和表面质量。
2.高精度：主轴需要具备较高的运动精度，以满足加工工艺要求，在切削和转磨过程中保持较小的偏差和误差。
3.高转速：主轴需要能够承受较高的转速，以满足高速切削的需求，并能确保切削工具的稳定性和切削效果。
4.能量转化：主轴需要能够有效地将电机或传动装置的动力传递给切削工具，以实现切削加工。
二、技术要求：1.外表面质量：主轴的外表面需要经过精细的加工和研磨，以确保表面光洁度和粗糙度在允许范围内，以减小与切削工具的接触阻力和磨损。
2.重量平衡：主轴要求具备较高的轴向和径向平衡性，以减小振动和噪音，提高工作稳定性和切削精度。
3.刚性设计：主轴的结构设计需要考虑刚性要求，采用合理的形式和材料，以提高刚性和稳定性，并减小形变和振动。
4.导向系统：主轴的导向系统需要具备较高的精密度和可靠性，采用高强度、低磨损的材料和润滑方式，以保证加工精度和寿命。
5.动力传动：主轴的动力传动方式需要选用高效率、低噪音、高可靠性的技术，包括直接驱动、间接驱动、螺旋传动等多种形式。
6.温度控制：主轴需要具备良好的温度控制系统，以确保主轴在运行过程中的温度稳定性，防止由于温度变化引起的尺寸变化和热变形。
总结：主轴作为机床的核心部件之一，其结构特点和技术要求的优劣直接影响机床的加工能力和精度。
因此，在设计和制造主轴时，需要充分考虑刚性、精度、转速、能量转化等方面的要求，并结合工艺要求选择合适的材料和加工工艺，以提高主轴的质量和性能。
同时，注重主轴的使用和维护，定期保养和保养主轴，以延长主轴的使用寿命。
机床主轴有哪些主要加工表面及技术要求
机床主轴有哪些主要加工表面及技术要求
机床主轴是机床的核心组成部分，它主要负责传递动力和承载工作件进行加工。
机床主轴的加工表面和技术要求对于实现精确加工、提高加工效率和保证加工质量至关重要。
下面是机床主轴的主要加工表面及技术要求的介绍：
1. 旋转表面：机床主轴的核心功能是旋转运动，因此其旋转表面是最关键的加
工表面之一。
旋转表面应具备良好的平滑度和硬度，以减少摩擦损耗并提高主轴寿命。
2. 支撑表面：支撑表面是机床主轴与轴承接触的表面，要求具备高度的平面度
和垂直度，以保证轴承的稳定性和精度。
3. 锁紧表面：为了保证工件在加工过程中的稳定性，机床主轴上通常会设计锁
紧装置，锁紧表面的加工要求平面度高、与工件接触面紧密。
4. 连接接口表面：机床主轴通常需要与其他部件进行连接，连接接口表面的加
工要求与连接部件相匹配，确保连接紧固而不易松动。
5. 平衡加工：机床主轴在高速运转时会产生一定的离心力，为了避免不平衡引
起的振动和噪音，主轴需要进行平衡加工，以保证运转的稳定性和安全性。
6. 精度要求：机床主轴是影响加工精度的关键因素之一，其加工精度要求取决
于具体的加工任务。
通常要求主轴的圆度、直线度、同轴度、轴向跳动和表面粗糙度等指标在允许范围内。
总之，机床主轴的加工表面和技术要求直接影响到机床的加工质量和效率。
为
了满足不同的加工需求，制造商在设计和加工主轴时需根据具体情况确定加工表面的材质、形状和加工工艺，以确保机床主轴的性能和使用寿命。
主轴分度条件
主轴分度条件
主轴分度是一种精密加工技术，主要通过旋转主轴使加工刀具按照一定角度进行加工，实现高精度的工件加工。
主轴分度的条件主要包括以下几个方面：
1.主轴的旋转运动：主轴需要能够进行旋转运动，这是主轴分度
的基本条件。
主轴的旋转运动需要通过电机或传动装置来实
现。
2.角度传感器：主轴分度需要配合角度传感器，以便能够准确地
控制刀具的加工角度。
角度传感器可以实时监测主轴的旋转角度，从而确保刀具按照预定的角度进行加工。
3.数控系统：在数控加工中，主轴分度需要通过数控系统来实
现。
数控系统可以向主轴电机发送信号，控制主轴的旋转和停止，从而实现主轴的分度。
4.高精度的反馈元件：为了实现高的分度精度和准停精度，主轴
系统需要采用高精度的反馈元件。
这些反馈元件可以实时监测主轴的旋转速度和位置，从而确保主轴分度的准确性和稳定
性。
5.装配工艺：主轴与电机转子的装配工艺也是影响主轴分度精度
的重要因素。
需要采用特殊的装配工艺，保证主轴与电机转子内孔的连接刚度，以传递大的切削扭矩。
综上所述，主轴分度的条件包括主轴的旋转运动、角度传感器、数控系统、高精度的反馈元件以及特殊的装配工艺等。
这些条件共同保证了主轴分度的准确性和稳定性，从而实现了高精度的工件加工。
主轴隔套精度要求
主轴隔套精度要求是机械工程中的一个重要概念，用于描述主轴与隔套之间的配合精度要求。
主轴隔套精度要求通常涉及以下方面：1. 圆度要求：主轴和隔套的圆度要求表示两者之间的圆形度误差，即隔套内圆和主轴外圆的偏离程度。
圆度要求常用的单位是μm（微米）或mm（毫米），需要根据具体的应用需求和机械零件的尺寸来确定。
2. 同心度要求：主轴隔套的同心度要求表示主轴与隔套中心轴线之间的偏差，即隔套的中心轴线与主轴中心轴线的最大距离。
同心度要求通常以μm或mm为单位，要求越小代表同心度越高。
3. 轴向游移要求：主轴隔套的轴向游移要求表示主轴在隔套内的轴向位移量。
轴向游移要求通常以μm或mm为单位，要求越小代表轴向精度越高。
需要注意的是，主轴隔套精度要求的确定应根据具体的机械设计、加工和使用要求来进行。
不同的机械设备、工艺和应用场景可能有不同的要求。
在实际应用中，还需考虑加工工艺、材料特性等因素对精度的影响。
因此，在确定主轴隔套精度要求时，建议与机械设计师、工程师或机械制造商进行详细的讨论和评估，以确保满足实际需求。
当确定主轴隔套精度要求时，还需要考虑以下因素：1. 运转速度：主轴隔套在运转时可能会受到离心力和惯性力的影响，这会对精度要求产生影响。
高速旋转时，需要更高精度的主轴隔套以保持平衡和稳定。
2. 工作负载：主轴隔套的精度要求也会随着工作负载的变化而变化。
当承载的工作负载增加时，可能需要更高的精度以确保稳定性和可靠性。
3. 温度变化：温度的变化可能会导致主轴和隔套的尺寸变化，从而影响其配合精度。
在高温或低温环境下，可能需要更严格的精度要求来弥补温度对尺寸的影响。
4. 工艺要求：机械加工和装配过程中的一些工艺限制也会对主轴隔套的精度要求产生影响。
例如，加工公差、装配误差等需要考虑在内，以确保最终的配合精度。
综合考虑以上因素，确定主轴隔套的精度要求需要综合考虑实际应用需求、工艺可行性和成本等方面的因素。
通常，较高的精度要求会导致更高的成本和工艺复杂性。
主轴的要求
主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面， 次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结 合孔等
机械加工工艺主要是车削、磨削，其次 是铣削和钻削
特别值得注意的工艺问题有： 1) 定位基准的选择； 2) 加工顺序的安排； 3) 深孔加工； 4) 热处理变形。
锻件
➢工艺过程： 分为三个阶段：
粗加工：工序1~6 半精加工：工序7~13（7为预备） 精加工：工序14~26（14为预备）
5. 主轴加工工艺过程分析 ➢主轴毛坯的制造方法 自由锻件：小批量或单件生产； 模锻件：大批量生产。
➢主轴的材料和热处理 热处理工序的安排
毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒；
孔和平面的位置精度 主要是规定主要孔和主轴箱安装基 面的平行度。 主要平面的精度 影响主轴箱与床身的连接刚度。 规定底面和导向面必须平直和相互 垂直； 平面度、垂直度公差等级为5级。
表面粗糙度 影响连接面的配合性质或接触刚度
主轴孔为 Ra 0.4m，其它各纵向孔为 Ra 1.6m ，孔的端面为 Ra 3.2m；
采用很小的切削用量和单位切削力，变 形小；
对上道工序要求高，一般要求，表面无 较深的加工痕迹；
采用浮动的加工方法（自定心）；
加工余量很小，一般不超过0.02mm。
➢轴类零件的检验 检验项目
表面粗糙度； 表面硬度； 尺寸精度； 相互位置精度； 表面几何形状精度。
检验顺序 几何精度→尺寸精度→位置精度
淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工； 非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、
精磨前加工；
检验工序应安排在适当工序之后，必要还 应探伤。
6. 主轴加工中的几个工艺问题 ➢锥堵和锥堵心轴的使用 锥堵和锥堵心轴的功用：
主轴部件应满足哪些基本要求
主轴部件应满足哪些基本要求随着现代制造业的快速发展，主轴部件作为关键装备已经成为各种工业生产的重要组成部分。
主轴部件是机床工作时负责转动和传递力量的部件，其质量和性能直接影响着机床加工质量和效率。
因此，主轴部件应满足一系列基本要求，以保证其工作稳定、精度和寿命等方面的高要求。
一、刚性与稳定性要求主轴部件应有足够的刚性，以能够承受工作负载。
因为在机床的切削过程中，主轴所受扭矩和力矩较大，如果主轴刚性不足，就可能发生弯曲变形，导致工件精度下降，不良磨损和其他失效。
此外，主轴部件的稳定性也非常重要，应具备耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性等特点，以确保机床运行过程稳定、精度高。
二、精度和表面光滑度要求机床可加工精度和表面光滑度的高低，与主轴部件的主要精度参数、轴承布局和装配精度密切相关。
因此，主轴的低振动、高旋转精度和表面光滑度是主要的要求之一。
通常，主轴部件应具备高精度加工、高精度配合、高刚度轴承和滚动的方向性等特点，以保证机床加工的高精度和高效率。
三、承载能力和寿命要求主轴的承载能力和寿命，在机床运行过程中占有重要地位。
主轴部件的寿命取决于其工作负荷、速度、温度变化和频率等因素，因此，在机床分析和维护中需要根据主轴部件的质量，来准确预测主轴部件的使用寿命。
同时，主轴的承载能力和寿命也直接影响着机床的加工效率和质量。
四、动平衡和噪音要求高速运转的主轴部件容易产生动平衡问题，会导致机床加工质量不佳，严重时还可能导致机床损坏。
因此，在主轴的设计、制造和维护中必须进行动平衡校验保证。
同样，高速运转也会导致噪音污染，因此主轴部件也需要保持低噪音水平。
总之，主轴部件是机床加工的关键技术和核心设备，其质量和性能直接影响机床加工效率和质量。
因此，主轴部件应具备高刚性、高精度、高承载能力、高稳定性、低噪音、表面光滑等特点。
只有满足这些基本要求，才能保证机床加工过程有效、稳定、高效，并且确保加工品质和工艺水平高。
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跳动为0.01~0.015；
尺寸精度要求为IT5~IT6；
螺纹的技术要求
用来固定零件或调整轴承间隙； 螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影响
轴承的内环轴线倾斜；
螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025； 螺纹精度为6h。
主轴各表面的表面层要求
要有较高的耐磨性； 要有适当的硬度（HRC45以上），以改
善其装配工艺性和装配精度；
表面粗糙度
Ra 0.8 ~ 0.2m 。
4. 主轴的机械加工工艺过程
主轴加工工艺过程制订的依据
主轴的结构；技术要求；生产批量；
设备条件。 主轴加工工艺过程
批量：大批；材料：45钢；毛坯：模
主轴结构的设计要求：
1)
2) 3)
合理的结构设计；
足够的刚度；
有具有一定的尺寸、形状、位置精度 和表面质量；
4)
5)
足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性
足够的抗疲劳强度
3．车床主轴技术装配基准，其精度直
接影响主轴的回转精度；主轴上各重要 表面又以支承轴颈为设计基准，有严格 的位置要求；
加工阶段的划分 如前所述，分为三个阶段。 鉴于主轴的技术要求高，毛坯为模锻件， 加工余量大，精度高，故应分阶段加工； 分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入 热处理； 多次切削有利于消除复映误差； 粗、精加工二阶段应间隔一定时间； 粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进 行，合理利用设备，保护机床。
支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；
支承轴颈采用锥面
(1：12) 结构，接触 率≥70%，可用来调整轴承间隙；
中间支承为IT5~IT6，粗糙度为：
Ra 0.63m
支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳
动为0.005mm；
其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺
寸公差，高精度者为5~10%；
轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。
主轴工作表面（锥孔）的技术要求 用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心 表面； 对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙 度、接触精度都要求高； 轴心线应与支承轴颈同轴； 锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为 0.005，离轴端300处为0.01，锥面接 触率≥70%，粗糙度 R 0.63m， a 硬度为HRC48~50。
工序确定的两个原则
1) 工序中所用的基准应在该工序前加工；
2) 各表面要粗、精基准分开，先粗后精， 多次加工，逐步提高精度。
非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、
淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工；
精磨前加工；
检验工序应安排在适当工序之后，必要还
应探伤。
6. 主轴加工中的几个工艺问题 锥堵和锥堵心轴的使用 锥堵和锥堵心轴的功用： 空心轴加工通孔后，定位基准——顶尖孔 被破坏。通孔直径小时，可直接在孔口倒 出一60°锥面代替中心孔；当通孔直径较 大时，要采用锥堵或锥堵心轴。 设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题 1) 不中途更换或拆装，以免增加安装误差 2) 锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴
机械制造工程
第五章 典型表面加工与特种加工
第一节 典型表面加工
本节内容将在 《金属切削加工及装备》 课程中详细讲解，在此从略
第二节 典型零件加工工艺过程
一、轴类零件加工
1．轴类零件的作用、特点及分类
轴类零件的作用
支撑传动零件；
承受载荷； 传递扭矩。
轴类零件的特点 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、 花键、沟槽等； 有一定的回转精度。 轴类零件的分类 光滑轴； 阶梯轴； 空心轴； 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字 轴、凸轮轴、花键轴）。
主轴轴端外锥（短锥）的技术要求
用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面；
对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、
接触精度都要求高；
轴心线应与支承轴颈同轴；
对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面
圆跳动为0.008；
粗糙度 R
，硬度为 HRC45~50 。 1 . 25 m a
空套齿轮轴颈的技术要求
特别值得注意的工艺问题有： 1) 定位基准的选择； 2) 加工顺序的安排； 3) 深孔加工； 4) 热处理变形。 车床主轴的功用 承受扭转力矩； 承受弯曲力矩； 保证回转运动精度。
车床主轴的设计要求
扭转和弯曲刚度高；
回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、
回转轴线稳定）； 制造精度高： 1) 结构尺寸及动态特性要好； 2) 主轴本身及其轴承精度高； 3) 轴承的结构和润滑； 4) 齿轮的布置； 5) 固定件的平衡等。
定位基准的选择
应使定位基准与装配基准重合； 一次安装应多加工几个面； 注意零件的主要精度指标：同轴度、圆
度、径向跳动；
主轴的定位过程较复杂：有顶尖、锥堵、
支承表面等作为定位基准。
加工顺序的安排和工序的确定
三种方案
1) 2) 3)
粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆 →粗加工锥孔→精加工锥孔 粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔 →精加工锥孔→精加工外圆 粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆 →精加工外圆→精加工锥孔
锻件
工艺过程： 分为三个阶段：
粗加工：工序1~6 半精加工：工序7~13（7为预备） 精加工：工序14~26（14为预备）
5. 主轴加工工艺过程分析 主轴毛坯的制造方法
自由锻件：小批量或单件生产；
模锻件：大批量生产。
主轴的材料和热处理 热处理工序的安排 毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒； 切削前正火（预备热处理）：改善切削加 工性能和机械-物理性能；去锻造应力； 半精加工前调质：去应力，改善切削加工 性能，提高综合机械性能； 精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐 磨性； 精加工后的定性处理：低温时效和冰冷处 理。
2．车床主轴的功用和结构特点及设计要求
车床主轴的结构特点
既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小
于12的刚性轴
不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件
或刀具回转精度的基础
主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面，
次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结 合孔等 机械加工工艺主要是车削、磨削，其次 是铣削和钻削