浅谈高强度钢制轴类零件加工中问题与分析

■陈惠红 ■台山市龙电门业科技有限公司，广东 江门 529262

高强度钢制轴类零件受材料性能影响大，且高强度钢切削加工难度较大，这就大大增加了轴类零件的加工难度。在切削高强度钢时，不仅会增大刀具切削时的切削力，也会使刀具磨损速度增大，使刀具的耐用性大大地降低，从而降低机床的生产效率。考虑高强度轴的综合性能，要从轴类材料选择、轴的加工要求、轴的强度校核等多方面进行分析研究。本文是为了提高高强度钢制轴类零件的机械性能，本文主要从轴类零件的结构和技术要求、轴类零件的加工工艺及其需要注意的问题等方面来进行探究。

1 常见轴类零件的结构

1.1 轴类零件结构

轴类零件，在机器中常常用来支承传动零部件，用于传递载荷和承载。轴类零件，是旋转体零件，其由圆柱表面、台阶、端面、退刀槽、倒角和圆弧等不同的形状组成。根据轴用途不同，可以将其分为光轴、阶梯轴、空心轴、凸轮轴、偏心轴、曲轴等。其中，阶梯轴的加工工艺相对比较有特点，能够反映出大多数轴类零件的加工特点。本文将讲述一般阶梯轴的加工工艺。

1.2 轴类零件技术要求

作为支撑结构的轴颈是为了确定轴的位置，因此，它对定位精度的要求较高。在一般的机械装配传动件中，尺寸精度要求向度较低。在轴类零件中，轴颈、外锥面、锥孔等圆柱圆锥体对圆度和圆柱度的要求较高，需要将其公差限制在合理的范围。内、外圆的精度要求相对较高时，需要在加工图纸上特别标注公差。为了保证轴类零件满足其在设备中的位置和功能，需要确定零件的位置精度。首先，就需要确定轴颈与轴的同轴度要求。其次，当同轴度达不到要求时，会影响传动件的传动精度，安装精度过低还会引起机器的异响，降低使用年限。

2 轴类零件的加工工艺

2.1 毛坯选择

在制定轴类零件的加工工艺规程时，毛坯的选择是基础工作之一。毛坯的基础形状和特征，对高强度钢的加工难易程度起到决定性作用。毛坯的形状越接近成品，机械加工的工作量越小，会更加节省材料，节约工时。综合考虑加工成本和毛坯的制造，需要合理地选择毛坯。

2.2 轴类零件加工工艺

首先，需要选择先进、实用的刀具。切削性能优良的刀具材料，可以大大地改善高强度钢制轴类切削加工的工作效率，也可以确保加工质量。针对轴类零件高强度材料，需要根据不同的粗、细加工选择不同的材料，而不能采用金刚石刀具进行切削加工。常见切削性能先进的刀具材料包括:高性能高速钢、粉末冶金高速钢、涂层高速钢、硬质合金、陶瓷刀具材料、超硬刀具材料等。可以根据不同的加工材料和加工工艺，合理地选择不同的刀具材料。当确定刀具材料之后，还需要选择合理的刀具几何参数。在确定刀具的几何参数之后，需要协调切削深度、进给量和切削速度，在合理且一定速度的范围内，确保刀具的耐用度。

定位基准的合理选择，有利于确保零件的尺寸和位置精度达到设计要求，保证加工质量。一般的轴类零件加工，需要以毛坯外圆作为粗基准进行粗加工。首先，车削外圆端面作为基准。其次，用三爪盘自定心卡盘装卡，车削另一个端面且打中心孔。将已加工过的两个中心孔作为精加工的基准，采用双顶尖的方式进行装夹，以保证输出轴径向圆跳动的要求。

在保证轴类零件加工要求的条件下，需要尽可能地提高工件加工的效率和经济效益。因此，需要合理地选择加工方法。由于不同的工件和加工条件会导致加工方法的多样性，所以根据机械加工资料和工人的经验来确定具体的加工方法。

3 轴类零件在加工工艺规程应注意的问题

3.1 分析零件图

在轴类零件机械加工中，需要遵守先粗加工后精加工、先主后次、先加工孔后加工面的基本原则，以提高加工效率，保证加工质量。在确定加工工艺时，需要仔细分析轴类零件的样图。根据零件图中的内容进行相关工序的设计，主要是参考图纸中零件表面粗糙度、同轴度、平行度等标注。根据具体的标注要求进行加工工艺的确定，确保加工出来产品符合设计要求。通过分析轴类零件的样图，要坚持基准先加工的原则。应先加工外圆，作为后续加工的基准。先加工主要表面后加工次要表面，对于约束较多的零件的外围进行加工处理。对于轴上的花型槽、矩形键槽和螺纹孔等，需要在表面加工之后再进行。

3.2 确定工艺路线

在确定加工路线之后，需要进行对毛坯进行正确装夹，将其固定在车床上，然后进行相关机械加工。确定毛坯材料，是进行机械加工的首要操作之一。通过粗加工可以将毛坯的多余部分进行切除，使毛坯的形状接近成品的形状，从而降低机械加工的工作量，提高工件加工的效率。毛坯加工采用车削方式进行粗加工，成本较低，工作效率较高;而采用磨床进行轴类零件的精加工，加工精度较高，能够满足相关的技术要求。对于加工要求较高的轴类零件，可以采用光整加工的方式，以提高加工工件的表面精度。

在毛坯预加工阶段，可以将毛坯上多余的部分快速剔除，使毛坯形状更加接近成坯，减少时间成本的投入。在加工阶段，需要注意对毛坯形状的矫正，防止加工中的变形对后续操作产生影响。以棒料作为加工毛坯的工件，注意多余部分的切除。对需要在端面钻孔的零件，需要先将端面切除。

在毛坯进行半精加工的阶段，需要先调制零件的基本结构，使其缩小到与图纸上的成品要求的差距。通过调制粗加工零件，改变轴类零件的抗弯和抗变形能力。

在精加工阶段，需要采用较大的切削速度和小的进给量，以便于进一步提高轴类零件的使用要求。通过对外圆或锥面研磨，以确保轴类零件的精度要求。

3.3 基准的选择

对轴类零件进行加工时，外圆表面、螺纹表面的同轴度等需要确定它们的参考基准。加工表面标准，是以轴类零件中心线为基准，中心线作为其它工序加工的定位基准，也可以用于检验基准。对于粗加工中的两孔定位，可以在装夹中多加工出外圆和端面。

采用两中心孔定位虽然操作简单，但是定心精度相对较低，不能满足高精度的要求并且刚性较差，切削用量不能过大。以轴类零件表面和中心孔作为定位基准进行轴类零件的粗加工时，可以提高零件的刚度，零件所能承受的切削力矩更大。

4 结语

轴类零件加工工艺是一项严谨的技术工作，需要我们加强对轴类零件的工艺规程设计的规范。本文通过归纳和总结，能够尽可能地完善轴类零件的机械加工工艺规程，对高强度钢制轴类零件的加工具有指导意义，使得轴类零件加工有理论依据。

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