车床主轴的设计研究与分析

孟宪满

摘 要：金属切削机床是制造业的母机，它将金属毛坯加工成要求的零件。目前在国内制造业中，车床应用是最广泛的，它主要加工回转体零件，车床的应用不仅提高了生产加工效率，同时降低了制造成本。在车床的总体结构中，主轴是一个非常精密并且加工要求严格的零件，主轴的精度高低直接关系到车床的整体质量。主轴的加工需要从它自身的结构进行分析，确定加工工艺、加工基准、工艺路线、加工余量以及切削用量。

关键词：结构分析；加工工艺；加工基准；工艺路线；加工余量；切削用量

1 结构分析

车床主轴的结构特点为阶梯式，用于安装轴上齿轮和操纵机构，主轴的内部为空心，同时主轴需要传递扭矩和旋转运动，所以主轴的材质选用非常重要。常见的主轴材质如表1。

车床主轴与轴上零件的示意图如图1，通过图中的机构可以看出，车床主轴结构紧凑，每个零件都相互连接，轴承的结构和润滑、齿轮的位置，以及固定件，这些零件直接影响主轴最终的制造精度。

2 加工工藝

2.1 加工基准

车床主轴加工制造过程中，需要对主轴进行基准确认，而主轴的定位基准选取分为以下几个方面：在主轴毛坯加工时候，选取毛坯表面作为粗基准；粗加工完成之后进行精加工时候，选取加工后表面定为基准，同时利用工艺基准作为主轴加工的精基准，这样做的好处就是遵循“基准重合”原则，提高主轴加工精度。

2.2 工艺路线

主轴加工路线如图2。

主轴的加工工艺如图2有3种不同方案，根据机械设计原理，加工工序要粗、精分开，先粗后精，所以最后一种的工艺路线最合理。

在对车床主轴加工时候，需要使用锥堵（图3）。

锥堵是保证车床主轴加工精度的辅助零件之一，通过使用锥堵，可以增加主轴的同轴度、圆跳动等形位公差的精度。

2.3 加工余量、切削用量

车床主轴进行加工的时候需要进行加工余量确认，保证最后精加工和研磨的尺寸，从而使加工后的主轴符合图纸尺寸和技术要求。对于粗加工，为了将毛坯的缺陷切削下去，所以对于粗加工的余量比较大，一般为30～40mm，半精加工的余量为3mm，精加工为1～1.5mm，精磨加工余量0.1mm。

切削用量是指切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap。它们三种因素中对主轴加工影响，切削速度影响最大，最小的是背吃刀量。

3 结束语

在当今社会，制造是一个永恒的话题，制造业是国家发展的支柱，机床就是制造业的基础，提高机床的质量就是提高国家的发展水平，提高车床零部件的技术要求就会实现机床制造质量的提高。主轴加工过程中除了结构上、加工上需要注意，在材料的选择，以及最后的热处理等，都是需要设计分析的，从车床主轴自身尺寸、形状、位置等方面全面优化，从根本上提高主轴的精度和质量。

参考文献

[1]黄鹤汀.金属切削机床设计[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]曹金榜.机床主轴/变速箱设计指导[M].北京：机械工业出版社.

[3]成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，1993.

[4]唐金松.简明机械设计手册[M].上海科技技术出版社，2001.