专利名称：一种细长轴加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明属机械加工领域，具体涉及一种适用于细长轴的加工工艺。
背景技术：
当今，机械产品日趋多样化，朝着高精度、低表面粗糙度方向发展。轴类零件在机 械行业中使用广泛，在航天、汽车、印刷机械、小型电机以及重载快速传送装置中都有应用。 长轴加工是轴类零件加工，也是机加工中的一个难点。按加工经验，通常将轴长与轴直径之 比40 60称之为细长轴。由于此种轴柔度大，刚性差。切削时，由于轴的自重产生的离心 力所产生的径向挠度，以及车削加工中，车床_夹具-刀具所构成的加工工艺系统，发生加 工系统振动，以上这些因素都影响长轴的加工精度。传统的轴加工装夹方式是双顶尖装夹或双卡盘式装夹。这两种装夹方式使被加 工轴处于一个受挤压的状态，如附图1所示，轴身段在轴径向上易产生弯曲变形。这种装夹 工艺对于长径比不大、轴长较短或轴的径向跳动容差量较大的轴类可以采用。本发明提供一种新的加工工艺及专用工装，使被加工长轴处在轴向拉伸受力状 态，如附图2所示，从而避免使被加工长轴处于受挤压状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于细长轴加工的新的工艺，避免使被加工长轴处 于受挤压状态，而使其处于轴向拉伸受力状态。本发明细长轴加工工艺适用于加工长径比 40 60、圆跳动小，有表面精度要求的细长轴。本发明的另一目的是提供一种适用于加工长径比40 60、圆跳动小，有表面精度 要求的细长轴专用工装。在以下文本中，如无特别说明，所述细长轴均指长径比40 60的细长轴。本发明通过以下方案实现本发明将原先“传统的轴加工装夹一双顶尖装夹或双卡盘式装夹”进行改进， 采用“拉伸装夹工艺”，即轴的一端固定于机床的主轴端，另一端施加一定拉力的装夹(夹 持)状态。具体如附图3所示。具体来说，本发明是这样实现的轴的一端固定于机床的主轴端，另一端由固定在 车床尾架上的特制工装上的卡盘夹持，使被加工轴处于“拉伸”状态。轴的两端加工中心螺纹孔(C型)。螺纹孔孔径与轴外径之比约为1 2。细长轴的圆跳动及表面处理要求比一般长轴要高，故在加工此类长轴时，不仅要 考虑装夹方式，还要考虑装夹受力与加工工艺之间的协调。如采用双头夹拉工艺，适合于长 径比20 30，圆跳动0. 25 0. 35的轴类。这是因为工序之间的每次装夹，轴的被夹持点 不是同一位置。细长轴的加工要求高，因此这种双头夹拉工艺不是理想的工艺方案。将轴 的两端各自加工中心螺纹孔(C型)，装夹受力点则为同一位置。因此，这种定位工艺基准性 高，稳定性好。适合加工精度高的细长轴加工。
加工时，先将将轴的一端固定于卡爪盘并夹紧后，另一端则是通过特制工装夹持 住轴的另一端，工装固定在车床的尾座架加上。在与车床尾架联接这一端，加工轴端中心螺纹孔(C型)。自制螺纹销杆。将螺纹销杆的光杆端开槽。这样可以通过螺丝刀旋紧或松开，达 到装卸目的。轴端中心孔螺纹与螺纹销杆的螺纹段相联接，挡圈介于轴端和螺母之间，挡圈外 径小于轴径，起到退刀槽作用。螺母(两个)互为反向旋紧并固定，使挡圈“撑紧”轴，起到 锁紧作用。尾架上的卡盘卡爪卡住螺纹销杆的光杆端。轴承的内径与车床尾架尾座上的尖锥外圆径紧配合。这样，将轴承内径固定于车 床尖锥端面上。轴承的外径与法兰盘的轴承室紧配合，嵌在法兰盘的轴承室中。通过顶板与 螺钉固定，使轴承处于固定的状态，不偏移。随后，车床的尾架尾座架往右移推移，并锁紧。 使轴整体处于“水平拉直”状态。通过长轴拉伸工装装夹，使得细长轴整体处于“水平拉直”状态。这样有利于获得 良好的加工精度。经检测，被加工长轴达到设计要求。细长轴要求有表面处理镀镍、镀镍 磷、氮化、氮氧化等。工装在安装在车床尾架座上后，无需搬动。也不影响其他同类工序加 工。长轴两端加工带螺纹中心孔，中心孔亦可称为工艺孔(待加工至尺寸后去除)，故特制 工装可分别加工长轴粗、中、精工序。如被加工轴的直径不大于卡爪的最大开启距、轴长不 大于车刀的有效行程均可通过安装本型工装加工长轴。长轴拉伸工装可实现批量加工，提 高生产效率，降低成本。长轴拉伸工装适宜安装在主轴卡盘直径和车刀行程较大的车床上。 本发明工装可广泛应用于机械制造领域，如航天、汽车、印刷机械、小型电机以及轻载快速 传送装置中。
图1细长轴处于轴向受压状态示意2细长轴处于轴向拉伸状态示意3细长轴拉伸工艺_装夹示意4车床加工细长轴及工装装夹5法兰盘主视6为图5法兰盘沿A-A线剖面7顶板主视8为图7顶板沿B-B线剖面9螺纹杆销主视10为图9螺纹杆销左视11长轴拉伸工装车床主轴端装夹示意12长轴拉伸工装车床尾架装夹示意13长轴拉伸工装车床尾架组装装夹示意图其中，1车床主轴卡盘2主轴端螺纹杆销3主轴端锁紧螺母(两个)4主轴端 挡圈5被加工长轴6尾架挡圈7尾架锁紧螺母(两个)8尾架螺纹杆销9车床尾 架卡盘10法兰盘11轴承12顶板13车床尾架顶椎14螺钉1 15螺钉具体实施方式
被加工长轴5的两端加工中心螺纹孔(C型)。螺纹孔孔径与轴外径之比约为1 2如图4所示，将被加工长轴5的一端由车床主轴卡盘1夹持，另一端由固定有长轴 拉伸工装的车床尾座架卡盘9夹持，使被加工长轴5处于拉伸状态。如图11所示，车床主轴卡盘夹持还包括主轴螺纹杆销2、主轴锁紧螺母3、主轴挡 圈4等工艺辅具。其中，主轴螺纹销杆2如图9和10所示，其两端分别为螺纹段和光杆段， 螺纹段与被加工长轴的中心螺纹孔相配，卡盘卡爪卡住主轴螺纹销杆2的光杆端。主轴螺 纹销杆2的光杆端开槽，这样可以通过螺丝刀旋紧或松开，达到装卸目的。挡圈4介于被加 工细长轴5的轴端和主轴锁紧螺母3之间，主轴挡圈4外径小于加工细长轴5的轴径，起到 退刀槽作用。主轴锁紧螺母3共两个，互为反向旋紧并固定，使挡圈“撑紧”轴，起到锁紧作 用。如图12所示，车床尾架装夹还包括尾架螺纹杆销8、尾架锁紧螺母7、尾架挡圈6 等工艺辅具。其中，尾架螺纹销杆8与主轴螺纹杆销2相同，如图9和10所示。其余辅具 组合方式与主轴端相同。如图13所示，车床尾座架上的长轴拉伸工装包括法兰盘10、轴承11、顶板12。法 兰盘如图5和6所示，顶板如图7和8所示。法兰盘10通过螺钉114与车床尾架卡盘9联 结，轴承11的内径与车床尾架尾座上的尖锥13外圆径紧配合，轴承11的外径与法兰盘10 的轴承室紧配合，嵌在法兰盘10的轴承室中，顶板12以螺钉215固定轴承使之处于固定状 态。随后，车床的尾架尾座架往右移推移，并锁紧，使轴整体处于“水平拉直”状态。
权利要求
1.一种细长轴加工工艺，其特征在于，所述细长轴的两端加工中心螺纹孔，其孔径与轴 外径之比约为1 2，加工时先将轴的一端由车床主轴卡盘夹持，另一端由固定有长轴拉伸 工装的车床尾座架卡盘夹持，使被加工轴处于拉伸状态。
2.如权利要求1所述的细长轴加工工艺，其特征在于，所述卡盘夹持包括以下工艺辅 具卡盘、螺纹杆销、锁紧螺母、挡圈；所述螺纹杆销的两端分别为螺纹段和光杆段，螺纹段 与被加工长轴的中心螺纹孔相配，卡盘卡爪卡住螺纹销杆的光杆端；挡圈介于被加工细长 轴的轴端和锁紧螺母之间，挡圈外径小于轴径，起到退刀槽作用；锁紧螺母共两个，互为反 向旋紧并固定，使挡圈“撑紧”轴，起到锁紧作用；所述车床尾座架上的长轴拉伸工装包括法 兰盘、轴承、顶板；法兰盘通过螺钉与车床尾架卡盘联结，轴承的内径与车床尾架尾座上的 尖锥外圆径紧配合，轴承的外径与法兰盘的轴承室紧配合，嵌在法兰盘的轴承室中，顶板以 螺钉固定轴承使之处于固定状态。
3.如权利要求2所述的细长轴加工工艺，其特征在于，包括以下步骤被加工细长轴的 两端加工中心螺纹孔；轴的一端由车床主轴卡盘夹持，另一端由固定有长轴拉伸工装的车 床尾座架卡盘夹持；法兰盘通过螺钉与车床尾架卡盘联结，轴承的内径与车床尾架尾座上 的尖锥外圆径紧配合，轴承的外径与法兰盘的轴承室紧配合，嵌在法兰盘的轴承室中，顶板 以螺钉固定轴承使之处于固定状态；车床的尾架尾座架往后推移，并锁紧，使轴整体处于水 平拉直状态。
4.如权利要求1至3任一所述的细长轴加工工艺，可用于加工长轴粗、中、精工序。
全文摘要
本发明提供一种细长轴加工工艺，包括以下步骤被加工细长轴的两端加工中心螺纹孔；轴的一端由车床主轴卡盘夹持，另一端由固定有长轴拉伸工装的车床尾座架卡盘夹持；法兰盘通过螺钉与车床尾架卡盘联结，轴承的内径与车床尾架尾座上的尖锥外圆径紧配合，轴承的外径与法兰盘的轴承室紧配合，嵌在法兰盘的轴承室中，顶板以螺钉固定轴承使之处于固定状态；车床的尾架尾座架往后推移，并锁紧，使轴整体处于水平拉直状态。
文档编号B23Q3/00GK102078966SQ200910247378
公开日2011年6月1日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者孙达章, 季明浩, 杨克荣 申请人:上海海事大学