第一篇：多軸加工技術

所謂多軸數控機床是指在一臺機床上至少具備第4軸。如四軸數控機床有3個直線坐標軸和1個旋轉坐標軸，并且4個坐標軸可以在計算機數控（CNC）系統的控制下同時協調運動進行加工。五軸數控機床具有3個直線坐標軸和兩個旋轉坐標軸，并且可以同時控制、聯動加工。與三軸聯動數控機床相比較，利用多軸聯動數控機床進行加工的主要優點如下。

（1）可以一次裝夾完成多面多方位加工，從而提高零件的加工精度和加工效率。

（2）由于多軸機床的刀軸可以相對于工件狀態，而改變，刀具或工件的姿態角可以隨時調整，所以可以加工更加復雜的零件。

（3）由于刀具或工件的姿態角可調，所以可以避免刀具干涉、欠切和過切現象的發生，從而獲得更高的切削速度和切削寬度，使切削效率和加工表面質量得以改善。

（4）多軸機床的應用，可以簡化刀具形狀，從而降低刀具成本。同時還可以改善刀具的長徑比，使刀具的剛性、切削速度、進給速度得以大大提高。

（5）在多軸機床上進行加工時，工件夾具較為簡單。由于有了坐標轉換和傾斜面加工功能，使得有些復雜型面加工，轉變為二維平面的加工。由于有了刀具軸控制功能，斜面上孔加工的編程和操作也變得更加方便。

由于增加了旋轉軸，所以與三軸數控機床相比，多軸機床的刀具或工件的運動形式更為復雜，主要有以下幾種形式。

第二篇：軸類零部件加工技術要求

軸類零件加工工藝

一、軸類零件的功用、結構特點及技術要求

軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。根據結構形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。

軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數軸介于兩者之間。

軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和表面質量一般要求較高，其技術要求一般根據軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：

(一)尺寸精度

起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（IT5~IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6~IT9）。

(二)幾何形狀精度

軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內。對精度要求較高的內外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。

(三)相互位置精度

軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并產生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01~0.03mm，高精度軸（如主軸）通常為0.001~0.005mm。

四)表面粗糙度

一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5~0.63μm，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63~0.16μm。

二、軸類零件的毛坯和材料

(一)軸類零件的毛坯

軸類零件可根據使用要求、生產類型、設備條件及結構，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。

根據生產規模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多采用自由鍛，大批大量生產時采用模鍛。

(二)軸類零件的材料

軸類零件應根據不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規范（如調質、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。

45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45~52HRC。

40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。

軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達50~58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。

精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經調質和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。

軸類零件的加工有幾種方式

軸類要分精度高的，和一般的，精度高的要用中心孔兩頭頂起加工，這樣可以保正軸的每檔尺寸的同心度。也有利下道工序磨床加工。長軸要用中心架，細軸要用根刀架。對于一般要求的可一頭用三爪卡盤夾。一頭項的加工方法。

盤類零件用三爪卡盤，或用工裝夾具安裝加工。

套類零件如同心度要求高的粗加工后。先精加工內孔后用芯軸套上在加工外圓。

異形要用專用夾具裝夾來完成加工

軸類零件工藝流程制做過程

由于車床主軸含有臺階,內孔,能夠充分的反映出軸類零件的特點,所以現使用主軸來進行舉例.1,首先鍛件毛坯兩端鉆中心孔,粗車外圓幾大檔臺階;2,進行調質;3,半精車各檔臺階,外圓和長度放余量,然后搭中心架車對總長;4,中心架上鉆軸內通孔;5,搪兩端錐孔,兩端鑲悶頭,鉆中心孔,為磨削做準備;6,精車各檔外圓及臺階平面,放磨削余量,并且車外圓上各槽,倒角;7,磨削各檔外圓及臺階平面到尺寸;8,裝配后在本車床上加工各螺紋.

第三篇：五軸技術（模版）

創新研發機床專有技術

當好用戶的工藝師，使機床產品能夠最大限度地滿足用戶的需求，不斷提高機床的適用性和可靠性以及其使用效益和效率，為用戶創造更多的價值，是機床制造企業的終極目標和核心競爭力。因此，聚焦用戶需求，研發專有技術就成為機床產業轉型升級的重要內涵。

航空制造業、汽車制造業和模具制造業是機床制造商的3大主要服務對象，他們對零件加工精度和效率日益提高的需求不斷推動機床技術的發展，是機床產品創新的動力。例如，柔性化自動線、高速高精度加工中心、復合加工和多軸聯動數控機床的出現無不與這3個工業部門的需求密切相關。Ecospeed的成功秘笈 1 聚焦用戶需求

現代飛機結構件大多數是薄板類零件，其特點是結構形狀復雜，尺寸大、壁厚小、凹穴凹槽多，而且要求質量輕、強度高、表面質量好。通常是由整塊鋁合金毛坯加工而成，其金屬切除的體積高達80%~95%，因此要求機床的切削速度高，主軸功率大，單位時間材料切除率大。一個典型的飛機結構件如圖1所示。

圖1 典型的飛機結構件

德國DS-Technologie公司（DST）是著名的重型機床制造商，其主導產品是大型龍門式加工中心，設有航空制造部，專門從事飛機結構件的加工工藝研究和航空制造新機床的研發。

DST的研究結果表明，從20世紀70年代的多軸銑床到90年代的龍門式五軸聯動加工中心都不能完全滿足現代飛機結構件加工的要求。因此，決定研發飛機結構件加工的新型機床——Ecospeed。

首先，需要搞清楚用戶存在的問題，通過總結數十年飛機結構件加工的經驗，提出用戶所期望的機床性能指標，見表1。

過去采用龍門式五軸聯動加工中心的基本構思是龍門式銑床的3個移動軸加上銑頭的2個回轉軸，從而構成五軸聯動機床，銑頭成為關鍵。對多種擺角式和回轉式銑頭進行了分析，對其用于加工飛機結構件時性能進行評價，結果見表2。

性能評價分5級，++為很合適，+為較好，+-為可用，-為較差，--為不合適?？梢?，無論擺角式還是回轉式銑頭都存在令人不夠滿意之處。2 專有技術：Sprint Z3主軸頭

為了從根本上克服擺角式和回轉式銑頭的缺點，新型Sprint Z3型主軸頭采用3桿并聯運動機構，其內部的結構如圖2所示。

從圖中可見，3桿并聯運動機構是由3個伺服電動機分別通過滾珠絲杠驅動的、按120°分布的3個移動裝置組成。在滾珠絲杠驅動下，滑板各自沿底座上的線性導軌移動，滑板的移動推動可擺動的桿件，再通過萬向鉸鏈驅動運動平臺，使運動平臺上的主軸作Z軸向移動及A軸和B軸方向的偏轉。實踐證明，這種3桿并聯運動機構完全能夠滿足飛機結構件加工預期性能指標的要求。

應該指出的是，盡管Sprint Z3型主軸頭的運動原理是新穎的，但所有零部件，包括伺服電動機、電主軸、線性導軌、軸承和萬向鉸鏈都是標準化的零部件，由專業廠家生產，在數控機床中已經獲得廣泛的應用，從而使三桿并聯運動機構主軸頭的可靠性能夠獲得充分保證。安裝在立柱上的Sprint Z3型主軸頭如圖3所示。

圖3 安裝在立柱上的Sprint Z3主軸頭 從圖中可見，主軸頭由配置在兩側的滾珠絲杠驅動下沿兩側線性導軌升降。采用雙絲杠的目的是使驅動力處于主軸部件的重心，提高其動態性能。主軸滑座和立柱都是由鋼板焊接而成的、封閉的、輕量化的結構件，以減輕移動時的慣性影響。

在Sprint Z3型主軸頭的基礎上，構成高性能數控加工中心Ecospeed，其總體配置見圖4。從圖中可見，機床配置的特點是所有運動都由刀具一側完成，在加工過程中固定在立式工作臺托板上的工件是不移動的。垂直加工可使高速切除的大量切屑得以迅速排走。在工件加工完畢后，托板移到機床一側的交換和裝卸工位，然后翻轉90°，使工件可以在水平位置裝卸。

圖4 Ecospeed高性能數控加工中心

與過去30年使用的多種龍門式銑床和加工中心比較，Ecospeed將零件加工時間縮短了大約6倍，將金屬切除率提高了近7倍，如圖5所示。

高性能數控加工中心Ecospeed的成功應用使DST公司近年來在飛機結構件加工領域處于世界領先地位。Zimmermann公司的新一代龍門銑床 1 FZ33龍門銑床

德國Zimmermann公司對其FZ產品系列龍門銑床進行了持續不斷的改進和提高，以滿足汽車工業和航空工業的新需求。最典型的例子就是新一代的高架移動式龍門銑床FZ33。

這款機型專門設計用于對鋁件和復合材料進行5面完全加工，以及對鋼件進行五軸聯動的高效精加工。通過運用研發的驅動技術和使用最新一代的齒輪齒條驅動系統，并配備高性能直線導軌，加以運動部件質量量化設計使進給速度和加速度等明顯提高。通過使用高科技的纖維增強性填充材料，顯著地提高了機身承載部件的剛性。機床工作空間是以加工大型飛機結構件和汽車整車模型，X軸計程為40m，Y同軸行程為6m，Z軸行程為3m。

與此相適應，該公司采用了新一代銑頭VH2以便充分利用機床其他方面改進所帶來的優勢，大幅提高的切削參數使FZ33對鋁件的大排屑量切削成為可能。新一代的VH2銑頭基本具備了高速加工輕合金所需的所有性能：旋轉軸的夾緊系統最大限度地強化了粗加工性能，帶水冷的高剛性蝸輪蝸桿驅動以及獨特的主軸油脂自動補充潤滑系統確保了設備的長期穩定可靠性和低維護性。2 全球首創：M3 ABC銑頭

為了解決類似的飛機結構件凹穴凹槽加工的難題，該公司研發了一種具有3個回轉軸的銑頭M3 ABC，如圖6所示。

從圖中可見，M3 ABC銑頭與傳統轉角式銑頭的區別在于增加了可沿特殊設計的、高精度和高剛度的弧形導軌偏轉的B 軸轉動，從2自由度變為3自由度。

M3 ABC銑頭C軸的回轉角度為±360°，A軸可使主軸擺動±110°，而在A軸和C軸之間加入可偏轉±15°的B軸，結構非常緊湊。M3 ABC銑頭的3個自由度以及足夠大的偏轉范圍使得采用該銑頭的ZF100龍門式銑床可實現高柔性的六軸聯動加工，而且能夠保證刀具處于最佳的空間姿態和使用優化的進給速度進行加工，從而大幅度縮短加工時間，同時獲得非常好的表面質量。

這一創新從根本上改變了鋁合金、合成材料和模型材料整體加工以及鋼和鑄鐵零件高速加工的概念，克服了長期以來A-C軸轉角式銑頭在五軸聯動加工中的某些局限性。

典型飛機結構件的凹槽往往具有3°~5°斜度的內側表面，采用A軸和C軸的轉角式銑頭加工非常不方便，特別是在轉角處需要反復調整銑頭的姿態。借助具有ABC軸的M3ABC銑頭加工這類凹槽卻是非常理想的，如圖7所示。

傳統的具有A軸和C軸的擺角式銑頭的主要缺點是在A軸處于0位時出現“死點”，此時銑頭的C軸無效，即當銑頭在垂直位置時，主軸無法在C軸方向偏轉。即使主軸很小的姿態改變，也需要C軸作大的回轉才能夠實現，明顯降低加工效率和零件表面質量。

新型的M3 ABC銑頭則不然，即使在加工零件凹穴凹槽的轉角處，也能保持恒定的高進給量，從而顯著降低刀具的磨損。由于有3個回轉軸，只需要最小的轉動就能夠實現主軸在任何方向、任何角度的姿態變化。此外，不再需要在每一加工循環之后急速撤回C軸，可以簡化數控程序和節約大量的主軸姿態調節時間。

在M3 ABC銑頭基礎上，Zimmermann公司推出了六軸聯動的FZ100動梁龍門式銑床，其外觀如圖8所示。

圖8 FZ100動梁龍門式銑床

從圖中可見，橫梁可沿機床兩側的固定立柱在X軸方向移動，主軸滑座沿橫梁在Y軸方向移動，而主軸滑枕在滑座中升降（Z軸）。橫梁、主軸滑座和主軸滑枕都采用輕量化設計原理，結構經過反復優化，不僅使機床移動部件的質量較輕，而且在工作時基本恒定，使慣性力的負面影響最小，從而保證了機床的高動態性能。

機床兩側面的立柱是整體結構，最大長度為8m。為了保證結構的高剛性和吸振性，立柱由經過熱處理的鋼板焊接而成，其中填充有特殊的纖維加強混合物（DemTec），可以保持長期的工作穩定性而無需維護。

這種獨特的立柱設計具有高熱穩定性和顫振和振動的高阻尼，能夠保證零件加工的高尺寸精度和高表面質量，其加工過程的動態性能和工件的輪廓精度遠非一般鑄鐵和焊接鋼結構所能比擬。

橫梁由兩側立柱頂部的無間隙齒輪齒條機構驅動。這一布局使驅動裝置遠離加工區域，并且容易采取完善的防護，有利于長期保證工作精度。橫梁的最大移動速度可達60m/min，最大加速度為4m/s2。

工作臺是整體鑄鐵件，長度為3800~8800mm，寬度為3000~4000mm，厚度為220mm，直接安裝在地基上，以保證其剛性。工作臺的最大承重能力為20000kg/m2。

M3 ABC銑頭的主軸功率為60kW，最大轉速為22000r/min。趨勢與展望

隨著用戶需求的日益多樣化和高性能化，批量生產的通用數控機床遇到了嚴峻的挑戰。未來的發展有兩種趨勢：一種是以某種通用數控機床為基型增加選件的品種，擴展其功能和用途，由用戶加以選擇，實現客戶化定制生產。另一種是聚焦用戶需求，研發專有技術，開發專門化的數控機床，為用戶提供全面解決方案。在激烈的市場競爭中，技術的先進性并非唯一的取勝要素，最根本的是機床制造商能不能吃透用戶的需求，提供簡單而可靠的解決方案，為用戶創造更多的價值。應該清楚地認識到，只有機床制造商和用戶都有利可得才能夠使技術轉變為真實的生產力。

創新的專有技術絕非空中樓閣、憑空想象能夠研發的，而是建立在可靠的單項技術之上，是若干單元技術的集成。創新更離不開機床制造企業的技術和經驗的多年積累，離不開工程師孜孜不倦的鉆研。高素質的人才是創新和研發專有技術的最重要的資源。

最后，創新的專有技術的研發還應該充分考慮模塊化、可移植性和可重組性，提高其經濟效益，使該項新技術能夠為不同的用戶服務，在不同的領域獲得應用，使專有技術的研發帶來更大的利潤，獲得更大的經濟回報。（責編 良辰）

第四篇：介紹軸類鍛件加工工藝

蘇州海普威精鍛有限公司http://www.tmdps.cn/ 介紹軸類鍛件加工工藝

軸類鍛件一般如果較大的軸的話采用自由鍛，自由鍛里面就有一類是軸類鍛件，如果你有興趣過來看看，浙江一重特鋼有限公司我們主要生產自由鍛鍛件和鍛造圓鋼，其中有一類就是軸類鍛件。

第一節

軸類零件加工

一、概述

(一)、軸類零件的功用與結構特點

1、功用：為支承傳動零件（齒輪、皮帶輪等）、傳動扭矩、承受載荷，以及保證裝在主軸上的工件或刀具具有一定的回轉精度。

2、分類：軸類零件按其結構形狀的特點，可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、凸輪軸和偏心軸等）四類。

軸的種類

a)光軸

b)空心軸

c)半軸 d)階梯軸 e)花鍵軸 f)十字軸 g）偏心軸 h)曲軸

i)凸 輪軸

若按軸的長度和直徑的比例來分，又可分為剛性軸（L/d＜12＝和撓性軸（L/d＞12）兩類。

3、表面特點：外圓、內孔、圓錐、螺紋、花鍵、橫向孔

（二）主要技術要求：

1、尺寸精度

軸頸是軸類零件的主要表面，它影響軸的回轉精度及工作狀態。軸頸的直徑精度根據其使用要求通常為IT6～9，精密軸頸可達IT5。

2、幾何形狀精度

軸頸的幾何形狀精度（圓度、圓柱度），一般應限制在直徑公差點范圍內。對幾何形狀精度要求較高時，可在零件圖上另行規定其允許的公差。

3、位置精度

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主要是指裝配傳動件的配合軸頸相對于裝配軸承的支承軸頸的同軸度，通常是用配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動來表示的；根據使用要求，規定高精度軸為0.001～0.005mm，而一般精度軸為0.01～0.03mm。

此外還有內外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。

4．表面粗糙度

根據零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通機床主軸支承軸頸的表面粗糙度為Ra0.16～0.63um，配合軸頸的表面粗糙度為Ra0.63～2.5um，隨著機器運轉速度的增大和精密程度的提高，軸類零件表面粗糙度值要求也將越來越小。

(三)、軸類零件的材料和毛坯

合理選用材料和規定熱處理的技術要求，對提高軸類零件的強度和使用壽命有重要意義，同時，對軸的加工過程有極大的影響。

1、軸類零件的材料

一般軸類零件常用45鋼，根據不同的工作條件采用不同的熱處理規范（如正火、調質、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。

對中等精度而轉速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼。這類鋼經調質和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學件能。精度較高的軸，有時還用軸承鋼GCrls和彈簧鋼65Mn等材料，它們通過調質和表面淬火處理后，具有更高耐磨性和耐疲勞性能。

對于高轉速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金鋼或38CrMoAIA氮化鋼。低碳合金鋼經滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、抗沖擊韌性和心部強度，熱處理變形卻很小。

2、軸類零件的毛坯

軸類零件的毛坯最常用的是圓棒料和鍛件，只有某些大型的、結構復雜的軸才采用鑄件。

（四）、軸類零件的預加工

輪類零件在切削加工之前，應對其毛坯進行預加工。預加工包括校正、切斷和切端面和鉆中心孔。

1、校正：校正棒料毛坯在制造、運輸和保管過程中產生的彎曲變形，以保證加工余量均勻及送料裝夾的可靠。校正可在各種壓力機上進行。

2、切斷：當采用棒料毛坯時，應在車削外圓前按所需長度切斷。切斷叮在弓鋸床上

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蘇州海普威精鍛有限公司http://www.tmdps.cn/ 進行，高硬度棒料的切斷可在帶有薄片砂輪的切割機上進行。

3、切端面鉆中心孔：中心孔是軸類零件加工最常用的定位基準面，為保證鉆出的中心孔不偏斜，應先切端面后再鉆中心孔。

4、荒車：如果軸的毛坯是向由鍛件或大型鑄件，則需要進行荒車加工，以減少毛坯外國表面的形狀誤差，使后續工序的加工余景均勻。

二、典型主軸類零件加工工藝分析

軸類零件的加工工藝因其用途、結構形狀、技術要求、產量大小的不同而有差異。而軸的工藝規程編制是生產中最常遇到的工藝工作。

（一）軸類零件加工的主要問題

軸類零件加工的主要問題是如何保證各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的相互位置精度。

軸類零件加工的典型工藝路線如下：

毛坯及其熱處理→預加工→車削外圓→銑鍵槽等→熱處理→磨削

（二）CA6140主軸加工工藝分析

1、CA6140主軸技術條件的分析

（1）、支承軸頸的技術要求

主軸兩支承軸頸A、B的圓度允差 0.005毫米，徑向跳動允差 0.005毫米，兩支承軸頸的1：12錐面接觸率＞70%，表面粗糙度Ra0.4um。支承軸頸直徑按IT5-7級精度制造。

主軸外圓的圓度要求，對于一般精度的機床，其允差通常不超過尺寸公差的50％，對于提高精度的機床，則不超過25%，對于高精度的機床，則應在 5～10％之間。

（2）、錐孔的技術要求

主軸錐孔（莫氏 6號）對支承軸頸 A、B的跳動，近軸端允差 0.005mm，離軸端300mm處允差 0.01毫米，錐面的接觸率 ＞70％，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求 HRC48。

（3）、短錐的技術要求

短錐對主軸支承軸頸A、B的徑向跳動允差0.008mm，端面D對軸頸A、B的端面跳動允差0.008mm，錐面及端面的粗糙度均為Ra0.8um。

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（4）、空套齒輪軸頸的技術要求

空套齒輪的軸頸對支承軸頸A、B的徑向跳動允差為 0.015毫米。

（5）、螺紋的技術要求

這是用于限制與之配合的壓緊螺母的端面跳動量所必須的要求。因此在加工主軸螺紋時，必須控制螺紋表面軸心線與支承軸頸軸心線的同軸度，一般規定不超過0.025mm。

從上述分析可以看出，主軸的主要加工表面是兩個支承軸頸、錐孔、前端短錐面及其端面、以及裝齒輪的各個軸頸等。而保證支承軸頸本身的尺寸精度、幾何形狀精度、兩個支承軸頸之間的同軸度、支承軸頸與其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，則是主軸加工的關鍵。

（三）、CA6140主軸加工工藝過程四）、主軸加工工藝過程分析

1、主軸毛坯的制造方法及熱處理

批量：大批；材料：45鋼；毛坯：模鍛件

(1)材料

在單件小批生產中，軸類零件的毛坯往往使用熱軋棒料。

對于直徑差較大的階梯軸，為了節約材料和減少機械加工的勞動量，則往往采用鍛件。單件小批生產的階梯軸一般采用自由鍛，在大批大量生產時則采用模鍛。

（2）熱處理

45鋼，在調質處理（235HBS）之后，再經局部高頻淬火，可以使局部硬度達到HRC62～65，再經過適當的回火處理，可以降到需要的硬度（例如 CA6140主軸規定為 HRC52）。

9Mn2V，這是一種含碳0.9%左右的錳釩合金工具鋼，淬透性、機械強度和硬度均比45鋼為優。經過適當的熱處理之后，適用于高精度機床主軸的尺寸精度穩定性的要求。例如，萬能外圓磨床 M1432A頭架和砂輪主軸就采用這種材料。

38CrMoAl，這是一種中碳合金氮化鋼，由于氮化溫度比一般淬火溫度為低540—550℃，變形更小，硬度也很高（HRC＞65，中心硬度HRC＞28）并有優良的耐疲勞性能，故高精度半自動外圓磨床MBG1432的頭架軸和砂輪軸均采用這種鋼材。

此外，對于中等精度而轉速較高的軸類零件，多選用40Cr等合金結構鋼，這類鋼經調質和高頻淬火后，具有較高的綜合機械性能，能滿足使用要求。有的軸件也選用滾珠軸承鋼如 GCr15和彈簧鋼如 66Mn等材料．這些鋼材經調質和表面淬火后，具有極高的耐磨性和耐疲勞性能。當要求在高速和重載條件下工作的軸類零件，可選用18CrMnTi、20Mn2B等

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蘇州海普威精鍛有限公司http://www.tmdps.cn/ 低碳含金鋼，這些鋼料經滲碳淬火后具有較高的表面硬度、沖擊韌性和心部強度，但熱處理所引起的變形比38CrMoAl為大。

凡要求局部高頻淬火的主軸，要在前道工序中安排調質處理（有的鋼材則用正火）, 當毛坯余量較大時(如鍛件)，調質放在粗車之后、半精車之前，以便因粗車產生的內應力得以在調質時消除；當毛坯余量較小時（如棒料），調質可放在粗車（相當于鍛件的半精車）之前進行。高頻淬火處理一般放在半精車之后，由于主軸只需要局部淬硬，故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工，如車螺紋、銑鍵槽等工序，均安排在局部淬火和粗磨之后。對于精度較高的主軸在局部淬火及粗磨之后還需低溫時效處理，從而使主軸的金相組織和應力狀態保持穩定。

2、定位基準的選擇

對實心的軸類零件，精基準面就是頂尖孔，滿足基準重合和基準統一，而對于象CA6140A的空心主軸，除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用，互為基準。

3、加工階段的劃分

主軸加工過程中的各加工工序和熱處理工序均會不同程度地產生加工誤差和應力，因此要劃分加工階段。主軸加工基本上劃分為下列三個階段。

（1）、粗加工階段

1）毛坯處理 毛坯備料、鍛造和正火

2）粗加工 鋸去多余部分，銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等

（2）、半精加工階段

1）半精加工前熱處理 對于45鋼一般采用調質處理以達到220～240HBS。

2）半精加工 車工藝錐面（定位錐孔）半精車外圓端面和鉆深孔等。

（3）、精加工階段

1）精加工前熱處理 局部高頻淬火

2）精加工前各種加工 粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等。

3）精加工 精磨外圓和內外錐面以保證主軸最重要表面的精度。

4、加工順序的安排和工序的確定

具有空心和內錐特點的軸類零件，在考慮支承軸頸、一般軸頸和內錐等主要表面的加

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蘇州海普威精鍛有限公司http://www.tmdps.cn/ 工順序時，可有以下幾種方案。

①外表面粗加工→鉆深孔→外表面精加工→錐孔粗加工→錐孔精加工；

② 外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→錐孔精加工→外表面精加工；

③ 外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→外表面精加工→錐孔精加工。

針對CA6140車床主軸的加工順序來說，可作這樣的分析比較：

第一方案：在錐孔粗加工時，由于要用已精加工過的外圓表面作精基準面，會破壞外圓表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。

第二方案：在精加工外圓表面時，還要再插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另外，在加工錐孔時不可避免地會有加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差人 加上錐堵本身的誤差等就會造成外圓表面和內錐面的不同軸，故此方案也不宜采用。

第三方案：在錐孔精加工時，雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準面；但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同時錐孔的精加工已處于軸加工的最終階段，對外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的加工順序，可以采用外圓表面和錐孔互為基準，交替使用，能逐步提高同軸度。

經過這一比較可知，象CA6140主軸這類的軸件加工順序，以第三方案為佳。

通過方案的分析比較也可看出，軸類零件各表面先后加工順序，在很大程度上與定位基準的轉換有關。當零件加工用的粗、精基準選定后，加工順序就大致可以確定了。因為各階段開始總是先加工定位基準面，即先行工序必須為后面的工序準備好所用的定位基準。例如CA6140主軸工藝過程，一開始就銑端面打中心孔。這是為粗車和半精車外圓準備定位基準；半精車外圓又為深孔加工準備了定位基準；半精車外圓也為前后的錐孔加工準備了定位基準。反過來，前后錐孔裝上錐堵后的頂尖孔，又為此后的半精加工和精加工外圓準備了定位基準；而最后磨錐孔的定位基準則又是上工序磨好的軸頸表面。

工序的確定要按加工順序進行，應當掌握兩個原則：

1）工序中的定位基準面要安排在該工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圓表面粗車之后，是為了要有較精確的軸頸作為定位基準面，以保證深孔加工時壁厚均勻。

2）對各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應安排在最后。

為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序，如退火、正火等，一般應安排在機械加工之前。

為了提高零件的機械性能和消除內應力而安排的熱處理工序，如調質、時效處理等，蘇州海普威精鍛有限公司http://www.tmdps.cn/

蘇州海普威精鍛有限公司http://www.tmdps.cn/ 一般應安排在粗加工之后，精加工之前。

5、大批生產和小批生產工藝過程的比較

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第五篇：(已修改)探討改進多軸機床加工方法

探討改進多少起床加工方法

摘要：隨著我國經濟飛速的發展，工業機械在工業產業的應用中非常廣泛。本文通過對現有多軸機床加工方法的研究，分析了多軸機床在運作過程中存在的問題，并針提出了主要改進措施和方向。

關鍵詞：工業機械多軸機床改進措施

數控機床對于現如今的現代化工廠來說，是最主要的生產制造設備。多軸數控機床比傳統機床在加工工藝上有更大的優勢，傳統加工機床正在慢慢都被數控機床替代。而其中五軸聯動加工中心是數控機床中加工技術最高的一種多軸數控機床。五軸數控機床在工業生產和制造上的應用非常廣泛，在航空航天，水利水電等這些產品的核心部件加工上更是如此。比如，航空發動機的整體葉輪，水利水電設備中的發電機轉子制造等。利用五軸數控機床，對這些高端零部件進行加工，能夠滿足這些零部件的精度要求，同時也會有更高的效率。

1.多軸數控機床的類型

目前我國五軸聯動數控機床，有立式，臥式和搖籃式，以及二軸Nc這幾個基本的種類，其中以立式和臥室為最常見的類型。這幾種不同類型的五軸數控機床，都有各自的優勢，也就是說，在對零部件加工過程當中，并沒有說某一個類型的設備是最好的，這要根據加工部件的形狀，對精度的要求等這些來進行合適的選擇。

1.1立式五軸加工中心

立式五軸加工中心有兩種不同形式的回轉軸，包括工作臺回轉軸以及工作臺，中間另設有一個回轉臺還讓另一個軸回轉的旋轉軸。

（1）工作臺回轉軸是指工作臺可以環繞x軸進行回轉，一般這種工作臺都是設置在機床的床身上，大部分情況下，這種回轉軸也可以稱之為直線軸，其工作范圍一般為30度至-120度左右。

（2）另外一種類型的回轉軸一般稱之為旋轉軸，這種為轉軸基本上都是360度回轉的。在第一個直線軸和第二個旋轉軸的共同作用下，除了工作臺面底部的，大部分工件以外，其余的五個面，均可以利用這種類型的機床進行加工。同時因為直線軸和旋轉軸的最小分度值為0.001度，所以，在加工時可以通過任意角度將部件或者是傾斜孔。1.2臥式五軸加工中心

臥式五軸加工中心也的回轉軸也有兩種形式，一種是主軸擺動，固定成為一個回轉軸，與工作臺上的，另一個回轉軸相互配合從而對部件進行立體加工。另外一種回轉軸相對來說傳統的回轉軸。這種回轉軸同樣設置在床身上，我的工作范圍是20度到-100度。其次，工作臺中間也是有一個旋轉軸，而且該旋轉軸可以進行雙向操作，回轉的角度為360度。2.多軸機床的優勢和加工特點（1）加工精度高

多軸數控機床不僅提高了加工工藝的有效性，同時，在加工零件的過程中，整個過程只需要一次裝夾，這在一定程度上更有效的保證了部件的加工精度。

（2）工裝夾具數量少占地面積小

多軸數控機床有一個非常明顯的優勢，那就是工裝夾具數量少，設備占地面積小。也正因為如此，在對機床設備的維護費用上也會有所減少，給企業節約了支出成本，提高了企業的經濟收益。

（3）能進行自由曲線及多面體復雜構件的加工

由于三軸數控機床一般是由三個直線軸構成的，所以，不能一次性加工完成連續并且平滑的自由曲面。而五軸數控機床本身的結構復雜，編程難度大，因此使得五軸數控機床在進行復雜程度較高的部件加工更有優勢。比如在航空發動機和汽輪機的葉片，或者孔位的殼體和模具加工時就不能夠通過三軸數控機床來進行。而且三軸數控機床在進行加工時位資角不能夠及時的進行轉變，在進行曲面加工復雜結構的加工就會出現加工不到位的情況，而五軸數控機床可以隨意調整位資角的角度，有效的避免這種現象的發生。

（3）生產周期短易于管理

采用多軸數控機床進行各種零部件的加工，能夠有效的縮短生產周期。而且由于所有的加工任務都只交給一個工作崗位，對于企業的生產管理帶來更高的效率。

（4）縮短新產品研發周期

由于我國航空航天和汽車行業的飛速發展，對零部件的成型形狀要求越來越高，精度要求也更為嚴格。而具有高柔性，高精度的多軸數控問題能夠有效的解決新產品的研發問題，包括零部件的加工精度和周期問題，為新品研發提供更好的幫助，使研發周期縮短，新產品研發成功幾率提高。

3.多軸數控機床加工技術存在的問題

雖然多種數控機床在加工技術上，遠遠比三軸數控機床的加工技術高，但是，就目前我國對多軸數控機床的研究和開發，還是存在不少的問題，跟國外先進的多軸數控機床相比，還存在著一些問題和不足，如果能夠將這些不足和問題加以研究和改進，就會使多軸數控機床的加工技術有進一步的提升。3.1非線性誤差和奇異性問題 五軸數控機床在運作過程中其動力學要比三軸機床復雜的多，由于五軸數控機床有旋轉坐標的存在，基于此，也就出現了跟旋轉坐標有關的非線性誤差問題。另外一個問題是奇異性問題，當奇異點處于極限位置時，那么，其附近的任何震蕩都會導致旋轉軸出現180度的翻轉。這種情況會導致嚴重的問題發生。非線性誤差這種問題的出現一般都是因為數控加工編程沒做好，因此降低編程誤差是有效的解決辦法。3.2五軸數控機床的機械誤差問題

由于五軸數控機床的結構和加工工藝上比三軸數控機床更為復雜，因此在加工過程中，對于誤差的保證，難度更大。要使五軸數控機床在加工過程當中有更高的精度和更高的效率，就必須要克服，數控機床本身的機械誤差，重復定位誤差以及機床中心數據誤差，基本上這些誤差都無法進行人為的干預和消除。4.改進多軸數控機床加工方案的具體措施 4.1減少編程誤差

數控加工編程是保證多軸數控機床能夠有效運作的基本條件，也是能夠保證加工零件的精確度和其他標準規定的根本。因此，在改進多軸數控機床加工方法的同時，要做好多軸數控機床的加工編程。可從多軸數控加工編程的具體步驟進行一一的改進和操作。

（1）首先根據模型定義切削策略

根據模型定義切削策略是保證部件加工后進度和準確度的基本條件，通過多軸加工的常用方法使刀位的軌跡保持在固定的設計上，同時在此過程中還要判斷和掌握刀位軌跡的長短和方向變化。

（2）控制刀軸

在對刀具軸線矢量控制時，盡量采用使都是軸線變化平穩的原則，保持切削載荷的穩定。（3）選擇合適的切削參數

在選擇切削參數時一定要考慮加工過程中的每一個因素，尤其是刀具和工件這兩個因素。根據加工部件的特性比如形狀，大小，切削性能等這些特點，選擇合適的刀具材料。然后根據直徑等各項參數，確定切削的速度，主軸的轉速以及切削的深度等。

4.2有效實施誤差補償方法

有效的降低五軸數控機床生產存在的各種誤差，那么就必須要針對不同類型的多軸數控機床對產生的誤差進行檢測，辨識，最后針對性的進行改進方案的設計和實施。以高壓鍋輪類機甲零件外形面島嶼上空間斜孔和沉頭孔加工為例。由于其中一組螺紋孔從零件外加工，而另外一組沉頭孔零件重新裝夾后從零件內加工。兩次加工存在著重復定位誤差可機械誤差等其他誤差。要解決這個問題可有以下方法。首先可以將機床的主軸利用數控程序擺放到加工空間位置上，沿主軸方向大表得到主軸位置與零件位置的周向偏差值并做好標記。其次，利用公式計算出空間偏差在坐標系中的補償值。最后，重新進行程序的運行。這種誤差補償法能效的降低多軸數控機床存在的差誤差。結束語：

由于多軸數控機床的復雜性較高，在使用過程當中仍然會存在一些問題，企業在多軸數控機床的應用上還要根據加工部件和機床本身的實際情況對多軸數控機床進行更加全面的研究與分析，為企業自身發展提供更有力的幫助。

參考文獻：

[1]楊金秀.改進多軸機床加工方法的探討[J].中國科技博覽, 2013:196-196.[2] 劉英學, 李忠寶.改進多軸機床加工方法的探討[J].哈爾濱軸承, 2008, 29(1):35-36.[3] 邱立偉.多軸數控機床綜合誤差建模與補償的研究[D].長春工業大學, 2011.