[发明专利]一种高精度主轴加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高精度主轴的机械加工技术领域，具体的是一种高精度主轴加工工艺。

背景技术

主轴是重型卡车变速箱的重要零部件，承载着变档及传递扭矩的重要作用。通常重型汽车有十几个档位，主轴又是安装变档齿轮的主要零部件，因此主轴有多个用于齿轮轴向定位用的定位槽。

为了尽可能减小变速箱的体积，节约空间，减轻重量，各档位的齿轮设计的非常紧凑，因此要求齿轮轴向尺寸精度非常高，同时定位槽侧面有垂直度要求。主轴有很长的渐开线花键，用于变档滑套的滑动，实现变档及传递扭矩的功能；为了提高变档的灵活性，降低传动噪音，要求花键精度较高。

目前主轴材料一般选用20CrMnTi等低碳合金钢，长度一般在400mm左右，花键长度在370mm左右，需要经过渗碳淬火热处理工艺。在热处理过程中主轴长度方面要变长，变长量与长度基本成正比，花键公法线长度等也会因为热处理而涨大，同时主轴会产生弯曲变形，这些因素都会对主轴的尺寸精度产生很大的影响，给加工带来很大的困难，按正常工艺很难保证设计要求。

一般主轴的一端设计为带内孔结构，用于安装万向节机构，内孔有跳动要求，内孔底面有垂直度要求，内孔底面与定位槽轴向尺寸要求严格，此尺寸必须采用专用夹具进行定位夹紧，使定位基准与设计基准相同，才可以保证设计精度，如果采用砂轮磨内孔的加工方法无法保证该尺寸精度，由于砂轮的磨损影响孔径的精度，导致孔径不一致，产品质量难以控制；而且磨削加工生产效率低，对加工人员要求较高，增加了人力资源成本。这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种高精度主轴加工工艺，保证主轴内孔底面的位置尺寸要求和内孔跳动要求。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种高精度主轴加工工艺，其特征是：包括以下步骤：（1）下料，（2）正火，（3）粗车外圆并在一端钻内孔，（4）研中心孔，（5）精车外圆及定位槽，（6）滚花键，（7）钻定位销孔，（8）渗碳淬火，（9）抛丸，（10）校直，（11）热处理后研磨中心孔，（12）热处理后车定位槽，（13）精车内孔；

其中：在精车内孔步骤中采用专用夹具对主轴定位夹紧，所述专用夹具包括弹簧顶尖Ⅰ、三爪自定心卡盘和卡爪，所述弹簧顶尖Ⅰ设置在车床主轴的锥孔内，所述三爪自定心卡盘一端与车床主轴连接、另一端与卡爪固定连接。所述卡爪夹紧主轴钻内孔的一端的外圆、弹簧顶尖Ⅰ顶紧主轴的另一端的中心孔，主轴采用一夹一顶的装夹方式，保证了内孔底面的位置尺寸要求和内孔跳动要求。

上述卡爪设置有三个、并且等间隔的固定在三爪自定心卡盘上。

上述弹簧顶尖Ⅰ包括顶尖Ⅰ、锥套、螺母Ⅰ和弹簧Ⅰ，所述锥套与车床主轴的锥孔匹配，所述锥套一端设置有与顶尖Ⅰ匹配的通孔Ⅰ、锥套另一端与螺母Ⅰ固定连接，所述螺母Ⅰ上设置有与顶尖Ⅰ匹配的通孔Ⅱ，所述通孔Ⅱ和通孔Ⅰ的轴线重合，所述顶尖Ⅰ上设置有轴肩Ⅰ，所述轴肩Ⅰ位于锥套内，所述弹簧Ⅰ设置在顶尖Ⅰ的外围、并且弹簧Ⅰ位于轴肩Ⅰ与设置有通孔Ⅰ的锥套一端之间。

上述卡爪包括卡爪体Ⅰ、定位块和卡爪体Ⅱ，所述卡爪体Ⅰ的一端与三爪自定心卡盘固定连接、另一端与卡爪体Ⅱ固定连接，所述定位块与卡爪体Ⅰ固定连接。所述定位块的一端与主轴上的定位槽匹配。

在精车内孔步骤中，机床采用CA6140A普通车床，机床转速为560r/min，刀具采用内孔车刀，进给速度为0.2mm/r，加工余量为2mm，内孔跳动为0.05mm，内孔底面垂直度为0.03mm。采用专用刀片，磨损慢，保证了产品精度要求，相对于磨削加工降低了刀具成本。

在滚花键步骤中，滚花键前先使用与主轴相同长度的标准芯轴校验尾座，保证芯轴X、Y方向的直线度小于0.02，前后顶尖跳动小于0.015，同时公法线长度预留0.03热处理涨量。保证主轴中心孔的精度及花键外圆的跳动。

在滚花键步骤中采用专用夹具对主轴定位夹紧，所述专用夹具包括连接盘、弹簧顶尖Ⅱ、夹具体、端面齿盘和回转顶尖，所述连接盘一端与铣床主轴固定连接、连接盘另一端与夹具体的一端固定连接、夹具体的另一端与端面齿盘固定连接，所述弹簧顶尖Ⅱ与夹具体固定连接。回转顶尖与主轴钻内孔一端的中心孔配合、弹簧顶尖Ⅱ与主轴另一端的中心孔配合，起到对主轴的定位作用，回转顶尖顶紧主轴钻内孔一端的中心孔、端面齿盘夹紧主轴的另一端。