细长轴难加工，采用拆分与组焊加工方法

     针对链轮轴零件加工过程中出现的问题，对加工方案进行改进，采用组合加工的方法，降低了加工难度和加工成本，达到了零件的尺寸和精度要求，提高了加工效率。

　　轴的主要功用是支承传动件（齿轮、链轮和带轮等）、传递转矩及承受载荷，其主要结构特点是长度大于直径，一般由同轴心的外圆、圆锥、内孔、螺纹和键槽等组成。

1. 零件结构及加工难点分析

　　链轮轴是我所设备SPL-1200印刷系统中烘干炉链轮传动机构的一种细长轴，材料45钢，调质（T215）处理。零件直径30mm，长度1 171mm（见图1），长径比39，为细长轴，刚性很差。加工要求两端的尺寸精度φ 30 0-0.009mm，两端φ 3 0 m m 外圆的同轴度0.02mm，表面粗糙度Ra=1.6μm。

　　从链轮轴的结构可知，其最大的特点是刚性差，在加工过程中，切削力、切削热和振动等因素都将影响加工的尺寸精度和形位精度，加工难度大。该零件单台产品需要18件，若采用常规的加工方法，加工周期长，很难达到加工要求，容易造成零件的报废，而且影响产品>付周期，增加了加工成本。

2. 加工时存在的问题

　　在链轮轴试制时， 采用常规加工方法， 其加工工艺过程为：①下料。45钢，毛坯尺寸φ 35mm×1 180mm。②热处理。材料调质处理。受热处理工艺限制，调质处理外部协作完成。③车>除两端φ 30mm外圆留磨量外，其余各处车到尺寸。④铣。铣两端键槽。⑤ 车。修研两端中心孔。⑥ 外圆磨。顶磨两端φ 30mm外圆达图样尺寸要求。⑦表面处理。黑色氧化处理。

 

　　由于链轮轴为细长轴， 零件刚性差，结构工艺性不好，车削时受切削力、装夹力、自身重力、切削热以及振动等因素的影响，加工时会出现以下问题：

　　（1）切削时产生的径向切削力与装夹径向分力的合力会使工件弯曲，工件旋转时引起振动，从而影响加工精度和表面质量。

　　（2）工件高速旋转时，由于离心力的作用，加剧了工件的弯曲姓穸。

　　（3）由于工件自重变形而加剧工件的自振，影响加工精度和表面质量。

　　（4）钢调质处理造成毛坯弯曲变形，严重影响到后序的车削加工，需进行校直处理，增加了加工成本。

　　若选用光轴加工，则链轮轴加工工艺过程变成：①定购研磨光棒，保证尺寸公差。②车各处空刀、倒角。③铣两端键槽。④表面氧化处理。由于光轴尺寸公差达不到0.009mm要求，并且镀铬光轴表面硬度能达到45HRC，造成后序键槽加工困难，所以该方法不太理想。

3. 解决方案

　　针对链轮轴在加工过糁谐鱿值奈侍猓根据零件的结构特点和使用要求，考虑采取组合焊接的加工方案。

　　根据零件的结构特点把零件拆分为3部分，如图2、图3所示。图2为组合焊接图，图3为拆分件。将链轮轴拆分成3部分组焊而成。中间部分选用45钢光轴，该部分加工工艺过程为： 定购φ 30mm光棒→车两端面，车两端焊接工艺沉孔并倒焊接坡口。

图2 链轮轴组焊图

图3 链轮轴拆分件

　　两 端φ 3 0m m外圆有精度要求，部分选用45钢毛坯加工而成， 其加工工艺过程为： ①下料。材料4 5 钢， 毛坯尺寸φ 35mmg195mm。②热处理。

　　材料调质处理。③车。车两端达尺寸要求；钻中心孔，顶车外圆φ 30mm留磨量；车环槽成尺寸；车出焊接定位工艺把，倒焊接坡口。④铣键槽。⑤车。修研两端中心孔。⑥ 外圆磨。双顶， 磨φ 30mm外圆达图样尺寸要求。

　　等拆分的各件按图样加工完成后，把中间部分和两端部分组装在一起，以两端中心孔为定位基准，在双顶夹持状态下，用氩弧焊按图样组焊而成（见图4）。

图4 链轮轴焊接工装示意图

1.固定支座 2.前顶尖 3.链轮轴 4.后顶尖 5.调节支座 6.焊接平台

　　为减少焊接变形，可采用预加热和分层焊接的方法，在定位工装上均匀旋转工件，沿焊口均匀焊接，其工艺过程为：组合焊接→车（修平修光焊缝）→表面氧化处理。焊前要求校直光棒，用氩弧焊连续焊接牢固、可靠，焊完保证两端φ 30mm同轴度不大于0.04mm，修平焊缝，保护零件表面。

　　4. 结语

　　对链轮轴的拆分组焊，降低了细长轴的加工难度，比整体车削加工容易，节省了楣な奔洹

　　加工完成后检测零件各处尺寸和精度，能够达到图样要求。通过实际装配，完全满足设备的使用要求。改进加工工艺后的链轮轴成品如图5所示。

　　细长轴的车削加工是机械加工中比较常见的一种加工方式。由于细长轴刚性差，车削时产生的应力、受热0形较大，很难保证加工质量。链轮轴的拆分与组焊加工为细长轴的加工提供了一种解决思路，即根据细长轴的实际结构和使用要求，选择相应材料的光棒和研磨棒（45钢、304不锈钢等），采用组合加工的方式来简化加工工艺，达到细长轴的加工要求。