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。

图1 链轮轴的结构

　　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，而且影响产品交付周期，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，加剧了工件的弯曲和振动。

　　（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程中出现的问题，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 35mm×195mm。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，节省了加工时间。

　　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。

图5 成品链轮轴

　　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、受热变形较大，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。