轴类零件的中心孔加工

3.3　轴类零件的中心孔加工

中心孔是轴类零件加工时最常用的定位基准。60°圆锥孔的形状误差和其它缺陷，如圆度、圆锥度误差以及碰伤、拉毛、锈蚀等，都会直接影响工件的加工质量。

3.3.1　对中心孔的技术要求

（1）圆锥孔的圆度要好，否则加工出的外圆表面也会产生同样的缺陷。

（2）圆锥孔的表面粗糙度要细，不能有毛刺、划痕、锈斑等缺陷。

（3）圆锥孔的角度要准确，两端的中心孔应在同一轴线上，否则会使中心孔与顶尖接触不良，如图3.7（a），（b），（c），容易使工件中心孔变形并很快磨损。

图3.7　工件中心孔与顶针接触不良

（a），（b）圆锥孔角度不正确　（c）中心孔轴线歪斜　（d）圆柱孔太浅

（4）中心孔前端的小圆柱孔不能太浅，否则会使顶尖顶住孔底，影响与圆锥孔的接触，如图3.7（d）。

（5）中心孔的尺寸应与工件的直径大小相适应，见表3.3。以承受工件重量和加工时的切削力，否则会加速中心孔和顶尖的磨损。

表3.3　中心孔尺寸mm

注：1.中心孔表面粗糙度，按用途自行规定。2.不要求保留中心孔的零件采用A型；要求保留中心孔的零件采用B型。

3.3.2　中心孔的加工方法

1）钻中心孔

一般都以工件外圆作为粗基准，在车床上用卡盘装夹，先车端面，再钻中心孔。较长的工件可搭中心架支承，找正工件外圆后，再车端面，钻中心孔。

图3.8　铣端面钻中心孔机床工作原理

大型轴类工件无法在车床钻中心孔时，可采用划线法找出中心，然后在钻床上加工。

在大批、大量生产时，为提高生产率和加工精度，常采用卧式双面专用机床，可以同时铣削工件的两端和钻中心孔。图3.8为该机床的工作原理，机床工作台两侧各有一个铣削头和钻中心孔的动力头。工件由夹具的左右两个V形块定位夹紧，随工作台作横向进给，同时铣削工件的两端面，铣削完毕后工作台停止进给，钻孔动力头进给，钻削两端中心孔。

2）精加工中心孔

（1）用硬质合金顶尖刮研中心孔

刮研用硬质合金顶尖的60°圆锥面，应修磨成角锥形状，使圆锥面磨出四条（或三条）均匀分布宽度为0.10～0.20mm的刃带（图3.9（a））。刮研中心孔可在台式或立式钻床上进行。刮研时应在中心孔内加入少量用机油调好的氧化铬粉，可起研光作用。这种方法加工的中心孔圆度可达1μm，表面粗糙度值可达Ra0.8μm。

图3.9（b）是用钻床改装成的中心孔刮研机。四棱硬质合金顶尖2装在主轴1的锥孔中，顶尖座4上装有下顶尖3，它与顶尖2在同一轴线上，顶尖座可沿着主柱5的导轨垂直移动，以适应工件长度的变化。刮研时，将工件顶在两顶尖间，并用手扶住。硬质合金顶尖由主轴带动作快速旋转（转速为300r／min左右），同时在轴向紧压工件，刮研几次即可。一端中心孔刮研后，可调头刮研另一端。

图3.9　硬质合金顶尖和中心孔刮研机

（2）用油石研磨中心孔

研磨时，先将圆柱形油石夹在车床卡盘上，用装在刀架上的金刚石将它的前端修整成60°圆锥，将工件顶在油石顶尖和车床后顶尖之间，若工件较长，则需搭中心架支承在中间，如图3.10所示。再在油石上加少量润滑油，开动车床使油石转动，用手缓慢转动车床尾座手轮，使油石与工件之间保持一定的研磨压力。

图3.10　在车床上用油石研磨中心孔

采用这种方法研磨的中心孔质量较高，并且可以研磨尺寸较大的中心孔，常用于修正精度要求较高的中心孔，在生产中应用最广。

将上述方法中的油石换成铸铁顶尖，并加入研磨剂，也可研磨中心孔，它适用于研磨精度要求更高的中心孔。

（3）用中心孔磨床修磨中心孔

修磨时工件夹持在机床上，砂轮作行星磨削运动，并沿与工件轴线成30°方向作进给运动，如图3.11所示。由于中心孔磨床精度很高，砂轮又可作进给运动，可以避免因砂轮磨损而引起的形状误差，因此经磨削后的中心孔有极高的形状精度，其圆度可达0.8μm。常用于修磨淬硬的精密零件的中心孔，如高精度机床主轴、精密心轴、精密丝杠等。

图3.11　中心孔磨床

3.3.3　提高中心孔定位精度的方法

用工件两端中心孔作为定位基准，在精磨和超精磨工件时，由于顶尖和中心孔本身的误差，以及顶尖与中心孔的接触误差，都会影响工件的加工精度。图3.12为用内顶尖和精密钢球顶住工件中心孔进行磨削加工。由于此时工件中心孔与顶尖并不接触，而是由淬硬的精密钢球接触支承工件，钢球与工件中心孔和内顶尖锥孔都为一个圆的线接触，因此能起自动调心作用，这样就可避免顶尖与中心孔的本身误差和接触误差，从而提高磨削精度。

图3.12　用精密钢球支承工件