空心轴套的加工以及其磨床夹具技
时间：2010-12-20
空心轴套的加工以及其磨床夹具技
我厂内燃机车转向架的空心轴套的机械加工难度较大，无法直接在普通机床上进行
加工，必须制订相应的加工工艺，并设计制作专用夹具，才能加工出合格的空心轴
套。
一、空心轴套加工工艺
空心轴套的关键尺寸f380-0.036，为轴承安装外圆柱面，精度要求很高，大底平面至
f380mm中心线的中心高103-0.022，侧平面至中心线的侧面距275±0.04,其精度直接影
响传递扭矩的齿轮齿隙。
由于空心轴套外形尺寸大，形状不规则，所以上述三个关键尺寸在加工中成为技术关
键。现就解决上述几项难题分析几种空心轴套的机械加工工艺的利弊，通过比较最终
确定空心轴套的最佳加工工艺。
空心轴套加工的第一方案
通过校调半精加工空心轴套f380mm外圆中心线，使其在立车上定位，由立车卡爪夹紧
工件，精车f380-0.036外圆;然后以f380mm外圆定位，在加工中心七加工空心轴套大底
平面和侧平面来保证中心高103-0.022和侧面距275±0.04。该加工工艺的不足之处是，由
于该零件是竖立安装在立式车床上加工，同时加工外圆时，立车夹紧卡爪悬臂较大，立车
的加工精度相对较低，故使用立车加工f380-0.036外圆难以保证该尺寸的精度要求及形位
公差。由此可见，立车只能用于空心轴套价380mm外圆的半精加工。
空心轴套加工的第二方案
首先将空心轴套在立车上半精加工，再以f380mm外圆定位在加工中心上精加工大底平面
和侧平面;并设计制作空心轴套车床夹具，空心轴套以其精加工的大底平面和侧平面在夹具
上定位并夹紧。由夹具来保证中心高103-0.022和侧面距275±0.04。该夹具一端通过过渡法
兰与车床主轴联接，另一端设置中心孔与车床尾座的顶尖联接，这一加工方法消除了工件加
工时处于悬臂状态。该加工工艺基本能满足空心轴套设计要求，但f380mm外圆的圆度、
表面粗糙度不够理想，装拆工件较复杂。
空心轴套加工的第三方案
首先将空心轴套f380mm外圆在立车上半精加工并留适当磨削余量，然后以该外圆定位在
加工中心上梢加工其大底平面和侧平面，以此作为后道工序的定位基准面;最后一道工序在
磨床上加工，并设计空心轴套磨床夹具，以空心轴套大底平面和侧平面定位，磨削加工
f380-0.036外圆，同时保证空心轴套的中心距和侧面距。
1.A定位块 2.C定位块 3.B定位块 4.勾形压板 5.支架 6.主轴 7.平衡块 8.销钉 9.支承钉
图2 空心轴套磨床夹具示意图
二、空心轴套的磨床夹具
空心轴套磨床夹具如图所示，以A定位块、B定位块作为工件的水平定位元件，该定位
面到磨床夹具的中心轴线尺寸控制在103-0.01，以C定位块作为工件的侧面定位元件控制该
定位面到磨床的中心轴线尺寸275±0.015，工件以大底平面、侧平面在磨床夹具上定位，使用
勾形压板将工件的小侧面压紧到磨床夹具的侧定位面上。利用工件大底平面上的通孔使用螺
拴、垫圈将工件夹紧在磨床夹具上。考虑到f380mm外圆为圆简薄壁形状且在磨床夹具上处
于悬空状态，磨削后受热容易产生变形，故在工件圆筒处设置三个支承钉，以承受磨削力，
从而改善了国筒处的受力情况，保证了f390mm外圆的形状公差。从夹具制作的工艺性考虑
该夹具体采用多件组装，便于定位尺寸的调整。由于支架处于悬臂状态，故用4只特大螺栓
将支架与磨床夹具主轴联为一体，提高了支架的刚性和承载能力;又因磨床夹具与工件相对于
夹具的主轴中心线有偏重，在磨削工件时，影响f380mm外圆的圆度，所以该磨床夹具装夹
工件后首次使用时应做动平衡试验，在磨床夹具的适当位置加装平衡块。由于该夹具的精度
要求高，所以必须严格控制夹具与磨床的定位精度，只有使用死顶尖才能实现无间隙定位，
从而保证这一要求高的定位精度，因此，在磨床夹具的主轴两端制作中心孔，以这二个中心
孔在磨床的硬质合金顶尖上定位，定位精度在1μm以下，承载能力大，且不损坏中心孔，对
中心孔有修正作用。但由于该磨床夹具重量大，在磨削工件时中心孔表面与顶尖表面摩攘产
生热量，所以需在中心孔表面涂以二硫化铂润滑脂。由磨床拨盘，通过磨床夹具上的销钉，
带动夹具作旋转运动。
三 、结论
经生产验证，空心轴套加工的第三方案是可取的，空心轴套磨床夹具的设计打破了传统装备
与机床主轴直接联接的结构形式，根据磨床夹具长度长，精度高的具体情况，采用了装拆工
件时磨床夹具与磨床分离，磨削工件时磨床夹具在磨床顶尖上定位，这种加工方法使空心轴
套的三个关键尺寸的精度及粗糙度均达到了设计要求
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