[科普中国]-心轴

心轴是用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩的轴，分为转动心轴和固定心轴。

概念心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。根据轴工作时是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴：

转动心轴：工作时轴承受弯矩，且轴转动；

固定心轴：工作时轴承受弯矩，且轴固定。

根据轴所起的作用与所承受的载荷，可分为心轴、转轴及传动轴：其中心轴：只承受弯矩而不传递扭矩；转轴既承受弯矩又传递扭矩；传动轴只传递扭矩而不承受弯矩，或弯矩很小。

简单分类常用的心轴有：

1、小锥度心轴，小锥度心轴定位精度较高。但小锥度心轴装卸工件不太方便，轴向无法定位，因此只适用于批量较小、精度较高、轴向无定位要求的工件；

2、螺母压紧的台阶式心轴，适用于装夹多个工件以及工件精度要求不太高场合；

3、涨力心轴，因装卸工件方便，精度较高，适用于孔径公差较大的套类零件。1

心轴加工过程由于零件结构简单，尺寸较小，且有台阶轴，力学性能要求较高，精度较高且要进行大量生产所以选用模锻件，其加工余量小，表面质量好，机械强度高，生存率高，工件材料选用45钢，毛坯的尺寸精度要求为IT11——12级。

1、备料下料：45钢，φ35mm，125mm 。

2、钳工：校直，全长弯曲度小于0.2mm 。

3、热处理：正火调质处理。

4、车：车端面，钻中心控制总长为200mm。

5、粗车：双顶尖装夹，粗车6个台阶，长度达到尺寸要求，台阶直径上留2mm，倒2个圆角。

6、精车：精车6个台阶，台阶直径上留0.3mm.。

7、钳：画键槽。

8、铣：铣2个键槽，键槽深度比图纸大0.2mm作为外圆磨削余量。

9、钳：校直，外圆跳动度小于或等于0.15mm 。

10、磨：磨外圆各部分到图纸要求尺寸。

11、检：检验。

心轴加工结构分析零件结构如图所示，包括有有圆柱、圆锥、椭圆球头、内孔及内螺纹。在数据车削加工中，零件车削加工成形的结构形状并不复杂，但零件的尺寸精度尤其是零件的几何精度要求很高，其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值等要求。1

加工精度在数控车削加工中，零件重要的径向加工部位有：Φ44的圆柱段，零件中间有Φ28的圆柱段的精度要求和表面粗糙度要求，零件的左端有Φ38的圆柱段以及深度为29.5mm的内孔和M22×1.5mm的内螺纹，零件右端有椭圆球头。由上述尺寸可以确定，零件的轴向加工尺寸该以左端面为基准。

定位基准选择（1）基准重合原则；

（2）基准统一原则；

（3）便于装夹原则；

（4）便于对刀原则。2

根据定位基准选择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准作为定位基准。该零件左端为Φ44的圆柱，右端为椭圆球头。加工该零件时，先以右端毛坏外圆柱为定位基准加工出零件的左端的，再以Φ44的圆柱为定位基准加工零件的右端。采用三爪自动定心卡盘的装夹方式进行零件的装夹定位。零件轴向的定位基准选择在Φ44圆柱段的左端面。

加工刀具在该零件的数控车削加工中采用硬质合金Kr=90外圆车刀，副偏角取为60，断屑性较好。零件中间锥台处使用硬质合金外圆精车车刀，刀尖圆弧半径取为0.2mm。零件中间圆柱槽部分使用宽度为8mm的切槽刀。零件内孔部位使用刀柄宽度为15mm的内螺纹车刀，刀柄宽度为15mm主切削刃宽度为5mm的内切槽车刀，镗孔车刀，就可以满足加工所需。2

心轴的优点1、心轴与孔保持较大接触面，定位精度较高；

2、利用弹簧套的弹性变形定心夹紧工件，定位精度较高；

3、定位面的配合间隙影响定位精度；

4、利用帕斯卡原理使薄壁套弹性变形定心夹紧工件，定位精度高，同轴度可达到5μm；

5、可减小薄壁套工件的夹紧变形，提高加工精度；

6、有0.002mm的定位过盈量，达到极高的定位精度。1

心轴工艺卡工艺卡如下表所示：3

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本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学