軸類零件是機器中的常見零件，也是重要零件，其主要功用是用於支承傳動零部件（如齒輪、帶輪等），並傳遞扭矩。軸的基本結構是由迴轉體組成，其主要加工表面有內、外圓柱面、圓錐面，螺紋，花鍵，橫向孔，溝槽等。
軸類零件的技術要求主要有以下幾個方面：
（l）直徑精度和幾何形狀精度 軸上支承軸頸和配合軸頸是軸的重要表面，其直徑精度通常爲IT5——IT9級，形狀精度（圓度、圓柱度）控制在直徑公差之內，形狀精度要求較高時，應在零件圖樣上另行規定其允許的公差。
（2）相互位置精度 軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動件的軸頸）對於支承軸頸的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的軸，配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動一般爲0.01——0.03mm，高精度軸爲0.001——0 . 005mm。此外，相互位置精度還有內外圓柱面間的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。
（3）表面粗糙度 根據機器精密程度的高低，運轉速度的大小，軸類零件表面粗糙度要求也不相同。支承軸頸的表面粗糙度Ra值一般爲0.16——0. 63μm，配合軸頸Ra值爲0.63——2.5μm。
各類機牀主軸是一種典型的軸類零件，圖1-1所示爲車牀主軸簡圖。下面以該車牀主軸加工爲例，分析軸類零件的工藝過程。
A． 主軸的主要技術要求分析
1．支承軸頸的技術要求 一般軸類零件的裝配基準是支承軸頸，軸上的各精密表面也均以其支承軸頸爲設計基準，因此軸件上支承軸頸的精度最爲重要，它的精度將直接影響軸的迴轉精度。由圖4-1見本主軸有三處支承軸頸表面，（前後帶錐度的Ａ、Ｂ面爲主要支承，中間爲輔助支承）其圓度和同軸度（用跳動指標限制）均有較高的精度要求。
2．螺紋的技術要求 主軸螺紋用於裝配螺母，該螺母是調整安裝在軸頸上的滾動軸承間隙用的，如果螺母端面相對於軸頸軸線傾斜，會使軸承內圈因受力而傾斜，軸承內圈歪斜將影響主軸的迴轉精度。所以主軸螺紋的牙形要正，與螺母的間隙要小。必須控制螺母端面的跳動，使其在調整軸承間隙的微量移動中，對軸承內圈的壓力方向正。
3．前端錐孔的技術要求 主軸錐孔是用於安裝頂尖或工具的莫氏錐炳，錐孔的軸線必須與支承軸頸的軸線同軸，否則影響頂尖或工具錐炳的安裝精度，加工時使工件產生定位誤差。
4．前端短圓錐和端面的技術要求 主軸的前端圓錐和端面是安裝卡盤的定位面，爲保證安裝卡盤的定位精度其圓錐面必須與軸頸同軸，端面必須與主軸的迴轉軸線垂直。
5．其它配合表面的技術要求 如對軸上與齒輪裝配表面的技術要求是：對Ａ、Ｂ軸頸連線的圓跳動公差爲0.015mm，以保證齒輪傳動的平穩性，減少噪音。
上述的（1）、（2）項技術要求影響主軸的迴轉精度，而（3）、（4）項技術要求影響主軸作爲裝配基準時的定位精度，而第（5）項技術要求影響工作噪音，這些表面的技術要求是主軸加工的關鍵技術問題。
綜上所述，對軸類零件，可以從迴轉精度、定位精度、工作噪音這三個方面分析其技術要求。
B． 主軸的材料、毛坯和熱處理
1．主軸材料和熱處理的選擇。一般軸類零件常用材料爲45鋼，並根據需要進行正火、退火、調質、淬火等熱處理以獲得一定的強度、硬度、韌性和耐磨性。
對於中等精度而轉速較高的軸類零件，可選用40Cr等牌號的合金結構鋼，這類鋼經調質和表面淬火處理，使其淬火層硬度均勻且具有較高的綜合力學性能。精度較高的軸還可使用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，它們經調質和局部淬火後，具有更高的耐磨性和耐疲勞性。
在高速重載條件下工作的軸，可以選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等滲碳鋼，經滲碳淬火後，表面具有很高的硬度，而心部強度和衝擊韌性好。
在實際應用中可以根據軸的用途選用其材料。如車牀主軸屬一般軸類零件，材料選用45鋼，預備熱處理採用正火和調質，最後熱處理採用局部高頻淬火。
2．主軸的毛坯。軸類毛坯一般使用鍛件和圓鋼，結構複雜的軸件（如曲軸）可使用鑄件。光軸和直徑相差不大的階梯軸一般以圓鋼爲主。外圓直徑相差較大的階梯軸或重要的軸宜選用鍛件毛坯，此時採用鍛件毛坯可減少切削加工量，又可以改善材料的力學性能。主軸屬於重要的且直徑相差大的零件，所以通常採用鍛件毛坯。
C． 主軸加工的工藝過程
一般軸類零件加工簡要的典型工藝路線是：毛坯及其熱處理→軸件預加工→車削外圓→銑鍵槽等→最終熱處理→磨削。
某廠生產的車牀主軸如圖4-1所示，其生產類型爲大批生產；材料爲45鋼；毛坯爲模鍛件。該主軸的加工工藝路線如表4-1。
D．主軸加工工藝過程分析
1．定位基準的選擇
在一般軸類零件加工中，最常用的定位基準是兩端中心孔。因爲軸上各表面的設計基準一般都是軸的中心線，所以用中心孔定位符合基準重合原則。同時以中心孔定位可以加工多處外圓和端面，便於在不同的工序中都使用中心孔定位，這也符合基準統一原則。
當加工表面位於軸線上時，就不能用中心孔定位，此時宜用外圓定位，例如表4-1中的第10序鑽主軸上的通孔，就是採用以外圓定位方法，軸的一端用卡盤夾外圓，另一端用中心架架外圓，即夾一頭，架一頭。作爲定位基準的外圓面應爲設計基準的支承軸頸，以符合基準重合原則。如上述工藝過程中的17和23序所用的定位面。
此外，粗加工外圓時爲提高工件的剛度，採取用三爪卡盤夾一端（外圓），用頂尖頂一端（中心孔）的定位方式，如上述工藝過程的6、8、9序中所用的定位方式。
由於主軸軸線上有通孔，在鑽通孔後（第10序）原中心孔就不存在了，爲仍能夠用中心孔定位，一般常用的方法是採用錐堵或錐套心軸，即在主軸的後端加工一個1：20錐度的工藝錐孔，在前端莫氏錐孔和後端工藝錐孔中配裝帶有中心孔的錐堵，如圖4-2ａ所示，這樣錐堵上的中心孔就可作爲工件的中心孔使用了。使用時在工序之間不許卸換錐堵，因爲錐堵的再次安裝會引起定位誤差。當主軸錐孔的錐度較大時，可用錐套心軸，如圖4-2ｂ所示。
爲了保證以支承軸頸爲基準的前錐孔跳動公差（控制二者的同軸度），採用互爲基準的原則選擇精基準，即第11、12序以外圓爲基準定位車加工錐孔（配裝錐堵），第16序以中心孔（透過錐堵）爲基準定位粗磨外圓；第17序再一次以支承軸頸附近的外圓爲基準定位磨前錐孔（配裝錐堵），第21、22序，再一次以中心孔（透過錐堵）爲基準定位磨外圓和支承軸頸；最後在第23序又是以軸頸爲基準定位磨前錐孔。這樣在前錐孔與支承軸頸之間反覆轉換基準，加工對方表面，提高相互位置精度（同軸度）。
2．劃分加工階段
主軸的加工工藝過程可劃分爲三個階段：調質前的工序爲粗加工階段；調質後至表面淬火前的工序爲半精加工階段；表面淬火後的工序爲精加工階段。表面淬火後首先磨錐孔，重新配裝錐堵，以消除淬火變形對精基準的影響，透過精修基準，爲精加工做好定位基準的準備。
3．熱處理工序的安排
45鋼經鍛造後需要正火處理，以消除鍛造產生的應力，改善切削性能。粗加工階段完成後安排調質處理，一是可以提高材料的力學性能，二是作爲表面淬火的預備熱處理，爲表面淬火準備了良好的金相組織，確保表面淬火的質量。對於主軸上的支承軸頸、莫氏錐孔、前短圓錐和端面，這些重要且在工作中經常摩擦的表面，爲提高其耐磨性均需表面淬火處理，表面淬火安排在精加工前進行，以透過精加工去除淬火過程中產生的氧化皮，修正淬火變形。
4．安排加工順序的幾個問題
1） 深孔加工應安排在調質後進行 鑽主軸上的通孔雖然屬粗加工工序，但卻宜安排在調質後進行。因爲主軸經調質後徑向變形大，如先加工深孔後調質處理，會使深孔變形，而得不到修正（除非增加工序），安排調質處理後鑽深孔，就避免了熱處理變形對孔的形狀的影響。
2） 外圓表面的加工順序 對軸上的各階梯外圓表面，應先加工大直徑的外圓，後加工小直徑外圓，避免加工初始就降低工件剛度。
3） 銑花鍵和鍵槽等次要表面的加工安排在精車外圓之後，否則在精車外圓時產生斷續切削，影響車削精度，也易損壞刀具。主軸上的螺紋要求精度高，爲保證與之配裝的螺母的端面跳動公差，要求螺紋與螺母成對配車，加工後不許將螺母卸下，以避免弄混。所以車螺紋應安排在表面淬火後進行。
4） 數控車削加工 數控機牀的柔性好，加工適應性強，適用於中、小批生產。本主軸加工雖然屬於大批生產，但是爲便於產品的更新換代，提高時生產效率，保證加工精度的穩定性，在主軸工藝過程中的第15序也可採用數控機牀加工，在數控加工工序中，自動的車削各階梯外圓並自動換刀切槽，採用工序集中方式加工，既提高了加工精度，又保證了生產的高效率。由於是自動化加工，排除了人爲錯誤的干擾，確保加工質量的穩定性。取得了良好的經濟效益。同時採用數控加工設備爲生產的現代化提供了基礎。在大批生產時，一些關鍵工序也可以採用數控機牀加工。
