數控車削加工多用傳動軸的工藝工裝分析

李秀峰

（烏蘭察布職業學院,內蒙古 烏蘭察布 012000）

數控車削加工多用傳動軸的工藝工裝分析

李秀峰

（烏蘭察布職業學院,內蒙古 烏蘭察布 012000）

多用傳動軸屬于普通軸類零件，因其精度要求較高，需選用數控車床對零件進行加工。對零件進行數控加工工藝工裝分析時，要從零件圖、數控加工工藝等方面進行全面、具體、綜合地分析。

軸類零件；數控車削加工；工藝分析

多用傳動軸零件圖如下圖所示（零件技術要求：1.銳邊倒鈍。2未注表面粗糙度值3.2μm。3.熱處理硬度28～32HRC。）：

該零件加工內容為圓柱、圓弧、圓錐、槽、螺紋等，是常見的車削結構，這些結構若用普通車床加工質量穩定性較難控制，需選擇數控車床加工。根據情況選用華中系統數控車床。下面進行數控車削加工的工藝工裝分析。

1 零件圖分析

1.1 零件主要特征分析

該零件屬于普通數控車削零件，毛坯選定為棒料，下料規格尺寸為?45㎜×115㎜。主要加工內容有：

1.2 零件重點尺寸

2 數控加工工藝分析

2.1 零件裝夾的重點、難點

多用傳動軸的加工內容為回轉體的回轉面，屬于普通軸類零件，根據半圓弧、圓錐面、螺紋等加工質量要求，該工件采用回轉體通常的定位基準——回轉中心，利用三爪自定心卡盤裝夾就能實現工件加工時的定位夾緊需要。從零件圖可以看出，該零件的加工以?42圓柱的軸線為基準，考慮螺紋、錐面以及車槽質量，必須以圓柱的兩端面分別為基準面進行二次裝夾來加工。具體裝夾方案如下：

（1）第一次裝夾用三爪自定心卡盤夾持棒料，棒料的一端留出長度50㎜，一次完成包括螺紋等結構的粗車、半精車和精車加工。加工螺紋部分時應該先把棒料加工到直徑為29.8㎜圓柱，然后加工螺紋，這是因為圓柱表面的金屬會在擠壓作用下向外膨脹，從而達到要求尺寸。螺紋加工完后，應該注意保護。

2.2 刀具的選擇

根據多用傳動軸的加工方案分析，按照兩道工序在同一個機床上加工來確定刀具，這樣在完成第一道工序進行第二道工序時，相同的刀具就不用重新編號和裝夾。

由于圖示中的圓弧面加工精度要求不高，可直接用外圓車刀加工。但為避免干涉，應選用負偏角較大的外圓車刀。為保證加工質量，減少刀具數量和輔助換刀時間，可選用一把外圓車刀對圓柱面、圓弧面、端面進行粗、精加工。根據上述的分析，外圓車刀的負偏角定為30°。圖示槽寬度尺寸為4，選用刀寬為4㎜的切槽刀。加工螺紋用普通螺紋車刀。兩道工序的內容共需三把刀具，刀具材料均選用數控車床上最常用的硬質合金可轉位刀片刀具。

（1）將90°外圓車刀設為1號刀，置于刀架的1號刀位上。

（2）將車溝槽的車槽刀設為2號刀，置于刀架的2號刀位上。

（3）將車螺紋用的螺紋車刀設為3號刀，置于刀架的3號刀位上。

2.3 編程原點確定

根據多用傳動軸的零件圖分析，其設計基準和定位基準重合。為了編程及對刀操作方便，將編程原點分別選在工件的兩端面的中心。

2.4 基點節點計算

第一次裝夾時，各基點坐標可根據尺寸直接獲得。第二次裝夾時，S?34球面、R6和R5圓弧面間的切點坐標不能從圖中直接獲得，需要用CAD繪圖軟件輔助獲得，經過CAD繪圖后S?34球面與R6圓弧面的切點坐標為（X24.24，Z-30.01），R6與R5圓弧面間的切點坐標為（X25.79，Z-39.15），其余基點坐標可在圖示尺寸中直接獲得。

2.5 工藝工裝制定

按照加工原則，應先粗后精、先面后螺紋、最后槽，盡量使工序集中，減少裝夾和換刀次數，縮短加工時間。零件加工方案如下：

（1）工序1，備料，選用45鋼，棒料尺寸?45㎜×115㎜。

（2）工序2，調質處理，至硬度為28～32HRC。

（3）工序3，第一次裝夾，三爪自定心卡盤夾住棒料，棒料的一端留出50㎜長度的圓柱，外圓車刀平端面3㎜，粗車?30㎜×33㎜、?42㎜×12㎜。再精車?42的圓柱，精車?30的圓柱，精車?29.8㎜×20的螺紋段圓柱并倒角C2。退刀，換螺紋車刀加工M30×2-6g螺紋，長度20㎜。

（4）工序4，第二次裝夾，用軟爪夾持?30㎜×13㎜棒料，外圓車刀平端面，保證110長度。利用粗車--精車順序加工S?34球面、R6圓弧面、R5圓弧面，?23的圓柱及小端 ?30.9㎜、大端?42的圓錐面。再依次在圓錐面上加工三個槽。加工時，應注意控制圓弧加工的刀具半徑，避免發生干涉。車槽工步應該放在最后，從圓錐大端開始車入，這樣容易保證小端的尺寸。

（5）工序5，零件檢驗，按照圖樣要求檢查各部尺寸。以上工藝工裝制定為首件試切加工，通過首件試切，檢測工件的尺寸和表面粗糙度等是否符合零件圖要求，檢驗工藝工裝制定是否合理，并檢驗根據工藝工裝分析編制的加工程序及參數設置的正確性。制定加工工藝是數控加工中的核心環節，直接影響到零件的加工質量及加工精度。通過對多用傳動軸的工藝工裝分析，制訂數控加工工藝規程時，主要涉及如下幾點：

1）工件應便于在數控機床上裝夾，并盡量減少裝夾次數。

2）且刀具易于接近加工部位，便于進刀、退刀、越程和測量。

3）盡量減少刀具換刀和走刀次數。

4）制定最佳走刀路線，盡量減少加工面積及空行程，提高勞動生產率。

5）零件數控加工盡可能采用標準刀具，盡可能減少刀具種類。

6）盡量減少工件條件和刀具的受力變形。

7）零件數控車削加工應便于采用多刀加工或多件加工，對于數控車床一般一次裝夾盡量能加工更多的加工內容，以保證其加工精度。

8）選擇適宜的定位基準，且定位基準至加工面的標注尺寸應便于測量。

[1]袁鋒主編.《數控車床培訓教程》[M].機械工業出版社，2010（01）.

[2]張秀珍，馮偉主編.《數控加工課程設計指導》[M].機械工業出版社，2012（01）.

李秀峰（1967-），女，內蒙古烏蘭察布人，本科，高校講師，教師，研究方向：機械加工。