軸類零件加工策略

2017-04-08 05:56:58吳強(qiáng)

課程教育研究·新教師教學(xué) 2016年5期

吳強(qiáng)

摘要：本文主要闡述在數(shù)控車床上加工軸類零件時(shí)，保證加工質(zhì)量和提高加工效率的方法和手段。

【中圖分類號(hào)】TG519.1-4

軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；它們?cè)跈C(jī)器中用來支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。下面以減速器中的傳動(dòng)軸為例對(duì)軸類零件加工策略進(jìn)行闡述。

一、軸類零件加工的工藝策略：

1、零件圖分析

減速器中的傳動(dòng)軸屬于臺(tái)階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。根據(jù)工作性能與條件，傳動(dòng)軸的主要軸頸，特殊外圓以及特殊軸肩均有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。因此，傳動(dòng)軸的關(guān)鍵工序是特殊要求的軸頸和外圓的加工。

2、確定毛坯

一般傳動(dòng)軸外圓直徑尺寸相差不大，選擇熱軋45圓鋼作毛坯可滿足要求。

3、確定主要表面的加工方法

傳動(dòng)軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于其主要表面的公差等級(jí)較高，表面粗糙度Ra值較小，故車削后還需磨削。

4 、確定定位基準(zhǔn)

傳動(dòng)軸的主要配合表面及軸肩面對(duì)基準(zhǔn)軸線均有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法。

粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。先以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾（有時(shí)在上工步已車外圓處搭中心架），車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。

5、加工階段劃分

各階段劃分大致以熱處理為界。分為粗車（粗車外圓、鉆中心孔等），半精車（半精車各處外圓、臺(tái)階和修研中心孔及次要表面等），粗、精磨（粗、精磨各處外圓）。

6、熱處理工序安排

對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。調(diào)質(zhì)處理一般安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。

綜合上述分析，傳動(dòng)軸的工藝路線如下：

下料→車兩端面，鉆中心孔→粗車各外圓→調(diào)質(zhì)→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗(yàn)。

7、加工尺寸和切削用量

傳動(dòng)軸半粗車余量可取2mm，精車余量可選用，0.4mm，磨削余量可取0.1mm。

車削用量的選擇，一般可由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》或《切削用量手冊(cè)》中選取。

8、擬定工藝過程

定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準(zhǔn)面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。在半精加工外圓時(shí)，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時(shí)加工出各退刀槽、倒角和螺紋；鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銑削加工出來，這樣可保證銑鍵槽時(shí)有較精確的定位基準(zhǔn)，又可避免在精磨后銑鍵槽時(shí)破壞已精加工的外圓表面。在擬定工藝過程時(shí)，應(yīng)考慮檢驗(yàn)工序的安排、檢查項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法的確定。

二、軸類零件加工的編程策略：

利用CAXA制造工程師或Mastercam等CAD＼CAM軟件，按以下步驟進(jìn)行進(jìn)行自動(dòng)編程：

建立軸類零件的幾何模型→加工方案和加工參數(shù)的合理選取（粗精車均選用菱形涂層硬質(zhì)合金外圓刀，副偏角48°，刀尖半徑0.4mm，粗、精車主軸轉(zhuǎn)速n取450r/min，進(jìn)給速度F分別取0.15mm/r或0.05mm/r，吃刀深度ap分別選2mm和0.4mm；加工螺紋用硬質(zhì)合金60°螺紋刀，刀尖半徑0.2mm，主軸轉(zhuǎn)速n取115r/min，吃刀深度ap分別選0.4mm和0.1mm；）→生成刀具軌跡→數(shù)控加工仿真（考慮加工過程的過切和欠切，機(jī)床各部件的干涉和碰撞。）→后置處理生成加工程序。

三、軸類零件加工的加工策略：

1、工件裝夾：直接用三爪卡盤裝夾，調(diào)頭加工；能保證位置精度，尺寸精度和表面質(zhì)量。

2、對(duì)刀：絕大多數(shù)的數(shù)控車床采用手動(dòng)對(duì)刀，其常用方法有定位對(duì)刀法、光學(xué)對(duì)刀法、試切對(duì)刀法。以下以試切對(duì)刀法為例進(jìn)行分析：

（1）、外圓車刀對(duì)刀：先回參考點(diǎn)；然后先用已選好的刀具將工件外圓表面車一刀，保持X向尺寸不變，Z向退刀，按設(shè)置編程零點(diǎn)鍵，CRT屏幕上顯示X、Z坐標(biāo)值都清成零；然后，主軸停轉(zhuǎn)，測(cè)量工件外圓直徑D，進(jìn)刀補(bǔ)輸入界面，輸入所測(cè)量外圓數(shù)值。再將工件端面車一刀，進(jìn)刀補(bǔ)輸入界面，輸入數(shù)值Z =0。系統(tǒng)內(nèi)部完成了編程零點(diǎn)的設(shè)置功能。

（2）、普通外螺紋車刀對(duì)刀方法如下：先用用外圓車刀，把毛坯的端面和外圓車一刀。然后讓主軸轉(zhuǎn)起來。x方向：利用手輪，控制螺紋刀的刀尖往外圓表面上靠近，直到刀尖，貼上工件的外圓，即可停下。進(jìn)刀補(bǔ)輸入界面，輸入所測(cè)量外圓數(shù)值。z方向：用手輪控制螺紋刀刀尖，逼近工件的端面，控制Z軸移動(dòng)，目測(cè)刀尖在工件的右端面上，停下。進(jìn)刀補(bǔ)輸入界面，輸入數(shù)值Z =0。

3、刀具的選擇及安裝：在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控車刀主要根據(jù)數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的刀具安裝尺寸、工件材料、加工類型、加工要求及加工條件從刀具樣本中查表確定，其步驟如下：

（1）、據(jù)粗、精加工要求和加工條件確定刀片的牌號(hào)和幾何槽形；

（2）、根據(jù)刀架尺寸、刀片類型和尺寸選擇刀桿。

在刀具安裝過程中應(yīng)注意以下問題：

（1）、安裝前保證刀桿及刀片定位面清潔，無損傷；

（2）、將刀桿安裝在刀架上時(shí)，應(yīng)保證刀桿方向正確；

（3）、安裝刀具時(shí)需注意使刀尖等高于主軸的回轉(zhuǎn)中心。

（4）、車刀伸出的長(zhǎng)度不超過刀桿厚度的2倍。

（5）裝車刀用的墊片要平整，一般用2-3片厚墊片。各墊片與刀桿正下方，前端與刀座邊緣齊。

（6）車刀裝上后，一般要緊固兩個(gè)螺釘。緊固時(shí)，應(yīng)輪換逐個(gè)擰緊。

4、程序校驗(yàn)：一般有空運(yùn)行、圖形模擬和實(shí)際加工幾種方法。

5、首件試切：主要目的是驗(yàn)證程序編制和刀具選用是否正確。運(yùn)行時(shí)操作者應(yīng)關(guān)閉快速運(yùn)動(dòng)開關(guān)，打開單程序運(yùn)行開關(guān)，使程序單段逐段運(yùn)行；并將手置于暫停開關(guān)上。