復雜軸類組合件數控加工工藝方案優選研究

摘 要：工藝設計是一項復雜和不確定的活動，不僅受到企業資源、經濟條件和技術條件等因素的限制，對設計人員的水平和經驗也有較高要求。本文以回轉類零件中的復雜軸類組合件為研究對象，通過制定不同的加工工藝，并分組進行試驗加工，得出此類零件加工通用的最佳工藝方案，從而提升該類零件的數控加工質量、效率并減小對機床的損耗。

關鍵詞：復雜軸類;組合件;數控加工;工藝方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.003

數控加工工藝的確定是零件加工的重要環節，工藝方案的好壞直接影響機床效率的發揮和零件的加工質量，在實際教學和生產中應特別重視。

復雜軸類組合件加工一般都是在數控機床上進行的，其加工工藝對機床、夾具、刀具等都有一定的要求，同時也要求加工方法的合理，若加工方法不合理，在切削過程中就會引起一系列不必要的麻煩，從而加重操作人員的工作量、加大操作人員的加工難度、破壞加工質量。在加工方法的選擇中要盡可能的提高操作人員、機床的使用效率，提高加工工件的表面質量。因此，必須研究合理的加工方法，以提高加工質量、加工效率、減小機床的損耗。

本文以回轉類零件中的復雜軸類組合件為研究對象，通過制定不同的加工工藝，并分組進行試驗加工，得出此類零件加工通常采用的最佳工藝方案，從而提升該類零件的加工質量、效率及減小機床的損耗。

1 試驗用加工零件圖

零件圖工藝分析：該配合件由件1和件2兩部分組成，零件表面分別由外球面：mm;內外橢球面;圓錐面：要求斜面度∠1：3;內外圓柱面及內外螺紋等表面組成，要求的配合部位有3處，分別如圖3、圖4、圖5所示，其中、、等多個直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件圖尺寸標注完整，無不清楚的地方。符合數控加工尺寸標注要求;輪廓描述清楚完整;基于教學考慮，零件材料采用直徑為70mmPVC棒料，加工切削性能較好，無熱處理和硬度要求。

2 試驗條件

刀具：內、外圓車刀，內、外螺紋刀，內、外圓切斷刀;

機床：華中數控車床。

3 試驗方案

（1）分兩大組：單獨加工和整體加工兩組。

（2）每大組分3個小組分別進行實驗加工。

方案一：單獨加工

1）先對件一的左端加工，如圖2所示;再加工件一右端部分（包括內螺紋），如圖3所示。

2）先對件二的右端（包括螺紋）進行加工，如圖4所示;再加工件二右端外球面，內橢球部分，如圖5所示。

（3）加工完成。

方案二、整體加工

1）件一內螺紋加工，如圖6所示;件2外螺紋加工，如圖7所示。然后要控制好件一的長度，以便于下一工步（旋合內外螺紋，從件一右端加工）加工。

2）整體加工部分外輪廓，先加整體工件右端即件一的右端部分，如圖8所示;之后，拆卸分開件一及件二;然后，調頭裝夾加工件二的右端外球面及內橢球部分，如圖9所示。

3）完成加工。

4 檢測結果及分析

4.1 檢測情況

兩組零件加工完畢后（圖10為試驗所加工工件），分別進行配合檢驗及尺寸檢測。

首先檢測mm內、外球及相應圓柱面的配合情況，如圖11所示;然后檢測內外螺紋的配合及∠1：3斜面度的配合情況，如圖12所示;最后檢測內外橢球面的配合情況及mm外球面的配合情況，內容如圖13所示。

單獨加工及整體加工各個小組檢測結果分析如下表所示：

4.2 圖表及數據分析

整體長度：根據圖14可以看出，整體長度保證情況較好。由于整體加工由于長度只需要保證一次，因此在多次實驗后得到的精度更高;而單獨加工由于長度需要兩次精確保證及一次整體長度保證，故加工的平均精度不如整體加工好。

配合方面：根據圖15及圖16可以看出，整體加工出的3組配合件配合性能較單獨加工出的3組配合性明顯好，尤其是mm內、外球及相應圓柱面的配合。

加工效率：整體加工因輔助時間有效縮短，如斜面配合不必反復試切削加工，故整體加工時間縮短;單獨加工由于輔助時間較長，故整個零件加工時間長。

加工難易：整體加工方案在三爪卡盤上裝夾工件后，由于外伸長度較長，易出現較大擺動，通常需要使用頂尖，對加工的難度有所提升;而單獨加工時外伸長度較短，外伸部分同軸度易于保證，但是由于是分開加工，所以配合部分需要做多次調試配合檢驗。

5 總結

本文以回轉類零件中的復雜軸類組合件為研究對象，通過制定不同的加工工藝，并分組進行試驗加工，得出此類零件加工通常采用的最佳工藝方案：

（1）可配合加工的部位優先配合加工;

（2）螺紋配合的軸類配合件優先加工內外螺紋后再配合加工;

（3）整體加工因工件組合后長度較長，易出現較大擺動，可考慮使用頂尖。

作者簡介：李國偉（1976-），男，河南安陽人，碩士，副教授，研究方向：數控技術及其教學研究。