CNC6140D車床加工多階梯軸的工藝探討

摘 要：軸類零件主要用于帶動齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動零件的轉動以傳遞力矩和承載負荷。多階梯軸承類零件屬于同心轉動零件，一般由同心圓體軸的內外圓面、圓錐外圓面、內孔和牙型螺紋及相應的端面所構成。根據加工零件形狀的不同，多階梯軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。本論文所加工的零件—— 典型軸類零件則屬于階梯軸。

關鍵詞：多階梯 工藝 軸類零件

中圖分類號：TG51 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0108-01

1 軸類零件的加工要求和方法

1.1 多階梯軸類零件加工方案的選擇方法

同心柱體外圓加工的方法很多，加工路線可總結為四條。

（1）粗加工—半精加工—精加工。對于一般加工材料，這是常用于外圓面加工使用的工藝方法之一；（2）粗加工—半精加工—粗磨—精磨；（3）粗加工—半精加工—精加工—金剛石磨。對于有色金屬，用磨削加工通常達不到所要求的精度，因為有色金屬一般軟度比較大，沙粒容易堵塞空隙，因此其最終工序大多采用精加工和金剛石磨進行精細度的精加工；（4）粗加工—半精加工—粗磨—精磨—光整加工。一般用于黑色金屬材料的淬硬零件和精度要求高的加工工藝。

1.2 多階梯軸類零件加工的技術要求

尺寸精度。多階梯軸類零件的主要軸頸面常為兩類，一類是與軸承的內延配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5～IT7；另一類是與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為IT6～IT9。

表面粗糙度。多階梯軸的加工表面一般都有一定粗糙度的要求，粗糙程度主要根據零件加工的難度和成本來確定。

2 多階梯軸類零件加工的技術工藝

2.1 鏜孔工藝

根據工件的加工要求，可選擇三種鏜削方案。

第一種方案：工件鉆孔—擴孔后，安裝多刃鏜刀，鏜孔后再倒角。多刃鏜刀鏜孔，鏜刀片是浮動的，兩個對稱的切削刃產生的切削力，自動平衡其位置。（1）加工質量較高刀片浮動可抵償偏擺引起不良影響較寬的修光刃可減少孔壁粗糙度值。（2）生產率較高，兩刀刃同時工作，故生產率較高。（3）刀具成本較單刃鏜刀高浮動鏜刀主要用于批量生產，精加工箱體零件上直徑較大的孔。（4）對機床性能要求較高，兩個刀具同時加工使切削力增大，但如果遇到機床加工能力有限的情況，可能導致引起切削振動，影響加工零件精度和粗糙度要求。

第二種方案：在同一根鏜桿上安排粗、精切鏜刀來承擔零件余量的切除，加工時兩把鏜刀都不能同時進行工作。采用這種方案雖然可以大幅度降低切削力，但鏜桿長度增加了兩倍，對鏜桿的韌性和強度要求較高，與此同時由于不能兩把刀具同時工作，單件加工工時也就增加了一倍，降低了生產效率。

第三種方案：重新增加一臺機床，即增加一臺半精鏜床來承擔零件余量的精加工。該方案雖然可以解決加工效率、不削弱鏜桿的剛性和強度，也不存在切削力過大的問題，但工件加工成本太高。

2.2 螺紋加工工藝

2.2.1 加工螺紋前的尺寸分析

數控車床對螺紋的加工需要非常準確地對工件進行尺寸分析，加工螺紋所需的尺寸計算分析主要包括以下兩個方面：（1）螺紋加工前原件的材質、規則度、直徑等。考慮螺紋加工牙型的膨脹量。（2）螺紋加工進刀量。螺紋加進刀量可以參考螺紋底徑，即螺紋刀最終進刀位置。螺紋小徑為：大徑-2倍牙高；牙高=0.54P（P為螺距）。

2.2.2 多階梯軸類螺紋的編程加工

就現在的機械加工現狀來看，針對中國廣泛使用的數控車床，螺紋切削一般有三種加工方案：G32直進式切削方法、G76斜進式切削方法和G82直進式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法也相應有所區別。我們在操作使用上要對材料的性質、粗糙度、規則度及加工要求等進行綜合分析，爭取加工出精度高的零件。

2.2.3 綜合分析加工粗料

零件的加工程序要嚴格控制，對設計全面掌握，精確到每一步，這樣加工出來的零件才能完全符合設計要求。數控車削加工應注意以下幾方面：（1）構成零件輪廓的幾何條件。運用手工編程來進行車削加工中時，必須計算精確每個節點的坐標；運用自動編程加工時，必須對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定位。在零件圖的分析方面應注意：①零件圖上有無遺漏掉某些必須有的尺寸，導致其幾何條件不完整，影響到零件輪廓的構成；②零件圖上的圖線位置或尺寸標注是否清晰；③零件圖上給定的幾何條件是否合理，減少數學處理難度。④零件圖上尺寸標注方法應針對相應的數控車床加工特點，須以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。（2）分析零件圖樣尺寸精度的要求，與此同時進行一些尺寸的換算。在利用數控車床車削零件時，常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的中間值作為編程的尺寸依據。（3）形狀及位置精度的要求。加工時要按照加工各種要求確定零件的定位基準點和測量基準點，還要根據不同數控車床的特殊需要進行一些技術性的特殊處理，以便精準的控制零件的形狀和位置精度。

3 結語

CNC6140D車床加工多階梯軸的工藝規程及確定加工路線的方法較為多樣、靈活，在加工時對數控機床性能的檢測及加工工藝的選擇上主要必須對加工對象的不同區別對待，進行深層次的分析，對加工對象和技術要求能否達到設計所規定的要求非常重要。

參考文獻

[1]龐浩.數控加工工藝[M].浙江大學出版社，2005.

[2]余英良.數控加工編程與操作[M].高等教育出版社，2003.