軸類零件加工策略

2017-04-08 05:56:58吳強

課程教育研究·新教師教學 2016年5期

吳強

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

【中圖分類號】TG519.1-4

軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結構形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉矩或運動。下面以減速器中的傳動軸為例對軸類零件加工策略進行闡述。

一、軸類零件加工的工藝策略：

1、零件圖分析

減速器中的傳動軸屬于臺階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。根據工作性能與條件，傳動軸的主要軸頸，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，傳動軸的關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

傳動軸大都是回轉表面，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

傳動軸的主要配合表面及軸肩面對基準軸線均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法。

粗基準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，加工一個端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾（有時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

對于傳動軸，正火、調質和表面淬火用得較多。調質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，傳動軸的工藝路線如下：

下料→車兩端面，鉆中心孔→粗車各外圓→調質→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。

7、加工尺寸和切削用量

傳動軸半粗車余量可取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《機械加工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取。

8、擬定工藝過程

定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工，在調質之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調質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面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。在半精加工外圓時，應車到圖樣規定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋；鍵槽應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有較精確的定位基準，又可避免在精磨后銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。在擬定工藝過程時，應考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。

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，按以下步驟進行進行自動編程：

建立軸類零件的幾何模型→加工方案和加工參數的合理選?。ù志嚲x用菱形涂層硬質合金外圓刀，副偏角48°，刀尖半徑0.4mm，粗、精車主軸轉速n取450r/min，進給速度F分別取0.15mm/r或0.05mm/r，吃刀深度ap分別選2mm和0.4mm；加工螺紋用硬質合金60°螺紋刀，刀尖半徑0.2mm，主軸轉速n取115r/min，吃刀深度ap分別選0.4mm和0.1mm；）→生成刀具軌跡→數控加工仿真（考慮加工過程的過切和欠切，機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，調頭加工；能保證位置精度，尺寸精度和表面質量。

2、對刀：絕大多數的數控車床采用手動對刀，其常用方法有定位對刀法、光學對刀法、試切對刀法。以下以試切對刀法為例進行分析：

（1）、外圓車刀對刀：先回參考點；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，按設置編程零點鍵，CRT屏幕上顯示X、Z坐標值都清成零；然后，主軸停轉，測量工件外圓直徑D，進刀補輸入界面，輸入所測量外圓數值。再將工件端面車一刀，進刀補輸入界面，輸入數值Z =0。系統內部完成了編程零點的設置功能。

（2）、普通外螺紋車刀對刀方法如下：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。進刀補輸入界面，輸入所測量外圓數值。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，目測刀尖在工件的右端面上，停下。進刀補輸入界面，輸入數值Z =0。

3、刀具的選擇及安裝：在實際生產中，數控車刀主要根據數控車床回轉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）、據粗、精加工要求和加工條件確定刀片的牌號和幾何槽形；

（2）、根據刀架尺寸、刀片類型和尺寸選擇刀桿。

在刀具安裝過程中應注意以下問題：

（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，應保證刀桿方向正確；

（3）、安裝刀具時需注意使刀尖等高于主軸的回轉中心。

（4）、車刀伸出的長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，一般要緊固兩個螺釘。緊固時，應輪換逐個擰緊。

4、程序校驗：一般有空運行、圖形模擬和實際加工幾種方法。

5、首件試切：主要目的是驗證程序編制和刀具選用是否正確。運行時操作者應關閉快速運動開關，打開單程序運行開關，使程序單段逐段運行；并將手置于暫停開關上。