典型軸類零件加工工藝分析和加工程序

范艷

（曲靖市麒麟職業技術學校，云南 曲靖 655000）

引言：本設計主要以切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結合數控加工的特點，進行工藝方案分析，機床的選擇，加工路線的確定，數控程序的編制，最終形成可以指導生產的工藝文件。在整個工藝設計過程中，通過分析，確定最佳的工藝方案，使零件的加工成本最低，合理選用定位夾緊方式，使零件加工方便、定位精準、剛性好，合理選用刀具及切削參數，使零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。

一、工藝方案分析

（一）零件圖

（二）零件圖分析

該零件表面由圓柱、順圓弧、槽、螺紋等表面組成。尺寸標注完整，選用毛坯為45#鋼，Φ40×77。無熱處理和硬度要求。

（三）確定加工方法

加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。圖上幾個精度要求較高的尺寸，編程時取平均值，不取其基本尺寸。

通過以上數據分析，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設備采用數控車床。根據加工零件的外形和材料等條件，選用華中HNC-21T 數控機床。

（四）確定加工方案

零件精密表面的加工，常采用粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。先夾持毛坯一端，伸出卡爪30mm，車左端輪廓，左端加工Φ38.Φ34,槽,調頭裝夾已加工Φ38 外圓，右端加工Φ25、SR8,退刀槽4X2，加工螺紋M20X1.5,錐度14°，保證長度。該典型軸加工順序為：預備加工--車端面--粗車左端輪廓--精車左端輪廓--切槽--工件調頭--車右端面--粗車右端輪廓--精車右端輪廓--切槽--粗車螺紋--精車螺紋。

二、工件的裝夾

（一）定位基準的選擇

在制定零件加工的工藝規程時，正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。

（二）定位基準選擇的原則

1.便于裝夾的原則。所選擇的定位基準應能保證定位準確、可靠，定位、夾緊機構簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。

2.基準重合原則。為了避免基準不重合誤差，方便編程，應選用工序基準作為定位基準，盡量使工序基準、定位基準、編程原點三者統一。

3.便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標系已經確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。

以左右端大端面為定位基準。

（三）數控車床常用的裝夾方式

1.在三爪自定心卡盤裝夾。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規則的中、小型工件。

2.在兩頂尖之間裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。

3.用卡盤和頂尖裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準確，應用較廣泛。

4.用心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準確。

（四）確定合理的裝夾方式

裝夾方法：先用三爪自定心卡盤夾毛坯一端，加工左端達到工件精度要求；再工件調頭，用三爪自定心卡盤夾毛坯左端Φ38，再加工右端達到工件精度要求。

三、刀具與切削用量

（一）選擇數控刀具的原則

刀具壽命與切削用量有密切關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據優化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。

（二）確定切削用量

切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。

四、典型軸類零件的加工

（一）技術要求

軸類零件的技術要求主要是徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。

（二）毛坯選擇

采用直徑為40mm，材料45#鋼，在鋸床上按77mm 長度下料。

（三）定位基準選擇

軸類零件外圓表面、內孔、螺紋等表面的同軸度的設計基準一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準重合原則，并且能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多臺外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準。

（四）加工工序的劃分

1.以加工部位分序法。如內形、外形、曲面或平面等。

2.刀具集中分序法。就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。

3.以粗、精加工分序法。對于易發生加工變形的零件，一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。

（五）加工順序的安排

以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復定位次數，換刀次數與挪動壓板次數。

先進行內形內腔加工工序，后進行外形加工工序。

上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。

在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞小的工序。

1.選擇機床設備。

根據零件圖樣要求，選用經濟型數控車床即可達到要求。華中HNC-21T 型數控臥式車床。

2.選擇刀具。

根據加工要求，選用三把刀具，T01 為粗精加工90°外圓車刀，T02 為切槽刀,刀寬5mm，T03 為螺紋刀，T04 為切槽刀，刀寬4mm。同時把三把刀在自動換刀刀架上安裝好，且都對好刀，把它們的刀偏值輸入相應的刀具參數中。

3.機械加工工序卡（材料φ40×77mm）。

（1）裝夾毛坯右端，伸出長度30mm,粗、精車削工件左端外形。粗車：S500 F0.15 ap1.2mm；精車：S1500 F0.05 ap0.5mm

（2）換切槽刀，切槽。S500 F0.03 ap3mm

（3）掉頭裝夾φ28 外圓，粗、精車工件右端外形。粗車：S500 F0.15 ap 1.2mm；精車：S1500 F0.05 ap 0.5mm

（4）換切槽刀，切槽。S500

（5）換螺紋刀，切M20×1.5 螺紋。

4.確定切削用量。

切削用量的具體數值應根據該機床性能、相關的手冊并結合實際經驗確定，詳見加工程序。

5.確定工件坐標系、對刀點和換刀點。

加工左端,以工件左端面與軸心線的交點O 為工件原點，建立XOZ 工件坐標系。

加工右端,以工件右端面與軸心線的交點O 為工件原點，建立XOZ 工件坐標系。

采用手動試切對刀方法,把點O 作為對刀點。換刀點設置在工件坐標系下X100、Z100 處。

6.編寫程序（該程序用于華中HNC-21T 車床）。

按該機床規定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。

結束語

經過設計加工工藝方案，進一步了解工件定位的基本原理、定位方式與定位元件，以及數控機床夾具的種類與特點，數控加工夾具的選擇方法有了更深的理解；經過編制零件的加工程序，基本熟悉數控編程的主要內容及步驟、編程的種類、程序的結構與格式。