某套類零件數(shù)控車削工藝分析與加工

吳靜濤,陸德光

(貴州裝備制造職業(yè)學(xué)院,貴州 貴陽 551400)

0 引言

在機(jī)器中套類零件應(yīng)用廣泛，主要起支承和導(dǎo)向作用，套類零件主要由端面、外圓、內(nèi)孔、臺階面、槽等組成，是回轉(zhuǎn)體零件。套類零件與軸類零件相比，加工難度較大：

1)內(nèi)孔加工不便于觀察和尺寸測量，難以保證加工精度要求。

2)由于內(nèi)孔的加工，內(nèi)孔刀具需深入內(nèi)孔中，會導(dǎo)致刀桿剛性變差，刀具易產(chǎn)生振動、讓刀困難等現(xiàn)象。

3)內(nèi)孔加工排屑較困難，切削液難以進(jìn)入。

4)套類零件因有內(nèi)孔、壁薄、外形有槽，裝夾受力易導(dǎo)致零件變形。

因此，在套類零件的實(shí)際裝夾過程中可做一些改進(jìn)。

如圖1所示，為某軸套零件圖，需在數(shù)控車床上加工，文章分析數(shù)控車削加工工藝并進(jìn)行車削加工。

1 零件圖樣分析

該軸套零件與軸連接，與外螺紋形成配合，構(gòu)成傳動轉(zhuǎn)矩和動力的裝置。在數(shù)控車削過程中，要求保證關(guān)鍵配合尺寸，才能與連接件形成良好配合。

1.1 零件形狀分析

從零件圖中可看出，該零件外圓有2個臺階，有1個槽，其中左端9mm長壁薄。零件內(nèi)孔左端呈臺階狀、右端有內(nèi)螺紋。

1.2 精度技術(shù)分析

零件圖中，外圓精度要求較高且四段要求不一，公差在0.033-0.046mm之間，外圓表面粗糙度值1.6um，各段長度均有公差要求。內(nèi)孔長度24mm、15mm有公差要求，內(nèi)孔φ56mm有公差要求，內(nèi)螺紋M30×1.5-6H。左右兩端面平行度要求0.15um。重要尺寸精度如表1所示。

表1 零件圖精度技術(shù)分析表

綜合以上分析，該零件尺寸標(biāo)注準(zhǔn)確合理，各段精度技術(shù)符合數(shù)控車床加工特點(diǎn)。

1.3 尺寸標(biāo)注分析

該零件圖的標(biāo)注以左端的設(shè)計基準(zhǔn)為起點(diǎn)呈線性分布，便于繪圖和計算，因此該零件的加工可選擇手工編寫程序和軟件編寫程序兩種方式。

2 零件結(jié)構(gòu)工藝分析

零件的結(jié)構(gòu)工藝分析是指在現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備條件下，能加工出零件圖中的形狀結(jié)構(gòu)，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。該零件外形凹凸有槽，表面粗糙度值為1.6um，內(nèi)孔有螺紋無螺紋處呈臺階狀，總體有利于裝夾，用數(shù)控車床加工能滿足加工要求。

3 零件毛坯的工藝分析

該零件毛坯材料按要求，選用?80×48鋁材，不做其他處理工藝。裝夾方案如下：

1)夾毛坯，伸長25mm，粗、精加工零件右端外圓?62、?76致圖樣尺寸，粗精加工內(nèi)孔致?30。

2)調(diào)頭裝夾?62，找正，粗、精加工外圓，保證總長，切槽。

3)車內(nèi)螺紋M30×1.5-6H。

4 零件加工工藝路線

4.1 加工路線分析

下料→鉆孔→粗車右端外圓→精車右端外圓→粗加工孔→精加工孔→調(diào)頭裝夾→粗車左端外圓→精車左端外圓→粗、精車槽→車內(nèi)螺紋。擬定零件加工路線時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1)零件粗、精車應(yīng)盡量一次裝夾完成，避免應(yīng)多次裝夾定位基準(zhǔn)不一致，產(chǎn)生誤差積累。

2)為提高生產(chǎn)效率，減少加工時間，擬定零件加工路線要考慮減少換刀次數(shù)，同一把到應(yīng)集中安排加工統(tǒng)一工序結(jié)束再換刀加工下一道工序。

3)數(shù)控車削應(yīng)遵循以下原則：粗車外圓臺階遵循從大到小、由遠(yuǎn)及近的原則；粗車內(nèi)孔臺階遵循從小到大、由遠(yuǎn)及近的原則。精車外圓臺階遵循從小到大、由近及遠(yuǎn)的原則；精車內(nèi)孔臺階遵循從大到小、由近及遠(yuǎn)的原則。

4.2 裝夾基準(zhǔn)分析

基準(zhǔn)分為設(shè)計基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)，裝夾時有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)定位之分。所謂粗基準(zhǔn)就是指任何加工而選擇為裝夾定位的基準(zhǔn)，選擇粗基準(zhǔn)時，首先應(yīng)考慮加工表面與不加工面的相互位置精度，一般以不加工表面為粗基準(zhǔn)定位；其次應(yīng)考慮零件重要表面的余量要均勻，則應(yīng)選擇該表面的毛坯作為粗基準(zhǔn)；第三，粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)表面平整、無缺陷、無鍛造飛邊、無鑄澆口、尺寸足夠的部位，才能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠，同時也應(yīng)考慮裝夾操作方便利于夾緊工件；第四，粗基準(zhǔn)不能重復(fù)使用，只能采用一次，若重復(fù)使用會產(chǎn)生誤差疊加影響零件加工精度。

所謂精基準(zhǔn)定位是以處理過的較光滑或已經(jīng)被加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，選擇精基準(zhǔn)定位應(yīng)考慮以下幾個原則：

1)基準(zhǔn)重合原則。盡可能選擇已加工的表面作為基準(zhǔn)定位，并且應(yīng)考慮與設(shè)計基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)一致。

2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。選擇定位基準(zhǔn)時，應(yīng)考慮盡可能少選擇基準(zhǔn)，把基準(zhǔn)集中統(tǒng)一起來，利于減少誤差積累保證加工精度。

3)互為基準(zhǔn)原則。以前后兩道工序之間相互作為基準(zhǔn)。

4)自為基準(zhǔn)原則。加工某表面時，以該表面作為基準(zhǔn)，通過找正的方式來達(dá)到定位要求。

5)便于裝夾原則。所選擇的精基準(zhǔn)便于工件的安裝、夾具的夾緊，操作方便簡單、可靠。

從零件圖來看，結(jié)合工藝分析，應(yīng)先以圓柱毛坯為粗基準(zhǔn)進(jìn)行定位，在以加工面為精基準(zhǔn)定位，有利于保證零件精度。

4.3 工序與加工階段分析

工序集中和工序分散屬于工序劃分的兩種類型。工序集中是指在每一道工序中包含多個工步內(nèi)容，減少了總的工序數(shù)量，其優(yōu)點(diǎn)是：可有效提高機(jī)床的利用率，節(jié)約時間，避免工件多次搬運(yùn)；便于生產(chǎn)管理，減少生產(chǎn)廠房的面積；能保證工件的位置精度要求。

工序分散是指在每一道工序中包含的較少的工步內(nèi)容，總的工序數(shù)量增加，工序分散的特點(diǎn)是：每道工序的內(nèi)容較少，使用的設(shè)備和工藝裝備較為簡單，對工件調(diào)整、對刀要求不高，對技術(shù)工人操作水平要求不高。

大批量生產(chǎn)中的流水作業(yè)、自動線生產(chǎn)采用工序分散，而多品種、中小批量生產(chǎn)，為適應(yīng)快速轉(zhuǎn)換和生產(chǎn)管理，通常采用工序集中。隨著市場需求逐漸向個性化、多樣化發(fā)展，對產(chǎn)品的要求提出了更高的要求，為滿足市場需求和生產(chǎn)轉(zhuǎn)換、管理的新趨勢，工序集中的生產(chǎn)方式將越來越重要。

一般而言，劃分加工階段有以下幾個原因：

1) 保證加工質(zhì)量。在粗加工時，夾緊力大，切削力大，切削熱大，容易引起變形，劃分加工階段可以消除粗加工引起的變形。

2) 合理使用設(shè)備。粗加工設(shè)備功率大，剛性好，切削用量大，但精度低，不適合加工精度高的零件；精加工設(shè)備功率小，剛性較好，但精度高，適合加工精度高的零件。

3) 及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。在粗加工時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，可以及時修補(bǔ)或報廢，以免后續(xù)浪費(fèi)工時和加工費(fèi)用。

4) 便于安排熱處理工序。

為了達(dá)到零件精度要求，需要對機(jī)械加工分為幾個階段：

1) 粗加工階段?？焖偃コ嘤嗟募庸び嗔浚岣呱a(chǎn)效率是粗加工階段的原則。

2) 半精加工階段。為防止因粗加工留下誤差或缺陷，需進(jìn)行半精加工，目的是為精加工做準(zhǔn)備。

3) 精加工階段。這一階段需要按照圖樣尺寸的要求加工，以保證零件的尺寸、形狀和精度達(dá)到規(guī)定的要求。

5 刀具、量具的準(zhǔn)備

選擇數(shù)控刀具時需綜合考慮機(jī)床的自動化程度、工序加工內(nèi)容、零件材料的切削性能等因素，總體上要選擇剛度好、強(qiáng)度高，高精度和較高可靠性和耐用性，具有較好的斷屑和排屑能力，便于裝夾的刀具。根據(jù)圖樣的特點(diǎn)，如圖2所示，選擇35°外圓車刀、3mm寬切槽刀、內(nèi)孔車刀、內(nèi)螺紋車刀。

選擇內(nèi)孔車刀時，應(yīng)注意刀桿的直徑和長度與零件內(nèi)孔尺寸之間的關(guān)系。

5.1 刀具的選擇

如表2所示，為該套類零件刀具準(zhǔn)備卡片表。

表2 刀具準(zhǔn)備卡片表

5.2 量具的準(zhǔn)備

如表3所示，為該零件的量具準(zhǔn)備

表3 量具準(zhǔn)備卡片表

6 零件數(shù)控車削加工工藝

該零件的徑向尺寸比軸向零件大，而且要求加工外圓、端面、內(nèi)孔及內(nèi)螺紋，根據(jù)零件特征，還需調(diào)頭裝夾，裝夾部位為薄壁，為保證零件不變形，對裝夾要求較高，對操作人員技術(shù)水平要求較高。

6.1 零件車削加工工藝

如表4所示，為該零件車削加工工藝表。

表4 零件車削加工工藝表

6.2 編制零件加工程序

如表5所示，為該零件左端車削加工程序。

表5 零件左端車削加工程序(手工)

7 套類零件的測量

套類零件檢測主要點(diǎn)，外圓尺寸、內(nèi)孔尺寸、內(nèi)螺紋、溝槽等，選取的測量方法應(yīng)便于操作且滿足零件圖樣精度要求，選取的量具應(yīng)與圖樣尺寸匹配、數(shù)量要求齊全。如果零件精度要求較高，應(yīng)選用千分尺、塞規(guī)進(jìn)行測量，如果零件精度要求不高，則選用游標(biāo)卡尺測量。從該零件的圖樣尺寸分析來看，外圓直徑尺寸應(yīng)選擇外徑千分尺測量，內(nèi)螺紋選擇塞規(guī)，內(nèi)孔選擇內(nèi)徑千分尺，外圓槽還可以選擇量塊(見圖3、4)。

8 結(jié)語

套類零件是典型零件之一，其加工難度較大，特別是薄壁套類零件，加工過程中更容易產(chǎn)生變形，難以保證加工精度。在加工套類零件時，首先應(yīng)仔細(xì)分析零件圖樣尺寸、對零件的結(jié)構(gòu)工藝進(jìn)行分析，再擬定合理的加工路線和定位，合理選擇刀具和量具，合理選擇測量工具，才能加工出符合精度要求的合格零件。