農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工分析

［摘 要］在機(jī)械化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械對于推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展有著重要影響。在此過程中，基軸制孔系零件數(shù)控加工過程中的質(zhì)量控制尤為重要。文章分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件的特點(diǎn)，同時(shí)以實(shí)際案例為基礎(chǔ)，分析了孔系零件數(shù)控加工過程中孔軸配合的選擇、基面選擇及具體數(shù)控加工流程，以期為提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備安裝質(zhì)量提供借鑒意義，推動(dòng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)進(jìn)程。

［關(guān)鍵詞］農(nóng)業(yè)機(jī)械；基軸制；孔系零件；數(shù)控加工；孔軸配合

［中圖分類號］TG659 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0078–03

數(shù)控加工是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，其通過數(shù)字化控制機(jī)床來實(shí)現(xiàn)對零件的加工。相較于傳統(tǒng)加工方式，數(shù)控加工具有高精度、高效率、高靈活性等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。而農(nóng)業(yè)機(jī)械中，基軸制孔系零件的加工精確度對于機(jī)械的整體性能有著直接的影響。因此，探究農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工的流程與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于提高孔系零件質(zhì)量有著重要影響。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件的特點(diǎn)

基軸制孔系零件是農(nóng)業(yè)機(jī)械中至關(guān)重要的一部分，其以軸線為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)有一個(gè)或多個(gè)高精度孔。這些孔的精度要求非常嚴(yán)格，不僅需要保證孔的尺寸精度，孔的位置精度也必須精確無誤。

除了精度要求外，基軸制孔系零件還需要具備承受較大載荷的能力。農(nóng)業(yè)機(jī)械經(jīng)常需要面對各種復(fù)雜和惡劣的工作環(huán)境，如泥土、灰塵、振動(dòng)等，因此基軸制孔系零件必須具備足夠的強(qiáng)度和硬度，以確保在長時(shí)間的工作中不會出現(xiàn)疲勞或損壞。

此外，對于某些特定的應(yīng)用，基軸制孔系零件還需要具備抗腐蝕、耐磨、抗高溫等特性。例如，在某些農(nóng)業(yè)機(jī)械中，零件可能會接觸到化學(xué)物質(zhì)或腐蝕性物質(zhì)，因此需要具有抗腐蝕能力。而在其他情況下，零件可能會受到高速或高溫的影響，因此需要具有耐磨和抗高溫特性。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工

2.1 孔軸配合工藝分析

在農(nóng)業(yè)機(jī)械基軸制孔系零件的加工過程中，為了滿足不同的使用需求和保證零件的性能與質(zhì)量，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的配合方式。間隙配合、過渡配合及過盈配合是3 種基本的配合方式，各有其特點(diǎn)和適用場景。

2.1.1 間隙配合

間隙配合是指孔的公差帶在軸的公差帶之上，即有間隙的配合（圖1）。在農(nóng)用機(jī)械中，間隙配合常用于一些需要精確控制運(yùn)動(dòng)部件相對位置的場合，如控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)配合、液壓系統(tǒng)的油路密封等。

2.1.2 過渡配合

過渡配合是指孔的公差與軸的公差之和為正值或零值，即孔軸之間存在一定的摩擦力。在農(nóng)用機(jī)械中，過渡配合主要用于定位精確并要求拆卸的相對靜止的聯(lián)接，如滾動(dòng)軸承內(nèi)徑與軸的聯(lián)接。

2.1.3 過盈配合

過盈配合是指孔的尺寸減去軸的尺寸所得值為負(fù)，即孔軸之間存在過盈量（圖2）。在農(nóng)用機(jī)械中，過盈配合常用于軸承與軸頸、襯套孔與襯套、齒輪孔與芯軸等部件的連接。

2.2 基面的選擇

在農(nóng)業(yè)機(jī)械的制造過程中，基軸制孔系零件的數(shù)控加工是至關(guān)重要的一環(huán)，需要選擇合適的基面，以確保加工過程的順利和零件的高質(zhì)量。在選擇基面時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)因素。

（1）零件的幾何形狀和尺寸。基面的選擇應(yīng)與零件的幾何形狀和尺寸相適應(yīng)，以確保加工過程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

（2）刀具的類型和尺寸。刀具的類型和尺寸會影響基面的選擇。一般來說，較大的刀具需要較大的基面，可確保其穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）加工的要求和精度。基面的選擇應(yīng)滿足加工要求和精度要求。例如，對于高精度的零件，需要選擇更精確的基面以確保加工精度。

在考慮以上因素后，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的基面。一般來說，通常會選擇具有較大面積且平整的基面，以確保刀具的穩(wěn)定運(yùn)行和加工過程的順利。另外，從基面本身的角度出發(fā)，還需要考慮以下因素。

（1）基面的平整度。需要確保其平整度符合要求。

（2）基面的穩(wěn)定性。需要選擇穩(wěn)定的基面，以確保加工過程的順利。

（3）基面的適應(yīng)性。在選擇基面時(shí)，需要考慮其適應(yīng)性，以確保其能夠滿足不同加工條件和不同零件的需求。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工案例

3.1 零件基本信息

本次待加工零件設(shè)計(jì)如圖3 所示。

3.2 零件圖紙分析

本次加工的零件是一個(gè)基軸制零件，其材料為45 號鋼。根據(jù)圖紙要求，該零件的外圓柱尺寸為Φ60 mm，孔直徑為40 mm。此外，零件的毛坯尺寸為Φ65 mm×Φ45 mm×L30 mm。零件表面無特殊要求，只需保證尺寸精度和表面粗糙度即可（Φ40+0.025 0 ）。

3.3 數(shù)控加工方案及加工路線設(shè)計(jì)

以零件右端面中心0 作為坐標(biāo)系原點(diǎn)，設(shè)定工件坐標(biāo)系。根據(jù)零件尺寸精度及技術(shù)要求，將粗、精加工分開來考慮，確定的加工工藝路線如下。

3.3.1 粗加工階段

（1）選擇合適的毛坯，并進(jìn)行預(yù)處理，如去除毛刺、氧化皮等。

（2）利用數(shù)控銑床對零件進(jìn)行粗加工，去除大部分余量，同時(shí)保證零件的基本形狀和尺寸精度。

（3）熱處理后進(jìn)行表面處理，如噴丸、振動(dòng)時(shí)效等，以提高表面硬度和降低內(nèi)應(yīng)力。

3.3.2 精加工階段

（1）以零件右端面中心0 作為坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)定工件坐標(biāo)系。

（2）利用數(shù)控銑床對零件進(jìn)行精加工，保證零件的形狀、尺寸精度及表面粗糙度要求（3）進(jìn)行最終的熱處理，如滲碳淬火、氮化等，以提高零件的耐磨性和耐腐蝕性。

（4）進(jìn)行表面處理，如拋光、鍍鉻等，以提高零件的表面光潔度和抗腐蝕性能。

（5）對零件進(jìn)行清洗和檢驗(yàn)，確保其符合技術(shù)要求。

3.3.3 零件裝夾與夾具選擇

在加工過程中，采用了機(jī)床本身的標(biāo)準(zhǔn)卡盤來固定毛坯。為了確保夾緊效果和找正精度，本次加工將毛坯伸出三爪盤外30 mm 左右，并使用相應(yīng)的找正工具對毛坯進(jìn)行了找正和夾緊。

在具體操作中，先將機(jī)床卡盤的3 個(gè)爪打開，然后將毛坯放置在卡盤中央，并使用扳手等工具將3 個(gè)爪夾緊毛坯。在夾緊過程中，需要注意觀察毛坯的位置是否正確，并隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

在找正過程中，使用數(shù)控機(jī)床的在線檢測工具進(jìn)行“數(shù)字找正”。其主要是通過測量和比較零件的實(shí)際位置與理想位置之間的差異來進(jìn)行找正。具體來講，該系統(tǒng)先使用高精度的測量探頭對零件的幾何形狀、尺寸及位置進(jìn)行精確測量。然后，通過計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，將測量得到的數(shù)據(jù)與零件的理想位置進(jìn)行比較，得出偏移量。這些偏移量包括平移、旋轉(zhuǎn)等坐標(biāo)變換，用以反映零件在實(shí)際坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置。利用該系統(tǒng)進(jìn)行校正，能夠顯著提高加工精度，縮短加工周期，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，以及便于數(shù)據(jù)分析。其基本結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

通過采用機(jī)床本身的標(biāo)準(zhǔn)卡盤與找正工具進(jìn)行找正和夾緊，能夠有效保證毛坯的位置精度和穩(wěn)定性，從而提高加工的精度和質(zhì)量。同時(shí)，還采用了先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床和工裝夾具等設(shè)備，進(jìn)一步提高了加工效率并減少了誤差，最終制造出了符合要求的基軸制孔系零件。

3.3.4 刀具選擇

（1）端面切削。選用硬度為90° 的1 號硬質(zhì)合金機(jī)夾偏刀。該刀具具有較好的耐高溫性能和切削性能，能夠滿足端面切削的要求。

（2）鏜孔。選用硬度為90° 的2 號硬質(zhì)合金機(jī)夾鏜刀。該刀具具有較高的切削速度和進(jìn)給速度，能夠保證孔的尺寸精度和表面粗糙度要求。

（3）切斷。選用2 號硬質(zhì)合金機(jī)夾切斷刀，刀片寬度為4 mm。該刀具具有較高的進(jìn)給速度，能夠保證切斷面的平整度和尺寸精度要求。

3.3.5 切削用量控制

切削用量是數(shù)控加工中的重要參數(shù)，包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削深度。

通常，提高主軸轉(zhuǎn)速和降低進(jìn)給速度有助于提高加工精度和刀具耐用度。在高主軸轉(zhuǎn)速下，切削力減小，切削溫度降低，有利于提高刀具的耐用度。相反，降低主軸轉(zhuǎn)速和增加進(jìn)給速度可能會降低加工精度和刀具耐用度。在低主軸轉(zhuǎn)速下，切削力增大，切削溫度升高，會加速刀具的磨損。而高進(jìn)給速度雖然可以減少加工時(shí)間，但會導(dǎo)致刀具在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的切削熱，進(jìn)而對刀具和工件的精度產(chǎn)生不良影響。

考慮到上述因素，本次加工基于具體的零件加工要求，將主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為630 r/min。該轉(zhuǎn)速可以滿足精度要求并降低切削力和切削熱。對于粗車和精車的進(jìn)給速度，分別設(shè)定為 0.2 mm/r 和 0.1 mm/r。

3.4 數(shù)控加工中心程序設(shè)定

在進(jìn)行程序設(shè)定之前，需要收集并閱讀與零件相關(guān)的圖紙和技術(shù)文件，這些資料應(yīng)詳細(xì)描述零件的幾何形狀、尺寸及材料等信息。

在選擇編程語言時(shí)，需要根據(jù)加工需求進(jìn)行決策。在數(shù)控加工領(lǐng)域，G 代碼和M 代碼是兩種常用的編程語言。G代碼主要用于描述工件的幾何形狀和尺寸，而M 代碼則主要用于描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和操作。

在本案例中，選擇使用G 代碼進(jìn)行程序編寫。G代碼是一種相對直觀和易于理解的語言，其能夠描述出零件的幾何形狀和尺寸，以及機(jī)床在加工過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡。通過使用G 代碼可以將設(shè)計(jì)圖紙上的零件信息轉(zhuǎn)化為實(shí)際的加工操作。

在編寫程序時(shí)，還需要根據(jù)零件的材料和加工要求選擇合適的切削用量、刀具及冷卻方法等。此外，還需要考慮機(jī)床的性能和限制，如最大切削深度、主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度等。在完成程序編寫后，需要進(jìn)行程序的調(diào)試和優(yōu)化。

4 結(jié)束語

文章以簡單農(nóng)用機(jī)械基軸制孔系零件數(shù)控加工為例，分析了加工過程中需要注意的事項(xiàng)。①需要根據(jù)零件的實(shí)際使用情況，選擇配合模式。②在此類零件數(shù)控加工過程中，基面的選擇直接關(guān)系到孔位的精確度。因此，必須根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)幕妫⑶沂褂脭?shù)控機(jī)床自帶的線檢測工具進(jìn)行“數(shù)字找正”，確保零件加工尺寸。③設(shè)定數(shù)控加工程序。通過合理的控制數(shù)控加工中的各個(gè)環(huán)節(jié)，才能夠確保孔系零件加工的質(zhì)量與效率，滿足實(shí)際使用需求。

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