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1、軸類零件加工工藝 編寫軸類零件加工工藝 第一章 緒論傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的精度的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動(dòng)對(duì)任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。這就是我們說的“數(shù)控加工。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的開展趨勢和重要和必要的技術(shù)手段。1.1 數(shù)控技術(shù)的概念及理論1、數(shù)控技術(shù)的概念數(shù)控英文名字：Numerical Control 簡稱:NC技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。也可以說成是
2、數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computer Numerical Control )，簡稱CNC，國外一般都稱為CNC。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。2、數(shù)控技術(shù)的根本理論數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開、關(guān)等)，按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中
3、的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲(chǔ)器)，然后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。軸類零件加工工藝傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝實(shí)例軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實(shí)心軸、空心軸等。它們?cè)跈C(jī)器中用來支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。臺(tái)階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大局部內(nèi)容與根本規(guī)律。下面就以減速箱中的傳動(dòng)軸為例，介紹一般臺(tái)階軸的加工工藝。圖A-1 傳動(dòng)軸圖A-1所 示零件是減速器中的傳動(dòng)軸。它屬于臺(tái)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。軸肩一般用來確定
4、安裝在軸上零件的軸向位 置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時(shí)有一個(gè)正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時(shí)退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整 螺母。 根據(jù)工作性能與條件，該傳動(dòng)軸圖樣(圖A-1)規(guī)定了主要軸頸M，N，外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位置精度和較小的外表粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動(dòng)軸的關(guān)鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。2確定毛坯該傳動(dòng)軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動(dòng)軸，應(yīng)選45鋼可滿足其要求。本例傳動(dòng)軸屬于中、小傳動(dòng)軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，應(yīng)選擇60mm的熱軋圓鋼作毛坯。3確定主要外表
5、的加工方法傳動(dòng)軸大都是回轉(zhuǎn)外表，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動(dòng)軸的主要外表M、N、P、Q的公差等級(jí)(IT6)較高，外表粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)較小，故車削后還需磨削。外圓外表的加工方案(參考表A-3)可為：粗車半精車磨削。4確定定位基準(zhǔn)合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動(dòng)軸的幾個(gè)主要配合外表(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對(duì)基準(zhǔn)軸線A-B均有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。粗基準(zhǔn)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
6、，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端 中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾(有時(shí)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劃分階段對(duì)精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開，以保證零件的質(zhì)量。 該傳動(dòng)軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺(tái)階和修研中心孔及次要外表等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。6熱處理工序安排軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)
7、質(zhì)和外表淬火用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并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(dòng)軸的工藝路線如下：下料車兩端面，鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)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(yàn)。7加工尺寸和切削用量傳動(dòng)軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由?機(jī)械加工工藝手冊(cè)?或?切削用量手冊(cè)?中選取。8擬定工藝過程定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除
8、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(zhǔn)面的精度和減小錐面的外表粗糙度值。擬定傳動(dòng)軸的工藝過程時(shí)，在考慮主要外表加工的同時(shí)，還要考慮次要外表的加工。在半 精加工52mm、44mm及M24mm外圓時(shí)，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時(shí)加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個(gè)鍵槽應(yīng)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(shí)有較精確的定位基準(zhǔn)，又可防止在精磨后銑鍵槽時(shí)破壞已精加工的外圓外表。在擬定工藝過程時(shí)，應(yīng)考慮檢驗(yàn)工序的安排、檢查工程及檢驗(yàn)方法確實(shí)定。綜上所述，所確定的該傳動(dòng)軸加工工藝過程見表A-1。表A-1 傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝卡機(jī)床、刀具和冷卻液的選擇往往決定所加工零件的
9、尺寸精度和外表粗糙度，雖然說加工參數(shù)起決定性作用，但是它們的合理選擇也不容無視。所以，要加工一個(gè)精度高的零件，正確合理地選擇機(jī)床、刀具和冷卻液是其前提。4.1 機(jī)床的選擇a) 選擇加工機(jī)床，首先要保證加工零件的技術(shù)要求，能夠加工出合格的零件。其次是要有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)本錢。選擇加工機(jī)床一般要考慮到機(jī)床的結(jié)構(gòu)、載重、功率、行程和精度。還應(yīng)依據(jù)加工零件的材料狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)要求和工藝復(fù)雜程度，選用適宜、經(jīng)濟(jì)的數(shù)控機(jī)床，綜合考慮以下因素的影響：1機(jī)床的類別車、銑、加工中心等、規(guī)格行程范圍、性能加工材料等；2數(shù)控機(jī)床的主軸功率、轉(zhuǎn)速范圍、刀具以及刀具系統(tǒng)的配置情況；3數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定
10、位精度；4零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式；5機(jī)床坐標(biāo)系和坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)情況；6控制系統(tǒng)的刀具參數(shù)設(shè)置，包括機(jī)床的對(duì)刀、刀具補(bǔ)償以及ATC等相關(guān)的功能。b) 根據(jù)所設(shè)計(jì)的零件圖分析：該零件由外圓、槽、螺紋、圓弧和內(nèi)孔構(gòu)成，且加工工序較為復(fù)雜。所以，為減少對(duì)刀和換刀時(shí)間，保證良好的精度要求，并結(jié)合我院現(xiàn)有機(jī)床的實(shí)際情況，只有選用FANUC系統(tǒng)的CAK6140數(shù)控車床，如圖4-1所示：圖4-1數(shù)控CAK6140該機(jī)床主要性能如下:1主軸最大孔徑：52mm； 2工作最大回轉(zhuǎn)直徑：400mm；3最大工件長度：1000mm； 4) 主軸最大轉(zhuǎn)速：2000r/min；5主軸電動(dòng)機(jī)功率：7.5kw； 6快移速度X/Z
11、：3.8/7.6m/min；7X軸行程：220mm； 8Z軸行程：1000mm；9刀架形式：立式4工位； 10刀具安裝尺寸：2020mm；11微機(jī)：全中文液精顯示； 12機(jī)床重量: 2250kg；13機(jī)床外形尺寸長寬高：189011501630mm。4.2 刀具的選擇刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇的原那么是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。數(shù)控機(jī)床具有高效率、高精度、高柔性的性能，是現(xiàn)代機(jī)械加工的先進(jìn)工藝裝備
12、，但是只有配置了與數(shù)控機(jī)床性能相適應(yīng)的刀具，才能使其性能得到充分的發(fā)揮。數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐性好等要求，4.3 冷卻液的選擇要想選擇適宜的冷卻液，首先就需了解冷卻液的作用。一般情況下，冷卻液在數(shù)控車削加工中有如下幾種作用：1降低溫度。帶走切削中產(chǎn)生的大量熱能，降低工件溫度，減小工件的熱變形?？刂剖Ｓ鄳?yīng)力和微觀裂紋的產(chǎn)生。2潤滑作用。 切削時(shí)，刀具與工件其實(shí)是一個(gè)擠壓并摩擦的過程，在這個(gè)過程里面冷卻液起到了潤滑作用，即減小了磨擦阻力(在刀具與工件之間形成了一種潤滑膜,降低刀具的磨損速度)，又保證了加工面的光潔度(減少了積屑瘤，鱗刺)。3及時(shí)清理殘屑的作用。 在
13、進(jìn)行粗加工時(shí)，高速切削，冷卻液強(qiáng)勁的沖擊車刀，使滯留的殘屑得到及時(shí)的清理。4防止零件被氧化。 往往在加工過程中零件已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的氧化。溫度的上升，各種不同的化學(xué)元素會(huì)變得突然活潑起來，產(chǎn)生化學(xué)反響，而冷卻液恰恰能夠?qū)@種活動(dòng)起到一種限制作用。加工中冷卻液一定要充分,過濾的比擬干凈,另外還要注意冷卻液的濃度。綜合各方面的考慮，此次設(shè)計(jì)中冷卻液選擇為水溶性切削液。因?yàn)樗m宜切削低/中碳鋼、鑄鐵、鋁合金、合金/不銹鋼等，且具有良好的潤滑性能和防銹性能。相比于非水溶性切削液，冷卻效果更好；不會(huì)引起機(jī)床周圍的污染，從而保持操作環(huán)境在數(shù)控加工過程中，量具和夾具是絕對(duì)不可缺少的局部，否那么無法進(jìn)行加工
14、，而且選擇適宜的量具和夾具將會(huì)對(duì)數(shù)控加工起到積極的作用，例如：節(jié)省加工時(shí)間，縮小尺寸誤差及降低加工難度等。5.1 量具的選擇正確合理的選用量具是保證零件質(zhì)量的重要條件之一。但選擇量具要考慮多方面的因素。例如,測量誤差和加工誤差之間的分配,被測對(duì)象的精度要求,結(jié)構(gòu)尺寸的大小、形狀、和所用的材料,加工的工藝條件、使用測量器具的精確度和經(jīng)濟(jì)性等。所以，綜合考慮，此次設(shè)計(jì)所選用的量具有：50分度游標(biāo)卡尺的清潔；從價(jià)格5.2 夾具的選擇數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)根本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能保證零件與機(jī)床坐標(biāo)系之間的準(zhǔn)確尺寸關(guān)系。依據(jù)零件毛坯的狀態(tài)和數(shù)控機(jī)床的安
15、裝要求，應(yīng)選取能保證加工質(zhì)量、滿足加工需要的夾具。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)：1當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。在成批生產(chǎn)時(shí)可以考慮采用專用夾具，同時(shí)要求夾具的結(jié)構(gòu)簡單。2裝夾零件要方便可靠，防止采用占機(jī)人工調(diào)整的裝夾方式，以縮短輔助 時(shí)間，盡量采用液壓、氣動(dòng)或多工位夾具，以提高生產(chǎn)效率。3在數(shù)控機(jī)床上使用的夾具，要能夠安裝準(zhǔn)確，能保證工件和機(jī)床坐標(biāo)系的相對(duì)位置和尺寸，力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。4盡量減少裝夾次數(shù)，做到一次裝夾后完成全部零件外表的加工或大多數(shù)外表的加工，
16、以減少裝夾誤差，提高加工外表之間的相互位置精度，到達(dá)充分提高數(shù)控機(jī)床效率的目的。由于此次設(shè)計(jì)的零件加工批量不大，且根據(jù)零件裝夾的需要，此次設(shè)計(jì)中僅需三爪卡盤如下列圖所示即可完成零件的加工。上考6.1 裝夾方式的選擇定位和夾緊的整個(gè)過程合起來稱為裝夾。選擇適宜的裝夾方式是保證精度的前提。常用的裝夾方式有懸臂支撐方式、兩端支撐方式、橋式支撐法、專用夾具裝夾法。對(duì)一般無特殊要求的零件，我們編寫軸類零件加工工藝力求裝夾方便，通常會(huì)選用兩端支撐方式或橋式支撐法，可以克服由于懸臂支撐方式引起的工件變形。當(dāng)要求批量生產(chǎn)時(shí)，為保證精度，提高效率，通常可選擇專用夾具裝夾法。另外還應(yīng)注意的是，裝夾時(shí)工件基準(zhǔn)面應(yīng)清
17、潔，無毛刺。經(jīng)過熱處理的工件一定要去除熱處理留下的渣物及氧化皮。此次設(shè)計(jì)所選用的裝夾方式是懸臂支撐方式，即采用三爪卡盤直接裝夾，因?yàn)檠b夾工件方便，省時(shí)省力，且工件安裝后一般不需要校正，適用于裝夾外形規(guī)那么的中小型零件。6.2 定位基準(zhǔn)的選擇在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件各外表的加工順序也有很大的影響。1、基準(zhǔn)：指零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。2、定位基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)：用未加工過的外表所作的定位基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)：用已加工過的外表所作的定位基準(zhǔn)。 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮的問題是如何使各
18、道工序均有足夠的加工余量以及工件安裝的穩(wěn)定性。 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮的問題是如何保證零件的加工精度以及安裝可靠。此次設(shè)計(jì)所選用的是以工件的中心孔定位，因?yàn)檩S類零件各外圓外表、螺紋外表的同軸度及端面對(duì)軸線的垂直度是相互位置精度的主要工程，而這些外表的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準(zhǔn)重合原那么。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個(gè)外圓和端面，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么。第七章 切削參數(shù)確實(shí)定在切削加工中，切削速度、切削深度、進(jìn)給量等切削參數(shù)的合理選擇對(duì)于保證加工質(zhì)量、降低加工本錢、提高生產(chǎn)效率具有重要意義。在機(jī)床、刀具、工件等工藝條件一定的情況下，
19、切削參數(shù)的選擇具有一定的靈活性和能動(dòng)性，如切削參數(shù)選擇適當(dāng)，那么可最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)潛力。7.1 切削用量確實(shí)定切削用量是切削時(shí)各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的總稱，包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量切削深度。合理選擇切削用量對(duì)于發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的最正確效益有著至關(guān)重要的關(guān)系。選擇切削用量的原那么是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工本錢；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工本錢。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、刀具說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。本設(shè)計(jì)的所選擇的切削用量是：切削速度f=0.10.2mm/r,背吃刀量ap=1.5mm。 vc=50100mm/min,
20、進(jìn)給量7.2 加工余量確實(shí)定加工余量是指加工過程中在工件外表所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分。由毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)榱慵倪^程中，在某加工外表上切除金屬層的總厚度，稱為該外表的總加工余量亦稱毛坯余量；一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加工余量簡稱工序余量。工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差。確定加工余量的方法有： 計(jì)算法采用計(jì)算法確定加工余量比擬準(zhǔn)確，但需掌握必要的統(tǒng)計(jì)資料和具備一定的測量手段。 查表法利用各種手冊(cè)所給的表格數(shù)據(jù)，再結(jié)合實(shí)際加工情況進(jìn)行必要的修正，以確定加工余量
21、。此法方便、迅速，生產(chǎn)上應(yīng)用較多。 經(jīng)驗(yàn)法由一些有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)現(xiàn)場條件和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定加工余量。此法多用于單件小批生產(chǎn)。采用經(jīng)驗(yàn)法可得此次設(shè)計(jì)中精加工余量為0.3mm。慮，在適用.3 走刀路線確實(shí)定走刀路線就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1尋求最短加工路線，減少空刀時(shí)間以提高加工效率2為保證工件輪廓外表加工后的粗糙度要求，最終輪廓一次走刀完成3選擇切入切出方向4選擇使工件在加工后變形小的路線確定本次設(shè)計(jì)零件加工走刀路線為： 先用G71加工出零件左端外輪廓 再用G01和G02鏜出零件左端的內(nèi)孔 接著用G71加工出零件右端外輪廓 再接著用G01切出零件上的槽 最后用G92加工出零件右端的螺紋 范圍內(nèi)，水溶性切削液可大幅度降百度搜索“就愛閱讀,專業(yè)資料,生活學(xué)習(xí),盡在就愛閱讀網(wǎng)92to ,您的在線圖書館
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