异形轴类零件的数控加工工艺分析

异形轴类零件的数控加工工艺分析

摘要：此次设计主要是介绍运用数控机床来加工异性轴类零件从毛坯到所加工零件这一过程中的工艺及其相应的工艺分析，

关键词：异性轴类零件、数控机床、工艺分析。

一、典型轴类零件的加工工艺

轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。

1.1 零件图样分析

图1-1 零件图

零件车削工艺分析如图所示，零件材料为：45钢。

1.2数控加工工艺基本特点

数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，有如下特点：①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。

1.3 确定主要表面的加工方法

1.3.1粗基准选择原则

（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。

（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。

（3）粗基准应避免重复使用。

（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。

1.3.2精基准选择原则

（1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准。

（2）基准统一原则: 自为基准原则，互为基准原则。

1.3.3定位基准

综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯ф30mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。

1.3.4装夹方式

数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯ф30mm的棒料的一端，夹紧其40mm的长度加工螺纹。一直加工到零件右端的ф22mm，然后将棒料卸下。装夹ф28mm 的圆柱表面，加工另一端的圆弧。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。装夹图如下：

图1-2 装夹图

1.4加工方法的选择和加工方案的确定

1.4.1加工方法的选择

加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如ф28±0.02mm，ф29mm，ф23mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。

1.4.2加工方案的确定

零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。

1.4.3刀具的选择

表1-1 刀具选择表

1.4.4零件加工必须遵守的安排原则

（1）基面先行

先加工基准面为后面的加工提供经基准面，所以我应线平右端面作为基准面。

（2）先主后次

由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左，依次加工M20×1.5mm，ф28mm，ф22mm螺纹调头后一次加工R5mm，ф28mm，ф22mm 等。

（3）先粗后精

先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。

（4）先面后孔

由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。

1.4.5进给路线

在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：

（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；

（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；

（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。

（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下图所示：

图1-3 零件轮廓

第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形ф20mmm、ф28mm、ф22mm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线统粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。

图1-4 螺纹加工路线

第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、R16mm、ф28mm到ф22mm后2mm后精车外形路线同粗车一样。最后切削5±0.04mm的槽。

图1-5 圆弧加工路线

1.5工序与工歩的划分

1.5.1按工序划分

工序划分有三种方法：①按零件的装夹定位方式划分②按粗、精加工划分工序③按所用的刀具划分工序。

1.5.2工歩的划分

因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩，这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：

①车削螺纹端的工歩为:90°外圆车刀平端面─→ф20×25mm─→右端面外圆车刀车削 1.5×45°的倒角─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→ф22×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削M20×1.5mm。完成图如3-3。