鄭民(四川省南充中等專業(yè)學(xué)校,四川南充 637000)

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數(shù)控機(jī)床加工短軸零件的新工藝

鄭民
(四川省南充中等專業(yè)學(xué)校,四川南充 637000)

【摘 要】軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一,它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件,傳遞扭矩和承受載荷。在實際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到短軸零件的數(shù)控加工,加工的工藝方法多種多樣,如何采取更加優(yōu)化合理的工藝提高加工精度和表面質(zhì)量,增加生產(chǎn)效率是企業(yè)里面經(jīng)常思考的問題。本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床加工短軸零件的新工藝,并舉例說明。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工 短軸零件 工藝

1 引言

在某種大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中，長徑比＜10，外徑＞30的軸類零件——短軸零件數(shù)量比較多。短軸零件在外圓上有鍵槽。機(jī)加工時，毛坯普遍采用圓棒料，也有部分零件采用模鍛。為了提高加工效率，我們在數(shù)控機(jī)床上車削和銑削鍵槽時，采用了新的生產(chǎn)工藝。使得產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率比采用普通機(jī)床加工有了大大的提高。

圓棒料下料采用帶鋸機(jī)，可以多件下料，生產(chǎn)效率高；軸向尺寸公差在0.1以內(nèi)，精度高。

2 車床裝夾工藝分析

軸類零件的中心孔一般來說，是設(shè)計、加工、測量基準(zhǔn)，因此，中心孔一般在外圓加工前，使用中心鉆加工兩端的中心孔，保證中心孔的同軸度。

數(shù)控車床加工軸類零件時，一般可用三爪卡盤夾外圓，一夾一頂，頂兩端中心孔三種方法裝夾工件。三爪卡盤夾外圓裝夾方法，主要用于短軸加工，一夾一頂，一般用于較長軸，可以傳遞足夠大的轉(zhuǎn)距，用于粗加工和半精加工。軸類零件裝夾也可采用裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，由主軸上的撥盤或撥齒頂尖(圖1-2所示)帶動旋轉(zhuǎn)?？梢员ＷC外圓與軸心線的同軸度。圖1-1為軸類零件的幾種定位方式。

現(xiàn)對各種定位方式進(jìn)行說明:

(a)兩點定位，欠定位。夾持長度過短，工件不容易夾正。僅僅限制工件的X、Y方向的自由度。缺乏對Z軸和X、Y旋轉(zhuǎn)軸的定位。

(b)三點定位，欠定位。三爪為臺階爪，限制工件的Z軸自由度，夾持長度過短，不容易夾正。

圖 1-2 雙頂尖加工工件1：螺釘2：莫氏錐柄3：碟型彈簧4：導(dǎo)向銷5：定位球6：銷7：導(dǎo)向套8：撥爪9：前頂尖1 0：工件1 1：后頂

圖2 鍵槽

(c)四點定位，不完全定位。相當(dāng)于圓柱定位。缺乏Z軸定位。

(d)五點定位，不完全定位。短軸經(jīng)常采用此種定位方式。

(e)四點定位，欠定位。缺乏Z軸定位。

(f)五點定位，不完全定位。長軸一般采用此種定位方式。

(g)六點定位。X、Y旋轉(zhuǎn)軸重復(fù)定位。

可以分兩種情況討論:①在一次裝夾中完成打中心孔和上頂尖，不完全定位。②打中心孔和上頂尖在兩次裝夾中完成，過定位。不正確定位。

(h)七點定位。

(i)五點定位。由于中心孔的錐度大小不一，Z軸定位實際為浮動定位。批量生產(chǎn)中，一般不采用此種定位方法。一般用在單件加工中。

圖1-2中，前頂尖9與導(dǎo)向套7的孔為過盈配合，成為一體；撥爪8通過銷6與定位球5連接為一體，在導(dǎo)向套7的圓周孔的導(dǎo)向下，可作微量的軸向調(diào)整。前頂尖9頂工件的力量可通過調(diào)節(jié)螺釘1來調(diào)整。

撥爪與工件接觸的面加工成銳角，撥爪一方面軸向定位，另一方面通過后頂尖向左移動，前頂尖右移，撥爪與工件端面緊緊貼合，傳遞扭矩，進(jìn)行加工。

前頂尖浮動定位，與后頂尖配合限制工件四個自由度，撥爪軸向定位，限制工件一個自由度。此裝置為五點定位，不完全定位。

3 軸上鍵槽的銑削新工藝方法

從圖2中可知，鍵槽的技術(shù)主要為，尺寸精度，鍵槽兩側(cè)面的表面粗糙度，鍵槽與軸線的對稱度。鍵槽深度的尺寸一般要求較低。

鍵槽加工屬于窄槽加工，軸上鍵槽一般用鍵槽銑刀和立銑刀加工，鍵槽銑刀它有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃， 端面刃延至中心，既像立銑刀又像鉆頭。立銑刀端部切削刃不過中心刃，立銑刀不像鍵槽銑刀，立銑刀不可直接軸向進(jìn)刀，立銑刀圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。立銑刀加工槽時，一般采用斜插式和螺旋進(jìn)刀，也可采用預(yù)鉆孔的方法。

圖3-1 輪廓銑削法加工鍵槽

圖4-1立銑刀粗加工走刀路線

圖4-2 鍵槽銑刀粗加工走刀路線

圖4-4 粗加工刀具路徑示意圖

圖4-5精加工刀具路徑圖

由于鍵槽銑刀的刀齒數(shù)相對于同直徑的立銑刀的刀齒數(shù)的數(shù)量少，銑削時，振動大，加工的側(cè)面表面質(zhì)量相對于立銑刀比較差。

在普通銑床上加工鍵槽，根據(jù)鍵槽寬度及極限偏差和公差，以及加工方法選擇銑刀，為定尺寸刀具加工。鍵槽寬度尺寸精度的保證比較困難。需要經(jīng)過多次反復(fù)試切，才能確定銑刀的尺寸公差。

鍵槽加工屬于對稱銑削，兩側(cè)面一邊為順銑，另一邊為逆銑。逆銑一側(cè)的表面粗糙度比較差，另外兩側(cè)面的粗糙度差別也很大。

鍵槽加工時，銑刀的直徑比較小，強(qiáng)度低，剛性差。銑削過程中，切削厚度由小變大，銑刀兩側(cè)的受力不平衡，加工的鍵槽產(chǎn)生傾斜。鍵槽相對于軸的對稱度比較差。

鍵槽加工時，如果銑刀一次銑到深度，銑削部分的長徑比較小，進(jìn)刀速度比較快時，銑刀容易折斷；由于鍵槽加工為窄槽加工，排削不暢，切削液的壓力要求比較大，否則，銑刀容易夾削，銑刀也容易折斷。

數(shù)控機(jī)床加工鍵槽分為粗加工和精加工，如圖3-1所示。當(dāng)用立銑刀粗加工鍵槽時，采用斜插式進(jìn)刀，如圖3-1a，在斜插式的兩端，使用圓弧進(jìn)刀，鍵槽兩側(cè)面留余量，直到鍵槽槽底。

精加工鍵槽時，普遍采用輪廓銑削法，如圖3-1b，順銑，切向切入和切向切出，加工鍵槽側(cè)面，保證鍵槽側(cè)面的粗糙度和鍵槽的寬度公差。圖3-1c為粗、精加工兩把刀具的走刀路線。

在斜插式的兩端，使用圓弧進(jìn)刀編程比較困難，實際中選擇比鍵槽寬度尺寸小的立銑刀斜插式進(jìn)刀，在斜插式的兩端，不使用圓弧進(jìn)刀。如圖4-1所示。

當(dāng)用鍵槽銑刀粗加工鍵槽時，鍵槽銑刀可直接軸向進(jìn)刀，走刀路線如圖4-2所示。

加工圖4-3所示的鍵槽，工件坐標(biāo)系如圖4-3所示。鍵槽加工采用兩種方法。

方法一:使用立銑刀斜插式下刀(圖4-4)進(jìn)行粗銑，立銑刀精銑。銑刀直徑(Ф10)小于鍵槽寬度，粗銑時鍵槽側(cè)壁留加工余量。精銑采用圓弧切入、切出，使用刀具半徑補(bǔ)償，順銑，具體的刀具路徑如圖4-5所示。

粗加工程序:

精加工刀具路徑如圖4-5所示，下刀點在X、Y的零點，切近工件內(nèi)壁時，為了避免在切入點產(chǎn)生接刀痕，在切入點重疊量定為2mm，程序如下:

精加工程序:

方法2:使用鍵槽銑刀粗銑，走刀路線如圖4-2所示。立銑刀精銑，銑刀直徑Φ10，精銑采用立銑刀加工，走刀路線同圖4-5所示。

粗加工程序:

精加工程序和方法與前面相同。

參考文獻(xiàn):

[1]李體仁,數(shù)控手工編程技術(shù)及實例詳解[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.4.

[2][美]彼得·斯密斯(Peter Smid).數(shù)控編程手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2012.01.

[3]馮志剛.數(shù)控編程疑難解答[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2010.01.

作者簡介:鄭民(1976—),男,重慶酉陽人,職務(wù)/職稱:講師,學(xué)位:碩士,單位:四川省南充中等專業(yè)學(xué)校,研究方向:數(shù)控技術(shù)應(yīng)用、職業(yè)教育。