心轴配合件的加工工艺设计

心轴配合件的加工工艺设计内容摘要：

时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料及性质等条件所允许的切削速度来确定。 主轴转速的计算公式是： dVn c1000 （式 31） 式中： cV 为 切削速度（ m/min）； d为工件待加工表面或刀具的最大直径（ mm）。 切削速度 cV ：在进行切削加工时，刀具切削刃的某一点相对于待加工面在主运动方 14 向上 的瞬时速度，也可以理解为是主运动的线速度，单位为 m/min。 切削速度是切削用量中对切削加工影响最大的因素。 切削速度的确定直接影响工件表面质量的好坏，要加工出符合要求的零件，在选择切削速度上就要考虑多方面的因素。 在大学的学习课程中对于机械加工工艺的重视程度非常高，而其中的切削三要素又是重中之重。 在考量切削速度上，我翻阅了切削用量简明手册，归纳总结平时在实训课上所学到的知识和一些经历，根据零件图的技术要求要综合考虑切削条件和要求，选择适当的切削速度。 以顺利完成这次零件加工的心轴配合件。 这次零件加工为了让每一步 的加工都有数据支持，我特意从切削用量简明手册中摘录了一些有用的切削数据绘制成表格以便于自己使用。 下面的表格就是常见的切削速度列表如下， 见表 33 所示。 表 33 常用切削速度 单位： m/min 材料 铸铁 钢及其合金 铝及其合金 铜及其合金 高速钢 硬质合金 高速钢 硬质合金 高速钢 硬质合金 高速钢 硬质合金 车削 — 60～ 100 15～ 25 60～ 110 15～ 200 300～ 450 60～ 10 150～ 200 扩 通孔 10～ 15 30～ 40 10～ 20 35～ 60 30～ 40 — 30～ 40 — 沉孔 8～ 12 25～ 30 8～ 11 30～ 50 20～ 30 — 20～ 30 — 镗 粗镗 20～ 25 35～ 50 15～ 30 50～ 70 80～ 150 100～ 200 80～ 150 100～ 200 精镗 30～ 40 60～ 80 40～ 50 90～ 120 15～ 300 200～ 400 150～ 200 200～ 300 铣 粗铣 10～ 20 40～ 60 15～ 25 50～ 80 15～ 200 350～ 500 100～ 150 300～ 400 精铣 20～ 30 60～ 120 20～ 40 80～ 150 20～ 300 500～ 800 150～ 200 400～ 500 铰孔 6～ 10 30～ 50 6～ 20 20～ 50 50～ 75 200～ 250 20～ 50 60～ 100 螺纹 ～ 5 — ～ 5 — 5～ 15 — 5～ 15 — 15 钻孔 15～ 25 — 10～ 20 — 50～ 70 — 20～ 50 — ②车外轮廓及内圆面的主轴转速： 根据表 33 得，车外轮廓时，选粗车切削速度 cV =90 m/min，精车切 削速度cV =100m/min。 利用公式（ 31）计算主轴转速（粗车工件直径 D=50mm，精车工件直径取平均值）。 粗车： dVn c1000 = 901000 =（ r/min）≈ 400(r/min) 精车： dVn c1000 = 1001000 =(r/min)≈ 600(r/min) 由于车内孔比车外圆困难，内孔车刀刀杆细而长，刚性差，车削时弹性变形大，而且排削困难、又不便观察，因此主轴转速应比车外圆时稍慢，粗车内孔时的主轴转速定为 400r/min，精车内孔时的主轴转速定为 600r/min。 ③车螺纹时的主轴转速： 在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电动机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，大多数普通车床数控系统车螺纹时的主轴转速为： kpn 1000 （式 32） 式中： p 为工件螺纹的螺距或导程； k为保险系数， 一般取 80。 零件图中螺纹导程 p =，由公式（ 32）得： m in/1000rkpn 16 因此，车削内螺纹时取主轴转速 n =300r/min。 （ 3）计算进给速度 进给速度是指切削单位时间内工件与进给方向相对位移，单位为 mm/min。 进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率。 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度以及刀具、工件的材料性质参考用量手册选取。 每转进给量，进给速度的计算公式： fnVf  （式 33） 式中： f 为进给量（ mm/r 或 mm/行程）； n 为主运动的转速 r/min。 进给量 f ：刀具在进给运动方向上相对 于工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来描述和度量，单位为 mm/r 或 mm/行程。 进给量的选择可根据以下方法： ① 粗加工时， f 主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。 工艺系统刚度好时，可用大些的 f ；反之，适当降低 f ，粗车时一般选取为（ ～ ） mm/r。 ②半精加工、精加工时， f 根据工件的 aR 要求选择。 aR 要求小的，取较小的 f ，因此，在 精车、半精车时一般选取（ ～ ） mm/r。 根据以上原则，选择粗车外圆时每转进给量为 ，精车时每转进给量 ，粗车内圆时每转进给量为 ，精车时每转进给量为 ，根据公式（ 33）得： 加工外圆时： 粗车： fnvf = 600=300(mm/min) 精车： fnvf = 1000=200(mm/min) 加工内圆时： 粗车： fnvf = 400=120(mm/min) 精车： fnvf  = 600=90(mm/min) 17 心轴切削用量的确定 （ 1） 背吃刀量的确定 背吃刀量的选择要根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的情况下，就尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量。 这样可以减少走刀次数，提高 生产效率。 因此轮廓粗车循环时选背吃刀量为 2mm,精车循环时选背吃刀量为。 （ 2）主轴转速的计算 车直线、圆弧及螺纹时的切削速度可通过查表 33获得，粗车时的切削速度cv =90m/min，精车的切削速度 cv =100m/min，根据公式（ 31）得： 粗车： dVn c1000 = 901000 =（ r/min）≈ 600(r/min) 精车： dVn c1000 = 080010  =(r/min)≈ 800(r/min) 车螺纹时的主轴转速，根据公式（ 32）得： kpn 1000 m in/r 因为是车削外螺纹， 转速可稍微高一些，选择车 螺纹时的主轴转速为 n =400r/min。 （ 3）进给速度的计算 先取进给量，然后用公式（ 33）计算进给速度。 粗车时，选取进给量 f =，；精车时，选取进给量 f =。 粗车： fnVf  = 600=24(mm/min) 精车： fnVf  = 800=120(mm/min) 圆弧轴套加工方案 （ 1） 背吃刀量的选择： 粗车外轮廓时 pa 2mm，精车外轮廓时 pa ；粗车内孔时的 pa ，精车内孔时 pa。 （ 2）主轴转速的确定： 18 粗车外轮廓时，切削速度取 90mm/r； 精车外轮廓时，切削速度为 100mm/r； 再根据公式（ 71），计算得： 粗 车：dVn c1000 = 1001000 =（ r/min）≈ 600(r/min) 精车：dVn c1000 = 081000=(r/min)≈ 800(r/min) 由于车内孔比车外圆困难，内孔车刀刀杆细而长，而且排削困难、又不便观察，因此主轴转速应比车外圆时稍慢，粗车内孔时的主轴转速定为 400r/min，精车内孔时的主轴转速定为 600r/min。 （ 3）进给速度的确定： 进给速度的确定根 据公式（ 73）来计算，首先确定每转进给量，粗车时一般选取为（ ～ ） mm/r，精车时一般取（ ～ ） mm/r，精车时每转进给量 ，粗车内圆时每转进给量为 ，精车时每转进给量为 ，根据公式（ 73） 加工外圆时： 粗车： fnVf  = 600=300(mm/min) 精车： fnVf  = 1000 =200(mm/min) 加工内圆时： 粗车： fnVf  = 400=120(mm/min) 精车： fnVf  = 600 =90(mm/min) 以上就是心轴配合件的切削用量的选择，通过查表和计算，得出了以上所有与加工有关的数据。 当进行数控编程时编程人员必须确定每道工序的切削用量并以指令的形式输入程序中。 切削用量包括主轴转速背吃刀量及进给速度等。 对于不同的加工方法需要选用不同的切削用量。 切削用量的选择原则是：保证零件加工质量和表面粗糙度充分发挥具切削性能保证合理的刀具切削性能和耐用度，并充分发挥机床的性能最大限度 地提高生产率减低成本。 综合考虑各方面的因素，考虑到学校实训基地的实际情况，机床的承受范围，在选择切削用量上都选择的比较小。 加工路线的选择 根据上述的加工方案、工艺文件等作出数控加工走刀路线如图 39 39 39 19 39 39 396所示： 心轴加工路线图 图 391 心轴左端走刀路线 图 392 心轴右端走刀路线图 20 圆弧轴套加工路线图 图 393 圆弧轴套右端走刀路线图 图 394 圆弧轴套左端走刀路线图 21 圆锥轴套加工路线图 图 395 圆锥轴套右端走刀路线图 图 396 圆锥轴套左端走刀路线图 22 4 冷却液的选择 由于在切削加工过程中，被切削层金属的变形、切屑与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦要产生大量的热 —— 切削热。 大量的切削热被工件吸收 9%～ 30%、切屑吸收 50%～ 80%、刀具吸收 4%～ 10%，其余由周围介质传出，而在钻削时切削热有 52%传入麻花钻。 冷却液是为了提高切削加工效率而使用的液体。 为了刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件，使用切削液可以有效的降低温度 还可以防止切削层金属的变形。 它可有效的减小摩擦，改善散热条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具摩擦，提高生产率和表面加工质量。 切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用。 由于热胀冷缩的原理，工件和刀具吸收了一部分的热量，工件和刀具产生变形最终影响加工精度。 如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏 —— 造成“烧刀”的现象。 为了提高加工零件的精度和刀具的耐用度及使用寿命，在切削加工过程中必须使用冷却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀”的现象和零件精度的影响。 常用的冷却液如表 41 所示。 表 41 常用冷 却液 冷却液名称 主要成份 主要作用 水溶液 水、防锈添加剂 冷却 乳化液 水、油、乳化剂 冷却、润滑、清洗 切削油 矿物油、动植物油、极压添加剂或油性 润滑 以上三个零件材料均为 45 钢，刀具大部分使用的是硬质合金，但为了在加工时有良好的散热性，减少刀具磨损，增加加工的表面质量，选择低浓度的乳化液作为此次加工的切削液，在加工过程中，连续不断的加工，避免硬质合金刀具冷热不均而产生裂痕。 保证加工质量。 23 5 加工工艺文件制定 零件图、数控加工刀具卡、数控加工工艺过程卡和数控加工工序卡是编制数控加工程序的主 要依据。 可根据前面的分析按要求拟定填入。 工艺过程卡片 根据前面的工艺方案制定心轴、圆弧轴套、圆锥轴套主要工艺过程如表 5表 52和表 53 所示 表 51 心轴加工工艺过程卡 序号 工序名称 工序内容 设备及工装 1 下料 45： φ 65mm 150mm 锯床 2 热处理 正火 3 车削 粗精车左端面粗车的外圆面Φ 24mm、Φ 28mm、Φ 40mm Φ 54mm，留余量 ，精车至尺寸， 切 2mm 2mm,5mm 7mm 的槽； 掉头装夹，车右端面，保证总长为 120mm，粗车外圆柱面，留余 量 ，精车外圆柱面至尺寸，切槽 8mm 2mm，车螺纹 M30mm 数控车床 （ C26136HK） 4 调质 5 检验。