轴类零件的加工工艺及编程

轴类零件的加工工艺及编程内容摘要：

图 3 车削加工路线 选择切削刀具 在数控车床加工中，产品质量和生产率在相当大的程度上受到刀具的制约。 虽然数控刀具的切削原理与普通车床刀具基本相同，但由于数控加工特性的要求，在刀具参数的选择上，特别是切削部分的几何参数选择上，就要满足一定的要求，才能达到数控车床的加工要求，充分发挥数控 车床的优势。 10 金属切削过程中，刀具切削部分在高温下承受着很大切削力与剧烈摩擦。 在断续切削工作时，还伴随着冲击与振动，引起切削温度的波动。 因此，在刀具选择时，刀具必须满足强度高、精度高、适应高速和大进给量切削、可靠性好、使用寿命长、断屑及排屑性能好等性能。 一般刀具材料在室温下应具有 60HRC 以上的硬度。 材料硬度越高耐磨性越好，但抗冲击韧性就相对降低。 所以要求刀具材料在保持有足够的强度与韧性条件下，尽可能有高的强度与耐磨性。 高耐磨性是指在高温下仍能维持刀具切削性的一种特性，通常用高温硬度值来衡量，也可用刀具切 削时允许的耐热温度值来衡量。 它是影响刀具材料切削性能的重要指标。 耐热性能越好的材料允许的切削速度就越高。 刀具材料还需要较好的工艺性与经济型。 工具钢应有较好的热处理工艺性：淬火变形小，淬透层深，脱碳曾浅；高硬度材料需要有可磨削加工性；需焊接的材料，宜有较好的导热性与焊接工艺性。 此外，在满足以上性能要求时，宜尽可能满足资源丰富，价格廉价的要求。 根据零件的加工精度和表面的粗糙度要求及工件材料的性质选择适当的刀具。 经分析，本零件需用粗车刀（端面，圆弧）、精车刀（端面，圆弧）、螺纹刀。 选择切削用量 切削 用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。 对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量。 合理选择切削用量的原则是：（ 1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量 ap，其次选择一个较大的进给量 f,最后确定一个合适的切削进度 v。 增大背吃刀量 ap 可使走刀次数减少，增大进给量 f 有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。 （ 2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小（但不太小）的背吃刀量 ap 和进给量 f ，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度 v。 （ 3）零件的加工高度 H≤（ 1/41/6） RD，以保证刀具有足够的刚度。 背吃刀量 ap(mm),亦称切削深度。 背吃刀量取 1mm,主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。 在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切除余量，以便提高生产效率。 精加工时，则应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。 11 吃刀深度：粗车时 ap =3mm；精车时 ap=。 主轴转速：车削直线和圆弧轮廓时，根据零件材料与加工 要求查得，粗车切削速度 Vc=90mm/min，精车切削速度 Vc=120mm/min，按公式 Vc=π dn/1000，计算粗车主轴转速 n=500r/min，精车主轴转速 n=1200r/min。 车削螺纹主轴转速：按公式 n≤ 1200/pk，计算主轴转速 n=320r/min。 进给速度：根据零件材料与加工要求查表得，粗车时进给速度 f=，精车时进给速度 f=, 经换算得进给速度：粗车 Vf=200mm/min，精车Vf=180mm/min。 根据图纸加工要求，螺纹车削进给速度 f=3mm/r。 12 第三章 工艺系统的几何误差 指机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差，以及使用时产生的磨损误差和调整误差。 这类原始误差在加工过程中开始之前已客观存在，并在加工过程中反映到工件上去。 机床的成形运动主要包括两大类，即主轴的回转运动和移动件的直线运动。 因而在分析机床的几何误差主要包括主轴回转误差、导轨导向误差和传动链误差。 主轴的回转运动误差及影响因素。 由于主轴部件在制造、装配、使用中的各种因素影响，如主轴轴径的误工、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差及热变形等，会使 主轴产生回转运动误差，其误差形式可以分解为：径向跳动、轴向窜动和角度摆动三种。 机床导轨误差 导轨是机床各部件运动的基准，对于进给运动是直线运动的机床，其直线运动精度主要取决于机床导轨的精度，机床导轨的误差一般包括：垂直面内的直线度、水平面内的直线度、前后导轨的平行度和导轨对机床主轴轴线的位置误差。 刀具误差 刀具的制造、磨损，安装误差及几何参数等。 刀具的几何参数主要包括：刀具角度，前面与后面型式，切削刃与刃口形状等。 刀具合理的几何参数是指达到加工质量和刀具寿命的前提下并使生产效率提高，生产 成本降低的几何参数。 在生产中由于切削条件的差别，确定了刀具几何参数的效果也不同，因此，刀具几何参数的选择也是刀具引起误差的一个重要因素之一。 刀具对加工精度的影响，因刀具种类而定。 一般车刀，如普通车刀、单刃镗刀等的制造精度没有直接影响。 成形刀具和定尺寸刀具，如成形车刀、铰刀，麻花钻等的制造和磨损误差主要影响被加工表面的形状精度和尺寸精度。 夹具误差 夹具可分为通用夹具和专用夹具。 通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的同一夹具，例如车床上的三爪卡盘，四爪卡盘，弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为 加工某一指定工件的某一工序而设计的夹具。 夹具的主要作用是：保证产品质量，提高加工效率，解决车床加工中的特殊装夹问题，扩大机床的使用范围。 夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差。 这些误差主要与夹具的制造和装与精度有关。 所以在夹具的设计、制造时，凡是影响零件加工精度的尺寸和形位公差都应严格控制。 13 调整误差 刀具之间的相互位置，所以量具等检测仪的制造误差，测量方法误差及测量时的主客观因素（温度、接触力等）都直接影响测量精度。 14 第四 章 定位基准与定位方式 定位基准的选择 基准 零件图、实际零件或工艺文件上用来确定某个点、线、面的位置所依据的点、线、面，称为基准。 基准的分类 根据基准功用不同，分为设计基准和工艺基准。 1）设计基准 设计图样上所采用的基准，称为设计基准。 2）工艺基准 在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。 它包括： (1) 装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准。 (2) 测量基准 测量时所采用的基准。 (3) 工序基准 在工序图上用来确定本工序所加工表面后的尺寸、形状、位置的基准。 (4)定位基准 在加工中确定工件的位置所采用的基准。 作为基准的点、线、面有时在工件上并不一定实际存在（如孔和轴的轴心线，两平面之间的对称中心面等），在定位时是通过有关具体表面体现的，这些表面称为定位表面。 工件以回转表面（如孔、外圆）定位时，回转表面的轴心线是定位基准，而回转表面就是定位基面。 工件以平面定位时，其定位基准与定位基面一致。 二、 定位基准的选择 定位基准又分粗基准和精基准两种。 用未机加工过的毛坯表面作为定位基准的称为粗基准；用已机 加工过的表面作为定位基准的称为精基准。 粗基准的选择 粗基准的选择是否合理，直接影响到各加工表面加工余量的分配，以及加工表面和不加工表面的相互位置关系。 因此，必须合理选择。 具体选择时一般应遵循下列原则： 15 1)为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择不加工表面为粗加工基准。 2） 为保证重要加工面的余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。 3）为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量小的面为粗基准。 4）粗基准比较粗糙且精度低，一般在同一尺寸方向上不应重复使用。 否则，因重复使用所产生的 定位误差，会引起相应加工表面间出现较大的位置误差。 5）作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。 精基准的选择 除第一道工序。