轴类零件加工策略

摘要：本文主要阐述在数控车床上加工S类零件时，保证加工质量和提高加工效率的方法和手段。

【中图分类号】TG519.1-4

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；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。下面以减速器中的传动轴为例对轴类零件加工策略进行阐述。

一、轴类零件加工的工艺策略：

1、零件图分析

减速器中的传动轴属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。根据工作性能与条件，传动轴的主要轴颈，特殊外圆以及特殊轴肩均有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。因此，传动轴的关键工序是特殊要求的轴颈和外圆的加工。

2、确定毛坯

一般传动轴外圆直径尺寸相差不大，选择热轧45圆钢作毛坯可满足要求。

3、确定主要表面的加工方法

传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于其主要表面的公差等级较高，表面粗糙度Ra值较小，故车削后还需磨削。

4 、确定定位基准

传动轴的主要配合表面及轴肩面对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法。

粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。先以毛坯外圆作粗基准，加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹（有时在上工步已车外圆处搭中心架），车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。

5、加工阶段划分

各阶段划分大致以热处理为界。分为粗车（粗车外圆、钻中心孔等），半精车（半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等），粗、精磨（粗、精磨各处外圆）。

6、热处理工序安排

对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。调质处理一般安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。

综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：

下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。

7、加工尺寸和切削用量

传动轴半粗车余量可取2mm，精车余量可选用，0.4mm，磨削余量可取0.1mm。

车削用量的选择，一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。

8、拟定工艺过程

定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。在半精加工外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。

二、轴类零件加工的编程策略：

利用CAXA制造工程师或Mastercam等CAD＼CAM软件，按以下步骤进行进行自动编程：

建立轴类零件的几何模型加工方案和加工参数的合理选取（粗精车均选用菱形涂层硬质合金外圆刀，副偏角48°，刀尖半径0.4mm，粗、精车主轴转速n取450r/min，进给速度F分别取0.15mm/r或0.05mm/r，吃刀深度ap分别选2mm和0.4mm；加工螺纹用硬质合金60°螺纹刀，刀尖半径0.2mm，主轴转速n取115r/min，吃刀深度ap分别选0.4mm和0.1mm；）生成刀具轨迹数控加工仿真（考虑加工过程的过切和欠切，机床各部件的干涉和碰撞。）后置处理生成加工程序。

三、轴类零件加工的加工策略：

1、工件装夹：直接用三爪卡盘装夹，调头加工；能保证位置精度，尺寸精度和表面质量。

2、对刀：绝大多数的数控车床采用手动对刀，其常用方法有定位对刀法、光学对刀法、试切对刀法。以下以试切对刀法为例进行分析：

（1）、外圆车刀对刀：先回参考点；然后先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零；然后，主轴停转，测量工件外圆直径D，进刀补输入界面，输入所测量外圆数值。再将工件端面车一刀，进刀补输入界面，输入数值Z =0。系统内部完成了编程零点的设置功能。

（2）、普通外螺纹车刀对刀方法如下：先用用外圆车刀，把毛坯的端面和外圆车一刀。然后让主轴转起来。x方向：利用手轮，控制螺纹刀的刀尖往外圆表面上靠近，直到刀尖，贴上工件的外圆，即可停下。进刀补输入界面，输入所测量外圆数值。z方向：用手轮控制螺纹刀刀尖，逼近工件的端面，控制Z轴移动，目测刀尖在工件的右端面上，停下。进刀补输入界面，输入数值Z =0。

3、刀具的选择及安装：在实际生产中，数控车刀主要根据数控车床回转刀架的刀具安装尺寸、工件材料、加工类型、加工要求及加工条件从刀具样本中查表确定，其步骤如下：

（1）、据粗、精加工要求和加工条件确定刀片的牌号和几何槽形；

（2）、根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆。

在刀具安装过程中应注意以下问题：

（1）、安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤；

（2）、将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确；

（3）、安装刀具时需注意使刀尖等高于主轴的回转中心。

（4）、车刀伸出的长度不超过刀杆厚度的2倍。

（5）装车刀用的垫片要平整，一般用2-3片厚垫片。各垫片与刀杆正下方，前端与刀座边缘齐。

（6）车刀装上后，一般要紧固两个螺钉。紧固时，应轮换逐个拧紧。

4、程序校验：一般有空运行、图形模拟和实际加工几种方法。

5、首件试切：主要目的是验证程序编制和刀具选用是否正确。运行时操作者应关闭快速运动开关，打开单程序运行开关，使程序单段逐段运行；并将手置于暂停开关上。

6、首件试切后工件质量不合格则进行程序修改或刀具补偿，直到首件试切达到要求。

7、进行工件批量加工。

《参考文献》：

（1）、车工操作技术与窍门；何建民主编，机械工业出版社，2005.6；

（2）、机械加工技术；郭溪茗、宁晓波主编，高等教育出版社，2002.8；