数控车削加工多用传动轴的工艺工装分析

李秀峰

（乌兰察布职业学院,内蒙古 乌兰察布 012000）

数控车削加工多用传动轴的工艺工装分析

李秀峰

（乌兰察布职业学院,内蒙古 乌兰察布 012000）

多用传动轴属于普通轴类零件，因其精度要求较高，需选用数控车床对零件进行加工。对零件进行数控加工工艺工装分析时，要从零件图、数控加工工艺等方面进行全面、具体、综合地分析。

轴类零件；数控车削加工；工艺分析

多用传动轴零件图如下图所示（零件技术要求：1.锐边倒钝。2未注表面粗糙度值3.2µm。3.热处理硬度28～32HRC。）：

该零件加工内容为圆柱、圆弧、圆锥、槽、螺纹等，是常见的车削结构，这些结构若用普通车床加工质量稳定性较难控制，需选择数控车床加工。根据情况选用华中系统数控车床。下面进行数控车削加工的工艺工装分析。

1 零件图分析

1.1 零件主要特征分析

该零件属于普通数控车削零件，毛坯选定为棒料，下料规格尺寸为Ø45㎜×115㎜。主要加工内容有：

1.2 零件重点尺寸

2 数控加工工艺分析

2.1 零件装夹的重点、难点

多用传动轴的加工内容为回转体的回转面，属于普通轴类零件，根据半圆弧、圆锥面、螺纹等加工质量要求，该工件采用回转体通常的定位基准——回转中心，利用三爪自定心卡盘装夹就能实现工件加工时的定位夹紧需要。从零件图可以看出，该零件的加工以Ø42圆柱的轴线为基准，考虑螺纹、锥面以及车槽质量，必须以圆柱的两端面分别为基准面进行二次装夹来加工。具体装夹方案如下：

（1）第一次装夹用三爪自定心卡盘夹持棒料，棒料的一端留出长度50㎜，一次完成包括螺纹等结构的粗车、半精车和精车加工。加工螺纹部分时应该先把棒料加工到直径为29.8㎜圆柱，然后加工螺纹，这是因为圆柱表面的金属会在挤压作用下向外膨胀，从而达到要求尺寸。螺纹加工完后，应该注意保护。

2.2 刀具的选择

根据多用传动轴的加工方案分析，按照两道工序在同一个机床上加工来确定刀具，这样在完成第一道工序进行第二道工序时，相同的刀具就不用重新编号和装夹。

由于图示中的圆弧面加工精度要求不高，可直接用外圆车刀加工。但为避免干涉，应选用负偏角较大的外圆车刀。为保证加工质量，减少刀具数量和辅助换刀时间，可选用一把外圆车刀对圆柱面、圆弧面、端面进行粗、精加工。根据上述的分析，外圆车刀的负偏角定为30°。图示槽宽度尺寸为4，选用刀宽为4㎜的切槽刀。加工螺纹用普通螺纹车刀。两道工序的内容共需三把刀具，刀具材料均选用数控车床上最常用的硬质合金可转位刀片刀具。

（1）将90°外圆车刀设为1号刀，置于刀架的1号刀位上。

（2）将车沟槽的车槽刀设为2号刀，置于刀架的2号刀位上。

（3）将车螺纹用的螺纹车刀设为3号刀，置于刀架的3号刀位上。

2.3 编程原点确定

根据多用传动轴的零件图分析，其设计基准和定位基准重合。为了编程及对刀操作方便，将编程原点分别选在工件的两端面的中心。

2.4 基点节点计算

第一次装夹时，各基点坐标可根据尺寸直接获得。第二次装夹时，SØ34球面、R6和R5圆弧面间的切点坐标不能从图中直接获得，需要用CAD绘图软件辅助获得，经过CAD绘图后SØ34球面与R6圆弧面的切点坐标为（X24.24，Z-30.01），R6与R5圆弧面间的切点坐标为（X25.79，Z-39.15），其余基点坐标可在图示尺寸中直接获得。

2.5 工艺工装制定

按照加工原则，应先粗后精、先面后螺纹、最后槽，尽量使工序集中，减少装夹和换刀次数，缩短加工时间。零件加工方案如下：

（1）工序1，备料，选用45钢，棒料尺寸Ø45㎜×115㎜。

（2）工序2，调质处理，至硬度为28～32HRC。

（3）工序3，第一次装夹，三爪自定心卡盘夹住棒料，棒料的一端留出50㎜长度的圆柱，外圆车刀平端面3㎜，粗车Ø30㎜×33㎜、Ø42㎜×12㎜。再精车Ø42的圆柱，精车Ø30的圆柱，精车Ø29.8㎜×20的螺纹段圆柱并倒角C2。退刀，换螺纹车刀加工M30×2-6g螺纹，长度20㎜。

（4）工序4，第二次装夹，用软爪夹持Ø30㎜×13㎜棒料，外圆车刀平端面，保证110长度。利用粗车--精车顺序加工SØ34球面、R6圆弧面、R5圆弧面，Ø23的圆柱及小端 Ø30.9㎜、大端Ø42的圆锥面。再依次在圆锥面上加工三个槽。加工时，应注意控制圆弧加工的刀具半径，避免发生干涉。车槽工步应该放在最后，从圆锥大端开始车入，这样容易保证小端的尺寸。

（5）工序5，零件检验，按照图样要求检查各部尺寸。以上工艺工装制定为首件试切加工，通过首件试切，检测工件的尺寸和表面粗糙度等是否符合零件图要求，检验工艺工装制定是否合理，并检验根据工艺工装分析编制的加工程序及参数设置的正确性。制定加工工艺是数控加工中的核心环节，直接影响到零件的加工质量及加工精度。通过对多用传动轴的工艺工装分析，制订数控加工工艺规程时，主要涉及如下几点：

1）工件应便于在数控机床上装夹，并尽量减少装夹次数。

2）且刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量。

3）尽量减少刀具换刀和走刀次数。

4）制定最佳走刀路线，尽量减少加工面积及空行程，提高劳动生产率。

5）零件数控加工尽可能采用标准刀具，尽可能减少刀具种类。

6）尽量减少工件条件和刀具的受力变形。

7）零件数控车削加工应便于采用多刀加工或多件加工，对于数控车床一般一次装夹尽量能加工更多的加工内容，以保证其加工精度。

8）选择适宜的定位基准，且定位基准至加工面的标注尺寸应便于测量。

[1]袁锋主编.《数控车床培训教程》[M].机械工业出版社，2010（01）.

[2]张秀珍，冯伟主编.《数控加工课程设计指导》[M].机械工业出版社，2012（01）.

李秀峰（1967-），女，内蒙古乌兰察布人，本科，高校讲师，教师，研究方向：机械加工。