中间连接轴轴承座数控加工工艺分析

徐圣凯，程刚健，赵鹏，方承凯，王炬达

（杭州中测科技有限公司，浙江 杭州 310000）

对中间连接轴轴承座薄壁工件的加工一直是金属切削中较为棘手的问题，主要原因是由于这种薄壁工件刚性不好，且硬度降低,在加工流程中非常容易生成变化，从而使工件的形位误差加大，无法提高工件的加工质量。薄壁型机器加工零部件也因为重量轻,节约了金属材料，以及结构紧凑等优点，在机器加工操作中也有相当普遍地使用。

1 零件分析

如图1所示的是一种小批量不定时加工的典型薄壁零件，材料为45号钢。有两处薄壁加工，且在薄壁处有一定的精度要求与同轴度要求。

图1 零件图

中间连接轴轴承座的加工难点具体如下。

车削薄壁零件时，由于工件的刚性低，所以在车削的过程中，可能产生以下现象。

（1）因工件壁薄，在夹具的夹压力的作用下容易产生形变，从而影响工件的尺寸精度，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。

（2）在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生工件的自激振动，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。

2 零件变形处理

2.1 装夹变形处理

中间接触轴轴承座薄壁零部件刚性低,在加工中易由于磨削力、夹紧力矩或者机械加工热等残余应力的作用而引起扭曲,从而减少机械加工过程是提高薄壁零部件制造效率的重点。众多减少机械加工过程的技术包括进给量的调节、优化安装夹具方法及其提高毛坯质量的结构工艺化等,其中安装夹具方法是非常关键的一种。安装夹具的主要功能是合理配置安装夹具与支承件的部位及其合适的夹紧力矩,在加工中对工件加以固定、控制与支承。

薄壁零部件在安装夹具中发生的位移与受夹力导致的工件在夹点上局部刚性转动,因而使工件相对刀具的位移产生变化。而工件在加工机械上发生的安装夹具精度也是影响机械设备精度的主要原因，约25%～50%的机械加工偏差都是由安装夹具造成的，所以通过采用优化装配夹具方法来降低装配夹具所发生的弹性变化，是进一步提高机械设备精度和制造效果的途径。

其中的连接轴轴承座如果在卡盘上夹时强力太大，也会使零部件发生扭曲，从而引起零部件的圆度偏差。而如果在卡盘上夹得不紧，在车削用量时也有可能使零部件松开或飞离，造成人员的受伤以及财产损失。所以采用套筒的方式解决，但以往我们加工薄壁零件的套筒都是一个简单的直筒，虽然解决了一部分的装甲问题。但在遇到装夹面大小差距较大的时候，只能采用换一个较大或小的套筒，消耗较大。为解决以上问题，所以有了以下的方法。

如图2所示，采用内撑外夹的新型套筒，在需要装夹面直径较小时，可以使用外夹的装夹方式。在需要装夹面直径较大时，可以采用内撑的装夹方式。并在受力面增加复合橡胶涂层，不仅能增加夹紧力，还可以改变薄壁零件加工时的振动频率，减少加工时由于自激震动产生的误差。且该夹具只需要简单的钣金即可完成，相对简单、廉价，可以大批量生产。

图2 夹具三维图

2.2 合理选择刀具

在中间连接着轴支承座的车削用量中，合适的铸件主要几何角对车削时切削力的大小、在切割工作过程中引起的热变化以及工件表面的微观质量，都是必不可少的因素。

在《车工工艺学》中，人们可以了解，铸件的主要几何角对切削用量的影响也是很重要的。铸件提前角大小、方向决定了切割形状和铸件提前角的尖锐程度。提前角大，切割的形状和摩擦力降低，切削用量也变小了。而提前角太大,会使铸件的楔角降低，工件硬度降低，同时，材料散热条件也较差，磨损程度增加。在一般车削用量为钢件材质的薄壁机械加工零件时，用高速钢刀具，提前角取5°～30°；用车削铸铁时，提前角取0～10°；用可转位硬质合金刀具，提前角取5°～20°。

精车时取最大提前角，而粗车时取较小提前角。若工件材质硬度好、硬度高取较小提前角，反之，取极大提前角。

工件的后角多少，决定了工件的刀面和工件表面的摩擦程度。后角大，附着力减小，夹紧力矩也随之变小，而后角过大也会导致工件质量降低。一般车削使用薄壁零部件的，通常用高速钢工件，其后角取6°～12°；车削使用量铸造钢类零部件的，后角取6°～8°；用可转位硬质合金工件，后角取4°～12°。

精车时取大后角，粗车时取较小后角。刀具主赤纬的多少，决定了轴流式夹紧力与径向切削用量的分配情况。主赤纬增加，径向夹紧力减少，而轴流式夹紧力增加；相反，径向夹紧力增加，而轴流式夹紧力减少。主赤纬通常取30°～90°。当切削车薄壁零部件的内外圆时，通常取较大的主赤纬效果较好。而刀具表面副赤纬的多少，则反映了刀具与以加工表面之间的磨损状况，以及刀具表面粗糙度值的高低。车薄壁零部件时，副赤纬通常取8°～15°。当粗车时取较大的副赤纬，而精车时则取较小的副赤纬。精车时，刀柄的刚度要求高，车刀的修光刃不易过长（一般取0.2～0.3mm），刃口要锋利，要想最大限度地降低工件在加工中的变形，就要有一把符合切削条件的车刀。

2.3 热变形处理

在实际加工中车内孔引起的热变形会改变零件的尺寸精度，工件外圆分粗、精车，孔分粗镗、精镗，以消除粗车或粗镗时因切削力过大而产生的热变形；精车和粗镗工件时，车刀刃口要锋利，充分浇注切削液，以降低切削温度，减少工件热变形。

2.4 浇注充分的切削液

在切削过程中，由于金属切削面出现着变化，在切屑物与材料、夹具和工件表面之间，产生了强烈的碰撞。它们就会形成了巨大的切削力和巨大的切割热。切割热带在工件表面，使材料的硬度值降低，从而加速材料损耗，使工具表面粗糙度值增加；它带热到工具表层，从而使工具发生了加热变化。切削热量的产生，对切削薄壁工具十分不利。在切削工艺中，适当地利用热切削液，不但可以增加工具表面的粗糙度，也减少了15%～30%的夹紧应力，同时，还可以使切削温度减少100～150℃，因此，大大提高了成品的生命、工时增长速度和质量。

3 工艺分析

3.1 解决措施

（1）在程序编制完成后，要仔细检查，消除所有输入的误差，以确保软件中的数据和格式正确无误。

（2）要克服人为过失，确保所有刀的对刃准确，每把刀的装刃前后要仔细检查，有的需要检查刀型是否合理、齿尖圆弧位置是否正确等。装好刀以后，对刀工作要认真,每次检查对刀尺寸都要准确。

（3）对各个尺寸都要计量准确,在操作者计量好后要交检验员检测。

（4）在套筒夹具上进行改进，使一个套筒能实现多用。减少加工消耗，和加工时间。

3.2 工艺排序表

材料为Φ83×110的圆柱体毛坯。

表1 工艺表

4 程序编制

Φ52内孔程序

O0001;

N10 M03S500T0101;

N20 G00X100Z150;

N30 X18Z3;

N40 G71U1R0.5;

（2）用药不当。一般在动物患病期间的治疗过程中，由于相关养殖工作者缺乏专业的医学知识或者技能操作，对患病动物盲目用药，导致药效得不到吸收或者反而带来毒性，无法达到治愈动物疾病的效果，严重的甚至会使动物因中毒而死。

N50 G71P60Q90U-0.4F0.3;

N60 G00X67.5;

N70 G01Z-35S800F0.1;

N80 X30;

N90 Z-41;

N100 G70P60Q90;

N110 G00X100Z150;

N120 M30;

Φ60外圆程序

O0002;

N10 M03S500T0202;

N20 G00X100Z150;

N30 X87Z3;

N40 G71U1R0.5;

N50 G71P60Q90U0.4F0.3;

N60 G00X72.5;

N70 G01Z-35S800F0.1;

N80 X80;

N90 Z-44;

G70P60Q90;

G00X100Z150;

M30;

5 结语

本文简单阐述了中间连接轴轴承座减少和防止加工变形的加工工艺分析，加工难点分析以及对套筒夹具的改进，确定了如何更好地加工中间连接轴轴承座。经生产实践证明，该加工方案切实可行，可以保证中间连接轴轴承座薄壁零件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度和装配质量，从中可知，采用现在的方案降低了生产成本，提高了生产效率，保证了产品质量，为企业生产取得了良好的经济效益。