某套類零件數控車削工藝分析與加工

吳靜濤,陸德光

(貴州裝備制造職業學院,貴州 貴陽 551400)

0 引言

在機器中套類零件應用廣泛，主要起支承和導向作用，套類零件主要由端面、外圓、內孔、臺階面、槽等組成，是回轉體零件。套類零件與軸類零件相比，加工難度較大：

1)內孔加工不便于觀察和尺寸測量，難以保證加工精度要求。

2)由于內孔的加工，內孔刀具需深入內孔中，會導致刀桿剛性變差，刀具易產生振動、讓刀困難等現象。

3)內孔加工排屑較困難，切削液難以進入。

4)套類零件因有內孔、壁薄、外形有槽，裝夾受力易導致零件變形。

因此，在套類零件的實際裝夾過程中可做一些改進。

如圖1所示，為某軸套零件圖，需在數控車床上加工，文章分析數控車削加工工藝并進行車削加工。

1 零件圖樣分析

該軸套零件與軸連接，與外螺紋形成配合，構成傳動轉矩和動力的裝置。在數控車削過程中，要求保證關鍵配合尺寸，才能與連接件形成良好配合。

1.1 零件形狀分析

從零件圖中可看出，該零件外圓有2個臺階，有1個槽，其中左端9mm長壁薄。零件內孔左端呈臺階狀、右端有內螺紋。

1.2 精度技術分析

零件圖中，外圓精度要求較高且四段要求不一，公差在0.033-0.046mm之間，外圓表面粗糙度值1.6um，各段長度均有公差要求。內孔長度24mm、15mm有公差要求，內孔φ56mm有公差要求，內螺紋M30×1.5-6H。左右兩端面平行度要求0.15um。重要尺寸精度如表1所示。

表1 零件圖精度技術分析表

綜合以上分析，該零件尺寸標注準確合理，各段精度技術符合數控車床加工特點。

1.3 尺寸標注分析

該零件圖的標注以左端的設計基準為起點呈線性分布，便于繪圖和計算，因此該零件的加工可選擇手工編寫程序和軟件編寫程序兩種方式。

2 零件結構工藝分析

零件的結構工藝分析是指在現有的生產設備條件下，能加工出零件圖中的形狀結構，具有良好的經濟性。該零件外形凹凸有槽，表面粗糙度值為1.6um，內孔有螺紋無螺紋處呈臺階狀，總體有利于裝夾，用數控車床加工能滿足加工要求。

3 零件毛坯的工藝分析

該零件毛坯材料按要求，選用?80×48鋁材，不做其他處理工藝。裝夾方案如下：

1)夾毛坯，伸長25mm，粗、精加工零件右端外圓?62、?76致圖樣尺寸，粗精加工內孔致?30。

2)調頭裝夾?62，找正，粗、精加工外圓，保證總長，切槽。

3)車內螺紋M30×1.5-6H。

4 零件加工工藝路線

4.1 加工路線分析

下料→鉆孔→粗車右端外圓→精車右端外圓→粗加工孔→精加工孔→調頭裝夾→粗車左端外圓→精車左端外圓→粗、精車槽→車內螺紋。擬定零件加工路線時，應注意以下幾點：

1)零件粗、精車應盡量一次裝夾完成，避免應多次裝夾定位基準不一致，產生誤差積累。

2)為提高生產效率，減少加工時間，擬定零件加工路線要考慮減少換刀次數，同一把到應集中安排加工統一工序結束再換刀加工下一道工序。

3)數控車削應遵循以下原則：粗車外圓臺階遵循從大到小、由遠及近的原則；粗車內孔臺階遵循從小到大、由遠及近的原則。精車外圓臺階遵循從小到大、由近及遠的原則；精車內孔臺階遵循從大到小、由近及遠的原則。

4.2 裝夾基準分析

基準分為設計基準、定位基準、測量基準，裝夾時有粗基準和精基準定位之分。所謂粗基準就是指任何加工而選擇為裝夾定位的基準，選擇粗基準時，首先應考慮加工表面與不加工面的相互位置精度，一般以不加工表面為粗基準定位；其次應考慮零件重要表面的余量要均勻，則應選擇該表面的毛坯作為粗基準；第三，粗基準的選擇應表面平整、無缺陷、無鍛造飛邊、無鑄澆口、尺寸足夠的部位，才能保證定位準確、夾緊可靠，同時也應考慮裝夾操作方便利于夾緊工件；第四，粗基準不能重復使用，只能采用一次，若重復使用會產生誤差疊加影響零件加工精度。

所謂精基準定位是以處理過的較光滑或已經被加工過的表面作為定位基準，選擇精基準定位應考慮以下幾個原則：

1)基準重合原則。盡可能選擇已加工的表面作為基準定位，并且應考慮與設計基準、工序基準一致。

2)基準統一原則。選擇定位基準時，應考慮盡可能少選擇基準，把基準集中統一起來，利于減少誤差積累保證加工精度。

3)互為基準原則。以前后兩道工序之間相互作為基準。

4)自為基準原則。加工某表面時，以該表面作為基準，通過找正的方式來達到定位要求。

5)便于裝夾原則。所選擇的精基準便于工件的安裝、夾具的夾緊，操作方便簡單、可靠。

從零件圖來看，結合工藝分析，應先以圓柱毛坯為粗基準進行定位，在以加工面為精基準定位，有利于保證零件精度。

4.3 工序與加工階段分析

工序集中和工序分散屬于工序劃分的兩種類型。工序集中是指在每一道工序中包含多個工步內容，減少了總的工序數量，其優點是：可有效提高機床的利用率，節約時間，避免工件多次搬運；便于生產管理，減少生產廠房的面積；能保證工件的位置精度要求。

工序分散是指在每一道工序中包含的較少的工步內容，總的工序數量增加，工序分散的特點是：每道工序的內容較少，使用的設備和工藝裝備較為簡單，對工件調整、對刀要求不高，對技術工人操作水平要求不高。

大批量生產中的流水作業、自動線生產采用工序分散，而多品種、中小批量生產，為適應快速轉換和生產管理，通常采用工序集中。隨著市場需求逐漸向個性化、多樣化發展，對產品的要求提出了更高的要求，為滿足市場需求和生產轉換、管理的新趨勢，工序集中的生產方式將越來越重要。

一般而言，劃分加工階段有以下幾個原因：

1) 保證加工質量。在粗加工時，夾緊力大，切削力大，切削熱大，容易引起變形，劃分加工階段可以消除粗加工引起的變形。

2) 合理使用設備。粗加工設備功率大，剛性好，切削用量大，但精度低，不適合加工精度高的零件；精加工設備功率小，剛性較好，但精度高，適合加工精度高的零件。

3) 及時發現毛坯缺陷。在粗加工時發現毛坯的缺陷，可以及時修補或報廢，以免后續浪費工時和加工費用。

4) 便于安排熱處理工序。

為了達到零件精度要求，需要對機械加工分為幾個階段：

1) 粗加工階段?？焖偃コ嘤嗟募庸び嗔?，提高生產效率是粗加工階段的原則。

2) 半精加工階段。為防止因粗加工留下誤差或缺陷，需進行半精加工，目的是為精加工做準備。

3) 精加工階段。這一階段需要按照圖樣尺寸的要求加工，以保證零件的尺寸、形狀和精度達到規定的要求。

5 刀具、量具的準備

選擇數控刀具時需綜合考慮機床的自動化程度、工序加工內容、零件材料的切削性能等因素，總體上要選擇剛度好、強度高，高精度和較高可靠性和耐用性，具有較好的斷屑和排屑能力，便于裝夾的刀具。根據圖樣的特點，如圖2所示，選擇35°外圓車刀、3mm寬切槽刀、內孔車刀、內螺紋車刀。

選擇內孔車刀時，應注意刀桿的直徑和長度與零件內孔尺寸之間的關系。

5.1 刀具的選擇

如表2所示，為該套類零件刀具準備卡片表。

表2 刀具準備卡片表

5.2 量具的準備

如表3所示，為該零件的量具準備

表3 量具準備卡片表

6 零件數控車削加工工藝

該零件的徑向尺寸比軸向零件大，而且要求加工外圓、端面、內孔及內螺紋，根據零件特征，還需調頭裝夾，裝夾部位為薄壁，為保證零件不變形，對裝夾要求較高，對操作人員技術水平要求較高。

6.1 零件車削加工工藝

如表4所示，為該零件車削加工工藝表。

表4 零件車削加工工藝表

6.2 編制零件加工程序

如表5所示，為該零件左端車削加工程序。

表5 零件左端車削加工程序(手工)

7 套類零件的測量

套類零件檢測主要點，外圓尺寸、內孔尺寸、內螺紋、溝槽等，選取的測量方法應便于操作且滿足零件圖樣精度要求，選取的量具應與圖樣尺寸匹配、數量要求齊全。如果零件精度要求較高，應選用千分尺、塞規進行測量，如果零件精度要求不高，則選用游標卡尺測量。從該零件的圖樣尺寸分析來看，外圓直徑尺寸應選擇外徑千分尺測量，內螺紋選擇塞規，內孔選擇內徑千分尺，外圓槽還可以選擇量塊(見圖3、4)。

8 結語

套類零件是典型零件之一，其加工難度較大，特別是薄壁套類零件，加工過程中更容易產生變形，難以保證加工精度。在加工套類零件時，首先應仔細分析零件圖樣尺寸、對零件的結構工藝進行分析，再擬定合理的加工路線和定位，合理選擇刀具和量具，合理選擇測量工具，才能加工出符合精度要求的合格零件。