零件数控车削加工工艺优化：轴套类！

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-35 轴套类零件零件工艺分析该零件由内、外圆柱面，内、外圆锥面，平面及圆弧等组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合数控车削加工。在图4-47中可以看到两处0.1×45°的倒角，类似这样的小倒角或小圆弧的加工，正是数控车削加工特点的突出体现，这样可使加工表面之间圆滑转接过渡。

1.实例一

图4-35所示是一典型的轴套类零件，图4-36所示为该零件的前工序简图，下面对其加工工艺进行分析。

图4-35 轴套类零件

（1）零件工艺分析该零件由内、外圆柱面，内、外圆锥面，平面及圆弧等组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合数控车削加工。但工件壁薄易变形，需采取特殊工艺措施。精度上，该零件的φ24.4⁰_-0.03mm外圆和6.1⁰_-0.05mm端面两处尺寸精度要求较高。此外，工件外圆锥面上有几处R2mm圆弧面，由于圆弧半径较小，可直接用成形刀车削而不用圆弧插补程序切削，这样既可减小编程工作量，又可提高切削效率。

（2）确定装夹方案为了使工序基准与定位基准重合，并敞开所有的加工部位，选择A面和B面分别为轴向和径向定位基准，限定5个自由度。由于该工件属薄壁易变形件，为减小夹紧变形，选工件上刚度最好的部位B面为夹紧表面，采用图4-37所示的包容式软爪夹紧。该软爪以其底部的端齿在卡盘（通常是液压或气动卡盘）上定位，能保证较高的重复安装精度。为方便加工中的对刀和测量，可在软爪上设定一基准面，这个基准面是在数控车床上加工软爪的夹持表面和支承表面时一同加工出来的。基准面至支承面的距离可以控制得很准确。

图4-36 前工序简图

图4-37 包容式软爪

（3）确定工步顺序、进给路线和所用刀具为减小工件加工过程中的变形对最终精度的影响，内外表面的加工要交叉进行。由于采用软爪夹持工件，所有待加工表面都不受夹具紧固件的干涉，因而内外表面的交叉加工可以连续进行。所选用刀具中的机夹可转位刀片均选用Al₂O₃、TiC或TiN涂层刀片，以减少刀片的更换次数。刀片的断屑槽全部采用封闭槽型，以便变动走刀方向。根据工步顺序和切削加工进给路线的确定原则，本工序具体的工步顺序、进给路线及所用刀具确定如下。

1）粗车外表面。选用80°菱形刀片进行外表面粗车，走刀路线及加工部位如图4-38所示，其中φ24.685mm外圆与φ25.55mm外圆及R2mm过渡圆弧用倒角代替。图中的虚线为对刀时的走刀路线。对刀时要以一定宽度（如10mm）的塞块靠在软爪对刀基准面上，然后将刀尖靠在塞块上，通过CRT上的读数检查停在对刀点的刀尖至基准面的距离。由于是粗车，可选用一把刀具将整个外表面车削成形。

图4-38 粗车外表面走刀路线

2）半精车25°、15°两外圆锥面及三处R2mm的过渡圆弧。选用直径为6mm的圆形刀片进行外锥面的半精车，走刀路线如图4-39所示。

3）粗车内孔端部。本工步的进给路线如图4-40所示。选用三角形刀片进行内孔端部的粗车，此加工共分3次走刀，依次将距内孔端部10mm左右的一段分别车至φ13.3mm、φ15.6mm和φ18mm。

图4-39 半精车外锥面及R2mm圆弧走刀路线

图4-40 内孔端部粗车走刀路线

4）钻削内孔深部。选用φ18mm钻头，倾角为118°，进行内孔的钻削，如图4-41所示。与内孔车刀相比，钻头的切削效率较高，切屑的排除也比较容易，但孔口一段因远离工件的夹持部位，钻削不宜过大、过长，安排一个车削工步可减小切削变形，因为车削力比钻削力小，因此前面安排孔口端部车削工步。

5）粗车内表面及半精车其余内表面。选用55°菱形刀片，进行φ19.2⁺₀^0.3mm内孔的半精车及内锥面的粗车，以留有精加工余量0.15mm的外端面为对刀基准。由于内锥面需切余量较多，故刀具共走刀4次，走刀路线及切削部位如图4-42所示。每两次走刀之间都安排一次退刀停车，以便操作者及时清除孔内的切屑。主轴旋向为逆时针。其具体加工内容为：半精车φ19.2₀^+0.3mm内孔（前序尺寸为φ18mm）至φ19.05mm，粗车15°内圆锥面，半精车R2mm圆弧面及左侧内表面。

图4-41 钻削内孔深部示意图

图4-42 内表面粗车、半精车走刀路线

6）精车外圆柱面及端面。选用80°菱形刀片，精车图4-43所示的右端面及φ24.38mm、φ25.25mm、φ30mm外圆及R2mm圆弧和台阶面。由于是精车，刀尖圆弧半径选取较小值（4mm）。

7）精车25°外圆锥面及R2mm圆弧面。用带R2mm的圆弧车刀，精车外圆锥面，其进给路线如图4-44所示。此步骤有带选择性的对刀安排。

图4-43 精车外圆柱面及端面走刀路线

图4-44 精车250外圆锥面及R2mm圆弧面走刀路线

8）精车15°外圆锥面及R2mm圆弧面。选用R2mm圆弧车刀精车15°外锥面，其进给路线如图4-45所示。程序中同样安排在软爪基准面进行选择性对刀。但应注意受刀具圆弧R2mm制造误差的影响，对刀后不一定能满足该零件尺寸2.25-⁰_0.1mm的公差要求。该刀具的轴向刀补量还应根据刀具圆弧半径的实际值进行处理，不能完全由对刀决定。

9）精车内表面。选用55°菱形刀片精车φ19.2⁺₀^0.3mm内孔、15°内锥面、R2mm圆弧及锥孔端面，进给路线如图4-46所示。该刀具在工件外端面上进行轴向对刀，此时外端面上已无加工余量。

图4-45 精车15°外圆锥面及R2圆弧面走刀路线

图4-46 精车内表面走刀路线

10）加工最深处φ18.7₀^+0.1mm内孔及端面。选用80°菱形刀片加工，分2次走刀，中间退刀一次，以便清除切屑。该刀具的走刀路线如图4-47所示。对于这把刀具要特别注意妥善安排内孔根部端面车削时的走刀方向。因刀具伸入较多，刀具刚性欠佳，如采用与图示走刀路线相反的方向车削该端面，则切削时容易产生振动，加工表面的质量很难保证。

在图4-47中可以看到两处0.1×45°的倒角，类似这样的小倒角或小圆弧的加工，正是数控车削加工特点的突出体现，这样可使加工表面之间圆滑转接过渡。只要图样上无“保持锐角边”的特殊要求，均可照此处理。