空心轴类零件加工基本工艺设计及程序编制.doc
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1、空心轴类零件加工工艺设计及程序编制机电学院10级机电3班5月123123 摘要空心轴是在轴中心制一种孔或通孔,它普通是和轴承配合在机架或箱体上以实现传递运动和动力。空心轴有内壁光滑,有有键槽,轴体外面有阶梯形圆柱。空心轴不但占用空间体积少,还可减轻设备重量、简化构造。空心轴零件内部可穿测量电线,压缩空气,加入液压油或润滑油,或者做机器人手臂等,还可以和其她零件进行配合,螺纹连接等。虽空心轴有如此多好处与用处,但空心轴类零件加工却有它难处,例如细长轴、内工艺槽、键槽以及有工艺精度等加工。所采用加工设备也依照加工类型不同而不同,但大多数是用数车加工。核心词:空心轴; 工艺; 程序; 数控车床 Ab
2、stractThe hollow shaft is prepared in the center of the axis of an aperture or through hole,which is usually fitted in the rack or cabinet and bearing to transmit motion and power. Some hollow shaft wall is smooth,some keyway stepped cylindrical shaft body outside. Hollow shaft not only take up less
3、 space volume,can also reduce the weight of the equipment,and simplify the structure. Inside the hollow shaft wear measurement wire,compressed air,adding hydraulic oil or lubricating oil,or do the robot arm,and other parts with threaded connection. Although there are so many benefits and useful holl
4、ow shaft,hollow shaft parts processing it has difficulties,such as slender shaft axis process tank,keyways,and process precision machining. The processing equipment used is also different depending on the type of machining,but most are processed with several vehicles.Keywords:Hollow shaft;process;pr
5、ogram;CNC lathe;目 录绪论1第1章 空心轴类零件加工21.1空心轴类零件公用与构造特点21.2空心轴类零件加工技术规定21.3空心轴类零件加工重要困难及办法21.4空心轴类零件材料、毛坯以及热解决31.5空心轴类零件加工工艺分析4第2章 空心轴类零件程序编制52.1数控编程概念52.2手编数控程序特点与环节62.3数控车编程如何拟定加工方案7第3章 空心轴实例数控加工简朴分析83.1实例加工工艺简朴分析93.2 基本数控车程序编制12参照文献14Deep hole in the machine tool spindle and DF Introduction15绪论国内空心长轴
6、深孔长径比很大,由于其刀具系统自身刚性差,在切削过程中极易产生让刀变形和机械振动,不但制约了生产效率提高,导致零件内孔中心线偏移,也直接导致加工表面质量下降。1.1写论文目改论文目仅仅是分享所有空心轴类零件大体加工工艺和某些编程技巧,论文中偏向理论较多。由于复杂空心轴类加工所用加工切削机床各不同样,因此这里只讨论程序编制办法和加工路线设定,以及简朴惯用切削指令。.1.2论文重要内容(1)空心轴类零件加工工艺设计。重要讨论了加工技术规定,热解决,毛坯选用。(2)空心轴类零件程序编制。重要讨论了编程概念,手编程序特点与环节,以及加工方案拟定。(3)实例分析。浅谈典型零件加工。第1章 空心轴类零件加
7、工1.1空心轴类零件公用与构造特点轴类零件是机器中重要零件之一,而空心轴类零件也不例外。它重要功能是支承传动零件和传动扭矩,例如齿轮、带轮、离合器、机器手臂、液压等。空心轴类零件和普通轴类零件同样,都是长度L不不大于直径d,轴普通是刚性轴。空心轴类零件加工表面重要有内外圆柱面、内外圆锥面、轴肩、螺纹、花键、沟槽等。1.2空心轴类零件加工技术规定空心轴大某些是支承轴在机器机架或箱体上,实现传动运动和动力功能。而在支承轴颈表面精度及其与轴上传动件配合表面位置精度对轴工作状态和精度有直接影响。当空心轴内孔与其她零件配合时,其内表面精度与圆度和同轴度也对整个机器运转有直接影响。因而,空心轴类零件技术规
8、定普通涉及如下几种方面。1.2.1尺寸精度空心轴类零件支承轴颈普通与轴承配合,也是该零件重要表面,影响轴回转精度与工作状态,普通对其尺寸精度规定较高,为IT5IT7级:装配传动件轴颈尺寸精度规定可以低某些,为IT6IT9。1.2.2形状精度空心轴类形状精度重要是支承轴颈圆度、圆柱度,普通应将其控制在尺寸公差范畴内,对精度规定轴,应在图样上标注其形状公差。1.2.3位置精度保证配合轴颈相对支承轴颈同轴度和圆跳动是轴类也是空心轴类零件位置精度普遍规定,它会影响传动件传动精度。1.2.4表面精度普通与传动零件配合轴颈表面粗糙度Ra值为2.56.3,与轴承相配合支承轴颈表面粗糙度Ra值为0.150.6
9、3。1.3空心轴类零件加工重要困难及办法空心轴类零件形状多样,有轴表面有诸多孔,有细长,内孔有诸多阶梯且有尺寸公差,因此在加工过程中难免会碰见诸多难点。常用难点有一下几点。(1)有此前没有见过或是没有加工过零件类型。(2)在加工过程中,零件刚性差尺寸长,加工时刀具很容易磨损。(3)圆柱表面有诸多需要有加工焊接孔。(4)加工过程中震动大,会发生沉闷刺耳尖叫声,表面粗糙度很难保证。(5)加工时因刀具磨损,切削力过大以及长度影响容易浮现锥度。(6)被加工工件细长,内孔台阶、工艺槽、螺纹等代加工表面多,规定精度也高,此类工件无论对刀具、机床精度、辅助工具精度、切削用量选取以及工艺安排均有很高规定,需要
10、公益性较强综合技术。依照以上难点当前重要采用如下两大办法。a. 在加工时尽量减少加工时间,缩短加工周期。工件在机床上被装夹时间尽量少,减小工件自然变形限度。如果刀具备所磨损应当及时更换刀具,在更换道具时机床主轴不适当停止运转,特别是在精加工走最后一刀时尽量 一刀走完。b. 依照刀具磨损和应刀具产生锥度问题,在粗精加工时应采用合理几何角度,减少刀具磨损和震动;采用硬质合金材料刀片与刀杆以解决深孔加工时道具系统刚性局限性问题都可以防止锥度浮现。除此之外还可以才采用边加工边进刀办法来克服锥度浮现,但这都是要依照夯实经验进行。c. 在加工细长空心轴时,普通采用改进工件装夹办法(普通采用一夹一顶法),采
11、用跟刀架、反进给以及合理选用车刀几何形状和角度。1.4空心轴类零件材料、毛坯以及热解决为了保证空心轴类零件可以可靠传递动力,除了对的构造设计以外还应当对的选材、毛坯类型和热解决办法。1.4.1空心轴类零件材料空心轴类零件应依照其不同工作条件和使用规定选取不同材料和不同热解决办法,以获得一定强度、韧性和耐磨性。例如某药厂生产65,.,.冰糖结晶器核心部件空心轴,它材质为1Cr18Ni9Ti模锻件;再例如某航空发动机空心长轴涡轮轴是典型薄壁空心细长轴类零件,其工作转速在 10000r/min 以上,材料为 1Cr11Ni2W2MoV 实心模锻件。45号钢是普通空心轴类零件惯用材料,通过调制解决可以
12、得到较好切削韧性,并且也能获得较高强度和综合力学性能。40Cr等合金材料构造钢适合应用于中档精度并且转速较高轴,此类钢料通过调质和表面淬火解决后也能具备较好力学性能。像轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn可制造精度较高空心轴类零件,此类钢材通过调质解决和表面高频感应加热淬火后在回火,表面硬度可以达到5058HRC,也具备较高耐疲劳韧性和耐磨性。对于在高速、重载荷等条件下工作轴,可选用20CrMnTi、20Mn2B等低碳合金钢或38CrMoAl中碳渗氮钢。1.4.2空心轴类零件毛坯空心轴类零件惯用毛坯是圆棒料和锻件,某些大型或构造复杂空心轴在质量容许下可用铸件来代替。比较重要,像航空发动机涡轮轴等都
13、采用锻件。1.4.3空心轴类零件热解决空心轴类零件在机加工先后过程中普通都需要进行热解决工序。在加工前对毛坯进行热解决目是改进材料切削性能,消除毛坯在加工过程中应力作用。例如锻造毛坯在加工迈进行退火或正火,这样可以使钢晶粒细化,减少硬度有助于切削加工同步也消除了锻造应力。关于圆棒料毛坯,通过调制解决可以有效或正火可以有效改进材料切削韧性。加工前热解决重要是防止在加工时产生切削应力,以保证后续加工工序加工精度。最后加工后热解决是用来保证加工表面能达到设计规定力学性能,同步消除加工带来应力。1.5空心轴类零件加工工艺分析1.5.1 空心轴类零件加工定位基准与装夹办法选取在空心轴类零件加工过程中,为
14、了保证重要加工表面相对位置,在选取定位基准是应当尽量与装配基准重叠并让各加工工序定位基准统一,且还要考虑到在安装过程中尽量加工出较多待加工面。在空心轴类零件加工时,精度基准普通有两种选取:首选办法是采用顶尖作为定位基准,这样可以实现定位基准统一,能在一次安装过程中加工出各段外圆表面及端面,这样可以较好保证各个外圆表面同轴度以及端面得到垂直度。这样不但可以得到较高加工效益,被选用夹具构造也简朴。加工空心轴轴类零件原则普通为先面后孔原则,因此在加工轴表面前先打中心孔,后来工序都用顶尖定位。若空心轴类零件在加工孔时,中心孔会消失,那么可以采用如下两种办法解决:(1) 在空心轴被加工孔直径较小时,可直
15、接在孔口倒出宽度不不不大于2mm锥面,用倒角锥面来代替中心孔。(2) 在不适当采用倒角锥面作为定位基准时,可以采用中心孔锥堵或带锥堵拉杆心轴。锥堵与工件配合表面应依照工件形状做成相应锥形。如果轴一端是圆孔,那么锥堵锥度应取1:500。普通状况下,锥堵安装好后不适当拆卸和更换,如果必要拆卸,重新安装后必要按重要外圆进行找正和修磨中心孔。如果轴长径较长,且刚性也较差,普通状况下还需要增长中间支承来提高整个系统刚性,惯用支架有跟刀架和中心架。基准选取另一种方案是采用支承轴径来定位,由于支承轴既是装配基准,也是个表面互相位置设计基准。这样定位基准重叠原则不会产生基准不重叠误差,也容易保证各表面间位置精
16、度。1.5.2 空心轴类零件中心孔和锥堵修研中心孔或锥堵作为定位基准时中心孔形状误差会复制到加工表面上去,中心孔与顶尖接接触精度也将直接影响加工误差,因而对于精密空心轴类零件在拟定工艺过程时必要保证中心孔或锥堵具备较高加工精度。在加工单件小批量空心轴类零件时,该中心孔重要是在卧式车床或钻床上钻出;在大批量生产时,均用铣削端面打孔机床来加工孔,不但生产效率高,并且能保证两端面中心孔能在同一轴线上和保证一批工件两端中心孔间距离相等。空心轴类零件中心孔或锥堵通过多次使用后有也许磨损或者拉毛,也有也许在热解决时以及应力作用下让表面产生氧化皮或发生位置变动,因而在各个加工阶段必要研修中心孔或锥堵,甚至要
17、重新钻中心孔或重新换锥堵。若锥堵采用特殊硬质材料研制,则可以具备较好抗磨损能力。修研中心孔惯用办法有:(1) 采用油石或橡胶砂轮修研修研时将圆柱形油石或橡胶砂轮装夹在机床主轴卡盘上,用装在装刀架金刚石笔将它前端修成尖形,然后将工件顶在油石或橡皮砂轮和车床后顶尖之间,加入少量润滑油之后,用高速开动机床使油石或橡皮砂轮转动进行修研;同步手持工件继续转动已达到均匀修整目。这种办法油石或砂轮损耗量比较大,不适合大批量修研。(2) 用硬质合金顶尖修研当修研工具为硬质合金时,它构造是在锥面上磨出六角形来,并留有f=0.20.5mm等宽切削刃。这种办法生产效率高,但研修质量稍微差些,多用于普通待加工空心轴孔
18、孔前中心孔,经惯用于普通空心轴中心修研或作为精密轴中心修研。(3) 用中心孔专用磨床磨削采用这种办法可以达到较高精度和效率,表面粗糙度可达Ra0.32m,圆度可达。1.5.3空心轴类零件典型加工工艺路线关于表面粗糙度为Ra10.5m,精度为7级普通传动空心轴,起典型工艺路线为:正火车端面、打中心孔粗车各表面精车各表面铣花键、键槽等热解决精车外圆精车内圆精磨外圆检查。空心轴类零件粗车、半精车虽然都是在车床上进行,但随着批量不同,所选机床也不同,加工办法存在较大差别。普通单件小批量生产中使用卧式车床,大批量则广泛采用液压仿形车床或多刀位半自动车床;对于形状复杂零件,在转塔车床或数控车床上加工效果会
19、更好。轴上有花键、键槽等次要加工空心轴类零件,普通在精车外圆后磨削之迈进行。由于若在精车前就铣出键槽,在精车时由于断续切削而容易产生振动,影响加工质量,又容易损坏刀具,也难以控制键槽尺寸规定;固然,它们加工也不适当放在重要表面磨削之后进行,以免划伤已加工好重要表面。在空心轴类零件加工过程中,普通都要安排恰当热解决,以保证零件力学性能和加工精度,并改进切削加工性。普通毛坯锻造后安排正火工序,而调质解决则安排在粗加工后,以消除粗加工产生应力以及获得加好金相组织。如果工件表面有一定硬度规定,则需要在磨削之前安排淬火工序或在粗磨后、精磨前安排离子渗氮等解决温度较低解决工序。第2章 空心轴类零件程序编制
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