典型零件的数控加工工艺分析

李维  刘雷  杨鹏

[摘要]本文以历年来技能考试典型零件为例，从数控加工工艺分析，配合精度，刀具、夹具的选择，切削用量的选择对零件件的加工工艺进行分析。确定合理的加工工艺方案，保证工件的精度和工艺要求，以达到配合要求，最终完成零件的加工。

[关键词]工艺、精度、刀具

[前言] 该零件有多个工序组成，加工时需要分次加工，加工工序中部分加工程序比较简单，部分工序需配合后进行整体加工，因此对刀具、夹具的选择以及加工工艺的安排尤其重要，合理安排加工顺序和加工工艺，对各个部分的加工都要进行精确的分析，并加以结合，尽量以最简便、快捷的方式来加工，在保证加工精度的同时，也要确保在规定时间内完成零件的加工

一、图样分析

加工零件图样见图1-1，零件毛胚尺寸分别是Φ60mm×150mm、Φ60mm×60mm，毛胚材料为45#钢。

                                              图1-1                                            

二．工艺分析、加工准备

（1）工艺分析 偏心轴的主要加工部分包括两个阶梯轴、一个偏心轴、两个外圆槽、两段相切圆弧、一个梯形螺纹、一个三角螺纹、一个端面槽及端面。外轮廓应分粗、精车来完成，偏心轴偏心部分应在完成该端所有工序后再进行加工，这样可以零件的减少装夹次数降低装夹误差，从而保证零件加工精度。该零件左侧有一个螺距为6mm的梯形螺纹，牙型不同于普通螺纹，不能采用一般的普通螺纹的进刀方法来加工梯形螺纹，一般梯形螺纹的进刀方法有直进法、斜进法、分层车削法，直进法车刀三刃同时参与切削，切削力大，刀尖易磨损，排削困难，容易产生扎刀、闷车等现象，斜进法在加工大螺距螺纹时切削刃参与切削的长度太长，容易产生振动、扎刀、闷车等现象，而且切入时会产生很大的瞬间冲击力，容易损坏刀具。考试时出现该现象则会直接影响成绩，因此在考试中应采用更加安全可靠的左右分层切削，每次有规律的进行进退刀，降低切削力，并且能够更好的保证螺纹表面质量。

   偏心帽的主要加工部分包括两个圆柱内径、一段偏心内径、两段相切圆弧、一个内孔槽、一个内螺纹、一段圆柱外径及端面。内轮廓应分为钻孔、粗、精车来完成。偏心孔应在完成该端所有工序后在进行加工，减少装夹次数，降低装夹误差。

对偏心轴和偏心帽的圆柱配合有轮廓跳动误差要求，一是偏心轴在单独加工时把外圆弧去除一定余量后留着不车；二是在车偏心帽时把圆弧外径除去一定余量后留着不车；三是将两个零件用螺纹装配在一起使用三爪软爪装夹，并夹持梯形螺纹处再车出留着未加工的外形部分。

（2）加工工序与工步  轴套零件有孔轴配合要求，优先基孔制配合。先加工偏心帽左右两端的全部工序，再加工偏心轴左右两端全部工序，再将轴套零件装配在一起更换软爪夹持梯形螺纹部分加工轴套圆弧轮廓。

（3）刀具选择

       刀具切削部分的几何参数对零件的表面质量及切削性能影响极大，应根据零件的形状、刀具的安装位置以及加工方法等，正确选择刀具的几何形状及有关参数。以下为根据零件加工需要选择的刀具：1号刀：Φ22麻花钻头；2号刀：93°菱形车刀；3号刀：95°内孔车刀；4号刀：内车槽刀（3mm）；5号刀：60°内螺纹刀；6号刀：外车槽刀（3mm）；7号刀：30°梯形螺纹刀；8号刀：60°外螺纹刀；9号刀：端面槽刀（3mm）。10号刀：75°外径车刀。

（3）切削参数的选择

确定进给速度（vf）的原则：1、当工件的质量要求能得到保证时，为提高生产效率，可以选择较高的进给速度。一般在100-200mm/min范围内选选取。2、在切断、加工深孔或高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20-50mm/min范围内选取。3、当加工精度，表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小一些，一般在20-50mm/min范围内选取。

依据以上原则再根据切削进给量的公式vf（进给速度）=n（转速）×f（切削进给量）计算各工序刀具的切削参数。

（5）工艺路线

1、卡爪装夹偏心帽毛坯预钻Φ22通孔。

2、用G71循环粗加工指令加工偏心帽右端Φ27阶梯孔，双边留余量0.2mm。

3、用G70精加工偏心帽右端Φ27阶梯孔。

4、根据偏心距计算公式X=1.5e（1-e/d），计算垫片厚度，打表调整垫片至理想值，用G71循环粗加工指令加工偏心帽右端Φ24孔，双边留0.2mm余量。

5、用G70精加工偏心帽右端Φ24孔。

6、工件调头装夹，平端面定长，保证尺寸在55±0.037mm。

7、用G71指令车偏心帽左侧外台阶，双边留余量0.2mm

8、用G70指令车偏心帽左侧台阶。

9、用G71循环粗加工指令加工偏心帽左端阶梯孔，双边留0.2mm余量。

10、用G70精加工偏心帽左端阶梯孔。

11、车5×Φ31内槽，并倒螺纹角。

12、用G92指令加工M30×1.5-6H内螺纹。

13、装夹偏心轴毛坯工件，用G71指令加工偏心轴左端外轮廓至R5圆弧连接处，另Φ24偏心轴加工至Φ27，双边留量0.2mm。

14、用G70指令精加工偏心轴左端外轮廓至R5圆弧连接处。

15、车12×Φ40外槽，并加工出R5圆角。

16、车Tr48×6-7e梯形螺纹。

17、根据偏心距计算公式X=1.5e（1-e/d），计算垫片厚度，打表调整垫片至理想值，加工偏心轴左端Φ24轴。

18、工件调头，用G71指令车偏心轴右侧外台阶，双边留余量0.2mm。

19、用G70指令车偏心轴右侧台阶。

20、车5×Φ26外槽。

21、车M30×1.5-6h外螺纹

22、车端面槽

23、偏心轴套组合，更换软爪装夹梯形螺纹处，粗精加工轴套外轮廓。

[结束语]如何才能保证零件能在规定的时间内完成且保证工件的加工质量，涉及到的数控加工知识较为全面，需要操作者能根据实际情况确定工件加工的切削参数，掌握零件在数控车床上的定位与装夹以及车削加工刀具的准备，并能够掌握程序的编制方法。本文阐述了在加工该零件的常见问题，为后续参考者提供适当参考。

[参考文献]

1.《数控加工工艺与装备》李华志.主编，清华大学出版社.2005。

2.《数控机床编程与操作》（第二版）劳动和社会保障部教材办公室编写