圓弧齒輪輸油泵主動(dòng)軸的數(shù)控加工

欒承志

摘要：本文對(duì)圓弧齒輪輸油泵主動(dòng)軸進(jìn)行了詳細(xì)的分析，了解其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，確定加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)符合要求的加工工藝，選擇合適的加工刀具和加工設(shè)備，并通過(guò)計(jì)算完成切削用量的選擇，從而編寫(xiě)出合理的加工程序。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)軸 加工工藝 數(shù)控加工

1 概述

軸為支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。根據(jù)軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類(lèi)。根據(jù)軸的承載情況，又可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸。

2 零件的分析

①結(jié)構(gòu)分析。該軸主要是由圓柱面，退刀槽，鍵槽，螺紋，端面等組成。②技術(shù)要求分析。臺(tái)階1的外圓的尺寸精度為Ф14+0.00-0.018、粗糙度為0.8，它上面的鍵槽的長(zhǎng)度尺寸精度為250.52-0、寬度尺寸精度為4+0.00-0.03；臺(tái)階2的外圓的尺寸精度是Ф16-0.016-0.034，粗糙度為0.8；臺(tái)階3的外圓尺寸精度為Ф23.5，粗糙度為12.5；臺(tái)階4的外圓尺寸精度為Ф18-0.006-0.017，粗糙度為0.8，它上面的鍵槽的長(zhǎng)度尺寸精度為30+0.52-0.00，寬度尺寸精度為5+0.00-0.03；臺(tái)階5為一螺紋，它的尺寸精度為M18*1.5，粗糙度為6.3；臺(tái)階6的外圓尺寸精度為Ф16-0.016-0.034，粗糙度為0.8；臺(tái)階1的外圓面相對(duì)于臺(tái)階2、臺(tái)階6的外圓面的圓跳動(dòng)為0.02，臺(tái)階4的外圓面相對(duì)于臺(tái)階2、臺(tái)階6的外圓面的圓跳動(dòng)為0.008，臺(tái)階3的端面相對(duì)于臺(tái)階2、臺(tái)階6的外圓面的垂直度為0.025，此外還要調(diào)質(zhì)處理HB240-270，指定長(zhǎng)度上熱處理HRC50-55，這些方面反映了這根軸的技術(shù)要求很高，車(chē)削時(shí)應(yīng)粗車(chē)、精車(chē)。

3 確定加工工藝

加工工序可分為：下料→調(diào)制→粗車(chē)→精車(chē)→銑鍵槽→熱處理→磨削→檢測(cè)。

4 工件的裝夾

為了工件在加工過(guò)程保持正確的位置，需將工件壓緊壓牢。合理的選擇加緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。該工件主要采用三爪卡盤(pán)和采用萬(wàn)能分度頭裝夾，雙頂尖輔助。

5 刀具及其切削參數(shù)的選擇

合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。①切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。②切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。③切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上。④主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為：S=1000v/πd。式中，d為刀具或工件直徑（mm）。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。⑤進(jìn)給速度v。v應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。v的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，v可選擇得大些。

根據(jù)以上分析，推薦刀具的切削參數(shù)見(jiàn)下表：

6 數(shù)控加工編程

軸的車(chē)削加工主要選用復(fù)合循環(huán)指令來(lái)進(jìn)行，例如粗車(chē)復(fù)合循環(huán)指令：

G71 U（△d） R（r） P（ns） Q（nf） X（△x） Z（△z）F（f） S（s） T（t）；

將順序號(hào)ns到nf的精加工程序段輪廓，通過(guò)計(jì)算進(jìn)行粗車(chē)循環(huán)加工。

Δd為背吃刀量；e為退刀量；ns為精加工輪廓程序段中開(kāi)始段的段號(hào)；nf為精加工輪廓程序段中結(jié)束段的段號(hào)；Δu為留給X軸方向的精加工余量；（直徑值）Δw為留給Z軸方向的精加工余量；f、s、t為粗車(chē)時(shí)的進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速及所用刀具。而精加工時(shí)處于ns到nf程序段之內(nèi)的F、S、T有效。（程序略）

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)圓弧齒輪輸油泵主動(dòng)軸的詳細(xì)分析，總結(jié)主動(dòng)軸的加工過(guò)程大致如下：數(shù)控車(chē)床上加工端面及外圓面，磨床上磨削外圓面、槽面保證一定的垂直度、平行度，熱處理保證所需硬度，磨削保證表面粗糙度，檢驗(yàn)尺寸。實(shí)際操作中應(yīng)憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)工件裝夾、對(duì)刀步驟加以完善，以保證加工精度的要求。

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