薄壁偏心套配合件車床加工工藝分析與計算

朱海燕

（江蘇省淮安技師學(xué)院，江蘇 淮安 223001）

引言

外圓與外圓（或內(nèi)孔與內(nèi)孔）的軸線平行而不重合的工件，稱為偏心件。偏心零件在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，他們不但能傳遞自轉(zhuǎn)，而且同時還能傳遞公轉(zhuǎn)，這就可以通過回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)往復(fù)運動，而根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，薄壁零件在生產(chǎn)中使用也很多。眾所周知，薄壁零件的加工，裝夾容易變形，加工受力也容易產(chǎn)生振動等，是生產(chǎn)中常見的技術(shù)難題[1-5]。

圖1—圖5 是我們在工作過程中遇到的薄壁偏心軸套配合零件。薄壁件的表面粗糙度、偏心尺寸精度要求都比較高，這直接影響到配合的精度，解決這個問題，要根據(jù)零件的圖紙及技術(shù)要求，進(jìn)行了詳細(xì)的車床加工工藝分析。根據(jù)分析結(jié)果，確定了加工方法、裝夾方式、定位基準(zhǔn)、加工順序安排、工步劃分、走刀路線、切削用量、刀具選擇和量具選擇等。

該薄壁件是由球頭偏心軸、薄壁偏心套、多階套、雙錐螺套四件組成。

該薄壁偏心軸套零件材料為45 號鋼，毛坯尺寸為：件一和件二共用Ф80 mm×190 mm，件三為Ф90 mm×70 mm，件四為Ф90 mm×60 mm。

1.1 確定裝夾方式和選用機床

車床常用裝夾方式有：三爪卡盤裝夾、四爪卡盤裝夾、兩頂尖裝夾、一夾一頂裝夾等。這里采用三爪自定心卡盤進(jìn)行裝夾。

選擇加工機床，首先要保證加工零件的技術(shù)要求，其次是要有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，選用車床為CA6140。

1.2 刀具選擇

刀具的選擇要考慮刀具的材料、尺寸、形狀等，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、材料特性、余量及表面粗糙度要求選擇合適的粗、精加工刀具。車端面和外圓時采用外圓車刀，切槽采用切槽刀，加工螺紋采用外螺紋刀和內(nèi)螺紋刀，鏜孔時采用鏜孔刀，鉆孔使用麻花鉆。

1 號刀為90°外圓車刀；2 號刀為寬4 mm 的硬質(zhì)合金焊接切槽刀；3 號刀為30°梯形外螺紋刀；4號刀為鏜刀；5 號刀為4 mm 寬內(nèi)割刀；6 號刀為60°內(nèi)螺紋刀；7 號刀為60°外螺紋刀；8 號刀為30°梯形內(nèi)螺紋刀；鉆孔為Φ25 min 和Φ18 min 的麻花鉆。

1.3 切削用量的選擇

粗車時取f=0.3～0.8 mm/r，精車時取f=0.1～0.3 mm/r，切斷時f=0.05～0.2 mm/r。主軸轉(zhuǎn)速s=，vc是切削速度，m/min；d 是工件加工表面的最大直徑，mm；n 是主運動的轉(zhuǎn)速，r/min。

2 薄壁偏心軸套零件工序安排

2.1 薄壁偏心軸套零件尺寸要素分析

2.2 工序的安排

件一和件二共用一根毛坯，先把件二的外輪廓及內(nèi)孔加工出來，再將件二切斷，繼續(xù)加工件一的右端輪廓。

件三在件一和件二加工結(jié)束之后加工，先裝夾左端加工右端，先加工外輪廓，之后加工內(nèi)孔、內(nèi)溝槽、內(nèi)螺紋。

件四在件三之后加工，先裝夾左端加工右端，最后加工外表面和割槽。

2.3 工序與工步劃分

件一球頭偏心軸、件二薄壁偏心套零件加工工序、工步劃分。

工序1：下料，Φ80 mm 的45 號熱軋圓鋼，長度為190 mm。

工序2：裝夾毛坯加工零件二右端外型面。裝夾毛坯左端，加工右端，棒料伸出卡盤外約90 mm，找正后夾緊。

工序3：裝夾毛坯加工零件一的右端外型面。

工序4：掉頭裝夾零件一右端加工零件左端外型面。

多階套零件的具體工序、工步劃分如下。

工序1：下料，Φ100 mm 的45 號熱軋圓鋼，長度為70 mm。

工序2：裝夾零件左端加工零件右端內(nèi)外型面。裝夾毛坯左端，加工右端，棒料伸出卡盤外約45 mm，找正后夾緊。

工序3：掉頭裝夾零件右端加工零件左端內(nèi)外型面。

雙錐螺套零件的具體工序、工步劃分如下。

工序1：下料，Φ100 min 的45 號熱軋圓鋼，長度為60 mm。

工序2：裝夾零件左端加工零件右端內(nèi)外型面。

工序3：掉頭裝夾零件右端加工零件左端內(nèi)外型面。

2.4 計算切削用量

球頭偏心軸零件的工序如下所述（毛坯Φ80 mm×145 mm）。

2.4.1 件一工序1

工步1 車左端外輪廓。

工步2 粗車右端外輪廓，留0.5 mm 精車余量。背吃刀量ap=0.38～2.40 mm 取ap=2 mm。切削速度vc=100～130 m/min 取vc=120 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速s。r/min=477 r/min 取500 r/min。進(jìn)給量f=0.13～0.38 mm/r 取進(jìn)給量f=0.2 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=100 mm/min。

工步3 精車右端外輪廓，保證其加工精度及表面粗糙度。背吃刀量ap=0.13～0.38 mm 取ap=0.25 mm。切削速度vc=130～165 m/min 取vc=150 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速r/min=796 r/min 取800 r/min。進(jìn)給量f=0.05～0.13 mm/r，取f=0.1 mm/r；計算進(jìn)給速F=sf=80 mm/min。

工步4 切槽（刀寬4 mm），保證其加工精度。根據(jù)所選刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=40 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速。s=m/min=424 r/min取400 r/min。進(jìn)給量f=0.05 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=15 mm/min.

工步5 車Tr24x3-7e 螺紋保證其加工精度。背吃刀量ap=1.75 mm。主軸轉(zhuǎn)速s≤-k=420 r/min 取400 r/min。f=3 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=1 200 mm/min。

2.4.2 件一工序2

工步1 車右端外輪廓（毛坯Ф80 mm×145 mm）。

工步2 粗車左端外輪廓，留0.5 mm 精車余量（參照件一工步1）。

工步3 精車左端外輪廓，保證其加工精度及表面粗糙度（參照件一工步2）。

薄壁偏心套零件（毛坯Ф80 mm×45 mm）。

2.4.3 件二工序1

車右端外輪廓及鉆孔加工的工步如下。

工步1 粗車右端外輪廓，留0.5 mm 精車余量（參照件一工步1）。

工步2 精車右端外輪廓，保證其加工精度及表面粗糙度（參照件一工步2）。

工步3 鉆孔直徑為25 mm。根據(jù)所選刀具取背吃刀量ap=12.5 mm。切削速度經(jīng)計算=30 mm/min。計算主軸轉(zhuǎn)速s=420 r/min，取400 r/min。進(jìn)給速度由手動調(diào)節(jié)。

工步4 粗車削左內(nèi)輪廓。背吃刀量ap=3 mm 取ap=1 mm。切削速度vc=50 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速s。s==637 r/min 取600 r/min。進(jìn)給量f=0.2 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=120 mm/min。

工步5 精車削左內(nèi)輪廓。背吃刀量ap=0.3 mm 取ap=0.25 mm。切削速度vc=75 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速。s=m/min=796 r/min 取800 r/min。進(jìn)給量f=0.05 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=40 mm/min。

2.4.4 件二工序2

工步1 車左端外輪廓及內(nèi)孔加工（毛坯Ф80 mm×45 mm）。

工步2 粗車左端外輪廓，留0.5 mm 精車余量（參照件一工步1）。

工步4 粗車削左內(nèi)輪廓（參照件二工步4）。

工步5 精車內(nèi)外輪廓保證其加工精度及表面粗糙度（參照件二工步5）。

多階套零件（毛坯Ф90 mm×70 mm）。

2.4.5 件三工序1

工步1 車右端外輪廓及內(nèi)孔加工。

工步2 粗車右端外輪廓，留0.5 mm 精車余量。背吃刀量ap=0.38～2.40 mm 取ap=2 mm。

切削速度vc=100～130 m/min，取vc=130 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速。=460 r/min，取500 r/min。進(jìn)給量f=0.2 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=100 mm/min。

工步3 精車右端外輪廓。背吃刀量ap=0.13～0.38 mm取ap=0.25 mm。切削速度vc=130～165 m/min 取vc=160 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速。m/min=796 r/min 取800 r/min。進(jìn)給量f=0.05 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=40 mm/min。

工步4 切槽（槽寬13mm），保證其加工精度。根據(jù)所選刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=80 m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速。m/min=414 r/min 取400 r/min。進(jìn)給量f=0.05 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=20 mm/min。

工步5 鉆孔直徑為25mm（參照件2 工序1 工步3）。

工步6 粗車削右內(nèi)輪廓（參照件2 工序1 工步4）。

工步7 精車內(nèi)輪廓保證其加工精度及表面粗糙度（參照件二工序1 工步5）。

工步8 切內(nèi)槽保證其加工精度及表面粗糙度。根據(jù)所選刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=60m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速。m/min=382 r/min 取400 r/min。進(jìn)給量f=0.02 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=8 mm/min。

工步9 車M48X2 內(nèi)三角螺紋保證其加工精度。背吃刀量ap=1.08mm。主軸轉(zhuǎn)速-k=520r/min取500r/min。f=2mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=1000mm/min。

2.4.6 件三工序2

工步1 車左端外輪廓及內(nèi)孔加工（毛坯Ф90 mm×70 mm）。

工步2 粗車左端外輪廓，留0.5 mm 精車余量（參照件三工序1 工步1）。

工步3 精車左端外輪廓保證其加工精度及表面粗糙度（參照件三工序1 工步1）。

工步4 粗車削左內(nèi)輪廓（參照件二工序1 工步4）。

工步5 精車內(nèi)輪廓保證其加工精度及表面粗糙度（參照件二工序1 工步5）。

雙錐螺套零件（毛坯Ф90 mm×60 mm）。

2.4.7 件四工序1

工步1 車右端外輪廓及內(nèi)孔加工。

工步2 粗車右端外輪廓，留0.5 mm 精車余量（參照件三工序1 工步1）。

工步3 精車右端外輪廓保證其加工精度及表面粗糙度（參照件三工序1 工步1）。

工步4 鉆孔直徑為20 mm（參照件二工序1 工步3）。

工步5 粗車削右內(nèi)輪廓（參照件二工序1 工步4）。

工步6 精車內(nèi)輪廓保證其加工精度及表面粗糙度（參照件二工序1 工步5）。

2.4.8 件四工序2

工步1 車左端外輪廓及內(nèi)孔加工（毛坯Ф90 mm×60 mm）。

工步2 粗車左端外輪廓，留0.5 mm 精車余量（參照件三工序1 工步1）。

工步4 切槽（槽寬5 mm），保證其加工精度。根據(jù)所選刀具取背吃刀量ap=2 mm。切削速度vc=50m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速。r/min=379 r/min 取400 r/min。進(jìn)給量f=0.05 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=20 mm/min。

工步5 車M48X2 外三角螺紋保證其加工精度。背吃刀量ap=2.6 mm。主軸轉(zhuǎn)速s≤-k=520 r/min取500 r/min。f=2 mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=1 000mm/min。

工步6 粗車削右內(nèi)輪廓（參照件二工序1 工步4）。

工步7 精車內(nèi)輪廓保證其加工精度及表面粗糙度（參照件二工序1 工步5）。

工步9 車Tr24X3 內(nèi)梯形螺紋保證其加工精度。背吃刀量ap=1.75mm。主軸轉(zhuǎn)速s≤-k=520r/min取500r/min。f=3mm/r；計算進(jìn)給速度F=sf=1500mm/min。

3 薄壁偏心軸套零件車床加工路線圖

在分析了薄壁偏心軸套零件的加工工藝后，按照加工工藝確定不同加工工序的走刀路線[6]。

4 結(jié)論

經(jīng)過生產(chǎn)實際的檢驗，使用該設(shè)計方案，可以較好地解決薄壁偏心軸套零件的加工，其工藝設(shè)計合理，符合本單位設(shè)備情況和操作人員、技術(shù)人員的情況，工件的各項精度都符合圖紙的要求。