中間連接軸軸承座數(shù)控加工工藝分析

徐圣凱，程剛健，趙鵬，方承凱，王炬達(dá)

（杭州中測科技有限公司，浙江 杭州 310000）

對中間連接軸軸承座薄壁工件的加工一直是金屬切削中較為棘手的問題，主要原因是由于這種薄壁工件剛性不好，且硬度降低,在加工流程中非常容易生成變化，從而使工件的形位誤差加大，無法提高工件的加工質(zhì)量。薄壁型機(jī)器加工零部件也因為重量輕,節(jié)約了金屬材料，以及結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器加工操作中也有相當(dāng)普遍地使用。

1 零件分析

如圖1所示的是一種小批量不定時加工的典型薄壁零件，材料為45號鋼。有兩處薄壁加工，且在薄壁處有一定的精度要求與同軸度要求。

圖1 零件圖

中間連接軸軸承座的加工難點(diǎn)具體如下。

車削薄壁零件時，由于工件的剛性低，所以在車削的過程中，可能產(chǎn)生以下現(xiàn)象。

（1）因工件壁薄，在夾具的夾壓力的作用下容易產(chǎn)生形變，從而影響工件的尺寸精度，切削熱會引起工件熱變形，從而使工件尺寸難以控制。

（2）在切削力（特別是徑向切削力）的作用下，容易產(chǎn)生工件的自激振動，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

2 零件變形處理

2.1 裝夾變形處理

中間接觸軸軸承座薄壁零部件剛性低,在加工中易由于磨削力、夾緊力矩或者機(jī)械加工熱等殘余應(yīng)力的作用而引起扭曲,從而減少機(jī)械加工過程是提高薄壁零部件制造效率的重點(diǎn)。眾多減少機(jī)械加工過程的技術(shù)包括進(jìn)給量的調(diào)節(jié)、優(yōu)化安裝夾具方法及其提高毛坯質(zhì)量的結(jié)構(gòu)工藝化等,其中安裝夾具方法是非常關(guān)鍵的一種。安裝夾具的主要功能是合理配置安裝夾具與支承件的部位及其合適的夾緊力矩,在加工中對工件加以固定、控制與支承。

薄壁零部件在安裝夾具中發(fā)生的位移與受夾力導(dǎo)致的工件在夾點(diǎn)上局部剛性轉(zhuǎn)動,因而使工件相對刀具的位移產(chǎn)生變化。而工件在加工機(jī)械上發(fā)生的安裝夾具精度也是影響機(jī)械設(shè)備精度的主要原因，約25%～50%的機(jī)械加工偏差都是由安裝夾具造成的，所以通過采用優(yōu)化裝配夾具方法來降低裝配夾具所發(fā)生的彈性變化，是進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備精度和制造效果的途徑。

其中的連接軸軸承座如果在卡盤上夾時強(qiáng)力太大，也會使零部件發(fā)生扭曲，從而引起零部件的圓度偏差。而如果在卡盤上夾得不緊，在車削用量時也有可能使零部件松開或飛離，造成人員的受傷以及財產(chǎn)損失。所以采用套筒的方式解決，但以往我們加工薄壁零件的套筒都是一個簡單的直筒，雖然解決了一部分的裝甲問題。但在遇到裝夾面大小差距較大的時候，只能采用換一個較大或小的套筒，消耗較大。為解決以上問題，所以有了以下的方法。

如圖2所示，采用內(nèi)撐外夾的新型套筒，在需要裝夾面直徑較小時，可以使用外夾的裝夾方式。在需要裝夾面直徑較大時，可以采用內(nèi)撐的裝夾方式。并在受力面增加復(fù)合橡膠涂層，不僅能增加夾緊力，還可以改變薄壁零件加工時的振動頻率，減少加工時由于自激震動產(chǎn)生的誤差。且該夾具只需要簡單的鈑金即可完成，相對簡單、廉價，可以大批量生產(chǎn)。

圖2 夾具三維圖

2.2 合理選擇刀具

在中間連接著軸支承座的車削用量中，合適的鑄件主要幾何角對車削時切削力的大小、在切割工作過程中引起的熱變化以及工件表面的微觀質(zhì)量，都是必不可少的因素。

在《車工工藝學(xué)》中，人們可以了解，鑄件的主要幾何角對切削用量的影響也是很重要的。鑄件提前角大小、方向決定了切割形狀和鑄件提前角的尖銳程度。提前角大，切割的形狀和摩擦力降低，切削用量也變小了。而提前角太大,會使鑄件的楔角降低，工件硬度降低，同時，材料散熱條件也較差，磨損程度增加。在一般車削用量為鋼件材質(zhì)的薄壁機(jī)械加工零件時，用高速鋼刀具，提前角取5°～30°；用車削鑄鐵時，提前角取0～10°；用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具，提前角取5°～20°。

精車時取最大提前角，而粗車時取較小提前角。若工件材質(zhì)硬度好、硬度高取較小提前角，反之，取極大提前角。

工件的后角多少，決定了工件的刀面和工件表面的摩擦程度。后角大，附著力減小，夾緊力矩也隨之變小，而后角過大也會導(dǎo)致工件質(zhì)量降低。一般車削使用薄壁零部件的，通常用高速鋼工件，其后角取6°～12°；車削使用量鑄造鋼類零部件的，后角取6°～8°；用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金工件，后角取4°～12°。

精車時取大后角，粗車時取較小后角。刀具主赤緯的多少，決定了軸流式夾緊力與徑向切削用量的分配情況。主赤緯增加，徑向夾緊力減少，而軸流式夾緊力增加；相反，徑向夾緊力增加，而軸流式夾緊力減少。主赤緯通常取30°～90°。當(dāng)切削車薄壁零部件的內(nèi)外圓時，通常取較大的主赤緯效果較好。而刀具表面副赤緯的多少，則反映了刀具與以加工表面之間的磨損狀況，以及刀具表面粗糙度值的高低。車薄壁零部件時，副赤緯通常取8°～15°。當(dāng)粗車時取較大的副赤緯，而精車時則取較小的副赤緯。精車時，刀柄的剛度要求高，車刀的修光刃不易過長（一般取0.2～0.3mm），刃口要鋒利，要想最大限度地降低工件在加工中的變形，就要有一把符合切削條件的車刀。

2.3 熱變形處理

在實(shí)際加工中車內(nèi)孔引起的熱變形會改變零件的尺寸精度，工件外圓分粗、精車，孔分粗鏜、精鏜，以消除粗車或粗鏜時因切削力過大而產(chǎn)生的熱變形；精車和粗鏜工件時，車刀刃口要鋒利，充分澆注切削液，以降低切削溫度，減少工件熱變形。

2.4 澆注充分的切削液

在切削過程中，由于金屬切削面出現(xiàn)著變化，在切屑物與材料、夾具和工件表面之間，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的碰撞。它們就會形成了巨大的切削力和巨大的切割熱。切割熱帶在工件表面，使材料的硬度值降低，從而加速材料損耗，使工具表面粗糙度值增加；它帶熱到工具表層，從而使工具發(fā)生了加熱變化。切削熱量的產(chǎn)生，對切削薄壁工具十分不利。在切削工藝中，適當(dāng)?shù)乩脽崆邢饕?，不但可以增加工具表面的粗糙度，也減少了15%～30%的夾緊應(yīng)力，同時，還可以使切削溫度減少100～150℃，因此，大大提高了成品的生命、工時增長速度和質(zhì)量。

3 工藝分析

3.1 解決措施

（1）在程序編制完成后，要仔細(xì)檢查，消除所有輸入的誤差，以確保軟件中的數(shù)據(jù)和格式正確無誤。

（2）要克服人為過失，確保所有刀的對刃準(zhǔn)確，每把刀的裝刃前后要仔細(xì)檢查，有的需要檢查刀型是否合理、齒尖圓弧位置是否正確等。裝好刀以后，對刀工作要認(rèn)真,每次檢查對刀尺寸都要準(zhǔn)確。

（3）對各個尺寸都要計量準(zhǔn)確,在操作者計量好后要交檢驗員檢測。

（4）在套筒夾具上進(jìn)行改進(jìn)，使一個套筒能實(shí)現(xiàn)多用。減少加工消耗，和加工時間。

3.2 工藝排序表

材料為Φ83×110的圓柱體毛坯。

表1 工藝表

4 程序編制

Φ52內(nèi)孔程序

O0001;

N10 M03S500T0101;

N20 G00X100Z150;

N30 X18Z3;

N40 G71U1R0.5;

（2）用藥不當(dāng)。一般在動物患病期間的治療過程中，由于相關(guān)養(yǎng)殖工作者缺乏專業(yè)的醫(yī)學(xué)知識或者技能操作，對患病動物盲目用藥，導(dǎo)致藥效得不到吸收或者反而帶來毒性，無法達(dá)到治愈動物疾病的效果，嚴(yán)重的甚至?xí)箘游镆蛑卸径馈?/p>

N50 G71P60Q90U-0.4F0.3;

N60 G00X67.5;

N70 G01Z-35S800F0.1;

N80 X30;

N90 Z-41;

N100 G70P60Q90;

N110 G00X100Z150;

N120 M30;

Φ60外圓程序

O0002;

N10 M03S500T0202;

N20 G00X100Z150;

N30 X87Z3;

N40 G71U1R0.5;

N50 G71P60Q90U0.4F0.3;

N60 G00X72.5;

N70 G01Z-35S800F0.1;

N80 X80;

N90 Z-44;

G70P60Q90;

G00X100Z150;

M30;

5 結(jié)語

本文簡單闡述了中間連接軸軸承座減少和防止加工變形的加工工藝分析，加工難點(diǎn)分析以及對套筒夾具的改進(jìn)，確定了如何更好地加工中間連接軸軸承座。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，該加工方案切實(shí)可行，可以保證中間連接軸軸承座薄壁零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度和裝配質(zhì)量，從中可知，采用現(xiàn)在的方案降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)生產(chǎn)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。