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空心轴的加工
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你可能喜欢第1章空心轴类零件的加工；1.1空心轴类零件的公用与结构特点；轴类零件是机器中主要的零件之一，而空心轴类零件也；1.2空心轴类零件加工的技术要求；空心轴大部分是支承轴在机器的机架或箱体上，实现传；1.2.1尺寸精度；空心轴类零件的支承轴颈一般与轴承配合，也是该零件；1.2.2形状精度；空心轴类的形状精度主要是支承轴颈的圆度、圆柱度，；1.2.3位置精度；保证
第1章 空心轴类零件的加工
1.1空心轴类零件的公用与结构特点
轴类零件是机器中主要的零件之一，而空心轴类零件也不例外。它的主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一样，都是长度L大于直径d，轴通常是刚性轴。空心轴类零件的加工表面主要有内外圆柱面、内外圆锥面、轴肩、螺纹、花键、沟槽等。
1.2空心轴类零件加工的技术要求
空心轴大部分是支承轴在机器的机架或箱体上，实现传动运动和动力的功能。而在支承轴颈表面的精度及其与轴上传动件的配合表面的位置精度对轴的工作状态和精度有直接的影响。当空心轴内孔与其他零件配合时，其内表面精度与圆度和同轴度也对整个机器的运转有直接的影响。因此，空心轴类零件的技术要求通常包括以下几个方面。
1.2.1尺寸精度
空心轴类零件的支承轴颈一般与轴承配合，也是该零件的主要表面，影响轴的回转精度与工作状态，通常对其尺寸精度要求较高，为IT5～IT7级：装配传动件的轴颈尺寸精度要求可以低一些，为IT6～IT9。
1.2.2形状精度
空心轴类的形状精度主要是支承轴颈的圆度、圆柱度，一般应将其控制在尺寸公差范围内，对精度要求的轴，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的同轴度和圆跳动是轴类也是空心轴类零件位置精度的普遍要求，它会影响传动件的传动精度。
1.2.4表面精度
一般与传动零件配合的轴颈的表面粗糙度Ra值为2.5～6.3μｍ，与轴承相配合的支承轴颈的表面粗糙度Ra值为0.15～0.63μｍ。
1.3空心轴类零件加工的主要困难及措施
空心轴类零件形状多样，有轴表面有很多孔的，有细长的，内孔有很多阶梯且有尺寸公差的，所以在加工过程中难免会遇见很多难点。常见的难点有一下几点。
（1）有以前没有见过的或是没有加工过的零件类型。
（2）在加工过程中，零件的刚性差尺寸长，加工时刀具很容易磨损。
（3）圆柱表面有很多需要有加工的焊接孔。
（4）加工过程中震动大，会发生沉闷刺耳的尖叫声，表面的粗糙度很难保证。
（5）加工时因刀具的磨损，切削力过大以及长度的影响容易出现锥度。
（6）被加工工件细长，内孔台阶、工艺槽、螺纹等代加工表面多，要求精度 也高，这类工件不论对刀具、机床精度、辅助工具的精度、切削用量的选择以及
工艺安排都有很高的要求，需要公益性较强的综合技术。
根据以上的难点目前主要采取以下两大措施。
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的时间
尽量少，减小工件自然变形的程度。如果刀具有所磨损应该及时更换刀具，在更换道具时机床主轴不宜停止运转，尤其是在精加工走最后一刀时尽量 一刀走完。
b. 根据刀具磨损和应刀具产生的锥度问题，在粗精加工时应采用合理的几何
角度，减少刀具的磨损和震动；采用硬质合金材料的刀片与刀杆以解决深
孔加工时道具系统刚性不足的问题都可以防止锥度的出现。除此之外还可
以才采用边加工边进刀的办法来克服锥度的出现，但这都是要根据夯实的
经验进行的。
c. 在加工细长空心轴时，通常采用改进工件的装夹方法（一般采用一夹一顶
法），采用跟刀架、反进给以及合理选用车刀几何形状和角度。
1.4空心轴类零件的材料、毛坯以及热处理
为了保证空心轴类零件能够可靠的传递动力，除了正确的结构设计以外还应该正确的选材、毛坯类型和热处理方法。
1.4.1空心轴类零件的材料
空心轴类零件应根据其不同的工作条件和使用要求选择不同的材料和不同的 热处理方法，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
例如某药厂生产65,.,.m3冰糖结晶器关键部件的空心轴,它的材质为1Cr18Ni9Ti的模锻件；再例如某航空发动机空心长轴涡轮轴是典型的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号钢是一般空心轴类零件的常用材料，经过调制处理可以得到较好的切削韧性，而且也能获得较高的强度和综合力学性能。40Cr等合金材料结构钢适合应用于中等精度而且转速较高的轴，这类钢料经过调质和表面淬火处理后也能具有较好的力学性能。像轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn可制造精度较高的空心轴类零件，这类钢材经过调质处理和表面高频感应加热淬火后在回火，表面硬度可以达到50～58HRC，也具有较高的耐疲劳韧性和耐磨性。对于在高速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20Mn2B等低碳合金钢或38CrMoAl中碳渗氮钢。
1.4.2空心轴类零件的毛坯
空心轴类零件常用的毛坯是圆棒料和锻件，某些大型或结构复杂的空心轴在质量允许下可用铸件来代替。比较重要的，像航空发动机的涡轮轴等都采用锻件。
1.4.3空心轴类零件的热处理
空心轴类零件在机加工前后过程中一般都需要进行热处理工序。在加工前对毛坯进行热处理的目的是改善材料的切削性能，消除毛坯在加工过程中的应力作用。例如锻造毛坯在加工前进行退火或正火，这样可以使钢的晶粒细化，降低硬度有利于切削加工的同时也消除了锻造应力。关于圆棒料毛坯，通过调制处理可以有效的或正火可以有效的改善材料的切削韧性。加工前的热处理主要是防止在加工时产生切削应力，以保证后续加工工序的加工精度。最终加工后的热处理是用来保证加工表面能达到设计要求的力学性能，同时消除加工带来的应力。
1.5空心轴类零件的加工工艺分析
1.5.1 空心轴类零件的加工定位基准与装夹方法的选择
在空心轴类零件加工过程中，为了保证主要加工表面的相对位置，在选择定位基准是应当尽可能与装配基准重合并让各加工工序的定位基准统一，且还要考虑到在安装过程中尽可能加工出较多的待加工面。
在空心轴类零件加工时，精度基准通常有两种选择：
首选方法是采用顶尖作为定位基准，这样可以实现定位基准的统一，能在一次安装过程中加工出各段外圆表面及端面，这样可以很好的保证各个外圆表面的同轴度以及端面得到垂直度。这样不仅可以得到较高的加工效益，被选用的夹具结构也简单。加工空心轴轴类零件的原则一般为先面后孔原则，所以在加工轴的表面前先打中心孔，以后的工序都用顶尖定位。若空心轴类零件在加工孔时，中心孔会消失，那么可以采用以下两种方法解决：
（1） 在空心轴被加工的孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm 的600锥面，用倒角锥面来代替中心孔。
（2） 在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可以采用中心孔的锥堵或带锥 堵的拉杆心轴。锥堵与工件配合表面应根据工件形状做成相应的锥形。如果轴的一端是圆孔，那么锥堵的锥度应取1:500。一般情况下，锥堵安装好后不宜拆卸和更换，如果必须拆卸，重新安装后必须按重要外圆进行找正和修磨中心孔。
如果轴的长径较长，且刚性也较差，通常情况下还需要增加中间支承来提高整个系统的刚性，常用的支架有跟刀架和中心架。
基准选择的另一个方案是采用支承轴径来定位,因为支承轴既是装配基准，也是个表面相互位置的设计基准。这样的定位基准重合的原则不会产生基准不重合的误差，也容易保证各表面间的位置精度。
1.5.2 空心轴类零件中心孔和锥堵的修研
中心孔或锥堵作为定位基准时中心孔的形状误差会复制到加工表面上去，中心孔与顶尖的接接触精度也将直接影响加工误差，因此对于精密空心轴类零件在拟定工艺过程时必须保证中心孔或锥堵具有较高的加工精度。
在加工单件小批量空心轴类零件时，该中心孔主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，而且能保证两端面的中心孔能在同一轴线上和保证一批工件两端的中心孔间距离相等。
空心轴类零件的中心孔或锥堵经过多次使用后有可能磨损或者拉毛，也有可能在热处理时以及应力的作用下让表面产生氧化皮或发生位置变动，因此在各个加工阶段必须研修中心孔或锥堵，甚至要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，则可以具有较好的抗磨损能力。修研中心孔的常用方法有：
（1） 采用油石或橡胶砂轮修研
修研时将圆柱形的油石或橡胶砂轮装夹在机床的主轴卡盘上，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，加入少量的润滑油之后，用高速开动机床使油石或橡皮砂轮转动进行修研；同时手持工件继续转动已达到均匀修整的目的。这种方法油石或砂轮的损耗量比较大，不适合大批量修研。
（2） 用硬质合金顶尖修研
当修研的工具为硬质合金时，它的结构是在60锥面上磨出六角形来，并留有 f=0.2～0.5mm的等宽切削刃。这种方法生产效率高，但研修的质量稍微差些，多用于普通待加工空心轴孔孔前的中心孔,经常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
采用这种方法可以达到较高的精度和效率，表面粗糙度可达Ra0.32μm，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Ra1～0.5μm，精度为7级的一般传动空心轴，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→热处理精车外圆→精车内圆→精磨外圆→检验。
空心轴类零件的粗车、半精车虽然都是在车床上进行，但随着批量不同，所选的机床也不同，加工方法存在较大差异。一般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；对于形状复杂的零件，在转塔车床或数控车床上加工的效果会更好。
轴上有花键、键槽等次要加工的空心轴类零件，一般在精车外圆后磨削之前进行。因为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，也难以控制键槽的尺寸要求；当然，它们的加工也不宜放在主要表面的磨削之后进行，以免划伤已加工好的主要表面。
在空心轴类零件的加工过程中，通常都要安排适当的热处理，以保证零件的力学性能和加工精度，并改善切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质处理则安排在粗加工后，以消除粗加工产生的应力以及获得加好的金相组织。如果工件表面有一定的硬度要求，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处理温度较低的处理工序。 0
第2章 空心轴类零件的程序编制
数控加工工艺与编程是一门重要的专业课程，理论和实践性强，是对所学的专业知识的综合应用，这门课程对于实际操作数控机床提出了一定级别的要求，与相关课程知识有着紧密的联系。数控车削加工工艺遵循机械加工工艺理论的基本原理。而在空心轴类零件中孔的加工为居多。
孔加工是机械加工中面广量大的加工方式。工程上规定孔深L和孔径d0之比大于5的孔称为深孔。在孔加工中, 40%以上是深孔加工。在数控加工中采用立式加工中心和数控铣床进行孔加工是最普通的加工方法。但是当进行深孔加工时,则较为困难。深孔加工中除合理选择刀具和切削用量外,还需解决3个主要问题:排屑、冷却钻头和使加工周期最小化。本文从编程方面讨论解决深孔加工的主要问题。所以数控程序编制也是很有技术含量的。
2.1数控编程的概念
数控机床是一种高效的自动化加工设备，他严格按照加工程序自动对被加工工件进行切削加工。我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序。与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件用
于系统工作内部的控制。
数控系统的种类繁多，他们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同。在编制数控加工程序前，首先应了解数控程序的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足加工要求的数控程序。
采用数控机床加工零件，首先要编写表示加工零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据的加工程序，以控制机床的运作来切削加工零件。所以应必须根据零件图纸与工艺方案用数控机床规定程序格式和指定的代码来编制零件程序给出工件运动的方向和坐标值，以及数控机床进给的速度，主轴的启停，正反转以及冷却开关的动作，刀具夹紧等加工信息，将之记录在控制介质上，并输入数控装置，从而控制数控机床的运动。 这种从零件图纸到制成数控控制介质的过程称为数控程序的编制。
2.2手编数控程序的特点与步骤
手工编制主要有人工来完成程序编制工作中的各个阶段的工作。一般是针对几何形状不太复杂的零件，所需加工程序不长，计算也比较简单的适合用手工来编制程序。
手工编程的特点是，消耗的时间长，容易出现错误，无法胜任复杂零件的编程。据国外的资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编制时间与在机床上运行的时间之比的值平均为30：1，而数控机床很难开动的原因中20%～30%是由于加工程序编制困难，编程时间较长。
手工编程的步骤。
2.2.1分析工件图样
分析工件的材料、形状、尺寸、精度以及毛坯形状和热处理条件等，以便确定 该零件是否适合在机床上加工，或适合在哪一种机床上加工。只要有那些属于小批量，形状复杂，精度要求高以及加工周期短的零件才适合数控加工。同时要明确加工类容和要求。
2.2.2确定加工工艺过程
对零件图样作了全面分析的前提下，确定零件加工方法（例如采用的工件夹具，装夹定位方法等、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线等）及切削用量等工艺参数（例如切削速度，进给速度、主轴转速、切削升读和宽度）。制定数控加工时，除考虑数控机床使用的合理性及经济外，还应考虑所用工件夹具应便于安装，便于协调工件以及数控机床坐标系的尺寸关系。对刀点应选在容易找正并在加工过程中容易检查的位置，进给路线尽量短，并使数值容易计算，加工安全可靠等。
2.2.3数值计算
根据工件图及确定的加工路线和切削用量，计算出数控车床所需要的输入数据。数值计算主要包括计算工件的轮廓基点和节点坐标等。
2.2.4编写零件加工程序单
根据加工路线，计算出刀具运动的轨迹坐标值和已确定的切削用量以及辅助动作，依据数控装置规定使用的指令代码和程序格式，逐段编写零件加工程序单。编程人员必须对所用数控机床的性能、程序指令和代码都非常熟悉才能正确编写出加工程序。
2.2.5程序输入数控系统
三亿文库包含各类专业文献、高等教育、各类资格考试、外语学习资料、专业论文、中学教育、应用写作文书、空心轴类零件加工工艺设计及程序编制_图文17等内容。　
　因此本文主要是对轴类零件的数控加工 工艺进行分析, 详细地阐述了轴类零件的加工工艺分析及制定加工方案的整个设 计过程。 关键词 数控技术;工艺设计;程序编制 第... 　轴类零件加工工艺及夹具毕业设计论文_工学_高等教育...轴可以分为很多种如: 阶梯轴、 锥度心轴、空心轴...6、2 心轴的程序编写% X100 Z10 ... 　毕业设计 设计题目 轴类零件工艺设计、 程序编制与零件加工 专班学姓业级号___ 名___ _ __ 数控技术 指导教师 起止日期 - 成绩评定 ... 　轴类零件加工工艺及夹具设计_机械/仪表_工程科技_...空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等轴的长 ...有自己的坐标系和坐标原点,它们是编制程序的重要 ... 　轴类零件加工程序编制 前言数控加工是机械制造中的先进的加工技术是一种高效率,...本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工, 首先对数控加工技术进行... 　轴类零件加工设计_机械/仪表_工程科技_专业资料。...空心轴、凸轮轴等,轴的长径比小于 5 的称为短轴...关键词:轴类零件、轴颈、夹具、工艺分析、加工方案... 　轴类零件加工工艺及夹具毕业设计论文_工学_高等教育...空心轴、凸轮轴等,轴的长径比小于 5 的称为短轴...的选择, 确定加工顺序和加工路线,数控加工程序编制。... 　新闻 网页 贴吧 知道 音乐 图片 视频 地图 百科...轴类零件加工工艺设计毕业论文_机械/仪表_工程科技_...刀具加工路线的确定, 数控程序的编制,最终形成可以指导...找中心_百度文库
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