空心轴类零件加工工艺设计及程序编制.docx

空心轴类零件加工工艺设计及程序编制.docx

《空心轴类零件加工工艺设计及程序编制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空心轴类零件加工工艺设计及程序编制.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

空心轴类零件加工工艺设计及程序编制

摘要

空心轴是在轴的中心制一个孔或通孔，它通常是和轴承配合在机架或箱体上以实现传递运动和动力。

空心轴有的内壁光滑，有的有键槽，轴体的外面有阶梯形圆柱。

空心轴不但占用空间体积少，还可减轻设备重量、简化结构。

空心轴零件内部可穿测量电线，压缩空气，加入液压油或润滑油，或者做机器人的手臂等，还可以和其他零件进行配合，螺纹连接等。

虽空心轴有如此多的好处与用处，但空心轴类零件的加工却有它的难处，例如细长轴、内工艺槽、键槽以及有工艺精度等的加工。

所采用的加工设备也根据加工类型的不同而不同，但大多数是用数车加工。

关键词：

空心轴；工艺；程序；数控车床

Abstract

Thehollowshaftispreparedinthecenteroftheaxisofanapertureorthroughhole,whichisusuallyfittedintherackorcabinetandbearingtotransmitmotionandpower.Somehollowshaftwallissmooth,somekeywaysteppedcylindricalshaftbodyoutside.Hollowshaftnotonlytakeuplessspacevolume,canalsoreducetheweightoftheequipment,andsimplifythestructure.Insidethehollowshaftwearmeasurementwire,compressedair,addinghydraulicoilorlubricatingoil,ordotherobotarm,andotherpartswiththreadedconnection.Althoughtherearesomanybenefitsandusefulhollowshaft,hollowshaftpartsprocessingithasdifficulties,suchasslendershaftaxisprocesstank,keyways,andprocessprecisionmachining.Theprocessingequipmentusedisalsodifferentdependingonthetypeofmachining,butmostareprocessedwithseveralvehicles.

Keywords:

Hollowshaft;process;program;CNClathe;

绪论

国内空心长轴深孔的长径比很大，由于其刀具系统自身的刚性差，在切削过程中极易产生让刀变形和机械振动，不仅制约了生产效率的提高，造成零件内孔中心线偏移，也直接导致加工表面质量的下降。

1.1写论文的目的

改论文的目的仅仅是分享所有空心轴类零件大致的加工工艺和一些编程技巧，论文中偏向理论的较多。

由于复杂的空心轴类加工所用的加工切削机床各不一样，所以这里只讨论程序编制方法和加工路线设定，以及简单的常用切削指令。

.

1.2论文主要内容

（1）空心轴类零件的加工工艺设计。

主要讨论了加工技术要求，热处理，毛坯的选用。

（2）空心轴类零件的程序编制。

主要讨论了编程的概念，手编程序的特点与步骤，以及加工方案的确定。

（3）实例分析。

浅谈典型零件的加工。

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,.,.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