台阶轴零件数控车削加工工艺编制优化

任务描述

1.分析如图2-3-1所示台阶轴零件加工案例，确定正确的数控车削加工工艺；

图2-3-1　台阶轴

2.编制如图2-3-1所示台阶轴零件的数控车削加工工序卡、刀具卡等工艺文件。

完成如图2-3-1所示台阶轴加工案例零件的数控车削加工，具体设计该台阶轴的数控加工工艺。

台阶轴加工案例零件说明：该台阶轴加工案例零件材料为45 钢，毛坯尺寸为ϕ57 mm×260 mm，小批量生产。该台阶轴加工案例零件数控加工工艺规程见表2-3-1。

表2-3-1　台阶轴加工案例零件数控加工工艺规程

续表

能力目标

1.会制订台阶轴数控车削加工工艺；

2.会编制台阶轴数控车削加工工艺文件。

相关知识

一、切槽与切断工艺

1.切槽与切断

在回转体类零件内外回转表面或端面上经常设计一些沟槽，这些槽有螺纹退刀槽、砂轮越程槽、油槽及密封圈槽等。切槽与车端面有些相似，如同两把左右偏刀并在一起同时车左右两个端面，但刀具与工件的接触面积较大，切削条件较差。

把坯料或工件从夹持端上分离下来的切削方法，称为切断。切断与切槽类似，只是由于刀具要切到工件回转中心，散热条件差、排屑困难、刀头窄而长，因此，切削条件差。切断时，刀尖必须与工件等高，否则切断处将留有凸台，且易损坏加工刀具。

为了防止工件在精车后切槽产生较大的切削力而引起变形，破坏精车的加工精度，轴类零件上的切槽一般应在精车之前进行，最后再切断。

2.回转体类零件的切槽与切断加工

回转体类零件内外回转表面或端面常见切槽与切断加工如图2-3-2所示。

3.切断刀切削刃宽度的确定

切断刀主切削刃太宽，会造成切削力过大而引起振动；主切削刃太窄，削弱刀头强度，容易使刀头折断。通常，切断刀主切削刃宽度a 可计算为

式中　a——主切削刃宽度，mm；

D——工件待加工表面直径，mm。

因切断刀或切槽刀的切削力较大，容易引起振动，故常用切断刀与切槽刀切削刃宽度a 一般为2 ～3.5 mm。

4.切断时切断刀的折断问题

当切断毛坯或不规则表面的工件时，切断前先把工件车圆，或起始切断时，尽量减小进给量，以免发生“啃刀”而损坏切断刀。

用卡盘装夹工件切断时，如工件装夹不牢固，或切断位置离卡盘较远，在切削力的作用下易将工件抬起，造成切断刀刀头折断。因此，工件应装夹牢固，切断位置应尽可能靠近卡盘，当切断用一夹一顶装夹工件时，工件不应完全切断，而应在工件中心留一细杆，卸下工件后再用榔头敲断；否则，切断时会造成事故并折断切断刀。切断刀装得与工件轴线不垂直，主切削刃没有对准工件中心，也容易使切断刀折断。

切断时的进给量太大，或数控车床X 轴传动链间隙过大时，切断时易发生“扎刀”，会造成切断刀折断；手动进给切断时，摇动手轮应连续、均匀、如不得已而需中途停车时，应先把车刀退出后再停车。切断刀排屑不畅时，使切屑堵塞在槽内，造成刀头负荷增大而折断。因此，切断时，应注意及时排屑，防止堵塞。

图2-3-2　回转体类零件内外回转表面或端面常见切槽与切断加工

二、常见切槽刀与切断刀

常见切槽刀及切断刀如图2-3-3所示。

(www.xing528.com)

图2-3-3　常见切槽刀与切断刀

任务实施

1.加工案例工艺分析

①对如图2-3-1所示的台阶轴加工案例进行详细分析，找出该台阶轴加工工艺有什么不妥之处。

a.加工方法选择是否得当。

b.夹具选择是否得当。

c.刀具选择是否得当。

d.加工工艺路线是否得当。

e.切削用量是否合适。

f.工序安排是否合适。

g.机床选择是否得当。

h.装夹方案是否得当。

②对上述问题进行分析后，如果有不当的地方改正过来，并提出正确的工艺措施。

③制订正确的工艺并优化工艺。

④填写该台阶轴加工案例零件的数控加工工序卡和刀具卡，确定装夹方案。

2.加工案例加工工艺与装夹方案

1）台阶轴加工案例零件数控加工工序卡

台阶轴加工案例零件数控加工工序卡见表2-3-2。

表2-3-2　台阶轴加工案例零件数控加工工序卡

续表

2）台阶轴加工案例零件数控加工刀具卡

台阶轴加工案例零件数控加工刀具卡见表2-3-3。

表2-3-3　台阶轴加工案例零件数控加工刀具卡

3）台阶轴加工案例零件装夹方案

该案例零件是典型回转体类零件，适合选用三爪卡盘反爪外台阶面以一端定位，夹紧外径。因工件长径比（L/D）大于5 且加工精度及表面粗糙度要求较高，三爪卡盘夹紧一端时，另一端必须采用机床尾架顶尖顶紧，即形成“一夹一顶”的装夹方式。掉头装夹加工时，担心已精加工的ϕ 50 mm 外径表面夹伤，在工件ϕ 50 mm 已加工表面夹持位包一层铜皮，防止工件夹伤。

任务评价

评价方式见表2-3-4。

表2-3-4　评价表

巩固与提高

如图2-3-4所示为传动轴加工案例零件，材料为45 钢，批量30 件。试确定毛坯尺寸，设计其数控加工工艺，并确定装夹方案。

图2-3-4　传动轴加工案例零件