盘类零件数控车削加工工艺编制任务六优化方案

任务描述

1.分析如图2-6-1所示齿轮坯零件的数控车削加工工艺；

2.编制如图2-6-1所示齿轮坯零件的数控车削加工工序卡、刀具卡等工艺文件。

完成如图2-6-1所示齿轮坯加工案例零件的数控车削加工，具体设计该光轴的数控加工工艺。

图2-6-1　齿轮坯加工案例零件

齿轮坯加工案例零件说明：该齿轮坯加工案例零件材料为45 钢，生产批量5 件，毛坯尺寸为ϕ110 mm×36 mm。其加工工艺规程见表2-6-1。

表2-6-1　齿轮坯加工案例零件数控加工工艺规程

续表

能力目标

1.会分析回转体盘类零件的图纸，并进行相应的工艺处理；

2.会选择回转体盘类零件的加工方法，并划分加工工序；

3.会确定回转体盘类零件的装夹方案，选择合适的加工刀具；

4.会制订简易回转体盘类零件的数控车削加工工艺；

5.会编制简易回转体盘类零件的数控车削加工工艺文件。

相关知识

一、盘类零件的工艺特点

盘类零件主要由端面、外圆和内孔等组成。有些盘类零件还分布有一些大小不一的孔系，一般零件直径大于零件的轴向尺寸。一般盘类零件除尺寸精度、表面粗糙度要求外，其外圆对孔有径向圆跳动的要求，端面对孔有端面圆跳动和垂直度的要求，外圆与内孔间有同轴度要求及两端面之间的平行度要求等。保证径向圆跳动和端面圆跳动是制订盘套类零件工艺重点要考虑的问题。精车时，尽可能把有形位精度要求的外圆、孔、端面在一次安装中全部加工完。若有形位精度要求的表面不可能在一次安装中完成时，通常首先把孔作出，然后以孔定位上心轴或弹簧心轴加工外圆或端面。

二、加工盘类零件的常用夹具

加工小型盘类零件常采用三爪卡盘装夹工件。若有形位精度要求的表面不能在三爪卡盘安装中加工完成时，通常内孔精加工完成后，然后以孔定位上心轴或弹簧心轴加工外圆或端面，保证形位精度要求。加工大型盘类零件时，常采用四爪卡盘或花盘装夹工件。三爪卡盘和四爪卡盘装夹工件在项目一已学习并熟悉，下面介绍心轴和花盘。

1.心轴

当工件用已加工过的孔作为定位基准，并能保证外圆轴线和内孔轴线的同轴度要求时，可采用心轴装夹，这种装夹方法可保证工件内外表面的同轴度。心轴的种类很多，工件以圆柱孔定位常用圆柱心轴和小锥度心轴；对带有锥孔、螺纹孔、花键孔的工件定位，常用相应的锥体心轴、螺纹心轴和花键心轴。圆锥心轴或锥体心轴定心轴或锥体心轴定位装夹时与工件的接触情况如图2-6-2 和图2-6-3所示。

图2-6-2　工件在圆柱心轴上定位装夹

图2-6-3　圆锥心轴安装工件的接触情况

圆柱心轴是以外圆柱面定心、端面压紧来装夹工件的。心轴与工件孔一般用H7/h6，H7/g6 间隙配合，故工件能很方便地套在心轴上。但是，因配合间隙较大，故一般只能保证同轴度0.02 mm 左右。为了消除间隙，提高心轴定位精度，心轴可做成锥体，但锥体的锥度很小，否则工件在心轴上会产生歪斜，常用的锥度为C=1/1 000 ～1/100。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后孔会产生弹性变形，从而使工件不致倾斜。

当工件直径较大时，则应采用带有压紧螺母的圆柱心轴，它的夹紧力较大，但定位精度较锥度心轴低。

2.花盘

花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘。形状不规则的工件，无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件，可用花盘装夹。它也是加工大型盘套类零件的常用夹具。花盘上面开有若干个T 形槽，用于安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂盘套类零件或偏心类零件的外圆、端面和内孔等表面。用花盘装夹工件时，要注意平衡，应采用平衡装置以减少由离心力产生的振动及主轴轴承的磨损。一般平衡措施有两种：一种是在较轻的一侧加平衡块（配重块），其位置距离回转中心越远越好；另一种是在较重的一侧加工减轻孔，其位置距离回转中心越近越好，平衡块的位置和质量最好可以调节。花盘如图2-6-4所示，在花盘上装夹工件及其平衡如图2-6-5所示。

图2-6-4　花盘

图2-6-5　在花盘上装夹工件及平衡

三、内孔（圆）加工刀具

1.内孔（圆）车刀

内孔（圆）车刀与外径（圆）车刀、端面车刀、外螺纹车刀和外切槽刀、切断刀刀杆形状不一样，外径（圆）车刀、端面车刀、外螺纹车刀和外切槽刀、切断刀刀杆形状呈四方形，而内孔（圆）车刀刀杆形状呈圆柱形，且装夹内孔（圆）车刀时，一般必须在刀杆上套一个弹簧夹套，再用刀夹通过弹簧夹套夹住内孔（圆）车刀。常见内孔（圆）车刀、刀片与弹簧夹套如图2-6-6所示。

图2-6-6　常用内孔（圆）车刀、刀片与弹簧夹套

2.内切槽车刀

内切槽车刀与内孔（圆）车刀一样，刀杆形状呈圆柱形。装夹内切槽车刀时，一般也必须在刀杆上套一个弹簧夹套，再用刀夹通过弹簧夹套夹住内切槽车刀，刀片与外切槽车刀片一样。常见内切槽车刀如图2-6-7所示。(https://www.xing528.com)

图2-6-7　内切槽车刀

3.内螺纹车刀

内螺纹车刀也与内切槽车刀一样，刀杆形状呈圆柱形。装夹内螺纹车刀时，一般必须在刀杆上套一个弹簧夹套，再用刀夹通过弹簧夹套夹住内螺纹车刀，刀片与外螺纹车刀片一样。常见内螺纹车刀如图2-6-8所示。

任务实施

1.零件图纸工艺分析

①对如图2-6-1所示的齿轮坯加工案例零件进行详尽分析，找出该齿轮坯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.工序安排是否分选。

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，提出正确的工艺措施。

③制订正确工艺，并优化工艺。

④填写该齿轮坯加工案例零件的数控加工工序卡、刀具卡，确定装夹方案。

2.加工案例零件加工工艺与装夹方案

1）齿轮坯加工案例零件数控加工工序卡

齿轮坯加工案例零件数控加工工序卡见表2-6-2。

图2-6-8　内螺纹车刀

表2-6-2　齿轮坯加工案例零件数控加工工序卡

续表

2）齿轮坯加工案例零件数控加工刀具卡

齿轮坯加工案例零件数控加工刀具卡见表2-6-3。

表2-6-3　齿轮坯加工案例零件数控加工刀具卡

3）齿轮坯加工案例零件装夹方案

图2-6-9　锥度心轴和顶针装夹工件示意图

该案例零件由端面、外圆和内孔等组成。零件直径尺寸比轴向长度大很多，两端面对内孔和外圆对内孔都有径向圆跳动要求，是典型盘类零件。因零件试制生产5 件，为保证零件加工的形位精度要求，该齿轮坯装夹加工时，首先用三爪卡盘夹紧工件左端（在三爪卡盘内放置合适的圆盘件或隔套，工件装夹时只需靠紧圆盘件或隔套即可准确轴向定位），粗车右端面和ϕ60 外径，掉头装夹ϕ60 外径，以已车台肩端面轴向定位，粗精车左端面、内孔、外圆和倒角。再掉头装夹已精车ϕ105 外径（在三爪卡盘内放置合适的圆盘件或隔套，工件装夹时只需靠紧圆盘件或隔套即可准确轴向定位），但为防止已精车ϕ105 外径夹伤，可考虑在工件ϕ105 已精车表面夹持位包一层铜皮，防止工件夹伤。因垫铜皮且为保证工件夹正，以免夹歪，用百分表找正工件后，精车ϕ60 外径和台肩面20长度至尺寸，然后半精车右端面和内孔孔口及大外角倒角。最后用锥度心轴和顶针装夹工件，用卡箍带动工件旋转，精车右端面，保证长度尺寸。具体用锥度心轴和顶针装夹工件如图2-6-9所示。

任务评价

评价方式见表2-6-4。

表2-6-4　评价表

巩固与提高

按所学的知识设计如图2-6-10所示齿轮坯的数控加工工艺，并确定装夹方案。

图2-6-10　齿轮坯加工案例零件