【齿轮轴的加工工艺路线分析4300字（论文）】

齿轮轴的加工工艺路线分析摘要随着制造水平的提高，数控机床在现代制造业中起着越来越重要的作用，为保证零件加工量，除了数控机床自身的精度外，还与数控加工中的工艺有着密切关联。数控加工中经常遇到齿轮轴的加工，齿轮轴是现代用途很广，是很多机器当中不可缺少的部分，因此齿轮轴的精度直接影响到机器的运作好坏。本文在从某齿轮轴零件的数控加工实用角度出发,分析数控加工工艺目标的基础上，编写了数控加工程序，检验数控编程及各种工艺的正确性，为该类零件的数控加工提供了很有意义的参考。关键词：数控加工；工艺分析；齿轮轴目录摘要 11、齿轮轴零件加工简述 31.1齿轮轴 31.2齿轮轴类加工注意点 32、齿轮轴数控加工工艺分析 32.1零件工艺分析 42.1.1零件结构分析 42.1.2零件技术要求分析 42.1.3加工难点及处理方案 42.2毛坯的确定 43、装夹方案的确定 53.1工件的装夹方案 53.2制定工艺路线 53.1.1工件装夹 53.1.2制定工艺路线 53.3基准的选择 63.3.1粗基准的选择 63.3.2精基准的选择 64、刀具及切削用量的选择 74.1刀具选择 74.2切削加工顺序的安排 74.3确定加工顺序及进给路线 84.4切削用量的选择 84.4.1背吃刀量的选择 84.4.2主轴转速的选择 84.4.3进给速度的选择 8总结 9参考文献 91、齿轮轴零件加工简述1.1齿轮轴本零件为减速器的输出齿轮轴，其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。它的工艺特征如尺寸精度、形位公差、表面质量也要求较高。一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为。用来支撑传动零部件，传递扭矩和承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。1.2齿轮轴类加工注意点该零件先以外圆作为粗基准，车端面和钻中心孔，再以二中心孔为定位基准粗车外圆，又以粗车外圆为定位基准加工锥孔，此即为互为基准原则，使加工有一次比一次精度更高的定位基准面。再对零件图进行工艺审查，图样上的规定的各项技术条件是否合理，零件的结构工艺性能是否好，图样上是否缺少必要的尺寸、视图、或技术条件。图1-1齿轮轴零件图齿轮轴一般不允许淬硬，本零件为回转体零件，结构比较简单，所以在工件中的齿轮部分的直径和长度上必需留去碳层。对于内螺纹，在孔口也应留出3mm去碳层。2、齿轮轴数控加工工艺分析2.1零件工艺分析2.1.1零件结构分析制订零件的机械加工工艺规程之前，对零件进行工艺性分析。找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。如图2-1所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为ф50mm×295mm。图2-2齿轮轴加工样图该工件尺寸标注完整、正确、尺寸、基准统一、有利于定位基准与编程原点的统一。零件轮廓描述清楚，无热处理及硬度要求。2.1.2零件技术要求分析小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB01804-m处理，零件加工表面上，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷，锐边倒角为C0.5未注粗糙度部分光洁度按Ra6.3。2.1.3加工难点及处理方案分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，在对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工精加工方案。在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮廓曲线的准确性。2.2毛坯的确定对于轴类零件的毛坯主要根据零件的材料、形状结构、尺寸大小、及生产批量等因索来选择。直径较小的情况下，应该选择棒料，也可以选择实心铸件。当需要大批量成产是，还可采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺，可在毛坯精度的提高基础上提高生产率。根据图1工件的材料、形状机构以及尺寸等相关要点因素，本课题选择φ55×160MM的棒料。3、装夹方案的确定3.1工件的装夹方案在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素：1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具；2.结构设计要满足精度要求；3.易于定位和装夹；4.易于切削的清理；5.抵抗切削力由足够的刚度；3.2制定工艺路线3.1.1工件装夹该带滚筒轴阶梯轴零件的毛坯选用直径为55mm、长160mm的45钢棒料。该零件是一个实心轴，轴的长度为160mm，因此采用工件的端面、外圆进行定位。在进行工件装夹时采用三爪自定心卡盘来实现工件的夹紧[[]李海豹，刘泽林，战中学.数控加工中心刀具和切削用量的选择探讨[J].中国高新技术企业.2016(01)][]李海豹，刘泽林，战中学.数控加工中心刀具和切削用量的选择探讨[J].中国高新技术企业.2016(01)3.1.2制定工艺路线在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工序工序内容工序工序内容1模锻11滚齿2正火12倒棱去毛刺3车端面、打中心孔13剃齿4粗车各外圆14热处理5粗车检验15研磨中心孔6调制处理16磨直径为40mm的外圆（两段）7修研中心孔17珩齿8精车直径为30mm、40mm的外圆18检验9铣键槽19入库10齿坯检测采用剃齿、珩齿来达到零件图上的精度要求，对于一般工厂来说比较适合。3.3基准的选择3.3.1粗基准的选择选择粗基准时，要保证工序的连续性以及位置精度。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切除。在加工零件左端时，是以右端的未加工外圆柱面B作为粗基准。图3-2粗基准加工3.3.2精基准的选择在选择精基准的时候，要保证主要表面的加工精度，避免基准转换带来不重合误差。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。加工面的位置精度由前工序保证，采用“互为基准”的办法反复加工，精基准选择如下图3-2中所示的B、C两圆柱面的两中心线，即两端面的中心孔。4、刀具及切削用量的选择4.1刀具选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。已知工件材料：45号钢；加工的精度为IT11；采用硬质合金车刀，机床选用CA616卧式车床。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。表4-1数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01φ5中心钻1钻φ5mm中心孔2T02硬质合金90°外圆车刀1车端面及粗车轮廓右偏刀3T03硬质合金90°外圆车刀1精车轮廓右偏刀4T04硬质合金60°外螺纹车刀1车螺纹编制审核批准4.2切削加工顺序的安排①先粗后精。先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。②先主后次。先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。精车加工的外圆柱面时背吃刀量；进给量。③先面后孔。对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。④基面先行。用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。4.3确定加工顺序及进给路线加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.25㎜精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。CK6140数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图4-1所示。图4-1精车轮廓进给路线4.4切削用量的选择4.4.1背吃刀量的选择与普通机床相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅要求刚性好、，精确度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好，同时要求安装调郑方便，满足数控机床的高效率。轮廓粗车循环时选ap=3㎜，精车ap=0.25㎜；螺纹粗车时选ap=0.4㎜，逐刀减少，精车ap=0.1㎜。在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n（r/min）为：n≤（1200/P）－k式中P——被加工螺纹螺距，mm；k——保险系数，一般取为80。4.4.2主轴转速的选择车直线和圆弧时，选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=πdn/1000计算主轴转速n（粗车直径D=60㎜，精车工件直径取平均值）：粗车500r/min、精车1200r/min。车螺纹时，计算主轴转速n=320r/min。主轴转速应根据已经选定的背吃力量、进给量及刀具耐用度来选择切削速度。实际编程中，切削速度VC确定后，可按照公式n=1000vc/eD计算出主轴转速n。4.4.3进给速度的选择一选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r，精车每转进给量为0.15㎜/r，最后根据公式vf=nf计算粗车、精车进给速度分别为200㎜/min和180㎜/min。表4-2典型轴类零件数控加工工艺卡片单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001三爪卡盘和活动顶尖CK6140数控车床数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r.min-1进给速度/mm.min-1背吃刀量/mm备注1平端面T0225×25500手动2钻中心孔T01φ5950手动3粗车轮廓T0225×25500200综合前面分析的各项内容，并将其填入表3所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。总结本文的研究工作始终围绕对滚筒轴加工工艺展开。从加工原理、加工方案、加工工艺的提出等方面都进行了系统深入地研究。本课题所需要的事项较多，在学校加工实习中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目。虽然在课题的研究上翻阅了大量的资料和文献，但由于时间和个人的精力，仍有诸多的工作没有完成，有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。参考文献[1]李春玮.齿轮加工工艺分析[J].机械管理开发.2017(02)[2]田联会,茹晓兰.圆柱齿轮加工工艺[J].湖南农机.2016(03)[3]安继业,黄恺,熊晓航.对称布置并行斜齿轮加工工艺与工装设计[J].现代机械.2016(02)[4