轴类零件的加工工艺研究

轴类零件的加工工艺研究

曲志新

关键词：轴类零件；加工工艺

引言：在车工工艺中，轴类加工在模具行业里起到至关重要的作用，轴类零件在机械加工中是最常见的零件之一，也是最要求精确度的加工类零件，加工轴类零件必须要了解加工材料的性能，合理安排加工工艺，同时加强技术学习与实际应用，及如何提高生产效率，保证加工质量，本文对轴类的加工工艺进行探讨。

一、轴类零件的工艺性能及技术要求

1.1几何形状精度

其主要是指轴类零件外表面的圆柱度，公差一般限制在尺寸公差内，对有特殊要求的零件一般自行标注其几何精度。

1.2尺寸精度

轴类零件一般分为两大类，一种是支撑轴颈，其功能是用于确定轴的位置并加以支撑，一般要求尺寸精度较高，规定在IT5―IT7，另一类是合轴颈，他主要是和各类传动件相互配合，所以其要求并不高，规定在IT6―IT9。

1.3位置精度

包含外表面和内表面及轴面的同轴度，还包括圆的径向跳动端面间的平行度等。

1.4表面粗糙度

尤其是轴类零件对外表面加工有着严格要求，一般根据加工设备及节约时间、成本相结合来确定。支撑轴颈大约在0.2―3.2μm，而传动件的配合轴颈为0.4―3.2μm。

二、轴类零件定位基准的选择

轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面设计的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并能最大限度的在一次装夹中加工出多个外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的精确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶面或台阶面儿作为轴向定位基准。

三、轴类零件加工的准备工作

车削前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足或装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。切断用棒料切得所需长度的坯料，切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床上切断或在冲床上涌冲模冲切。

四、轴类零件加工的热处理工序

铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求正火或退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，一提高零件的综合机械性能；对硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高耐磨性。

五、轴类零件加工的加工工序划分

5.1以加工部位分序法

对加工类容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单几何形状，在加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度较高的部位。

5.2刀具集中分序法

就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可完成部位。再用第二把刀、第三把完成其可以完成的其他部位，可减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。

5.3以粗、精加工分序法

对易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。在划分工序时，一定要视零件的结构和工艺性，机床功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。

六、走刀路线和对刀点的选择

走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动切削起始点，刀具切入，切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点，对刀点可设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已加工精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工损坏，会导致第二道工序和之后对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，可根据其之间的相对位置关系找回原对刀点，这个相对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。

七、轴类零件加工工艺先进技术的应用

随着中国的快速发展，许多先进技术被引用到机床中，如主动测量技术、数控加工及机械的自动化等都是集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统，制造生产业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。近几年，主动测量技术就在高速机床中发挥更重要的地位，就像主轴发热测试、丝杠发热的测试及刀具磨损的程度测试等发挥不可代替的作用。主动测量技术是结合系统加工前与测量为一体，其在现代模具加工中起到重要作用，并逐渐出现要占据主导地位的趋势，其是柔性制造的基础，就像有利用CATIA对叶片进行测绘及实体研磨等。就能得到三维叶片的实体，然后根据叶片的具体要求，来选择制造叶片的具体材料，根据加工零件的不同就要选择相对应的材料进行加工，并进行选择合理编程策略及刀路走向、进退刀方向等。根据零件与刀的两种材料，其切削力、切削热、切削表面粗糙的程度来选择合理的切削参数。轴类零件的加工也可采用多个微处理器和可编程控制器来进行控制及协调控制的方式工作，能对所有轴类进行位置加工及速度控制，在线进行图形辅助零件编程，在线监控及加工过程，使在生产加工零件时能实现无人化的过程。

结束语：在进行工件加工时，轴类零件的加工是一项非常严谨精密、看重操作技术的技术工作，随着现代技术的不断改革及加工技术的快速发展，轴类零件的加工也在高速、高精度、自动化、系统化的发展道路上迈出一项新台阶，这也是轴类零件的加工质量提升到一个更高更好的一个水平，轴类零件的加工在今后发展中会更具有快捷的生产效率。

参考文献

[1]江灵智.轴类零件机械加工工艺规程制定[J].赤子（中旬），2013，10：238.

[2]宣志江.轴类零件的加工及其工艺分析[J].广西教育，2010，21.