轴类零件的加工工艺
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一、轴类零件的作用、特点及要求
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一，为支承传动件，主要是用来传递力矩和承受载荷的。轴由轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般主要根据轴的功用和工作条件制定，通常有以下几项：
1.形状精度
轴类零件几何形状精度主要指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度和圆柱度，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，在图纸上标注偏差。
2.尺寸精度
起支撑作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5-IT7），装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6-IT9）。
3.表面粗糙度
一般与传动件配合的轴颈表面粗糙度为Ra2.5～0.63um，与轴承相配合的支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.63-0.16um。
4.相互位置精度
通常要保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求。
二、轴类零件工艺分析
1.工艺制定原则
（1）先粗后精。
（2）先近后远：离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工。
（3）先内后外：先安排内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。
（4）程序段最少：使程序简洁，减少出错几率及提高编程工作效率。
（5）走刀路线最短：在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省时间，还可以减少刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损。
2.工序的划分
（1）以一次安装，加工作为一道工序：适合于加工内容较少的零件。
（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。
（3）以加工部位划分工序：适合于加工内容很多的工件。
3.装夹方法
数车的通用夹具是卡盘，分为三爪和四爪卡盘。使用三爪卡盘加工轴类零件时，零件轴心要与卡盘中心线重合，一般不需找正，装夹速度快。四爪卡盘可以夹持非圆柱形零件，或者夹持部分与加工部分不同轴的零件。对于精度要求较高的零件，常用以下加工方法：
（1）两顶尖装夹：用于较长的或必须经过多次装夹才能加工完成。如长轴、丝杆等。装夹方便，不需找正，装夹精度高。但装夹前必须先在工件端面钻出中心孔。
（2）一顶一夹安裝：用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差，影响切削用量的提高。车削一般轴类零件，尤其是较重的工件，不能用两顶尖装夹，而用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。
三、典型零件加工编程分析
数控车床主要加工的是轴类零件，一般所要加工的对象为圆柱、圆锥、螺纹、切槽等。以下图为例，这种零件不采用自动编程。下面来看下图的工艺：
1.图样分析
如上图所示，此零件主要包括凹凸圆弧面、圆锥面、圆柱面、外沟槽、普通三角螺纹等。
2.确定工件的装夹方案
粗精加工装夹时，该零件容易跳动，影响加工精度，此零件可采用一夹一顶的装夹方式进行加工，以左端台阶精加工面作轴向限位，保证轴向尺寸的一致性。
3.制定加工工艺路线
采用一夹一顶的装夹，先用三爪自定心卡盘装夹，手动车外圆，平端面、钻中心孔。调头夹持已加工表面，加工工艺台阶。用三爪自定心卡盘装夹刚才加工的工艺台阶，上顶尖，加工外轮廓，切槽，车螺纹至尺寸要求。自动加工前先对刀，设置编程原点在右端面的轴线上。
6.编写加工程序
N10 M03 S600 T0101
N20 G00 Z2
N30 X40
N40 G71 U1 R1？摇？摇？摇？摇？摇？摇 （切深1mm，退刀1mm）
N50 G71 P60 Q100 U1 W0 F0.5
N60 G01 X26
N70 Z-48
N80 X31 Z-38
N90 X39.5
N100 Z-108
N110 G70 P60 Q100
N120 G00 X180
N130 Z0
N140 M03 S600 T0202 ？摇？摇？摇？摇？摇？摇 （换圆弧车刀）
N150 G00 Z2
N160 X40
N170 G73 U3 W0 R4
N180 G73 P190 Q290 U1 W0 F0.5
N190 G01 X16
N200 Z0
N210 X19.8 Z-2 ？摇？摇？摇？摇？摇？摇 （倒角C2）
N220 Z-26 ？摇？摇？摇？摇？摇？摇 （车螺纹外圆）
N230 X24 C-1
N240 Z-38
N250 G02 X24 Z-48 R8
N260 G01 X30 Z-83
N270 G03 X35 Z-103 R18
N280 G01 Z-108
N290 X40
N300 G70 P190 Q290
N310 G00 X180
N320 Z0
N330 MO3 S300 T0303 ？摇？摇？摇？摇？摇？摇 （换切槽刀）
N340 G00 Z-26
N350 X22
N360 G01 X16 F0.2
N370 G00 X21
N380 Z-21
N390 G01 X16 F0.2
N400 G00 X180
N410 Z0
N420 MO3 S600 T0404 ？摇？摇？摇？摇？摇？摇 （换螺纹刀）
N430 G00 Z2
N440 X22
N450 G92 X19.2 Z-23 F1.5
N460 X18.6
N470 X18.2
N480 X18.05
N490 G00 X180
N500 Z0
N510 M30
7.加工操作过程
（1）编写工件的参考程序。
（2）输入程序。
（3）数控编程模拟软件对加工刀具轨迹仿真，或数控系统图形仿真加工，进行程序校验及修整。
（4）安装刀具，对刀操作，建立工件坐标系。
（5）启动程序，自动加工。
（6）停车后，按图纸要求检测工件，对工件进行误差与质量分析。
8.安全操作和注意事项
（1）用一夹一顶的方式加工零件，编程时必须注意起刀点和换刀点的选择。
（2）用一夹一顶的方式加工零件，刀具的安装，刀杆尽量伸长一些。
（3）选刀时，刀尖角一定要控制在45度，如果刀尖角过大，凹圆弧和圆锥面将过切。
（4）装刀时，刀尖对齐工件中心高，对刀前，先将工件端面车平。
（5）为保证精加工尺寸准确性，可分半精加工，精加工外轮廓。
（6）加工螺纹时，必须考虑到螺纹加减速过程，防止螺纹不完整部分过多。
参考文献：
[1]黄华.数控车削编程与加工技术.机械工业出版社，2008.
[2]张梦欣.数控车床Fanuc系统编程与操作实训. 中国劳动社会保障出版社，2008.