主变速拨杆加工工艺及高效加工案例

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摘要:本文结合省赛企业产品零件图，阐述了主变速拨杆的加工工艺，剖析了其加工过程中的难点，探讨了数控车削加工参数的应用，讲述了高效加工主变速拨杆的方法。

关键词：主变速拨杆加工工艺高效加工加工参数

中图分类号： TK416+.1 文献标识码： A 文章编号：

一、 引言

本例的主变速拨杆是类似于细长轴（轴类零件的长径比L/d>25），但没有达到细长轴的定义范围，由于零件较长，在加工过程中受到重力、切削力以及装夹的预紧力的作用，其刚性差，很容易产生振动，以致使零件产生变形甚至弯曲，很难保证零件的精度和表面粗糙度，因此我们在加工时要充分考虑主变速拨杆的装夹方式、走刀方式。并合理使用加工参数以确保加工零件的质量和效率。

二、主变速拨杆加工零件及加工工艺

1、主变速拨杆加工零件：

要求是批量生产的方式进行编程加工，一个小时须加工5个，检测标准为按图纸的尺寸精度和表面粗糙度的要求，有一处不合格视为废品。

2、主变速拨杆的加工工艺：

①主变速拨杆由于较长（总长242mm，最大直径16mm）刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。因此，加工时首先要考虑的是工件的装夹。这类零件采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶)；另一种方式是两端均由顶尖支撑(双顶尖)。结合图纸分析，因零件一头是球头，显然选择一夹一顶的装夹方式才适合。

②主变速拨杆在加工中的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生较大的热膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因受热伸长而顶弯。因此需要对装夹进行改进。改进的核心就是允许零件在车削时的受热伸长。因此采用的顶尖为弹性活顶尖。

③由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度，很可能使加工产生大小两端的情况。而零件图上的技术要求有球头的表面粗糙度为3.2μm，槽侧面、底面的表面粗糙度为6.4μm，槽宽度为mm，槽底直径为mm，槽顶的圆柱直径为mm，球头的最大直径为mm，因此合理的加工参数成为加工质量的保证。切削用量选择的是否合理，对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。

切削深度(t)

在工艺系统刚度确定的前提下，随着切削深度的增大，车削时产生的切削力、切削热随之增大，引起该零件的受力、受热变形也增大。因此在车削主变速拨杆时，应尽量减少切削深度。

进给量(f)

进给量增大会使切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此零件的受力变形系数有所下降.如果从提高加工效率的角度来看，增大进给量比增大切削深度对零件的加工质量更有利。

切削速度(v)

提高切削速度有利于降低切削力。但切削速度过高容易使主变速拨杆在离心力作用下出现弯曲，破坏切削过程的平稳性，所以切削速度应控制在一定范围。根据公式v=nπd/1000,控制切削速度对于加工的零件直径变化不大的情况，实际上就是控制主轴转速。对长径比较大的工件，切削速度要适当降低。

三、主变速拨杆加工工序及CAXA编程

1、主变速拨杆加工工序

根据零件图纸分析，该零件必须调头加工，经过综合考虑后制定工步如下：

夹持零件右端，伸出大约20mm，车端面；钻中心孔，重新夹持零件右端,用深度游标卡尺调好222mm作为定位以确保伸出长度,同时用弹性活顶尖顶住零件，加工左端φ15.7和φ的圆柱面，其中φ的圆柱面延伸至220mm，方便调头夹持住已加工表面（由于已加工表面还要继续加工故不会留下夹痕），伸出长度只有24mm左右的情况下是很方便车端面，以控制总长度242mm。加工分一刀粗加工一刀精加工两刀进行。精加工完后再切槽。参数如下：

粗加工：切削深度为0.5mm,进给速度为320mm/min,主轴转速为1700r/min。

精加工：切削深度约为0.5mm（因为控制精度，数值是估值）,进给速度为300mm/min,主轴转速为1500r/min。

由于是批量加工，第一个零件的加工已经确保尺寸再公差范围内，第二个及以后的零件就可以不用控制尺寸精度了，同时可以采用不粗加工直接一刀精加工的方式完成零件的加工。

调头夹持零件左端，车右端端面，控制总长度为242mm。

③重新夹持零件左端，用深度游标卡尺调好63mm作为定位以确保伸出长度，车零件右端球头及锥度。参数如下：

粗加工：切削深度为0.8mm,进给速度为320mm/min,主轴转速为1700r/min。

精加工：切削深度约为0.5mm（因为控制精度，数值是估值）,进给速度为300mm/min,主轴转速为1500r/min。

2、CAXA编程

CAXA软件数控车模块的编程比较简单，实际上就是将所需要用到的加工参数（包括吃刀深度，进给速度，主轴转速等）输入到软件中，然后设置加工的走刀方式及进退刀的方式，再选好加工轮廓轨迹及加工毛坯范围，最后设置进刀点完成刀具路径的生成。下面简单介绍下其操作步骤:

绘制零件的某一加工工序的图形的半边，设置好毛坯的边界范围。

设置好加工的机床参数，设定好生成加工程序的相关设定。

选择加工的方式（粗加工外轮廓或者精加工外轮廓）进入,然后进行参数(吃刀深度，进给速度，主轴转速)的相关设置;并设置好走刀方式、路线；设置好刀具参数。

四、结束语

本文结合主变速拨杆的加工实例，浅析了零件的加工工艺，提出了改进装夹方式克服加工质量难于保证的方案，通过优化加工参数、巧妙利用定位减少对刀次数达到高效、高质量的完成零件的加工。

五.参考文献

[1] 宛剑业 《CAXA数控车实用教程》 化学工业出版社 2010.7

[2]于万成 《数控加工工艺与编程基础》 人民邮电出版社，2006

[3] 王志平.《数控编程与操作》 高等教育出版社,2003