关于叶轮轴的一种数控加工工艺方法
摘要
关键词
叶轮轴 自动编程 工艺规程 数控加工工艺
正文
一、零件图工艺分析
（一）零件介绍
零件图如图1所示:
图1 叶轮轴零件图
（二）零件结构分析
本零件为叶轮轴，如图1叶轮轴零件图所示，零件毛坯为棒料，材料为45钢，没有硬度和热处理要求。叶轮轴的型面由复杂曲面、外圆锥面、退刀槽、内孔、内球形面、内螺纹等组成，应先完成左右两端数车主体部分加工，然后利用数铣加工缺口，在利用多轴加工中心加工叶片部分等。
（三）确定零件毛坯
(1)图纸中精度达到IT7级的尺寸，由于公差值较小，编程时尺寸应取平均值。
(2)零件轮廓曲线上有很多圆弧，加工时需要多次改变进给方向。应合理采用机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的加工精度。
(3)据图纸分析，该零件为“车削+铣削”复合零件，需要经过多次装夹定位，因此每次装夹定位均需要单独建立坐标系。
采用圆柱棒料作为毛坯，长度95mm，直径85mm，如图2所示。
图2 叶轮轴毛坯图
二、零件加工工艺分析
（一）确定零件的定位基准和装夹方式
数控车夹具选择：根据对三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧夹套、卡盘加顶尖等几种通用夹具的简单分析，由于该零件一般不会产生夹紧变形，且零件尺寸较小、结构和形状比较复杂，毛坯为棒料，在数车加工中只需采用三爪卡盘作为夹具即可。
数控铣床夹具选择：铣床夹具主要由通用夹具、万能组合夹具、多工位夹具以及专用夹具几种组成。这个零件采用通用夹具，选择平口钳作为夹具即可。
（二）确定加工顺序及进给路线
零件加工方案如下：
1 | 下料 | 下料Φ85×95mm； |
2 | 数车 | 三爪夹持毛坯外圆，毛坯伸出卡盘端长度大于48mm，加工右端外圆、内孔； |
钻φ8底孔； | ||
车右端面见光； | ||
粗车φ40mm外圆，φ60mm外圆，φ80mm外圆，留有0.5mm精加工余量； | ||
精车φ40mm外圆，φ60mm外圆，φ80mm外圆，精加工至图纸尺寸要求； | ||
粗镗SR17内圆弧，留有0.5mm精加工余量； | ||
精镗SR17内圆弧，精加工至图纸尺要求； | ||
切15.2mm外沟槽，加工至图纸要求； | ||
3 | 检验 | 按零件图示要求检测右端所有加工尺寸。 |
4 | 数车 | 三爪夹持零件已加φ60外圆，伸出卡盘端长度大于42.5mm，车削左端外圆和内孔； |
钻φ8mm底孔； | ||
车端面，保证零件总长90.5mm； | ||
粗车φ29.3mm外圆、外圆锥面、φ51.5mm外圆，留有0.5mm精加工余量； | ||
精车φ29.3mm外圆、外圆锥面、φ51.5mm外圆，精加工至图纸尺寸要求； | ||
粗、精车120°缺口，加工至图纸尺寸要求； | ||
粗镗φ18mm内圆、φ9.6mm内圆，留有0.5mm精加工余量； | ||
精镗φ18mm内圆、φ9.6mm内圆，精加工至图纸尺要求； | ||
粗、精车M12×1.5内螺纹； | ||
5 | 检验 | 按零件图示要求检测左右端所有加工尺寸。 |
6 | 数铣 | 平口钳夹持零件两端面，铣削3处15mm缺口，加工至图纸尺要求； |
7 | 加工中心 | 叶轮片加工，加工至图纸尺要求； |
8 | 清洗 | 去毛刺、清洗； |
9 | 成检 | 按图示要求检验所有加工尺寸； |
10 | 钳工 | 清洗、油封、入库； |
（三）刀具选择
第一种方法为：机床的性能，刀杆的长度，刀片装夹系统，刀片形状的选择，这种方法主要考虑机床和刀具的情况。第二种方法是：工件的影响因素，工件材料代号的选择，刀片断屑槽类型的确定，以及加工条件脸谱的选择，这种方法主要考虑工件的情况。
数车刀具表
T01 | 55°外圆粗车刀 | 外形轮廓 |
T02 | 35°外圆精车刀 | 外形轮廓 |
T03 | 5mm外沟槽刀 | 车外沟槽 |
T04 | 55°内孔粗镗刀 | 内腔轮廓 |
T05 | 35°内孔精镗刀 | 内腔轮廓 |
T06 | 60°内螺纹刀 | 车削内螺纹 |
T07 | 外圆精车刀 | 车120°缺口 |
T08 | Φ8mm钻头 | 底孔 |
数铣刀具表
T01 | φ12立铣刀 | 铣削3处15mm缺口 |
（四）量具选择
名称 | 规格 | 用途 | |
量程（mm） | 分度值（mm） | ||
游标卡尺 | 0-150 | 0.02 | 测量内、外尺寸和深度等 |
直尺 | 0-100 | 1 | 测量工件的长度 |
三、零件加工程序的编写
程序设计如下：
第一次装夹车削程序：
O0874
G96M03S160
T0808M08
G97S1000
G00X0Z3
G01Z-30F0.25
Z3
G00X100Z140
T0101
G00X90Z3
G71U4R1
G71P10Q20U1W0.5S220F0.25
N10G00X40Z3
G42G01Z0S160F0.07
Z-2.2
X60
Z-33
X80
Z-50
N20G40G00X90
G00X100Z140
T0202
G70P10Q20
G00X100Z140
T0404
G96S160
G00X7Z3
G71U4R1
G71P30Q40U-1W0.5F0.25
N30G00X34Z3
G41G01Z0S180F0.07
G03X8Z-19.52R17
N40G40G00X7
G00X100Z140
T0505
G70P30Q40
G00X100Z140
T0303
G67S1000
G00X65Z-22.8
G01X40F0.25
G00X65
Z-25
G01X36
G00X65
Z-29
G01X36
G00X65
Z-33
G01X36
G00X65
G00X100Z140
M05M09
M30
第二次装夹车削程序：
O0874
G96M03S160
T0808M08
G97S1000
G00X0Z3
G01Z-25F0.25
Z3
G00X100Z140
T0101
G00X90Z3
G71U4R1
G71P10Q20U1W0.5S220F0.25
N10G00X29.3Z3
G42G01Z0S160F0.07
Z-3.5
X33.27Z-10.9
X42.48Z-28.1
X46.3Z-33.5
X51.5
Z-42.5
N20G40G00X90
G00X100Z140
T0202
G70P10Q20
G00X100Z140
T0707
G00X90Z3
G01X33.27Z-10.9
X30Z-12.53
X38.02Z-27.5
X42.48Z-28.1
G00X90
G00X100Z140
T0404
G96S160
G00X7Z3
G71U4R1
G71P30Q40U-1W0.5F0.25
N30G00X18Z3
G41G01Z0S180F0.07
Z-4.5
X10.05
Z-19
N40G40G00X7
G00X100Z140
T0505
G00X7Z3
G70P30Q40
G00X100Z140
T0606
G96S160
G00X6Z3
G92X10.85Z-17F1.5
X11.45
X11.85
X12
G00X100Z140
M05M09
第三次装夹铣削程序：
O0003
G90G54G28G21G17G40G49G80
M06T01
M03S600M08
G00X-15Y-1.5
G43H01G00Z50
G01Z-4.5F200
X15
Y1.5
X-15
X-15Y-1.5
G01Z-9
X15
Y1.5
X-15
X-15Y-1.5
G01Z-13.5
X15
Y1.5
X-15
G49Z100
X100Y100
M30
四、结语
在数控加工技术普及的背景下，传统机械加工行业迎来了新的机遇，深刻了解数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围并基本掌握数控机床刀具的选用方法是当下机械加工工艺编制人员的难点。
参考文献：
[1]赵长旭 数控加工工艺课程设计指导书 西安电子科技大学出版社201308
[2]吴治国 数控车床编程80例 化学工业出版社 201401
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