数控车床加工传动小主轴的工艺分析及编程
数控车床加工传动小主轴的工艺分析及编程
摘要：本次设计主要对这个传动小主轴进行工艺分析和加工编程，先对这个零件进行工艺分析确定一下各个参数并根据参数进行刀具和切削用量的选择。然后在计算一下在加工过程中的些节点，最后根据图纸轮廓进行编程并输入到机床进行校验和首件试加工。
关键字：数控机床 车加工 主轴 工艺分析
一、零件分析
（一）、零件结构精度分析
在数控车削加工中，零件重要的径向加工部位有；Φ32mm圆柱段，Φ39.5mm圆柱段，零件的左支撑部位Φ35mm圆柱段，零件的右支撑部位Φ40mm圆柱段，Φ45的球体部，上述各部径向尺寸均有几何形状公差要求，具体参见图1.零件重要的轴向加工部位有；Φ39.5mm和Φ40mm圆柱段的轴向长度为(83±0.435)mm,Φ40mm圆柱段端距球心间的轴向长度为（68±0.36）mm。零件两端的B型中心孔，是实现上述部位加工的基准，必须予以保证。
（二）、加工刀具分析
由零件图可知，在零件左端的加工中，为保证零件加工工艺的连续性，应该使用外圆精车车刀，在零件球体部位加工中，为保证球体根部R1mm圆弧，应该使用圆弧刀车削，综上所述，在数控车削加工中选择使用主偏角k＝90°负偏角k＝27°，车刀刀尖圆弧R1mm的外圆精车车刀。其他切槽加工使用外切槽车刀，螺纹加工使用外螺纹车刀。
（三）、 定位基准分析
数控粗车，半精车加工中，可以利用零件两端B型中心孔和Φ32mmΦ90mm圆柱段，采用一夹一顶进行装夹定位，在数控精车加工中，可以利用零件两端B型中心孔和完成粗加工的Φ32mm和Φ45mm球体部，采用双顶尖一鸡心夹的装夹方式进行零件的装夹定位，零件轴向的定位基准选择在Φ50mm外圆柱段的右端面。
二、工艺处理
（一）、数控加工前的零件预加工
零件的预加工的目的是为了数控车削加工工序提供可靠的装夹工艺基准。其工艺内容是；三爪自动定心卡盘装夹零件，粗车加工零件左右端外形(如是批量生产，可采用模锻后粗车)，零件右端球体部完成粗车加工→三爪自动定心卡盘装夹零件右端Φ45mm外圆部位，完成Φ20mm内孔的车削→调质处理→使用中心钻研磨零件左右端B型中心孔。
（二）、零件后续加工
其工艺内容是，钻削加工Φ9mm孔→铣削加工键槽→零件右端球头部研磨→零件右端球头部镀铬。
三、数控车削加工工艺
（一）、零件半精加工时采用三爪自动定心卡盘—后顶尖装夹方式，如表1中图示。零件半精加工，精加工时的工件坐标系原点设定相同，零件精加工时采用双顶尖一拔盘，鸡心夹方式进行零件的装夹定位安装。数控精加工时的工件安装和工件坐标系原点设定见表1.
表1数控加工工件安装和工件坐标原点设定卡
（二）、数控车削加工分半精加工和精加工二次切削，数控加工工序卡及切削用量选择表
表2数控加工工序卡
（三）、数控车削加工刀具。数控加工刀具卡见表3
表3数控刀具明细表
（四）、编程计算 该零件左端车削加工的形状比较复杂，由零件图就可直接得到零件左端编程所需的尺寸。但需要特别注意的是，由于使用的车刀刀尖圆弧为R1mm，当应用刀尖圆弧中心为工件坐标系始点进行编程时，编程尺寸与零件给定尺寸在圆柱段和端平面处相差1mm，但是在倒角处和圆锥处，其编程尺寸与零件尺寸均有不同的变化，并且使得零件的轴向编程尺寸和径向编程尺寸均有变化。如图2所示 AB为所需倒角，CO为车刀刀尖圆弧半径，C点在AB的延长线上，I点在BA的延长线上，D点在HA的延长线上。车削加工中，车刀圆弧中心运行到FE就转入倒角，而是延长运行FO线段后再进行倒角。同理，倒角后的圆柱段加工轨迹不是AH，而是GL线段。因此，倒角加工中，车刀圆弧中心的连续运行轨迹为FO→OG→GL。
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粗车编程参数计算方法同理因此。粗车加工采精车运行轨迹但留出精车余量的作法进行加工。
零件右端球体计算，由图3可知
AO＝22.48
BO＝10
设定车刀刀尖R1圆弧运行轨迹，延迟O3O1弧于ＢＡ的延长线交于Ｏ2，由Ｏ2点开始运行到Ｏ3点结束。
数控精车计算,ＢＯ2=22.482－√102=21.44；ＧＯ3=23.482－√162=17.185
数控粗车计算，ＢＯ2=23.92－√102=21.707；ＧＯ3=23.982－√16.42=17.385
(五)、机车刀具轨迹节点坐标与零件加工的轨迹运行。数控精车加工零件右端见表５
(六)、数控精车加工零件右端程序编制见表５。其他略
表５数控加工程序表
(七)、数控编程辅助参数的确定
①刀具；１号刀位→Ｔ１，外圆精车车刀。
２号刀位→Ｔ２,刃宽Ｂ=5MM切槽刀
３号刀位→Ｔ３,螺纹车刀
②刀补值未设置，刀偏值未设置，间隙补偿值未设置，快速运行值为默认值
﹙八﹚、数控加工对刀
①在数控车床上装夹零件
②Ｘ向对刀。首先启动车床主轴，以刀尖上顶点在Ｘ方向上接工件毛胚，停车测量零件直径，（设定测量零件直径为100MM）此时车刀刀尖Ａ点在Ｘ轴方向上为零件直径之半，在继续沿Ｘ轴正方向移动车刀150－50=100MM，即完成Ｘ向的对刀，完成后记下此时位置刻度。
③Ｚ向对刀，启动车床主轴，以刀尖左侧顶点在Ｚ方向上接触工件毛胚，停车测量零件加工端面距坐标系原点距离，设定测量距离为195＋3=198（3MM为零件轴向长度余量），此时先沿Ｘ轴正方向退出车刀，以防止在后续操作中车刀与车尾座顶尖发生干涉，在继续沿Ｚ轴正方向移动车刀200－198=2MM，即完成Ｚ向对刀。完成后记下此时位置刻度。
④完成上述操作，保证了车刀刀尖圆弧中心置于工件加工起点。需要指出；由于误差的存在，还不能保证此时的工件加工起点就是最终的工件加工起点，必须经过首件试切或粗加工后的测量尺寸，经过Ｘ方向和Ｚ方向尺寸的相应调整，才能最终确定工件加工起点。
结束语
本文主要介绍了这个典型传动小主轴的工艺分析和编程，这个主轴零件比较细长在加工过程中有一定的难度主要是细容易产生径向跳动影响最后的加工精度，所以采用三爪自动定心卡盘—后顶尖装夹方式。在编程的过程中要先计算外轮廓的各个节点再进行轮廓编程要注意球形轮廓的节点计算。在整个分析过程中要充分考虑各个加工参数然后确定加工的刀具和进给。通过对这个零件的工艺分析。使我基本掌握了其中的技巧和分析步骤，应先根据他的材料和外形来确定它的两端的装卡顺序和走刀路线。再根据刀具参数来判定主轴转速和进给。然后才可以编程。
参考文献：
①周增文. 《机械加工工艺基础》. 中南大学出版社. 2003.7
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③工平.余蔚荔. 《Pro/E野火版机械工程应用基础》. 化工工业出版社,
⑤谢家瀛. 《机械制造技术概论》. 机械工业出版社. 2001.7 2005.3
④钟建琳. 《PRO/Engineer典型机械设计》. 机械工业出版社
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