圆弧齿轮输油泵主动轴的数控加工

栾承志

摘要：本文对圆弧齿轮输油泵主动轴进行了详细的分析，了解其结构和技术要求，确定加工基准，设计符合要求的加工工艺，选择合适的加工刀具和加工设备，并通过计算完成切削用量的选择，从而编写出合理的加工程序。

关键词：主动轴 加工工艺 数控加工

1 概述

轴为支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为转轴、心轴和传动轴。

2 零件的分析

①结构分析。该轴主要是由圆柱面，退刀槽，键槽，螺纹，端面等组成。②技术要求分析。台阶1的外圆的尺寸精度为Ф14+0.00-0.018、粗糙度为0.8，它上面的键槽的长度尺寸精度为250.52-0、宽度尺寸精度为4+0.00-0.03；台阶2的外圆的尺寸精度是Ф16-0.016-0.034，粗糙度为0.8；台阶3的外圆尺寸精度为Ф23.5，粗糙度为12.5；台阶4的外圆尺寸精度为Ф18-0.006-0.017，粗糙度为0.8，它上面的键槽的长度尺寸精度为30+0.52-0.00，宽度尺寸精度为5+0.00-0.03；台阶5为一螺纹，它的尺寸精度为M18*1.5，粗糙度为6.3；台阶6的外圆尺寸精度为Ф16-0.016-0.034，粗糙度为0.8；台阶1的外圆面相对于台阶2、台阶6的外圆面的圆跳动为0.02，台阶4的外圆面相对于台阶2、台阶6的外圆面的圆跳动为0.008，台阶3的端面相对于台阶2、台阶6的外圆面的垂直度为0.025，此外还要调质处理HB240-270，指定长度上热处理HRC50-55，这些方面反映了这根轴的技术要求很高，车削时应粗车、精车。

3 确定加工工艺

加工工序可分为：下料→调制→粗车→精车→铣键槽→热处理→磨削→检测。

4 工件的装夹

为了工件在加工过程保持正确的位置，需将工件压紧压牢。合理的选择加紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。该工件主要采用三爪卡盘和采用万能分度头装夹，双顶尖辅助。

5 刀具及其切削参数的选择

合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具體数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。①切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。②切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般L的取值范围为：L=（0.6～0.9）d。③切削速度v。提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，v可选200m/min以上。④主轴转速n（r/min）。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：S=1000v/πd。式中，d为刀具或工件直径（mm）。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。⑤进给速度v。v应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。v的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，v可选择得大些。

根据以上分析，推荐刀具的切削参数见下表：

6 数控加工编程

轴的车削加工主要选用复合循环指令来进行，例如粗车复合循环指令：

G71 U（△d） R（r） P（ns） Q（nf） X（△x） Z（△z）F（f） S（s） T（t）；

将顺序号ns到nf的精加工程序段轮廓，通过计算进行粗车循环加工。

Δd为背吃刀量；e为退刀量；ns为精加工轮廓程序段中开始段的段号；nf为精加工轮廓程序段中结束段的段号；Δu为留给X轴方向的精加工余量；（直径值）Δw为留给Z轴方向的精加工余量；f、s、t为粗车时的进给量、主轴转速及所用刀具。而精加工时处于ns到nf程序段之内的F、S、T有效。（程序略）

7 结论

通过对圆弧齿轮输油泵主动轴的详细分析，总结主动轴的加工过程大致如下：数控车床上加工端面及外圆面，磨床上磨削外圆面、槽面保证一定的垂直度、平行度，热处理保证所需硬度，磨削保证表面粗糙度，检验尺寸。实际操作中应凭经验对工件装夹、对刀步骤加以完善，以保证加工精度的要求。

参考文献：

[1]陈吉红.数控机床现代加工工艺[M].华中科技大学出版社，2009.

[2]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].机械工业出版社，2003.

[3]马占永.机械加工工艺设计实用手册[M].航空工业出版社， 2003.