毕业设计（论文）花键轴的数控加工工艺设计.doc

编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目花键轴的数控加工工艺设计学生姓名学 号系 部*系专 业数控技术班 级指导教师二一年十月摘要花键轴在机械传动中应用非常广泛,按行业分有:汽车、各类生产用机械、航空航天、船舶重工等领域都有用到,花键是用来传递动力的，但外面要套一个东西(把转矩传给它),并且要求花键轴与外层是可以划动的. 运用:摩托车,汽车调档位的齿轮,齿轮再花键轴上划动得到不同的组合(大小不同的搭配)起到调速的作用. 台式电砖,转头上下运动时就是花键轴在滑动. 本毕业设计课题来源江苏洪泽花键轴制造有限公司，是花键轴的设计。本设计针对江苏洪泽花键轴制造有限公司的花轴进行设计。根据该零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，根据分析的结果，确定了该零件的加工方法、装夹方式、定位基准、使用刀具、加工顺序安排、工步划分，走刀路线和切削用量，设备选用等，并编制了该零件的数控加工工艺卡片、刀具卡片和数控加工工序卡片等，最后，采用手工编程编制了该零件的数控加工程序。关键词： 花键轴 加工工艺 程序编制摘要I第一章 绪论1第二章 花键轴的加工工艺22.1花键轴的零件图22.2花键轴的加工工艺分析与设计22.2.1工艺性分析22.2.2 花键轴毛坯的确定32.2.3确定花键轴的主要表面的加工方法32.2.4花键轴定位基准的确定42.2.5 花键轴走刀路线的制定42.2.6花键轴热处理的工序安排62.2.7花键轴切削用量的确定72.2.8花键轴的刀具选择122.2.9花键轴夹具的选择与装夹方案的确定152.2.10花键轴加工设备的选用16第三章 花键轴的数控加工工艺路线183.1 花键轴工序的划分183.2 花键轴加工顺序的安排183.3 花键轴的工艺路线的制定193.4 花键轴加工工序卡：26第四章 花键轴的程序编制304.1 花键轴程序的编制304.1.1 手工编程304.1.2 手工编程304.2 花键轴编程的选择304.3 花键轴的程序30第五章 总结与展望34致谢35参考文献36第一章 绪论数控加工就是采用数控程序控制机床进行零件加工的一种加工方法，相对于普通机床加工，数控加工具有加工效率高、劳动强度低、加工精度高、柔性好等一系列优点。数控机床加工中，数控程序（数控加工程序）是不可缺少的一部分，数控机床之所以能加工出各种形状、不同尺寸和精度的零件，就是因为编程人员为它编制了不同的加工程序。编写数控加工程序的过程就是将加工零件的工艺过程、工艺参数（进给速度、主轴转速和背吃刀量等）、位移数据（几何数据和几何尺寸等）及开关命令（换刀、切削液开/关和工件装卸等）等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工程序单，并记录在信息载体上，再通过信息载体将数控加工程序输入机床数控装置，从而指挥数控机床按数控程序的内容加工出合格的零件。数控程序编写的如何，直接影响零件加工质量。数控编程分手工编程和自动编程。手工编程是由人工完成刀具轨迹计算及加工程序的编制工作。当零件形状不十分复杂或加工程序不太长时，采用手工编程方便、经济。自动编程是利用计算机通过自动编程软件完成对刀具运动轨迹的计算、加工程序的生成及刀具加工轨迹的动态显示等。对于加工零件形状复杂，特别是涉及三维立体形状或刀具运动轨迹计算繁琐时，常采用自动编程。在数控编程中，工艺分析和工艺设计是至关重要的，无论是手工编程还是自动编程，在加工前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加工设备、刀具、夹具，确定切削用量，安排加工顺序，制定走刀路线等。在编程过程中，还要对一些工艺问题（如对刀点，换刀点，刀具补偿等）做相应处理。因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。本设计的零件为花键轴，它是用于车、各类生产用机械、航空航天、船舶重工等领域,一般都是起传动作用。从其外形特征来看，它是一个典型的轴类零件。本文根据该零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，确定了该零件的加工方法、装夹方式、定位基准、使用刀具、加工顺序安排、工步划分，走刀路线和切削用量等，并编制了零件的数控加工工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡片等，最后，采用手工编程编制了该零件的数控加工程序。第二章 花键轴的加工工艺2.1花键轴的零件图图2-1花键轴图2-1所示为花键轴的零件图，其材料为45钢，毛坯尺寸为40mmX200mm（直径*长），批量生产。2.2花键轴的加工工艺分析与设计2.2.1工艺性分析图2-1所示零件是花键轴，一般都是起传动作用。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、导角、轴肩、退刀槽、砂轮越程槽、螺纹、键槽和花键等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；花键也是用来传递动力的，但外面要套一个东西(把转矩传给它),并且要求花键轴与外层是可以根据工作性能与条件划动的.，在数控车削加工中，零件车削加工成形轮廓的并不复杂，但零件的尺寸精度尤其是零件的几何精度要求较高。该花键轴规定了主要轴颈，外圆以及轴肩有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此， 该花键轴的关键工序是轴颈和外圆的加工。1、矩形花键轴花键两端面对公共轴线的圆跳动公差为0.03mm2、花键外圆对公共轴心线圆跳动公差为0.04mm3、20m外圆对公共轴心线圆跳动公差为0.04mm在花键轴车削加工中，零件重要的径向加工部位有：250-0.013圆柱段，36花键圆柱段，20圆柱段，如图2-1所示。零件重要的轴向加工部位有：零件左端36花键圆柱段的轴向长度为94，零件右端25与零件右端20圆柱段的轴向长度全长为33，如图2-1所示，由上述尺寸可以确定，零件的轴向尺寸应该以零件右端面为基准。2.2.2 花键轴毛坯的确定毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，材料消耗就越少，机械加工的劳动量也越少，因此会提高机械加工效率，降低成本，但毛坯的制造费用就提高了。因此，确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳效果。毛坯种类的选择1、 根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯图纸标定的材料就基本确定了毛坯的种类。该花键轴的材料是钢材，因此可直接选用钢材。2、 根据零件的功能选择毛坯根据零件的工作条件、材料、结构特点三者综合考虑，该花键轴的材料为45号钢，且各台阶直径相差不大，因此可选用圆钢。合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。综合上述分析，该花键轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择40X200mm的热轧圆钢作毛坯（如图2-2）。图2-2毛坯2.2.3确定花键轴的主要表面的加工方法该花键轴大都是回转表面，因此主要采用车削与外圆磨削成形。花键齿形采用专用花键铣床铣削。由于该花键轴的主要表面加工要求较高，零件的几何精度要求较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削、铣削后还需精车、精铣削。因此外圆表面的加工方案可为：外圆表面的加工方案可为：粗车半精车精车键槽的加工方案可为：粗铣精铣花键的加工方案可为：粗铣精铣2.2.4花键轴定位基准的确定主轴主要表面的加工顺序，在很大程度上取决于定位基准的选择。轴类本身的结构特征和主轴上各主要表面的位置精度要求都决定了以轴线为定位基准是最理想的。这样既基准统一，又使定位基准与设计基准重合。一般多以外圆为粗基准，以轴两端的顶尖孔为精基准。具体选择时还要注意以下几点。1.当各加工表面间相互位置精度要求较高时，最好在一次装夹中完成各个表面的加工。2.粗加工或不能用两端顶尖孔定位时，为提高工件加工时工艺系统的刚度，可只用外圆表面定位或用外圆表面和一端中心孔做定位基准。在加工过程中，应交替使用轴的外圆和一端中心孔作为定位基准，以满足相互位置精度的要求。合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。定位基准的选择：力求设计、工艺和编程计算的基准统一。尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度要求又较高，所以零件两中心孔是设计和工艺基准由于该花键轴的几个主要配合表面及轴肩面对基准轴线没有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，所以在数控粗车加工中，该零件可以利用零件左、右端20的外圆柱段与B型中心孔，采用三爪自动定心卡盘一夹一顶的装夹定位方式进行装夹定位即可满足图纸要求；在数控精车加工中，该零件利用两端B型中心孔和完成粗加工的20的圆柱段，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均采选择在28外花键圆柱段的右端面。2.2.5 花键轴走刀路线的制定走刀路线包括刀具的运动轨迹和各种刀具的使用顺序，是预先编制在加工程序中。合理的走刀路线，安排刀具的使用顺序对于提高加工效率，保证加工质量是十分重要的。走刀路线的选择：1 最短的切削进给路线 切削进给路线为最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等，在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要故顾此失彼。2 大余量毛坯的阶梯切削进给路线 根据数控车床加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀顺序，顺工件毛坯轮廓进给路线。3完成轮廓的连续切削进给路线 在安排可以以刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工完成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿，以免由切削力突然变化而造成的弹性变形，致使光滑连接的轮廓上产生表面划伤，形状突变或滞留伤痕等缺陷。花键轴的进给路线 1、车削右端外轮廓如图2-3所示： 图2-3右端外轮廓进给路线2、切削右端越程槽，加工完成后回到换刀点换刀，再对退刀槽进行切削加工，完成后在回到换刀点。图2-4 右端越程槽、退刀槽走刀路线3、车削左端外轮廓，图2-5 左端外轮廓走刀路线4、切削左端退刀槽图2-6 左端退刀槽走刀路线5、车左端螺纹如图2-7所示图2-7 左端螺纹的走刀路线2.2.6花键轴热处理的工序安排在主轴加工的整个工艺过程中，应安排足够的热处理工序，以保证主轴力学性能及加工精度要求，并改善工件加工性能。一般在主轴毛坯锻造后，首先安排正火处理，以消除锻造内应力，细化晶粒，改善机加工时候的切削性能。在粗加工后安排调质处理。在粗加工阶段，经过粗车，钻床等工序，主轴的大部分加工余量被切除。粗加工过程中切削力和发热都很大，在力和热的作用下，主轴产生很大内应力，通过调质处理可消除内应力，代替时效处理，同时可以得到所要求的韧性。半精加工后，除重要表面外，其他表面均已达到设计尺寸。重要表面仅剩精加工余量，这时对支承轴颈、配合轴颈、锥孔等安排淬火处理，使之达到设计的硬度要求，保证这些表面的耐磨性。而后续的精加工工序可以消除淬火的变形。 经过对花键轴的结构及工作条件分析后确定，该轴选用45号钢的锻件毛坯，热处理技术条件如下：整体调质后的硬度为220250HBS花键齿廓部分硬度为4548HRC生产过程中，花键轴的加工工艺路线为备料锻造正火车端面钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线粗铣键槽精铣键槽磨花键划花键键槽加工线铣花键、花键淬火、回火检验2.2.7花键轴切削用量的确定切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。切削用量是否合理，对于能否充分发挥机床潜力和刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有十分重要的作用。合理选择切削用最的原则是：1.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。2.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。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。1、背吃刀量的选择背吃刀量的选择应根据加工余量和对表面质量的要求决定的。在数控车削中，粗加工时，一次进给应尽可能除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达810 mm。半精加工时，背吃刀量取为0.52 mm。精加工时，背吃刀最取为0.20.4 mm。在数控铣削加工中：当工件表面粗糙度值要求为Ra12.525m时，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次进给完成。当工件表面粗糙度值要求为Ra3.212.5m时，应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧刀量选取同前。粗铣后留0.51 mm余量，在半精铣时切除。当工件表面粗糙度值要求为Ra0.83.2m时，应分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.52mm；精铣时，背吃刀量取0.51 mm。所以根据上面的一些数据的参考可以得到：（1）数控车床背吃刀量的选择当工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量，一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5mm。对于花键轴零件的加工，背吃刀量的选择情况如下：粗车外圆时，背吃刀量取3mm精车外圆时，背吃刀量取0.5mm车退刀槽时，背吃刀量取2mm或3mm（2）数控铣床背吃刀量的选择由于键槽和花键的表面粗糙度值要求为Ra0.8m，对于铣床来说的表面粗糙度值要求为Ra0.83.2m时，应分为粗铣、精铣二步进行。粗铣键槽时，背吃刀量取1.5mm精铣键槽时，被吃刀量取1mm粗铣花键时，被吃刀量取2mm精铣花键时，被吃刀量取1mm2、主轴转速的选择，主要考虑切削加工的经济性，必须保证刀具的经济寿命，同时切削负荷不应该超过机床的额定功率。原则是主轴转速要根据机床和刀具的切削速度来确定。n=1000Vc/D （2-8） 式中，Vc切削速度，由刀具的耐用度和机床的性能决定； D工件直径或刀具直径（mm）。切削速度高，也能提高生主率，但是应先考虑尽可能采用大的背吃刀量来提高生产率。因为切削速度Vc与刀具耐用度关系比较密切，随着Vc的加大，刀具耐用度将急剧降低，故Vc的选择主要取决于刀具耐用度。（1）数控车床主轴转速n的选择1）光车外圆转速。在光车外圆时，主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料，以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度确定后，用公式计算出主轴转速。硬质合金外圆车刀切削速度的选用参考表2.1所示。表2.1 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值工件材料0.32 mm26 mm610 mmf0.080.3 mm/rf0.30.6 mm/rf0.61 mm/rVc/(m/min)Vc/(m/min)Vc/(m/min)低碳钢易切削钢1401801001207090中碳钢13016090110608010013070905070合金结构钢100130709050708011050704060工具钢9012060805070灰铸铁90110608050709011050704060高锰钢-1020-铜及铜合金20025012018090120铝及铝合金铸铝合金3006002004001502001001808015060100根据这个表中的背吃刀量ap，我可以找出车刀的切削速度范围。因为花键轴的材料为45号钢属于中碳钢，所以它的转速范围在100-130m/min 和130-160 m/min，在车外圆轮廓时：粗车外圆轮廓Vc80m/min，精车外圆轮廓Vc100m/min由于工件的直径为40mm，故代入公式28即粗车时n=1000*80/3.14*40636r/min,根据机床的转速范围，取650 r/min作为粗车转速。精车时n=1000*100/3.14*36884r/min,根据机床的转速范围，取850r/min作为粗车转速。2）车螺纹时主轴的转速。在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P的大小、驱动电动机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n为n1200/p-K （2-9）式中P被加工螺纹的螺距或导程，mm； K保险系数，一般取80。M25×1.5的螺距P1.5mm，将这数据代入公式2-10得：n1200/1.5-80n1120 r/min所以车螺纹时n =450 r/min，切槽时 n=400 r/min。（2）数控铣床主轴转速n的选择由于切削速度跟主轴转速的关系，所有在铣削的切削速度与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀具、侧吃刀量及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是fZ、ap、ae和Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加、刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度，允许使用较低的切削速度。铣削加工的切削速度可从表中选取。表2.2 铣削加工切削速度参考值工件材料硬度/HBSVc/(m min-1)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢2251842661502253251236541203254256213675从理论上讲，的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑：粗铣时 =80m/min 精铣时 =100m/min代入28公式：即粗铣键槽时n粗=1000*80/3.14*201200 r/min精铣键槽时n粗=1000*100/3.14*201600 r/min粗铣花键时n粗=1000*80/3.14*36707 r/min精铣键槽时n粗=1000*100/3.14*36885 r/min3、进给量f的选择刀具在进给运动方向下相对于工件的位移量，称为进给量，用刀具或工件每转或每行程的位移量f来表示，其单位用mm/r表示。进给量f的选择应该与背吃刀具和主轴转速相适应。在保证工作加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000mm/min以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择低的进给速度。但刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。粗车时，一般取f0.30.8mm/r；精车时，常取f0.10.3mm/r；切断时，取f0.050.2mm/r。表2.3为硬质合金车刀粗车外圆、端面的进给。量参考值和按工件表面粗糙度的要求选择进给量的参考值表2.3 硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量工件材料刀杆尺寸B×H/(mm×mm)工件直径dw/mm背吃刀量/mm3355881212进给量f/(mm·r-1)碳素结构钢合金结构钢耐热钢16×252040601004000.30.40.40.50.50.70.60.90.81.20.30.40.40.60.50.70.71.00.30.50.50.60.60.80.40.50.50.620×3025×252040601004000.30.40.40.50.50.70.81.01.21.40.30.40.50.70.70.91.01.20.40.60.50.70.81.00.40.70.60.90.40.6铸铁铜合金16×2520601004000.40.50.50.80.81.21.01.40.50.80.71.01.01.20.40.60.60.80.81.00.50.70.60.820×3025×2540601004000.40.50.50.90.91.31.21.80.50.80.81.21.21.60.40.70.71.01.01.30.50.80.91.10.70.9注：1.加工断续表面及有冲击工件时，表中进给量应乘系数k=0.750.85。2.在无外皮加工时，表中进给量应乘系数k=1.1。3.在加工耐热钢及合金钢时，进给量不大于1mm/r。4.加工淬硬钢时，进给量应减小。当钢的硬度为4456HRC时，应乘系数；当钢的硬度为5762HRC时，应乘系数k=0.5。根据上述表5.3中所示可以查出：粗车每转进给量f为0.3mm/r，精车每转进给量f为0.1mm/r，最后根据公式Vf=nf计算粗车、精车进给速度分195mm/min和85mm/min。车螺纹时，粗车进给速度为450mm/min，精车进给速度为450mm/min。切槽刀的进给速度为45mm/min。对于铣刀等多齿刀具，通常规定每齿进给量fz（mm），其含义是刀具每转过一个齿，刀具相对于工件在进给运动方向上的位移量。进给量与每齿进给量的关系为： F=·Z·N （210） 每齿进给量fz的选取，主要依据工件材料的力学性能、刀具材料的力学性能、工件表面粗糙度等因素。工件材料强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量，高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz越小。每齿进给量的确定可参考表2.5选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。表2.5 铣刀每齿进给量参考值表工件材料fz/mm粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30综合选取： 粗铣=0.15mm/z 精铣=0.1mm/z 铣刀齿数z=2上面计算出：=1200 r/min =1600 r/min 将它们代入式子2-10计算。 粗铣时：F=0.15×2×1200 =360mm/min 精铣时：F=0.1×2×1600=800mm/min2.2.8花键轴的刀具选择刀具的选择是数控加工工序设计的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控加工主轴转速比普通机床高12倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、强度大、刚度大、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并合理选择刀具结构、几何参数。刀具的选择应考虑工件材质、加工轮廓类型、机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用等因素。一般情况下应优先选用标准刀具，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。刀具的材料有很多种，目前常用的数控刀具材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。这些刀具材料的性能和应用范围归类介绍对比，如表4.3所表。表2.6 切削材料的性能和应用范围刀具材料优点缺点典型应用高速钢抗冲击能力强、通用性好切速低，耐磨性差低速、小功率和断续切削硬质合金通用性最好、抗冲击能力强切削速度有限大多数材料的粗、精加工，包括钢、铸铁、特殊材料和塑料涂层硬质合金通用性很好、抗冲击能力强，中速切削性能好切削速度限制在中速范围除了速度比硬质合金高外，其他和硬质合金一样金属陶瓷通用性很好，中速切削性能好抗冲击能力差，切削速度限制在中速范围钢、铸铁、不锈钢和铝合金立方氮化硼高热硬性，高强度，高抗热冲击性能不能切削硬度低于45HRC的材料，有限制地应用，成本高切削硬度在4570HRC之间的材料金刚石高耐磨性，高速性能好抗冲击能力差，切削铁质金属化学稳定性差，有限的应用高速粗切和精切有色金属和非金属材料根据加工的要求一般我们车床刀具材料选择硬质合金。键槽铣刀的材料为硬质合金。综合上述所述以及零件的加工工艺的要求。需选择如下刀具：0号刀：B=2.5中心钻。1号刀：粗精加工外圆车刀(主偏角Kr=900副偏角Kr´=30，外圆车刀)；2号刀：宽2mm的硬质合金焊接切槽刀（用于车零件上的退刀槽）；3号刀：宽3mm的硬质合金焊接切槽刀（用于车零件右端的越程槽）；4号孔：600的螺纹刀（用于车花键轴的螺纹）5号刀：6mm键槽铣刀（铣型号为6*20的键槽）。6号刀：成形铣刀（铣花键）根据以上分析制作道具卡片（如表2.2）将所选定的刀具参数填入加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。表2.7 刀具卡片产品名称或代号×××零件名称花键轴零件图号×××序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面备注1B=2.5中心钻1钻中心孔手动2T0190°的外圆车刀1车端面及粗车轮廓自动3T02B=2mm切槽刀1退刀槽自动4T03B=3mm切槽刀1退刀槽自动5T0460°的外螺纹车刀1车螺纹自动6T05B=6mm键槽刀1铣键槽自动7T06成形铣刀1铣花键手动 外圆车刀 切槽刀 螺纹车刀 键槽刀成形铣刀编制朱红朵审核××批准××201010 .13共1页第1 页2.2.9花键轴夹具的选择与装夹方案的确定由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工原点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑下列几点：1、当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具，可调式夹具及其它通用夹具；2、当小批量或成批生产时才考虑采用专用夹具，但应力求结构简单；3、夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）；4、装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具。该零件要用到数控车床、铣床，所以不同的机床需要选择不同的夹具由于零件的尺寸比较长，所以为了加工时的稳定性，故使用“一夹一顶”的装夹方案。用三爪自定心卡盘来夹工件，再用顶尖顶住工件的一端面。一夹一顶装夹工件的安装刚性好，轴向定位正确，且比较安全，能承受较大的轴向切削力。由于零件是圆柱体的，在铣键槽时仅用平口虎钳装夹是不能够完成零件的加工。要用V型块和定位支钉的定位加工键槽，如图2-8所示。在加工花键时，因为花键有6个齿，故需要一回转式分度装置，其固定部分是整个分度装置的基体，通过它与机床工作台相连接，分度装置的其它部分一般都装在它上边，即上夹具体就属于固定部分，活动部分为回转分度装置的运动件，将花键轴工件安装在上面。并由它带动花键轴实现分度转位，再用顶尖顶住工件的一端面如图2-9、2-10所示。 图2-8 用V型垫铁装夹工件铣轴上键槽图2-9 铣花键夹具其中1为拔销，实现分度定位，2为分度杆。3为轴承端盖，用来密封轴承，4为滚动轴承，5为操作手柄，6为分度盘，7、8分别为定位销，螺钉，保证分度盘在夹具体上的定位和加紧，9为夹具体，10为拨盘，11为夹具小轴，12为鸡心夹头，用来加紧工件图2-10分度装置2.2.10花键轴加工设备的选用根据被加工零件的外形、材料与加工精度等条件分析，由于花键轴是多阶梯轴，并且图纸要求精度较高，经过分析决定，采用CKA6140数控系统的车床进行主要加工。传动轴上的键槽，采用FANUC系统的XK6134铣床进行铣削加工。花键键槽采用花键专用铣床Y613K和花键磨床M1432A。有上分析可知，加工花键轴采用的机床设备如下：CKA6140数控车床XK6134数控铣床花键轴专用铣床 Y631K花键磨床M8612A图2-11 CKA6140数控车床图2-12 花键轴专用铣床 Y631K第三章 花键轴的数控加工工艺路线3.1 花键轴工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：1、以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容不多的工件，加工完后就能达到待检状态。2、以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。3、以加工部位划分工序。对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面。4、以粗、精加工划分工序。对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。总之，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性、机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数及本企业生产组织状况灵活掌握。什么零件宜采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，也要根据实际情况合理确定。因此，针对该传动轴由于加工较为繁杂，需要掉头，更换机床，所以采用分散加工的原则。有上分析可知：由于花键轴是多阶梯轴，加工需要掉头，同时由于键槽、花键的出现，需要更换机床，加工较为繁杂，所以采用分散加工的原则。先左后右，最后加工键槽、花键。工序如下：左外轮廓螺纹右外轮廓螺纹键槽花键键槽3.2 花键轴加工顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序安排一般应按以下原则进行：1、上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；2、先进行内形内腔加工工序，后进行外形加工工序；3、以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；4、 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。由此，花键轴加工的加工工序依据装夹次数划分，可划分四道工序，即工序1为装夹零件左端，加工零件右端外型面。工序2掉头装夹零件右端；加工零件左端外型面；工序3为该轴上的一个键槽：工序4为该轴上的一个花键槽。3.3 花键轴的工艺路线的制定工序1：装夹零件左端，加工零件右端外型面1、下料,用切割机切40的45#热轧圆钢，长度为190mm。2、装夹毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盘外约80mm,用中心钻找正后夹紧。根据实际生产加工快速、简洁的需要采用如下工步。工步如下:1、用1号刀采用G01进行零件右端面的轮廓循环粗加工。2、用1号刀采用G01进行零件右端面的轮廓循环粗加工。 3、用1号刀采用G01进行零件右端面的轮廓循环精加工。 4、用2号刀切槽，割完后暂停2秒。（割槽时需开切削液）5、用3号刀切槽，割完后暂停2秒。（割槽时需开切削液）工序1：装夹零件左端，加工零件右端外型面工厂数控加工工序卡产品名称或代号零件名称材 料零件图号花键轴轴类 45钢工序号程序编号夹具名称设备名称车 间1O1001三爪自定心卡盘CA6140型数控车床制造车间工步号工步内容刀具号主轴转速(r/min)进给速度（mm/r）背吃刀量(mm)备注1车平左端面T18000.12手动2粗车外轮廓T16500.33自动3精车外轮廓T18500.10.54退刀槽的加工T24000.0525越程槽的加工T34000.053编制朱红朵审核批注共 页第 页工序2：掉头装夹零件右端，加工零件左端外型面卸下工件，用铜皮包住已加工过的20的外圆,棒料伸出卡盘外约120mm,找正后加紧。工步如下:1、用1号刀车直径为25的圆柱面并控制总长在190mm内。2、用1号刀采用G01进行零件左端面的轮廓循环粗加工。3、用1号刀采用G01进行零件左端面的轮廓循环精加工。4、用2号刀切槽，割完后暂停2秒。（割槽时需开切削液）5、用4号刀60度的螺纹刀，采用G92进行螺纹加工循环。（螺距为1.5) 工序2：装夹零件右端，加工零件左端工厂数控加工工序卡产品名称或代号零件名称材 料零件图号花键轴