机床主轴加工工艺教学案例分析_以CA6140车床主轴机械加工为例

导读:??JOURNALOFGUILINCOLLEGEOFAEROSPACETECHN,机床主轴加工工艺教学案例分析,??????以CA6140车床主轴机械加工为例,(桂林航天工业高等专科学校??机械工程系,广西??桂林??541004),摘??要??针对机械制造工艺基础!课程中实验内容较少的实际情况,在教学过程中,应,学生的实际动手能力,本文以CA6140机床主轴加工工艺为例,详细说明加工路线的制

机床主轴加工工艺教学案例分析_以CA6140车床主轴机械加工为例

2009年第2期桂林航天工业高等专科学校学报

??JOURNALOFGUILINCOLLEGEOFAEROSPACETECHNOLOGY??教育与教学研究

(总第54期)

机床主轴加工工艺教学案例分析

??????以CA6140车床主轴机械加工为例

韩兴国??王斌武

**

*

(桂林航天工业高等专科学校??机械工程系,广西??桂林??541004)

摘??要??针对 机械制造工艺基础!课程中实验内容较少的实际情况,在教学过程中,应该提倡增加实践教学环节,提高

学生的实际动手能力,本文以CA6140机床主轴加工工艺为例,详细说明加工路线的制定、定位基准的选择及CA6140机床主轴的加工工艺过程的制定,使学生熟悉制订工艺过程的原则,步骤和方法,培养合理确定工艺过程的技能。

关键词??机床主轴;加工工艺;定位基准;CA6140车床

中图分类号:G642??3????????????文献标志码:A????????????文章编号:1009??1033(2009)02??0211??04

???? 机械制造工艺基础!课程在高校里面向机械专业的学生开设,作为专业基础课程之一,在教学中占有重要的地位。作为一门研究机械制造工艺方法和过程的学科,在进行教学时,必须与实践联系起来,通过实验和实训教学才能使学生具有一定的感性知识,没有相应的实验会造成理论与实践脱节,严重影响教学质量提高。机械加工工艺规程的制定及典型零件加工工艺是该课程的重点、难点,在课堂上讲授,既空洞又很难使学生完全理解,无法达到预期的教学效果,倘若课外安排一定数量的零件工艺规程分析,学生在老师指导下自己动手制订机械加工工艺过程,这不仅有助于培养学生合理确定工艺过程的技能,还可以提高学生独立思考、分析问题的能力。本文以机床主轴加工工艺为例,阐述授课过程中的具体做法。

(3)粗车??半精车??精车??金刚石车。对于有色金属,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因为有色金属一般比较软,容易堵塞沙粒间的空隙,因此其最终工序多用精车和金刚石车。

1.2??机床主轴加工的定位基准方法

(1)以工件的中心孔定位在轴的加工中,零件各外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度,端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目,这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,若用两中心孔定位,符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准,也是其它加工工序的定位基准和检验基准,又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时,还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。

(2)以外圆和中心孔作为定位基准(一夹一顶)用两中心孔定位虽然定心精度高,但刚性差,尤其是加工较重的工件时不够稳固,切削用量也不能太大。粗加工时,为了提高零件的刚度,可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩,是轴类零件最常见的一种定位方法。

(3)以两外圆表面作为定位基准在加工空心轴的内孔时,(例如:机床上莫氏锥度的内孔加工),不能采用中心孔作为定位基准,可用轴的两外圆表面作为定位基准。加工机床主轴时,常以两支撑轴颈(装配基准)为定位基准,可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求,消除基准不重合而引起的误差。

(4)以带有中心孔的锥堵作为定位基准在加工空心轴

1??机床主轴的机械加工工艺分析

1.1??机床主轴的基本加工路线

拟定零件的机械加工工艺路线是制定工艺规程的一项重要工作,拟定工艺路线时需要解决的主要问题是:选定各表面的加工方法,划分加工阶段,安排工序的先后顺序,确定工序的集中与分散程度。机床主轴的机械加工主要以外圆加工为主,基本加工路线可归纳为三条。

(1)粗车??半精车??精车。对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

(2)粗车??半精车??粗磨??精磨。对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时,其后续工序只能采用磨削。

***

基金项目:广西教育厅?十一五#教改项目(桂教高教[2006]194号)。

作者简介:韩兴国(1981??),男,山东莱州人,桂林航天工业高等专科学校机械工程系教师,工学硕士,研究方向:

数控技术、计算机控制。

2112009年第2期桂林航天工业高等专科学校学报

??JOURNALOFGUILINCOLLEGEOFAEROSPACETECHNOLOGY??韩兴国??王斌武/文

(总第54期)

的外圆表面时,往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准,见图1所示。

(1)从加工来考虑,当主轴的某段需磨削加工或有螺纹时,须设计砂轮越程槽或退刀槽。

(2)从装配角度考虑,应合理设计非定位轴肩,使轴上不同零件在安装过程中尽量减少不合理的装配面,为了装配方便,轴端应设计45度的倒角。

(3)轴上沿长度方向开有几个键槽时,应将键槽安排在轴的同一母线上。

图1??锥堵和锥套心轴

1.3??机床主轴的结构工艺性分析

结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下,制造的可行性和经济性。零件的结构要根据其用途和使用要求来进行设计,机床主轴的结构工艺性需要注意以下几个问题。

(4)同一根轴上所有圆角半径和倒角的大小应尽量可能一致,以减少刀具规格和换刀次数。

2??CA6140车床主轴加工工艺案例分析

2.1??CA6140车床主轴技术要求及功用

图2??CA6140车床主轴零件简图

????图2为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知,该主轴呈阶梯状,其上有安装支承轴承、传动件的圆柱面,圆锥面,安装滑动齿轮的花键,安装卡盘及顶尖的内外圆锥面,联接紧固螺母的螺旋面,通过棒料的深孔等。下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求。

(1)支承轴颈。主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0??005mm,径向跳动公差为0.005mm,而支承轴颈1?12锥面的接触率p%;表面粗糙度Ra为0.4mm;支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承,是主轴部件的装配基准面,所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。

(2)端部锥孔。主轴端部内锥孔(莫氏6号)对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm,离轴端面300mm处公差为0.01mm;锥面接触率p%;表面粗糙度Ra为0.4mm;硬度要求45~50HRC。该锥孔是用来安

装顶尖或工具锥柄的,其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴,否则会使工件(或工具)产生同轴度误差。

(3)端部短锥。端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm;表面粗糙度Ra为0.8mm。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度,该圆锥面必须与支承轴颈同轴,而端面必须与主轴的回转中心垂直。

(4)空套齿轮轴颈。空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面,对支承轴颈应有一定的同轴度要求,否则引起主轴传动啮合不良,当主轴转速很高时,还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。

(5)螺纹。主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一,所以应控制螺纹的加工精度。当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时,会使被压紧的滚动轴承内环

2122009年第2期桂林航天工业高等专科学校学报

??JOURNALOFGUILINCOLLEGEOFAEROSPACETECHNOLOGY??韩兴国??王斌武/文

(总第54期)

的轴心

2.2??CA6140车床主轴加工定位基准的选择

主轴加工中,为了保证各主要表面的相互位置精度,选择定位基准时,应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则,并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线,根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位,还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来,有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求,宜按互为基准的原则选择基准面。如车小端1?20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时,以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面(因支承轴颈是外锥面,不便装夹);在精车各外圆(包括两个支承轴颈)时,以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面;在粗磨莫氏6号内锥孔时,又以两圆柱面为定位基准面;粗、精磨两个支承轴颈的1?12锥面时,再次用锥堵顶尖孔定位;最后精磨莫氏6号锥孔时,直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。

2.3??CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排CA6140车床主轴主要加工表面是??75h5、??80h5、??90g5、??105h5轴颈,两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间,表面粗糙度Ra为0.4~0??8mm。

主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段,即粗加工阶段(包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等);半精加工阶段(半精车外圆,钻通孔,车锥面、锥孔,钻大头端面各孔,精车外圆等);精加工阶段(包括精铣键槽,粗、精磨外圆、锥面、锥孔等)。在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序,这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行,即粗车&调质(预备热处理)&半精车&精车&淬火-回火(最终热处理)&粗磨&精磨。

综上所述,CA6140车床主轴主要表面的加工顺序安排如下:

外圆表面粗加工(以顶尖孔定位)&外圆表面半精加工(以顶尖孔定位)&钻通孔(以半精加工过的外圆表面定位)&锥孔粗加工(以半精加工过的外圆表面定位,加工后配锥堵)&外圆表面精加工(以锥堵顶尖孔定位)&锥孔精加工(以精加工外圆面定位)。

当主要表面加工顺序确定后,就要合理地插入非主要表面加工工序。对CA6140车床主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些表面加工一般不易出现废品,所以尽量安排在后面工序进行,主要表面加工一旦出了废品,非主要表面就不需加工了,这样可以避免浪费工时。但这些表面也不能放在主要表面精加工后,以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的主要表面。

17

粗磨莫氏6号内锥孔(重配莫氏6号锥堵)

外圆柱面

161513141291011

仿形车小端各部钻??48深孔车小端内锥孔(配1:20锥堵)车大端锥孔(配莫氏6号锥堵);车外短锥及端面钻大端端面各孔热处理

精车各外圆并切槽(两端锥堵定中心)粗磨外圆

堵头中心孔中心孔

数控车床CSK6163万能外圆磨床M1432A内圆磨床M2120

(续)

8

车大端各部

顶尖孔中心孔、短锥外圆

夹小端、架大端

夹小端、架大端夹小端、架大端大端锥孔

序号1234567

工序名称备料锻造热处理锯头

铣端面钻中心孔粗车外圆热处理

卧式车床C620B仿形车床专用深孔钻床

卧式车床C620B卧式车床C620B钻床Z55

外圆柱面中心孔及外圆

专用机床中心孔机床卧式车床C620B立式精锻机

定位基准

加工设备

锻件

表1??大批量生产CA6140车床主轴工艺过程对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等,都应安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后,精磨之前进行加工。主轴螺纹,因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求,所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行,这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形,就不会影响螺纹的加工精度。

2.4??CA6140车床主轴加工工艺过程

表1列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型:大批生产;材料牌号:45号钢;毛坯种类:模

2132009年第2期桂林航天工业高等专科学校学报

??JOURNALOFGUILINCOLLEGEOFAEROSPACETECHNOLOGY??韩兴国??王斌武/文

(总第54期)

(续表1)序号1819

工序名称粗铣和精铣花键铣键槽

车大端内侧面,车20

三处螺纹(配螺母)

精磨各外圆及E,F两端面

粗磨两处1:12外锥面

精磨两处1:12外23

锥面和D端面以及短锥面等242526

粗磨莫氏6号内锥孔(卸堵)钳工检查

定位基准堵头、中心孔外圆柱面堵头、中心孔

加工设备花键铣床YB6016铣床X25卧式车床CA6140万能外圆磨床M1432A

参考文献

22

堵头、中心孔

专用组合磨床

[1]??晏初红.数控机床与机械结构[M].北京:机械工业出

版社,2008.

[2]??夏凤芳.数控机床[M].北京:高等教育出版社,2007.

堵头、中心孔外圆柱面

专用组合磨床

主轴锥孔磨床

[3]??董徽,孙伟山,吕秀英.关于 机械制造工艺基础!课的

教学探讨[J].煤炭职业技术教育,2002(12):26??27.[4]??俞万里.对?机械制造工艺基础#教学的几点浅见[J].

中等职业教育,2005(16):29??30.

[5]??熊良山,严晓光,张福润.机械制造技术基础[M].武

汉:华中科技大学出版社,2007.

(责任编辑??李卫华)

3??结束语

机械制造工艺基础!是一门研究机械制造工艺方法和过程的学科,在进行教学时,必须与实践联系起来,通过特定的现场讲解和操作、见习或实习过程才能使学生具有一定的感性知识,否则会造成理论与实践脱节,严重影响教学质量提高。CA6140车床主轴是典型的机械零件,在实践教学中,让学生对CA6140车床主轴进行加工工艺分析,制定加工工艺过程,使学生熟悉了制订工艺过程的原则,步骤和方法,提高了合理确定工艺过程的技能,提高了学生的动

堵头、中心孔

手能力,取得了很好的教学效果。

21

(上接第210页)设计。对于部分仿真效果较好、电路设计合理且易实现的电路,可以让学生设计安装布线图,经教师确认后进行电路的制作。电路制作完成后,通过仪器测量、修改设计方案、调整电路参数,使电路达到设计要求。通过设计性实验这一环节,可以促进学生独立学习、独立思考,极大地增强了学生的设计和动手能力,有利于提高学生在社会上的竞争力。

参考文献

[1]??陶亚雄.现代通信原理[M].2版.北京:电子工业出版社,2007.

[2]??谭永明,余成,王善进. 通信原理!课程教学改革探索[J].东莞理工学院学报,2007(2).[3]??樊昌信.通信原理教程[M].北京:电子工业出版社,2006.

[4]??徐桢等.现代通信原理教学改革中的尝试与思考[J].电子电气教学学报,2008(3).[5]??李永全.通信原理课程教学改革与实践[J].长江大学学报:自然科学版理工卷,2008(1).[6]??束锋,邱文教,孙锦涛.通信原理课程教学改革[J].电气电子教学学报,2006(1).[7]??贾雅琼,俞斌.?通信原理#实验教学的改革与探索[J].中国现代教育装备,2006(12).

[8]??魏长智,王宏然.基于仿真实验的?通信原理#课堂教学模式初探[J].济南职业学院学报,2007(5).

(责任编辑??李卫华)

4??结束语

以上从课程的教学内容、教学方法、教学手段和实验教学等方面对 现代通信原理!课程的教学改革进行了探索,目的在于促进教学深入改革,提高学生动手能力,适应通信新技术的发展。

214

五星文库wxphp.com包含总结汇报、专业文献、IT计算机、计划方案、应用文书、考试资料、人文社科、经管营销、文档下载、教学研究、资格考试以及机床主轴加工工艺教学案例分析_以CA6140车床主轴机械加工为例等内容。