项目八简单盘套类零件的编程及仿真加工(一)

1、简单盘套类零件加工的工艺知识简单盘套类零件加工的工艺知识盘套类零件在机器设备中应用非常普遍，常与轴类零件配合使用。盘套类零件在机器设备中应用非常普遍，常与轴类零件配合使用。盘类零件一般指径向尺寸比轴向尺寸大，且最大与最小内外圆直径差盘类零件一般指径向尺寸比轴向尺寸大，且最大与最小内外圆直径差较大，并以端面面积大为主要特征的零件；套类零件一般指内外圆直较大，并以端面面积大为主要特征的零件；套类零件一般指内外圆直径差较小，并以内孔为主要特征的零件。简单盘套类零件主要由端面、径差较小，并以内孔为主要特征的零件。简单盘套类零件主要由端面、内外圆柱面、圆锥面、沟槽等形状构成。内外圆柱面、圆锥面、沟槽等形

2、状构成。盘套类零件的技术要求盘套类零件的技术要求盘套类零件的装夹与定位方法盘套类零件的装夹与定位方法套类零件的内孔加工的主要特点和要求套类零件的内孔加工的主要特点和要求内孔加工刀具及其切削用量的选择内孔加工刀具及其切削用量的选择1、尺寸精度、尺寸精度 重要尺寸都有公差或公差带代号，公差值是判断车削工艺能否达到要重要尺寸都有公差或公差带代号，公差值是判断车削工艺能否达到要求，同时进行尺寸换算的尺寸依据。求，同时进行尺寸换算的尺寸依据。 由于功能和用途的不同，盘套类零件的结构和尺寸有很大差异，但其结由于功能和用途的不同，盘套类零件的结构和尺寸有很大差异，但其结构上仍存在共同点：大都带有构上仍存在共

3、同点：大都带有“中孔中孔”，如衬套、齿轮等；主要表面为同轴，如衬套、齿轮等；主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄且易变形。度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄且易变形。盘套类零件的内孔盘套类零件的内孔一般做为配合和装配基准，精度要求较高一般做为配合和装配基准，精度要求较高.2、表面粗糙度、表面粗糙度零件表面粗糙度也是评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配零件表面粗糙度也是评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观等都有影响。一般而合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观等都有影响。一般而言，只要零件上有配合要

4、求或有相对运动的表面，表面粗糙度要求越高，其言，只要零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度要求越高，其参数值越小。参数值越小。3、形状、位置精度、形状、位置精度形位公差，是零件精度要求的重要内容，也是确定和影响车削工艺的形位公差，是零件精度要求的重要内容，也是确定和影响车削工艺的重要因素，尤其是按照其要求确定零件的定位基准和测量基准的重要指标。重要因素，尤其是按照其要求确定零件的定位基准和测量基准的重要指标。图8-1-1 盘套类零件的技术要求 盘套类零件的内盘套类零件的内/外圆柱面、端面与基准轴线都存在相应的形位精度要求，外圆柱面、端面与基准轴线都存在相应的形位精度要求，盘类零件的精基

5、准可以选择外圆，但常以中心孔及一个端面为精加工基准。盘类零件的精基准可以选择外圆，但常以中心孔及一个端面为精加工基准。1、三爪自定心卡盘、三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘装夹方便、快捷、对中性好且无需找正。三爪卡盘夹紧三爪自定心卡盘装夹方便、快捷、对中性好且无需找正。三爪卡盘夹紧力较小，只适合夹紧重量较轻的工件；定心精度存在误差，不适合于同轴力较小，只适合夹紧重量较轻的工件；定心精度存在误差，不适合于同轴度要求高的工件二次装夹。度要求高的工件二次装夹。 适用于一次装夹完成的端面、内适用于一次装夹完成的端面、内/ 外圆、倒角、切断的小型盘套类外圆、倒角、切断的小型盘套类零件，如图零件，如图8-1-

6、2所示；所示；图8-1-2 三爪卡盘装夹工件 薄壁套类零件的刚度差，装夹不当或夹紧力过大，易导致工件变形，薄壁套类零件的刚度差，装夹不当或夹紧力过大，易导致工件变形，则需要采用开口套装夹，或者扇形卡爪，如图则需要采用开口套装夹，或者扇形卡爪，如图8-1-3所示。所示。图8-1-3 薄壁套类零件的装夹2、四爪单动卡盘、四爪单动卡盘 四爪可以单独移动，夹紧力较大，适用于四爪可以单独移动，夹紧力较大，适用于装夹大型的盘套类或不规则的零件；但需要经装夹大型的盘套类或不规则的零件；但需要经过找正安装，装夹速度慢，不适合批量生产，过找正安装，装夹速度慢，不适合批量生产，如图如图8-1-4所示。所示。 在车

7、床上用四爪卡盘和百分表找正后将工件夹紧，可加工出与外圆同在车床上用四爪卡盘和百分表找正后将工件夹紧，可加工出与外圆同轴度很高的内孔；对于盘类零件，安装时既要以外圆为准找正与轴线平轴度很高的内孔；对于盘类零件，安装时既要以外圆为准找正与轴线平行，又要找正端面与轴线垂直。行，又要找正端面与轴线垂直。图8-1-4 四爪单动卡盘3、定位心轴、定位心轴 盘套类零件内孔精度要求较高，针对需多次工序才能完成的盘套类零件，盘套类零件内孔精度要求较高，针对需多次工序才能完成的盘套类零件，为保证其精度要求，须以内孔为定位基准，才能保证外圆轴线和内孔轴线的为保证其精度要求，须以内孔为定位基准，才能保证外圆轴线和内孔

8、轴线的同轴度要求，此时要用心轴定位。同轴度要求，此时要用心轴定位。 圆柱心轴圆柱心轴 利用心轴的圆柱表面与工件定位配合，并保持较小的间隙，便于工件的装卸；利用心轴的圆柱表面与工件定位配合，并保持较小的间隙，便于工件的装卸；夹紧力较大，但定心精度较锥度心轴低，工件靠螺母压紧，如图夹紧力较大，但定心精度较锥度心轴低，工件靠螺母压紧，如图8-1-5。图8-1-5 圆柱心轴 锥度心轴锥度心轴锥度心轴是一种刚性心轴，其外圆呈锥体，锥度为锥度心轴是一种刚性心轴，其外圆呈锥体，锥度为1:10001:5000。 工件压入锥度心轴时，工件内孔产生弹性变形而胀紧工件，并借压合处工件压入锥度心轴时，工件内孔产生弹性

9、变形而胀紧工件，并借压合处的摩擦力传递转矩带动工件旋转；锥度心轴不需夹紧元件，心轴与安装孔之的摩擦力传递转矩带动工件旋转；锥度心轴不需夹紧元件，心轴与安装孔之间无间隙，故定位精度高，但能承受的切削力小；工件在心轴的轴向位移误间无间隙，故定位精度高，但能承受的切削力小；工件在心轴的轴向位移误差较大，不能加工端面；锥度心轴适用于同轴度要求较高的工件的精加工。差较大，不能加工端面；锥度心轴适用于同轴度要求较高的工件的精加工。图8-1-6 锥度心轴 胀力心轴胀力心轴依靠锥形弹性套受轴向挤压而产生径向弹性变形来定位夹紧工件依靠锥形弹性套受轴向挤压而产生径向弹性变形来定位夹紧工件，如图，如图8-1-7；

10、装夹方便，定位精度高，同轴度一般可达装夹方便，定位精度高，同轴度一般可达0.010.02mm； 适合零件的半精加工和精加工，应用较适合零件的半精加工和精加工，应用较为广泛。为广泛。图8-1-7 胀力心轴三、套类零件的内孔加工的主要特点和要求三、套类零件的内孔加工的主要特点和要求图8-1-8 内孔加工1 1、内孔加工是在工件内部进行的，尤其是加工又深又小的孔时，观察切、内孔加工是在工件内部进行的，尤其是加工又深又小的孔时，观察切削比较困难；刀柄由于受到孔径和孔深的限制，不能制造得太粗或太短；排屑削比较困难；刀柄由于受到孔径和孔深的限制，不能制造得太粗或太短；排屑和冷却比较困难；孔径的测量比较困难

11、。和冷却比较困难；孔径的测量比较困难。2、孔加工的一般原则、孔加工的一般原则 总是使用刀具悬伸最小并选择尽可能大的刀具尺寸，以便获得最高的稳总是使用刀具悬伸最小并选择尽可能大的刀具尺寸，以便获得最高的稳定性和精度。当使用大直径镗孔刀杆时，稳定性便得到增强；但由于受零件定性和精度。当使用大直径镗孔刀杆时，稳定性便得到增强；但由于受零件孔径所允许的空间限制，这种可能性也经常受到限制，故此，必须考虑到排孔径所允许的空间限制，这种可能性也经常受到限制，故此，必须考虑到排屑和刀具的径向移动。屑和刀具的径向移动。 加工内孔是盘套类零件的特征之一，根据内孔的工艺要求，加工方法较加工内孔是盘套类零件的特征之一

12、，根据内孔的工艺要求，加工方法较多，常用的有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和磨孔等。内孔加工时常用的刀具有多，常用的有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和磨孔等。内孔加工时常用的刀具有中心钻、麻花钻及内孔镗刀等。中心钻、麻花钻及内孔镗刀等。1、钻孔、钻孔 钻孔属于粗加工，可达到的尺寸公差等级为钻孔属于粗加工，可达到的尺寸公差等级为IT13IT11，表面粗糙度值，表面粗糙度值Ra为为2512.5um。由于麻花钻长度较大，钻芯直径较小而刚性差，又有。由于麻花钻长度较大，钻芯直径较小而刚性差，又有横刃的影响，故钻孔有以下工艺特点：横刃的影响，故钻孔有以下工艺特点： 钻头容易偏斜钻头容易偏斜 孔径容易扩大，但孔轴线仍然是

13、直的孔径容易扩大，但孔轴线仍然是直的 孔的表面质量较差孔的表面质量较差 钻削时轴向力大钻削时轴向力大图8-1-9 中心钻和麻花钻扩孔属于孔的半精加工，常作铰削前的预加工或精度不高的孔的最终加扩孔属于孔的半精加工，常作铰削前的预加工或精度不高的孔的最终加工，可在一定程度上校正钻孔的轴线误差。扩孔可达到的尺寸公差等级为工，可在一定程度上校正钻孔的轴线误差。扩孔可达到的尺寸公差等级为IT11IT10，表面粗糙度值为，表面粗糙度值为12.56.3um，如图，如图8-1-10所示。所示。图8-1-10 扩孔钻 铰孔属于精加工，可达到的尺寸公差等级铰孔属于精加工，可达到的尺寸公差等级为为IT9IT6，表面

14、粗糙度值，表面粗糙度值Ra为为3.20.2um，如图如图8-1-11所示。所示。4、镗孔、镗孔 内孔镗削时，由于刀具受到孔径的限制，装夹部分结构要求简单、紧凑，内孔镗削时，由于刀具受到孔径的限制，装夹部分结构要求简单、紧凑，夹紧件最好不外露，夹紧可靠。为增强刀具刚性尽量选用大断面尺寸刀杆，夹紧件最好不外露，夹紧可靠。为增强刀具刚性尽量选用大断面尺寸刀杆，减少刀杆长度。内孔加工的断屑、排屑可靠性比外圆车刀更为重要，因而刀减少刀杆长度。内孔加工的断屑、排屑可靠性比外圆车刀更为重要，因而刀具头部要留有足够的排屑空间。具头部要留有足够的排屑空间。图8-1-11 铰刀 镗刀的选用镗刀的选用 a、刀柄截面

15、形状、刀柄截面形状 常用的镗刀其截面常用的镗刀其截面形状有圆形、矩形和正方形。圆柄车刀多用形状有圆形、矩形和正方形。圆柄车刀多用于数控车床和车削中心；矩形和方形柄多用于数控车床和车削中心；矩形和方形柄多用于普通车床，使用时优先选用圆柄车刀（其于普通车床，使用时优先选用圆柄车刀（其刀尖高度是柄部高度的刀尖高度是柄部高度的1/2，且柄部是圆形，且柄部是圆形，有利于排屑），如图有利于排屑），如图8-1-12所示。所示。图8-1-12 镗刀 b、刀柄截面尺寸的选用、刀柄截面尺寸的选用 标准镗刀已给定了最小加工孔径。加工孔径标准镗刀已给定了最小加工孔径。加工孔径的最大范围，一般不超过大它一个规格的镗刀所

16、规定的最小加工孔径，如的最大范围，一般不超过大它一个规格的镗刀所规定的最小加工孔径，如特殊需要，也应小于再大一个规格的使用范围。特殊需要，也应小于再大一个规格的使用范围。 c、刀柄形式的选用、刀柄形式的选用 一般使用整体钢制刀柄，刀杆的伸出量一般使用整体钢制刀柄，刀杆的伸出量L4D（D为刀柄直径）；若或加工刚性差的工件时，应选用带有减振机构的刀柄；为刀柄直径）；若或加工刚性差的工件时，应选用带有减振机构的刀柄；若加工精度很高的孔，应选用重金属（如硬质合金）制造的刀柄；若在加若加工精度很高的孔，应选用重金属（如硬质合金）制造的刀柄；若在加工过程中刀尖需要充分冷却，应选用有切削液输送孔的刀柄。工过

17、程中刀尖需要充分冷却，应选用有切削液输送孔的刀柄。 d、镗刀主偏角、镗刀主偏角 通孔刀的主偏角一般取通孔刀的主偏角一般取6075；加工盲孔或台阶孔；加工盲孔或台阶孔时，为保证车平孔的底面，时，为保证车平孔的底面，kr取取9295；刀尖与刀杆外端的距离应小于内；刀尖与刀杆外端的距离应小于内孔半径。孔半径。 镗刀的装夹镗刀的装夹a、刀尖对准工件中心、刀杆尽量短；、刀尖对准工件中心、刀杆尽量短；b、刀杆与内孔轴线平行；、刀杆与内孔轴线平行；c、车削内平面时，要求横向有足够的退刀余地；、车削内平面时，要求横向有足够的退刀余地； d、当使用标准刀杆的可转位内孔刀，在转塔式刀架上安装时只需选用、当使用标准刀杆的可转位内孔刀，在转塔式刀架上安装时只需选用配套的套筒夹紧即可。配套的套筒夹紧即可。5、切削用量的选择原则、切削用量的选择原则内表面加工时，一方面排屑困难，另一方面刀杆振动刚性低，因此，切削内表面加工时，一方面排屑困难，另一方面刀杆振动刚性低，因此，切削速度比外圆低，根据经验，加工内孔时的切削速度是加工外圆时的速度比外圆低，根据经验，加工内孔时的切削速度是加工外圆时的80%80%；内孔粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能选取较内孔粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，