机床主轴机械加工工艺设计

机械论文题目机床主轴机械加工工艺设计姓名：孙文涛所在学院： 机械学院所学专业：机械设计制造及其自动化班级： 08机制本1学号：2008001003指导教师：王建强完成时间：2012.5绪论制造技术是一个永恒的主题，是设想、概念、科学技术物化的基础和手段，是国家经济与国防实力的体现，是国家工业化的支柱产业和关键。工艺技术是制造技术的重要组成部分，提高工艺技术水平是机电产品提高质量、增强国际市场竞争力的有力措施，工艺技术水平是制约我国制造业企业迅速发展的因素之一。我国目前普遍存在着“重技术、轻工艺”的现象，有关部门已经将发展工艺技术和装备制造列为我国打造制造业强国的重要举措之一，提出了“工艺出精品、精品出效益”的论断。工艺技术是重要的，必须重视。⑴工艺是制造技术的灵魂、核心和关键现代制造工艺技术是先进制造技术的重要组成部分，也是其最活力的部分。产品从设计变为现实是必须通过加工才能完成的，工艺是设计和制造的桥梁。设计的可行性往往会受到工艺的制约，工艺往往会成为“瓶颈”。不是所有设计的产品都能加工出来，也不是所有的设计产品通过加工都能达到预定技术性能要求的。设计和工艺都是重要的，把设计和工艺对立和割裂起来是不对的，应该用广义制造的概念统一起来。人们往往看重产品设计师的作用，而未能正确评价工艺师的作用，这是当前影响制造技术发展的关键之一。⑵工艺是生产中最活跃的因素同样的设计可以通过不同的工艺方法来实现，工艺不同，所需的加工设备、工艺装备也就不同，其质量和生产率也会有差别。工艺是生产中最活跃的因素，通常，有了某种工艺方法才有相应的工具和设备出现，反过来，这些工具和设备的发展又提高了该工艺方法的性能和水平，扩大了其应用范围。加工技术的发展往往是从工艺突破的，电加工方法的发明，出现了电火花线切割加工、电火花成形加工等方法，发展了一系列的相应设备，形成了一个新兴行业，对磨具的发展产生了重大影响。由于工艺技术上的突破和丰富多彩，使得设计也扩大了眼界，以前有些不敢设计之处，现在敢于设计了。本次工艺设计为动梁式龙门铣床的附件铣头主轴工艺设计，主轴是机床在工作时直接带动刀具或工件进行切削和表面成形运动的转动轴，承受弯曲，扭转复合应力和摩擦力的作用。为了防止主轴变形和磨损，要求主轴材料应具有良好的综合力学性能，即较高的强度、塑性和韧性。主轴是一空心轴，前端有7:24的精密锥孔；端面切有径向槽，端面键用螺钉固定在径向槽中。锥孔刀具、刀具心轴的定心，由于7:24的锥度不能自锁，需用拉杆从主轴尾部通过中心通孔把刀具、刀具心轴拉紧在锥孔内。端面键同大铣刀盘的径向槽相配合，以传递转矩。主轴工艺设计关系到热处理、材料的选择、车削加工、磨削加工、铣削加工、插削加工和装配等知识，工件自身的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求都比较比较高，通过本次的工艺设计，对以后我们将要从事的机械行业有较大帮助。目录绪论TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章零件的作用 4一、 零件的作用 4\o"CurrentDocument"二、 零件的工艺性分析 4\o"CurrentDocument"第二章零件工艺规程的设计 5一、 确定主轴的生产类型 5\o"CurrentDocument"二、 确定毛坯 5\o"CurrentDocument"三、 确定机械加工工艺路线 5（一） 基准的选择 5\o"CurrentDocument"（二） 表面加工方法的选择 6\o"CurrentDocument"（三） 加工顺序的安排 7（四） 机床及设备的选择 8\o"CurrentDocument"（五） 制定工艺路线 9\o"CurrentDocument"四、 机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 10\o"CurrentDocument"五、 确定切削用量 14\o"CurrentDocument"总结 31参照文献 32第一章零件的分析一零件的作用主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成主轴部件，它是机床的执行件，它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动。二零件的工艺性分析从图1-1所示的主轴简图可以看出，支承轴颈A、B是主轴部件的装配基准。A段为B71940.T.P4S.UL/FAG角接触球轴承轴颈B段为NN3026ASK.MSP/FAG双列圆柱滚子轴承轴颈其为1：12锥面A、B段制造精度直接影响到主轴部件的回转精度，所以对A、B两端轴颈提出较高的加工技术要求。0200k5(+0.024)mm表面粗糙度值为Ra=0.叩m,圆柱度公差值为0.003mm。1：12外锥0面表面粗糙度值为Ra=0.即m，相对基准A的圆跳动公差值为0.003mm。25(+0.1)mm为精磨时用双列圆柱滚子轴承NN3026ASK.MSP/FAG配磨尺寸。207:24内锥面表面粗糙度值为Ra=0.4pm，相对公共轴线圆跳动的值0.003mm。7:24内锥面是用来安装刀具锥柄的，其轴线必须与支承轴颈的基准轴线严格同轴，否则会使加工产生位置等误差。0151js5mm外圆为齿轮径向定位圆，为了保证齿轮的定位精度，0151js5mm外圆柱面的全跳动公差值为0.008mm。支承轴颈A段的左端面和支承轴颈B段的左右端面必须与公共轴线垂直，才能保证装配后的主轴精度。0200k5(+0.024)mmX109mm的左端面相对基准A的圆跳动公差值为0.005mm。1:12外锥面左端面相对基准B的圆跳动公差值为0.003mm。右端面相对基准B的圆跳动公差值为0.01mm。渐开线花键大径轴线与支承轴颈同轴从而保证齿轮在传动中能够保持传动精度。0170js5(+0.024)mm外圆柱面表面粗糙度值为Ra=0.8pm，相对基准C的全跳动公. —0.009 . 一.一 差值为0.003mm，花键有效长度为66mm，加工时铣刀不可碰左瑞面。主轴上的螺纹是用来固定零件或调整轴承间隙的，当螺纹轴线与支承轴颈的轴线歪斜时会造成主轴部件上锁紧螺母的端面与轴线不垂直，导致拧紧螺母时齿轮倾斜，因此这种次要表面也有加工精度要求。M150X2-6g大径相对于公共轴线A-B的圆跳动公差值为0.01mm内孔093H7mm与传动件相配合，其轴线相对于公共轴线A-B的同轴度公差值为00.01mm。25.4M6键槽位置有对称度要求，防止与机床主轴上的键相配合时出现错位等现象。再者键连接，扭矩是通过键两侧面与键槽的两侧面相互接触来传递的，因此槽宽度的公差要求也比较严格25.4M6mm键槽两侧相对基准D对称度公差值为0.01mm，表面粗糙度Ra=1.6pm。为了实现保证主轴功能要求，4-M20-6H孔有位置公差要求，即相对于基准D的位置度公差值为①0.2mm。第二章零件工艺规程的设计确定轴的生产类型因市场经济制约，企业根据市场订单的需求进行生产，故主轴的生产类型为小批量生产。二确定毛坯1.轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料和热处理方法，以获取一定的强度、韧性和耐磨性。机床主轴常用钢及热处理和应用举例见下表2-1钢牌号热处理应用举例45调质+局部表面淬火龙门铣床主轴、立式铣床主轴40Cr40MnB40MnVB淬火+低温回火或调质+局部表面淬火滚齿机床主轴、组合机床主轴、铣床主轴、磨床砂轮主轴45Mn2正火+局部表面淬火重型机床主轴65Mn调质+局部表面淬火磨床主轴GCr159Mn2v调质+局部表面淬火磨床砂轮主轴38CrMoAlA调质+渗氮高精度磨床砂轮主轴、镗杆20CrMnTi渗碳、淬火+低温回火齿轮磨床主轴、精密车床主轴本主轴采用38CrMoAlA中碳合金渗氮钢，由于渗氮温度比淬火低，经调质和表面渗氮后，变形较小而硬度却很高，具有良好的耐磨性和耐疲劳强度当零件的材料选定后，毛坯的类型就可以确定了，38CrMoAlA，力学性能较好，选锻件，且毛坯精度要求不高，加工余量大，故可选自由锻，设备简单，容易投产。三确定机械加工工艺路线（一）定位基准的选择用未加工的毛坯表面作定位基准，这种基准称为粗基准。用已加工过的表面作定位基准，这种基准称为精基准。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。精基准的选择原则⑴用工序基准作为精基准，实现“基准重合”以免产生基准不重合误差。⑵当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以减少工装设计制造的费用，提高生产效率，避免基准装换误差。⑶当精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。⑷为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”原则，反复加工各表面。⑸所选定位基准应便于定位、装夹和加工，要有足够的定位精度。粗基准的选择原则⑴如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很大不需加工的表面，则应以其中与加工面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。⑵如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作为粗基准。⑶选作粗基准的表面，应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。⑷粗基准(主要定位基准)一般只能使用一次，以免产生较大的位置误差。根据精加工基准选择的原则而确定的精基准是：加工7：24锥以轴颈A、B为定位基准(一夹一托方式)。磨削各处外圆及1:12外锥面，以两端堵的中心孔为定位基准，靠磨各端面。滚齿时以轴颈C和B为定位基准。根据粗加工基准选择的原则而确定的粗基准是：锻打6190mm外圆为粗基准。表面加工方法的选择零件表面的加工方法首先取决于加工表面的技术要求。这些技术要求还包括由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。根据各加工表面的技术要求，首先选择能保证该要求的最终加工方法，然后确定各工序、工步的加工方法。加工方法的选择原则如下：所选加工方法的加工经济精度范围要与加工表面精度、粗糙度要求相适应。保证加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。与零件材料的可加工性相适应，如淬火钢宜采用磨削加工。与生产类型相适应，大批量生产时，应采用高效的的机床设备和先进的加工方法。单件小批量生产时，多采用通用机床和常规的加工方法。综上原则及对产品的工艺分析，加工表面的加工方法如下：mm、1.6221.44h5(0)mm、6200k5(+0.024)mm、6170js5(+0.009)mm、6151js5(+0.009)mmmm、…__『、_ -0.020『，八^ +0.004 -0.009 -0.009外圆柱面及1:12外锥面：粗车f半精车f粗磨f半精磨f精磨经济精度IT5，表面粗糙度Ra=0.邹m.6165(。)mm、6144mm、6130(o01)mm外圆柱面以及M150X2-6g螺纹外圆：662H7(+0.030)mm、693H7(+0.035)mm内孔以及7：24内锥面：钻f粗车一半精车f粗磨f#精磨f精磨mm、其中662H7(+0.030)mm、693H7(+0.035)mm内孔精度IT7mm、内锥面7:24表面粗糙度Ra=0.却m064mm、074mm、058.6(+0.i)mm、062.5(+0.3)mm、094mm内孔：钻一粗车一半精车 0 E各外圆端面粗车f半精车f粗磨f半精磨f精磨加工顺序的安排机械加工工序的安排原则⑴由于主轴是高精密零件，为了避免加工残余应力释放过程中引起工件的变形，避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的变形对精加工的影响等原因，工艺过程可分为粗加工阶段、半精加工阶段、和精加工阶段。⑵按先基面后其他的顺序，首先加工基准面。⑶在重要表面加工前应对精基准经行修正。⑷对于与重要表面有位置要求的次要表面，如主轴上的花键、键槽、螺纹等，通常安排在主要表面加工之后加工。⑸深孔加工工序时应注意：深孔加工，发热量大，会破坏外圆加工表面的精度，为粗加工，应安排在粗车外圆之后。钻孔要安排在调质之后进行，因为调质处理变形较大，深孔会产生弯曲变形。若深孔先钻，后进行调质，则孔的弯曲得不到纠正，这样不仅影响拉杆通过主轴孔，而且还会带来因主轴高速转动不平衡而引起的振动。热处理的工序安排⑴预备热处理正火或退火轴的锻造毛坯在机加工之前，均需进行正火或者退火处理，使钢材的品粒细化(或球化)以消除锻造后的残余应力，降低毛坯的硬度，改善切削加工性能。调质调质处理能够得到组织均匀细致的回火索氏体，作为铣头主轴渗氮前的预备热处理要求非常严格，不仅要求组织均匀，而且要求距表面8〜10mm层内的铁素体含量不得超过5%，铁素体在金相组织中呈点状均匀分布，否则会形成渗氮脆性、产生裂纹。为此，专门在调质后安排割试片送理化室作金相检查的工序，如果金相组织检验不合格，则退回热处理，对工件重新调质。时效处理为了消除残余应力，减少变形，对于铣头主轴精度要求比较高的工件，在粗车、粗磨、半精磨后的均应安排一次时效处理。⑵最终热处理渗氮作为最终热处理，安排在精磨之前，半精磨之后渗氮前，主要轴颈的余量要严格控制。半精磨外圆和端面后均留余量0.04〜0.06mm，如此高的留余量要求，主要是为了确保渗氮质量，这是因为渗氮层表面硬度梯度很大，渗氮后最外层表面硬度可达72HRC；而距表面0.1mm层以下，硬度急剧下降至60HRC以下；经测定，在表面0.1mm层以内，硬度损失却很小，仅从72HRC变化至70HRC左右。因此，渗氮前应该严格控制余量小于0.1mm非常重要。辅助工序的安排辅助工序的种类较多，包括检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁及平衡等，辅助工序也是必要的工序，若安排不当或遗漏，将会给后续工序和装配带来困难，影响产品质量，甚至使机器不能使用。未去净的毛刺将影响装夹精度，测量精度，装配精度以及工人安全；润滑油中未去净的切屑，将影响机器的使用质量。研磨、珩磨后后没清洗过的工件会带入残存的砂粒，加剧工件在使用中的磨损；用磁力夹紧的工件没有安排去磁工序，会使带有磁性的工件进入装配线，影响装配质量。因此，要重视辅助工序的安排。中间检验工序也是必不可少的工序。它对保证质量、防止产生废品起到重要作用。除了工序的自检外，需要在下列场合单独安排检验工序：⑴粗加工阶段结束时⑵重要工序前后⑶热处理工序前后⑷全部加工工序完成之后工序的组合工序的分散与集中程度根据生产规模、零件的结构特点和技术要求、工艺设备与装备等具体条件综合分析确定。铣头主轴技术要求较高，可采用组织集中的原则。（四）设备与工艺装备的选择设备的选择各加工工序采用组织集中的原则，可选用通用设备。⑴粗精车各处外圆、内孔，均选用CA6140卧式车床⑵粗精磨各处外圆均选用M1432A高精密万能外圆磨床⑶粗精磨内孔、7:24锥孔可选用WX-064主轴锥孔磨床⑷各螺纹底孔的加工均可选用VMC1060立式加工中心⑸主轴后端孔内键槽的加工可选用B5050A插床⑹主轴端面键槽的加工可选用FW1电火花线切割机床⑺螺纹磨削可选用S7332螺纹磨床⑻渐开线花键加工可选用YB1320滚齿机⑼两端上堵后中心孔的研修可选用2M8025中心孔磨床夹具的选用本产品为单件小批量生产，可选用通用夹具。⑴粗车外圆时选用三爪自定心卡盘、回转顶尖⑵粗精车内孔时选用三爪自定心卡盘、中心支架⑶精车时选用三爪自定心卡盘、伞形顶尖⑷粗精磨外圆时选用硬质合金顶尖和鸡心夹头以及半顶尖⑸粗精磨内孔时选用四爪自定心卡盘、中心支架⑹研修中心孔时选用油石顶尖、硬质合金顶尖⑺铣渐开线花键时选用三爪自定心卡盘、硬质合金顶尖⑻线切割键槽时选用日本3R电火花线切割附件⑼插键槽时选用三爪自定心卡盘⑽磨削螺纹时选用两硬质合金顶尖刀具的选用本产品优先选用标准刀具。⑴车削时选用YT类硬质合金刀具YT类硬质合金的突出优点是耐热性好。YT5在YT类合金中，硬度最高，抗冲击和抗振动性最好，不易崩刃，适于碳钢及合金钢的表面粗加工。YT15使用强度高，但较YT5差，耐磨性及允许的切削速度较YT5高，适于碳钢及合金钢中，连续切削时的半精车及精车。⑵磨削时磨料采用刚玉类材料PA类和WA类粗磨时选用磨料粒度号较小或颗粒较粗的砂轮以提高磨削生产率。精磨时选用磨料粒度号较大或颗粒直径较小的砂轮，以减小已加工表面粗糙度。粗磨外圆和内孔时选用PA40K。半精磨外圆和内孔时选用PA60K。精磨外圆和内孔时选用WA40K。⑶滚齿机铣削渐开线花键时选用30°压力角镶片滚刀⑷电火花线切割键槽时选用①0.12mm的钨钼丝⑸磨削螺纹时选用WA100L单线砂轮⑹钻孔时选用高速钢钻头和机用丝锥量具的选择本产品工艺设计采用通用量具⑴粗、精车时选用0〜1000mm游标卡尺、0〜200mm游标卡尺、百分表、0〜200mm深度尺⑵磨削时选用125〜150mm、150〜175mm、175〜200mm、200〜225mm千分尺，0〜0.10mm扭簧表，0〜200mm深度尺，0〜200mm游标卡尺⑶插键槽时选用百分表⑷铣花键时选用百分表、综合通端花键环规、综合止端花键环规⑸磨削螺纹时选用千分表，通端螺纹环规、止端螺纹环规切削液的选择⑴粗精车外圆、内孔时均选用无机盐水溶液⑵粗磨时均选用无机盐水溶液⑶半精磨、精磨时选用化学合成水溶液GMY-2高速磨削液⑷插削时选用无机盐水溶液⑸滚齿时选用水基切削液⑹磨螺纹时选用硫化切削液（五）制定工艺路线综上，制定工艺路线如下：工序10下料工序20自由锻工序30正火工序40粗车各外圆，平各端面，倒角工序50调质工序60金相检查工序70钻①50mm孔，粗车各孔及7:24内锥面工序80半精车各处外圆及1：12外锥面，切各处宽度为3mm空刀和退刀槽，平各端面并倒角，均留磨量工序90半精车各处内孔及7:24内锥面，其中①64mm、074mm、058.6+0.1062.5mm、094mm内孔车至尺寸，倒角，均留磨量 0工序100插孔内键槽至尺寸工序110钻各螺纹底孔，倒角并攻丝工序120粗磨（除螺纹外圆以外）各处外圆及1:12外锥面，靠磨各端面，均留余量工序130粗磨7:24、062H7mm、093H7mm内孔，留余量工序140定性处理工序150半精磨6221.44h5（0）mm、0200k5（+0.024）mm、0170js5（+0.009）mm、0151js5（+0.009）mm外圆柱面和1:12外锥面，靠磨各端面「°均9留余量工序160半精磨7:2芟09062H7mm、093H7mm内孔工序170滚花键工序180线切割工序190定性并经行探伤工序200渗氮处理工序210精磨各处外圆至尺寸，靠磨端面，1:12外锥面配磨工序220精磨7:24、062H7mm、093H7mm内孔至尺寸工序230螺纹磨削至尺寸工序240去毛刺、清洗，检查，涂油，入库四机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7、M150X2-6g外圆由文献（4）表10-7可知，g的基本偏差（es）=-38pm，由表10-4可知，公差等级为6时，大径公差Td=280pm，故大径上偏差（es）=-38pm大径下偏差(ei)=es-T^=-38pm-280pm=-318pm故M150X2-6g大径尺寸公差为0150-0.038工序尺寸工序余量 .、0.况!工序基本尺寸8 -V—T 工序尺寸公差工序寸及公差磨削20150+0.2800150-0.038半精车30152-0.2 0-318 01520粗车350155-0.5 E 01550毛坯01900.58、0144外圆柱面:工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差精磨0.1001440144粗磨0.90144.1-0.10144.1(0)半精车30145-0.2 0^ 01450粗车420148-0.5 072 01480

毛坯01909、 其中1:12外锥面以与双列圆柱滚子轴承NN3026ASK.M.SP配合长度为基准，控制轴承下垫子到下端面的距离为①25+0.110、 01300外圆 0 -V-_0^ 工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差精磨0.10130-0.101300粗磨0.90130.1-0.10.10130.10半精车30131-0.20.101310粗车560134-0.5 0.2 01340毛坯01900.512、064内孔至尺寸工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差精车4064-0.20640粗车11060-0.5 -0-2 0600钻50050-0.5毛坯13、074内孔工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差精车4074-0.20740粗车21070-0.50.20700钻50050 0.5 毛坯毛坯15、058.6；0.1内孔 "T7 0 工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差精车4058.6+0.1058.6+0.1粗车5.6054.6-0.5 0 054.6。钻500500.5毛坯16、062.5+0.3内孔 ； +0^ r +0^—工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差精车4062.5+0.2062.5+0.3粗车9.5058.5-0.5+0.1 058.50钻500500.5毛坯17、094内孔工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸公差工序尺寸及公差精车4094-0.20940粗车41090-0.50.020900钻500500.5毛坯五确定切削用量切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。对刀具耐用度影响最大的是切削速度V，其次是进给量f，影响最小的是背吃刀量ap。因此在选择切削用量时，应首先采用最大的气，再选用大的f，然后根据同时要根据所选的f及vc对机床进给结构强度和机床功率经行检验。（一）工序40粗车各外圆，平各端面并倒角。车削加工是一个传统的加工方法，同时也是机械零件生产中应用最多的加工方法。车床的种类很多，按其用途和结构不同，可分为卧式车床、转塔车床、立式车床、多轴自动和半自动车床、多刀车床、仿形车床及专门化车床等。卧式车床的万能性较大，它适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削内、外圆柱面，圆锥面，环槽及成形回转表面；车削端面及各种常用的米制、英制、模数制和径节制螺纹；在卧式车床上还能作钻孔、扩孔、铰孔及滚花等工作。加工条件⑴工件材料：38CrMoAlA自由锻⑵加工要求：夹6190mm外圆，找正，打中心孔。然后重新装夹，采用一夹一顶方式，平左端面，粗车6221.44h5mm外圆至6225.4mm。掉头夹6221.44h5mm外圆，车各处外圆，保6225.4mm外圆柱面阶长54mm；车6200k5外圆至6204mm长109mm；6170k5mm外圆至6174mm长98mm；6151js5外圆至6155mm长92mm；6144外圆至6148mm长211mm；6136mm外圆至6140mm长87mm，平右端面，保总长651mm。倒角。⑶机床：CA6140⑷夹具：三爪自定心卡盘、回转顶尖⑸刀具：采用YT5硬质合金焊接车刀，BXH=25X25mm2，车刀形状为平面型。刀具前角Y=-5°，因从刀具破损的角度，采用负前角，可以减小刀具破损。刀具后角aO=5°，因工件材料的强度或硬度较高时，为了加强切削刃，宜选用较小的后角。刀具主偏角k=90°一一、"r刀具副偏角k，=10°刀具圆弧半建％=1mm（且通常精加工的七比粗加工时取得小一些）

⑹切削液的选择：无机盐水溶液确定切削用量以粗车6221.44h5mm外圆为例，计算此工序切削用量。⑴背吃刀量ap:已知毛坯外圆①240mm，分三次车削，第一、二次单边3mm，第三次单边1.3inm， a=3mm⑵进给量f：根据文献《2》表1.1-47，当刀杆尺寸为25X25mm2，aM3mm，工件直径为240mm时，f=0.6〜0.8mm/r。 P按CA6140车床说明书，取f=0.8mm/r。⑶计算切削速度普通车床用的高速钢车刀和硬质合金焊接车刀的刀具耐用度取为60min根据已经选定的背吃刀量ap，进给量f及刀具耐用度T，切削速度的计算公式为v= k(m/min)cTma^vfyvvp其中当用硬质合金车刀加工结构钢等时，kv=0.8，根据文献《2》表1.1-55知C=235，x=0.15,y=0.45,m=0.2代入得:x0.8=77m/min235x0.8=77m/minv=c 600.2x3°.15x0.810.45v⑷确定机床的主轴转速n=%=1000x77牝102r/minsndnx240W按CA6140机床使用说明书知，与102r/min相近的机床主轴转速为104r/min，现取七二104r/min，所以实际切削速度为:=Mn=nx240x10^7^^^vc1000 1000 =mmn⑸检验机床功率主切削力F根据文献《2》表1.1-57所示公式计算cF=CfaxFcfyFcvnFckF。 cP 。c其中C=2650，x=1.0，y=0.75，n=-0.15,「c c Fc 「cc—『)c—『)nF=(650F980650)0.75=1.35F=2650x3x0.810.75x77-0.15x1.35=4795(N)切削时消耗功率P=£^一=4795x77=6.1KW6x104 6x104根据表1.1-1可知CA6140主电机功率为7.5kw.转速为104r/min时主轴传递的最大功率为6.1kw.所以机床功率足够，可以正常加工。⑹校验机床进给系统强度已知主切削力F=4979N.径向切削力Fp和轴向切削力。分别按文献《2》表1.1-57所示公式计算F=C axFpfyFpvnFpkP Fp p © Fp其中=1950,xFpF=CaxFf=0.9,y=0.6pfyFfv：Ff其中=1950,xFpF=CaxFf=0.9,y=0.6pfyFfv：FfkFc Ff=-0.3,其中所以bk=(—)n=( )1.35=1.72-650 650Fp=(f)nF=980=2880,x=1.0,y=0.5Ff Ffk=(二)nF=(980)1.0=1.5Ff650 650=-0.4,F=1950x30.9x0.810.6x77-0.3x1.51.352153NF/2880x3x0.810.5x77-0.4x1.5=1983N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数〃=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=七+（F+F）=1983+0.1（2153+4979）=1983+713.2=2696.2N,而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530N,故机床进给系统可正常工作。（二）工序70钻。50mm通孔，粗车两端孔。（三）半精车各处外圆及1：12外锥面，切各处宽度为3mm槽、平端面并倒角，均留1mm余量（四）工序90半精车各内孔及7:24内锥面，其中。64mm、。74mm、。58.6mm、。94mm、。62.5mm车至尺寸，其余各孔均留1mm磨量。（五）工序100插孔内键槽至尺寸插削加工的机械结构和传动原理与牛头刨床相似，插削时插刀随滑枕上的刀架作直线往复运动。圆工作台纵向、横向及旋转运动，并可进行分度。刀架没有抬刀机构，插刀在回程时与工件相摩擦，工作条件较差。插床主要用于插削工件的内表面，也可插削外表面。可加工方孔、多边形孔、孔内键槽、花键孔等。插床用刀具较简单，加工精度取决于工人的技术水平，插削用量较小，效率低，只适用于单件及小批生产。加工条件⑴工件材料：38CrMoAlA自由锻调质⑵加工要求：按工件端面的划线找正对刀后，插削键槽，先用手动进给至0.5mm深时停车检查键槽宽度尺寸及键槽的对称度，调整正确后继续插削至要求⑶机床：B5050A插床⑷夹具：三爪自定心卡盘⑸刀具：组合式插刀刀头采用YT5硬质合金焊接车刀，BXH=25X25mm2加长刀杆，车刀几何形状为平面带倒棱型。刀具前角Y=3°，刀具后角a°=5°，刀具副偏角。k=2°一-一.r刀具副后角k，=2°⑹切削液的遂择：无机盐水溶液确定切削用量⑴插刀宽度B=6，取背吃刀量a=0.5mm⑴据文献《2》表4.3-4知:当B=6时，取f=0.12mm/dst⑶根据文献《2》表4.3-7知：切削速度v=12.6m/min（六）工序110钻各螺纹底孔并攻丝（七）工序120粗磨各处外圆（螺纹处除外）⑴砂轮速度的选择砂轮速度太低，砂轮磨损严重；砂轮速度过高，磨粒切削刃锋利程度易下降。一般情况下，普通陶瓷结合剂砂轮，取v=30〜35m/s,现粗磨取v=30m/s。TOC\o"1-5"\h\z⑵工件速度的选择 s s工件与砂轮的速比q=v/v对加工精度和磨削能力有很大影响。一般外圆磨削时取q=60〜150，内圆磨削时取q=40〜80，工件速度\在粗磨时常取为15〜85m/min，精磨时为15〜50m/min，现粗磨外圆时取v=20m/min。⑵向进给量的选择 w工件每转一转相对砂轮在纵向进给运动方向所移动的距离，即纵向进给量f。此选f=0.5b3=0.5X50=25mm/r a⑷背吃刀量的选择一般外圆纵磨时，a=0.03mm⑸光磨次数的选择P光磨为无进给磨削，选单行程1次，工序130粗磨7：24内圆锥面、^62H7mm、©93H7mm内孔，均留0.2mm余量加工条件⑴工件材料：38CrMoAlA自由锻调质⑵加工要求：夹6221.44h5mm外圆，托6144mm外圆，找正，粗磨697H7内孔，留磨量0.2mm。调头，夹6130mm外圆，托6200k5mm外圆，找正，粗磨662H7mm内孔，留磨量0.2mm。调整机床，使纵向进给与7:24内锥面平行且与锥面旋转轴线交角为7:24锥顶角的一半，夹6130mm外圆，托6200k5mm外圆，找正，粗磨7:24内锥孔，留磨量0.20mm，用7:24环规检验，接触面积应N70%。⑶机床：主轴锥孔磨床⑷夹具：四爪自定心卡盘、中心支架⑸磨具：PA40K⑹切削液的选择：无机盐水溶液确定切削用量⑴砂轮速度的选择根据文献《2》表5.5-17知，粗磨内孔时可取v=20m/s⑵工件速度的选择 S工件与砂轮的速比q=v/v对加工精度和磨削能力有很大影响。一般外圆磨削时取q=60〜150，内圆磨削时取q=40〜80，工件速度\在粗磨时常取为15〜85m/min，精磨时为15〜50m/min，现粗磨内孔时取v=17m/min。⑶纵向进给速度取f=0.8mm/r, »一 a »⑶背吃刀量根据文献《2》表5.5-18a=0.02mm⑸光磨次数1次 P工序150半精磨©221.44h5(0 )mm、©200k5(+0.024)mm、©-0.020 +0.004170js5(+0.009)mm、©151js5(+0.009)mm外圆柱面和1:12外锥面，靠磨-0.009 -0.009各端面，均留余量(十)工序160半精磨7：24内圆锥面、©62H7mm、©93H7mm内孔，均留0.05mm余量(十一)工序170粗精滚渐开线花键至尺寸。滚齿加工是目前世界上齿轮、花键加工中应用最广的切齿方法。滚齿加工原理相当于交错轴斜齿轮副的啮合过程。滚齿加工过程中，滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿圆柱齿轮和被切齿轮作空间啮合。滚刀头数即相当于斜齿轮的齿数。这种齿数极少、螺旋角很大，轮齿能绕轴线很多圈的斜齿圆柱齿轮，其实质就是一个蜗杆，滚刀切削刃位于该蜗杆的螺纹表面上。由于是一对交错轴斜齿轮的啮合，因此滚刀与被加工齿轮的基节必须相等，即分度圆柱上法向模数、压力角应分别相等。滚刀与工件在一定速比关系下进行展成运动，完成渐开线，摆线等各种齿廓加工。由于交错轴斜齿轮副啮合时，两啮合齿面的瞬间接触是点接触，为了使工件整个齿宽上都能得到滚齿加工滚刀需要相对工件齿长方向作进给运动。花键联接广泛应用于机床、汽车、工程机械、机动车辆及航空航天等行业中。常用的有矩形花键和渐开线花键两种，它与键联接比较，具有下列特点：总承载面积大，承载能力大，耐磨损，能传递较大的扭矩。定心精度较高，导向性好，如在齿轮变速箱中，齿轮与轴的同轴度好，移动较快。联接刚度好，强度高。使用寿命长，互换性好。加工条件⑴工件材料：38CrMoAlA自由锻调质⑵加工要求：将滚刀心轴锥度部分擦干净装入主轴孔内紧固。用千分表检查滚刀心轴跳动和径向跳动，心轴装好后装滚刀，垫圈等并装好托架（心轴轴承座）。随即检查滚刀跳动量，跳动均要求在0.01mm以内。调整滚刀安装角，再对中滚刀，然后安装工件到旋转工作台上，找正，粗切渐开线花键，留精切余量1.45mm。精切渐开线花键，加工完成后关掉主电动机，用环规检验⑶机床：YB3120滚齿机⑷夹具：三爪自定心卡盘、硬质合金顶尖⑸刀具：m=3,30。压力角渐开线花键镶片滚刀。⑹切削液的选择：在滚切齿轮时，应向切削区浇注切削液，这样可以提高滚到寿命和降低齿面粗糙度值，并可冲洗掉碎屑和其他脏物。根据文献《2》表6.5-50知，可选切削液为硫化切削油。确定切削用量⑴走刀次数分两次走刀，粗切一次，精切一次。粗切时，根据文献《2》表6.1-35知：背吃刀量a=5mm精切时，a=0.725mm P⑵进给量的选择为了保证较高的生产效率，应尽可能采用大的进给量。粗加工时，由于机床-工件-滚刀系统的刚性不足而使滚刀刀架产生的振动是限制进给量的主要因素。精加工时，齿面粗糙度是限制进给量的主要因素。根据文献《1》表6.1-37知，粗加工时，f取2mm/r；精加工时，根据文献《2》表6.1-38知，f取0.5mm/r。⑶切削速度根据取得的走刀次数、进给量和文献《2》表6.1-33推荐的滚到寿命，考虑被加工材料性质，齿轮模数和其他加工条件来确定切削速度。根据文献《2》表6.1-39知：当m=5f=2mm/r时，粗精切加工时，根据公式v=vkkkk,,.v1v2v3v4 ....... .„. .其中v=40m/min、k=0.7、k=0.72、k=1十精切时k=1.2粗切时k=1v1 v2 v3 v4 v4故粗切时v=40X0.7X0.75X1X1=21精切时v=40X0.7X0.75X1X1.2=24⑷确定机床主轴的转速当粗切时，n」00®=1000*21.40r/minsndnx165W当精切时，n=四虬=1000*24总46r/minsndnx165W（十二）工序180线切割主轴端面的键槽电火花线切割加工（WireCutEDM简称WEDM）的原理是用一根运动着的细金属丝做工具电极，接负极，工件接正极，在电极丝和工件之间注入工作液，使电极丝和工件之间产生火花放电来去除工件材料。根据电极丝运动速度不同，分高速走丝和低速走丝两种方式，我国首创生产的电火花切割机床多采用高速（6〜11m/s）双向走丝方式。国外生产的电火花切割机床，都采用低速（1〜15m/min）单向走丝方式。近年来，我国也开始大批生产低速走丝线切割机床。高速走丝线切割机床采用专用的水基乳化液做工作液，低速走丝线切割机床采用去离子水，少数或用煤油做工作液。加工条件⑴工件材料：38CrMoAlA自由锻调质⑵加工要求：用日本3R公司生产的3R电火花线切割附件，快速准确地装夹工件，再移动到机床上，工件作正极，金属丝连接负极，注入工作液，按图纸要求加工，其中b1=25（+0.004），c=12.5，相对于基准D的对称度为0.01mm。⑶机床：根据文献0《2》表8.6-10知：当Ra=1.6Mm时，可选北京阿奇夏米尔工业电子有限公司生产的FW1高速走丝电火花线切割机床。⑷电源：品体管脉冲电源，开路电压