CN104096853B - 利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法,涉及一种利用普通数控机床加工轴的加工方法，具体为倾斜轴的加工方法。本发明采用分步加工法，经两次加工实现直轴段与倾斜轴段分步加工的方式实现倾斜轴的加工。本发明具有操作方法简便、产品精度高、可批量生产等特点，故属于一种集经济性与实用性为一体的新型利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法。

Description

利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法
技术领域
本发明所述的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法,涉及一种利用普通数控机床加工轴的加工方法，具体为倾斜轴的加工方法。
背景技术
倾斜轴是指轴线相倾斜成一定角度的轴类零件，近年来随着现代工业技术的发展和一些新产品的问世，使得倾斜轴轴类零件的应用日益广泛，如国内王广欣的《章动活齿传动装置》(国家发明专利号：200510078247.6)里应用的输入轴就是一种倾斜轴，日本西尾文宏、谷泽孝欣等人的《按摩机》(中国专利：CN101227881，2008-07-23)里面应用到的倾斜轴等。虽然对倾斜轴类零件的需求日趋旺盛，但是在其的设计理论、加工方法等方面却存在着不小的困难。
倾斜轴是指轴线相倾斜成一定角度的轴类零件，相对于偏心轴成熟的设计及制造方法，倾斜轴的设计、应用及加工实属罕见，但随着现代工业技术的发展和一些新理论的应用，对工艺、加工和操作提出了更高的要求，所以将会在以后的机械应用中采用倾斜轴。
倾斜轴的加工一般采用五轴数控机床完成此类零件的加工，但是这种加工方式的缺点是成本高，而且对操作人员的要求极高，且加工出来的产品精度低，极难实现产品的批量生产要求。如果采用专业工装夹具，对相应的工装夹具精度要求更高，而且设计工装夹具时难度更大，难于保证精度要求。
针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
发明内容
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法。用以解决现有加工方法的不足之处：
1、采用五轴数控机床加工倾斜轴，设备成本高；
2、采用五轴数控机床加工倾斜轴，对操作人员的技术要求极高；
3、采用五轴数控机床加工倾斜轴，产品精度较低；
4、采用五轴数控机床加工倾斜轴，需要的辅助夹具设计加工难度较大；
5、采用五轴数控机床加工倾斜轴，难以达到批量生产要求。
本发明是采用加长轴双中心孔定位装夹来完成该类零件的加工，采用分步加工法，经两次加工实现直轴段与倾斜轴段分步加工的方式实现倾斜轴的加工。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
本发明所述的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法；其步骤为：
(1)、选取棒料，加工出外斜轴轮廓，保证倾斜轴段径向尺寸，不损伤直轴段同心圆；
(2)、确定中心孔及偏移孔；通过计算公式求出偏移孔与中心孔的距离d；其中：α代表直轴段与倾斜轴段中心线之间的夹角，l代表棒料的长度；
(3)、在倾斜轴段端面用数控机床加工出中心孔，根据所求出的距离d加工出偏移孔；反夹工件，在直轴段端面上再加工出中心孔及偏移孔；
(4)、加工倾斜轴段，用双顶尖定位两个偏移孔，即以倾斜轴段轴线为回转中心，用普通夹具装夹好后开始加工倾斜轴段的倾斜部分；装夹时保证倾斜轴线的α度角度，松紧要适当，并保证顶尖与偏移孔间的良好润滑，以防偏移孔研伤损伤加工精度；
(5)、对倾斜轴段的倾斜部分进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速为200-600r/min；加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为50-100mm时，进给量为0.1-0.3mm/r,加工工件直径为100-200mm时，进给量为0.3-0.5mm/r,；车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损坏中心孔，影响加工精度；
(6)、对倾斜轴段的倾斜部分进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1-0.2mm/r；加工工件直径为50-100mm时，进给量取0.15-0.25mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.2-0.35mm/r；
(7)、用双顶尖定位两个中心孔，即以直轴段轴线为回转中心，装夹好后开始加工倾斜轴段的直轴部分；装夹松紧要适当，保证顶尖与中心孔间的良好润滑，以防中心孔研伤破坏加工精度；
(8)、对直轴部分进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速200-600r/min；加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为50-100mm时，进给量为0.1-0.3mm/r,加工工件直径为100-200mm时，进给量为0.3-0.5mm/r,；车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损伤中心孔，影响加工精度；
(9)、对直轴部分进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1-0.2mm/r；加工工件直径为50-100mm时，进给量取0.15-0.25mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.2-0.35mm/r；
(10)、切除直轴部分的多余轴段，并留有部分加工余量，以保证重新打倾斜轴端面中心孔用；
(11)、加工直轴段；用双顶尖定位两个中心孔，即以直轴段轴线为回转中心，装夹好后开始加工直轴段；装夹时松紧要适当，保证顶尖与中心孔间的良好润滑，以防中心孔研伤损害加工精度；
(12)、对直轴段进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速200-600r/min；加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为50-100mm时，进给量为0.1-0.3mm/r,加工工件直径为100-200mm时，进给量为0.3-0.5mm/r,；车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损伤中心孔，影响加工精度；
(13)、对直轴段进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1-0.2mm/r；加工工件直径为50-100mm时，进给量取0.15-0.25mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.2-0.35mm/r；
(14)、加工倾斜轴段螺纹区；
(15)、切除掉两端面多余部分，加工倒角。
本发明所述的棒料直径大于或等于倾斜轴轴类零件直径，给棒料留有5-10mm的加工余量。
本发明所述的棒料长度与倾斜轴轴类零件长度比为1.4-1.5:1，并保证棒料长度取整。
本发明所述的棒料与倾斜轴段侧去除材料之间的长度比为3.75-3.85:1，并保证棒料长度取整。
本发明所述的棒料与直轴段侧去除材料之间的长度比为25.4-25.5:1，并保证棒料长度取整。
本发明的优点是显而易见的，主要表现在：
1、本发明的加工方法是基于普通(四轴)数控机床的基础，采用本方法进行加工，不必增加设备成本；
2、本发明采用普通数控机床进行加工，对操作人员的技术要求不高；
3、本发明采用普通数控机床进行加工，产品的精度较高；
4、本发明采用普通数控机床进行加工，不需要增加辅助夹具；
5、本发明采用普通数控机床进行加工，能够实现批量生产。
本发明具有结构新颖、操作方法简便、产品精度高、可批量生产等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。
附图说明
本发明共有3幅附图,其中：
附图1本发明结构示意图；
附图2本发明加工倾斜轴段时的棒材水平定位结构示意图；
附图3本发明加工直轴段时的棒材水平定位结构示意图。
在图中：1、直轴段2、倾斜轴段2.1、螺纹区2.2、直轴部分α、直轴段与倾斜轴段中心线之间的夹角d、偏移孔与中心孔之间的距离l、棒料的长度。
具体实施方式
本发明的具体实施例如附图所示，利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法；其步骤为：
(1)、选取棒料，加工出外斜轴轮廓，保证倾斜轴段2径向尺寸，不损伤直轴段1同心圆；
(2)、确定中心孔及偏移孔；通过计算公式求出偏移孔与中心孔的距离d；其中：α代表直轴段与倾斜轴段中心线之间的夹角，l代表棒料的长度；
(3)、在倾斜轴段2端面用数控机床加工出中心孔，根据所求出的距离d加工出偏移孔；反夹工件，在直轴段1端面上再加工出中心孔及偏移孔；
(4)、加工倾斜轴段2，用双顶尖定位两个偏移孔，即以倾斜轴段轴线为回转中心，用普通夹具装夹好后开始加工倾斜轴段2的倾斜部分；装夹时保证倾斜轴线的α度角度，松紧要适当，并保证顶尖与偏移孔间的良好润滑，以防偏移孔研伤损伤加工精度；
(5)、对倾斜轴段2的倾斜部分进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速为400r/min；加工工件直径为35mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为75mm时，进给量为0.2mm/r,加工工件直径为150mm时，进给量为0.4mm/r,；车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损坏中心孔，影响加工精度；
(6)、对倾斜轴段2的倾斜部分进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为35mm时，进给量不超过0.15mm/r；加工工件直径为75mm时，进给量取0.2mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.25mm/r；
(7)、用双顶尖定位两个中心孔，即以直轴段轴线为回转中心，装夹好后开始加工倾斜轴段2的直轴部分2.2；装夹松紧要适当，保证顶尖与中心孔间的良好润滑，以防中心孔研伤破坏加工精度；
(8)、对直轴部分2.2进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速400r/min；加工工件直径为35mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为75mm时，进给量为0.2mm/r,加工工件直径为150mm时，进给量为0.3-0.5mm/r,；
车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损伤中心孔，影响加工精度；
(9)、对直轴部分2.2进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为35mm时，进给量不超过0.15mm/r；加工工件直径为75mm时，进给量取0.20mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.25mm/r；
(10)、切除直轴部分2.2的多余轴段，并留有部分加工余量，以保证重新打倾斜轴端面中心孔用；
(11)、加工直轴段1；用双顶尖定位两个中心孔，即以直轴段轴线为回转中心，装夹好后开始加工直轴段1；装夹时松紧要适当，保证顶尖与中心孔间的良好润滑，以防中心孔研伤损害加工精度；
(12)、对直轴段1进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速400r/min；加工工件直径为35mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为75mm时，进给量为0.23mm/r,加工工件直径为150mm时，进给量为0.4mm/r,；车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损伤中心孔，影响加工精度；
(13)、对直轴段1进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为35mm时，进给量不超过0.15mm/r；加工工件直径为75mm时，进给量取0.2mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.25mm/r；
(14)、加工倾斜轴段2的螺纹区2.1；
(15)、切除掉两端面多余部分，加工倒角。
棒料直径大于或等于倾斜轴轴类零件直径，给棒料留有5-10mm的加工余量。
棒料长度与倾斜轴轴类零件长度比为1.4-1.5:1，并保证棒料长度取整。棒料与倾斜轴段侧去除材料之间的长度比为3.75-3.85:1，并保证棒料长度取整。
棒料与直轴段侧去除材料之间的长度比为25.4-25.5:1，并保证棒料长度取整。
以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法，其步骤为：
(1)、选取棒料，加工出外斜轴轮廓，保证倾斜轴段(2)径向尺寸，不损伤直轴段(1)同心圆；
(2)、确定中心孔及偏移孔；通过计算公式求出偏移孔与中心孔的距离d；其中：α代表直轴段与倾斜轴段中心线之间的夹角，l代表棒料的长度；
(3)、在倾斜轴段(2)端面用数控机床加工出中心孔，根据所求出的距离d加工出偏移孔；反夹工件，在直轴段(1)端面上再加工出中心孔及偏移孔；
(4)、加工倾斜轴段(2)，用双顶尖定位两个偏移孔，即以倾斜轴段轴线为回转中心，用普通夹具装夹好后开始加工倾斜轴段(2)的倾斜部分；装夹时保证倾斜轴线的α度角度，松紧要适当，并保证顶尖与偏移孔间的良好润滑，以防偏移孔研伤损伤加工精度；
(5)、对倾斜轴段(2)的倾斜部分进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速为200-600r/min；加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为50-100mm时，进给量为0.1-0.3mm/r,加工工件直径为100-200mm时，进给量为0.3-0.5mm/r；车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损坏中心孔，影响加工精度；
(6)、对倾斜轴段(2)的倾斜部分进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为20-50mm时，进给量取0.1-0.2mm/r；加工工件直径为50-100mm时，进给量取0.15-0.25mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.2-0.35mm/r；
(7)、用双顶尖定位两个中心孔，即以直轴段轴线为回转中心，装夹好后开始加工倾斜轴段(2)的直轴部分(2.2)；装夹松紧要适当，保证顶尖与中心孔间的良好润滑，以防中心孔研伤破坏加工精度；
(8)、对直轴部分(2.2)进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速200-600r/min；加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为50-100mm时，进给量为0.1-0.3mm/r,加工工件直径为100-200mm时，进给量为0.3-0.5mm/r；车倾斜轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损伤中心孔，影响加工精度；
(9)、对直轴部分(2.2)进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为20-50mm时，进给量取0.1-0.2mm/r；加工工件直径为50-100mm时，进给量取0.15-0.25mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.2-0.35mm/r；
(10)、切除直轴部分(2.2)的多余轴段，并留有部分加工余量，以保证重新打倾斜轴端面中心孔用；
(11)、加工直轴段(1)；用双顶尖定位两个中心孔，即以直轴段轴线为回转中心，装夹好后开始加工直轴段(1)；装夹时松紧要适当，保证顶尖与中心孔间的良好润滑，以防中心孔研伤损害加工精度；
(12)、对直轴段(1)进行粗车；粗加工采用正偏刀,吃刀量不超过1.5mm，采用中等切削速度进行微量进给，主轴转速200-600r/min；加工工件直径为20-50mm时，进给量不超过0.1mm/r，加工工件直径为50-100mm时，进给量为0.1-0.3mm/r,加工工件直径为100-200mm时，进给量为0.3-0.5mm/r；车直轴段外圆部分，要求刀具保持锋利状态；目的是尽量减小切削力，以减少变形量，防止损伤中心孔，影响加工精度；
(13)、对直轴段(1)进行半精车、精车；半精车各处留量0.3mm；进入精车，选高精车刀，加工工件直径为20-50mm时，进给量取0.1-0.2mm/r；加工工件直径为50-100mm时，进给量取0.15-0.25mm/r；加工工件直径超过100mm时，进给量取0.2-0.35mm/r；
(14)、加工倾斜轴段(2)螺纹区(2.1)；
(15)、切除掉两端面多余部分，加工倒角。
2.根据权利要求1所述的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法，其特征在于所述的棒料直径大于或等于倾斜轴轴类零件直径，给棒料留有5-10mm的加工余量。
3.根据权利要求1所述的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法，其特征在于所述的棒料长度与倾斜轴轴类零件长度比为1.4-1.5:1，并保证棒料长度取整。
4.根据权利要求1所述的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法，其特征在于所述的棒料与倾斜轴段侧去除材料之间的长度比为3.75-3.85:1，并保证棒料长度取整。
5.根据权利要求1所述的利用普通数控机床加工倾斜轴轴类零件的加工方法，其特征在于所述的棒料与直轴段侧去除材料之间的长度比为25.4-25.5:1，并保证棒料长度取整。
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