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细长轴多角位键槽加工夹具设计

细长轴多角位键槽加工夹具设计

在产品加工过程中，经常会遇到一些细长轴类零件，根据设计要求加工多个键槽，这些键槽尺寸、几何公差要求较严，各键槽间、键槽与定位基准孔间有着较严的角位要求，用普通的划线方法难以保证。同时细长轴类零件刚性差，装夹后零件易变形，装夹困难， 在分度头上无法装夹，由于分度头也存在一定的定位及传动间隙，对于一些精度较高的零件，难以保证加工要求。通常此类零件加工需要在一些专用数控机床上加工，在批量不大的情况下，专门购买设备加工会使加工成本提高，经济效益降低。为此，通过设计应用专用夹具，可在普通铣床上实现此类零件的加工，降低制造成本，提高经济效益。

零件技术难点分析

以某柴油机凸轮轴为例，该零件总长为2 452mm，直径为125m5， 长径比达到19.6，属细长轴类零件。零件要求在外圆上加工6个键槽，键槽宽度尺寸为32p9，键槽间存在一定夹角，各键槽间角度偏差要求不大于±15′，并与装配基准孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′，相对于凸轮轴外圆的对称度不大于0.03mm。其结构简图如图1所示。

图1　某柴油机凸轮轴结构简图

由以上结构分析可知该零件键槽加工过程中存在以下技术难点：①键槽间的角度偏差±15′及与装配基准孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′要求较高，利用一般的对线、分度头等加工方法难以保证。②键槽相对于凸轮轴外圆的对称度不大于0.03mm，由于零件属细长轴，刚性装夹过程存在装夹变形，难以保证。

通过进行结构分析和加工工艺方案研究，结合加工设备的具体结构，设计了角位分度夹具、零件定位夹具和对刀块等夹具，保证了零件的技术要求。

夹具设计

角位分度夹具。为了保证零件键槽间及与装配基准孔φ 10H7的角度偏差，设计的角位分度夹具，结构如图2所示。该工装通过菱形定位销，以零件的一端定位凸台及装配基准孔φ 10H7为基准定位，根据零件的角度，设计了铣键槽的六方分度盘，分度盘各六方面间角度为60°±2′，在加工零件键槽过程中，通过螺栓、垫圈和螺母将零件与六方分度盘紧固在一起，机床主轴始终保持水平不动，通过旋转找正六方分度盘上的六个平面在水平方向跳度不大于0.03mm，保证零件的旋转定位，从而保证各键槽间的角度公差要求。

图2　角位分度夹具

1.六方分度盘 2.螺栓 3.垫圈 4.螺母 5.菱形定位销

定位夹具（见图3）。由于该零件为细长轴，刚性较差，零件由于自重易发生自然弯曲，影响键槽加工精度。为此设计了V形块来解决该问题。在零件加工过程中根据零件长度选择合理的V形块的数量，加工时通过找正样棒，先将V形块中心找正在一条直线上，使各V形块中心偏差不大于0.015mm，找正后压紧V形块。然后再将零件装夹到V形块上，通过压板压紧零件，实现零件的装夹。

图3　定位夹具

1.压板 2.样棒 3.V形块

铣键槽对刀块（见图4）。在零件加工过程中，为了提高加工效率，降低加工难度，设计了铣键槽对刀块，保证键槽的对称度要求。加工过程中将两个铰接在一起的V形块装夹在零件外圆上，找平对刀面后，将键槽铣刀装入主轴，通过塞尺校验，保证键槽铣刀中心与对刀槽中心重合偏差不大于0.01mm，从而保证加工出的键槽对称度偏差满足设计要求。

图4　铣键槽对刀块

加工方法

在加工过程中，首先找正定位夹具的各V形块中心，偏差不大于0.015mm。压紧V形块后，装夹零件，检查零件侧母线，确保零件未发生弯曲变形。利用铣键槽对刀块调整机床主轴使之与φ 125m5外圆轴线同心。然后将分度夹具装夹在零件法兰盘端，并用零件的φ 65h6及φ 10H7销孔定位， 找平六方分度盘上的平面，要求100mm内跳动差不大于0.05mm，压紧零件后铣键槽（见图1，6个键槽自左至右依次排序①～⑥）①、②，松开零件，工件旋转60°，找平六方分度盘，压紧零件，对正机床主轴与零件主轴后，铣键槽④，随后按以上步骤依次加工键槽③⑤⑥。按以上加工步骤加工完零件后，经过检验零件完全满足设计要求。

结语

通过设计、应用专用的工装夹具，可在普通键槽铣床上实现大型细长轴零件多角位键槽的精密加工，在保证零件加工精度的前提下，节约生产成本，提高加工效率。应用前景较好，可推广。

CNC加工中心程序代码大全

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1. 数控程序中字母的含义

O：程序号，设定程序号

N：程序段号，设定程序顺序号

G：预备功用

X/Y/Z ：尺度字符，轴移动指令

A/B/C/U/V/W：附加轴移动指令

R：圆弧半径

I/J/K：圆弧中心坐标（矢量）

F：进给，设定进给量

S：主轴转速，设定主轴转速

T：刀具功用，设定刀具号

M：辅助功用，开/关控制功用

H/D：刀具偏置号，设定刀具偏置号

P/X：岩石，设定岩石时刻

P：程序号指令，设定子程序号（如子程序调用：M⑨8P1000）

L：重复，设定子程序或固定循环重复次数（如：M⑨8 P1000 L2，省掉L代表L1）

P/W/R/Q：参数，固定循环运用的参数(如：攻牙G98/(G99)G84 X_ Y_ R_ Z_ P_ F_)

2. 常用G代码解释

G00：定位或快速移动

G01：直线插补

G02：圆弧插补/螺旋线插补CW

G03：圆弧插补/螺旋线插补CCW

G04：逗留时刻或岩时时刻

如：G04 X1000(或G04 X1.0)

G04 P1000表明逗留1秒钟

G09：准确中止或准确中止查看（查看是否在方针规模内）

G10：可编程数据输入

G17：挑选XPYP 平面 XP：X 轴或其平行轴

G18：挑选ZPXP 平面 YP：Y 轴或其平行轴

G19：挑选YPZP 平面 ZP：Z 轴或其平行轴

G20：英寸输入

G21：毫米输入

G28：回来参考点检测

格局：G91/(G90) G28 X__ Y__ Z__

经过中心点X__ Y__ Z__回来参考点(觉对值/增量值指令)

G29：从参考点回来

G91/(G90) G29 X__ Y__ Z__

从起始点经过参考点回来到方针点X__ Y__ Z__的指令(觉对值/增量值指令)

G30  回来第2，3，4 参考点

G91/(G90) G30 P2 X__ Y__ Z__；回来第2 参考点（P2 能够省掉。）

G91/(G90) G30 P3 X__ Y__ Z__；回来第3 参考点

G91/(G90) G30 P4 X__ Y__ Z__；回来第4 参考点

X__ Y__ Z__：经过中心点方位(觉对值/增量值指令)

G40：刀具半径补偿撤销

G41：左面刀具半径补偿（沿进给方向刀具在左面）

G42：右侧刀具半径补偿（沿进给方向刀具在右边）

G43：刀具长度补偿+方向

G44：刀具长度补偿-方向

G49：撤销刀具长度补偿

G50：撤销份额缩放

G51：份额缩放，格局：

ON G51 X_ Y_ Z_ P_;

OFF G50

X_ Y_ Z_:设定缩放中心方位

P：缩放份额，规模是1-999999，不能是小数，假如P800代表缩放份额是0.8

G52：设定部分坐标系

G53：挑选机床坐标系

G54-G59：挑选工件坐标系1-6

G60：单方向定位，消除传动空隙(代替G00)，过方针方位后然后回头至方针方位

G61：准停查看方法，切削进给接近方针方位时减速并查看方位公役规模

G62：自动拐角倍率

G63：攻牙方法

G64：正常切削方法，切削进给接近方针方位时不减速，以及切削段与段之间不减速

G65：宏程序调用

G66：宏程序模态调用

G67：宏程序模态调用撤销

G68：坐标旋转,格局：

G17：G68 X_ Y_ R_

G18：G68 X_ Z_ R_

G19：G68 Y_ Z_ R_

G69  坐标旋转撤销

G73：多级钻削循环

G74：攻左旋螺纹循环

G76：精镗循环（定向偏疼退刀）

G80：撤销固定循环

G81：单级钻削循环

G82：单级钻削循环（实现孔底逗留或岩时）

G83：多级钻削循环

G84：攻右旋螺纹

G85：镗削循环

G86：镗削循环

G87：反镗循环

G88：镗削循环

G89：镗削循环

G90：觉对指令

G91：相对指令

G92：设定工件坐标系

G98：固定循环后退时退回起点

G99：固定循环后退时退回点（R点在固定循环中设定）

3. 常用M代码解释

M00：程序无条件中止

M01 ：程序条件中止

M02 ：程序完毕

M03 ：主轴正转

M04 ：主轴反转

M05 ：主轴中止

M08 ：开外冷

M0⑨ ：关所有冷却

M26 ：开内冷

M30 ：程序完毕并回来到程序初

M84 ：查看托盘1

M⑨5：查看托盘2

M⑨8 ：调用子程序

M⑨⑨ ：回来主程序

M135：刚性攻牙

M417：机床托盘1查看

M418：机床托盘2查看

M41⑨：机床托盘查看完毕

M433：刀具断刀检测

M462：托盘号传送

4. 常用算术

加法：#i=#j+#k

减法：#i=#j-#k

乘法：#i=#j*#k

除法：#i=#j/#k

正弦：#i=SIN[#j]

反正弦：#i=ASIN[#j]

余弦：#i=COS[#j]

反余弦：#i=ACOS[#j]

正切：#i=TAN[#j]

反正切：#i=ATAN[#j]

平方根：#i＝SQRT[#j]

觉对值：#i＝ABS[#j]

舍入：#i＝ROUND[#j]

上取整：#i＝FIX[#j]

下取整：#i＝FUP[#j]

自然对数：#i＝LN[#j]

指数函数：#i＝EXP[#j]

或：#i＝#jOR#k

异或：#i＝#jXOR#k

与：#i＝#AND#k

从BCD转为BIN：#i＝BIN[#j]

从BIN转为BCD：#i＝BCD[#j]

5. 逻辑运算符

EQ：等于

NE：不等于

GT：大于

GE：大于等于

LE  :小于等于

LT：小于

CBNPCD刀具加工硬质合金轧辊的经验

CBNPCD刀具加工硬质合金轧辊的经验

硬质合金轧辊因其优异的性能，被广泛用于钢铁行业，其硬度非常高。关于硬质合金轧辊的切削加工，选用CBN/PCD刀具，可有用替代磨削工艺提高出产功率，以下是华菱超硬CBN/PCD刀具切削加工硬质合金轧辊时的经历关键。

一、选择规矩

1、看硬度：

（1）硬度小于HRA90的硬质合金轧辊，可选择HLCBN商标或BNK30商标CBN刀具进行大余量车削，此商标CBN刀具是CBN微粉整体烧结而成的块状材料，没有合金衬底，因为选用非金属作为粘合剂，高温红硬性优异，大余量车削硬质合金轧辊，刀具不碎裂、不烧商。

（2）硬度大于HRA90的硬质合金轧辊，现已超过了CBN刀具的可加工规模，一般选择CDW025商标PCD刀具或选用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削。

一般硬度越高，材料越脆，硬质合金被切削时在切出边沿“掉渣或崩缺”导致工件报废，所以关于高硬度材料切削比较慎重，可提早做倒角加工，又或许选用准确预留精磨余量加以逃避。

2、看加工余量和加工办法：

（1）硬质合金轧辊加工外外表或车R3以上的槽，关于加工余量大的，一般先用HLCBN商标或BNK30商标CBN刀具粗加工，然后再用砂轮磨削（树脂结合剂金刚石砂轮磨外圆或平面，轧辊孔型开槽等成型磨削一般选用电镀或金属结合剂金刚石砂轮）。

关于加工余量小的，可以直接用砂轮进行磨削，或许选用PCD刀具进行仿形加工（如倒角工序和切槽等成型工序可选择定制金刚石刀具）。

（2）硬质合金轧辊月牙槽刻肋加工时，选用CDW025金刚石雕铣刀（又称为飞刀，旋铣刀）。

轧辊分新制和修磨，以上办法不只适宜硬质合金轧辊厂新制轧辊时参考，也可用作钢厂修磨硬质合金轧辊使用。

二、注意事项

1、切削参数的选择：

选用HLCBN商标或BNK30商标CBN刀具加工硬质合金轧辊时，切削速度Vc≤35m/min；吃刀深度ap≤0.8mm；进给量Fr=0.25-1mm/r（具体依据刀具形状和加工粗糙度选择，尽量取大值），干切。假如选用PCD刀具加工，吃刀深度（ap）值主张更小一点。

选用CDW025商标PCD刀具仿形车削、开槽加工硬质合金轧辊时，进给量Fr值主张0.1-0.2mm/r；或0.05-0.1mm/r，可加切削液。

2、刀具刃口处理：

在加工硬质合金轧辊时，或许会对刀具进行钝化处理，所谓的钝化处理就是为了处理刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值减少或消除，到达油滑平坦，既尖锐坚固又经用的目的。但钝化处理不能太大，因为钝化后刀具刃口接触面变大，切削阻力也随之增大，硬质合金轧辊归于硬脆材料，简单构成崩块，危害工件。

一同刀具刃口也不能过火尖锐，过火尖锐会降低刀具的使用寿命，因此购买刀具前，尽量和华菱超硬刀具工程师进行交流，以便选择愈加合理的刀具刃口参数。

对于金属切削加工零件资料来说,除了可以满意制品的功能,并可以通过后续加工，满意对其装饰性、耐蚀性、导电性等性能要求外，还希望它可以有杰出的切削加工特性。　　工件资料的切削加工性是指在必定切削条件下，工件资料被切削的难易程度。为了对各种资料的切削加工性进行比较，用相对加工性Kr来表明。　　它是以切削抗拉强度σb=0.735Gpa 的45钢，耐用度T=60min时的切削速度υ060为基准，与切削其它资料时的υ60的比值，即Kr=υ60/υ060 。　　当Kr>1 时，该资料比45钢容易切削，切削性能好；当Kr<1 时，该资料比45钢难切削，切削性能差。常驻机构用资料的切削加工性，根据相对加工性Kr的巨细分为8 级，如下表所列。 零件毛坯的挑选和加工余量

1.零件毛坯的挑选　　毛坯品种的挑选决定于零件的资料、形状、出产性质以及出产中获得的可能性。毛坯可以选用下列几种：轧制资料（截面为圆形、六角形或正方形等的棒料、板料以及带料等）和成型毛坯（铸件、锻件以及冲压件等）。

2.毛坯的加工余量　　机械加工中毛坯尺寸与竣工零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量。加工余量的巨细取决于加工过程中各个工步应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规则的公称尺寸之间的误差数值。

3.工序间的加工余量　　1) 应选用蕞小的加工余量，以求缩短加工时间，下降零件的制造费用；

2) 应保证各工序有充分的加工余量，能在后的工序中保证图纸所要求的精度及外表粗糙度；

3) 应考虑到零件热处理时引起的变形；

4) 应考虑加工零件时所选用的设备及加工办法，以及零件在加工过程中可能发生的变形；

5) 应考虑到被加工零件的巨细，零件愈大则所要求的加工余量也应愈大。

4.挑选工序间工序公役的准则　　1) 公役不应超出经济的加工精度范围；

2) 挑选公役时应考虑到加工余量的巨细，公役的边界决定加工余量的极限尺寸；

3) 挑选公役时应根据零件的后精度；

4) 挑选公役时应考虑出产批量的巨细，对单件小批量出产的零件答应挑选大的数值。螺纹设计加工

1.一般螺纹的加工办法　　一般外螺纹的加工办法主要有：板牙加工、螺纹铣刀铣削加工、螺纹搓丝板和滚丝轮滚扎加工。一般内螺纹的加工办法主要有：丝锥加工、螺纹铣刀铣削加工。

2.一般螺纹加工常用数据一般螺纹的标记

螺纹公役带代号的标示在螺纹代号之后，中心用“-”分隔。如果螺纹的中径公役带代号不同，则别离注出。　　前者表明中径公役带，后者表明顶径公役带。如果中径公役带与顶径公役带代号相同，则只标示一个代号。例如：M10-5g6g，M10×1-6H。　　内、外螺纹装配在一起，其公役带代号用斜线分隔，左面表明内螺纹公役带代号，右边表明外螺纹公役带代号。例如：M20×2-6H/6g；M20×2左-6H/5g6g。　　一般情况下，不标示螺纹旋合长度，其螺纹公役带按中等旋合长度确定。必要时，在螺纹公役带代号之后加注旋合长度代号S或L，中心用“-”分隔。例如：M10-5g6g-S，M10-7H-L。【金属加工微信，内容不错，值得重视！】　　【螺纹公役带三组旋合长度别离表明为：S（短）、N（中）、L（长）】。特殊需要时，可注明旋合长度的数值，中心用“-”分隔。例如：M20×2-5g6g-40。　　一般螺纹公役带的选用及精度等级英制螺纹的尺寸系列