论文部分内容阅读
[摘 要]轴类零件中偏心轴是一种特殊的轴。是轴类零件中加工难度较大的一种。其加工难度比普通轴类零件要大很多。偏心轴的加工，特别是细长偏心轴的加工，可以反映一个企业的机械加工能力。镍基合金是一种具有高强度、高韧性和高耐磨性的难加工材料，越来越多的应用到轴类零件上。
[关键词]偏心轴 镍基合金 变形 基准
中图分类号：P326 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0051-01
前言
偏心轴类零件很多，本次研究偏心轴及其斜孔加工工艺以D00293648为例，通过研究D00293648偏心轴及其偏心斜孔加工工艺，以解决其他类似零件相同的问题，为其他零件的加工工艺提供参考和借鉴。
一、零件介绍：
D00293648偏心轴材料为镍合金NICKEL ALL0Y718的棒料。零件总长841.248mm，最大外径为Φ116.713mm，零件中间有Φ46.99偏心孔，偏心孔靠大头端有6°斜孔，斜孔直径Φ46.99，斜孔与Φ46.99偏心孔相交。
二、加工中存在的问题及分析
D00293648偏心轴偏心内孔与斜孔的位置基准，也就是零件两端外圆的基准找正与修正，是加工该零件的基础。如何找正与修正该位置基准是零件加工的关键，需要解决的主要问题。其余内容的加工都是建立在该基准之上。
加工分析：
1.深孔钻加工的偏心阶梯内孔进出口偏差较大，且2个偏心阶梯内孔不同轴。如何保证偏心内孔及斜孔的位置度，需要一个工艺方法。
2.修正外圆基准前需找正内孔，按照设计图要求的偏心量修正外圆基准。但找正孔内端的阶梯内孔时增加了不小的难度。
3.斜孔加工前找正也同样困难。因为斜孔的起点基准在内孔端面，加工时没合适的坐标基准找正。
4.零件材料镍合金NICKEL ALLOY 718，主要成分：镍50-55%，含铬17-21%，含锰2.8-3.3%等。零件材料硬度高，难加工。铣削力大，在加工应力作用下，零件容易变形。
5.零件端面孔直径较小，孔较深，冷却效果差，产生的切屑难以及时排出，刀具磨损严重。
三、加工工艺方案
1.加工偏心孔
使用偏心套加工偏心孔方法最可靠最经济，是偏心轴类零件加工的关键。先在零件两端面各加工一个偏心孔，在卧式加工中心上钻两个偏心孔作为深孔钻加工偏心孔的引导孔，孔口倒角作为顶尖孔。
2.组合工艺套
偏心轴及其偏心斜孔加工工艺分析轴类零件中偏心轴是一种特殊的轴。是轴类零件中加工难度较大的一种。其加工难度比普通轴类零件要大很多。偏心轴的加工，特别是细长偏心轴的加工，可以反映一个企业的机械加工能力。镍基合金是一种具有高强度、高韧性和高耐磨性的难加工材料，越来越多的应用到轴类零件上。
[关键词]偏心轴 镍基合金 变形 基准
中图分类号：P326 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0051-01在零件中间位置组合工艺套，再用两顶尖装夹在车床上将工艺套车成偏心套，零件两端9.5范围内也车成偏心圆。偏心圆及偏心套供深孔钻装夹使用。
3.加工偏心阶梯孔在数控深孔钻床上支撑偏心套，装夹和支靠零件偏心外圆，加工偏心阶梯通孔，先加工Φ31.75的偏心通孔，然后再钻Φ46.7偏心阶梯内孔。
4.修正外圆基准
深孔钻加工完阶梯深孔后，阶梯深孔相对外圆的位置度一般较差，尤其在深孔出口端的位置度会大于0.5，
如下图示，偏心阶梯孔Φ46.7及Φ31.75已加工完。这时，阶梯孔Φ31.75中心线与基准A-B极少重合。
为了保证偏心孔与外圆有严格的偏心距3.81，必须修正零件2端外圆基准。
这样就需要找正零件Φ46.7阶梯内孔的进出口端位置，？根据其位置来修正外圆，按照修正后的外圓基准加工外圆型面.这样，通过修外圆基准来保证偏心孔的偏心距3.81。（如图1）
4.1 找正措施方法
如图示，在卧式加工中心上，找正基准A及基准B，从而按要求的偏心量修正2端外圆Φ119，使外圆基准与偏心孔基准的偏心量满足图纸要求。图示基准A-B中的B基准在孔出口处，用杠杆百分表很容易找正，基准A-B中的A基准在图示阶梯孔内，目前市场上所有的杠杆百分表杠杆表头都不够长，伸不到阶梯孔内A基准处，因而在没有使用专用工装时，就很难找到基准A-B的A基准。
4.2 设计专用找正工装
在卧式加工中心上找正零件出口端阶梯内孔的坐标，如图所示阶梯孔ΦA坐标，根据其实际坐标来修正外圆，从而确定外圆的基准。
5.外圆型面及内孔型面加工
外圆基准按照设计图的偏心量修正后；根据修正的外圆基准A及B，加工其余外圆型面及内孔型面。外圆及内孔型面按通常的数车及数铣方法加工，在此不再详细介绍。
6.零件斜孔加工零件斜孔的加工
因为零件斜孔起点在内孔端面，加工时没有可以找正的基准，找正同样困难，需要创造一个找正基准。应用专用工装，机床才能寻找到零件待加工的斜孔起点坐标。
借助专用工装，辅助寻找零件待加工的斜孔坐标，如图2所示，
在卧式加工中心上应用该专用工装辅助，寻找零件待加工的斜孔起点坐标，通过专用工装很容易找到该斜孔起点K，上图所示。通过专用工装计算出该斜孔起点K到G56坐标系原点的距离。数控加工该斜孔就显得非常简单。
四、难加工材料加工及措施
镍合金高温合金材料难加工
◇切削力大，为普通钢材的2～4倍，◇切削温度高，◇塑性变形大，◇加工硬化严重，◇刀具易磨损
1.镍基高温合金，铣削力大，切削温度高，因此强有力的冷却非常重要，冷却液对准刀具刀尖，冷却液要连续且充分。
2.不对称铣削，在加工应力作用下零件变形大。在型面铣削加工过程中，需要增强零件装夹刚性，采用中心架支撑。
加工过程如果零件产生了太大的变形，就需要进行校正。进行校直后才能进行精加工。
3.加工硬化严重，刀具易磨损。
粗加工铣削外圆型面时，我们发现如果粗加工用刀具每齿切削量小于0.05，切削区就容易形成加工硬化，这时刀片容易磨损，更换刀片频率高。？？为避免加工中材料硬化，减少刀具损耗，加工时刀具对应选择大进给，适当降低刀具线速度。
优先选择快进给刀具。
4.另外零件端面孔加工也困难，孔的直径较小，孔径较深，冷却效果差，产生的切屑难以及时排出，刀具磨损严重。
优先使用带涂层的整体硬质合金刀具，带涂层刀具可明显延长刀具寿命。
增大刀具锋角可减少刃屑接触长度，降低切削热，改善钻头切削条件，高温合金钻头的锋角推荐135°～140°。
钻小深孔时必须使用啄钻，每啄钻一次后将刀具完全退出零件表面，让冷却液充分冷却钻头并冲走切屑。
[关键词]偏心轴 镍基合金 变形 基准
中图分类号：P326 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0051-01
前言
偏心轴类零件很多，本次研究偏心轴及其斜孔加工工艺以D00293648为例，通过研究D00293648偏心轴及其偏心斜孔加工工艺，以解决其他类似零件相同的问题，为其他零件的加工工艺提供参考和借鉴。
一、零件介绍：
D00293648偏心轴材料为镍合金NICKEL ALL0Y718的棒料。零件总长841.248mm，最大外径为Φ116.713mm，零件中间有Φ46.99偏心孔，偏心孔靠大头端有6°斜孔，斜孔直径Φ46.99，斜孔与Φ46.99偏心孔相交。
二、加工中存在的问题及分析
D00293648偏心轴偏心内孔与斜孔的位置基准，也就是零件两端外圆的基准找正与修正，是加工该零件的基础。如何找正与修正该位置基准是零件加工的关键，需要解决的主要问题。其余内容的加工都是建立在该基准之上。
加工分析：
1.深孔钻加工的偏心阶梯内孔进出口偏差较大，且2个偏心阶梯内孔不同轴。如何保证偏心内孔及斜孔的位置度，需要一个工艺方法。
2.修正外圆基准前需找正内孔，按照设计图要求的偏心量修正外圆基准。但找正孔内端的阶梯内孔时增加了不小的难度。
3.斜孔加工前找正也同样困难。因为斜孔的起点基准在内孔端面，加工时没合适的坐标基准找正。
4.零件材料镍合金NICKEL ALLOY 718，主要成分：镍50-55%，含铬17-21%，含锰2.8-3.3%等。零件材料硬度高，难加工。铣削力大，在加工应力作用下，零件容易变形。
5.零件端面孔直径较小，孔较深，冷却效果差，产生的切屑难以及时排出，刀具磨损严重。
三、加工工艺方案
1.加工偏心孔
使用偏心套加工偏心孔方法最可靠最经济，是偏心轴类零件加工的关键。先在零件两端面各加工一个偏心孔，在卧式加工中心上钻两个偏心孔作为深孔钻加工偏心孔的引导孔，孔口倒角作为顶尖孔。
2.组合工艺套
偏心轴及其偏心斜孔加工工艺分析轴类零件中偏心轴是一种特殊的轴。是轴类零件中加工难度较大的一种。其加工难度比普通轴类零件要大很多。偏心轴的加工，特别是细长偏心轴的加工，可以反映一个企业的机械加工能力。镍基合金是一种具有高强度、高韧性和高耐磨性的难加工材料，越来越多的应用到轴类零件上。
[关键词]偏心轴 镍基合金 变形 基准
中图分类号：P326 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0051-01在零件中间位置组合工艺套，再用两顶尖装夹在车床上将工艺套车成偏心套，零件两端9.5范围内也车成偏心圆。偏心圆及偏心套供深孔钻装夹使用。
3.加工偏心阶梯孔在数控深孔钻床上支撑偏心套，装夹和支靠零件偏心外圆，加工偏心阶梯通孔，先加工Φ31.75的偏心通孔，然后再钻Φ46.7偏心阶梯内孔。
4.修正外圆基准
深孔钻加工完阶梯深孔后，阶梯深孔相对外圆的位置度一般较差，尤其在深孔出口端的位置度会大于0.5，
如下图示，偏心阶梯孔Φ46.7及Φ31.75已加工完。这时，阶梯孔Φ31.75中心线与基准A-B极少重合。
为了保证偏心孔与外圆有严格的偏心距3.81，必须修正零件2端外圆基准。
这样就需要找正零件Φ46.7阶梯内孔的进出口端位置，？根据其位置来修正外圆，按照修正后的外圓基准加工外圆型面.这样，通过修外圆基准来保证偏心孔的偏心距3.81。（如图1）
4.1 找正措施方法
如图示，在卧式加工中心上，找正基准A及基准B，从而按要求的偏心量修正2端外圆Φ119，使外圆基准与偏心孔基准的偏心量满足图纸要求。图示基准A-B中的B基准在孔出口处，用杠杆百分表很容易找正，基准A-B中的A基准在图示阶梯孔内，目前市场上所有的杠杆百分表杠杆表头都不够长，伸不到阶梯孔内A基准处，因而在没有使用专用工装时，就很难找到基准A-B的A基准。
4.2 设计专用找正工装
在卧式加工中心上找正零件出口端阶梯内孔的坐标，如图所示阶梯孔ΦA坐标，根据其实际坐标来修正外圆，从而确定外圆的基准。
5.外圆型面及内孔型面加工
外圆基准按照设计图的偏心量修正后；根据修正的外圆基准A及B，加工其余外圆型面及内孔型面。外圆及内孔型面按通常的数车及数铣方法加工，在此不再详细介绍。
6.零件斜孔加工零件斜孔的加工
因为零件斜孔起点在内孔端面，加工时没有可以找正的基准，找正同样困难，需要创造一个找正基准。应用专用工装，机床才能寻找到零件待加工的斜孔起点坐标。
借助专用工装，辅助寻找零件待加工的斜孔坐标，如图2所示，
在卧式加工中心上应用该专用工装辅助，寻找零件待加工的斜孔起点坐标，通过专用工装很容易找到该斜孔起点K，上图所示。通过专用工装计算出该斜孔起点K到G56坐标系原点的距离。数控加工该斜孔就显得非常简单。
四、难加工材料加工及措施
镍合金高温合金材料难加工
◇切削力大，为普通钢材的2～4倍，◇切削温度高，◇塑性变形大，◇加工硬化严重，◇刀具易磨损
1.镍基高温合金，铣削力大，切削温度高，因此强有力的冷却非常重要，冷却液对准刀具刀尖，冷却液要连续且充分。
2.不对称铣削，在加工应力作用下零件变形大。在型面铣削加工过程中，需要增强零件装夹刚性，采用中心架支撑。
加工过程如果零件产生了太大的变形，就需要进行校正。进行校直后才能进行精加工。
3.加工硬化严重，刀具易磨损。
粗加工铣削外圆型面时，我们发现如果粗加工用刀具每齿切削量小于0.05，切削区就容易形成加工硬化，这时刀片容易磨损，更换刀片频率高。？？为避免加工中材料硬化，减少刀具损耗，加工时刀具对应选择大进给，适当降低刀具线速度。
优先选择快进给刀具。
4.另外零件端面孔加工也困难，孔的直径较小，孔径较深，冷却效果差，产生的切屑难以及时排出，刀具磨损严重。
优先使用带涂层的整体硬质合金刀具，带涂层刀具可明显延长刀具寿命。
增大刀具锋角可减少刃屑接触长度，降低切削热，改善钻头切削条件，高温合金钻头的锋角推荐135°～140°。
钻小深孔时必须使用啄钻，每啄钻一次后将刀具完全退出零件表面，让冷却液充分冷却钻头并冲走切屑。