图1 压力机主轴零件图

1 零件分析

（1）零件图纸如图1所示，其材质为12Cr钢，毛坯为锻压出来的。锻压后密度增加，内部组织发生变化，对加工工艺、切削用量以及其他相关因素在工艺及加工上增加了难度。

（2）此零件为轴类零件，在零件图中观察到外轮廓由直线构成，且长度相对于直径来说较长，以零件加工工艺需要制定对刀点和安全换刀点，使用机床坐标系确定工件原点，进行数控加工程序编制，最后校验程序并且加工。

2 工艺分析

（1）零件左右两侧均有φ85mm的外圆、25mm的键槽和M20X2的螺纹，右侧安装带轮，左侧安装压力机主轮 ，左右两侧φ95mm处安装轴承。其工作原理是带轮带动主轴、轴承和主轮，也就是说两处轴承位置和主轮位置要一次加工到尺寸才能保证同轴度，关键位置是两侧φ95mm装轴承处和左侧φ85mm装主轮处。

（2）零件图纸上标注的同轴度、圆跳动整体公差为0.025mm，而且零件各部位的直径公差为0.03mm。

3 零件加工准备

（1）毛坯选择

轴类零件的毛坯通常为圆棒料，其材料可选锻件和铸件。其中，锻件适用于零件强度较高、形状较简单的零件；铸件适用于形状复杂的毛坯。

钢制零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢制棒料和铸钢件。根据图1所示轴的结构形状和轮廓尺寸，所以采用铸件，毛坯尺寸为φ135X562mm。

（2）机床选择

数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面和螺纹等的切削加工。根据零件的工艺要求及主轴的配置要求，可以选用CKA6150型号卧式数控车床。该车床刀架上最大工件回转直径280mm，最大车削长度1500mm。此车床配有普通尾座，适合车削较长的轴类零件。

（3）选择切削参数

1）确定主轴转速。主轴转速应根据工艺系统允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。根据本零件的加工要求，并结合工件材料，刀具材料选择涂层硬质合金刀具。车削外圆时粗加工转速选择800r／min，精加工转速选择1200r／min。因加工内孔螺纹时使用中心架，切削力不大，故转速采用600r／min，加工内孔时也使用中心架，所以采用600 r／min，比较容易达到加工要求。

2）选择进给速度。粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度，可按公式计算，即

Vf=f*n

式中f为进给量，单位为mm／r；n为主轴转速，单位为r／min。粗车时，进给速度一般取100～120mm/min，精车时进给速度一般取80～100mm/min。

（4）夹具选择

夹具的选择不仅要满足加工细长阶梯轴各部分的需要，同时还要和所选用的机床配套。本主轴加工时夹具的选择需要考虑以下几方面：

1）粗、精车时选用通用夹具，即自定心卡盘。

2）机床中心架是加工长轴类零件的辅助工具。

3）钻卡头。加工零件时用于钻中心孔。

（5）刀具选择

根据零件的轮廓特点确定需用7把刀、刃具，分别为95°右偏外圆粗车刀、95°右偏外圆精车刀、95°左偏外圆精车刀、内孔右偏刀、内螺纹车刀、A5 mm中心钻和φ16mm钻头。

（6）量具选择

1）粗车时采用测量规格为0～200mm的游标卡尺

2）半精车和精车时，不仅需要用游标卡尺测量，还需要外径千分尺，规格为75～100mm、125～150 mm，分度值为0．01 mm。

4 简述加工过程

（1）零件右侧轮廓加工

1）装夹毛坯左侧，确保工件伸出长度大于130mm，加工右侧，用A5中心钻钻中心孔后换顶尖顶住工件锁紧。装夹工件时，工件的端面要和卡盘端面靠紧后找正工件，锁紧卡爪。

2）用95°右偏外圆粗车刀粗加工零件右侧φ85、φ95、φ130mm，留加工余量2mm。对刀零点应在零件右端面，注意换刀时不要与顶尖、工件发生干涉。

3）将中心架安装在机床上调试合格后锁紧，顶尖撤回至安全位置，换φ16mm钻头钻孔深40mm，换内孔右偏刀加工M20螺纹底孔和60°锥面，换内孔螺纹右偏刀加工M20X2的螺纹至尺寸。

4）撤掉中心架，用顶尖顶住60°锥面锁紧，换95°右偏外圆精车刀精加工零件右侧φ85mm和φ130mm及倒角C1，留加工余量0.5mm，主轴停止。等工件冷却后再次加工到尺寸。其他部位不加工

（2）零件左侧轮廓加工

1）掉头垫铜皮装夹零件右侧φ85mm外圆处，同时把中心架安装到机床上，位于φ130mm外圆处调试合格后锁紧，调试中心架时用千分表测量φ95和φ130外径的圆跳动，保证其误差＜0.025mm后将卡盘锁紧。用A5中心钻钻中心孔，然后用顶尖顶住工件锁紧，撤掉中心架。

2）换右偏外圆粗车刀粗加工零件左侧φ85mm和φ95mm直径，留加工余量2mm。

3）将中心架安装在机床上，位于零件左侧φ85mm外圆靠近左侧端面处，调试合格并锁紧，将顶尖撤回机床安全位置，换内孔右偏刀加工M20螺纹底孔和60°锥面，换内孔右偏螺纹车刀加工M20X2的螺纹至尺寸。

4）撤掉中心架，用顶尖顶60°锥面并锁紧。换右偏外圆精车刀精加工φ85mm和φ95mm直径，留加工余量0.5mm，再换左偏外圆精车刀精加工零件右侧φ95mm直径处，留加工余量0.5mm（留0.5mm的余量不加工是为了保证工件整体温度平衡，防止在温度不平衡的情况下加工到尺寸时工件因热胀冷缩尺寸发生变化）。

（3）零件左侧右侧精加工

待工件冷却后，换右偏外圆精车刀精加工零件左侧φ85mm和φ95mm直径及倒角C1至图纸尺寸，再换左偏外圆精车刀精加工右侧φ95mm直径及倒角C1至尺寸。

5 零件检测

切削结束后，不要急于取下零件，而应在机床上对其进行检测，按图纸要求进行测量。

（1）用外径千分尺测量各部位外径尺寸是否符合图纸要求。

（2）用磁力表测量零件的圆跳动和同轴度。

结语

好的机械加工工艺可以提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本、优化生产流程、增强产品竞争力、促进企业技术创新和增强生产稳定性，助力企业在激烈的市场竞争中取得成功，对企业的发展具有深远影响。

参考文献

[1]黄添彪.数控机床加工工艺分析与设计[M].经济科学出版社,2015.

[2]郭丽梅.浅谈中心架和跟刀架加工长轴的使用方法 生物技术世界 12(2014):1.

[3]李泽军. 基于长轴工件的车削加工工艺 教育教学论坛 27(2011):2.