偏心配合件的车削加工工艺分析
偏心配合件的车削加工工艺分析[20200123165719]
摘要
随着现代制造业的发展，数控技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域，尤其在机械制造业中应用十分的广泛。而中国作为一个制造业的大国，掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相当重要的。我国每年都会有各种各样的数控技能大赛，这是为国家选拔技术型人才，也是对数控技术越来越进步的表现。
车削加工中常见的配合有内外螺纹配合、孔轴配合、内外圆锥配合、偏心配合等。由于同轴度的精度影响到配合件的装配和使用性能,所以在加工中,除了要控制单个零件尺寸精度、表面粗糙度外,往往还要对各配合件的同轴度提出要求。正常情况下,没有偏心配合要求的两个零件同轴度要求相对容易控制,即每个单件尽量在一次装夹中完成加工,利用基准重合原则保证装配后同轴度要求。而偏心配合件由于有偏心要求,每个单件都至少需要两次装夹才能加工出偏心结构,即使每个单件都能保证各自精度,但将两单件装配后同轴度要求往往不能很好控制。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:偏心配合件、加工工艺、装夹方法
引言 1
一、偏心工件的车削加工的简介 2
（一）、偏心工件的车削加工方法 2
（二）、加工偏心件的加工方法分析 2
二、零件图的分析 6
（一）、零件实体图和图纸 6
（二）、偏心工件类零件的工艺分析 7
（三）、毛坯的选择 8
（四）、定位基准的选择 9
（五）、加工方法的选择和加工顺序的安排 10
（六）、机床与工艺设备的选择 10
（七）、刀具材料的选择 11
（八）、切削用量的选择 12
（九）、零件车削程序 12
（十）、加工工艺过程卡片 14
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
回顾即将过去的20世纪，人类取得的每一项重大科技成果，无不与制造技术，尤其与超精密加工技术密切相关。在某种意义上，超精密加工担负着支持最新科学发现和发明的重要使命。超精密加工技术在航天运载工具、武器研制、卫星研制中有着极其重要的作用。有人对海湾战争中美国及盟国武器系统与超精密加工技术的关系做了研究，发现其中在间谍卫星、超视距空对空攻击能力、精确制导的对地攻击能力、夜战能力和电子对抗技术方面，与超精密加工技术有密切的关系。可以说，没有高水平的超精密加工技术，就不会有真正强大的国防。
超精密车床要求其数控系统具有高编程分辨率（1nm）和快速插补功能（插补周期0.1ms）。基于PC机和数字信号处理芯片（DSP）的主从式硬件结构是超精密数控的潮流，如美国的NAN OPATH和PRECITECHS ULTRAPATH TM都采用了这一结构。数控系统的硬件运动控制模块（PM AC）开发应用越来越广泛，使此类数控系统的可靠性和可重构性得到提高。我国国防科技大学研制开发的YH－1型数控系统采用ASW－824工业一体化PC工作站为主机，用ADSP2181信号处理器模块构成高速下位伺服控制器。
为保证超精密车床有足够的定位精度和跟踪精度，数控系统必须采用全闭环结构，高精度运动检测是进行全闭环控制的必要条件。双频激光干涉仪具有高分辨率（如ZYGO AX10MTM 2/20分辨率为1.25nm）与高稳定性，测量范围大，适合作车床运动线位移传感器使用。但是双频激光干涉仪对环境要求过于苛刻，使用和调整非常困难，使用不当会大大降低精度。根据我们的使用经验，德国Heidenhain公司生产的光栅尺更适合超精密车床运动检测，如该公司LI P401,材料长度220mm，分辨率为2nm，采用Zerodur材料制成几乎达到零膨胀系数（0.1ppm/k），动静尺间隙为0.6±0.1mm，对环境要求低，安装和使用方便，如Nanoform2500和Opt imum2400超精密车床都使用了Heidenhain光栅尺。
在数控软件方面，开放性是一个发展方向。国外有关开放性数控系统的研究有欧共体的OS ACA、美国的OMAC和日本的OSEC。我国国防科技大学在此基础上提出了构件化多自由度运动控制软件，可根据车床成形系统的布局任意组装软件，符合车床模块化发展的方向
一、偏心工件的车削加工的简介
（一）、偏心工件的车削加工方法
外圆与外圆轴线平行但不重合称为偏心轴，一般在机械传动中将回转运动变为直线往复运动或是将直线运动变为回转运动我们一般采用偏心轴或曲轴来实现的。
偏心类工件是轴线与轴线平行但不重合的工件其中外圆与外圆偏心的工件称为偏心工件内孔与外圆的工件称为偏心套，轴线之间的距离称为偏心距。车削加工偏心类工件的方法很多，如三爪自定心卡盘车削法。四爪单动卡盘车削法、双重卡盘车削法、花盘车削法、偏心卡盘车削法、两顶尖车削法和专用夹具车削法。偏心工件工件在机械加工中比较常见，属于轴类零件中比较难加工的，常见的车削加工方法有三爪车削法、四爪车削法、花盘车削法、三爪微调车削法和专用夹具车削法。
偏心加工原理：主要是在装夹方面采取措施，即把需要加工偏心部分的轴线找正与主轴旋转轴线相重合。
（二）、加工偏心件的装夹方法分析
加工偏心回转体类零件的常用装夹方案有：用四爪单动卡盘装夹、用三爪自定心卡盘装夹；其他还有很多不常用的夹具：两顶尖装夹、用偏心卡盘装夹；专用夹具适合大规模的生产。在这里我就对我们常用的夹具进行分析和简介。
1． 三爪自定心卡盘加垫法
偏心轴车削第一种方法为三爪自定心卡盘加垫片法。此种方法使用较普遍。适用于轴类零件的加工，特别适用于偏心孔盘状零件的加工。工艺方法和双顶尖法的前几道工序均一致，铣端面并钻中心孔和偏置的中心孔，为车削同心、偏心外圆时作准备。车削偏心轴的偏心外圆时的工艺方法如图1-1所示，在三爪自定心卡盘上任一个卡爪，在卡爪与工件 D圆柱面之间垫上一块厚度预先计算好的垫片，垫片厚度可按公式计算：
= 1.5 +
= 1.5
= | – |
式中 ----- 垫片厚度
----- 工件偏心距
----- 试车后实测工件偏心距
----- 修正系数
----- 试车后偏心距的误差值
图1-1 三爪自定心卡盘加垫片法图示
下面以图1-1所示的工件为例来说明一下垫片厚度的整个计算过程。
D = 35mm， d = 20mm， = 3mm，则 = 1.5 + = 1.5×3 + = 4.5 + ，按照计算厚度1.5×3mm = 4.5mm，预选4.5mm厚度垫片在卡爪上垫好后试车，测出试车后的实测偏心距为 = 2.85mm， = | – | = 3 – 2.85 = 0.15(mm), = 1.5 = 1.5 ×0.15 = 0.225(mm)， = 1.5 + = 1.5 ×3 + 0.23 = 4.73(mm), 4.73mm 就是修正后的垫片厚度 ，也就是图1所示的工件采用三爪自定心卡盘加垫片法车削时要加的垫片厚度。
三爪卡盘加垫片装夹车削偏心工件类工件，此方法从理论上非常正确，但在实际应用中操作性很差，具有以下缺陷。
1）虽明确了垫块的厚度尺寸和轴向长度尺寸，但其材料、加工要求不同也严重影响了加工精度，大多数满足不了加工要求;
2）找正偏心工件类工件轴线平行度时，必须找正最高侧面母线或最低侧母线与主轴轴线平行，费时费工又不一定取得很好的效果；
3）实测偏心距，百分表最高侧母线与最低侧母线之间的读数差的一半即是偏心距，也就是说百分表触及最高侧母线和最低侧母线的位置误差直接影响偏心距的测量精度，从而直接影响弓箭的加工精度；
摘要
随着现代制造业的发展，数控技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域，尤其在机械制造业中应用十分的广泛。而中国作为一个制造业的大国，掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相当重要的。我国每年都会有各种各样的数控技能大赛，这是为国家选拔技术型人才，也是对数控技术越来越进步的表现。
车削加工中常见的配合有内外螺纹配合、孔轴配合、内外圆锥配合、偏心配合等。由于同轴度的精度影响到配合件的装配和使用性能,所以在加工中,除了要控制单个零件尺寸精度、表面粗糙度外,往往还要对各配合件的同轴度提出要求。正常情况下,没有偏心配合要求的两个零件同轴度要求相对容易控制,即每个单件尽量在一次装夹中完成加工,利用基准重合原则保证装配后同轴度要求。而偏心配合件由于有偏心要求,每个单件都至少需要两次装夹才能加工出偏心结构,即使每个单件都能保证各自精度,但将两单件装配后同轴度要求往往不能很好控制。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:偏心配合件、加工工艺、装夹方法
引言 1
一、偏心工件的车削加工的简介 2
（一）、偏心工件的车削加工方法 2
（二）、加工偏心件的加工方法分析 2
二、零件图的分析 6
（一）、零件实体图和图纸 6
（二）、偏心工件类零件的工艺分析 7
（三）、毛坯的选择 8
（四）、定位基准的选择 9
（五）、加工方法的选择和加工顺序的安排 10
（六）、机床与工艺设备的选择 10
（七）、刀具材料的选择 11
（八）、切削用量的选择 12
（九）、零件车削程序 12
（十）、加工工艺过程卡片 14
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
回顾即将过去的20世纪，人类取得的每一项重大科技成果，无不与制造技术，尤其与超精密加工技术密切相关。在某种意义上，超精密加工担负着支持最新科学发现和发明的重要使命。超精密加工技术在航天运载工具、武器研制、卫星研制中有着极其重要的作用。有人对海湾战争中美国及盟国武器系统与超精密加工技术的关系做了研究，发现其中在间谍卫星、超视距空对空攻击能力、精确制导的对地攻击能力、夜战能力和电子对抗技术方面，与超精密加工技术有密切的关系。可以说，没有高水平的超精密加工技术，就不会有真正强大的国防。
超精密车床要求其数控系统具有高编程分辨率（1nm）和快速插补功能（插补周期0.1ms）。基于PC机和数字信号处理芯片（DSP）的主从式硬件结构是超精密数控的潮流，如美国的NAN OPATH和PRECITECHS ULTRAPATH TM都采用了这一结构。数控系统的硬件运动控制模块（PM AC）开发应用越来越广泛，使此类数控系统的可靠性和可重构性得到提高。我国国防科技大学研制开发的YH－1型数控系统采用ASW－824工业一体化PC工作站为主机，用ADSP2181信号处理器模块构成高速下位伺服控制器。
为保证超精密车床有足够的定位精度和跟踪精度，数控系统必须采用全闭环结构，高精度运动检测是进行全闭环控制的必要条件。双频激光干涉仪具有高分辨率（如ZYGO AX10MTM 2/20分辨率为1.25nm）与高稳定性，测量范围大，适合作车床运动线位移传感器使用。但是双频激光干涉仪对环境要求过于苛刻，使用和调整非常困难，使用不当会大大降低精度。根据我们的使用经验，德国Heidenhain公司生产的光栅尺更适合超精密车床运动检测，如该公司LI P401,材料长度220mm，分辨率为2nm，采用Zerodur材料制成几乎达到零膨胀系数（0.1ppm/k），动静尺间隙为0.6±0.1mm，对环境要求低，安装和使用方便，如Nanoform2500和Opt imum2400超精密车床都使用了Heidenhain光栅尺。
在数控软件方面，开放性是一个发展方向。国外有关开放性数控系统的研究有欧共体的OS ACA、美国的OMAC和日本的OSEC。我国国防科技大学在此基础上提出了构件化多自由度运动控制软件，可根据车床成形系统的布局任意组装软件，符合车床模块化发展的方向
一、偏心工件的车削加工的简介
（一）、偏心工件的车削加工方法
外圆与外圆轴线平行但不重合称为偏心轴，一般在机械传动中将回转运动变为直线往复运动或是将直线运动变为回转运动我们一般采用偏心轴或曲轴来实现的。
偏心类工件是轴线与轴线平行但不重合的工件其中外圆与外圆偏心的工件称为偏心工件内孔与外圆的工件称为偏心套，轴线之间的距离称为偏心距。车削加工偏心类工件的方法很多，如三爪自定心卡盘车削法。四爪单动卡盘车削法、双重卡盘车削法、花盘车削法、偏心卡盘车削法、两顶尖车削法和专用夹具车削法。偏心工件工件在机械加工中比较常见，属于轴类零件中比较难加工的，常见的车削加工方法有三爪车削法、四爪车削法、花盘车削法、三爪微调车削法和专用夹具车削法。
偏心加工原理：主要是在装夹方面采取措施，即把需要加工偏心部分的轴线找正与主轴旋转轴线相重合。
（二）、加工偏心件的装夹方法分析
加工偏心回转体类零件的常用装夹方案有：用四爪单动卡盘装夹、用三爪自定心卡盘装夹；其他还有很多不常用的夹具：两顶尖装夹、用偏心卡盘装夹；专用夹具适合大规模的生产。在这里我就对我们常用的夹具进行分析和简介。
1． 三爪自定心卡盘加垫法
偏心轴车削第一种方法为三爪自定心卡盘加垫片法。此种方法使用较普遍。适用于轴类零件的加工，特别适用于偏心孔盘状零件的加工。工艺方法和双顶尖法的前几道工序均一致，铣端面并钻中心孔和偏置的中心孔，为车削同心、偏心外圆时作准备。车削偏心轴的偏心外圆时的工艺方法如图1-1所示，在三爪自定心卡盘上任一个卡爪，在卡爪与工件 D圆柱面之间垫上一块厚度预先计算好的垫片，垫片厚度可按公式计算：
= 1.5 +
= 1.5
= | – |
式中 ----- 垫片厚度
----- 工件偏心距
----- 试车后实测工件偏心距
----- 修正系数
----- 试车后偏心距的误差值
图1-1 三爪自定心卡盘加垫片法图示
下面以图1-1所示的工件为例来说明一下垫片厚度的整个计算过程。
D = 35mm， d = 20mm， = 3mm，则 = 1.5 + = 1.5×3 + = 4.5 + ，按照计算厚度1.5×3mm = 4.5mm，预选4.5mm厚度垫片在卡爪上垫好后试车，测出试车后的实测偏心距为 = 2.85mm， = | – | = 3 – 2.85 = 0.15(mm), = 1.5 = 1.5 ×0.15 = 0.225(mm)， = 1.5 + = 1.5 ×3 + 0.23 = 4.73(mm), 4.73mm 就是修正后的垫片厚度 ，也就是图1所示的工件采用三爪自定心卡盘加垫片法车削时要加的垫片厚度。
三爪卡盘加垫片装夹车削偏心工件类工件，此方法从理论上非常正确，但在实际应用中操作性很差，具有以下缺陷。
1）虽明确了垫块的厚度尺寸和轴向长度尺寸，但其材料、加工要求不同也严重影响了加工精度，大多数满足不了加工要求;
2）找正偏心工件类工件轴线平行度时，必须找正最高侧面母线或最低侧母线与主轴轴线平行，费时费工又不一定取得很好的效果；
3）实测偏心距，百分表最高侧母线与最低侧母线之间的读数差的一半即是偏心距，也就是说百分表触及最高侧母线和最低侧母线的位置误差直接影响偏心距的测量精度，从而直接影响弓箭的加工精度；
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