双篦齿轴颈的工艺研究
发布时间：2016-02-16郑琪然 李振瑜
（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳 110043）
摘 要：轴颈在结构上突出特点为双篦齿、花键，篦齿刚性差，加工过程中易产生变形，同时尺寸和技术条件多，精度要求高，加工很难保证。经过分析研究，合理安排工艺路线和加工方法，适当调整加工余量，选择合适夹具和刀具及加工参数，严格控制走刀路线，用以减少工件篦齿的变形，加工出合格零件，保证工件加工质量。
关键词：轴颈；篦齿；花键；螺纹；型面加工
轴颈结构复杂，大端外圆和腹板上均有封严篦齿。零件各尺寸精度要求高，技术条件要求严，此外斜孔距腹板篦齿很近，加工时很容易碰到篦齿，难以控制，还有螺纹和花键多项技术要求，这些都为工件加工带来困难。需要制定合理的工艺路线，设计专用车床夹具并优化切削参数，Z终加工出合格的工件。
1 制定工艺前准备
1.1工件图分析
轴颈为双篦齿结构，篦齿距离腹板较近，加工时需严格控制走刀路线。并且零件尺寸严、技术条件多、精度要求高，很多技术条件都在0.01～0.03之间，工件小端还有较严花键和螺纹要求，所以大大增加了加工难度，尺寸和技术条件不易保证。工件三维示意图如图1。
轴颈结构复杂，大端外圆和腹板上均有封严篦齿。零件各尺寸精度要求高，技术条件要求严，此外斜孔距腹板篦齿很近，加工时很容易碰到篦齿，难以控制，还有螺纹和花键多项技术要求，这些都为工件加工带来困难。需要制定合理的工艺路线，设计专用车床夹具并优化切削参数，Z终加工出合格的工件。
1 制定工艺前准备
1.1工件图分析
轴颈为双篦齿结构，篦齿距离腹板较近，加工时需严格控制走刀路线。并且零件尺寸严、技术条件多、精度要求高，很多技术条件都在0.01～0.03之间，工件小端还有较严花键和螺纹要求，所以大大增加了加工难度，尺寸和技术条件不易保证。工件三维示意图如图1。
2 主要表面的加工过程控制
2.1内腔型面的加工
内型面进行粗车、半精车、精车加工，半精车给精车单边留0.7～1mm的余量，用数控车床进行精加工，保证配合尺寸和技术条件，精加工大端内型面，以小端面和外圆为基准，加工前找正工序基准跳动不大于0.01，此工序在数控车床加工，由于加工行程较长，零件结构较复杂，因此分五段程序进行：段先加工大端面和外圆及内止口；其次腹板面；然后利用槽刀加工腹板深槽；之后进行内孔和倒角；Z后将内孔刀杆探长加工深腔及圆角。精加工小端内孔，刀杆长度有限，加工之前需量好刀杆探出长度，并严格控制进刀量。小端为滚齿预留工艺台，内孔加工成锥形，加工滚齿时配合锥形压盖，避免加工滚齿时窜动和方便找正基准。在加工螺纹时将工艺台车掉，保证零件长度尺寸要求。
2.2外型面的加工
外型面同样分别进行粗车、半精车、精车加工，半精车给精车单边留0.7～1mm的余量，用数控车床进行精加工，精车时需控制上刀量并反复进行测量，保证配合尺寸和技术条件，如精车外型面时，以大端面和内孔为基准，压紧小端面，加工前找正大外圆基准跳动不大于0.01，由于零件外型面结构复杂，因此数控加工时分多段程序：先加工外圆和轴向尺寸，有两处配合尺寸，需控制上刀量，并进行反复测量；之后进行腹板深槽的加工，先加工下端，后加工上端，在圆角处进行接刀；Z后加工腹板，腹板结构复杂由两把刀具加工在腹板中间处进行接刀。
2.3大端面孔和腹板斜孔的加工
零件总体型面较为复杂，并且斜孔距离腹板篦齿处距离较近，加工时由里往外进行，但由里往外钻不易保证孔的位置度。孔的加工采用五坐标加工中心进行。然后分别钻孔、扩孔、铰孔。其中钻斜孔时，钻头钻通即可，不易探出过多，以免碰到腹板篦齿处外圆。
2.4小端花键的加工
加工小端外花键时，由于设计结构原因大端内止口端面基准不好装夹，齿深余量大，加工易变形，不好控制。加工时利用专用夹具压紧小端面位置再用顶尖顶住，而零件大端较重易引起零件窜动而打刀，花键很难补加工，会造成零件报废。新做滚齿刀如直接加工也可能造成零件报废。外花键通过以大端面基准支撑内孔同时压盖压紧小端面，再用机床两顶尖顶住夹具，保证零件装夹的稳固。同时加工时控制进刀量，并随时注意观察异常情况，防止出现打刀情况。自设自制滚齿试件，加工零件前先加工滚齿试件，检测合格后再正式加工零件。
2.5螺纹和篦齿的加工
两处螺纹分别在外圆和小端内孔处。车螺纹时，先将滚齿时预留工艺台车掉，之后把螺纹处车到光杆尺寸，Z后加工螺纹。两处篦齿分别在大端外圆和腹板，两处篦齿均较深，因此每处篦齿数控加工时都分为粗车和精车程序：粗车给精车单边留0.2mm的余量，粗车采用刀心编程反复进退刀车削并控制进刀量，防止堆积铁屑，并减少为人操作；精车采用轮廓编程，控制转速和进给量，保证图纸要求的尺寸和技术条件。
结语
经过进行双篦齿轴颈工艺的分析研究，优化工艺路线、加工方法，零件加工符合设计要求，结果表明工艺路线、加工方法可行，为其他类似结构双篦齿轴颈工件的机械加工制造提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]柯明扬主编.机械制造工艺学[M].北京：航空航天大学出版社，19961-185.
[2]汤湘中.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，19881-158.
[3]张幼桢主编.金属切削原理及刀具[M].北京：国防工业出版社，19901-162.
[4]陈日曜主编.金属切削原理（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000.61-185.
2.1内腔型面的加工
内型面进行粗车、半精车、精车加工，半精车给精车单边留0.7～1mm的余量，用数控车床进行精加工，保证配合尺寸和技术条件，精加工大端内型面，以小端面和外圆为基准，加工前找正工序基准跳动不大于0.01，此工序在数控车床加工，由于加工行程较长，零件结构较复杂，因此分五段程序进行：段先加工大端面和外圆及内止口；其次腹板面；然后利用槽刀加工腹板深槽；之后进行内孔和倒角；Z后将内孔刀杆探长加工深腔及圆角。精加工小端内孔，刀杆长度有限，加工之前需量好刀杆探出长度，并严格控制进刀量。小端为滚齿预留工艺台，内孔加工成锥形，加工滚齿时配合锥形压盖，避免加工滚齿时窜动和方便找正基准。在加工螺纹时将工艺台车掉，保证零件长度尺寸要求。
2.2外型面的加工
外型面同样分别进行粗车、半精车、精车加工，半精车给精车单边留0.7～1mm的余量，用数控车床进行精加工，精车时需控制上刀量并反复进行测量，保证配合尺寸和技术条件，如精车外型面时，以大端面和内孔为基准，压紧小端面，加工前找正大外圆基准跳动不大于0.01，由于零件外型面结构复杂，因此数控加工时分多段程序：先加工外圆和轴向尺寸，有两处配合尺寸，需控制上刀量，并进行反复测量；之后进行腹板深槽的加工，先加工下端，后加工上端，在圆角处进行接刀；Z后加工腹板，腹板结构复杂由两把刀具加工在腹板中间处进行接刀。
2.3大端面孔和腹板斜孔的加工
零件总体型面较为复杂，并且斜孔距离腹板篦齿处距离较近，加工时由里往外进行，但由里往外钻不易保证孔的位置度。孔的加工采用五坐标加工中心进行。然后分别钻孔、扩孔、铰孔。其中钻斜孔时，钻头钻通即可，不易探出过多，以免碰到腹板篦齿处外圆。
2.4小端花键的加工
加工小端外花键时，由于设计结构原因大端内止口端面基准不好装夹，齿深余量大，加工易变形，不好控制。加工时利用专用夹具压紧小端面位置再用顶尖顶住，而零件大端较重易引起零件窜动而打刀，花键很难补加工，会造成零件报废。新做滚齿刀如直接加工也可能造成零件报废。外花键通过以大端面基准支撑内孔同时压盖压紧小端面，再用机床两顶尖顶住夹具，保证零件装夹的稳固。同时加工时控制进刀量，并随时注意观察异常情况，防止出现打刀情况。自设自制滚齿试件，加工零件前先加工滚齿试件，检测合格后再正式加工零件。
2.5螺纹和篦齿的加工
两处螺纹分别在外圆和小端内孔处。车螺纹时，先将滚齿时预留工艺台车掉，之后把螺纹处车到光杆尺寸，Z后加工螺纹。两处篦齿分别在大端外圆和腹板，两处篦齿均较深，因此每处篦齿数控加工时都分为粗车和精车程序：粗车给精车单边留0.2mm的余量，粗车采用刀心编程反复进退刀车削并控制进刀量，防止堆积铁屑，并减少为人操作；精车采用轮廓编程，控制转速和进给量，保证图纸要求的尺寸和技术条件。
结语
经过进行双篦齿轴颈工艺的分析研究，优化工艺路线、加工方法，零件加工符合设计要求，结果表明工艺路线、加工方法可行，为其他类似结构双篦齿轴颈工件的机械加工制造提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]柯明扬主编.机械制造工艺学[M].北京：航空航天大学出版社，19961-185.
[2]汤湘中.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，19881-158.
[3]张幼桢主编.金属切削原理及刀具[M].北京：国防工业出版社，19901-162.
[4]陈日曜主编.金属切削原理（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000.61-185.
来源：《中国新技术新产品》2014年第13期