数控车床在孔内键槽加工的应用

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1、数控车床在孔内键槽加工的应用　　摘要：本文阐述数控车床在孔内键槽加工上的应用，以解决因缺少专用孔内键槽加工设备而无法加工孔内键槽的难题。　　关键词：孔内键槽键槽加工数控车床　　键连接是机械传动的重要连接之一。键连接可以实现零件的周向固定，如齿轮、带轮、链轮、联轴器等都是通过键连接实现周向固定，达到传递扭矩的作用。键属于标准件，而键槽则通过机加工得到，轴上键槽是通过铣床铣削加工得到，轮毂孔内键槽主要以拉削、插削的加工形式而得到。拉床、插床就是加工孔内键槽的常用设备。随着机械加工技术的发展，现已有许多种类的键槽加工设备，

2、如孔内键槽加工设备、数控键槽加工设备，这些设备属于键槽加工常用、专业设备，加工效率和加工精度比较高，适合批量生产，但通常只有专业生产齿轮、链轮、带轮、联轴器等零件的厂家才具备这些设备。　　大学、高职、中职等院校由于缺少孔内键槽加工设备，所设计的齿轮、链轮、皮带轮及联轴器等零件的孔内键槽加工比较困难。而数控车床属于工科类院校的教学实训设备，可利用校内有利条件，用数控车床加工孔内键槽。　　一、工艺分析5　　在数控车床上加工孔内键槽与插床的加工一样，也是以插削的形式进行加工。加工前数控车床主轴挂空挡，把需要加工的零件装夹在

3、数控车床的自定心三爪卡盘上，自制的键槽插刀装夹在刀架上，利用数控车床工作台的纵向移动实现键槽的插削加工。在普通车床上也可完成键槽的插削加工，但由于普通车床在键槽的插削加工中插刀退刀不便，刀具返程时与已加工表面有摩擦，刀具易磨损，而且加工效率低。数控车床由数控系统控制工作台，能精确地控制刀具进给和退刀，刀具不易磨损，效率更高，因此应采用数控车床进行加工。利用数控车床的复合固定循环指令G71进行编程及加工，该指令能使刀架上的插刀自动做往复插削和退刀，退刀时插刀与已加工表面可完全脱离，避免刀具磨损及表面粗糙度值升高。　　插

4、削属于间歇切削加工，加工过程有一定的冲击，为保护数控车床的滚珠丝杠副，键槽插削过程应选择较小的背吃刀量（切削深度），背吃刀量ap应小于0.05mm，加工键槽的宽度越大，ap应越小。插削过程是靠数控车床工作台的纵向进给实现插削加工，从保护滚珠丝杠副及工作台驱动电动机方面考虑，数控车床纵向进给速度不能太高，但也不能太小。工作台进给速度过高，电动机频繁正反转易发热；工作台进给速度过低，工作台惯性的冲击力不够，只靠电动机推动工作台完成插削加工，电动机负载大也容易发热。因此通过几次实践加工总结出的经验，工作台进给速度以2000

5、～3000mm/min为宜。　　普通平键、半圆键及导向键等键槽的工作面均为键槽两侧面，键和键槽有一定的配合关系及配合精度。所以在加工前应明确孔内键槽的宽度尺寸及深度尺寸，做好键槽插刀的刃磨。除了切向键及特殊的键槽之外，普通平键、半圆键及导向键等的键槽两侧面均对称于内孔中心平面。因此加工前须进行找正，使键槽插刀与工件处于正确的位置。5　　二、刀具准备与工件找正　　键槽插削加工属于间歇加工，从刀具的耐磨性及刀具的成本考虑，刀具材料采用高速钢。高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，而且成本较低。因此键槽插刀可

6、用厚度与键槽宽度相等的整体高速钢车刀条来磨制。如加工宽6mm的键槽，可用6mm×20mm×200mm高速钢条来磨制插刀。磨制键槽插刀切削部分几何角度与切断刀相似，切削刃的宽度必须与键槽宽度相等，如图1所示。其前角（实际插削时为后角，见图2）约7°～10°，后角（实际插削过程时为前角）约为10°～15°，偏角、副后角约为3°～5°。　　图1插刀切削角度图2键槽插削过程　　工件装夹需进行端面找正，保证端面与主轴线垂直。由于键槽的形位精度要求较高，键槽的两侧面应对称于工件内孔中心平面，所以装夹插刀时也必须进行找正，应使切削

7、刃尽量与铅垂同向，两刀尖对称于工件内孔中心平面。找正时先测量键槽插刀切削刃的宽度及工件某一外圆直径，再计算键槽插刀刀尖与外圆上母线高度h。如图3所示。　　图3找正示意图图4键槽加工图样　　可得出公式：　　h=D/2-L/2　　式中，h为待测量高度；D为带轮凸台直径；L为键槽插刀刃宽。　　通过垫刀片调整，夹紧插刀后用深度千分尺测量h尺寸，保证所测得数据与计算结果相等。　　三、数控程序编制与加工5　　工件及刀具找正后，下一步就是数控加工程序的编制及加工。不同数控系统其加工程序可能会略有不同，但复合固定循环指令G71功能是

8、一样的。如有一皮带轮（如图4所示），需加工宽度为6mm的普通平键键槽。本文拟用系统为GSK928TE2、型号为CK6130的广州数控车床加工其孔内键槽。键槽插削加工程序编制如下：　　T0101调刀具号　　G0X23Z10刀具快速移动到加工起始点　　G71U0.03R3调用复合固定循环指令，每次加工深度0.03mm，每次退刀3mm　　G71P1Q