张国瑞，王旭元，赵春江

（内蒙古机电职业技术学院，内蒙古 呼和浩特 010070）

物料螺旋压缩推进轴是物料压缩机的重要组成部分，它的作用是将松散金属物料压缩到一定密度或者破碎后以输送到一定的容器或装置，在工业、轻工业等行业中的应用十分广泛。物料压缩推进轴的结构由压缩段和进料段组成，其中压缩段是一根螺距由一端到另一端逐渐均匀变小的变距螺旋轴，螺距的压缩比由物料所需的压缩密度决定。由于变距螺旋轴的螺旋曲面结构复，加工十分困难，因而加工设备的选择和工艺路线的合理制定对其加工具有十分重要的意义。本文以某一物料压缩变距螺旋轴为例，对其加工工艺进行了研究设计。

1 零件结构与工艺分析

图1 变距螺旋轴零件图

图1为变距螺旋轴零件图，该零件主要由平面、圆柱面和螺旋曲面组成。

φ40mm外圆柱面及其端面为非工作面，表面粗糙度要求Ra6.3μm，外圆φ80mm的变距螺旋曲面（压缩比为3）是变距螺旋轴的主要工作表面，表面粗糙度要求Ra1.6μm，螺旋叶片φ80mm外圆和φ40mm外圆柱面的同轴度要求为0.04mm，与两端平面垂直度要求为0.04mm。

为了便于在四轴联动加工中心加工变距螺旋曲面时的定位和夹紧，先在卧式车床上车削两端平面并保证总长400mm和垂直度0.04mm，钻出B2.5mm中心孔，然后车削φ80mm外圆柱面和φ40×50mm台阶面并保证两端同轴度0.04mm。最后在四轴联动加工中心上，以两端中心孔定位安装，完成φ40mm×350mm变距螺旋曲面铣削加工。

2 毛坯的选择

该零件的生产类型为单件、小批生产，毛坯材料为45#金属件，选用φ85mm轧制圆型金属件，锯削下料长403mm。切削加工前进行调质处理，以获得良好的切削加工性和综合力学性能。

3 工艺规程设计

3.1 定位基准的选择

根据变距螺旋轴的结构特点和精度要求，整个加工过程分粗、精加工两个阶段进行。粗车φ80外圆和端面时，用三爪自定心卡盘装夹工件，以φ85毛坯中心线为粗基准，后续各加工工序选择已加工表面作为精基准。调头粗车变距螺旋轴另一端外圆平面时，为保证两端外圆面的同轴度和其与两端面的垂直度要求，用三爪自定心卡盘装夹工件已车削外圆面一端，以上一道工序完成的外圆面中心线为基准。在精加工阶段，为了保证零件工件不同加工表面的位置精度，在精基准的选择过程中，根据基准统一和基准重合的精基准选用原则，选择工件两端面中心孔作为加工基准，用前后双顶尖装夹工件，完成工件各外圆表面的精车加工。最后，用气动卡盘和后顶尖装夹工件，完成变距螺旋曲面的铣削加工。

3.2 选择表面加工方法

变距螺旋的外圆柱表面和两端平面采用车削加工的方式完成，变距螺旋曲面利用立铣刀在四轴联动加工中心进行铣削加工。为了提高生产效率，降低生产成本，变距螺旋轴的外圆面和端面先在普通卧式车床上加工完成，螺旋曲面的铣削加工由四轴联动加工中心完成。为了保证各表面的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求，各表面的加工划分为粗、精加工两个阶段进行。各表面选择的加工方案如下。

两端平面：粗车→精车。

φ80×400mm外圆柱面：粗车→精车。φ40×500mm外圆柱面：粗车→精车。外圆φ80mm、叶片厚度10mm、变距比3的螺旋曲面：粗铣→精铣。

3.3 拟定工艺路线

工序1：圆棒料下料￠85×403mm。

工序2：调质处理。

工序3：装夹毛坯一端外圆，车端面见平即可。粗车外圆尺寸至￠83mm，留3mm精车余量。

工序4：调头夹持已加工外圆￠83mm，车另一端面见平，钻中心孔B2.5，保证总长400mm。车另一端外圆尺寸至￠41.1mm，长度为50mm。钻中心孔B2.5。

工序5：以两顶尖装夹工件，车￠83mm外圆至尺寸￠80mm，倒角C2。调头车￠41.1mm外圆至尺寸￠40mm。

工序6：保螺旋总长350mm，叶片厚度10mm，铣螺旋槽大端螺距120mm渐变小端40mm。

工序7：去毛刺。

工序8：按图样要求检验各部精度。

3.4 工、夹、量、刀具的选择

加工所需的工具、夹具、量具和刀具见表1。

表1 变距螺旋轴加工工、夹、量、刀具清单

3.5 填写工艺过程卡片

将工艺规程制定的各项内容填入表2变距螺旋轴加工工艺规程卡片中，完成工艺规程的设计。

表2 变距螺旋轴机械加工工艺规程卡

4 结论

通过加工实践证明，该变距螺旋轴的工艺方案是切实可行的。

在变距螺旋轴的加工过程中，利用四轴联动加工中心对复杂曲面进行铣削加工，能够保证产品的加工质量，很好的解决了普通机床难以加工的工艺难题，并对类似零件的加工具有借鉴意义。