攻克大直徑襯環(huán)插齒工藝關(guān)鍵

張利東， 金勇， 孫艷吉， 付麗秋

（齊齊哈爾北方機(jī)器有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 引言

某產(chǎn)品大直徑襯環(huán)的工藝技術(shù)含量高，產(chǎn)品要求的尺寸精度高，加工難度大，其中插齒工序是重要的控制環(huán)節(jié)。我們通過(guò)對(duì)該零件進(jìn)行試驗(yàn)加工，采取了相應(yīng)工藝措施，排除了在加工過(guò)程時(shí)由于工藝方法不當(dāng)或裝夾變形等不利因素，摸索出一套合理的工藝方案，從根本上解決了該工序的關(guān)鍵問(wèn)題，保證了該零件插齒工序的加工質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

2 對(duì)大直徑襯環(huán)進(jìn)行工藝分析

如圖1所示，大型襯環(huán)外直徑為2820mm，壁厚 80mm，是典型的圈類零件。由于該零件在裝夾和加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的變形，所以控制裝夾變形和防止加工變形的難度也非常大。

大型襯環(huán)內(nèi)齒模數(shù)m=5mm，齒數(shù)Z=520，由于插齒加工量大，插齒刀具每加工一個(gè)圓周齒，其切削線速度和切削時(shí)間都很長(zhǎng)，故刀具磨損會(huì)加快，工件齒面精度及表面粗糙度都難以保證。每加工一個(gè)圓周齒，插齒刀具就會(huì)產(chǎn)生磨損量，會(huì)影響齒面精度和表面粗糙度，影響生產(chǎn)效率。

由于零件直徑較大，已經(jīng)達(dá)到機(jī)床加工規(guī)格的極限，同時(shí)零件屬于內(nèi)齒輪，夾具壓板壓緊應(yīng)在工件外側(cè)，與機(jī)床會(huì)產(chǎn)生干涉，因此零件夾壓難度大。

圖1

3 確定工藝方案

（1）在加工過(guò)程中，為了減少加工變形，將插齒工序分為粗、精加工。

（2）增加插齒刀具的齒數(shù)，減少刀具磨損時(shí)間，提高零件齒面精度（由標(biāo)準(zhǔn)插齒刀具25個(gè)齒，改用專用插齒刀具41個(gè)齒）。

圖2

（3）利用零件中20-M20-6H螺紋孔，設(shè)計(jì)無(wú)壓板夾具，直接緊固在螺紋孔上，可保證工件底部夾緊，從而解決壓板與機(jī)床干涉問(wèn)題（如圖2）。

4 采取的相應(yīng)工藝措施

（1）修改工藝，將零件底面的螺紋孔加工工序在插齒工序之前加工，并將螺紋孔的位置精度提高，保證裝夾精度。

（2）在對(duì)零件裝夾時(shí)，由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者按圖2中序號(hào) 1、2、3、4、5、6……等依次進(jìn)行壓緊，盡可能減少零件的裝夾變形。

5 實(shí)施過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

（1）在工藝方案和相應(yīng)工藝措施到位后，進(jìn)行了第一次加工，切削深度6mm；切削速度20m/min，結(jié)果在第一個(gè)圓周齒插齒時(shí)，插齒至三分之一圓周處，機(jī)床插齒讓刀機(jī)構(gòu)損壞，第一次實(shí)施終斷，通過(guò)維修人員修理機(jī)床時(shí)，發(fā)現(xiàn)讓刀機(jī)構(gòu)的頂出彈簧損壞。初步認(rèn)為是頂出彈簧年久老化而產(chǎn)生斷裂。

（2）更換彈簧后，切削參數(shù)同上，結(jié)果在插齒至三分之二圓周左右，機(jī)床插齒讓刀機(jī)構(gòu)再次損壞，維修人員修理機(jī)床時(shí)，還是發(fā)現(xiàn)讓刀機(jī)構(gòu)的頂出彈簧損壞。

首先，排除彈簧年久老化的結(jié)論；通過(guò)分析，認(rèn)為由于刀具由25個(gè)齒的標(biāo)準(zhǔn)刀具改為41個(gè)齒的專用刀具，其刀具直徑由原來(lái)直徑138mm增加到直徑218mm，所以插齒時(shí)切削力矩增加了60%左右，并且根據(jù)工藝安排第一刀是粗加工，切削深度較大，由此產(chǎn)生的切削阻力矩也會(huì)增大。

圖3

（3）將全部由 41個(gè)齒專用插齒刀具切削加工，改為在工步為粗加工時(shí)用25個(gè)齒的標(biāo)準(zhǔn)插齒刀具，切削參數(shù)采用較大切削量；精加工時(shí)用41個(gè)齒的專用插齒刀具，切削參數(shù)采用較小切削量。

機(jī)床再次修好后，在精加工時(shí)機(jī)床插齒讓刀機(jī)構(gòu)再次損壞，情況同前。

分析認(rèn)為，切削力矩大，聯(lián)接刀具與機(jī)床刀桿的過(guò)渡盤過(guò)大、過(guò)重是影響切削力矩過(guò)大的主要原因。

（4）通過(guò)改進(jìn)連接刀具與刀桿的過(guò)渡盤，來(lái)減少切削力矩（如圖3），然后后進(jìn)行加工，結(jié)果齒面精度、粗糙度等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足圖紙要求。按此加工方法連續(xù)生產(chǎn)了3個(gè)襯環(huán)，經(jīng)檢測(cè)均滿足齒面精度等各項(xiàng)要求，設(shè)備一直處于完好狀態(tài)。

6 結(jié)論

以上所確定的工藝方案和采取的改進(jìn)措施的實(shí)踐證明，能夠滿足零件加工精度要求，提高了加工效率。對(duì)加工類似零件也具有一定借鑒作用。