半軸鉆法蘭錐孔組合機床的研制

胡漫科 周旭 張帥琪 陳玉麟 鐘顯旭

摘 要：為了適應半軸大批量生產要求，保證半軸鉆法蘭錐孔精度要求，提高半軸生產效率，研制了半軸鉆法蘭錐孔組合機床。介紹了半軸鉆法蘭錐孔精度要求。介紹組合機床的整體布局，著重說明了數控機械滑臺關鍵部件的結構及其功能，同時簡介了半軸鉆法蘭錐孔刀具的動力頭。半軸鉆法蘭錐孔組合機床的成功研制，提高了半軸鉆法蘭錐孔效率和加工精度，使半軸鉆法蘭錐孔的成本大大降低。

關鍵詞：半軸 法蘭錐孔 鉆 組合機床

中圖分類號：TG52 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0117-02

汽車半軸是汽車后橋中的重要部件[1]。它是汽車的軸類零件中承受扭矩最大的零件，用于傳遞差速器和驅動輪之間的扭矩，其內端用花鍵與半軸齒輪連接，外端用螺栓與輪轂連接。其作用是將差速器傳來的轉矩傳給車輪，推動汽車行駛[2]。

隨著汽車保有量的不斷增加，汽車半軸的需求量也隨之上升[3]，因此，提高汽車半軸生產效率和加工精度至關重要，半軸鉆法蘭錐孔如轉換裝夾會增加安裝誤差，影響加工的精度，且生產效率低。為了減少半軸鉆法蘭錐孔過程中裝夾次數，保障半軸加工質量和生產效率，研制了了半軸鉆法蘭錐孔組合機床。實現半軸鉆法蘭錐孔一次安裝加工，滿足了精度、效率的工藝需求。

1 半軸鉆法蘭錐孔工序要求

半軸材料為40Cr，由于在工作過程中經常受扭交變載荷及沖擊性載荷，故采用鍛件；硬度為HB210-HB235。半軸鉆法蘭錐孔工序主要尺寸有：10個錐孔的錐度為28°，粗糙度為Ra6.3，中心距為Φ194mm，小端孔徑為Φ17.45 mm；大端孔徑為Φ24.08mm，公差要求范圍為0.2mm，錐孔對兩端中心孔和端面基準C的位置度公差要求范圍為0.25mm。

加工難度分析：（1）零件屬于細長軸且較重，裝夾困難。（2）錐孔的加工精度難保證。10個錐孔的粗糙度為Ra6.3，大端孔徑為Φ24.08mm，公差要求范圍為0.2mm，加工時要保證滑臺位置精度；錐孔對兩端中心孔和端面基準C的位置度公差要求范圍為0.25mm。對鉆模板有位置要求。（3）10個錐孔同時加工，動力頭的主軸電機功率較大。

本工序主要難點就是如何保證法蘭盤上均布錐孔的公差及其對基準軸線的位置度公差要求，在保證質量的情況下大批量穩定生產。所以根據半軸錐孔的加工特點，研制了半軸鉆法蘭錐孔組合機床，一次裝夾，縮短輔助加工時間，提高了加工效率。

2 組合機床簡介

半軸鉆法蘭錐孔組合機床工作原理如下：調整好動力頭及其刀具，安裝半軸并定位夾緊后，啟動加工按鈕，鉆削動力頭轉動，同時數控機械滑臺快速移動；當刀具快接近工件時，數控機械滑臺快速移動轉換為工進，開始進行鉆削；鉆削完成后快速退回到初始位置，然后鉆削動力頭停止轉動，完成半軸法蘭錐孔的加工。然后取下半軸，進入下一個循環。

2.1 數控機械滑臺

數控機械滑臺是組合機床的關鍵動力部件，直接關系到機床的加工能力[4]。數控機械滑臺動力傳動圖如圖1所示，由伺服電機、減速器、聯軸器、滑鞍、滑座體、絲杠螺母支座和絲杠等組成。伺服電機驅動減速器，減速器帶動聯軸器、聯軸器帶動絲杠旋轉，絲杠帶動滑鞍左右移動，從而使夾具和工件左右移動，保證工件左右移動的行程需求。伺服電機能較準確地保證夾具和工件左右移動位置，保證了鉆孔軸向深度，從而保證了錐孔大端孔徑的公差要求范圍。

數控滑臺動力部分采用伺服電機驅動高精密雙螺母滾珠絲杠的形式。在使用過程中，為降低由于滾珠絲杠因溫度變化導致運動精度變化對加工精度的影響，滾珠絲杠采用中空冷卻設計，配合溫度控制系統來改善熱變形，同時在滑臺上配置有光柵尺系統，對滑臺運動精度進行雙重保障[5]。

數控滑臺通過集中潤滑系統，為導軌之間以及其他部分提供潤滑。在導軌和貼塑導軌板之間形成油膜，大幅度降低相對運動時的摩擦系數；潤滑油的循環也能夠起到降溫控制熱變形的作用。

滾珠絲桿機械滑臺與液壓動力滑臺相比具有下列優越性[6]。

（1）運行安全可靠，維修方便。維修時間少，由于減少停機周期，可提高產量。

（2）具有較好的抗沖擊能力。

（3）無慢速爬行，進給穩定，進給精度和重復定位精度； 能保證被加工工件的表面粗糙度。

（4）簡化傳動裝置， 減少生產場地面積，節省投資。

采用這種數控機械滑臺，在滿足零件加工要求的前提下，降低勞動強度，提高加工效率。

2.2 動力頭

10把鉆頭同時加工半軸法蘭錐孔，一次性鉆10個錐孔。動力頭的10個鉆頭中心距、孔距由半軸鉆法蘭錐孔工序尺寸而定，它又決定了動力頭齒輪及軸的最大尺寸。動力頭刀具中心與鉆模套孔中心位置要對中；調整夾具兩頂點中心線與模套上鉆模套孔中心距中心的位置對中，從而保證10個錐孔的位置度。

3 結語

半軸鉆法蘭錐孔組合機床一次裝夾完成10個錐孔的加工， 提高了半軸鉆法蘭錐孔的效率；這臺組合機床已經成功應用于生產實踐中，完全滿足半軸法蘭錐孔加工精度要求，并且具有可靠的加工性能和穩定的加工精度。同時該組合機床可以通過改變機床夾具、鉆模、刀具和動力頭來適用于不同型號的半軸加工，具有較大的工藝擴展功能，節省了成本。

參考文獻

[1] 王濤，于曉華，段會忠，等.半軸巧工裝提效率降成本方案[J].汽車工藝師，2014（11）：82.

[2] 陳秀珍.半軸多孔鉆專用夾具設計[J].輕工科技，2012（12）：31，33.

[3] 潘興東.汽車鍛件開發技術的研究與應用[D].濟南：山東大學，2012.

[4] 劉建輝.曲軸箱體精鏜、鉸孔組合機床的設計[J].組合機床與自動化加工技術，2015（7）：138，140.

[5] 周江輝，趙鑫，謝哲，等.發動機缸體三軸鏜組合機床的設計[J].組合機床與自動化加工技術，2016（5）：113-117.

[6] 鄧雄飛，胡旭東，魯文其，等.基于永磁交流伺服同步驅動的拉床控制系統[J].機電工程，2014，31（1）：32-37.