提高裝載機(jī)變速箱箱體的加工質(zhì)量

孫喜兵

【摘 要】本文針對變速箱體大平面的加工，通過研究圖紙和機(jī)械方面的有關(guān)知識(shí)，通過選擇合理的刀具與加工工藝，合理的裝夾方法，在保證加工質(zhì)量的條件下，尋找提高生產(chǎn)效率的工藝改進(jìn)方法。

【關(guān)鍵詞】薄壁箱體；振動(dòng)；銑削；工件裝夾

1 問題的提出

箱體類是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。

常見的箱體類零件有：機(jī)床主軸箱、機(jī)床進(jìn)給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和機(jī)座等。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式箱體，分離式箱體等。箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點(diǎn)：形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大。

一般來說，箱體零件其加工主要是平面和孔。對箱體類零件的技術(shù)要求分析，應(yīng)針對平面和孔的技術(shù)要求進(jìn)行分析。銑床上承擔(dān)的是平面加工。箱體零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般為平面，所以，應(yīng)有較高的平面度和較小的表面粗糙度值，否則，直接影響箱體加工時(shí)的定位精度，影響箱體與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。

一般箱體主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5～0.63μm，各主要平面對裝配基準(zhǔn)面垂直度為0.1/300。薄壁類零件在加工過程中，影響工件加工質(zhì)量的因素很多，如刀具和工件間的相對振動(dòng)、切削中工件的受力變形和切削后工件的彈塑性變形、工件裝夾等；且由于銑削產(chǎn)生的熱量較高，切削熱也會(huì)導(dǎo)致工件易變形。

裝載機(jī)變速箱（如圖1）特點(diǎn)是：箱體體積較大，長為900mm，寬為460mm；零件最薄處僅10mm，是薄壁類結(jié)構(gòu)，加工時(shí)易變形。箱體與箱蓋的結(jié)合面的平面度<=0.08mm，垂直度<=0.10mm ，表面粗糙度為3.2μm。我們知道，變速箱是裝載機(jī)的心臟，而變速箱箱體又是心臟的關(guān)鍵零件，如果其表面的加工質(zhì)量達(dá)不到要求，變速箱就會(huì)漏油，嚴(yán)重的還會(huì)使變速箱失效；再說我所加工箱體的這個(gè)平面，還是后道工序，精鏜變速箱箱體孔的加工精基準(zhǔn)，因此還影響到整個(gè)箱體的質(zhì)量，所以是非常關(guān)鍵的一道工序。

裝載機(jī)變速箱箱體的材質(zhì)為HT250。最初加工時(shí)，由于該零件屬于薄壁類，而且加工高度較高（高度460mm）剛性不好，輕者很容易使箱體結(jié)合面產(chǎn)生震動(dòng)紋路，嚴(yán)重時(shí)使加工表面變形等，甚至零件報(bào)廢（如圖2）。

一般銑削平面采用可轉(zhuǎn)位面銑刀，因?yàn)檫@類銑刀是用機(jī)械夾固的方式把硬質(zhì)合金刀片安裝在刀體上，因而保持了刀片的原有性能。刀刃磨損后，可將刀片轉(zhuǎn)過一個(gè)位置繼續(xù)使用。這種刀具節(jié)省了材料，節(jié)省了刃磨時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。但經(jīng)過實(shí)際使用后發(fā)現(xiàn)有以下問題：

1）由于銑削力較大，機(jī)夾式面銑刀的刀片易松動(dòng)，甚至脫落，使刀片的刀尖吃進(jìn)（即啃刀現(xiàn)象）所加工的箱體結(jié)合面上，形成一個(gè)坑，而使工件報(bào)廢。

2）箱體的加工表面粗糙度較大、而且其平面度也容易超差。

3）使用傳統(tǒng)加工，生產(chǎn)效率較低。

2 問題的解決

針對以上幾種問題，采用以下對策：

2.1 選擇銑刀刀片

一般可轉(zhuǎn)位面銑刀刀片為方形刀片，偏角為90°，參與切削的刀刃長，切削阻力大，使得刀片不容易夾緊。為適當(dāng)?shù)臏p小刀片受到的切削阻力，使刀片夾緊更加可靠，我選用了偏角為82°刀片（近似于菱形刀片），使得在后來的加工中，未出現(xiàn)銑刀片松動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)然這種刀片也有不利的一面，就是加工零件的表面粗糙度要比前面的方形刀片要差些，為保證加工平面的粗糙度要求，我還是使用方形刮光刀片，而在刀片的定位塊上裝一個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，用來增加刮光刀片的剛性?，F(xiàn)在的正式生產(chǎn)中已經(jīng)普遍采用了以上辦法，加工了上萬件箱體，從沒有因?yàn)榈镀蓜?dòng)產(chǎn)生報(bào)廢的問題發(fā)生，保證了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

2.2 裝夾方法的選擇

裝夾工件要滿足以下基本要求：1）夾緊力不應(yīng)破壞工件定位時(shí)所處的正確位置；2）夾緊力大小應(yīng)能保證加工過程中工件位置不發(fā)生變化；3）夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具有操作方便、體積小和安全的優(yōu)點(diǎn)，并且有足夠的強(qiáng)度和剛度。該零件屬于薄壁類箱體零件，按照裝夾工件的基本要求我首先采用了傳統(tǒng)裝夾方法，就用兩只螺栓壓緊在箱體兩孔的部位，但在加工過程中出現(xiàn)以下問題：1）加工表面振動(dòng)痕跡明顯；2）裝夾后工件變形較大；3）有明顯的拖刀痕跡；4）加工效率很低，加工一件要1.5小時(shí)，見圖3所示。

為此，經(jīng)與車間工人討論，結(jié)合加工生產(chǎn)中的實(shí)踐知識(shí)，改進(jìn)了裝夾方法，在原有兩點(diǎn)壓緊的基礎(chǔ)上，采用了上頂下?lián)蔚亩帱c(diǎn)輔助支撐，減少振動(dòng)。見圖4所示。

通過改進(jìn)裝夾，保證了零件在加工過程的可靠性，提高了生產(chǎn)效率，每件箱體的加工時(shí)間減少到45分鐘。在進(jìn)行上述改進(jìn)的基礎(chǔ)上，我們還對加工方法進(jìn)行了改進(jìn)，將原來的二次翻身加工，改為三次翻身。雖然好像看起來多一次翻身，降低了生產(chǎn)效率，但這樣保證了銑削工件結(jié)合面時(shí)，定位可靠，穩(wěn)定地達(dá)到設(shè)計(jì)要求，徹底避免了因達(dá)不到平面度和粗糙度要求而返工的現(xiàn)象。

3 總結(jié)

作為裝載設(shè)備心臟零件的變速箱箱體，雖然因設(shè)計(jì)需要其加工工藝性不是很好，加工極容易產(chǎn)生振動(dòng)，但我們利用夾具及加工工藝?yán)碚撝R(shí)，結(jié)合多年積累的實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)，從分析零件加工特性著手，改進(jìn)了銑刀，優(yōu)化了切削參數(shù)，完善了零件的裝夾，細(xì)化了加工步驟，從而既快又好地完成了這類零件的加工任務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]銑工（技師 高級技師）[M].機(jī)械工業(yè)出版社出版，2008，1.

[2]吳國梁，主編.銑工實(shí)用技術(shù)手冊[S].江蘇科學(xué)技術(shù)出版社出版，2009，6.

[責(zé)任編輯：田吉捷]