軸類熱后鏜孔提速

摘要：本文提出了熱后鏜孔工序匹配自動化生產線的方法，針對軸類零件熱后鏜孔加工中存在的問題，結合具體的零件，對刀具進行選型和試驗，針對生產線加工零件品種多的特點，提供快速換產的解決方案。為以后同類零件的加工提供了理論依據和實踐經驗。

關鍵詞：軸類；熱后鏜孔加工；快速換產

引言

隨著機械加工技術的日益發展，生產能力不斷擴大，自動化生產越來越普遍，企業對于自動化生產線的匹配，產品質量的提升，加工效率的提高需要更多的經驗，本文對軸類熱后鏜孔工序匹配自動化生產線提供了快換夾具和刀具選型方案，為企業日后的發展提供的理論基礎.

一、加工所用的機床

1.1機床概述：

使用小巨人雙工作臺立式加工中心：VTC160AN/2PC，立柱全行程移動、工作臺固定，便于操作，易于配置NC轉臺，有效提高生產效率。高可靠性的高速刀具交換裝置。采用伺服電機帶動凸輪驅動的雙臂刀具交換裝置，換刀僅1.5秒。加工區域內不存在刀具交換帶來的干擾，加工范圍大，尤其適合大、長工件的加工。伺服電機驅動的高速托盤交換裝置。（VTC160AN/2PC 托盤-托盤：4.5秒）

二、加工零件種類及存在問題

2.1 零件描述：

S12、S16、C6、C9、系列中間軸分裝零件，S中間軸零件在熱處理后需與三個中間軸齒輪進行對齒壓裝，然后對分裝零件進行鏜孔，實現產品的最終尺寸。

以S12中間軸為例，產品尺寸要求為：

四個銷孔孔徑φ17（-0.005，-0.023）；

粗糙度Ra1.6；

位置度0.13。

2.2 目前加工中存在的問題

2.2.1、熱后鏜孔采用液壓夾具進行加工，五個零件使用四套夾具，換產時需人工裝卸整套夾具，耗費體力巨大。夾具采用端面定位，齒部定位銷角向手動對齒，尾座液壓夾緊，利用角向定位銷的軸向移動來調整孔對齒槽的位置度，一切操作需手動進行，無法滿足自動化生產線的需求。

2.2.2、由于熱處理后零件變形，經對齒壓裝后，存在片齒和軸齒上預加工孔的中心偏差大；加上熱后零件硬度高，達到HB58-63，且片齒在熱處理時孔周圍進行了防滲處理，導致上下孔表面硬度有差別，熱后加工時出現崩刀、尺寸不穩定、刀具壽命低等問題，嚴重時會導致熱后分裝零件報廢。

2.2.3、刀具的切削參數和刀桿長度選用不合理，造成熱后內孔有錐度、振動、尺寸不穩定、粗糙度不滿足要求等問題。

2.2.4、加工時間長，以S12零件為例，目前加工節拍為5′18″，而S自動裝配生產線的產能需求為2′06″，遠遠不能滿足自動化生產線的產能需求。

三、提速措施

3.1 夾具方案改進與驗證

3.1.1 因零件種類較多，且齒部參數不同，根據零件齒部參數、結構及軸向理論對齒距離，將液壓夾具設計為左端頂尖裝置（含端面支撐）、右端頂尖裝置、底部支撐、壓板和對齒裝置五個部分，換產時只需根據零件齒部參數和軸向理論對齒距離更換端面支撐及對齒裝置即可，大大降低了換產難度，縮短了換產時間，降低了勞動強度；

3.1.2 考慮到自動線批量加工時不能人工干預，必須確保零件的加工質量，因此保證夾具定位準確，對齒規有效接觸尤為重要，在設計時增加了端面氣檢、對齒氣檢，防止端面和齒部未有效定位就開始加工，造成零件報廢；另外為防止機械手放置零件后在離開時帶動零件轉動，造成鏜孔位置錯誤，在底部增加了防錯裝置；因機械手放置零件時采用直上直下的方式，在左端端面支撐處開槽且保證始終朝上，避免機械手難以裝卸零件。

驗證效果：夾具現已與車間自動化生產線對接，實現了S12、S16、C6、C9多種中間軸零件鏜孔工序的批量加工，實現了快速換產，并大大降低了工人的勞動強度。

3.2 加工方案改進及驗證

3.2.1 改進前

中間軸與齒輪壓裝后，使用標準長度鏜桿

（長度110mm）和CBN刀片加工（如圖一）：

加工方案：采用三個工步，粗鏜、精鏜和倒角。粗鏜、精鏜使用刀具為京瓷CBN刀片TPGBO90202S01035SET，倒角刀為國產硬質合金倒角刀，總加工時間為5′18″（圖二）：

存在問題：

1、使用標準長度鏜桿加工出現加工后孔徑有錐度、振紋、粗糙度大、尺寸穩定性差（圖三）；

2、粗鏜刀片壽命由15-20件/每片，精鏜刀片壽命25件/片，且粗鏜刀具磨損快，易崩刃，壽命過低，難以在自動線上正常加工。

3.2.2 第一次改進

工步調整：熱前加工倒角工序時考慮熱后鏜孔余量，熱后不再加工倒角，由三工步改為兩工步粗鏜、精鏜，刀具型號不變：

驗證效果：單件加工的總時間為3′20″，粗鏜刀片壽命提高到120件/片左右，精鏜刀片壽命同時有所提高，提高至40-50件/片。

3.2.3 第二次改進

委托非標刀桿：在保證刀具不干涉的情況下，將刀桿長度由110mm減小70mm，增加刀具的剛性，防止顫刀，提高內孔的粗糙度，保證尺寸穩定；

刀具選型：因刀具圓角大小會影響孔的光潔度，將粗鏜刀片的刀尖圓角由R0.2改為R0.4，刃口倒角長度由0.08mm增加至0.12mm，并增加圓弧，CBN材料刃性加大一號，精鏜刀片不變，并將切削參數進行改進。

驗證效果：刀具槽型、結構和材料改進后，單件加工的總時間由3′20″提高至2′45″，將機床空走行程倍率由50%調整至80%后，單件總加工時間為2′30″，此方案目前已批量使用

四、結論

本文針對S中間軸零件熱后加工的特殊性，對鏜孔刀片的選型、切削參數進行研究及分析，經過多次改進，提高了刀具壽命，降低了零件廢品率，保證了產品質量的穩定性。同時對多種零件的快換夾具方案進行策劃，解決了批量生產中難以匹配自動化生產線的問題。為S中間軸的熱后加工節省了成本，縮短了加工時間，大大降低了勞動強度。

參考文獻：

[1]任敬心，劉洪忠，張應昌，《齒輪工程學》，國防工業出版社，1985。

作者簡介：張亞娟（1971.10-），女，陜西寶雞人，現為陜西法士特齒輪有限責任公司工藝員，工程師。