齒輪箱箱體數(shù)控高精度加工技術(shù)分析

黎瑤

摘要：本文首先介紹了齒輪箱箱體的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，并分析了其主要使用的材料，其次對(duì)齒輪箱箱體數(shù)控高精度加工技術(shù)進(jìn)行了深入分析，最后通過實(shí)際加工案例對(duì)技工技術(shù)的具體應(yīng)用做出了簡(jiǎn)單介紹，希望可以為相關(guān)加工人員提供一些有用的幫助，進(jìn)一步提高數(shù)控高精度加工技術(shù)的應(yīng)用效率與質(zhì)量，促進(jìn)齒輪箱箱體的數(shù)控加工技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：齒輪箱;零部件;數(shù)控;高精度;技術(shù)

引言：現(xiàn)階段，隨著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控高精度加工技術(shù)在各個(gè)生產(chǎn)加工領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮出很高的加工作用，技術(shù)工藝不斷創(chuàng)新，加工流程不斷優(yōu)化，對(duì)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的健康發(fā)展起到重要作用。齒輪箱箱體的制造加工比較復(fù)雜，并且對(duì)加工精度要求較高，傳統(tǒng)的加工方式難以滿足現(xiàn)有的質(zhì)量需求，并且加工效率比較低，而數(shù)控高精度加工技術(shù)則很好的解決了上述問題，在齒輪箱箱體的加工中獲得了廣泛應(yīng)用。

一、齒輪箱箱體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

齒輪箱是一種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛的機(jī)械部件，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、熱動(dòng)機(jī)組等。齒輪箱箱體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形狀各異，并且墻體壁的薄厚不均，對(duì)數(shù)控加工的精度有很高的要求。同時(shí)，齒輪箱箱體在組裝的過程中需要使用個(gè)各種類型的零部件，并且需要使用到加筋板將各種零部件進(jìn)行緊固，主要起到支撐作用和外部防護(hù)作用[1]。另外，在進(jìn)行齒輪箱箱體的數(shù)控加工操作時(shí)，還需要根據(jù)齒輪箱的實(shí)際用途對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，加工內(nèi)容包括齒輪箱箱體的上下平面加工、軸承孔加工以及油路加工等，同時(shí)需要注意各個(gè)轉(zhuǎn)接面和回轉(zhuǎn)面等部位的加工。

二、齒輪箱箱體的加工材料

現(xiàn)階段，我國(guó)生產(chǎn)制造的齒輪箱箱體大多數(shù)都使用的是灰鑄鐵或者球磨鑄鐵等，需要具有材料成本低、耐磨、可塑以及阻尼等特點(diǎn)。所以，一般情況下，普遍使用的齒輪箱箱體加工材料都是HT在200-400范圍內(nèi)的灰鑄鐵，相對(duì)高級(jí)一些的齒輪箱箱體可能會(huì)使用到球磨鑄鐵。只有極少數(shù)個(gè)別情況下會(huì)使用到耐磨鑄鐵或者鋼材進(jìn)行加工制造，因?yàn)橛行┣闆r下會(huì)對(duì)齒輪箱箱體的精度有特殊的要求。

三、齒輪箱箱體數(shù)控高精度加工技術(shù)

（一）加工技術(shù)要求

齒輪箱體數(shù)控高精度加工的過程中需要注意對(duì)零件的尺寸把握，箱體零件是連接與裝配軸、軸承套以及齒輪等的基礎(chǔ)零件，需要根據(jù)齒輪箱的整體設(shè)計(jì)和使用方式按照設(shè)計(jì)好的位置進(jìn)行準(zhǔn)確裝配，因此需要提高對(duì)齒輪箱箱體零件位置的加工確認(rèn)，提高加工精度，從而提高齒輪箱裝配質(zhì)量。通常情況下，齒輪箱箱體的主軸支撐孔需要達(dá)到IT6級(jí)的精度要求，并且其表面粗糙度應(yīng)該在Ra0.8-1.6μm范圍內(nèi)。齒輪箱箱體上的其它支撐孔的精度則需要在IT6-IT7級(jí)范圍內(nèi)，表面粗糙度應(yīng)該為Ra1.6-3.2μm。另外齒輪箱箱體的幾何形狀精度需要維持在孔的公差范圍內(nèi)。

齒輪箱的主平面形狀、位置精度和表面粗糙度也具有嚴(yán)格的要求，一般的齒輪箱箱體裝配基面和定位面的平面形狀精度為0.03-0.1mm，齒輪箱主平面的表面粗糙度則為Ra1.6-3.2μm。另外齒輪箱上各個(gè)支撐孔之間的孔距尺寸精度和相互位置精度為：具有齒輪齒合關(guān)系的相鄰支撐孔之間需要保持0.02-0.08mm的中心距，軸心線平行度為0.03-0.1mm。而齒輪箱箱體上的同軸線孔的同軸度應(yīng)該為0.03-0.1mm[2]。

（二）加工工藝

齒輪箱箱體的加工工藝使用主要以箱體的大小而定，從齒輪箱的上下基準(zhǔn)面以及分合面的角度去看，如果齒輪箱的箱體尺寸比較小，通常都會(huì)采用牛頭刨床或者一般的銑床進(jìn)行數(shù)控高精度加工。如果齒輪箱箱體的尺寸比較大，則需要使用到龍門刨床或者銑床。在對(duì)齒輪箱箱體的各種支撐孔進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，如果孔徑小于50mm，可以使用鉆-擴(kuò)- 鉸的加工工藝，反之則需要采用粗鏜- 半精鏜- 精鏜的技工工藝，并在精鏜加工完成后使用浮動(dòng)鏜刀片對(duì)支撐孔進(jìn)行再次加工，常用的技工工藝有滾壓和珩磨等。

（三）加工試驗(yàn)

在進(jìn)行齒輪箱箱體的數(shù)控高精度加工時(shí)，需要做好加工試驗(yàn)，首先需要有一個(gè)完整的加工方案，明確加工圖紙以及各個(gè)技術(shù)菜蔬，同時(shí)需要根據(jù)齒輪箱箱體的零件材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及各種表面和零件的加工尺寸、孔徑等，做好加工前的準(zhǔn)備工作，擬定加工技術(shù)應(yīng)用流程，做好基準(zhǔn)定位，調(diào)試好加工設(shè)備的精度、刀具位置以及工裝等，以此進(jìn)行第一個(gè)試驗(yàn)件的試制，分析最終的加工結(jié)果，并出具檢測(cè)報(bào)告，確認(rèn)加工技術(shù)應(yīng)用可行，加工精度達(dá)標(biāo)，試驗(yàn)件質(zhì)量合格以后才可以進(jìn)行全面加工生產(chǎn)，并做好加工質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理，確保加工技術(shù)得到有效應(yīng)用。

（四）加工流程

齒輪箱箱體的加工流程順序一般為先面后孔、粗精加工、熱處理以及內(nèi)應(yīng)力消除。在加工過程中要注意定位基準(zhǔn)的選擇，包括粗基準(zhǔn)選擇和精基準(zhǔn)選擇。首先，在進(jìn)行齒輪箱箱體數(shù)控高精度加工的過程中，加工人員需要依照可靠的精基準(zhǔn)開始加工，并且先面后孔的加工順序可以保證加工余量均勻，并且可以有效控制鉆頭的偏移，擴(kuò)孔或者鉸孔的時(shí)候也不容易發(fā)生崩刀現(xiàn)象，在進(jìn)行對(duì)刀調(diào)整時(shí)也比較方便、快捷。在進(jìn)行粗精加工的時(shí)候，需要妥善處理好粗加工的切削力、夾緊力以及內(nèi)應(yīng)力影響問題，盡可能的消除影響，需要結(jié)合數(shù)控高精度加工技術(shù)的特點(diǎn)以及加工需求合理選擇加工數(shù)控設(shè)備，提高加工效率與質(zhì)量，保證加工精度。在齒輪箱箱體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加工完成以后，需要立即進(jìn)行熱處理操作和再次鑄造，同時(shí)需要做好人工時(shí)效，從而有效改善加工性能，將內(nèi)應(yīng)力有效的消除干凈。其中，人工時(shí)效最常用的方法是加熱保溫、振動(dòng)時(shí)效。

在選擇齒輪箱箱體定位基準(zhǔn)的過程中，需要分開考慮粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇，粗基準(zhǔn)在選擇時(shí)要考慮到重要孔的加工余量均勻，盡可能的保證孔壁的厚度一致，齒輪箱箱體的其它部位也應(yīng)該有相應(yīng)的厚度。回轉(zhuǎn)零件在裝配在齒輪箱內(nèi)時(shí)，零件與齒輪箱箱體應(yīng)該保持足夠的間隙。齒輪箱箱體的外形尺寸要符合設(shè)計(jì)要求，并且要定位穩(wěn)定，可靠夾緊。而精基準(zhǔn)的選擇則主要表現(xiàn)在一面兩孔和三面定位上，需要使用齒輪箱底面和上面的兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)，并且為基準(zhǔn)加工剩余的平面和孔。齒輪箱在裝配時(shí)通常以平面為基準(zhǔn)，同時(shí)也是齒輪箱箱體其它要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

四、齒輪箱箱體數(shù)控高精度加工技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

以C6146床頭箱體的加工為例，首先需要完成的加工的項(xiàng)目為基準(zhǔn)加工，然后需要使用專用的夾具將箱體穩(wěn)固在數(shù)控機(jī)床上，按照先面后孔、由外至內(nèi)、先大孔后小孔、先長(zhǎng)孔后短孔的加工原則進(jìn)行高精度加工。傳統(tǒng)的齒輪箱加工工藝流程為劃線- 鉆孔- 銑孔- 鏜孔，精加工都在數(shù)控鏜床上進(jìn)行，在實(shí)際操作中需要嚴(yán)格按照加工規(guī)范和工藝要求進(jìn)行[3]。并對(duì)加工過程進(jìn)行優(yōu)化，采用配備回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，并在加工前后對(duì)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心精度進(jìn)行反復(fù)校正。在加工兩頭孔時(shí)，粗加工完成后不要移動(dòng)坐標(biāo)，直接利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)調(diào)轉(zhuǎn)加工機(jī)頭對(duì)孔進(jìn)行半精加工或者精加工。同時(shí)要保證同軸度的兩個(gè)孔同時(shí)進(jìn)行半精和精加工，不能出現(xiàn)停頓，減少機(jī)械熱位移，提高加工精度。

五、結(jié)論

齒輪箱箱體數(shù)控高精度加工技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，起到的作用很大，需要在具體應(yīng)用過程中結(jié)合箱體的具體尺寸參數(shù)和加工精度要求，優(yōu)化加工技術(shù)與流程，理順加工順序和注意事項(xiàng)，進(jìn)而有效提高加工效率與質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 周明升，王琦.齒輪箱箱體數(shù)控高精度加工技術(shù)研究[J].中國(guó)機(jī)械，2014，（12）：122-122.

[2]?? 繆靖媛.齒輪箱殼體數(shù)控高精度加工技術(shù)的研究[J].中國(guó)機(jī)械，2013，（17）：108-110.

[3]?? 謝達(dá).復(fù)雜箱體零件數(shù)控加工案例分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018，（010）：132-133.