拉槽機偏心工藝裝備設計應用

梅雪，朱海鵬

寧夏天地奔牛實業集團有限公司 寧夏石嘴山 753001

1 序言

我公司使用的CECE70-2-425-APC機電拉削機床是FROMAG生產的成形鍵槽拉削機床，主要是為提高公司減速器齒輪件鍵槽的加工精度及效率，減少加工誤差及變形，工序安排熱后加工鍵槽，但在實際加工中由于設備導向柱結構尺寸所限，φ140mm內孔的工件使用φ85mm導向柱加普通定位套拉削鍵槽，槽深度加工不到位（超出機床φ85mm導向柱加工范圍）；直接使用φ140mm導向柱定位加工鍵槽，由于工件為滲碳淬火件，硬度較高，導向柱硬度較低，加工中對導向柱的損傷十分嚴重，而φ140mm導向柱本身又是內孔為φ140～φ215mm工件的定位基礎件，如果長期這樣使用，φ140mm導向柱很快就將報廢。而φ140mm導向柱本身價格較高，從成本考慮，直接使用φ140mm導向柱加工φ140mm內孔的工件是極其不經濟的，因此在使用很短時間后就將φ140mm內孔的工件又改為插削加工。鑒于以上情況，及早尋求設計一種低成本、高效率的拉削加工φ140mm內孔齒輪件鍵槽的工藝裝備成為了當務之急[1]。

2 解決方案

通過設計、制造、驗證拉槽機偏心定位工藝裝備，利用φ85mm的拉槽機導向柱實現內孔為φ140mm的齒輪件在拉槽機上順利加工出合格的鍵槽，以提高零件鍵槽的加工質量和效率。

（1）論證偏心定位工藝裝備的可行性并確定設計方案 通過查閱機床及相關工裝設計資料，分析研究設備加工原理，摒棄了常規內外圓同心的定位套結構，確定以三點偏心定位結構為思路設計偏心結構的工藝裝備方案[2，3]。常規拉削的定位結構（同心圓）如圖1所示，新設計的偏心定位結構（偏心）如圖2所示 。

圖1 常規拉削的定位結構（同心圓）

圖2 新設計的偏心定位結構（偏心）

（2）拉槽機工藝裝備的偏心定位結構方案及圖樣設計 根據拉槽機的加工原理、經過合理的推算確定偏心工裝結構方案，通過計算相關參數，確定了偏心工藝裝備結構設計尺寸，如圖3所示，其中H＝[（D/2）2－（NB/2）2]1/2、G＝B＋C－A、X＝H－GS。為便于偏心定位工裝的制造，采用調質鋼，因為需要頻繁使用，所以要求有一定的硬度、耐磨性，同時，為保護導向桿，要求硬度低于工件或導向桿硬度。綜合考慮，選取40Cr材質，硬度控制在280～320HBW。最終完成的偏心工藝裝備如圖4所示。

圖3 偏心工藝裝備結構設計尺寸

圖4 最終完成的偏心工藝裝備

（3）論證設計偏心定位套的制造工藝方案 設計偏心工藝裝備的加工工藝和熱處理方案，第一次試制采取的工藝方案為：下料→粗加工→調質→半精加工內外圓→去應力→半精加工內外圓，留量，其余加工至要求尺寸→去應力→精加工內外圓→切開口槽。加工過程中發現拉槽機偏心工藝裝備由于切開開口槽后內外圓變形分別超過0.6mm、0.7mm，內外圓磨削量無法保證同軸度，試制失敗。

第二次試制工藝方案在第一次的基礎上做了改進：下料→粗加工→調質→半精加工內外圓，留量→去應力→半精加工內外圓→去應力→加工成螺紋孔、線切割鍵槽、開口槽→鏜成內孔、磨成外圓。

改進加工方案后第二次重新試制，制造專用工裝用于第二次試制，采用留量先線切割切成開口槽后加工成內外圓，再用專用工裝磨成的工藝方案，這樣內外圓以及鍵槽的精度能有更好的保證。第二次試制完成的偏心定位套基本控制了內外圓的變形，內外圓的尺寸一致性較好。

（4）驗證自制（外購）工裝的精度、產品拉削狀況及被加工件精度 加工完成的偏心工藝裝備進行精度檢測和驗證工作。通過檢測內孔和外圓精度均達到圖樣要求，實物驗證結果如下。

外圓相對于內孔軸線的對稱度超差。圖樣要求對稱度0.01mm，安裝到設備上測量外圓誤差為0.02mm，經三坐標測量，鍵槽相對于內外圓分別在0.013～0.047mm。工件裝夾后，定位套不能夠正常轉動，刀具座及刀具正常工作。經局部修磨后使用。第二次試制能很好地滿足該工裝的設計要求精度。自制工裝驗證，偏心定位裝置檢測結果見表1。

表1 偏心定位裝置檢測結果

經過驗證，偏心工藝裝備能夠滿足拉槽機導向柱φ85mm加工φ140mm內孔齒輪零件的鍵槽拉削加工，加工精度符合產品圖樣要求。加工工件檢測結果如圖5所示。實物應用如圖6所示。

圖5 加工工件檢測結果

圖6 實物應用

3 項目取得的成果

拉槽機偏心定位套的成功設計與應用，大大提高了進口設備利用率、產品的生產效率及加工質量，延長了進口設備使用壽命，降低設備配件的維修、采購費用。在滿足拉削φ140mm內孔工件鍵槽的同時，大大緩解了拉槽機φ140mm導向柱的磨損。使所有的φ140mm內孔的輪類齒輪件都能在拉槽機上拉削加工鍵槽。

1）設計并完成了低成本、高效率拉削加工φ140mm內孔齒輪件鍵槽的工藝裝備。

2）證實了內孔為φ140mm的工件所用定位套的設計方案的可行性。

3）實現了φ140mm內孔零件鍵槽的拉削加工。

4）取得了套類工件開口后變形的工藝解決方案。

5）使得拉槽機能夠充分發揮高效、高精度的加工作用，減少設備配件費用。

4 結束語

目前，設計的φ85～φ140mm偏心工藝裝備在加工φ140mm內孔上得到了成功應用。但偏心套的自制及拉槽機在φ220～φ240mm內孔中加工仍然空白，下一步將考慮在此范圍內解決拉槽機加工問題以及改進工藝方案，試驗自制偏心套，使制造精度更高。