變速器箱體是機(jī)械式傳動(dòng)壓路機(jī)上的重要零件

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1、1概述 變速器箱體是機(jī)械式傳動(dòng)壓路機(jī)上的重要零件， 其加工質(zhì)量的好壞將直接影響到壓路機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng)的使用效果。我公司產(chǎn)品所使用的變速器箱體（圖 1）材料為HT200。該變速器具 有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便和動(dòng)作可靠的特點(diǎn)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我公司所產(chǎn)的 LSS系 列振動(dòng)壓路機(jī)上。以往箱體加工是在龍門刨床、 鏈床和鉆床上完成平面、軸承擋孔和連接孔 的加工，生產(chǎn)效率低且加工質(zhì)量難以保證， 為解決上述問(wèn)題，我公司引進(jìn)了以太韓國(guó)大宇公 司制造的ACE HM800臥式加工中心進(jìn)行箱體加工，取得了很好的應(yīng)用效果。 圖1變速器箱體 2零件工藝過(guò)程分析及工序安排 箱體類工件具有以下幾個(gè)特點(diǎn)

2、： 一是加工內(nèi)容多，需頻繁更換機(jī)床、刀具；二是加工精 度要求高，采用普通機(jī)床加工質(zhì)量難以保證， 且由于工藝流程長(zhǎng)，周轉(zhuǎn)次數(shù)多，生產(chǎn)效率難 以提高；三是形狀復(fù)雜，且大部分為薄壁殼體，工件剛度差，較難裝加。采用數(shù)控加工中心 進(jìn)行箱體加工，憑借加工中心自身的精度和加工效率高、 剛度好和自動(dòng)換刀的特點(diǎn)。 只要制 定好工藝流程，設(shè)計(jì)采用合理的專用夾具和刀具， 就完全可以解決上述問(wèn)題。鑒于該設(shè)備為 雙工作臺(tái)，因此，我們將該工件 B、C面上各種加工要素加工放在 01工作臺(tái)上完成（加工 工序1）,其余G、H及排擋側(cè)面的加工要素放在 02工作臺(tái)上完成（加工工序 2）,根據(jù)上 述工序安排，設(shè)計(jì)相應(yīng)的專用夾

3、具。 3毛坯準(zhǔn)備 工件上加工中心前的準(zhǔn)備工序由其它設(shè)備來(lái)完成， 如零件圖1上G、H兩側(cè)面的粗加工， 放在普通機(jī)床上加工，這樣一是減少了大余量加工造成的熱變形； 二是為了加工中心提供了 必要的定位基準(zhǔn)；三是提高了加工效率。兩側(cè)面刨完后，以 G面為基準(zhǔn)（與加工中心加工 時(shí)基準(zhǔn)一致）將工件平放鉗工臺(tái)上，鉗工按圖 1劃出B、C面精加工線及箱體 K、H （兩側(cè)） 各面中心基準(zhǔn)線，供加工中心校正用。 4工序1夾具的設(shè)計(jì)和使用及加工工藝過(guò)程 工藝過(guò)程及夾具的結(jié)構(gòu)和使用 1、按照前文所述，工序1的加工工序主要包括 B、C面精銃，以及C面上6-。1好1 （ F） 的鉆削。為提高加工質(zhì)量和效率，針

4、對(duì)該工序的加工特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套專用夾具（圖 2）,該 夾具由壓板1彈性定位銷2、定位銷3、彈性定位銷4調(diào)整螺栓5和底板6組成。使用時(shí)， 工件D面平放在四個(gè)高度可調(diào)的定位銷 3組成的平面上，夾具上有兩個(gè)彈性定位銷 2、4與 工件上D、E孔配合，即形成一個(gè)典型的一面兩銷定位，定位銷 2、4設(shè)計(jì)成彈性的，這是 因?yàn)楣ぜ鶞?zhǔn)孔為毛基準(zhǔn)，其鑄造孔徑是不規(guī)則的，由于定位銷具有彈性，即使孔徑變化， 工件G表面仍然能夠靠平在 4個(gè)定位銷組成的平面上，從而使工件能夠快速初定位。該夾 具為采用孔系組合夾具， 可快速拼裝和調(diào)整， 并具有定位精度高， 加緊牢固可靠，適合小批 量多品種的生產(chǎn)特點(diǎn)。 1.壓

5、板2.彈性定位銷3.定位銷4.彈性定位銷5.調(diào)整螺栓6.底板圖2工序1專用夾具 工件校正 以刀庫(kù)中的鉆頭為校正工具，并使主軸以 1000r/min的速度旋轉(zhuǎn)，在兩側(cè) F面水平基準(zhǔn) 線起止處鉆頭微切工件表面進(jìn)行試切， 根據(jù)試切點(diǎn)與基準(zhǔn)線的相對(duì)位置， 確定工件左右中心 線是否在同一水平上，校正號(hào)工件 F面兩側(cè)水平后，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn) 90。位置，采用同樣的方法 校正工件B、C兩面基準(zhǔn)線。最后移動(dòng) Z軸，校正工件 H面中心基準(zhǔn)線，看劃的線是否在 中心上，如果不在，松或緊夾具上的調(diào)整螺栓 5,微調(diào)工件位置，直到校正為止。各基準(zhǔn)線 均校正好后，用壓板 1將工件壓緊。 工件坐標(biāo)找正 較正好工件后

6、，需要找正 B、C兩個(gè)加工面的工件坐標(biāo)系，設(shè)定工件 C面坐標(biāo)系位G5 4, B面坐標(biāo)系位G55,選擇功能開(kāi)關(guān)至手動(dòng)輸入位置（ MDI ）,讓工件B面面向主軸，調(diào) 用鉆頭刀具，鉆頭對(duì)準(zhǔn)箱體上事先劃好的 X和Y軸方向中心線，然后看 NC顯示器上機(jī)械 坐標(biāo)的X軸和Y軸坐標(biāo)值，并在工件坐標(biāo)系 G55中輸入該X坐標(biāo)值，然后用1250mm （機(jī) 床X軸圓點(diǎn)坐標(biāo)）減去X軸坐標(biāo)所得的數(shù)值輸入 G54坐標(biāo)系的X坐標(biāo)。由于工件水平方向 已經(jīng)校正，因此，兩坐標(biāo)系中的 Y坐標(biāo)值相同，按照顯示器線實(shí)的坐標(biāo)值輸入兩坐標(biāo)系即 可。兩坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)值采用試切的方法確定。 5工序2夾具的設(shè)計(jì)和適用及工藝過(guò)程 該工序

7、的主要加工工藝是個(gè)軸承孔的鏈削加工， G、H及排擋側(cè)面的銃削加工及各面上 聯(lián)接孔的鉆孔及攻絲。此工序的專用夾具（圖 3）主要是由壓板1、墊板2、定位銷3、底板 4構(gòu)成，校正后緊固在02工作臺(tái)上。具體使用方法是：工件加工好的C底板平放于02號(hào)工 作臺(tái)專用夾具的墊板 2上，并以?shī)A具上兩個(gè)定位銷 3為定位基準(zhǔn)插入工件上上道工序已加工 好的2個(gè)F孔中，由于2個(gè)F孔的形位精度和尺寸精度較高，這樣就可以將工件精確定位 在夾具上，同時(shí)用墊板2上的4個(gè)螺栓與其余4個(gè)孔配合，上緊螺母， 為提高裝夾剛度，再 用夾具上4個(gè)壓板1壓緊工件，這樣就將工件牢牢地固定在夾具上。 調(diào)出相應(yīng)加工程序， 執(zhí) 行程序即可加工

8、箱體工序 2的各加工要素了。夾具再設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格確保了夾具中心、 側(cè)面基準(zhǔn) 與工作臺(tái)中心、側(cè)面基準(zhǔn)高度一致， 這樣2個(gè)定位銷的中心就可以看作為工作臺(tái)的中心， 通 過(guò)采用2個(gè)定位銷精確定位， 工件裝夾后，工件中心與工作臺(tái)中心基本重合， 工件在加裝后 就不需要進(jìn)行校正了，從而提高了工件的定位精度和加工效率。 該工序有3個(gè)加工面，因此，工件坐標(biāo)系分別確定為 G56、G57、G58,由于該箱體基 本上屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此，X坐標(biāo)的選取最好是工件的中心， 我們將X軸坐標(biāo)值取機(jī)床第2 參考點(diǎn)，即主軸中心與工作臺(tái)中心對(duì)應(yīng)的位置， X坐標(biāo)值為625mm （即1250mm的一般）， 分別輸入以上3個(gè)坐標(biāo)

9、系中，Y軸坐標(biāo)值以工件上 。150E中心為基準(zhǔn)選取，Z軸坐標(biāo)值同 樣采用試切的方法確定，并分別輸入相應(yīng)的坐標(biāo)系中。 3 4 1.壓板2墊板3.定位銷4.底板圖3工序2專用夾具 6程序編制 加工中心具有自動(dòng)換刀裝置，能在工件一次裝夾自動(dòng)完成銃、鉆、鏈、較、攻螺紋等工 序，具有高生產(chǎn)力和質(zhì)量穩(wěn)定性的特點(diǎn)。 為充分發(fā)揮加工中心高效率、 多功能的特點(diǎn)， 應(yīng)在 加工程序設(shè)計(jì)上注意工序的劃分和工藝方法的合理性，它直接關(guān)系到加工中心的使用效率、 加工精度、 刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，盡量做到工序集中、工藝路線最短、 機(jī)床停頓時(shí)間和 輔助時(shí)間最少。 設(shè)計(jì)程序時(shí)， 應(yīng)將一次換刀作為一個(gè)工步， 并

10、注明加工內(nèi)容和要保證的尺寸 要求。 工步與工步之間增加 M01 指令， 與機(jī)床上的 OPTION-AL STOP 開(kāi)關(guān)配合使用， 機(jī)床 換刀后停止運(yùn)行，可檢驗(yàn)換刀的準(zhǔn)確性，以對(duì)程序進(jìn)行充分驗(yàn)證，批量加工時(shí)只需將 OPTI ONAL STOP 開(kāi)關(guān)關(guān)閉，程序仍執(zhí)行連續(xù)運(yùn)行模式。粗銑平面時(shí)，加工余量較大，工件會(huì)產(chǎn) 生較大的熱變形，應(yīng)將粗、精銑分開(kāi)，使零件能夠充分冷卻。設(shè)計(jì)鉆孔程序時(shí)，應(yīng)考慮孔的 加工精度要求， 對(duì)于精度要求一般的孔加工， 可以不使用中心鉆預(yù)鉆。 鑒于鉆孔后還要攻絲， 因此，可將各孔位置編成子程序，采用 M98 指令呼叫到主程序中，即可方便的重復(fù)使用， 又可減少編成時(shí)坐

11、標(biāo)的錯(cuò)誤。 在機(jī)床功率許可的情況下，螺孔全部采用剛性攻絲方式，以提高加工效率。精鏜孔時(shí)， 由于一般使用單刃鏜刀， 編成時(shí)還應(yīng)注意幾個(gè)問(wèn)題： 一是當(dāng)手工在主軸位置裝刀時(shí)， 應(yīng)先用 M19 指令時(shí)主軸遞給，然后讓刀尖朝內(nèi)（即背對(duì)操作者）進(jìn)行安裝；二是采用 G76 指令編 成時(shí)，應(yīng)設(shè)定相應(yīng) Q 值，鏜孔完成后，主軸會(huì)向刀尖相反的方向移動(dòng)以定位值（ Q ）值，退 刀時(shí)， 可避免刀具劃傷孔表面。 由于該工件個(gè)對(duì)稱孔的同軸精度要求較高， 精鏜孔時(shí)， 應(yīng)采 用不調(diào)頭的形式鏜兩側(cè)孔。 如果兩側(cè)孔直徑相同， 就可以使用一把刀采用直鏜的形式完成兩 側(cè)孔的加工， 如果兩側(cè)孔徑不同， 在編制加工程序時(shí)可

12、以先鏜孔徑大的一頭孔， 然后換刀 （對(duì) 稱孔小孔的精鏜刀），工作臺(tái)不換位，利用鏜大孔的 X 、 Y 坐標(biāo)，通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)?Z 坐標(biāo)， 使鏜刀從大孔一端直伸過(guò)去， 完成另一側(cè)小孔的鏜削。 這樣， 由于采用同一個(gè)平面坐標(biāo)系和 同一主軸坐標(biāo)， 消除了調(diào)頭加工工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的誤差， 因此， 可以確保獲得很高的同軸度的加 工精度。采用這種方法有一個(gè)前提： 即兩孔間距不能過(guò)大，否則會(huì)因刀桿過(guò)長(zhǎng)，在加工時(shí)引 起振動(dòng)反而影響加工精度。 加工程序總的設(shè)計(jì)原理是： 遵循由粗漸精的原則， 先進(jìn)行粗加工、 重切削，去除毛坯上大部分加工余量，然后安排一些發(fā)熱量小、加工要求不高的部位， 使零 件在精加工之前有充

13、分的時(shí)間冷卻， 最后再進(jìn)行精加工。 該工件的加工程序順序?yàn)椋?粗銑各 平面 — 鉆孔 — 攻絲 — 粗鏜孔 — 精銑 — 精鏜孔。 7 切削用量選擇 粗加工時(shí)， 再工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的條件下， 盡可能選取較大的卻削深度， 較 高的進(jìn)給量。一般選擇的切削深度為 5?6mm,主軸轉(zhuǎn)速S為200?300r/min ,粗銃平面時(shí) 主軸移動(dòng)速度 F 為 300mm/min ，粗鏜孔時(shí)主軸移動(dòng)速度 F 為 200mm/min ；精加工時(shí)為了獲 得較好形位精度和表面粗糙度，切削深度可以小一些，一般選擇為 0.3?0.5mm,主軸轉(zhuǎn)速 S為300?450r/min ,精銃平面主軸移動(dòng)速度 F

14、為220mm/min ,精鏈加工孔時(shí)主軸移動(dòng)速度 為100?150mm/min ;鉆孔時(shí)主軸移動(dòng)速度為 300mm/min ;攻絲時(shí)主軸移動(dòng)速度為主軸轉(zhuǎn)速 乘以螺距，該數(shù)值不能有小數(shù)點(diǎn)。 8 刀具選擇 面銑刀、 鏜刀選用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具， 刀片材料為硬質(zhì)合金或涂層刀片。 鉆頭和攻絲選用 內(nèi)冷式硬質(zhì)合金整體式刀具。 采用不調(diào)頭法加工兩面對(duì)稱孔時(shí)， 由于刀桿較長(zhǎng)， 長(zhǎng)刀桿可以 通過(guò)不同需要按照模塊化刀柄、 刀桿系統(tǒng)進(jìn)行組合；同時(shí)，為降低切削時(shí)的振動(dòng)， 應(yīng)選用重 金屬減振刀桿或阻尼減振刀桿。加工中心所有刀具盡量選用國(guó)際中的標(biāo)準(zhǔn)刀具。刀具規(guī)格、 專用刀具代號(hào)和該刀具所要加工的內(nèi)容， 應(yīng)列表記

15、錄下來(lái)，供編成時(shí)使用。 同時(shí)， 刀庫(kù)中所 有使用的刀具都必須使用對(duì)刀儀進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)輸入 OFFSET 內(nèi)的刀具補(bǔ)償值中。從 性價(jià)比上考慮， 粗加工時(shí)由于毛坯余量大， 加工精度要求低， 盡量采用國(guó)產(chǎn)刀具， 如粗銑刀、 粗鏜刀。 精加工時(shí)為提高卻削效率， 獲得較好的表面加工質(zhì)量， 刀具的品牌可以選用伊斯卡、 肯納、瓦爾特、山特維克等知名品牌。 9 結(jié)論 采用加工中心加工箱體，批量生產(chǎn)后，每個(gè)工件加工時(shí)間約為 2h,僅為過(guò)去加工時(shí)間 的 1/6，加工效率得到極大的提高。此外，由于機(jī)床精度自身的保證，徹底消除了接刀痕， 各軸承擋之間的同軸度也得到了有效的保證， 從而使變速器箱體的加工質(zhì)量得到了顯著的提 高，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用，使用方便，取得了較好的應(yīng)用效果。