蝸輪減速器箱體加工工藝

蝸輪減速器箱體加工工藝,蝸輪,減速器,箱體,加工,工藝 一、箱體類零件的功用及結構特點 　　箱體類是機器或部件的基礎零件，它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關系協(xié)調地傳遞運動或動力。因此，箱體的加工質量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。 　　常見的箱體類零件有：機床主軸箱、機床進給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動機缸體和機座等。根據(jù)箱體零件的結構形式不同，可分為整體式箱體，如圖8－ 1a、b、d所示和分離式箱體，如圖8－1c所示兩大類。前者是整體鑄造、整體加工，加工較困難，但裝配精度高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配工作量。 箱體的結構形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點：形狀復雜、壁薄且不均勻，內部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機床制造廠用于箱體類零件的機械加工勞動量約占整個產品加工量的15%~20%。 　二、箱體類零件的主要技術要求、材料和毛坯 　?。ㄒ唬┫潴w零件的主要技術要求 　　箱體類零件中以機床主軸箱的精度要求最高。以某車床主軸箱，如圖8－2所示為例，箱體零件的技術要求主要可歸納如下： 1.主要平面的形狀精度和表面粗糙度 　　箱體的主要平面是裝配基準，并且往往是加工時的定位基準，所以，應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的定位精度，影響箱體與機座總裝時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面垂直度為0.1/300。 　　2.孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度 　　箱體上的軸承支承孔本身的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度都要求較高，否則，將影響軸承與箱體孔的配合精度，使軸的回轉精度下降，也易使傳動件（如齒輪）產生振動和噪聲。一般機床主軸箱的主軸支承孔的尺寸精度為IT6，圓度、圓柱度公差不超過孔徑公差的一半，表面粗糙度值為Ra0.63～0.32μm。其余支承孔尺寸精度為IT7～IT6，表面粗糙度值為Ra2.5～0.63μm。 　　3.主要孔和平面相互位置精度 　　同一軸線的孔應有一定的同軸度要求，各支承孔之間也應有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否則，不僅裝配有困難，而且使軸的運轉情況惡化，溫度升高，軸承磨損加劇，齒輪嚙合精度下降，引起振動和噪聲，影響齒輪壽命。支承孔之間的孔距公差為0.12～0.05mm，平行度公差應小于孔距公差，一般在全長取0.1~0.04mm。同一軸線上孔的同軸度公差一般為0.04～0.01mm。支承孔與主要平面的平行度公差為0.1~0.05mm。主要平面間及主要平面對支承孔之間垂直度公差為0.1～0.04mm。 　　(二）箱體的材料及毛坯 　　箱體材料一般選用HT200~400的各種牌號的灰鑄鐵，而最常用的為HT200。灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。在單件生產或某些簡易機床的箱體，為了縮短生產周期和降低成本，可采用鋼材焊接結構。此外，精度要求較高的坐標鏜床主軸箱則選用耐磨鑄鐵。負荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。 　　毛坯的加工余量與生產批量、毛坯尺寸、結構、精度和鑄造方法等因素有關。有關數(shù)據(jù)可查有關資料及根據(jù)具體情況決定。 毛坯鑄造時，應防止砂眼和氣孔的產生。為了減少毛坯制造時產生殘余應力，應使箱體壁厚盡量均勻，箱體澆鑄后應安排時效或退火工序。 平面加工方法有刨、銑、拉、磨等，刨削和銑削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削則用作平面的精加工。此外還有刮研、研磨、超精加工、拋光等光整加工方法。采用哪種加工方法較合理，需根據(jù)零件的形狀、尺寸、材料、技術要求、生產類型及工廠現(xiàn)有設備來決定。 第二節(jié)　平面加工方法和平面加工方案 　　一、刨削 　　刨削是單件小批量生產的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可達IT9~IT7級，表面粗糙值為Ra12.5~1.6μm。刨削可以在牛頭刨床或龍門刨床上進行，如圖8-3所示。刨削的主運動是變速往復直線運動。因為在變速時有慣性，限制了切削速度的提高，并且在回程時不切削，所以刨削加工生產效率低。但刨削所需的機床、刀具結構簡單，制造安裝方便，調整容易，通用性強。因此在單件、小批生產中特別是加工狹長平面時被廣泛應用。 　　當前，普遍采用寬刃刀精刨代替刮研，能取得良好的效果。采用寬刃刀精刨，切削速度較低(2~5m/min)，加工余量小（預刨余量0.08~0.l2mm，終刨余量0.03~0.05mm），工件發(fā)熱變形小，可獲得較小的表面粗糙度值（Ra0.8~0.25μm）和較高的加工精度（直線度為0.02/1000），且生產率也較高。圖8－4為寬刃精刨刀，前角為-10?~-15?，有擠光作用；后角為5?，可增加后面支承，防止振動；刃傾角為3?~5?。加工時用煤油作切削液。 　　二、銑削 　　銑削是平面加工中應用最普遍的一種方法，利用各種銑床、銑刀和附件，可以銑削平面、溝槽、弧形面、螺旋槽、齒輪、凸輪和特形面，如圖8-5所示。一般經粗銑、精銑后，尺寸精度可達lT9~1T7，表面粗糙度可達Ra12.5~0.63μm。 　　銑削的主運動是銑刀的旋轉運動，進給運動是工件的直線運動。圖8-6為圓柱銑刀和面銑刀的切削運動。 　?。ㄒ唬┿娤鞯墓に囂卣骷皯梅秶? 　　銑刀由多個刀齒組成，各刀齒依次切削，沒有空行程，而且銑刀高速回轉，因此與刨削相比，銑削生產率高于刨削，在中批以上生產中多用銑削加工平面。 　　當加工尺寸較大的平面時，可在龍門銑床上，用幾把銑刀同時加工各有關平面，這樣，既可保證平面之間的相互位置精度，也可獲得較高的生產率。? 第三節(jié)　銑削加工常用工藝裝備 　一、銑削刀具 　　銑刀的種類很多(大部分已經標準化)，按齒背形式分銑刀可分為尖齒銑刀和鏟齒銑刀兩大類。尖齒銑刀齒背經銑削而成，后刀面是簡單平面，如圖8-13a所示，用鈍后重磨后刀面即可。該刀具應用很廣泛，加工平面及溝槽的銑刀一般都設計成尖齒的。鏟齒銑刀與尖齒銑刀的主要區(qū)別是有鏟制而成的特殊形狀的后刀面，如圖8-13b所示，用鈍后重磨前刀面。經鏟制的后刀面可保證銑刀在其使用的全過程中廓形不變?，F(xiàn)按銑刀的用途分述如下。圖8-13齒背形式 圓柱形銑刀一般用于在臥式銑床上用周銑方式加工較窄的平面。圖8-14為其工作部分的幾何角度。為便于制造，其切削刃前角通常規(guī)定在法平面內，用γn表示；為測量和刃磨方便，其后角規(guī)定在正交平面內，用α0表示；螺旋角即為其刃傾角且λs；其主偏角為kr=90?。圓柱形銑刀有兩種類型：粗齒圓柱形銑刀具有齒數(shù)少、刀齒強度高，容屑空間大、重磨次數(shù)多等特點，適用于粗加工；細齒圓柱形銑刀齒數(shù)多、工作平穩(wěn)，適于精加工。 　2.面銑刀　 　　高速鋼面銑刀一般用于加工中等寬度的平面。標準銑刀直徑范圍為?80-?250mm。硬質合金面銑刀的切削效率及加工質量均比高速鋼銑刀高，故目前廣泛使用硬質合金面銑刀加工平面。 　　圖8-15所示為整體焊接式面銑刀。該刀結構緊湊，較易制造。但刀齒磨損后整把刀將報廢，故已較少使用。　　 　圖8-16為機夾焊接式面銑刀。該銑刀是將硬質合金刀片焊接在小刀頭上，再采用機械夾固的方法將刀裝夾在刀體槽中。刀頭報廢后可換上新刀頭，因此延長了刀體的使用壽命。 　 　圖8-17為可轉位面銑刀。該銑刀將刀片直接裝夾在刀體槽中。切削刃用鈍后，將刀片轉位或更換刀片即可繼續(xù)使用?？赊D位銑刀與可轉位車刀一樣且有效率高、壽命長、使用方便、加工質量穩(wěn)定等優(yōu)點。這種銑刀是目前平面加工中應用最廣泛的刀具之一?？赊D位面銑刀已形成系列標準，可查閱刀具標準等有關資料。 　?。ǘ┘庸喜塾玫你姷? 　　1.三面刃銑刀 　　三面刃銑刀除圓周表面具有主切削刃外，兩側面也有副切削刃，從而改善了切削條件，提高了切削效率和減小表面粗糙度。主要用于加工溝槽和階臺面。三面刃銑刀的刀齒結構可分為直齒、錯齒和鑲齒三種。 　　圖8-18a所示為直齒三面刃銑刀。該刀易制造、易刃磨。但側刃前角γ0＝0?，切削條件較差。 　　圖8-18b為錯齒三面刃銑刀。該刀的刀齒交錯向左、右傾斜螺旋角ω。每一刀齒只在一端有副切削刃，并由ω角形成副切削刃的正前角，且ω角使切削過程平穩(wěn)，易于排屑，從而改善了切削條件。整體錯齒銑刀重磨后會減少其寬度尺寸。 　　圖8-18c為鑲齒三面刃銑刀，它可克服整體式三面刃銑刀刃磨后厚度尺寸變小的不足。該刀齒鑲嵌在帶齒紋的刀體槽中。刀的齒數(shù)為Z，則同向傾斜的齒數(shù) Z1＝Z/2，并使同向傾斜的相鄰齒槽的齒紋錯開P/Z1（P為齒紋的齒距）。銑刀重磨后寬度減小時，可將同向傾斜的刀齒取出并順次移入相鄰的同向齒槽內，調整后的銑刀寬度增加了P/Z1，再通過刃磨使之恢復原來的寬度 第四節(jié)　箱體孔系加工及常用工藝裝備 　一、箱體零件孔系加工 　　箱體上一系列相互位置有精度要求的孔的組合，稱為孔系?？紫悼煞譃槠叫锌紫?，如圖8-35a所示、同軸孔系，如圖8-35b所示和交叉孔系，如圖8-35c所示。 　　孔系加工不僅孔本身的精度要求較高，而且孔距精度和相互位置精度的要求也高，因此是箱體加工的關鍵。 　　孔系的加工方法根據(jù)箱體批量不同和孔系精度要求的不同而不同，現(xiàn)分別予以討論。 　?。ㄒ唬┢叫锌紫档募庸? 　　平行孔系的主要技術要求是各平行孔中心線之間及中心線與基準面之間的距離尺寸精度和相互位置精度。生產中常采用以下幾種方法。 　　1.找正法 　　找正法是在通用機床上，借助輔助工具來找正要加工孔的正確位置的加工方法。這種方法加工效率低，一般只適用于單件小批生產。根據(jù)找正方法的不同。找正法又可分為以下幾種： 　　(l) 劃線找正法　　加工前按照零件圖在毛坯上劃出各孔的位置輪廓線，然后按劃線一一進行加工。劃線和找正時間較長，生產率低，而且加工出來的孔距精度也低，一般在±0.5mm左右。為提高劃線找正的精度，往往結合試切法進行。即先按劃線找正鏜出一孔，再按線將主軸調至第二孔中心，試鏜出一個比圖樣要小的孔，若不符合圖樣要求，則根據(jù)測量結果更新調整主軸的位置，再進行試鏜、測量、調整，如此反復幾次，直至達到要求的孔距尺寸。此法雖比單純的按線找正所得到的孔距精度高，但孔距精度仍然較低，且操作的難度較大，生產效率低，適用于單件小批生產。 　 　(2) 心軸和塊規(guī)找正法　　鏜第一排孔時將心軸插入主軸孔內（或直接利用鏜床主軸），然后根據(jù)孔和定位基準的距離組合一定尺寸的塊規(guī)來校正主軸位置，如圖8- 36。校正時用塞尺測定塊規(guī)與心軸之間的間隙，以避免塊規(guī)與心軸直接接觸而損傷塊規(guī)。鏜第二排孔時，分別在機床主軸和加工孔中插入心軸，采用同樣的方法來校正主軸線的位置，以保證孔心距的精度。這種找正法的孔心距精度可達±0.3mm。 (3) 樣板找正法　　用10~20mm厚的鋼板制造樣板，裝在垂直于各孔的端面上（或固定于機床工作臺上），如圖8-37。樣板上的孔距精度較箱體孔系的孔距精度高（一般為±0.1mm~±0.3mm），樣板上的孔徑較工件孔徑大，以便于鏜桿通過。樣板上孔徑尺寸精度要求不高，但要有較高的形狀精度和較細的表面粗糙度。當樣板準確地裝到工件上后，在機床主軸上裝一千分表，按樣板找正機床主軸，找正后，即換上鏜刀加工。此法加工孔系不易出差錯，找正方便，孔距精度可達±0.05mm。這種樣板成本低，僅為鏜模成本的1/7~1/9，單件小批的大型箱體加工常用此法。 　(4) 定心套找正法　　如圖8-38所示，先在工件上劃線，再按線攻螺釘孔，然后裝上形狀精度高而光沽的定心套，定心套與螺釘間有較大間隙，然后按圖樣要求的孔心距公差的1/3~1/5調整全部定心套的位置，并擰緊螺釘。復查后即可上機床，按定心套找正鏜床主軸位置，卸下定心套，鏜出一孔。每加工一個孔找正一次，直至孔系加工完畢。此法工裝簡單，可重復使用，特別適宜于單件生產下的大型箱體和缺乏坐標鏜床條件下加工鉆模板上的孔系。 　2.鏜模法 　　鏜模法即利用鏜模夾具加工孔系。鏜孔時，工件裝夾在鏜模上，鏜桿被支承在鏜模的導套里，增加了系統(tǒng)剛性。這樣，鏜刀便通過模板上的孔將工件上相應的孔加工出來，機床精度對孔系加工精度影響很小，孔距精度主要取決于鏜模的制造精度，因而可以在精度較低的機床上加工出精度較高的孔系。當用兩個或兩個以上的支承來引導鏜桿時，鏜桿與機床主軸必須浮動聯(lián)接。 　　鏜模法加工孔系時鏜桿剛度大大提高，定位夾緊迅速，節(jié)省了調整、找正的輔助時間，生產效率高，是中批生產、大批大量生產中廣泛采用的加工方法。但由于鏜模自身存在的制造誤差，導套與鏜桿之間存在間隙與磨損，所以孔距的精度一般可達±0.05 mm，同軸度和平行度從一端加工時可達0.02~0.03mm；當分別從兩端加工時可達0.04~0.05mm。此外，鏜模的制造要求高、周期長、成本高，對于大型箱體較少采用鏜模法。 ? 用鏜模法加工孔系，既可在通用機床上加工，也可在專用機床或組合機床上加工。圖8-39為組臺機床上用鏜模加工孔系的示意圖。圖8-39鏜模法 第五節(jié)　典型箱體零件加工工藝分析 　　一、主軸箱加工工藝過程及其分析 　　（一）主軸箱加工工藝過程 　　圖8-2為某車床主軸箱簡圖，表8-8為該主軸箱小批量生產的工藝過程。表8-9為該主軸箱大批量生產的工藝過程。 表8－8某主軸箱小批生產工藝過程 序號 工序內容 定位基準 10 鑄造 ? 20 時效 ? 30 油漆 ? 40 劃線：考慮主軸孔有加工余量，并盡量均勻。劃C、A及E、D面加工線 ? 50 粗、精加工頂面A 按線找正 60 粗、精加工B、C面及側面D B、C面 70 粗、精加工兩端面E、F B、C面 80 粗、半精加工各縱向孔 B、C面 90 精加工各縱向孔 B、C面 100 粗、精加工橫向孔 B、C面 110 加工螺孔各次要孔 ? 120 清洗去毛刺 ? 130 檢驗 ? 表8－9某主軸箱大批生產工藝過程 序號 工序內容 定位基準 10 鑄造 ? 20 時效 ? 30 油漆 ? 40 銑頂面A I孔與Ⅱ孔 50 鉆、擴、鉸2-?8H7工藝孔 頂面A及外形 60 銑兩端面E、F及前面D 頂面A及兩工藝孔 70 銑導軌面B、C 頂面A及兩工藝孔 80 磨頂面A 導軌面B、C 90 粗鏜各縱向孔 頂面A及兩工藝孔 100 精鏜各縱向孔 頂面A及兩工藝孔 110 精鏜主軸孔I 頂面A及兩工藝孔 120 加工橫向孔及各面上的次要孔 ? 130 磨B、C導軌面及前面D 頂面A及兩工藝孔 140 將2-?8H7及4- ?7.8mm均擴鉆至?8.5mm，攻6-M10 ? 150 清洗、去毛刺、倒角 ? 160 檢驗 ? 　?。ǘ┫潴w類零件加工工藝分析 　　1.主要表面加工方法的選擇 　　箱體的主要表面有平面和軸承支承孔。 　　主要平面的加工，對于中、小件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進行。對于大件，一般在龍門刨床或龍門銑床上進行。刨削的刀具結構簡單，機床成本低，調整方便，但生產率低；在大批、大量生產時，多采用銑削；當生產批量大且精度又較高時可采用磨削。單件小批生產精度較高的平面時，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當生產批量較大或為保證平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削，如圖8-68所示。 ? 　　箱體支承孔的加工，對于直徑小于?50mm的孔，一般不鑄出，可采用鉆－擴(或半精鏜)－鉸(或精鏜)的方案。對于已鑄出的孔，可采用粗鏜－半精鏜－精鏜(用浮動鏜刀片)的方案。由于主軸軸承孔精度和表面質量要求比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動鏜刀片進行精細鏜。對于箱體上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滾壓等工藝方法。 　　2.擬定工藝過程的原則 　　(1)先面后孔的加工順序 　　箱體主要是由平面和孔組成，這也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。因為主要平面是箱體往機器上的裝配基準，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準與設計基準和裝配基準重合，從而消除因基準不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準加工平面，再以平面為精基準加工孔，這樣，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準，并且加工平面時切去了鑄件的硬皮和凹凸不平，對后序孔的加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對刀調整也比較方便。 　　(2)粗精加工分階段進行 　　粗、精加工分開的原則：對于剛性差、批量較大、要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開進行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進行主要平面和各支承孔的精加工。這樣，可以消除由粗加工所造成的內應力、切削力、切削熱、夾緊力對加工精度的影響，并且有利于合理地選用設備等。 　　粗、精加工分開進行，會使機床，夾具的數(shù)量及工件安裝次數(shù)增加，而使成本提高，所以對單件、小批生產、精度要求不高的箱體，常常將粗、精加工合并在一道工序進行，但必須采取相應措施，以減少加工過程中的變形。例如粗加工后松開工件，讓工件充分冷卻，然后用較小的夾緊力、以較小的切削用量，多次走刀進行精加工。