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(jié)構(gòu)特點 　　箱體類是機器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)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(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因此，箱體的加工質(zhì)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(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點：形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)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(chǎn)品加工量的15%~20%。 　二、箱體類零件的主要技術(shù)要求、材料和毛坯 　?。ㄒ唬┫潴w零件的主要技術(shù)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(shù)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(zhǔn)，并且往往是加工時的定位基準(zhǔn)，所以，應(yīng)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(zhǔn)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(zhuǎn)精度下降，也易使傳動件（如齒輪）產(chǎn)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～I(xiàn)T6，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(yīng)有一定的同軸度要求，各支承孔之間也應(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)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?；诣T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(chǎn)或某些簡易機床的箱體，為了縮短生產(chǎn)周期和降低成本，可采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)。此外，精度要求較高的坐標(biāo)鏜床主軸箱則選用耐磨鑄鐵。負(fù)荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。 　　毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)。有關(guān)數(shù)據(jù)可查有關(guān)資料及根據(jù)具體情況決定。 毛坯鑄造時，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)使箱體壁厚盡量均勻，箱體澆鑄后應(yīng)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(shù)要求、生產(chǎn)類型及工廠現(xiàn)有設(shè)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(chǎn)的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可達(dá)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(jìn)行，如圖8-3所示。刨削的主運動是變速往復(fù)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(chǎn)效率低。但刨削所需的機床、刀具結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，調(diào)整容易，通用性強。因此在單件、小批生產(chǎn)中特別是加工狹長平面時被廣泛應(yīng)用。 　　當(dāng)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?。A(yù)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(chǎn)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(yīng)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(jīng)粗銑、精銑后，尺寸精度可達(dá)lT9~1T7，表面粗糙度可達(dá)Ra12.5~0.63μm。 　　銑削的主運動是銑刀的旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)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?yīng)用范圍 　　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(zhuǎn)，因此與刨削相比，銑削生產(chǎn)率高于刨削，在中批以上生產(chǎn)中多用銑削加工平面。 　　當(dāng)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(guān)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(chǎn)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(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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(yīng)用很廣泛，加工平面及溝槽的銑刀一般都設(shè)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(jīng)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(nèi)，用γn表示；為測量和刃磨方便，其后角規(guī)定在正交平面內(nèi)，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(xì)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(biāo)準(zhǔn)銑刀直徑范圍為?80-?250mm。硬質(zhì)合金面銑刀的切削效率及加工質(zhì)量均比高速鋼銑刀高，故目前廣泛使用硬質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)位或更換刀片即可繼續(xù)使用?？赊D(zhuǎn)位銑刀與可轉(zhuǎn)位車刀一樣且有效率高、壽命長、使用方便、加工質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。這種銑刀是目前平面加工中應(yīng)用最廣泛的刀具之一。可轉(zhuǎn)位面銑刀已形成系列標(biāo)準(zhǔn)，可查閱刀具標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)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(cè)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(jié)構(gòu)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(cè)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(nèi)，調(diào)整后的銑刀寬度增加了P/Z1，再通過刃磨使之恢復(fù)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(guān)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。 　　（一）平行孔系的加工 　　平行孔系的主要技術(shù)要求是各平行孔中心線之間及中心線與基準(zhǔn)面之間的距離尺寸精度和相互位置精度。生產(chǎn)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(chǎn)。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(jìn)行加工。劃線和找正時間較長，生產(chǎn)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(jié)合試切法進(jìn)行。即先按劃線找正鏜出一孔，再按線將主軸調(diào)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(jié)果更新調(diào)整主軸的位置，再進(jìn)行試鏜、測量、調(diào)整，如此反復(fù)幾次，直至達(dá)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(chǎn)效率低，適用于單件小批生產(chǎn)。 　 　(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(nèi)（或直接利用鏜床主軸），然后根據(jù)孔和定位基準(zhǔn)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(dá)±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(xì)的表面粗糙度。當(dāng)樣板準(zhǔn)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(dá)±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(diào)整全部定心套的位置，并擰緊螺釘。復(fù)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(fù)使用，特別適宜于單件生產(chǎn)下的大型箱體和缺乏坐標(biāo)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(dǎo)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(yīng)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(dāng)用兩個或兩個以上的支承來引導(dǎo)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(diào)整、找正的輔助時間，生產(chǎn)效率高，是中批生產(chǎn)、大批大量生產(chǎn)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(dǎo)套與鏜桿之間存在間隙與磨損，所以孔距的精度一般可達(dá)±0.05 mm，同軸度和平行度從一端加工時可達(dá)0.02~0.03mm；當(dāng)分別從兩端加工時可達(dá)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 　?。ㄒ唬┲鬏S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(chǎn)的工藝過程。表8-9為該主軸箱大批量生產(chǎn)的工藝過程。 表8－8某主軸箱小批生產(chǎn)工藝過程 序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 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(cè)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(chǎn)工藝過程 序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 10 鑄造 ? 20 時效 ? 30 油漆 ? 40 銑頂面A I孔與Ⅱ孔 50 鉆、擴(kuò)、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(dǎo)軌面B、C 頂面A及兩工藝孔 80 磨頂面A 導(dǎo)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(dǎo)軌面及前面D 頂面A及兩工藝孔 140 將2-?8H7及4- ?7.8mm均擴(kuò)鉆至?8.5mm，攻6-M10 ? 150 清洗、去毛刺、倒角 ? 160 檢驗 ? 　　（二）箱體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(jìn)行。對于大件，一般在龍門刨床或龍門銑床上進(jìn)行。刨削的刀具結(jié)構(gòu)簡單，機床成本低，調(diào)整方便，但生產(chǎn)率低；在大批、大量生產(chǎn)時，多采用銑削；當(dāng)生產(chǎn)批量大且精度又較高時可采用磨削。單件小批生產(chǎn)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(dāng)生產(chǎn)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(kuò)(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(zhì)量要求比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動鏜刀片進(jìn)行精細(xì)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(zhǔn)，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，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(diào)整也比較方便。 　　(2)粗精加工分階段進(jìn)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(jìn)行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進(jìn)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(nèi)應(yīng)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(shè)備等。 　　粗、精加工分開進(jìn)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(chǎn)、精度要求不高的箱體，常常將粗、精加工合并在一道工序進(jìn)行，但必須采取相應(yīng)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(jìn)行精加工。