軸類熱后鏜孔提速

摘要：本文提出了熱后鏜孔工序匹配自動化生產(chǎn)線的方法，針對軸類零件熱后鏜孔加工中存在的問題，結(jié)合具體的零件，對刀具進行選型和試驗，針對生產(chǎn)線加工零件品種多的特點，提供快速換產(chǎn)的解決方案。為以后同類零件的加工提供了理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：軸類；熱后鏜孔加工；快速換產(chǎn)

引言

隨著機械加工技術(shù)的日益發(fā)展，生產(chǎn)能力不斷擴大，自動化生產(chǎn)越來越普遍，企業(yè)對于自動化生產(chǎn)線的匹配，產(chǎn)品質(zhì)量的提升，加工效率的提高需要更多的經(jīng)驗，本文對軸類熱后鏜孔工序匹配自動化生產(chǎn)線提供了快換夾具和刀具選型方案，為企業(yè)日后的發(fā)展提供的理論基礎(chǔ).

一、加工所用的機床

1.1機床概述：

使用小巨人雙工作臺立式加工中心：VTC160AN/2PC，立柱全行程移動、工作臺固定，便于操作，易于配置NC轉(zhuǎn)臺，有效提高生產(chǎn)效率。高可靠性的高速刀具交換裝置。采用伺服電機帶動凸輪驅(qū)動的雙臂刀具交換裝置，換刀僅1.5秒。加工區(qū)域內(nèi)不存在刀具交換帶來的干擾，加工范圍大，尤其適合大、長工件的加工。伺服電機驅(qū)動的高速托盤交換裝置。（VTC160AN/2PC 托盤-托盤：4.5秒）

二、加工零件種類及存在問題

2.1 零件描述：

S12、S16、C6、C9、系列中間軸分裝零件，S中間軸零件在熱處理后需與三個中間軸齒輪進行對齒壓裝，然后對分裝零件進行鏜孔，實現(xiàn)產(chǎn)品的最終尺寸。

以S12中間軸為例，產(chǎn)品尺寸要求為：

四個銷孔孔徑φ17（-0.005，-0.023）；

粗糙度Ra1.6；

位置度0.13。

2.2 目前加工中存在的問題

2.2.1、熱后鏜孔采用液壓夾具進行加工，五個零件使用四套夾具，換產(chǎn)時需人工裝卸整套夾具，耗費體力巨大。夾具采用端面定位，齒部定位銷角向手動對齒，尾座液壓夾緊，利用角向定位銷的軸向移動來調(diào)整孔對齒槽的位置度，一切操作需手動進行，無法滿足自動化生產(chǎn)線的需求。

2.2.2、由于熱處理后零件變形，經(jīng)對齒壓裝后，存在片齒和軸齒上預(yù)加工孔的中心偏差大；加上熱后零件硬度高，達(dá)到HB58-63，且片齒在熱處理時孔周圍進行了防滲處理，導(dǎo)致上下孔表面硬度有差別，熱后加工時出現(xiàn)崩刀、尺寸不穩(wěn)定、刀具壽命低等問題，嚴(yán)重時會導(dǎo)致熱后分裝零件報廢。

2.2.3、刀具的切削參數(shù)和刀桿長度選用不合理，造成熱后內(nèi)孔有錐度、振動、尺寸不穩(wěn)定、粗糙度不滿足要求等問題。

2.2.4、加工時間長，以S12零件為例，目前加工節(jié)拍為5′18″，而S自動裝配生產(chǎn)線的產(chǎn)能需求為2′06″，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足自動化生產(chǎn)線的產(chǎn)能需求。

三、提速措施

3.1 夾具方案改進與驗證

3.1.1 因零件種類較多，且齒部參數(shù)不同，根據(jù)零件齒部參數(shù)、結(jié)構(gòu)及軸向理論對齒距離，將液壓夾具設(shè)計為左端頂尖裝置（含端面支撐）、右端頂尖裝置、底部支撐、壓板和對齒裝置五個部分，換產(chǎn)時只需根據(jù)零件齒部參數(shù)和軸向理論對齒距離更換端面支撐及對齒裝置即可，大大降低了換產(chǎn)難度，縮短了換產(chǎn)時間，降低了勞動強度；

3.1.2 考慮到自動線批量加工時不能人工干預(yù)，必須確保零件的加工質(zhì)量，因此保證夾具定位準(zhǔn)確，對齒規(guī)有效接觸尤為重要，在設(shè)計時增加了端面氣檢、對齒氣檢，防止端面和齒部未有效定位就開始加工，造成零件報廢；另外為防止機械手放置零件后在離開時帶動零件轉(zhuǎn)動，造成鏜孔位置錯誤，在底部增加了防錯裝置；因機械手放置零件時采用直上直下的方式，在左端端面支撐處開槽且保證始終朝上，避免機械手難以裝卸零件。

驗證效果：夾具現(xiàn)已與車間自動化生產(chǎn)線對接，實現(xiàn)了S12、S16、C6、C9多種中間軸零件鏜孔工序的批量加工，實現(xiàn)了快速換產(chǎn)，并大大降低了工人的勞動強度。

3.2 加工方案改進及驗證

3.2.1 改進前

中間軸與齒輪壓裝后，使用標(biāo)準(zhǔn)長度鏜桿

（長度110mm）和CBN刀片加工（如圖一）：

加工方案：采用三個工步，粗鏜、精鏜和倒角。粗鏜、精鏜使用刀具為京瓷CBN刀片TPGBO90202S01035SET，倒角刀為國產(chǎn)硬質(zhì)合金倒角刀，總加工時間為5′18″（圖二）：

存在問題：

1、使用標(biāo)準(zhǔn)長度鏜桿加工出現(xiàn)加工后孔徑有錐度、振紋、粗糙度大、尺寸穩(wěn)定性差（圖三）；

2、粗鏜刀片壽命由15-20件/每片，精鏜刀片壽命25件/片，且粗鏜刀具磨損快，易崩刃，壽命過低，難以在自動線上正常加工。

3.2.2 第一次改進

工步調(diào)整：熱前加工倒角工序時考慮熱后鏜孔余量，熱后不再加工倒角，由三工步改為兩工步粗鏜、精鏜，刀具型號不變：

驗證效果：單件加工的總時間為3′20″，粗鏜刀片壽命提高到120件/片左右，精鏜刀片壽命同時有所提高，提高至40-50件/片。

3.2.3 第二次改進

委托非標(biāo)刀桿：在保證刀具不干涉的情況下，將刀桿長度由110mm減小70mm，增加刀具的剛性，防止顫刀，提高內(nèi)孔的粗糙度，保證尺寸穩(wěn)定；

刀具選型：因刀具圓角大小會影響孔的光潔度，將粗鏜刀片的刀尖圓角由R0.2改為R0.4，刃口倒角長度由0.08mm增加至0.12mm，并增加圓弧，CBN材料刃性加大一號，精鏜刀片不變，并將切削參數(shù)進行改進。

驗證效果：刀具槽型、結(jié)構(gòu)和材料改進后，單件加工的總時間由3′20″提高至2′45″，將機床空走行程倍率由50%調(diào)整至80%后，單件總加工時間為2′30″，此方案目前已批量使用

四、結(jié)論

本文針對S中間軸零件熱后加工的特殊性，對鏜孔刀片的選型、切削參數(shù)進行研究及分析，經(jīng)過多次改進，提高了刀具壽命，降低了零件廢品率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。同時對多種零件的快換夾具方案進行策劃，解決了批量生產(chǎn)中難以匹配自動化生產(chǎn)線的問題。為S中間軸的熱后加工節(jié)省了成本，縮短了加工時間，大大降低了勞動強度。

參考文獻：

[1]任敬心，劉洪忠，張應(yīng)昌，《齒輪工程學(xué)》，國防工業(yè)出版社，1985。

作者簡介：張亞娟（1971.10-），女，陜西寶雞人，現(xiàn)為陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司工藝員，工程師。