一種四點(diǎn)壓力機(jī)偏心齒輪的修復(fù)方法

文/田理中，孫宗建，岳雨蒙，梁化春·徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司

李廣娟·江蘇省徐州技師學(xué)院

偏心齒輪為曲柄壓力機(jī)中主要傳動(dòng)輸出部件，偏心齒輪偏心體出現(xiàn)相位精度偏差會(huì)影響機(jī)床的精度，甚至影響機(jī)床正常使用。本文通過(guò)返修一臺(tái)四點(diǎn)曲軸式機(jī)械壓力機(jī)的成功案例，介紹一種偏心齒輪的修復(fù)方法。

偏心齒輪是曲柄壓力機(jī)中核心部件，是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主要部件。偏心齒輪的加工制造精度直接影響壓力機(jī)的精度，甚至?xí)绊憠毫C(jī)的使用效果。其中四點(diǎn)壓力機(jī)偏心齒輪由于有兩個(gè)偏心體其加工制造工藝相較雙點(diǎn)偏心齒輪工藝更加復(fù)雜。

案例介紹

此案例涉及一臺(tái)四點(diǎn)偏心式800 噸機(jī)械壓力機(jī)，由于長(zhǎng)期偏載使用引起壓力機(jī)精度出現(xiàn)偏差，最后使得導(dǎo)柱導(dǎo)套燒傷，平衡氣缸內(nèi)壁燒傷，偏心齒輪偏心體外圓及連桿滑動(dòng)軸承燒傷，導(dǎo)致機(jī)床無(wú)法正常使用。上述零件需要修復(fù)更換保證機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，初步判斷偏心齒輪的變形導(dǎo)致四組偏心體出現(xiàn)相位偏差，引起上述零件的燒傷損壞。由于大型偏心齒輪替換成本較高，并且該機(jī)床為老設(shè)備，所以制定了一種偏心體精度配滑動(dòng)軸承的修復(fù)方案。本文主要介紹偏心齒輪的修復(fù)過(guò)程。

零件精度測(cè)量與結(jié)果分析

四點(diǎn)偏心式壓力機(jī)的偏心齒輪外形尺寸如圖1 所示，由圖可知，偏心齒輪對(duì)壓力機(jī)精度影響較大的尺寸為：?jiǎn)渭X輪中兩組偏心體外圓的尺寸精度，兩組偏心外圓的同軸度，芯軸內(nèi)孔的尺寸精度，芯軸內(nèi)孔的同軸度，兩組偏心體外圓與芯軸內(nèi)孔的中心距以及兩件零件的偏心距誤差。經(jīng)檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，兩組偏心體外圓及內(nèi)孔尺寸如表1 所示。

在檢測(cè)平臺(tái)上測(cè)量偏心距及同軸度較為復(fù)雜，所以使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量出偏心體外圓相對(duì)芯軸內(nèi)孔的中心距與單個(gè)偏心齒輪兩組偏心體的同軸度，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

由測(cè)量數(shù)據(jù)可見(jiàn)，左右偏心體主尺寸不一致。經(jīng)詢問(wèn)廠家得知右側(cè)偏心體燒傷并進(jìn)行了兩次修復(fù)，修復(fù)方法為校正原外圓內(nèi)孔后車削加工，兩次裝配后均無(wú)法正常使用，因此決定返廠大修。

經(jīng)過(guò)對(duì)兩組偏心齒輪檢測(cè)數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)零件查看可得出以下結(jié)論：(1)兩偏心體外圓出現(xiàn)磨損，右側(cè)偏心體磨損較大；(2)兩偏心體相對(duì)芯軸孔中心距不相等，在部分情況下相差會(huì)達(dá)到0.53mm；(3)右側(cè)偏心齒輪兩組偏心體偏心距相差較大，且存在較大的相位差；(4)之前修復(fù)沒(méi)有保證四組偏心體的偏心距和相位角一致，是導(dǎo)致壓力機(jī)無(wú)法正常使用的主要原因；(5)拆下滑動(dòng)軸承后測(cè)得偏心齒輪內(nèi)孔磨損變形不大，但齒輪是否發(fā)生變形，齒輪節(jié)圓與內(nèi)孔是否同軸不能保證；(6)偏心齒輪上的兩組偏心體外圓相對(duì)于齒輪偏心放置，無(wú)法在一個(gè)工位上一次完成。

表1 偏心體外圓及內(nèi)孔尺寸測(cè)量結(jié)果

表2 偏心距與同軸度測(cè)量結(jié)果

此外，在查看壓力機(jī)其他零件時(shí)發(fā)現(xiàn)，壓力機(jī)四根導(dǎo)柱中有一根外圓燒傷嚴(yán)重。從側(cè)面可反映上述結(jié)論。

制定修復(fù)方案

兩件偏心齒輪在原零件上進(jìn)行修復(fù)，為了滿足零件正常使用以及壓力機(jī)的精度，需要保證四組偏心體的偏心距一致，誤差在0.02mm 以內(nèi)，另外還要保證一件偏心齒輪上兩組偏心體的同軸度。由于齒輪在兩偏心體之間且尺寸較大，在立車上加工時(shí)不能一次加工，如何調(diào)面校正存在一定難度。還需要檢測(cè)偏心齒輪節(jié)圓與內(nèi)孔的同軸度，如偏差較大需要進(jìn)行修復(fù)作為后續(xù)加工的基準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)工藝討論，制定工藝方案如下。

(1)焊接工藝板，制作工裝。

在偏心體兩側(cè)焊工藝板，位置在偏心外圓中心附近，作為后續(xù)工藝板的墊板。提前制作偏心齒輪定位工裝，此工裝分為上下兩層，上層作為軸承孔定位用，制作兩塊用螺栓和銷固定在下層工裝上。下層作為偏心外圓定位用，鑲于立式車床旋臺(tái)中心。上下兩層工裝均留加工量，待進(jìn)行相應(yīng)工序時(shí)配車如圖2 所示。

(2)校正節(jié)圓修基準(zhǔn)孔。

根據(jù)偏心齒輪結(jié)構(gòu)可知，為了保證齒輪正確嚙合，齒輪節(jié)圓必須與軸承孔同軸，如偏差較大則會(huì)導(dǎo)致銅瓦燒傷的情況，所以本工序?yàn)榧庸ひ粋?cè)軸承孔作為工藝基準(zhǔn)。本次修復(fù)偏心齒輪齒部不需要返修，為了保證加工孔與齒輪節(jié)圓同軸加工時(shí)需要校正齒輪節(jié)圓。齒輪節(jié)圓校正困難較大，為了更方便的校正，根據(jù)齒輪模數(shù)制作了校正銷軸固定在齒輪齒面上，上下兩端各固定一排，銷軸均布在齒輪圓周上8 處。加工前校正齒輪上端面至0.04mm 以內(nèi)，校正銷軸母線高點(diǎn)至0.04mm 以內(nèi)。校正完成后夾緊工件，修偏心齒輪上端軸承孔至內(nèi)孔全部見(jiàn)光，測(cè)量并記錄加工后的內(nèi)孔尺寸為下道工序使用，車外側(cè)臺(tái)階作為加工滑動(dòng)軸承的校正基準(zhǔn)，如圖3 所示。

(3)工件調(diào)頭修反面孔。

此工序是為了保證上下兩軸承孔同軸，同時(shí)也保證齒輪節(jié)圓與兩軸承孔同軸。工件下活，調(diào)頭。根據(jù)上道工序記錄的軸承孔加工尺寸配車圖2 中軸承孔定位工裝外圓形成配合尺寸，此時(shí)工裝外圓與機(jī)床旋臺(tái)同軸。將調(diào)頭工件加工后的軸承孔安裝在定位工裝上，校正銷軸母線至0.05mm 以內(nèi)，車另一端軸承孔和臺(tái)階外圓至見(jiàn)光，如圖4 所示。

(4)焊工藝板、加工工藝校正孔。

此工序加工偏心圓校正孔。完成上述工序后，偏心齒輪的軸承孔已經(jīng)修復(fù)完成保證與齒部節(jié)圓同軸。后續(xù)工序需保證偏心齒輪的偏心距同時(shí)保證兩組偏心體同軸。此工序?yàn)榧庸て男Ｕ祝谠に噳|板上焊接另一塊工藝板，將工件臥放在工作臺(tái)上。使用數(shù)控龍門加工中心安裝尋邊器校正加工后的軸承孔至同軸并保證中心線與機(jī)床橫梁導(dǎo)軌平行，使用尋邊器找正兩偏心體外圓中心，偏心距取合理位置保證加工余量均分。鉆鏜偏心校正孔如圖5 所示。

(5)加工偏心體外圓。

此工序?yàn)榧庸て捏w外圓。取下圖2 中的軸承孔定位板，在偏心圓定位板上加工同偏心體校正孔相同尺寸的銷孔，放置一定位銷于此孔中，將工件下端的偏心定位孔套在此銷軸上，在上端的也插上一根銷軸，加工前校正兩定位銷確定的中心線至0.04mm以內(nèi)，加工偏心體外圓至整面見(jiàn)光。使用相同方法加工另一側(cè)偏心圓至相同尺寸，如圖6 所示。

(6)加工銅軸承。

此工序?yàn)榧庸ゃ~軸承。完成所有偏心體修復(fù)工序后冷裝銅瓦至軸承孔，校正2、3 步中所加工的兩臺(tái)階外圓同軸度至0.04mm以內(nèi)，加工銅瓦內(nèi)孔至要求。至此單件偏心體的修復(fù)工序全部完成，使用相同方法加工第二件偏心體，完成所有修復(fù)工作。

修復(fù)結(jié)果檢測(cè)

經(jīng)過(guò)以上修復(fù)工序完成了兩件偏心齒輪的修復(fù)工作。本次修復(fù)目的是為了保證每件偏心體中的兩組偏心圓同軸，兩組軸承孔同軸，兩組偏心距相同，同時(shí)還要保證兩件偏心體的各偏心距相等。經(jīng)過(guò)測(cè)量上述各組數(shù)據(jù)如表3 所示。

結(jié)束語(yǔ)

表3 修復(fù)后檢測(cè)數(shù)據(jù)

此案例偏心齒輪修復(fù)效果顯著。零件尺寸偏差均滿足設(shè)計(jì)要求，裝配后校正精度在各角度時(shí)均滿足部裝要求。但整個(gè)修復(fù)過(guò)程工藝流程較為復(fù)雜，轉(zhuǎn)序及定位次數(shù)較多，零件加工較繁瑣對(duì)修復(fù)精度有影響。使用此次修復(fù)工件進(jìn)行裝配的壓力機(jī)自交付用戶起至今，期間未出現(xiàn)軸瓦發(fā)熱，銅瓦燒傷等情況。此次修復(fù)雖然還有很多不足，但也為類似零件的修復(fù)提供了一種思路，相關(guān)工藝還需要進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，也請(qǐng)各位同行給以批評(píng)指正。