在普通立式銑床上加工鏈輪齒面

陳濤

紐龍船舶動(dòng)力（阜南）有限公司 安徽阜陽(yáng) 236300

1 序言

鏈傳動(dòng)作為大功率船用低速柴油機(jī)供油與排氣正時(shí)的直接紐帶，其制造精度越來(lái)越受到柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造人員的重視。鏈輪齒面加工有多種工藝方案。滾齒機(jī)床加工需要專(zhuān)業(yè)的設(shè)備投入，對(duì)大節(jié)距的鏈輪齒滾削加工，需要成本較高的特殊滾刀且效率低下；數(shù)控銑削鏈輪齒是當(dāng)前比較理想的工藝方案。本文主要介紹基于公司普通機(jī)床設(shè)備條件下的鏈輪齒高效率、低成本加工工藝方案。

2 鏈輪齒的加工與檢測(cè)要求

某型船用大功率低速柴油機(jī)鏈輪尺寸如圖1所示，分度圓直徑584.29mm，節(jié)距3in（76.2mm），齒數(shù)24，齒根圓半徑24.38mm，齒面夾角60°，齒厚41mm，齒面表面粗糙度值Ra=1.6μm，齒面平行度在全齒寬范圍內(nèi)＜0.02mm。任一節(jié)距與理論節(jié)距偏差±0.04mm，相鄰兩個(gè)節(jié)距允許偏差≤0.05mm，累計(jì)節(jié)距允許偏差≤0.10mm[1]。

齒形檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)齒形樣板（見(jiàn)圖1）檢測(cè)。不同節(jié)距的鏈輪齒形檢測(cè)要求見(jiàn)表1。節(jié)距為3in的鏈輪齒底圓φ535.985mm與分度圓φ584.29mm的精確測(cè)量，用兩件φ48.26mm工藝滾柱壓入圓周正對(duì)側(cè)兩個(gè)齒底后，用外徑千分尺測(cè)量滾柱間距數(shù)據(jù)后計(jì)算得出；節(jié)距的測(cè)量同樣用兩件φ48.26mm工藝滾柱壓入相鄰兩齒的齒根圓底部后，用外徑千分尺測(cè)量滾柱間距數(shù)據(jù)后計(jì)算得出[2]。

表1 不同節(jié)距的鏈輪齒形檢測(cè)要求 （單位：mm）

3 普通立式銑床與分度盤(pán)的應(yīng)用

普通立式銑床、鏈輪與分度盤(pán)如圖2所示。普通立式銑床如X53K有縱向（工作臺(tái)長(zhǎng)度方向）、橫向（工作臺(tái)寬度方向）及上下（垂直工作臺(tái)方向）3個(gè)方向的單向機(jī)動(dòng)進(jìn)給或快速進(jìn)給方式，也具有3個(gè)方向的單向手動(dòng)進(jìn)給功能。分度盤(pán)型號(hào)為T(mén)S500A，回轉(zhuǎn)盤(pán)直徑500mm，360°旋轉(zhuǎn)無(wú)限制。手搖柄每旋轉(zhuǎn)一周，分度盤(pán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)3°。分度盤(pán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心有φ50mm工藝定心孔，可供工藝定位心軸安裝使用。分度盤(pán)手搖柄處有一個(gè)圓形的分度盤(pán)孔板，此孔板正反兩面可供選擇的分度孔數(shù)見(jiàn)表2[3]，根據(jù)可能需要回轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)的各種不同精確角度來(lái)選擇孔板孔數(shù)，將手柄插針調(diào)整固定至所選孔數(shù)的圓周上。孔板應(yīng)用例如：需要分度盤(pán)回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)6.25°，選擇將手柄插針調(diào)整固定至孔數(shù)為24的圓周上后，同一方向手搖手柄旋轉(zhuǎn)兩圈后，再旋轉(zhuǎn)圓周上的兩格孔距，即可使回轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)6.25°[3°×（2＋2/24）＝6.25°]。

表2 分度盤(pán)孔板孔數(shù)

圖2 普通立式銑床、鏈輪與分度盤(pán)

4 工藝步驟

鏈輪齒面的加工步驟[4]如下。

（1）外圓、內(nèi)孔及端面車(chē)削 立式車(chē)床按粗、精車(chē)削步驟車(chē)削齒厚41mm、齒頂圓φ627mm、中心孔φ216+0.046+0mm及軸孔兩端厚度尺寸。

（2）劃線 鏈輪在分度盤(pán)上的裝夾與校正如圖3所示。劃刻鏈輪0°中心線和24個(gè)φ42mm圓線。

圖3 鏈輪在分度盤(pán)上的裝夾與校正

（3）裝夾找正 按圖2將分度盤(pán)固定安裝于立式銑床工作臺(tái)面（分度盤(pán)底部有定位鍵，與工作臺(tái)面T形槽相配合），分度盤(pán)上安裝定位心盤(pán)（定位心盤(pán)與鏈輪軸孔相關(guān)聯(lián)直徑尺寸為216－0.02－0.05mm），安裝鏈輪，按圖3裝夾緊固。在機(jī)床主軸端面安裝百分表支架，百分表測(cè)頭對(duì)準(zhǔn)鏈輪軸孔面，旋轉(zhuǎn)主軸校正鏈輪軸孔中心與機(jī)床主軸中心重合（誤差≤0.02mm），在機(jī)床工作臺(tái)標(biāo)尺上做位置標(biāo)記。調(diào)整分度盤(pán)手柄插針固定在孔數(shù)為24的圓周位置，旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)手柄，按圖3所示校直鏈輪0°中心線與機(jī)床工作臺(tái)縱向平行。

（4）鉆削去量 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)7.5°（手搖分度盤(pán)手柄旋轉(zhuǎn)2圈，再加圓周12個(gè)孔距后放入插針，后鎖緊分度盤(pán)），使φ42m m孔中心位于鏈輪橫向中心線上，工作臺(tái)縱向移動(dòng)292.145mm（584.29m m/2），鉆φ42m m孔（去除銑削余量）。每鉆一個(gè)孔，分度盤(pán)旋轉(zhuǎn)15°（手搖分度盤(pán)手柄旋轉(zhuǎn)5圈）再鉆下一個(gè)孔，依次共鉆24個(gè)孔。

（5）粗銑齒面1 鏈輪銑削校正如圖4所示，旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)使0°中心線回到原始起點(diǎn)（與工作臺(tái)縱向平行），再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)22.5°，使齒面1與工作臺(tái)縱向平行（分度盤(pán)轉(zhuǎn)臺(tái)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)前，先順時(shí)針旋轉(zhuǎn)6°再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)6°，即手柄正反各搖轉(zhuǎn)兩圈，以消除分度盤(pán)蝸輪蝸桿間隙）。銑削齒面1如圖5所示，工作臺(tái)橫向移動(dòng)（136.693＋1）mm（1mm為精切余量），鎖住工作臺(tái)橫向移動(dòng)，工作臺(tái)縱向移動(dòng)至圖5所示位置1，主軸安裝φ30mm四刃高速鋼立銑刀后，垂直下刀（齒厚41mm用立銑刀側(cè)刃一刀切削完成）。主軸轉(zhuǎn)速n=200r/min，進(jìn)給速度vf=30mm/min。操作機(jī)床工作臺(tái)從位置1銑削進(jìn)給至位置2[縱向尺寸位置（253.005＋1）mm]。銑削行程結(jié)束垂直向上提刀后，再回到位置1。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)15°，用同樣方法銑削第2個(gè)齒面1，依此類(lèi)推，銑削完24個(gè)齒面1。

圖4 鏈輪銑削校正

圖5 銑削齒面1

（6）粗銑齒面2和齒面3 齒面3與齒面1夾角60°，銑削完所有齒面1后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)60°，使齒面3與機(jī)床工作臺(tái)縱向平行。銑削齒面2和齒面3如圖6所示。粗銑選擇φ46mm高速鋼立銑刀，由位置3用立銑刀底刃插銑齒面2（考慮留精銑余量），插銑深度＞41mm后，由位置3利用立銑刀側(cè)刃，41mm厚度一次性銑削至位置4。主軸轉(zhuǎn)速n=160r/min，進(jìn)給速度vf=23.5mm/min。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)15°，用同樣方法粗銑第2個(gè)齒面2和齒面3，直至銑削完24個(gè)齒面。

圖6 銑削齒面2和齒面3

（7）精銑齒面2和齒面3 按第（6）步方法，選用如圖6所示φ48.76mm專(zhuān)用立銑刀，用銑刀底刃在位置3插銑齒面2，插銑深度＞41mm后，再用立銑刀側(cè)刃精銑至位置4，即可完成齒面2和齒面3的精銑。插銑齒面2（齒根圓R24.38mm）時(shí)，先試插銑深約6mm，然后分度盤(pán)旋轉(zhuǎn)180°，再試插銑第13個(gè)齒面2深約6mm，之后用1m游標(biāo)卡尺測(cè)量齒底圓φ535.985－0－0.5mm，根據(jù)尺寸偏差工作臺(tái)縱向調(diào)整插銑位置3，直至尺寸符合要求后開(kāi)始后續(xù)精銑。主軸轉(zhuǎn)速n=200r/min，進(jìn)給速度vf=30mm/min。

（8）精銑齒面1 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)分度盤(pán)60°，使齒面1與工作臺(tái)縱向平行，采用φ30mm立銑刀在齒厚方向6mm試切，如圖5所示由位置1銑削至位置2，與已精銑好的齒面2（R24.38mm）相切，并用齒形樣板檢測(cè)。調(diào)整好刀具橫向位置以及位置2的縱向精確位置并標(biāo)記后，開(kāi)始完整性精銑。主軸轉(zhuǎn)速n=250r/min，進(jìn)給速度vf=37.5mm/min。用同樣方法精銑完24個(gè)齒面1，即全部完成鏈輪齒的銑削加工。

5 結(jié)束語(yǔ)

分度盤(pán)在立式銑床上的靈活應(yīng)用，有效解決了盤(pán)類(lèi)零件環(huán)形陣列孔面特征的加工精度與效率問(wèn)題，通過(guò)分度盤(pán)精確分度，完成了鏈輪齒面在普通立式銑床上的銑削加工，充分利用普通機(jī)床設(shè)備的擴(kuò)展加工能力，為大功率船用低速柴油機(jī)系列機(jī)型不同節(jié)距不同齒數(shù)的鏈輪銑削加工，探索出了質(zhì)量穩(wěn)定且不失高效的加工工藝方案，為公司在其他領(lǐng)域相關(guān)零件的加工工藝方案設(shè)計(jì)方面提供了很好的借鑒。

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

數(shù)控銑削是鏈輪齒加工比較理想的方案。但投資較大，不適合大節(jié)距、小批量的鏈輪加工。文章從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，利用分度盤(pán)擴(kuò)展銑床功能，通過(guò)精確分度，在普通立式銑床上實(shí)現(xiàn)了鏈輪的齒面圓周鉆孔和齒形銑削加工，為不同節(jié)距不同齒數(shù)的鏈輪銑削加工探索出一套質(zhì)量穩(wěn)定且不失高效的加工方案。

文章的亮點(diǎn)是發(fā)揚(yáng)和繼承傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)，基于公司普通機(jī)床設(shè)備條件下，采用立式銑床+分度盤(pán)銑削鏈輪齒面的加工方法。立式銑床的加工面廣，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，分度盤(pán)是立式銑床的必備附件，用于零件的精密分度，兩者配合，擴(kuò)展了普通銑床的加工能力，輕松完成了鏈輪齒面的銑削加工。充分利用傳統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，配合工裝夾具拓寬加工范圍，減少了對(duì)數(shù)控設(shè)備的依賴，降低了成本。