拉槽机偏心工艺装备设计应用

PART

1序言我公司使用的CECE70-2-425-APC机电拉削机床是FROMAG生产的成形键槽拉削机床，主要是为提高公司减速器齿轮件键槽的加工精度及效率，减少加工误差及变形，工序安排热后加工键槽，但在实际加工中由于设备导向柱结构尺寸所限，φ140mm内孔的工件使用φ85mm导向柱加普通定位套拉削键槽，槽深度加工不到位（超出机床φ85mm导向柱加工范围）；直接使用φ140mm导向柱定位加工键槽，由于工件为渗碳淬火件，硬度较高，导向柱硬度较低，加工中对导向柱的损伤十分严重，而φ140mm导向柱本身又是内孔为φ140~φ215mm工件的定位基础件，如果长期这样使用，φ140mm导向柱很快就将报废。而φ140mm导向柱本身价格较高，从成本考虑，直接使用φ140mm导向柱加工φ140mm内孔的工件是极其不经济的，因此在使用很短时间后就将φ140mm内孔的工件又改为插削加工。鉴于以上情况，及早寻求设计一种低成本、高效率的拉削加工φ140mm内孔齿轮件键槽的工艺装备成为了当务之急[1]。PART

2解决方案通过设计、制造、验证拉槽机偏心定位工艺装备，利用φ85mm的拉槽机导向柱实现内孔为φ140mm的齿轮件在拉槽机上顺利加工出合格的键槽，以提高零件键槽的加工质量和效率。

（1）论证偏心定位工艺装备的可行性并确定设计方案

通过查阅机床及相关工装设计资料，分析研究设备加工原理，摒弃了常规内外圆同心的定位套结构，确定以三点偏心定位结构为思路设计偏心结构的工艺装备方案[2，3]。常规拉削的定位结构（同心圆）如图1所示，新设计的偏心定位结构（偏心）如图2所示。图1常规拉削的定位结构（同心圆）图2新设计的偏心定位结构（偏心）

（2）拉槽机工艺装备的偏心定位结构方案及图样设计

根据拉槽机的加工原理、经过合理的推算确定偏心工装结构方案，通过计算相关参数，确定了偏心工艺装备结构设计尺寸，如图3所示，其中H=、G=B+C-A、X=H-G-S。为便于偏心定位工装的制造，采用调质钢，因为需要频繁使用，所以要求有一定的硬度、耐磨性，同时，为保护导向杆，要求硬度低于工件或导向杆硬度。综合考虑，选取40Cr材质，硬度控制在280~320HBW。最终完成的偏心工艺装备如图4所示。图3偏心工艺装备结构设计尺寸图4最终完成的偏心工艺装备（3）论证设计偏心定位套的制造工艺方案

设计偏心工艺装备的加工工艺和热处理方案，第一次试制采取的工艺方案为：下料→粗加工→调质→半精加工内外圆→去应力→半精加工内外圆，留量，其余加工至要求尺寸→去应力→精加工内外圆→切开口槽。加工过程中发现拉槽机偏心工艺装备由于切开开口槽后内外圆变形分别超过0.6mm、0.7mm，内外圆磨削量无法保证同轴度，试制失败。

第二次试制工艺方案在第一次的基础上做了改进：下料→粗加工→调质→半精加工内外圆，留量→去应力→半精加工内外圆→去应力→加工成螺纹孔、线切割键槽、开口槽→镗成内孔、磨成外圆。

改进加工方案后第二次重新试制，制造专用工装用于第二次试制，采用留量先线切割切成开口槽后加工成内外圆，再用专用工装磨成的工艺方案，这样内外圆以及键槽的精度能有更好的保证。第二次试制完成的偏心定位套基本控制了内外圆的变形，内外圆的尺寸一致性较好。（4）验证自制（外购）工装的精度、产品拉削状况及被加工件精度

加工完成的偏心工艺装备进行精度检测和验证工作。通过检测内孔和外圆精度均达到图样要求，实物验证结果如下。外圆相对于内孔轴线的对称度超差。图样要求对称度0.01mm，安装到设备上测量外圆误差为0.02mm，经三坐标测量，键槽相对于内外圆分别在0.013~0.047mm。工件装夹后，定位套不能够正常转动，刀具座及刀具正常工作。经局部修磨后使用。第二次试制能很好地满足该工装的设计要求精度。自制工装验证，偏心定位装置检测结果见表1。表1

偏心定位装置检测结果经过验证，偏心工艺装备能够满足拉槽机导向柱φ85mm加工φ140mm内孔齿轮零件的键槽拉削加工，加工精度符合产品图样要求。加工工件检测结果如图5所示。实物应用如图6所示。图5加工工件检测结果图6实物应用PART

3项目取得的成果拉槽机偏心定位套的成功设计与应用，大大提高了进口设备利用率、产品的生产效率及加工质量，延长了进口设备使用寿命，降低设备配件的维修、采购费用。在满足拉削φ140mm内孔工件键槽的同时，大大缓解了拉槽机φ140mm导向柱的磨损。使所有的φ140mm内孔的轮类齿轮件都能在拉槽机上拉削加工键槽。1）设计并完成了低成本、高效率拉削加工φ140mm内孔齿轮件键槽的工艺装备。2）证实了内孔为φ140mm的工件所用定位套的设计方案的可行性。3）实现了φ140mm内孔零件键槽的拉削加工。4）取得了套类工件开口后变形的工艺解决方案。5）使得拉槽机能够充分发挥高效、高精度的加工作用，减少设备配件费用。

PART

4结束语目前，设计的φ85~φ14