攻克大直徑襯環插齒工藝關鍵

張利東， 金勇， 孫艷吉， 付麗秋

（齊齊哈爾北方機器有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 引言

某產品大直徑襯環的工藝技術含量高，產品要求的尺寸精度高，加工難度大，其中插齒工序是重要的控制環節。我們通過對該零件進行試驗加工，采取了相應工藝措施，排除了在加工過程時由于工藝方法不當或裝夾變形等不利因素，摸索出一套合理的工藝方案，從根本上解決了該工序的關鍵問題，保證了該零件插齒工序的加工質量，提高了生產效率。

2 對大直徑襯環進行工藝分析

如圖1所示，大型襯環外直徑為2820mm，壁厚 80mm，是典型的圈類零件。由于該零件在裝夾和加工過程中會產生較大的變形，所以控制裝夾變形和防止加工變形的難度也非常大。

大型襯環內齒模數m=5mm，齒數Z=520，由于插齒加工量大，插齒刀具每加工一個圓周齒，其切削線速度和切削時間都很長，故刀具磨損會加快，工件齒面精度及表面粗糙度都難以保證。每加工一個圓周齒，插齒刀具就會產生磨損量，會影響齒面精度和表面粗糙度，影響生產效率。

由于零件直徑較大，已經達到機床加工規格的極限，同時零件屬于內齒輪，夾具壓板壓緊應在工件外側，與機床會產生干涉，因此零件夾壓難度大。

圖1

3 確定工藝方案

（1）在加工過程中，為了減少加工變形，將插齒工序分為粗、精加工。

（2）增加插齒刀具的齒數，減少刀具磨損時間，提高零件齒面精度（由標準插齒刀具25個齒，改用專用插齒刀具41個齒）。

圖2

（3）利用零件中20-M20-6H螺紋孔，設計無壓板夾具，直接緊固在螺紋孔上，可保證工件底部夾緊，從而解決壓板與機床干涉問題（如圖2）。

4 采取的相應工藝措施

（1）修改工藝，將零件底面的螺紋孔加工工序在插齒工序之前加工，并將螺紋孔的位置精度提高，保證裝夾精度。

（2）在對零件裝夾時，由經驗豐富的操作者按圖2中序號 1、2、3、4、5、6……等依次進行壓緊，盡可能減少零件的裝夾變形。

5 實施過程出現的問題及解決措施

（1）在工藝方案和相應工藝措施到位后，進行了第一次加工，切削深度6mm；切削速度20m/min，結果在第一個圓周齒插齒時，插齒至三分之一圓周處，機床插齒讓刀機構損壞，第一次實施終斷，通過維修人員修理機床時，發現讓刀機構的頂出彈簧損壞。初步認為是頂出彈簧年久老化而產生斷裂。

（2）更換彈簧后，切削參數同上，結果在插齒至三分之二圓周左右，機床插齒讓刀機構再次損壞，維修人員修理機床時，還是發現讓刀機構的頂出彈簧損壞。

首先，排除彈簧年久老化的結論；通過分析，認為由于刀具由25個齒的標準刀具改為41個齒的專用刀具，其刀具直徑由原來直徑138mm增加到直徑218mm，所以插齒時切削力矩增加了60%左右，并且根據工藝安排第一刀是粗加工，切削深度較大，由此產生的切削阻力矩也會增大。

圖3

（3）將全部由 41個齒專用插齒刀具切削加工，改為在工步為粗加工時用25個齒的標準插齒刀具，切削參數采用較大切削量；精加工時用41個齒的專用插齒刀具，切削參數采用較小切削量。

機床再次修好后，在精加工時機床插齒讓刀機構再次損壞，情況同前。

分析認為，切削力矩大，聯接刀具與機床刀桿的過渡盤過大、過重是影響切削力矩過大的主要原因。

（4）通過改進連接刀具與刀桿的過渡盤，來減少切削力矩（如圖3），然后后進行加工，結果齒面精度、粗糙度等各項指標均滿足圖紙要求。按此加工方法連續生產了3個襯環，經檢測均滿足齒面精度等各項要求，設備一直處于完好狀態。

6 結論

以上所確定的工藝方案和采取的改進措施的實踐證明，能夠滿足零件加工精度要求，提高了加工效率。對加工類似零件也具有一定借鑒作用。