行星輪架孔系加工

五糧液普什模具有限公司 （四川宜賓 644007） 余正江

行星輪減速器（見圖1）是大型裝載機行走驅動重要部件，具有結構緊湊，承載能力大，傳動精度和效率高的特點，可以實現運動的合成與分解。由于行星輪架制造技術要求極高，嚴重制約其發展和國產化，是公認的技術難題。輪架（見圖2）為鑄造合金鋼；輪盤、弧板為球墨鑄鐵。幾何精度和位置精度要求頗高，加工難度大。

圖1 行星輪減速器總成

圖2 輪架結構

1.重要加工要素分析

（1）基準圓A、電動機座孔和中部齒輪孔尺寸要求高，是行星輪架的關鍵要素，為確保其加工尺寸以及形位公差等要求，機床的回轉精度、幾何精度要求高，而且工件裝夾找正要盡量減少人為誤差，加工過程必須按粗加工、半精加工、精加工三步進行。

（2）該行星輪架為組合體，輪架上基準圓A與輪盤上基準圓B同軸度是該工件的又一關鍵特征，其同軸度要求高，如果將輪架上基準圓A與輪盤上基準圓B分別加工到位，裝配后是很難達到同軸度要求的；因此，在加工輪盤B基準圓時應留余量0.5mm，待裝配后，再以基準圓A找正，基準圓A的臺階面找平，將基準圓B加工到位。

（3）三組齒輪軸承孔是行星輪架的又一關鍵要素，尺寸精度及形位公差要求特別高。而且輪架上三個齒輪軸承定位孔與輪盤上三個相對應的齒輪軸承定位孔的同軸度要求高，在輪架加工時，如果將該孔精加工到位，再精加工輪盤上三個軸承定位孔時，由于機床主軸Z軸的運動誤差與機床X軸、Y軸的重復定位誤差的累積，加工出來的孔很難同時既滿足形狀公差又滿足與輪架上軸承孔相對應的同軸度公差。通過分析改變加工方式：采用精加工輪架上三個軸承定位孔時，先預留0.5mm，待裝配后，與輪盤上軸承定位孔同時進行精加工，減少加工過程中誤差。

2.誤差分析

（1）機床精度對孔系位置度影響：當機床幾何軸X、Y軸運動時，3個孔中心半徑R的實際尺寸增加或減少ΔR=±0.02mm，在計算中，取R=0.02mm，假想圓心角為120°不變，則三個孔中心距相應的增量為

當三個孔圓心角θ的實際角度增加或減少Δθ=±1'時，半徑R=254mm，則3個中心距相應增加量為

為滿足輪盤上3個軸孔與輪架上3個相對應的軸孔的同軸度要求，在精鏜軸孔時，將輪盤上孔鏜到位后，再精鏜輪架孔。如果機床主軸向下移500mm，其機床主軸導軌滑動誤差為0.02mm（該公差滿足較高機床精度驗收標準），那么，機床主軸誤差對孔產生的同軸度誤差

（2）溫度對孔徑的影響：由于該工件的基準圓A、B以及軸孔孔徑尺寸精度要求高，基準圓A、B直徑公差±0.05mm，軸孔直徑公差±0.0127mm，其允許的誤差范圍非常小。因此，我們在加工時必須要考慮溫度對孔徑變化的影響，否則將不能滿足圖樣要求。

假使溫度每變化1°，對基準圓A直徑的變化量ΔD1為

基準圓A的公差±0.05mm，其允許溫度的變動

假使溫度每變化1℃，對軸承定位孔直徑的變化量ΔD2為

軸承定位孔的公差±0.0127mm，其允許溫度的變動為

3.內、外圓的尺寸與位置精度控制

（1）基準圓A：直徑φ（762.3±0.05）mm，圓柱度0.038mm，該基準是后續加工所有圓及孔系的基準。因此，它的加工精度將直接影響后序加工內容的精度，必須嚴格控制。

加工前，確定對基準圓直徑產生誤差的主要因素（機床精度、環境溫度、檢測量具誤差、人為誤差）的影響。并對機床精度進行全面檢測，使機床重復定位精度和回轉精度處于良好的使用狀態。

根據溫度對孔徑變化的分析可知，當溫度變化1℃將使該圓直徑變化為0.0089mm，通過測出環境溫度的差值，即可通過計算獲得該圓直徑受溫度影響的變化值，在測量時進行補償，此方法可行。但每次測量都要測出環境溫度并進行反復計算，實際應用比較麻煩且容易出錯。為此，我們考慮采用與輪架同質材料制造精確計量檢具，作為校對外徑千分尺的標準。確保常溫的測量值與標準溫度下測量值一致性。

影響圓跳動的因素較多，主要因素有立車主軸回轉精度、工件旋轉產生的離心力。考慮該工件在內腔有兩塊支撐塊（見圖3），為了消除工件轉動時產生的不均衡離心力，工件裝夾后，在支承塊相對的方向加上一塊重量相當的配重塊以抵消其影響，有效控制圓跳動。

電動機座孔φ（976.3±0.05）mm的尺寸精度也采用同樣方法得到解決。由圖1輪架裝配圖可知，為確保基準圓A與基準圓B同軸度φ0.05mm的要求，加工輪盤上基準圓B時預留余量0.5mm，待裝配后，再以基準圓A以及該圓臺階面找正，將輪盤基準圓B精車到位。

由于各孔精度要求特別高，很多精鏜刀，直接按它所標刻度進行調刀，一般孔徑不是偏大就是偏小。為了解決此問題，采用試鏜進行測量方式，根據實際值的偏差進行補償，同時，試鏜、試切還可以檢查孔表面粗糙度、機床轉速、進給量等參數是否合理。實際表明，此方法有一定實用性，可以通過試切效果對加工參數適當調整。

輪架是低合金鑄鋼材料，為確保精鏜孔質量必須合理優化加工參數。對此，我們進行對比性加工參數試驗，經分析得出，當精鏜孔的余量大于0.35mm，孔的錐度、圓柱度、表面粗糙度隨著加工余量的增加而增加，當余量小于0.25mm，隨著精鏜余量的減少而表面粗糙度值增大；當主軸轉速大于250r/min時，表面粗糙度、效率都理想，但刀具磨損大，造成孔的錐度增大，很難控制孔徑；隨著每轉進給量增大，效率提高，但孔錐度、表面粗糙度不能滿足要求。

綜合考慮，確保產品質量提高效率。在精鏜軸孔的優選加工余量和參數為：主軸轉速200r/min、精鏜孔的余量0.25!0.3mm，進給量0.15mm/r。

（2）軸孔同軸度和位置度控制：為確保輪盤上軸孔與輪架上軸孔的同軸度要求，精鏜3組孔的工藝流程：輪架上3個φ179.95mm孔，先粗鏜、半精鏜致φ（179.45±0.1）mm，裝配后，先將輪盤3個φ（212.76±0.0127）mm孔粗鏜、半精鏜、精鏜到位，再精鏜輪架上3個φ（179.95±0.0127）mm孔到位。事實證明，采用此方法能夠確保鏜孔一致性，減少人為誤差，有效地控制軸孔與軸孔的同軸度。

3.結語

通過對行星輪架全過程加工的實踐，我們認識到：精良的加工設備是先決條件，對復雜組件各加工要素及誤差環節進行系統分析是必要的，應該充分考慮誤差的疊加與各方面直接或間接的影響，并在加工過程中采取針對性的控制和預防措施，一定能取得非常好的效果。