回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是落地銑鏜床的特殊附件之一,主要功能是裝夾定位大型工件,可實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),有很大的調(diào)速范圍,并且一次裝夾工件可以完成多面加工,減少輔助時(shí)間,避免二次定位產(chǎn)生的定位誤差,提高效率和加工質(zhì)量,利用該工作臺(tái)普通數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)銑削角、面、鏜孔和分度定位。由于該工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用高精度圓柱分度蝸輪蝸桿進(jìn)行精密機(jī)械傳動(dòng),實(shí)現(xiàn)精確定位,因此對(duì)分度蝸輪的制造工藝進(jìn)行研究,對(duì)提高該工作臺(tái)回轉(zhuǎn)精度具有重要意義。
一、分度蝸輪參數(shù)及技術(shù)要求
蝸輪參數(shù):
模數(shù)M=3mm 齒數(shù)Z=300 節(jié)徑Dt=900mm 齒寬B=100mm 材料 錫磷青銅(ZQSn10-1)
技術(shù)要求:
(1)齒長(zhǎng)兩端削角0.7mm。
(2)與工作臺(tái)裝配后精切齒形。
(3)齒坯離心澆注,不允許有縮松、氣孔和針孔等缺陷。
(4)齒面硬度 HB90-120。
(5)齒面光潔度 Ra0.4。
精度要求:
靜態(tài)測(cè)量:相鄰周節(jié)差δgt為0.003mm;周節(jié)累計(jì)誤差 δtgΣ0.016mm。
動(dòng)態(tài)測(cè)量:傳動(dòng)的周期誤差,δT為1.376″;傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)誤差δTΣ為6.876″。
接觸精度:齒高60%,齒長(zhǎng)75%。
二、加工工藝過程
離心澆注毛坯→粗車→人工時(shí)效→半精車→劃線、鉆孔→粗滾喉徑及齒形→自然時(shí)效處理(一年)→精車內(nèi)孔及端面→與工作臺(tái)裝配→精車各校正基面→精滾喉徑→半精滾齒形→精切齒形兩端削角→去齒部棱角毛刺→精滾齒形→ 檢查精度→與配對(duì)蝸桿配檢接觸面。
三、對(duì)主要工序的分析與說明
1. 材料選擇及時(shí)效處理
材料選用錫磷青銅(ZQSn10-1),這種材料能承受劇烈摩擦、較大壓力和滑動(dòng)速度,耐磨性能十分良好,使用壽命長(zhǎng)。
在加工過程中,先后進(jìn)行了兩次時(shí)效處理。第一次安排在粗車后進(jìn)行。目的在于消除鑄造和粗車時(shí)產(chǎn)生的較大應(yīng)力;第二次安排在粗切齒形后進(jìn)行。因?yàn)榇智旋X形時(shí)切除的金屬量很大,切削力和工件發(fā)熱量都大,容易使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,所以在此工序后進(jìn)行第二次時(shí)效處理,以保證工件在精加工后不再變形。在人工時(shí)效時(shí),將工件置于井式電熱回火爐中,以每小時(shí)45℃的速度勻速升溫至450℃±10℃,然后保溫6-8小時(shí),切斷電源,工件隨爐冷卻至150℃后將它取出,置于干燥處冷卻至常溫。工件在爐內(nèi)或爐外放置時(shí)均應(yīng)平正。
自然失效時(shí),將工件放置于露天,經(jīng)過春夏秋冬一年時(shí)間后,工件因應(yīng)力而產(chǎn)生的變形基本穩(wěn)定,這時(shí)即可進(jìn)行精切加工。
實(shí)踐證明,我公司制造的高精度蝸輪,經(jīng)過上述兩次兩種不同的時(shí)效處理,最后精加工和長(zhǎng)期使用過程中均未發(fā)生變形現(xiàn)象。
2. 蝸輪的粗車及半精車
蝸輪的粗車及半精車均在φ1250立車上進(jìn)行,加工后的尺寸見圖1和圖2。
圖1:粗車加工尺寸圖
圖2:半精車加工尺寸圖
3. 粗滾喉徑及齒形
工件安裝前先校正夾具定心外圓允差在0.05毫米以內(nèi),校正定位面在0.03毫米,用喉徑滾刀滾喉徑至中心距500.5+0.3毫米,用蝸輪粗滾刀滾齒至中心距5010.05毫米,以上兩工序均在5327型滾齒機(jī)上進(jìn)行。
圖3:粗滾喉徑及齒形
4. 精車內(nèi)孔及端面
精車內(nèi)孔及端面在立車上進(jìn)行,首先校正工件內(nèi)孔在0.1毫米內(nèi),然后夾緊加工φ720D×φ890端面,只允許凹,不允許凸。
圖4:精車內(nèi)孔及端面
5. 精車
在立車上,將工件卡在夾具上,校正內(nèi)孔A徑跳在0.005毫米內(nèi),校正平面③端跳在0.01毫米內(nèi)。精車①面②面至要求;車端面③要求與①②兩平面的平行度在0.006內(nèi);車外圓④至φ918-0.5光潔度達(dá)到Ra1.6;車外圓⑤至φ900與A孔的不同心度不大于0.005毫米,光潔度達(dá)Ra0.8。
圖5:精車各面示意圖
6. 精滾齒形
精滾齒形必須與相配合的工作臺(tái)圓盤裝配好之后進(jìn)行。
圖6:分度蝸輪與工作臺(tái)的裝配圖
1、蝸輪 2、定位銷 3、工作臺(tái) 4、壓緊螺釘
A面及B面是將來裝配在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的定位基準(zhǔn)面,也是精滾齒形時(shí)的校正基面。這樣就完全保證了加工與定位基準(zhǔn)面的一致性,可以避免因基面變化而帶來的誤差。
精滾齒形時(shí)還必須嚴(yán)格控制機(jī)床分度蝸桿以及滾刀主軸的軸向竄動(dòng)在一微米以內(nèi),滾刀鞍架的水平校正在0.003/300毫米以內(nèi),精切齒形用的滾刀軸臺(tái)徑向跳動(dòng)校正在3微米以內(nèi),并保證兩端軸臺(tái)徑向跳動(dòng)差值的高地方向一致。為了保證這樣高的滾刀安排精度,我們?cè)诰珴L蝸輪齒形時(shí)使用的滾刀采用專用刀桿(即一把滾刀專門用一根刀桿),當(dāng)滾刀的內(nèi)孔和兩端面精加工后,與專用刀桿裝配好,然后再進(jìn)行滾刀的軸臺(tái),外圓以及齒形等的精磨加工。滾刀檢查合格后,直到將來用鈍重磨前刃時(shí)都不再卸下刀桿,這樣就避免了滾刀重新安裝的一切誤差,從而保證滾切蝸輪齒形的精度。
精滾齒形時(shí)還應(yīng)注意以下事項(xiàng):
(1)保持滾刀清潔,避免切屑劃傷齒面。
(2)滾切加工時(shí)用大流量而清潔的冷卻液(90%的煤油加10%透平油)冷卻刀具和工件,以提高齒面光潔度和延長(zhǎng)滾刀使用壽命。切削時(shí)應(yīng)保證工件不發(fā)熱。
(3)如果粗切齒形時(shí)因震動(dòng)而在齒面上留有波紋殘量,則精切時(shí)應(yīng)先用低速微量進(jìn)給切削,待波紋殘量全面切除后再進(jìn)行正常切削加工。
(4)滾切至中心距后,再作2-3整圈的無進(jìn)給量修正切削,直至無切屑為止。這樣可減少齒距相鄰周節(jié)差。
7. 蝸輪精滾刀
滾切直徑900毫米高精度蝸輪用的精滾刀、圓周齒數(shù)比一般蝸輪滾刀約多一倍。為了提高滾刀的鏟磨精度,保證鏟磨部分齒形準(zhǔn)確,我們?cè)谲囩P時(shí)在齒側(cè)面只保留大約3毫米的鏟磨量。另外,在切削溝導(dǎo)程、圓周齒等分、前刃面、齒形角以及螺旋線偏差等項(xiàng)精度要求方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般分度蝸輪滾刀的精度。由于對(duì)刀具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和鏟磨機(jī)磨頭進(jìn)行了改進(jìn),加上操作工人的精心工作,我公司制造出了螺旋線偏差一轉(zhuǎn)為0.002毫米、誤差為0.004毫米的高精度蝸輪滾刀,為加工高精度蝸輪提供了保證條件。
通過對(duì)高精度圓柱蝸輪的加工工藝進(jìn)行論證,經(jīng)過長(zhǎng)期努力,我公司結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行了大量深入細(xì)致的實(shí)驗(yàn)研究,終于能在正常生產(chǎn)工藝條件下,使直徑φ900毫米高精度圓柱蝸輪的加工精度達(dá)到了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。其中:傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)誤差△TΣ逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)2.34秒,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3.16秒,高于零級(jí)精度,傳統(tǒng)的周期誤差△T逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)0.38秒,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)0.34秒,達(dá)到了零級(jí)精度。這樣,我公司在高精度蝸輪的制造精度和傳動(dòng)精度測(cè)試技術(shù)方面,達(dá)到了世界先進(jìn)水平。
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