一、引言
在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域，齒輪傳動(dòng)作為一種常見(jiàn)的動(dòng)力傳遞方式，廣泛應(yīng)用于輪船、航空、汽車、精密儀器、機(jī)械加工等多個(gè)領(lǐng)域中。而齒輪傳動(dòng)基座作為承載和支撐整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，其加工精度直接影響到齒輪傳動(dòng)的精度、穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而影響到整個(gè)機(jī)械設(shè)備的性能表現(xiàn)。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速邁進(jìn)，對(duì)齒輪傳動(dòng)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)苛，從過(guò)去的一般精度傳動(dòng)逐步向高精度、高速度、強(qiáng)承載力及低噪聲的方向發(fā)展。這就對(duì)齒輪傳動(dòng)基座的加工工藝提出了前所未有的挑戰(zhàn)。在加工過(guò)程中，需要綜合考慮基座材料的選擇與處理、加工方式的轉(zhuǎn)變、加工效率的提升、尺寸精度與形位公差的嚴(yán)格控制及先進(jìn)的表面處理技術(shù)等多方面因素，這些關(guān)鍵因素的控制對(duì)加工工藝的優(yōu)化提出了更高的要求。從原材料初步成型，直至最終的精密加工與裝配調(diào)試，各環(huán)節(jié)均需嚴(yán)守工藝標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量管控體系的要求。高精度數(shù)控加工設(shè)備、先進(jìn)測(cè)量?jī)x器及技藝精湛的專業(yè)技術(shù)人員，是保證齒輪傳動(dòng)基座加工品質(zhì)的核心要素。通過(guò)深入探究與持續(xù)創(chuàng)新加工工藝，不斷優(yōu)化其加工流程，提升加工精度與效率，方可制造出適配現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的高質(zhì)量齒輪傳動(dòng)基座，為推動(dòng)機(jī)械工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
該零件是某大型設(shè)備的齒輪傳動(dòng)基座，形狀變化大，加工元素豐富，精度要求高，因此運(yùn)用車銑復(fù)合加工中心對(duì)該零件加工具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，如圖1所示，其主要特征如下：
輪廓不規(guī)則
齒輪傳動(dòng)基座的外形輪廓通常是根據(jù)機(jī)械設(shè)備內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)和安裝空間要求來(lái)設(shè)計(jì)的，所以形狀復(fù)雜多變，具備一定的不確定因素。它可能會(huì)有各種凸臺(tái)、螺紋、凹槽、內(nèi)孔、徑向孔等結(jié)構(gòu)，加工零件如圖2所示。凸臺(tái)用于安裝部分特殊的部件或增加局部的強(qiáng)度，螺紋用來(lái)緊固配合，內(nèi)孔用于齒輪軸的配合，徑向孔用于直徑方向其他零件的支撐，凹槽和缺口則可能是為了避開(kāi)其他部件的干涉，用于布線、排油、排液等功能。
傳動(dòng)精度高，穩(wěn)定性好
要確保齒輪平穩(wěn)運(yùn)行，各配合件要有極高的加工精度和裝配精度，以達(dá)到機(jī)器的正常運(yùn)行，能夠有效減少傳遞動(dòng)力過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，這是機(jī)械正常運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵點(diǎn)。
具備較高的剛性
采用高強(qiáng)度的材料和合理的力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使齒輪傳動(dòng)基座有足夠的剛性來(lái)抵抗外力變形，在承受較大的載荷時(shí)，能夠保持基座尺寸及形狀的穩(wěn)定性，確保齒輪在傳遞動(dòng)力的過(guò)程中不受影響，具備一定的抗震性能，減少外界產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)基座產(chǎn)生的影響。
三、加工材料的特性
齒輪傳動(dòng)基座采用的材料是 6065 合金鋁，是 AL-Mg-Si系中具有中等強(qiáng)度的合金材料，隸屬六系合金，具有良好的塑性，強(qiáng)度較高，能承受較高的壓力和沖擊力，不易脆裂。加工性能較為優(yōu)秀，具備一定的抗氧化和抗腐蝕性，具備較好的焊接性能，在精密機(jī)械加工中得到廣泛應(yīng)用。該材料切削阻力較小，硬度相對(duì)鋼材較低，使得其切削過(guò)程中可以較快地去除多余材料，降低刀具的磨損，有利于高速切削，以提高零件生產(chǎn)效率。車削時(shí)震動(dòng)小，使得表面粗糙度值比較小，零件加工表面更加光滑。材料斷屑性能好，切削時(shí)不易纏繞在工件或者刀具上刮花已加工工件的表面，零件的加工過(guò)程如圖3所示。
四、零件加工工藝分析及制定
齒輪基座的特點(diǎn)是尺寸跨度大，精度要求高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜如圖 4 所示，容易產(chǎn)生刀具干涉。加工過(guò)程中主要存在以下加工難點(diǎn)。
第一，形位公差精度要求高，任何的超差都可能造成機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，噪音增大，影響機(jī)器的使用壽命。第二，形狀復(fù)雜多變，尺寸跨度大，運(yùn)用到的加工刀具較多，容易產(chǎn)生干涉;由于零件尺寸變化大，在加工齒輪傳動(dòng)基座的同部位時(shí)切削力差異較大，可能影響到尺寸精度和表面質(zhì)量。第三，尺寸精度要求高，表面粗糙度要求嚴(yán)苛。齒輪傳動(dòng)基座的特點(diǎn)是同軸度和形位公差精度要求高，在加工時(shí)要盡量避免重復(fù)裝夾和重復(fù)對(duì)刀。基座根據(jù)其特點(diǎn)選用雙刀塔雙主軸的車銑復(fù)合加工中心進(jìn)行加工(以EMCO HYPERTURN 665MCPLUS為例)，先加工零件的左端及內(nèi)孔，為了保證其同軸度精度需利用機(jī)床的主副軸對(duì)接完成工件的調(diào)頭，依次進(jìn)行外圓、直紋槽齒、腰槽、斜面槽、內(nèi)輪廓的加工。在加工斜面槽時(shí)，需要上刀塔B軸的擺動(dòng)功能，并運(yùn)用刀尖的補(bǔ)償功能才能達(dá)到加工要求，主副軸對(duì)接完成工件的調(diào)頭，能最大程度避免因人工重復(fù)裝夾造成同軸度超差的可能性。
五、零件加工工序步驟
在加工工藝的研究上，主要精力集中在減少加工過(guò)程的輔助時(shí)間和提高加工精度兩個(gè)方面。因此在零件加工工序步驟上就要做好充分的考慮，既要最大程度提高切削效率，又要考慮嚴(yán)格控制工件的精度及粗糙度。齒輪傳動(dòng)基座工序的工作順序如下：車削端面→粗精加工左端外圓→鉆B型中心孔→麻花鉆打孔→內(nèi)孔粗精加工→內(nèi)輪廓粗精加工→凹槽缺口開(kāi)粗→凹槽缺口精加工→主主軸與副主軸對(duì)接→端面車削控制總長(zhǎng)→粗精加工右端外圓→鉆B型中心孔→麻花鉆打孔→端面腰槽銑削→切槽→粗銑直紋槽密齒平面→精銑直紋槽密齒平面→直紋槽密齒銑削→斜面槽粗加工→斜面槽精加工→小孔粗精加工→自動(dòng)取料。
六、刀具選用及切削參數(shù)的確定
由于齒輪傳動(dòng)基座采用的材料為鋁合金6065，根據(jù)該材料的特點(diǎn)，應(yīng)選用專用鋁加工刀具，刀具選用 93°的主偏角，刃傾角選擇 3～5°副偏角 5～10°選用較大的前角(15°～30°)后角選用(8°～12°)，使排屑流向待加工表面，避免切屑刮傷工件影響工件表面粗糙度。選用銑刀時(shí)要優(yōu)先考慮銑刀的排屑功能，不能使鋁屑粘刀造成刀具損壞或者表面質(zhì)量較差。具體的刀具規(guī)格選用和關(guān)鍵工藝參數(shù)的選擇如表1所示。
七、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)齒輪傳動(dòng)基座加工工藝優(yōu)化方案的研究，減少加工過(guò)程中的輔助裝夾時(shí)間，利用機(jī)床的主副軸對(duì)接功能降低了零件的裝夾誤差，提高了產(chǎn)品的加工精度。充分利用車銑復(fù)合加工中心(EMCO HYPERTURN 665MCPLUS)的優(yōu)點(diǎn)，能有效提高零件加工剛性，提高切削用量。復(fù)雜內(nèi)表面采用高效鏜刀桿進(jìn)行高效加工，使粗、精加工效率顯著提高，也使零件加工表面粗糙度顯著提高，除去了后續(xù)的打磨工序，充分優(yōu)化該零件在車銑復(fù)合加工中心的加工工藝，最大程度開(kāi)發(fā)了車銑復(fù)合加工中心的潛能，為高精度產(chǎn)品的加工提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)略.