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变速箱体倒档油缸加工

变速箱体倒档油缸加工
江苏恒力组合机床有限公司 李成辉 摘要:介绍工程机械变速箱倒档油缸工位采用专用组合机床结合数控技术 的新加工工艺,比原加工工艺提高生产效率 2-3 倍,尺寸精度可靠稳定,减 轻工人劳动强度,减少操作人员。 关键词:变速箱倒档油缸加工新工艺 0.引言: 山东某工程机械公司扩能增产,新增一条 ZL50 型变速箱生产线,生产 节拍 15min/件, 其箱体上倒档油缸部位加工内容多, 铸件余量大 (8-15mm) , 加工部位在箱体内部深达 420mm,原加工内容是在直径 1200mm 通用立车 上加工,人工装夹工件,工人站在立车上频繁换刀对刀,人工清理铁屑, 工人劳动强度大且不安全,加工时不能直接观察到加工装态,时常停机观 察,每台机床每班加工 6-8 件合格零件,为达到节拍,原生产线采用 4 台立 车,为保证安全每台机床配 2 名操作工;该公司曾计划采用立式车削加工 中心,车削加工中心虽不要人工换刀对刀,但换刀次数多且单刀加工,生 产节拍长,也需多台机床,一次投入成本高;又因加工过程铁屑无法清理 会闷车,还会使加工面的粗糙度达不要求。我公司针对上述问题,采用了 复合刀具,数控镗车加工艺,为其设计生产了卧式变速箱倒档油缸数控镗 车加工专机。 1. 机床的总体方案设计。 1.1 变速箱倒档油缸加工内容 被加工工件工序图,如图 1 所示,变速箱体箱材料为 HT200,本工序 图中尺寸带“□”的为加工内容,加工内容有:车φ430 端面至尺寸 240, 车φ342( +0..299 )孔,车φ170( 0 0.063 )外圆,车油缸孔底面至尺寸 60,车 + 0 210 ? 170 端面至尺寸 18,车油缸孔底面油槽φ300*φ200 深 3,φ419 孔倒角

C2.5,φ342 孔倒角 1.5X30°,φ170 倒角 1.5X30°。

图 1 被加工零件工序图 1.2 卧式变速箱倒档油缸镗车加工专机方案的确定 我公司方案机床采用卧加工布局(见图 2) ,被加工零件以 N 面为主 定位面向下定位,以 N 面上φ100(+0.035)孔和φ31(+0.025)孔为定位 孔一面两销的定位方式,保证被加工零件在机床前方液压夹具上的位置; 机床在夹具的后侧有 NC-1TC50 数控镗车头 (主轴部件) 布置在 NC-1HJT63 数控滑台(进给部件)上,NC-1Tc50 数控镗车头实现安装在其上的刀具的旋 转运动和“横向进给运动” (见图 3) NC-1HJT63 数控滑台实现刀具的纵 , 向进给运动;原生产线采用立车至上而下加工,以 A 面为定位面,孔 B 为 基准,加工时铁屑不能排出,堆集在加工区内,加工一段时间需人工清理, 方能继续加工,我公司卧式方案利用 N 面上及附近的窗口排屑,这样就能

保证加工过程的连续,节省了加工时间,解决了闷车和加工面表面质量问 题。机床分粗加工机床和精加工机床,粗加工机床负责去除加工余量以及 不重要尺寸加工;精加工机床负责有尺寸精度和形位公差要求的尺寸的加 工以及各个倒角。

图 2 机床总体方案
1.NC-1HJT63 数控滑台 2.NC-1TC50 数控滑台 3.刀辅具 4.液压夹具 5.底座 6.润滑装置 7.电控柜

8.操纵台

9.液压夹具 10.镗车头车刀盘部件

11.镗车头 NC 横向进给部件

图 3 镗车头车刀盘部件 2 卧式变速箱倒档油缸镗车加工工艺方案的确定 2.1 变速箱倒档油缸粗加工工艺的确定 原生产过程中采用单刀车削,而且要根据加工内容多次换刀对刀,对 此我公司新方案中采用多刀复合机夹式刀具,同时加工不同部位,每一加 工部位对应刀排在复合刀具上相对位置固定,NC 数控控制复合刀具位置 和轨迹,由于夹具保证了被加工零件的相对位置,在粗加工机床不需操作 者对刀调刀,只在每天加工第一个零件时,检查加工尺寸是否合格,根据 检查的结果调整 NC 程序参数或调换机夹刀片及可;连续加工若干个零件 后,检查刀具磨损情况,换刀片继续加工。粗加工刀具布置图如图 4。粗 加工刀具中 1、2 刀排用于加工φ300*φ200 深 3 油槽,3 刀排用于粗车φ 432 孔至尺寸φ430 和与其相邻油缸底部(留余量 1mm),4 刀排用于粗车 φ170 外圆至尺寸φ172 和与其相邻油缸底部(留余量 1mm) 刀排用于 ,5 加工φ170 端面至尺寸,6 刀排用于车φ430 端面至尺寸。

横向拖板 NC 进给

纵向 NC 滑台进给

图 4 粗加工刀具布置图 如图 1 所示,φ342*φ170 油缸底面的宽度为 85mm,而镗车头拖板 横向进给行程只有 60mm, 显然无法加工的,如图 4 所示我们按排加工φ 342 孔的 3 刀排从”内向外车”一半油缸底面, 按排加工φ172 外圆的 4 刀排” 从外向内”车另一半油缸底面, 另为保证刀具进刀时不与工件干涉, 行程只 用了 46mm,加工时间也减少了一半,φ300*φ200 的油槽宽 50mm,也按 排了两只刀具 1、2 进行加工;如图 4 所示刀具 3、4 主偏角设计成 90°, 这样的刀具是无法直接加工油缸底面的,由于φ300*φ200 的油槽在油缸

底部深 3mm,我公司巧妙设计加工油槽刀具,将车油槽刀具 1、2 主偏角设 计成为 45°, 刀具高度高于 3、 刀具 4mm(多出 1mm 为底部精加工余量), 4 使其能先于 3、 刀具在“扎进”毛坯中横车加工出油槽作为“让刀槽” 3、 4 , 4 刀具在下一次进给中从加工好的“让刀槽”内横向进给加工油缸底面至 φ340 和φ172 尺寸,φ340 和φ172 尺寸由于油缸底余量大有 8-10mmφ 340 和φ172 尺寸是“一层一层”加工出的,。

图 5 精加工刀具布置图

2.2 变速箱倒档油缸精加工工艺的确定 精加工刀具布置见图 5,精加工余量 1mm,1 刀排用于精车底面及φ 342( +0..299 )孔及孔口倒角,2 刀排精车底面扣φ170( 0 0.063 )外圆及其倒角, + 0 210 ? (? 3、 刀排其余孔口倒角; 4 如图所示, 如果加工φ342 +0..299 ) ( +0 210 孔和φ170 0 0.063 )

孔与油缸底面分刀加工,会在孔与底面结合部位留有台阶,不能保证“清 角” ,或为保证“清角”镗孔时刀具需一直加工至底面,会使刀具崩刃,如 此部位增加“退刀槽” ,厂家不会为此增加机床,粗加工机床上已安排了多 把刀排,已无空间再增加刀排,在精加工机床上增加“退刀槽的加工”显 然是不适实的; 我公司的方案是用 1、 刀排从粗加工机床加工好的油槽内 2 进刀加工油缸底面,1 刀排“从外向内”加工至尺寸φ170( 0 0.063 )处,同 ? 时 2 刀排“从内向外”加工至尺寸φ342( +0..299 )处,这时底面精加工完成, + 0 210 然后两刀具从底部工退“反镗”尺寸φ170( 0 0.063 )和φ342( +0..299 ) ? + 0 210 ,这样 在结合部位仅留有加工刀片的 “刀尖圆角” 加工两尺寸的刀具为保证能加 , 工相互垂直的面, 刀片采用了 55°菱形刀片, 其中 1 刀排可径向调整位置, 2 刀排可轴向调整位置,采用专用“对刀装置”可调整好两刀排相对位置 ,尺寸φ342( +0..299 ) 尺寸,加工时采用数控 NC 控制心动尺寸φ170( 0 0.063 ) ? + 0 210 自然形成。 3 应用效果 本机床方案不论是粗加工机床还是精加工机床,刀具的运动轨迹都较 复杂,传统的专用组合机床需复杂的机械机构控制刀具运动,如采用 PLC 可编程控制器来控制,机床动作不可实时主调整,现在采用了 NC 数控控 制方案,一方面机床的动作通过 NC 在控制面板上编程,根据工件的状态 做适时调整,解决了复杂加工动作的控制问题,另一方面,通过 NC 控制 可适时调整加工尺寸,保证加工精度,解决了专用机床加工尺寸调整困难 的问题,而本专用机床方案通过采用复合的加工工艺,弥补了通用数控机 床的加工效率低(单刀加工且需多次换刀)的问题。在实际应用中由于粗 加工机床同时加工的刀具较多,切削力较大,而被加工件刚性较差,毛坯 余量变化大,在实际使用时根据现场工件的状态,实时通过 NC 系统调整 了切削参数,适当调整了加工程序和刀具切深,主轴转速由方案初的

100r/min 调整到 65r/min; 精加工机床一方面通过 NC 系统控制车刀工退 “反 镗”动作,一方面在刀具磨损时,在 NC 程序中调整 1、2 车刀横向进给行 程补偿刀具磨损,减少了工人调刀工作,一定程度上提高了刀具的使用寿 命。 4 结束语 本方案粗加工机床生产节拍为 24min/件,精加工机床为 8min/件,最 终共安排了 3 台粗加工机床,1 台精加工机床,同是四台机床生产效率按原 生产要求提高了 2 倍,由于减少了工人对刀换刀工作,采用了液压夹具, 加工过程和加工精度由 NC 数控系统来控制, 工人劳动强度大大降低, 每班 共三人操作四台机床,节约了 2-3 倍的人力成本。


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