■采埃孚（一拖）洛陽(yáng)車橋有限公司 （河南 471000） 陳 重 何革娟 厲學(xué)光 孫 巖

差速器合件十字軸孔加工工藝

■采埃孚（一拖）洛陽(yáng)車橋有限公司 （河南 471000） 陳 重 何革娟 厲學(xué)光 孫 巖

摘要：在立式加工中心上，利用高精度回轉(zhuǎn)分度頭及夾具，采用坐標(biāo)定位的方法加工差速器殼體上的十字軸孔。此種加工方法消除了機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)定位精度對(duì)零件加工精度的影響。通過工藝驗(yàn)證結(jié)果表明，此種加工方法能夠保證十字軸孔的孔徑公差及形位公差，還可以應(yīng)用于分度圓周孔系的精密加工，具有一定的推廣價(jià)值。

差速器目前廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等驅(qū)動(dòng)橋上。它是一種差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下（特別是轉(zhuǎn)向時(shí)）的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑，隸屬于車橋的轉(zhuǎn)向系。差速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用幾個(gè)完全相同的行星齒輪均勻分布在差速器殼體合件的球面內(nèi)來(lái)共同分擔(dān)載荷的，行星齒輪的分布位置影響到每個(gè)行星齒輪上的分擔(dān)載荷的大小及其抗疲勞強(qiáng)度，而行星齒輪的位置是由差速器殼體合件上十字軸孔的位置決定的。因此差速器殼體合件上十字軸孔的位置精度影響到差速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用壽命、運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、輸出扭矩以及其噪聲。

1. 差速器零件精度與加工工藝

如圖1所示，該差速器殼體十字軸孔的孔徑為φ22H7（+0.021+0）mm，各孔徑中心線相對(duì)于A孔系的中心線的垂直度為φ0.03mm，十字軸孔的相對(duì)位置度為φ0.03mm。差速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能否平穩(wěn)地差速，取決于十字軸孔的設(shè)計(jì)及加工精度。

圖1

這種差速器殼體十字軸孔的加工方法通常有兩種：①在專用金剛鏜組合機(jī)床上加工。該組合鏜床上安裝4個(gè)相互垂直的鏜頭，將差速器殼體安裝到4個(gè)鏜頭的中央位置，保證零件不動(dòng)來(lái)進(jìn)行加工。這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)拍短、生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是一臺(tái)組合鏜床要有4個(gè)相對(duì)垂直的鏜頭，這樣就要有4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的主軸箱及床身、工作滑臺(tái)等，占地面積相對(duì)較大；其次是差速器殼體十字軸孔的表面粗糙度質(zhì)量要求較高，需要粗、精鏜兩個(gè)工步，即需要用兩臺(tái)組合鏜床來(lái)加工，這樣投入的成本明顯增加。另外，組合機(jī)床的專業(yè)性太強(qiáng)，加工品種單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的換型。該法只適用于品種單一、批量大的零件的生產(chǎn)加工。②采用以φ72H7（+0.03+0）mm內(nèi)孔及其端面定位，將差速器殼體放置在臥式加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的中心，通過工作臺(tái)的4次回轉(zhuǎn)來(lái)完成十字軸孔的加工。這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是投資小，可利用柔性較高的臥式加工中心設(shè)備，加工品種可以快速更換，適用于多品種、小批量零件的加工。缺點(diǎn)是差速器殼體體積比較小，要求臥式加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的臺(tái)面相對(duì)來(lái)說要

小，否則主軸到達(dá)工作臺(tái)中心的距離過遠(yuǎn)，要求刀具的懸伸過長(zhǎng)，這樣可能產(chǎn)生刀具發(fā)振，從而不能達(dá)到零件的加工要求，選擇機(jī)床設(shè)備時(shí)受到很大的限制。同時(shí)，這種加工方法對(duì)設(shè)備的回轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度要求很高，加工精度不易保證。

我公司兩種加工方式均有，小批量生產(chǎn)采取臥式加工中心加工。但我公司的臥式加工中心規(guī)格較大，回轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，效率不太高。同時(shí)，臥式加工中心的產(chǎn)能受限，無(wú)法保證產(chǎn)品交貨期，已成為亟待解決的瓶頸問題。

2. 加工工藝

通過查詢各種資料，對(duì)比、分析各種加工工藝，我們決定采用數(shù)控氣動(dòng)分度頭，并配合控制器的使用，在立加加工中心實(shí)現(xiàn)替代臥式加工中心加工的工藝。

（1）數(shù)控氣動(dòng)分度頭及數(shù)控箱的選型：通過分析，對(duì)數(shù)控氣動(dòng)分度頭的選型進(jìn)行各種參數(shù)比較，選定了FKNQ160A型數(shù)控臥式分度頭，圓工作臺(tái)直徑為φ200mm，定位中心孔為φ20H7。分度精度為10″，重復(fù)精度為2.5″。最大切削力矩390N·m，最大承載40kg。以端齒盤為分度元件，靠氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)分度。

選擇FKNQ-A數(shù)控箱，該數(shù)控箱專為FKNQ型數(shù)控氣動(dòng)分度頭設(shè)計(jì)，采用220V交流電源，選用不低于0.5MPa的壓縮空氣。FKNQ160型數(shù)控氣動(dòng)分度頭與數(shù)控箱的連接依靠快插接頭，安裝非常便捷?？赏瓿梢?°為基數(shù)的整數(shù)倍的水平回轉(zhuǎn)坐標(biāo)的高精度等分分度工作。

（2）夾具設(shè)計(jì)：根據(jù)數(shù)控氣動(dòng)分度頭的臺(tái)面中心孔，以φ72H7（+0.03+0）mm內(nèi)孔及其端面定位，設(shè)計(jì)并制作了夾具，夾具定位外圓中心與數(shù)控氣動(dòng)分度頭的圓工作臺(tái)φ20H7定位孔中心重合。

（3）夾具及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的調(diào)整及加工：先將帶有夾具的數(shù)控氣動(dòng)分度頭安放在立式加工中心的工作臺(tái)上，拉直夾具的定位孔側(cè)母線后，鎖緊在工作臺(tái)上（見圖2）。連接上數(shù)控箱及電源，機(jī)床主軸上裝百分表，找正夾具的定位外圓及定位端面，將機(jī)床主軸定位，將零件裝在心軸上，用螺母壓緊。摁下數(shù)控箱開關(guān)，點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)按鍵，至零件第一個(gè)加工位置后，開始進(jìn)行粗鏜孔徑，第一個(gè)孔加工完成后，撥碼開關(guān)撥為“90”，按動(dòng)“啟動(dòng)”，分度頭自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，開始加工第二個(gè)孔，第二個(gè)孔加工完成后，再按動(dòng)“啟動(dòng)”，分度頭自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，旋轉(zhuǎn)至第三個(gè)孔加工位置，開始加工第三個(gè)孔……，依次粗鏜完四個(gè)工位的孔徑。再按動(dòng)“啟動(dòng)”，分度頭自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，開始精加工第一個(gè)孔，第一個(gè)孔加工完成后，再按動(dòng)“啟動(dòng)”，分度頭自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，開始加工第二個(gè)孔，……，依次精鏜完四個(gè)工位的孔徑。

（4）加工結(jié)果測(cè)量：經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)，在零件的定位孔與心軸的間隙為0.05mm之內(nèi)，該分度頭的分度角度誤差為0.002°，兩孔系垂直度為0.006mm。為驗(yàn)證該加工方案的精度，重新找到一件孔徑超差零件，間隙放大為0.09mm，又進(jìn)行了一次加工驗(yàn)證。加工后經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)，該分度頭的分度角度誤差為0.005°，兩孔系垂直度為0.011mm，完全滿足圖樣要求。思路的改變帶來(lái)的變化是巨大的，這種方法徹底地解決了各類差速器殼體的加工瓶頸問題。

圖2

3. 結(jié)語(yǔ)

在立式加工中心上利用高精度回轉(zhuǎn)分度頭及夾具，采用坐標(biāo)定位的方法，加工差速器殼體上的十字軸孔。這種加工方法消除了機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)定位精度對(duì)零件加工精度的影響，同時(shí)，解決了因機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)不夠小而導(dǎo)致刀具過長(zhǎng)發(fā)振的問題，又因回轉(zhuǎn)半徑小、回轉(zhuǎn)速度快而明顯提高了生產(chǎn)效率。

通過對(duì)數(shù)控氣動(dòng)分度頭配合控制器的使用，在立式加工中心上實(shí)現(xiàn)了替代臥式加工中心加工的工藝，解決了困擾生產(chǎn)的瓶頸問題，提高了設(shè)備產(chǎn)能，具有很實(shí)用的推廣價(jià)值。

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收稿日期：（20150210）