王 飛，卓嚴(yán)群

（柳工柳州傳動(dòng)件有限公司，廣西 柳州545007）

1 現(xiàn)狀分析

1.1 改造前加工現(xiàn)狀

加工裝載機(jī)變速箱的輸出軸齒輪，材料20CrMn－Ti，硬度58～62HRC，為了后續(xù)零件的磨齒加工定位，需要通過加工零件的內(nèi)孔和端面作為定位基準(zhǔn)（見圖1），由于內(nèi)孔有矩形花鍵，用車削方式難以加工，目前加工方式分為磨內(nèi)孔和車端面兩道工序完成（見圖2）。

圖1 輸出軸齒輪

圖2 磨內(nèi)孔→車端面→磨齒

1.1.1 磨內(nèi)孔工序

加工設(shè)備為普通內(nèi)圓磨床M2120A，使用平衡吊吊裝工件。使用3根φ11.6圓柱棒靠緊零件齒面，放入三爪卡盤內(nèi)靠端面，通過夾緊圓柱棒夾緊零件。此方式可均衡后續(xù)齒輪磨齒左右齒面的加工余量，以此找正齒輪分度圓中心。操作磨床磨內(nèi)孔（見圖1）至工藝要求尺寸φ60（+0.06/+0.03）mm、內(nèi)孔粗糙度Ra0.8。

目前的磨內(nèi)孔的加工方式加工效率滿足需求，質(zhì)量可靠性高，操作者工作強(qiáng)度低。

1.1.2 車平面工序

加工設(shè)備為普通車床CA6150，由操作者手工用φ60×400 mm錐度芯軸穿過工件內(nèi)孔作為定位。使用天車吊運(yùn)至機(jī)床上，用機(jī)床的兩頂尖頂緊芯軸和工件，并按工藝要求車出平面（圖1），端面跳動(dòng)0.022、端面粗糙度Ra1.6。

目前車端面的加工方式，工件重量15.65 kg、芯軸重量9.47 kg，芯軸拆卸和安裝都需要人工來完成，每班80件，需要搬運(yùn)的重量2009.6×2（拆裝兩次）=4019.2 kg，工作強(qiáng)度非常大，對(duì)操作者健康造成傷害。用錐度芯軸定位，每次裝夾都存在一定誤差和偏斜，雖然已把端面完全車出，但實(shí)際的端面跳動(dòng)不一定能達(dá)到要求。有時(shí)與熱處理變形誤差相累積后，會(huì)造成磨齒時(shí)部分齒面磨不出情況。為了消除這種誤差，應(yīng)考慮加工磨齒端面和內(nèi)孔定位基準(zhǔn)時(shí)，把加工定位基準(zhǔn)統(tǒng)一。

2 改造方案的確定

通過以上分析對(duì)比，可以確定把兩道工序需要整合在（1.1.1）磨內(nèi)孔一道工序才最合理，可一次裝夾完成加工，需要改造原來的普通內(nèi)圓磨床M2120A（見圖3），在設(shè)備案板處增加設(shè)備的車端面功能來實(shí)現(xiàn)。

圖3 內(nèi)圓磨床M2120A

改造內(nèi)容：

在原有普通內(nèi)圓磨床M2120A內(nèi)圓磨床案板處增加一套兩軸的數(shù)控車刀滑臺(tái)，包含Z軸和X軸的絲桿和導(dǎo)軌、兩套伺服電機(jī)、一套刀架和刀方、數(shù)控控制單元，滿足加工輸出軸齒輪（見圖1）端面加工的要求。

數(shù)控車刀滑臺(tái)（見圖5）整體外觀尺寸長800 mm×寬250 mm×高380 mm，行程分別為Z軸400 mm，X軸250 mm。研磨滾珠絲杠25 mm×600 mm×T5/根、25 mm×350 mm×T5/根，刀架和刀方130 mm×130 mm?；_(tái)導(dǎo)軌、絲杠防護(hù)罩采用風(fēng)琴式帆布防護(hù)罩。

滑臺(tái)與走軌制作采用30 mm厚的鋼板作底板和底座。25 mm面寬直線導(dǎo)軌作導(dǎo)向走軌，滑臺(tái)滑動(dòng)采用伺服電機(jī)作動(dòng)能，滾珠絲杠作傳動(dòng)行走。

加工零件端面的工作刀架（X軸）前后行走、滑臺(tái)（Z軸）左右行走，整體成T字形滑臺(tái)（見圖4）。

整個(gè)滑臺(tái)加裝在磨床主軸箱前面下方的案板（見圖5）上后校正校直并用鋼板和螺絲加強(qiáng)加固。

控制單元采用兩軸數(shù)控系統(tǒng)（廣數(shù)980TB3系統(tǒng)/套、私服驅(qū)動(dòng)器DA98A/2臺(tái)、110 mm×110mm×6 N·m伺服電機(jī)/2臺(tái)、控制電器一套）控制車刀架自動(dòng)加工，可省去人工手動(dòng)操作加工的環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)控制電器柜（見圖6、圖7）采用移動(dòng)一體式立柜安裝，現(xiàn)場(chǎng)可隨意安放，方便使用。

圖4 改造后增加的數(shù)控刀架滑臺(tái)

圖5 改造前的磨床案板

圖6 改造后增加的系統(tǒng)控制電器柜

圖7 改造后加工示意圖

3 方案驗(yàn)證

3.1 驗(yàn)證內(nèi)容

車平面及磨孔工序，加工設(shè)備為內(nèi)圓磨數(shù)控車一體機(jī)床M2120A（G），用三抓卡盤裝夾輸出軸齒輪（方式參考1.1.1）。調(diào)用數(shù)控車程序，先啟動(dòng)程序按工藝要求（參考1.1.2）車出端面，車刀退出后，操作設(shè)備啟動(dòng)內(nèi)圓磨頭，磨內(nèi)孔至工藝要求（參考1.1.1）尺寸，驗(yàn)證整個(gè)加工輸出軸齒輪的過程是否滿足工藝要求。數(shù)控加工程序[1]：

G98

T0101；

G00 X112.；

G00 Z240.；

X279.；

G01 Z229.F150；

X319.5.F30；

G00 Z240.；

X112.；

Z-136.；

M30

3.2 驗(yàn)證過程

連續(xù)生產(chǎn)20件，檢測(cè)端面跳動(dòng)0.022（A）、端面粗糙度 Ra1.6、內(nèi)孔 φ60（+0.06/+0.03）mm、內(nèi)孔粗糙度Ra0.8是否符合工藝要求。

3.3 驗(yàn)證結(jié)果

檢測(cè)端面跳動(dòng)0.022（A）、端面粗糙度Ra1.6、內(nèi)孔 φ60（+0.06/+0.03）mm、內(nèi)孔粗糙度 Ra0.8，合格率100%（見表 1）。

表1 工藝驗(yàn)證零件記錄表

通過設(shè)備改造整合工序（見圖8）后，經(jīng)過改造前后對(duì)比分析（見表2），節(jié)約普通車床1臺(tái)，減少車工1人，提高后續(xù)磨齒的定位精度，節(jié)省了原來單獨(dú)車端面工序的普通車床和物料擺放占用空間3 100 mm×3 000 mm，減少了一臺(tái)設(shè)備的加工時(shí)能源的消耗，加工周期時(shí)間由原來的（磨內(nèi)孔6.89 min/件+車端面3.24 min/件）10.13 min/件，降低至 7.12 min/件，加工效率高29.7%，可實(shí)現(xiàn)目前所有變速箱輸出軸齒輪（共7種）磨內(nèi)孔車端面工序合并加工。該改造項(xiàng)目實(shí)施后，每年創(chuàng)造的利潤或節(jié)省成本（不是銷售收入）描述：

節(jié)省成本=節(jié)省的時(shí)間×工繳費(fèi)×年加工數(shù)量=3.01×1.51×15 000=68 176.5元。

表2 改造前后對(duì)比分析

圖8 車平面及磨孔整合→磨齒

4 結(jié)束語

這種增加設(shè)備加工功能實(shí)現(xiàn)工序整合的改造方式，既能提高了加工效率減少加工成本，又能實(shí)現(xiàn)零件基準(zhǔn)同一，提升零件加工質(zhì)量和可靠性，現(xiàn)已在公司得到應(yīng)用，以后也可推廣使用。