行星輪架孔系加工

五糧液普什模具有限公司 （四川宜賓 644007） 余正江

行星輪減速器（見圖1）是大型裝載機(jī)行走驅(qū)動重要部件，具有結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，傳動精度和效率高的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成與分解。由于行星輪架制造技術(shù)要求極高，嚴(yán)重制約其發(fā)展和國產(chǎn)化，是公認(rèn)的技術(shù)難題。輪架（見圖2）為鑄造合金鋼；輪盤、弧板為球墨鑄鐵。幾何精度和位置精度要求頗高，加工難度大。

圖1 行星輪減速器總成

圖2 輪架結(jié)構(gòu)

1.重要加工要素分析

（1）基準(zhǔn)圓A、電動機(jī)座孔和中部齒輪孔尺寸要求高，是行星輪架的關(guān)鍵要素，為確保其加工尺寸以及形位公差等要求，機(jī)床的回轉(zhuǎn)精度、幾何精度要求高，而且工件裝夾找正要盡量減少人為誤差，加工過程必須按粗加工、半精加工、精加工三步進(jìn)行。

（2）該行星輪架為組合體，輪架上基準(zhǔn)圓A與輪盤上基準(zhǔn)圓B同軸度是該工件的又一關(guān)鍵特征，其同軸度要求高，如果將輪架上基準(zhǔn)圓A與輪盤上基準(zhǔn)圓B分別加工到位，裝配后是很難達(dá)到同軸度要求的；因此，在加工輪盤B基準(zhǔn)圓時(shí)應(yīng)留余量0.5mm，待裝配后，再以基準(zhǔn)圓A找正，基準(zhǔn)圓A的臺階面找平，將基準(zhǔn)圓B加工到位。

（3）三組齒輪軸承孔是行星輪架的又一關(guān)鍵要素，尺寸精度及形位公差要求特別高。而且輪架上三個(gè)齒輪軸承定位孔與輪盤上三個(gè)相對應(yīng)的齒輪軸承定位孔的同軸度要求高，在輪架加工時(shí)，如果將該孔精加工到位，再精加工輪盤上三個(gè)軸承定位孔時(shí)，由于機(jī)床主軸Z軸的運(yùn)動誤差與機(jī)床X軸、Y軸的重復(fù)定位誤差的累積，加工出來的孔很難同時(shí)既滿足形狀公差又滿足與輪架上軸承孔相對應(yīng)的同軸度公差。通過分析改變加工方式：采用精加工輪架上三個(gè)軸承定位孔時(shí)，先預(yù)留0.5mm，待裝配后，與輪盤上軸承定位孔同時(shí)進(jìn)行精加工，減少加工過程中誤差。

2.誤差分析

（1）機(jī)床精度對孔系位置度影響：當(dāng)機(jī)床幾何軸X、Y軸運(yùn)動時(shí)，3個(gè)孔中心半徑R的實(shí)際尺寸增加或減少ΔR=±0.02mm，在計(jì)算中，取R=0.02mm，假想圓心角為120°不變，則三個(gè)孔中心距相應(yīng)的增量為

當(dāng)三個(gè)孔圓心角θ的實(shí)際角度增加或減少Δθ=±1'時(shí)，半徑R=254mm，則3個(gè)中心距相應(yīng)增加量為

為滿足輪盤上3個(gè)軸孔與輪架上3個(gè)相對應(yīng)的軸孔的同軸度要求，在精鏜軸孔時(shí)，將輪盤上孔鏜到位后，再精鏜輪架孔。如果機(jī)床主軸向下移500mm，其機(jī)床主軸導(dǎo)軌滑動誤差為0.02mm（該公差滿足較高機(jī)床精度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)），那么，機(jī)床主軸誤差對孔產(chǎn)生的同軸度誤差

（2）溫度對孔徑的影響：由于該工件的基準(zhǔn)圓A、B以及軸孔孔徑尺寸精度要求高，基準(zhǔn)圓A、B直徑公差±0.05mm，軸孔直徑公差±0.0127mm，其允許的誤差范圍非常小。因此，我們在加工時(shí)必須要考慮溫度對孔徑變化的影響，否則將不能滿足圖樣要求。

假使溫度每變化1°，對基準(zhǔn)圓A直徑的變化量ΔD1為

基準(zhǔn)圓A的公差±0.05mm，其允許溫度的變動

假使溫度每變化1℃，對軸承定位孔直徑的變化量ΔD2為

軸承定位孔的公差±0.0127mm，其允許溫度的變動為

3.內(nèi)、外圓的尺寸與位置精度控制

（1）基準(zhǔn)圓A：直徑φ（762.3±0.05）mm，圓柱度0.038mm，該基準(zhǔn)是后續(xù)加工所有圓及孔系的基準(zhǔn)。因此，它的加工精度將直接影響后序加工內(nèi)容的精度，必須嚴(yán)格控制。

加工前，確定對基準(zhǔn)圓直徑產(chǎn)生誤差的主要因素（機(jī)床精度、環(huán)境溫度、檢測量具誤差、人為誤差）的影響。并對機(jī)床精度進(jìn)行全面檢測，使機(jī)床重復(fù)定位精度和回轉(zhuǎn)精度處于良好的使用狀態(tài)。

根據(jù)溫度對孔徑變化的分析可知，當(dāng)溫度變化1℃將使該圓直徑變化為0.0089mm，通過測出環(huán)境溫度的差值，即可通過計(jì)算獲得該圓直徑受溫度影響的變化值，在測量時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，此方法可行。但每次測量都要測出環(huán)境溫度并進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用比較麻煩且容易出錯(cuò)。為此，我們考慮采用與輪架同質(zhì)材料制造精確計(jì)量檢具，作為校對外徑千分尺的標(biāo)準(zhǔn)。確保常溫的測量值與標(biāo)準(zhǔn)溫度下測量值一致性。

影響圓跳動的因素較多，主要因素有立車主軸回轉(zhuǎn)精度、工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力?？紤]該工件在內(nèi)腔有兩塊支撐塊（見圖3），為了消除工件轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的不均衡離心力，工件裝夾后，在支承塊相對的方向加上一塊重量相當(dāng)?shù)呐渲貕K以抵消其影響，有效控制圓跳動。

電動機(jī)座孔φ（976.3±0.05）mm的尺寸精度也采用同樣方法得到解決。由圖1輪架裝配圖可知，為確?；鶞?zhǔn)圓A與基準(zhǔn)圓B同軸度φ0.05mm的要求，加工輪盤上基準(zhǔn)圓B時(shí)預(yù)留余量0.5mm，待裝配后，再以基準(zhǔn)圓A以及該圓臺階面找正，將輪盤基準(zhǔn)圓B精車到位。

由于各孔精度要求特別高，很多精鏜刀，直接按它所標(biāo)刻度進(jìn)行調(diào)刀，一般孔徑不是偏大就是偏小。為了解決此問題，采用試鏜進(jìn)行測量方式，根據(jù)實(shí)際值的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)，試鏜、試切還可以檢查孔表面粗糙度、機(jī)床轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等參數(shù)是否合理。實(shí)際表明，此方法有一定實(shí)用性，可以通過試切效果對加工參數(shù)適當(dāng)調(diào)整。

輪架是低合金鑄鋼材料，為確保精鏜孔質(zhì)量必須合理優(yōu)化加工參數(shù)。對此，我們進(jìn)行對比性加工參數(shù)試驗(yàn)，經(jīng)分析得出，當(dāng)精鏜孔的余量大于0.35mm，孔的錐度、圓柱度、表面粗糙度隨著加工余量的增加而增加，當(dāng)余量小于0.25mm，隨著精鏜余量的減少而表面粗糙度值增大；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速大于250r/min時(shí)，表面粗糙度、效率都理想，但刀具磨損大，造成孔的錐度增大，很難控制孔徑；隨著每轉(zhuǎn)進(jìn)給量增大，效率提高，但孔錐度、表面粗糙度不能滿足要求。

綜合考慮，確保產(chǎn)品質(zhì)量提高效率。在精鏜軸孔的優(yōu)選加工余量和參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速200r/min、精鏜孔的余量0.25!0.3mm，進(jìn)給量0.15mm/r。

（2）軸孔同軸度和位置度控制：為確保輪盤上軸孔與輪架上軸孔的同軸度要求，精鏜3組孔的工藝流程：輪架上3個(gè)φ179.95mm孔，先粗鏜、半精鏜致φ（179.45±0.1）mm，裝配后，先將輪盤3個(gè)φ（212.76±0.0127）mm孔粗鏜、半精鏜、精鏜到位，再精鏜輪架上3個(gè)φ（179.95±0.0127）mm孔到位。事實(shí)證明，采用此方法能夠確保鏜孔一致性，減少人為誤差，有效地控制軸孔與軸孔的同軸度。

3.結(jié)語

通過對行星輪架全過程加工的實(shí)踐，我們認(rèn)識到：精良的加工設(shè)備是先決條件，對復(fù)雜組件各加工要素及誤差環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)分析是必要的，應(yīng)該充分考慮誤差的疊加與各方面直接或間接的影響，并在加工過程中采取針對性的控制和預(yù)防措施，一定能取得非常好的效果。