普通銑床高精加工齒條方法研究

張雄德

（桂林機(jī)床股份有限公司，廣西 桂林 541001）

普通銑床高精加工齒條方法研究

張雄德

（桂林機(jī)床股份有限公司，廣西 桂林 541001）

在現(xiàn)有普通銑床加工現(xiàn)有高精度長(zhǎng)齒條產(chǎn)品時(shí)，存在兩個(gè)問(wèn)題：分齒行程不能滿(mǎn)足加工要求；分齒精度不能滿(mǎn)足加工要求。從這兩個(gè)存在的問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)制造刀具回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)變900工裝，把原分齒進(jìn)給方向從原來(lái)的縱向改為橫向，滿(mǎn)足了分齒行程要求。再通過(guò)制造分度頭與掛輪配合制成精細(xì)進(jìn)給裝置，把原每齒進(jìn)給精度從原來(lái)的0.02mm精確到0.000 62mm，滿(mǎn)足了分齒進(jìn)給精度不足的問(wèn)題，從而使普通銑床通過(guò)使用這兩套創(chuàng)新裝置就能夠加工出高精度的齒條了。

齒條；分度頭；掛輪；高精加工

齒條是我公司生產(chǎn)的主要產(chǎn)品——強(qiáng)力龍門(mén)銑床GL2312ST/4的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)部件，每臺(tái)設(shè)備需要的量比較大，每臺(tái)設(shè)備需要4件。而且精度要求較高、長(zhǎng)度較長(zhǎng)，要求每根齒條80個(gè)齒中累積誤差不超過(guò)0.075mm，齒條加工長(zhǎng)度為700mm。其質(zhì)量的好壞關(guān)系到整臺(tái)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)精度、切削性能等關(guān)鍵參數(shù)的好壞。由于我公司沒(méi)有加工該齒條的設(shè)備，比如高精度的數(shù)控插床或者磨齒條機(jī)，通常需要轉(zhuǎn)到外協(xié)加工，外協(xié)加工不但價(jià)格高，而且生產(chǎn)過(guò)程難以控制，經(jīng)常造成生產(chǎn)脫節(jié)的現(xiàn)象，這就嚴(yán)重影響到整機(jī)的交貨期。于是從目前現(xiàn)有的設(shè)備入手，對(duì)該產(chǎn)品的加工進(jìn)行攻關(guān)。

1 齒條加工設(shè)備及生產(chǎn)能力現(xiàn)狀

目前我分廠能用于齒條加工的最大的設(shè)備為普通臥式銑床X6432A。從齒條結(jié)構(gòu)形狀可以看出，銑齒條時(shí)刀具回轉(zhuǎn)軸向必須與分齒進(jìn)給方向平行。目前在不改變刀具回轉(zhuǎn)軸情況下，只能用縱向進(jìn)給加工齒條，而機(jī)床縱向行程較短，一般只有300～500mm，行程不足。一般較短普通精度要求較低的短齒條，可用臥式銑床通過(guò)刻度圈控制手柄進(jìn)給銑齒加工。但長(zhǎng)齒條（銑齒長(zhǎng)度超過(guò)300mm）由于臥式銑床本身機(jī)床結(jié)構(gòu)原因，而橫向行程一般均在900～1 500mm，行程上能滿(mǎn)足長(zhǎng)齒條加工的行程條件。

2 高精加工齒條方法的研究過(guò)程

2.1 加工解決首要問(wèn)題

從前面分析可以了解到，由于目前臥式銑床結(jié)構(gòu)的原因，只能加工銑齒長(zhǎng)度300mm以?xún)?nèi)的短齒條。要加工長(zhǎng)度為700mm的關(guān)鍵齒條還是無(wú)能為力。但是，我們了解到X6432A臥式銑床雖然Y向行程只有300mm，而橫向（X向）行程卻達(dá)到了1 100mm。能否利用這個(gè)方向的行程來(lái)加工呢？要想用X向行程來(lái)加工齒條，前提的條件是：讓刀具的回轉(zhuǎn)軸方向與X向平行，也就是使刀具回轉(zhuǎn)中心變化900。

有了以上的分析，我做了一個(gè)工裝（見(jiàn)圖1），使刀具回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)900，就能夠用X向行程來(lái)加工齒條了，滿(mǎn)足了加工關(guān)鍵齒條的行程要求。

圖1 刀具回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)變900工裝圖

2.2 加工長(zhǎng)齒條不合格原因

當(dāng)滿(mǎn)足了行程要求后，應(yīng)用新裝置進(jìn)行齒條加工，在加工齒數(shù)較少的短齒條時(shí)，與改裝前沒(méi)有區(qū)別，但加工齒數(shù)較多的長(zhǎng)齒條時(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題，原因是加工出的齒條累積誤差超差，加工此關(guān)鍵齒條時(shí)（Z=80，L=700，M=2.75)，累積誤差達(dá)到了 0.7～0.85mm，超過(guò)了設(shè)計(jì)允差的20倍以上。

經(jīng)過(guò)分析，影響齒條加工精度的因素只有兩個(gè)：

（1）設(shè)備的進(jìn)給絲杠精度差，在整個(gè)加工行程長(zhǎng)度上的誤差累積超出了齒條本身的允許的累積誤差。

（2）設(shè)備每齒的進(jìn)給控制不準(zhǔn)確，導(dǎo)致多齒進(jìn)給誤差累積超差。為了找出真正的加工超差原因，我通過(guò)用激光干涉儀對(duì)X向的絲桿在1 100mm全長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)絲桿在全長(zhǎng)有效工作距離上的累積誤差為0.029，在任意700長(zhǎng)度的累積誤差最大值僅有0.018，小于關(guān)鍵齒條加工的累積允差0.075。因此，絲桿的誤差并不是導(dǎo)致加工精度超差的真正原因。

臥銑加工設(shè)備是靠機(jī)床本身的刻度來(lái)控制進(jìn)給的，最小進(jìn)給刻度為0.02mm，而且刻度是靠眼睛感覺(jué)來(lái)對(duì)齊的，每次對(duì)齊均可能產(chǎn)生視覺(jué)上的誤差，所以在進(jìn)給時(shí)每個(gè)齒誤差在0.01左右是很正常的。由于長(zhǎng)齒條齒數(shù)多，每個(gè)齒誤差雖小，但多個(gè)齒的誤差累積相加后會(huì)導(dǎo)致最后的誤差超過(guò)了齒條本身使用允許值，也就是累積誤差超差。以80個(gè)關(guān)鍵齒條為例，80個(gè)齒累積的誤差將達(dá)到80×0.01=0.8mm，因此，第二點(diǎn)因素才是導(dǎo)致合格率低的真正原因。

2.3 每齒進(jìn)給不準(zhǔn)確的解決方案

經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察臥銑的構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)在X向絲桿端部一般都有約200長(zhǎng)左右的延長(zhǎng)部份，這部分的功能主要是為了能夠滿(mǎn)足加工螺旋槽時(shí)上掛輪使分度頭與X向能與分度頭雙軸聯(lián)動(dòng)。由此我受到了啟發(fā)，用分度頭細(xì)化刻度，應(yīng)該可以將進(jìn)給分得更細(xì)，而且分度頭控制不依靠肉眼來(lái)對(duì)刻度，每次的進(jìn)給將能保持恒定。

通過(guò)多次的實(shí)踐論證，為了方便計(jì)算和使用，做了如圖2裝置進(jìn)行細(xì)分刻度，圖中掛輪比為4：1，分度頭用65孔的板，由于關(guān)鍵齒條零件的參數(shù)為：Z=80，L=700，M=2.75，進(jìn)給時(shí)每次進(jìn)給距離為P=M×3.14159=8.639 373mm,而X向絲桿的螺距是5mm，由于分度盤(pán)每轉(zhuǎn)一圈為90，取分度盤(pán)孔數(shù)為60個(gè)孔，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)864個(gè)小孔時(shí)，X向所行進(jìn)的距離P1=8.639 993，所以，理論上進(jìn)行計(jì)算每齒誤差(多走)為：P'=P1-P=8.639 993-8.639 373=0.000 62,當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)80個(gè)齒后，由此得出分度理論累積誤差為F=80×0.000 62=0.049。

因此，加工誤差=絲桿累積誤差+分度累積誤差=0.018+0.049=0.067。些誤差小于圖紙?jiān)什?.075，因此從分析來(lái)看，這種加工方法可行。

圖2 用分度頭細(xì)分進(jìn)給刻度裝置圖

通過(guò)用這種方法多次加工關(guān)鍵齒條GL2012ST/4-6213，發(fā)現(xiàn)銑齒的累積誤差均在0.07內(nèi)，完全能滿(mǎn)足圖紙?jiān)什?.075的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章主要研究了在普通銑床如何完成加工高精度齒條的加工方法，也是對(duì)高精度齒條加工方法的一個(gè)重要補(bǔ)充。在實(shí)際的機(jī)械加工中，要想提高產(chǎn)品質(zhì)量，有時(shí)需要立足于現(xiàn)實(shí)條件通過(guò)多想辦法，多做研究。這樣也可能達(dá)到不增加成本，就可以提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，對(duì)節(jié)能增效起到意想不到的作用。

Research on High Precision Processingmethod ofOrdinary Milling Machine Rack

ZHANGXiong-de
(Guilin Machine Tool Limited by Share Ltd.，Guilin Guangxi541001，China)

With the existing common milling machine,high precisionlong rack of existing products,there are two problems:gear travel can notmeet the processing requirements;the accuracy of tooth can notmeet the processing requirements.Starting from these two problems,themanufacturing tool rotary centers into 900 tooling,the original gear feed direction from the vertical to the originalin the transverse direction,tomeet the requirements of gear stroke.Then by dividing head and hanging wheelmade with fine feed device,the original feed per toothaccuracy from the original 0.02mm accurate to 0.00062mm,meet the precision problem of feed per tooth.So that the ordinarymillingmachine by using the two setsof innovative device can rack high precisionmachining.Asan important complement to themethod of processing high precision gearmachiningmethod.

rack；dividing head；hanging round；high finishing

TG61

B

1672-545X（2014）04-0156-02

2014-01-06

張雄德（1969—），男，廣西賓陽(yáng)人，現(xiàn)任桂林機(jī)床股份有限公司中小件制造廠技術(shù)副廠長(zhǎng)，工程師，從事電子機(jī)械設(shè)計(jì)及加工工藝相關(guān)工作至今。