傾角傳動(dòng)齒輪箱箱體孔系加工工藝方法

■杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司（浙江 311203）王愛(ài)琴

孔系加工是箱體加工過(guò)程中一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，不僅有孔本身的形位公差精度要求，而且孔系的相互位置也是一項(xiàng)必須保證的基本要求。

1.加工分析

船用齒輪箱箱體的孔系一般為平行軸孔系，其孔系的加工在組件中常以支架底面或底面為定位基準(zhǔn)，一次裝夾完成（見(jiàn)圖1）。但為適應(yīng)高速行駛的游艇和快艇等而研發(fā)的傾角船用齒輪箱，其特點(diǎn)是交軸孔系加工工藝方法。首先，定位基準(zhǔn)選為箱體一支架面，這樣把軸系在垂直平面內(nèi)的相交轉(zhuǎn)換為在水平面內(nèi)的相交；其次，加工設(shè)備選具有任意旋轉(zhuǎn)角度的臥式加工中心，這樣就將輸出軸線相對(duì)輸入軸線下傾β角的加工，轉(zhuǎn)換為臥式加工中心上與初始工件原點(diǎn)偏置平面夾角為β的斜面上孔的加工問(wèn)題。

圖1 平行孔系鏜孔裝夾方法

圖2 傾角齒輪箱鏜孔裝夾方法

臥式加工中心上工件原點(diǎn)偏置轉(zhuǎn)換，即工件在機(jī)床工作臺(tái)上定輸入軸與輸出軸有一個(gè)較小夾角（5°～20°），即箱體上兩孔軸線在垂直平面內(nèi)相交，從而使螺旋槳獲得一個(gè)入水角，同時(shí)解決了齒輪箱在小型船舶上安裝空間狹小的問(wèn)題。對(duì)于傾角傳動(dòng)齒輪箱箱體孔系的加工還沒(méi)有專門的研究，沒(méi)有一種普遍適用的方法。而此類箱體零件如采用平行軸系的工藝方法，需設(shè)計(jì)一套帶有傾角的專用工裝，對(duì)單件、小批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)很不經(jīng)濟(jì)，且孔系無(wú)法一次裝夾完成精加工，需要基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，這就很難達(dá)到圖樣相互軸線位置精度要求，大大降低了零件的合格率和加工效率，也直接影響到齒輪的傳動(dòng)精度以及傳動(dòng)的平穩(wěn)性。

2.加工方案

圖2所示為傾角傳動(dòng)齒輪箱相位、夾緊后，測(cè)量出初始工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，建立初始工件原點(diǎn)偏置，工件在機(jī)床坐標(biāo)系中位置即已確定。工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)β角到斜面孔加工位置時(shí)，工件原點(diǎn)的偏置計(jì)算，就是以初始工件原點(diǎn)偏置為基礎(chǔ)的新的工件加工原點(diǎn)的計(jì)算。此時(shí)可以通過(guò)C A D作圖找出X、Z方向新、舊工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的關(guān)系。

3.具體實(shí)施方法

以我廠某型號(hào)齒輪箱體零件（見(jiàn)圖3）為例，其輸出軸與輸入軸在垂直平面內(nèi)有一個(gè)10°的下傾角，為保證齒輪嚙合精度，降低噪聲、沖擊，須一次裝夾完成相交軸孔系加工，保證軸線之間的形位公差要求，特別是0.03 mm的斜度要求。

采用上述工藝方法，箱體以F向支架面為定位基面，F(xiàn)向兩螺孔為定位孔。選Mazak NEXUS8800-Ⅱ?yàn)榧庸ぴO(shè)備，設(shè)定工作臺(tái)在如圖4所示方向時(shí)，工件的原點(diǎn)放置在O1點(diǎn)，其坐標(biāo)為（X1，Z1），即工件的絕對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)要加工下傾10°的輸出軸時(shí)，工作臺(tái)繞旋轉(zhuǎn)中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)10°（Y軸不會(huì)有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，因此只有X、Z軸參與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算），此時(shí)就相當(dāng)于工件上O4點(diǎn)在以R為半徑的圓上移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)10°后，工件上O4點(diǎn)移動(dòng)至O3即斜面孔的加工位置（見(jiàn)圖5），此時(shí)量出初始工件原點(diǎn)偏置O1點(diǎn)與O3點(diǎn)的X、Z方向的距離，然后刀位點(diǎn)移動(dòng)相應(yīng)的距離即可進(jìn)行箱體下傾角輸出軸的加工，并能很好地保證斜度、同軸度等設(shè)計(jì)要求。

圖4 零件初始裝夾示意圖

圖5 斜面孔處于加工位置時(shí)的示意圖

4.結(jié)語(yǔ)

使用該工藝方法加工，經(jīng)三坐標(biāo)計(jì)量表明，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合圖樣要求，整機(jī)試車齒輪嚙合精度良好。產(chǎn)品合格率≥97%，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。目前此方法已應(yīng)用在本公司所有傾角傳動(dòng)系列產(chǎn)品箱體孔系的加工，有效解決了傾角傳動(dòng)齒輪箱箱體相交孔系的加工難題。

[1]魏康民.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2004.

[2]王海霞.小傾角船用齒輪箱接觸分析及動(dòng)態(tài)特性研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2010：2-12.

專家點(diǎn)評(píng)

作者充分發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備的加工優(yōu)勢(shì)，有效解決了傾角傳動(dòng)齒輪箱箱體相交孔系的加工難題，代表著箱體類零件的制造工藝及其發(fā)展趨勢(shì)，值得學(xué)習(xí)和借鑒。