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      凸輪軸齒輪沉孔的加工及檢驗
      2013-5-5  來源:  作者:

        1. 產品簡介
      凸輪軸齒輪沉孔的加工及檢驗
       
       
        圖1所示零件是我公司最近加工的一種凸輪軸齒輪,該齒輪是外圓較大,厚度較薄的盤形零件,精度要求較高。從圖1中可以看出該零件需要:①加工出一單鍵,鍵的加工精度影響該零件與發動機凸輪軸的準確定位,同時鍵的中心線和齒槽中心線的角度又決定正時標記的加工精度。②銑24個φ21mm的沉孔(其中1個為帶芯孔),帶芯孔為點火標記,其余孔是正時標記。它們的加工精度決定著發動機的配氣定時和點火時刻。如果采用傳統的加工方法,在搖臂鉆床上用鉆模加工,幾乎不可能達到圖樣要求。目前,我公司用型號為L6120C的臥式拉床和型號為VMC1060立式加工中心完成上述工序的加工。



        2. 產品在加工中存在的問題及原因分析
       
        該產品在試制過程中,加工出的孔有80%的孔位置度超差,均在0.25mm左右,而且孔的底部有不平現象。此零件所用刀具都是高速鋼,23個φ21mm的沉孔加工粗銑刀、精銑刀都用鍵槽銑刀,檢測設備為三坐標測量儀。加工完成該工序用時19min,顯然,加工時間較長。

        針對上述問題進行認真分析,可能原因有5個:①切削用量選用。②加工用程序。③加工建立的工件坐標系。④粗銑刀、精銑刀切削刃沒有磨平。⑤按正常加工,給底面留有0.2mm的加工余量,鍵槽銑刀剛性不足,引起刀具振動,影響了加工工件的位置度。

        針對上述原因,結合加工其他工件的經驗,進行一一分析總結:

       ?。?) 切削用量選用時,工件所用材料SCM420H(相當于國產20CrMo),其抗拉強度σ=900MPa。所選用刀具和參數如附表所示。

      凸輪軸齒輪沉孔的加工及檢驗
       

       ?。?)零件程序:對程序進一步修改,把相對坐標改為絕對坐標重新編程,加工后工件經檢驗后沒有差別。

       ?。?)工件坐標系:經過多次重復找正,定位精度在0.01mm以內。

       ?。?)粗銑刀和精銑刀底面有中凹現象,經過外圓磨床靠平底面,工具磨重新開后角,后角為6° ~8° 。

       ?。?)考慮到鍵槽刀剛性不足,定心精度不高,引起刀具的振動從而造成加工工件位置度超差:針對這一問題,讓精銑刀剛剛接觸底平面0.02~0.03mm。這樣一來就保證了加工工件的位置度要求,一般均在0.06mm以內,表面粗糙度完全可以滿足工藝要求;產品上量后精銑刀改用硬質合 金 銑 刀 , 該 產 品 帶 芯 孔 的 精 銑 刀 外 徑 為φ210 . 0 40 mm,帶芯孔的精銑刀轉速為800r/min,進給量為0.05mm/r;φ21mm孔的粗銑刀轉速為1 000r/min,進給量為0.08mm/r。加工時間縮短12min,且加工質量得到較大提高。

        3. 專用檢具的加工及調整
        原來每調整一次機床或重新換刀,必須在三坐標上檢查首件,并且每班都要按1/20的抽檢率在三坐標上檢查。這樣一來,效率較低,不能滿足擴產上量的需求。

        由于該工件同時存在尺寸誤差和形狀誤差,尺寸、形狀和位置誤差都會影響零件的實際輪廓。根據公差要求的獨立原則和相關原則(包容原則和最大實體原則),設計制造如圖2所示的專用檢具。
      凸輪軸齒輪沉孔的加工及檢驗
       


        檢具加工:該檢具在坐標鏜床上加工12個φ28mm孔,保證其中一孔與支架10的夾角為36.655° ,其余孔與之均布,并保證各孔的位置度不大于φ0.012mm;然后配磨襯套2與12個φ28H7的孔有0.01~0.015mm的過盈量;定位心軸11的槽寬為6.005mm,對稱度為0.01mm;檢驗插銷1的尺寸分為兩組φ21-0-0.01mm和φ21-0.06-0.07mm;檢驗量塊3的厚度為6-0-0.002mm。

        4. 檢具調整及使用
        此檢具按圖示的檢驗方法對工件進行檢驗,既保證了鍵齒角度,又保證了孔的位置度。該檢具定位精度要求高,用一般的機械加工手段難以達到所規定的精度要求。如果采用調整法裝配,便能達到要求精度。其主要依據是用標準樣件調整,樣件的精度要求工件的鍵槽角度為±0.01° ,沉孔位置度為±0.03mm以內,加工出這樣的樣件以三坐標測量儀的檢驗數據來調整機床程序,并與三坐標測量儀的檢驗結果相互比較。

        下面是調整檢具的步驟:

       ?。?)把定位心軸支架按加工好的螺紋進行裝配,螺釘不要旋緊。

       ?。?)把標準樣件裝在定位心軸上,樣件24個φ21孔實測φ21.06mm,在用事先加工好的軟檢驗插銷尺寸為φ21.01~φ21.02mm插入樣件孔內。

       ?。?)用檢驗量塊插入定位心軸與樣件槽中,擰緊定位心軸螺釘。直到檢驗量塊取出與插入沒有大的阻力。旋緊螺釘,配作定位銷。

       ?。?)看定位銷與齒的接觸情況,帶緊螺釘,用紅丹粉看定位銷與齒面的接觸,調整到接觸良好,配作定位銷。

       ?。?)把樣件裝在另一邊,用軟插銷插入孔中,看定位銷與齒面接觸情況,調整到接觸良好,旋緊螺釘,配作定位銷。

        5. 工件的檢驗
        鍵寬的檢驗是根據鍵寬尺寸要求,設計了專用的鍵寬塞規,該塞規分為通、止端,工件檢驗時,應該通端必須通過而止端不能通過。用調整好的專用檢具和鍵寬塞規,檢驗加工完成的編號為1與2的工件,檢驗結果合格。用三坐標測量儀復檢上述工件,檢驗結果也合格。

        6. 結語
        根據以上方法調整的檢具具有定位準確、檢測精確和使用方便的優點并且任意抽取該檢具檢驗的產品在三坐標上檢,其結果一致。該檢具的調整方法可廣泛應用于同種或類似產品的檢測上。
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