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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(fā)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(fā)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:

  (1) 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
 

  (2)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。

  (3)工件坐標系:經過多次重復找正,定位精度在0.01mm以內。

  (4)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° 。

  (5)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(guī)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:

  (1)把定位心軸支架按加工好的螺紋進行裝配,螺釘不要旋緊。

  (2)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。

  (3)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。

  (4)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。

  (5)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(guī),該塞規(guī)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(guī),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(yōu)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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