凸轮轴齿轮沉孔加工和检验.PDF

凸轮轴齿轮沉孔的加工及检验 图1所示零件是我公司最近加工的一种凸轮轴齿轮，该齿轮是外圆较大，厚度较薄的盘形零 件，精度要求较高。从图1中可以看出该零件需要：①加工出一单键，键的加工精度影响该 零件与发动机凸轮轴的准确定位，同时键的中心线和齿槽中心线的角度又决定正时标记的加 工精度。②铣24个φ21mm 的沉孔（其中1个为带芯孔），带芯孔为点火标记，其余孔是正时 标记。它们的加工精度决定着发动机的配气定时和点火时刻。如果采用传统的加工方法，在 摇臂钻床上用钻模加工，几乎不可能达到图样要求。目前，我公司用型号为L6120C的卧式 拉床和型号为VMC1060立式加工中心完成上述工序的加工。 2. 2. 22.. 产品在加工中存在的问题及原因分析 该产品在试制过程中，加工出的孔有80%的孔位置度超差，均在0.25mm 左右，而且孔 的底部有不平现象。此零件所用刀具都是高速钢，23个φ21mm 的沉孔加工粗铣刀、精铣刀 都用键槽铣刀，检测设备为三坐标测量仪。加工完成该工序用时19min，显然，加工时间较 长。 针对上述问题进行认真分析，可能原因有5个：①切削用量选用。②加工用程序。③加 工建立的工件坐标系。④粗铣刀、精铣刀切削刃没有磨平。⑤按正常加工，给底面留有0.2mm 的加工余量，键槽铣刀刚性不足，引起刀具振动，影响了加工工件的位置度。 针对上述原因，结合加工其他工件的经验，进行一一分析总结： （1） 切削用量选用时，工件所用材料SCM420H（相当于国产20CrMo），其抗拉强度 σ=900MPa。所选用刀具和参数如附表所示。 （2）零件程序：对程序进一步修改，把相对坐标改为绝对坐标重新编程，加工后工件 经检验后没有差别。 （3）工件坐标系：经过多次重复找正，定位精度在0.01mm 以内。 （4）粗铣刀和精铣刀底面有中凹现象，经过外圆磨床靠平底面，工具磨重新开后角， 后角为6° ～8° 。 （5）考虑到键槽刀刚性不足，定心精度不高，引起刀具的振动从而造成加工工件位置 度超差：针对这一问题，让精铣刀刚刚接触底平面0.02～0.03mm。这样一来就保证了加工 工件的位置度要求，一般均在0.06mm以内，表面粗糙度完全可以满足工艺要求；产品上量 后精铣刀改用硬质合 金 铣 刀 ， 该 产 品 带 芯 孔 的 精 铣 刀 外 径 为φ210.0 40 mm，带芯孔的精铣刀转速为800r/min，进给量为0.05mm/r；φ21mm 孔的粗铣刀转速为1 000r/min，进给量为0.08mm/r。加工时间缩短12min，且加工质量得到较大提高。 3. 3. 33.. 专用检具的加工及调整 原来每调整一次机床或重新换刀，必须在三坐标上检查首件，并且每班都要按1/20的抽 检率在三坐标上检查。这样一来，效率较低，不能满足扩产上量的需求。 由于该工件同时存在尺寸误差和形状误差，尺寸、形状和位置误差都会影响零件的实际 轮廓。根据公差要求的独立原则和相关原则（包容原则和最大实体原则），设计制造如图2 所示的专用检具。 检具加工：该检具在坐标镗床上加工12个φ28mm 孔，保证其中一孔与支架10的夹角为 36.655° ，其余孔与之均布，并保证各孔的位置度不大于φ0.012mm；然后配磨衬套2与12个 φ28H7的孔有0.01～0.015mm 的过盈量；定位心轴11的槽宽为6.005mm，对称度为0.01mm； 检验插销1的尺寸分为两组φ21－0－0.01mm 和φ21－0.06－0.07mm；检验量块3的厚度为6－ 0－0.002mm。 4. 4. 44.. 检具调整及使用 此检具按图示的检验方法对工件进行检验，既保证了键齿角度，又保证了孔的位置度。 该检具定位精度要求高，用一般的机械加工手段难以达到所规定的精度要求。如果采用调整 法装配，便能达到要求精度。其主要依据是用标准样件调整，样件的精度要求工件的键槽角 度为±0.01° ，沉孔位置度为±0.03mm 以内，加工出这样的样件以三坐标测量仪的检验数据 来调整机床程序，并与三坐标测量仪的检验结果相互比较。 下面是调整检具的步骤: （1）把定位心轴支架按加工好的螺纹进行装配，螺钉不要旋紧。 （2）把标准样件装在定位心轴上，样件24个φ21孔实测φ21.06mm，在用事先加工好的 软检验插销尺寸为φ21.01～φ21.02mm 插入样件孔内。 （3）用检验量