介紹了一種大型剖分式薄壁淬硬內(nèi)齒圈的加工工藝，通過(guò)淬火前設(shè)計(jì)加高工藝臺(tái)階增強(qiáng)內(nèi)齒圈齒形加工和感應(yīng)淬火時(shí)的剛性，齒形加工采取對(duì)稱(chēng)間齒銑齒的工藝方法控制內(nèi)齒圈徑向變形，設(shè)計(jì)淬火后支撐工裝控制車(chē)加工及孔加工翹曲變形，實(shí)際加工表明該工藝方案能夠滿(mǎn)足內(nèi)齒圈加工的要求。
某大型內(nèi)齒圈，材料為42CrMo，內(nèi)齒圈外徑Φ28600-2mm，內(nèi)徑Φ2640+1.750mm，高度僅為25mm，凈重142kg，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
齒部為標(biāo)準(zhǔn)直齒，齒數(shù)Z=167，模數(shù)mn=16，齒面精度等級(jí)為10FH-GB/T10095，具有直徑大，壁厚薄，高度小，齒面、齒根淬硬的特點(diǎn)。
內(nèi)齒圈的主要技術(shù)要求如下：
(1)毛坯要求采用鍛件，調(diào)質(zhì)處理，硬度240～280HB。
(2)齒面、齒根高頻感應(yīng)淬火，淬火硬度40～50HRC。
(3)內(nèi)齒圈在端面 有安裝孔和定位孔，安裝孔規(guī)格60-Φ22均布，定位孔6-Φ16H7非均布。
(4)內(nèi)齒圈沿齒根部位均分為兩段。
圖1 內(nèi)齒圈結(jié)構(gòu)示意圖(單位：mm)
綜合分析該內(nèi)齒圈結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求，其主要制造難點(diǎn)為：
1)齒圈外徑Φ2860mm，內(nèi)徑Φ2640mm，壁厚110mm，高度僅25mm，其內(nèi)外徑比D/d≤1.143，屬于大型超薄壁類(lèi)片狀齒圈零件，加工過(guò)程中極易翹曲變形。
2)該內(nèi)齒圈要求齒面、齒根高頻感應(yīng)淬火，且淬火硬度40～50HRC。
由于內(nèi)齒圈直徑、模數(shù)較大，感應(yīng)淬火只能采用單齒連續(xù)感應(yīng)淬火法，但齒面寬度僅有25mm， 感應(yīng)淬火無(wú)法保證齒寬兩端淬火硬度。
內(nèi)齒圈制造工藝設(shè)計(jì)
加工工藝流程分析：常規(guī)分段淬硬內(nèi)齒圈加工工藝流程為：鋼錠下料→加熱→油壓機(jī)墩粗、沖孔→碾環(huán)機(jī)碾環(huán)→正火→粗車(chē)→調(diào)質(zhì)→半精車(chē)→硬度、力學(xué)性能檢測(cè)→超聲波探傷→進(jìn)廠驗(yàn)收→半精車(chē)→齒加工→齒廓、齒棱倒角→齒部感應(yīng)淬火→去應(yīng)力回火→齒部硬度檢測(cè)→齒部磁粉探傷→精車(chē)端面、外徑→孔加工→線切割。
該內(nèi)齒加工工藝流程可參照上述工藝流程執(zhí)行。
在內(nèi)齒圈加工流程中，對(duì)內(nèi)齒圈翹曲影響較大的工序?yàn)辇X加工和齒部感應(yīng)淬火工序。
為了減少內(nèi)齒圈齒加工和齒面高頻感應(yīng)淬火造成的翹曲，采用對(duì)內(nèi)齒圈軸向兩端加高的工藝方案，提高內(nèi)齒圈的軸向剛性。
根據(jù)以上分析，制定大型剖分薄壁窄齒寬淬硬內(nèi)齒圈加工工藝流程如下：
鋼錠下料→加熱→油壓機(jī)墩粗、沖孔→碾環(huán)機(jī)碾環(huán)→正火→粗車(chē)→調(diào)質(zhì)→半精車(chē)→硬度、力學(xué)性能檢測(cè)→超聲波探傷→進(jìn)廠驗(yàn)收→半精車(chē)成形→粗銑齒→精銑齒→齒部感應(yīng)淬火→去應(yīng)力 回火→齒部硬度檢測(cè)→齒部磁粉探傷→車(chē)加高端面、外徑→精車(chē)端面→孔加工→齒廓倒角→線切割。
內(nèi)齒圈淬火前加工方案設(shè)計(jì)：內(nèi)齒圈要求毛坯采用環(huán)鍛件，需要使用碾環(huán)機(jī)碾制， 目前碾環(huán)機(jī)軸向碾制錐滾間隙為80～90mm，即內(nèi)齒圈鍛件毛坯最小高度為80～90mm，毛坯高度在以上范圍之間，不會(huì)增加鍛件采購(gòu)成本。
由于內(nèi)齒圈要求粗車(chē)后調(diào)質(zhì)處理，為滿(mǎn)足鍛件交貨要求，淬火前毛坯高度定為70mm為宜。
由于內(nèi)齒圈齒面、齒根高頻感應(yīng)淬火，硬度40～50HRC，如果齒部加高到70mm，淬火后車(chē)削齒部端面時(shí)，由于齒部硬度高，且車(chē)削過(guò)程不連續(xù)，車(chē)刀受較大沖擊力，容易造成車(chē)刀刀片破損，加工困難，生產(chǎn)成本高，
因此齒形部位兩端面淬火前留量不能太大，結(jié)合高頻感應(yīng)淬火工藝要求，齒形部位端面單邊工藝留量定為3mm，綜上所述，內(nèi)齒圈淬火前車(chē)加工形狀及尺寸如圖2所示。
圖2 內(nèi)齒圈淬火前加工示意圖(單位：mm)
齒形加工工藝設(shè)計(jì)：內(nèi)齒圈齒輪精度等級(jí)要求為10FH-GB/T10095，齒部(齒面、齒根)高頻感應(yīng)淬火后不再加工。
為保證齒精度等級(jí)，參照我司風(fēng)電變槳軸承齒輪加工經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)齒圈中頻感應(yīng)淬火后會(huì)出現(xiàn)變形，公法線長(zhǎng)度尺寸變小，感應(yīng)淬火后齒形不再進(jìn)行加工的內(nèi)齒圈齒輪精度等級(jí)比成品精度提高一個(gè)等級(jí)，公法線長(zhǎng)度尺寸按圖紙公差帶上差控制，淬火后的齒輪精度等級(jí)就可滿(mǎn)足圖紙要求。
因此，內(nèi)齒圈齒形加工時(shí)精度等級(jí)按9級(jí)控制，公法線長(zhǎng)度控制在911.55～911.95mm之間，高頻感應(yīng)淬火后的內(nèi)齒圈精度能夠滿(mǎn)足圖紙要求。
齒形加工設(shè)備選擇，內(nèi)齒圈的齒形加工有兩種加工方式，插齒機(jī)插齒和數(shù)控銑齒機(jī)銑齒。
插齒加工時(shí)內(nèi)齒圈會(huì)受到插齒刀切削時(shí)產(chǎn)生的較大軸向力，造成變形翹曲，為了降低內(nèi)齒圈翹曲變形量，齒形加工設(shè)備采用數(shù)控3m高速數(shù)控銑齒機(jī)SKXC-3000W加工。
為降低加工過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力和控制內(nèi)齒圈直徑變形，根據(jù)公司齒加工經(jīng)驗(yàn)，齒形加工工藝如下：
(1)根據(jù)內(nèi)齒圈直徑，調(diào)整數(shù)控銑齒機(jī)工裝支點(diǎn)。
(2)用天車(chē)將內(nèi)齒圈吊放在銑齒機(jī)支點(diǎn)上，找正內(nèi)齒圈內(nèi)徑，找平端面，在支點(diǎn)處用壓板壓緊內(nèi)齒圈端面。
(3)輸入內(nèi)齒圈齒數(shù)，采用對(duì)稱(chēng)間齒銑齒法(銑齒時(shí)，以第一個(gè)齒槽為0°，第二次銑180°位置齒槽，第三次銑90°齒槽，第四次銑270°齒槽，往復(fù)循環(huán)加工，如圖3所示，采用此法可有效減少銑齒時(shí)齒圈徑向變形)，粗開(kāi)齒，測(cè)量齒公法線長(zhǎng)度，余量1～1.5mm。
圖3 內(nèi)齒圈粗銑齒槽加工順序示意圖
(4)松壓板，釋放應(yīng)力。
(5)以粗開(kāi)齒節(jié)圓找正，找平端面，端面壓板壓緊。
(6)以對(duì)稱(chēng)間齒銑齒法精銑齒。
(7)松壓板，測(cè)量齒公法線和節(jié)圓跳動(dòng)。
(8)齒廓、齒棱倒角。
齒淬火后車(chē)加工工藝：內(nèi)齒圈齒部高頻淬火后，先將兩端面加高工藝臺(tái)階車(chē)平，再將外徑車(chē)加工至成品尺寸，車(chē)加工工藝圖形如圖4所示(圖中粗實(shí)線為車(chē)加工部位)，車(chē)加工設(shè)備采用數(shù)控立車(chē)GTC35060tg加工，為控制內(nèi)齒圈車(chē)加工翹曲和裝夾變形，采取以下工藝措施。
圖4 內(nèi)齒圈淬火后半精車(chē)示意圖(單位：mm)
增加工藝支點(diǎn)，數(shù)控立車(chē)GTC35060tg工作臺(tái)共有12條T型槽，一般立車(chē)加工時(shí)使用4個(gè)工藝支點(diǎn)，為了控制車(chē)加工時(shí)內(nèi)齒圈段端面翹曲，將所有T型槽安裝工藝支點(diǎn)，共12個(gè)，增加內(nèi)齒圈抵御加工時(shí)軸向變形的能力。
裝夾時(shí)，找正內(nèi)齒圈節(jié)圓，卡爪不受力或輕微受力，僅起徑向定為作用，用工藝壓板在支點(diǎn)上方壓緊。
內(nèi)齒圈兩端工藝加高臺(tái)階車(chē)除后，此時(shí)內(nèi)齒圈高度只有31mm，剛性很差，在車(chē)加工端面時(shí)，極易變形翹曲。
為了控制車(chē)加工端面變形量，設(shè)計(jì)端面支撐工裝，增加內(nèi)齒圈剛性，工裝形狀如圖5所示。
工裝外徑比內(nèi)齒圈外徑大20mm，內(nèi)徑與內(nèi)齒圈內(nèi)徑相同，采用內(nèi)止口與內(nèi)齒圈外徑定位，定位高度10mm，徑向定位直徑根據(jù)內(nèi)齒圈精車(chē)后實(shí)測(cè)尺寸配做，間隙0.15～0.20mm。
圖5 支撐工裝結(jié)構(gòu)示意圖(單位：mm)
根據(jù)文獻(xiàn)[3]提供的徑向間隙消除方法，在內(nèi)齒圈外徑與工裝內(nèi)止口塞入厚度為1/2配合間隙的薄銅片或塞尺片，消除內(nèi)齒圈與支撐工裝徑向配合間隙。
裝夾工裝內(nèi)徑，找正內(nèi)齒圈節(jié)圓，找正后用壓板從外徑(或內(nèi)徑)在端面壓緊內(nèi)齒圈，壓板壓緊位置不能超過(guò)內(nèi)齒圈壁厚中心。車(chē)內(nèi)齒圈端面。
由于端面有壓板壓緊，待端面車(chē)削約1/2寬度時(shí)，停機(jī)調(diào)換壓板位置，將壓板從內(nèi)徑(或外徑)壓緊。
注意調(diào)換壓板位置時(shí)，為了防止內(nèi)齒圈位置變動(dòng)或壓板受力不均造成的變形，需要先在要調(diào)換壓板對(duì)面位置先用一個(gè)壓板壓緊內(nèi)齒圈已加工端面后，再松開(kāi)需要調(diào)換的壓板，按此方法調(diào)換全部壓板。
壓板調(diào)換完畢，接刀車(chē)平內(nèi)齒圈端面。端面車(chē)加工工藝如下：
(1)車(chē)一端面加強(qiáng)臺(tái)階。
(2)翻面，車(chē)另一端面加強(qiáng)臺(tái)階，車(chē)外徑。
(3)松卡爪，將內(nèi)齒圈吊裝在支撐工裝上找正齒節(jié)圓， 端面壓板壓緊，車(chē)端面。
(4)翻面，車(chē)另一端面。
(5)倒角，去毛刺。
孔加工工藝:內(nèi)齒圈安裝孔、定位孔要求位置度 Φ0.5mm，其 中定位孔要求孔壁表面粗糙度≤Ra3.2μm。
由于內(nèi)齒圈在鉆孔時(shí)，外形已經(jīng)車(chē)加工到成品尺寸，高度只有25mm。
內(nèi)齒圈孔加工受力分析：孔加工時(shí)內(nèi)齒圈受鉆頭施加的軸向力和自身重力，兩者方向相同，會(huì)造成內(nèi)齒圈軸向向下變形產(chǎn)生翹曲。
為控制內(nèi)齒圈在孔加工時(shí)產(chǎn)生翹曲和保證孔位置度、粗糙度，采取以下工藝措施：
(1)孔加工使用車(chē)加工支撐工裝，提高內(nèi)齒圈剛性，防止翹曲。
(2)孔加工設(shè)備采用5m數(shù)控鉆銑加工中心SKZX-5050加工，提高孔加工位置精度和孔表面粗糙度。
鉆孔前內(nèi)齒圈支撐工裝下端面采用8個(gè)等高支點(diǎn)支撐，找平端面，在支點(diǎn)上方用工藝壓板壓緊內(nèi)齒圈端面;鉆孔時(shí)，以外齒圈外徑作為孔加工的找正基準(zhǔn)。具體工藝步驟如下：
(1)安裝調(diào)平8個(gè)等高支點(diǎn)。
(2)將內(nèi)齒圈與支撐工裝組合，并用天車(chē)吊放在支點(diǎn)上。
(3)在支點(diǎn)上方用壓板從內(nèi)徑方向壓緊內(nèi)齒圈。
(4)鉆定位孔6×Φ16H7和安裝孔60-Φ22。
(5)倒角，去毛刺。
剖分工藝:內(nèi)齒圈孔加工完成后，外協(xié)按圖紙要求在兩齒槽部位進(jìn)行線切割分段，線切割采用慢走絲工藝。
剖分后檢查安裝孔位置度和剖分部位齒公法線長(zhǎng)度，如果有變形，可進(jìn)行整形處理。
精度檢測(cè):對(duì)剖分后的分段內(nèi)齒圈進(jìn)行成品檢測(cè)，加工完成的剖分窄齒寬淬硬內(nèi)齒圈成品檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
對(duì)mn=16，高度為25mm的剖分內(nèi)齒圈采用淬火前端面設(shè)計(jì)工藝加高臺(tái)階、增加定位支點(diǎn)、配合精車(chē)、鉆孔使用輔助支撐工裝的工藝方案，既能控制內(nèi)齒圈齒加工和齒部感應(yīng)淬火翹曲變形，又能夠降低車(chē)加工難度，能夠滿(mǎn)足薄壁片狀內(nèi)齒圈的圖紙要求。
參考文獻(xiàn)：略。
作者簡(jiǎn)介：謝亞?wèn)|(1985—)，男，漢族，山東菏澤人，工程師，研究方向：重大型軸承及風(fēng)電主軸承加工工藝。
概 述
某大型內(nèi)齒圈，材料為42CrMo，內(nèi)齒圈外徑Φ28600-2mm，內(nèi)徑Φ2640+1.750mm，高度僅為25mm，凈重142kg，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
齒部為標(biāo)準(zhǔn)直齒，齒數(shù)Z=167，模數(shù)mn=16，齒面精度等級(jí)為10FH-GB/T10095，具有直徑大，壁厚薄，高度小，齒面、齒根淬硬的特點(diǎn)。
內(nèi)齒圈的主要技術(shù)要求如下：
(1)毛坯要求采用鍛件，調(diào)質(zhì)處理，硬度240～280HB。
(2)齒面、齒根高頻感應(yīng)淬火，淬火硬度40～50HRC。
(3)內(nèi)齒圈在端面 有安裝孔和定位孔，安裝孔規(guī)格60-Φ22均布，定位孔6-Φ16H7非均布。
(4)內(nèi)齒圈沿齒根部位均分為兩段。
圖1 內(nèi)齒圈結(jié)構(gòu)示意圖(單位：mm)
內(nèi)齒圈制造工藝分析
綜合分析該內(nèi)齒圈結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求，其主要制造難點(diǎn)為：
1)齒圈外徑Φ2860mm，內(nèi)徑Φ2640mm，壁厚110mm，高度僅25mm，其內(nèi)外徑比D/d≤1.143，屬于大型超薄壁類(lèi)片狀齒圈零件，加工過(guò)程中極易翹曲變形。
2)該內(nèi)齒圈要求齒面、齒根高頻感應(yīng)淬火，且淬火硬度40～50HRC。
由于內(nèi)齒圈直徑、模數(shù)較大，感應(yīng)淬火只能采用單齒連續(xù)感應(yīng)淬火法，但齒面寬度僅有25mm， 感應(yīng)淬火無(wú)法保證齒寬兩端淬火硬度。
內(nèi)齒圈制造工藝設(shè)計(jì)
加工工藝流程分析：常規(guī)分段淬硬內(nèi)齒圈加工工藝流程為：鋼錠下料→加熱→油壓機(jī)墩粗、沖孔→碾環(huán)機(jī)碾環(huán)→正火→粗車(chē)→調(diào)質(zhì)→半精車(chē)→硬度、力學(xué)性能檢測(cè)→超聲波探傷→進(jìn)廠驗(yàn)收→半精車(chē)→齒加工→齒廓、齒棱倒角→齒部感應(yīng)淬火→去應(yīng)力回火→齒部硬度檢測(cè)→齒部磁粉探傷→精車(chē)端面、外徑→孔加工→線切割。
該內(nèi)齒加工工藝流程可參照上述工藝流程執(zhí)行。
在內(nèi)齒圈加工流程中，對(duì)內(nèi)齒圈翹曲影響較大的工序?yàn)辇X加工和齒部感應(yīng)淬火工序。
為了減少內(nèi)齒圈齒加工和齒面高頻感應(yīng)淬火造成的翹曲，采用對(duì)內(nèi)齒圈軸向兩端加高的工藝方案，提高內(nèi)齒圈的軸向剛性。
根據(jù)以上分析，制定大型剖分薄壁窄齒寬淬硬內(nèi)齒圈加工工藝流程如下：
鋼錠下料→加熱→油壓機(jī)墩粗、沖孔→碾環(huán)機(jī)碾環(huán)→正火→粗車(chē)→調(diào)質(zhì)→半精車(chē)→硬度、力學(xué)性能檢測(cè)→超聲波探傷→進(jìn)廠驗(yàn)收→半精車(chē)成形→粗銑齒→精銑齒→齒部感應(yīng)淬火→去應(yīng)力 回火→齒部硬度檢測(cè)→齒部磁粉探傷→車(chē)加高端面、外徑→精車(chē)端面→孔加工→齒廓倒角→線切割。
內(nèi)齒圈淬火前加工方案設(shè)計(jì)：內(nèi)齒圈要求毛坯采用環(huán)鍛件，需要使用碾環(huán)機(jī)碾制， 目前碾環(huán)機(jī)軸向碾制錐滾間隙為80～90mm，即內(nèi)齒圈鍛件毛坯最小高度為80～90mm，毛坯高度在以上范圍之間，不會(huì)增加鍛件采購(gòu)成本。
由于內(nèi)齒圈要求粗車(chē)后調(diào)質(zhì)處理，為滿(mǎn)足鍛件交貨要求，淬火前毛坯高度定為70mm為宜。
由于內(nèi)齒圈齒面、齒根高頻感應(yīng)淬火，硬度40～50HRC，如果齒部加高到70mm，淬火后車(chē)削齒部端面時(shí)，由于齒部硬度高，且車(chē)削過(guò)程不連續(xù)，車(chē)刀受較大沖擊力，容易造成車(chē)刀刀片破損，加工困難，生產(chǎn)成本高，
因此齒形部位兩端面淬火前留量不能太大，結(jié)合高頻感應(yīng)淬火工藝要求，齒形部位端面單邊工藝留量定為3mm，綜上所述，內(nèi)齒圈淬火前車(chē)加工形狀及尺寸如圖2所示。
圖2 內(nèi)齒圈淬火前加工示意圖(單位：mm)
齒形加工工藝設(shè)計(jì)：內(nèi)齒圈齒輪精度等級(jí)要求為10FH-GB/T10095，齒部(齒面、齒根)高頻感應(yīng)淬火后不再加工。
為保證齒精度等級(jí)，參照我司風(fēng)電變槳軸承齒輪加工經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)齒圈中頻感應(yīng)淬火后會(huì)出現(xiàn)變形，公法線長(zhǎng)度尺寸變小，感應(yīng)淬火后齒形不再進(jìn)行加工的內(nèi)齒圈齒輪精度等級(jí)比成品精度提高一個(gè)等級(jí)，公法線長(zhǎng)度尺寸按圖紙公差帶上差控制，淬火后的齒輪精度等級(jí)就可滿(mǎn)足圖紙要求。
因此，內(nèi)齒圈齒形加工時(shí)精度等級(jí)按9級(jí)控制，公法線長(zhǎng)度控制在911.55～911.95mm之間，高頻感應(yīng)淬火后的內(nèi)齒圈精度能夠滿(mǎn)足圖紙要求。
齒形加工設(shè)備選擇，內(nèi)齒圈的齒形加工有兩種加工方式，插齒機(jī)插齒和數(shù)控銑齒機(jī)銑齒。
插齒加工時(shí)內(nèi)齒圈會(huì)受到插齒刀切削時(shí)產(chǎn)生的較大軸向力，造成變形翹曲，為了降低內(nèi)齒圈翹曲變形量，齒形加工設(shè)備采用數(shù)控3m高速數(shù)控銑齒機(jī)SKXC-3000W加工。
為降低加工過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力和控制內(nèi)齒圈直徑變形，根據(jù)公司齒加工經(jīng)驗(yàn)，齒形加工工藝如下：
(1)根據(jù)內(nèi)齒圈直徑，調(diào)整數(shù)控銑齒機(jī)工裝支點(diǎn)。
(2)用天車(chē)將內(nèi)齒圈吊放在銑齒機(jī)支點(diǎn)上，找正內(nèi)齒圈內(nèi)徑，找平端面，在支點(diǎn)處用壓板壓緊內(nèi)齒圈端面。
(3)輸入內(nèi)齒圈齒數(shù)，采用對(duì)稱(chēng)間齒銑齒法(銑齒時(shí)，以第一個(gè)齒槽為0°，第二次銑180°位置齒槽，第三次銑90°齒槽，第四次銑270°齒槽，往復(fù)循環(huán)加工，如圖3所示，采用此法可有效減少銑齒時(shí)齒圈徑向變形)，粗開(kāi)齒，測(cè)量齒公法線長(zhǎng)度，余量1～1.5mm。
圖3 內(nèi)齒圈粗銑齒槽加工順序示意圖
(4)松壓板，釋放應(yīng)力。
(5)以粗開(kāi)齒節(jié)圓找正，找平端面，端面壓板壓緊。
(6)以對(duì)稱(chēng)間齒銑齒法精銑齒。
(7)松壓板，測(cè)量齒公法線和節(jié)圓跳動(dòng)。
(8)齒廓、齒棱倒角。
齒淬火后車(chē)加工工藝：內(nèi)齒圈齒部高頻淬火后，先將兩端面加高工藝臺(tái)階車(chē)平，再將外徑車(chē)加工至成品尺寸，車(chē)加工工藝圖形如圖4所示(圖中粗實(shí)線為車(chē)加工部位)，車(chē)加工設(shè)備采用數(shù)控立車(chē)GTC35060tg加工，為控制內(nèi)齒圈車(chē)加工翹曲和裝夾變形，采取以下工藝措施。
圖4 內(nèi)齒圈淬火后半精車(chē)示意圖(單位：mm)
增加工藝支點(diǎn)，數(shù)控立車(chē)GTC35060tg工作臺(tái)共有12條T型槽，一般立車(chē)加工時(shí)使用4個(gè)工藝支點(diǎn)，為了控制車(chē)加工時(shí)內(nèi)齒圈段端面翹曲，將所有T型槽安裝工藝支點(diǎn)，共12個(gè)，增加內(nèi)齒圈抵御加工時(shí)軸向變形的能力。
裝夾時(shí)，找正內(nèi)齒圈節(jié)圓，卡爪不受力或輕微受力，僅起徑向定為作用，用工藝壓板在支點(diǎn)上方壓緊。
內(nèi)齒圈兩端工藝加高臺(tái)階車(chē)除后，此時(shí)內(nèi)齒圈高度只有31mm，剛性很差，在車(chē)加工端面時(shí)，極易變形翹曲。
為了控制車(chē)加工端面變形量，設(shè)計(jì)端面支撐工裝，增加內(nèi)齒圈剛性，工裝形狀如圖5所示。
工裝外徑比內(nèi)齒圈外徑大20mm，內(nèi)徑與內(nèi)齒圈內(nèi)徑相同，采用內(nèi)止口與內(nèi)齒圈外徑定位，定位高度10mm，徑向定位直徑根據(jù)內(nèi)齒圈精車(chē)后實(shí)測(cè)尺寸配做，間隙0.15～0.20mm。
圖5 支撐工裝結(jié)構(gòu)示意圖(單位：mm)
根據(jù)文獻(xiàn)[3]提供的徑向間隙消除方法，在內(nèi)齒圈外徑與工裝內(nèi)止口塞入厚度為1/2配合間隙的薄銅片或塞尺片，消除內(nèi)齒圈與支撐工裝徑向配合間隙。
裝夾工裝內(nèi)徑，找正內(nèi)齒圈節(jié)圓，找正后用壓板從外徑(或內(nèi)徑)在端面壓緊內(nèi)齒圈，壓板壓緊位置不能超過(guò)內(nèi)齒圈壁厚中心。車(chē)內(nèi)齒圈端面。
由于端面有壓板壓緊，待端面車(chē)削約1/2寬度時(shí)，停機(jī)調(diào)換壓板位置，將壓板從內(nèi)徑(或外徑)壓緊。
注意調(diào)換壓板位置時(shí)，為了防止內(nèi)齒圈位置變動(dòng)或壓板受力不均造成的變形，需要先在要調(diào)換壓板對(duì)面位置先用一個(gè)壓板壓緊內(nèi)齒圈已加工端面后，再松開(kāi)需要調(diào)換的壓板，按此方法調(diào)換全部壓板。
壓板調(diào)換完畢，接刀車(chē)平內(nèi)齒圈端面。端面車(chē)加工工藝如下：
(1)車(chē)一端面加強(qiáng)臺(tái)階。
(2)翻面，車(chē)另一端面加強(qiáng)臺(tái)階，車(chē)外徑。
(3)松卡爪，將內(nèi)齒圈吊裝在支撐工裝上找正齒節(jié)圓， 端面壓板壓緊，車(chē)端面。
(4)翻面，車(chē)另一端面。
(5)倒角，去毛刺。
孔加工工藝:內(nèi)齒圈安裝孔、定位孔要求位置度 Φ0.5mm，其 中定位孔要求孔壁表面粗糙度≤Ra3.2μm。
由于內(nèi)齒圈在鉆孔時(shí)，外形已經(jīng)車(chē)加工到成品尺寸，高度只有25mm。
內(nèi)齒圈孔加工受力分析：孔加工時(shí)內(nèi)齒圈受鉆頭施加的軸向力和自身重力，兩者方向相同，會(huì)造成內(nèi)齒圈軸向向下變形產(chǎn)生翹曲。
為控制內(nèi)齒圈在孔加工時(shí)產(chǎn)生翹曲和保證孔位置度、粗糙度，采取以下工藝措施：
(1)孔加工使用車(chē)加工支撐工裝，提高內(nèi)齒圈剛性，防止翹曲。
(2)孔加工設(shè)備采用5m數(shù)控鉆銑加工中心SKZX-5050加工，提高孔加工位置精度和孔表面粗糙度。
鉆孔前內(nèi)齒圈支撐工裝下端面采用8個(gè)等高支點(diǎn)支撐，找平端面，在支點(diǎn)上方用工藝壓板壓緊內(nèi)齒圈端面;鉆孔時(shí)，以外齒圈外徑作為孔加工的找正基準(zhǔn)。具體工藝步驟如下：
(1)安裝調(diào)平8個(gè)等高支點(diǎn)。
(2)將內(nèi)齒圈與支撐工裝組合，并用天車(chē)吊放在支點(diǎn)上。
(3)在支點(diǎn)上方用壓板從內(nèi)徑方向壓緊內(nèi)齒圈。
(4)鉆定位孔6×Φ16H7和安裝孔60-Φ22。
(5)倒角，去毛刺。
剖分工藝:內(nèi)齒圈孔加工完成后，外協(xié)按圖紙要求在兩齒槽部位進(jìn)行線切割分段，線切割采用慢走絲工藝。
剖分后檢查安裝孔位置度和剖分部位齒公法線長(zhǎng)度，如果有變形，可進(jìn)行整形處理。
精度檢測(cè):對(duì)剖分后的分段內(nèi)齒圈進(jìn)行成品檢測(cè)，加工完成的剖分窄齒寬淬硬內(nèi)齒圈成品檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
表1 內(nèi)齒圈成品檢測(cè)結(jié)果
結(jié)語(yǔ)
對(duì)mn=16，高度為25mm的剖分內(nèi)齒圈采用淬火前端面設(shè)計(jì)工藝加高臺(tái)階、增加定位支點(diǎn)、配合精車(chē)、鉆孔使用輔助支撐工裝的工藝方案，既能控制內(nèi)齒圈齒加工和齒部感應(yīng)淬火翹曲變形，又能夠降低車(chē)加工難度，能夠滿(mǎn)足薄壁片狀內(nèi)齒圈的圖紙要求。
參考文獻(xiàn)：略。
作者簡(jiǎn)介：謝亞?wèn)|(1985—)，男，漢族，山東菏澤人，工程師，研究方向：重大型軸承及風(fēng)電主軸承加工工藝。