数控加工中心压路机变速器箱体加工中的应用

1 概述
变速器箱体是机械式传动压路机上的重要零件，其加工质量的好坏将直接影响到压路机传动系统的使用效果。我公司产品所使用的变速器箱体(图1)材料为HT200。该变速器具有体积小、结构简单、使用方便和动作可靠的特点。已经广泛应用于我公司所产的LSS系列振动压路机上。以往箱体加工是在龙门刨床、镗床和钻床上完成平面、轴承挡孔和连接孔的加工，生产效率低且加工质量难以保证，为解决上述问题，我公司引进了以太韩国大宇公司制造的ACE HM800卧式加工中心进行箱体加工，取得了很好的应用效果。
　　2 零件工艺过程分析及工序安排
箱体类工件具有以下几个特点：一是加工内容多，需频繁更换机床、刀具；二是加工精度要求高，采用普通机床加工质量难以保证，且由于工艺流程长，周转次数多，生产效率难以提高；三是形状复杂，且大部分为薄壁壳体，工件刚度差，较难装加。采用数控加工中心进行箱体加工，凭借加工中心自身的精度和加工效率高、刚度好和自动换刀的特点。只要制定好工艺流程，设计采用合理的专用夹具和刀具，就完全可以解决上述问题。鉴于该设备为双工作台，因此，我们将该工件B、C面上各种加工要素加工放在01工作台上完成(加工工序1)，其余G、H及排挡侧面的加工要素放在02工作台上完成(加工工序2)，根据上述工序安排，设计相应的专用夹具。
　　3 毛坯准备
工件上加工中心前的准备工序由其它设备来完成，如零件图1上G、H两侧面的粗加工，放在普通机床上加工，这样一是减少了大余量加工造成的热变形；二是为了加工中心提供了必要的定位基准；三是提高了加工效率。两侧面刨完后，以G面为基准(与加工中心加工时基准一致)将工件平放钳工台上，钳工按图1划出B、C面精加工线及箱体K、H(两侧)各面中心基准线，供加工中心校正用。
　　4 工序1夹具的设计和使用及加工工艺过程
　　4.1 工艺过程及夹具的结构和使用
按照前文所述，工序1的加工工序主要包括B、C面精铣，以及C面上6-φ18孔(F)的钻削。为提高加工质量和效率，针对该工序的加工特点设计了一套专用夹具(图2)，该夹具由压板1弹性定位销2、定位销3、弹性定位销4调整螺栓5和底板6组成。使用时，工件D面平放在四个高度可调的定位销3组成的平面上，夹具上有两个弹性定位销2、4与工件上D、E孔配合，即形成一个典型的一面两销定位，定位销2、4设计成弹性的，这是因为工件基准孔为毛基准，其铸造孔径是不规则的，由于定位销具有弹性，即使孔径变化，工件G表面仍然能够靠平在4个定位销组成的平面上，从而使工件能够快速初定位。该夹具为采用孔系组合夹具，可快速拼装和调整，并具有定位精度高，加紧牢固可靠，适合小批量多品种的生产特点。
　　4.2 工件校正
以刀库中的钻头为校正工具，并使主轴以1000r/min的速度旋转，在两侧F面水平基准线起止处钻头微切工件表面进行试切，根据试切点与基准线的相对位置，确定工件左右中心线是否在同一水平上，校正号工件F面两侧水平后，工作台旋转90°位置，采用同样的方法校正工件B、C两面基准线。最后移动Z轴，校正工件H面中心基准线，看划的线是否在中心上，如果不在，松或紧夹具上的调整螺栓5，微调工件位置，直到校正为止。各基准线均校正好后，用压板1将工件压紧。
　　4.3 工件坐标找正
较正好工件后，需要找正B、C两个加工面的工件坐标系，设定工件C面坐标系位G54，B面坐标系位G55，选择功能开关至手动输入位置(MDI)，让工件B面面向主轴，调用钻头刀具，钻头对准箱体上事先划好的X和Y轴方向中心线，然后看NC显示器上机械坐标的X轴和Y轴坐标值，并在工件坐标系G55中输入该X坐标值，然后用1250mm(机床X轴圆点坐标)减去X轴坐标所得的数值输入G54坐标系的X坐标。由于工件水平方向已经校正，因此，两坐标系中的Y坐标值相同，按照显示器线实的坐标值输入两坐标系即可。两坐标系的Z坐标值采用试切的方法确定。
　　5 工序2夹具的设计和适用及工艺过程
该工序的主要加工工艺是个轴承孔的镗削加工，G、H及排挡侧面的铣削加工及各面上联接孔的钻孔及攻丝。此工序的专用夹具(图3)主要是由压板1、垫板2、定位销3、底板4构成，校正后紧固在02工作台上。具体使用方法是：工件加工好的C底板平放于02号工作台专用夹具的垫板2上，并以夹具上两个定位销3为定位基准插入工件上上道工序已加工好的2个F孔中，由于2个F孔的形位精度和尺寸精度较高，这样就可以将工件精确定位在夹具上，同时用垫板2上的4个螺栓与其余4个孔配合，上紧螺母，为提高装夹刚度，再用夹具上4个压板1压紧工件，这样就将工件牢牢地固定在夹具上。调出相应加工程序，执行程序即可加工箱体工序2的各加工要素了。夹具再设计时严格确保了夹具中心、侧面基准与工作台中心、侧面基准高度一致，这样2个定位销的中心就可以看作为工作台的中心，通过采用2个定位销精确定位，工件装夹后，工件中心与工作台中心基本重合，工件在加装后就不需要进行校正了，从而提高了工件的定位精度