CN103949854A - 大直径圆弧齿板分段加工方法 - Google Patents
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Abstract
大直径圆弧齿板分段加工方法属于机械加工领域，尤其涉及一种大直径圆弧齿板的加工方法。该方法按如下具体步骤进行：1、制作偏心工装；2、设置工作台；3、铣刀选型；4、圆弧坯料板粗铣加工；5、圆弧坯料板精铣加工；6、工件装卡；7、数控程序设计；8、数控粗铣齿部；9、数控精铣齿部。优点是该方法简单，容易操作，运行可靠，实现快速完成对齿板的加工；投资少，降低生产成本，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种大直径圆弧齿板的加工方法。
背景技术
大直径圆弧齿板多用作旋转器械的传动部件传递动力，高速线材生产线上的中转枢纽采用扇形圆弧齿板传动，工作时最大转角90°。圆弧齿板直径大于6.28m，厚 120 mm，高310mm，法向模数20、齿数312；实际径向夹角为120°，重达470Kg。目前大直径圆弧齿板的加工方法是将数段齿板拼成整圆，利用专用齿轮加工机床进行制作。存在的缺陷是由于专用机床的对加工工件厚度的限制，只能拼成2/3的部分圆，在专用齿轮加工机床上进行制作会造成极大地浪费，并且专用齿轮加工机床价格昂贵，使用、维修费用高，增加生产成本。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种大直径圆弧齿板分段加工方法，快速完成对齿板的加工，提高生产效率、降低制作成本。
大直径圆弧齿板分段加工方法，按如下具体步骤进行：
1、制作偏心工装
a、选取一块材质为QT450-10的矩形球墨铸铁板为底板，底板上至少设三个定位孔，呈圆弧排列，圆弧的中心与待加工圆弧坯料板的圆心相重合，定位孔的形位精度为H7；
b、底板上、下平面进行加工，保证平面度为六级0.01mm，四个边的垂直度为四级0.01mm，；
c、底板上设螺纹孔和夹板座，夹板一端固定在夹板座上，另一端由螺栓、螺纹孔与底板连接；
2、设置工作台
工作台设固定底板的压板，沿底板长边至少设三只压板，沿底板短边至少各设一只压板；
3、铣刀选型
选用大螺旋角尖齿指形齿轮铣刀，由莫氏4号的外锥体夹固，以提高刚性；
4、圆弧坯料板粗铣加工
a、将齿板坯料固定在数控龙门镗铣床上，将坯料加工成图纸需要的圆弧坯料板，并根据齿板形状结构留足修正余量2～5mm；
b、圆弧坯料板面上加工至少三个直径26mm的通孔与底板上的定位孔相对应，并留足修正余量2～5mm；
c、将粗铣过的坯料板在加热炉中加热至400°C～600°C，保温2～4小时；
5、圆弧坯料板精铣加工
a、将粗铣圆弧坯料板经过热处理后，在数控龙门镗铣床上对圆弧坯料板面进行精铣，需要达到的精度是公称尺寸±0.20mm，粗糙度Ra6.3；
b、坯料板底面上的通孔加工成定位孔，先用小于孔径0.2mm的锥柄麻花钻按图面要求的位置进行钻孔，再用机用铰刀进行铰孔，定位孔的形位精度达到H7；
6、工件装卡
a、将偏心工装置于数控镗铣床的工作台面上，首先用百分表校正工装的平面度，保证在六级以上，再用光电寻边器找出工装与回转工作台的几何关系记录在册，工装由压板紧固在工作台上；
b、将待加工圆弧坯料板吊至工装上，圆弧坯料板的定位孔与工装上的定位孔对齐，装入定位销，由压板紧固圆弧坯料板，确定圆弧坯料板与回转工作台的几何关系；
7、数控程序设计
a、编制一个内部单个齿1.1538°的倍数回转子程序，将其储存在SIEMENS数控系统中；
b、根据步骤6中记录在册的数据，将圆弧齿板、工装、回转工作台一并在电脑中描绘出来，利用CAM软件三维造型、生成加工轨迹、通过后处理输出相应的程序单，在进行人为的检验、修改后，确定精加工圆弧齿板齿形的程序单；
8、数控粗铣齿部
将指状铣刀安装在镗床的主轴上，主轴Z的的对刀点设定在齿部外圆上，数值设置为0，刀具长度补偿设置为负值，预留修正余量2～5mm，调用上述子程序逐一粗加工各齿部；
9、数控精铣齿部
将指状铣刀安装在镗床的主轴上，将主轴Z的的对刀点设定在齿部外圆上，数值设置为0，刀具长度补偿设置为负值，其值根据齿顶与齿根的差值设定，调用数控程序逐一精加工各齿部，完成加工过程。
与现有技术相比，优点是该方法简单，容易操作，运行可靠，实现快速完成对齿板的加工；投资少，降低生产成本，提高了工作效率。
附图说明
图1是大直径圆弧齿板分段加工用工装结构示意图。
图中：1-圆弧齿板、2-定位孔、3-定位销、4-螺纹孔、5-螺栓、6-通孔、7-夹板座、8-夹紧板、9-压板、10-底板、11-工作台。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的描述。
1、制作偏心工装
a、选取一块材质为QT450-10的矩形球墨铸铁板为底板，底板上至少设三个定位孔，呈圆弧排列，圆弧的中心与待加工圆弧坯料板的圆心相重合，定位孔的形位精度为H7；
b、底板上、下平面进行加工，保证平面度为六级0.01mm，四个边的垂直度为四级0.01mm，；
c、底板上设螺纹孔和夹板座，夹板一端固定在夹板座上，另一端由螺栓、螺纹孔与底板连接；
2、设置工作台
工作台设固定底板的压板，沿底板长边至少设三只压板，沿底板短边至少各设一只压板；
3、铣刀选型
选用大螺旋角尖齿指形齿轮铣刀，由莫氏4号的外锥体夹固，以提高刚性；
4、圆弧坯料板粗铣加工
a、将齿板坯料固定在数控龙门镗铣床上，将坯料加工成图纸需要的圆弧坯料板，并根据齿板形状结构留足修正余量5mm；
b、圆弧坯料板面上加工至少三个直径26mm的通孔与底板上的定位孔相对应，并留足修正余量5mm；
c、将粗铣过的坯料板在加热炉中加热至600°C，保温4小时；
5、圆弧坯料板精铣加工
a、将粗铣圆弧坯料板经过热处理后，在数控龙门镗铣床上对圆弧坯料板面进行精铣，需要达到的精度是公称尺寸±0.20mm，粗糙度Ra6.3；
b、坯料板底面上的通孔加工成定位孔，先用小于孔径0.2mm的锥柄麻花钻按图面要求的位置进行钻孔，再用机用铰刀进行铰孔，定位孔的形位精度达到H7；
6、工件装卡
a、将偏心工装置于数控镗铣床的工作台面上，首先用百分表校正工装的平面度，保证在六级以上，再用光电寻边器找出工装与回转工作台的几何关系记录在册，工装由压板紧固在工作台上；
b、将待加工圆弧坯料板吊至工装上，圆弧坯料板的定位孔与工装上的定位孔对齐，装入定位销，由压板紧固圆弧坯料板，确定圆弧坯料板与回转工作台的几何关系；
7、数控程序设计
a、编制一个内部单个齿1.1538°的倍数回转子程序，将其储存在SIEMENS数控系统中，内部子程序单如下：
%_N_L25_SPF ---------------------------------程序名
;$PATH=/_N_SPF_DIR ----------------------文件名
M21 -----------------------------------------切换电机
G0B1.1538 ------------------------------------设定增量
G0G91B10 ------------------------------------角度正参考点
M71 ------------------------------------------调用内部指令
G01G91B-10F10 --------------------------按进给量角度负参考点
G04F20 --------------------------------------无条件暂停20秒
M75 ---------------------------------------调用内部指令
M17 -----------------------------------------结束
b、根据步骤6中记录在册的数据，将圆弧齿板、工装、回转工作台一并在电脑中描绘出来，利用CAM软件三维造型、生成加工轨迹、通过后处理输出相应的程序单，在进行人为的检验、修改后，确定精加工圆弧齿板齿形的程序单，程序单如下：
%_N_Chibu_MPF --------------------------------程序名
;$PATH=/_N_WKS_DIR/_N_YHCB_WPD -----------------文件名
N100 G54 G17 G71 G90 G94 ---------------------基本设定
N110 G0 W1246 Z50 ----------------------------床鞍远离
N120 M21B0 -------------------切换电机、回转工作台旋转0度
N130 Y40 ----------------------刀具抬高40毫米
N140 M21B15 --------------------回转工作台旋转15度
N150 M20 X534.253 ----------------回转工作台X坐标横向移至534.253
N160 W1101.139 -----------------床鞍移至齿根坐标
N170 S200 M3 -------------------主轴正转200rpm/min
N180 G1 F100 Z0 ----------------刀具按设定进给量移至
N190 Y-220 --------------------切削第1个齿厚190mm
N200 G0W1235 ------------------床鞍远离
N210 Y40 ----------------------刀具抬高40毫米
N215 M21B13.846 ----------------回转工作台旋转1.1538度
N220 M20X493.995-----------------回转工作台X坐标横向移至493.995
N230 W1090.785--------------------床鞍移至齿根坐标
N240 G1 Y-220 -------------------切削第2个齿厚190mm
N250 G0 W1226 ------------------床鞍远离
N260 Y40 -----------------------刀具抬高40毫米
N265 M21B12.692 -----------------回转工作台旋转1.1538度
N270 M20X453.536 ---------------回转工作台X坐标横向移至493.995
N280 W1081.244 -----------------床鞍移至齿根坐标
N290 G1 Y-220 -----------------切削第3个齿厚190mm
…………………
…………………
N960 M21G91B1.152 ----------------回转工作台旋转1.1538度
N970 M20G90X-41.567 -------------回转工作台X坐标横向移至493.995
N980 W1031.222 ------------------床鞍移至齿根坐标
N990 G1Y-220 --------------------切削第14个齿厚190mm
N1000 G0W1177 -------------------床鞍远离
…………………
…………………
N1710 M30 -----------------------程序结束
8、数控粗铣齿部
将指状铣刀安装在镗床的主轴上，主轴Z的的对刀点设定在齿部外圆上，数值设置为0，刀具长度补偿设置为负值，预留修正余量为5mm，调用上述子程序逐一粗加工各齿部；
9、数控精铣齿部
将指状铣刀安装在镗床的主轴上，将主轴Z的的对刀点设定在齿部外圆上，数值设置为0，刀具长度补偿设置为负值，其值根据齿顶与齿根的差值设定，调用数控程序逐一精加工各齿部，完成加工过程。
Claims (1)
1. 大直径圆弧齿板分段加工方法，其特征在于按如下具体步骤进行：
1、制作偏心工装
a、选取一块材质为QT450-10的矩形球墨铸铁板为底板，底板上至少设三个定位孔，呈圆弧排列，圆弧的中心与待加工圆弧坯料板的圆心相重合，定位孔的形位精度为H7；
b、底板上、下平面进行加工，保证平面度为六级0.01mm，四个边的垂直度为四级0.01mm，；
c、底板上设螺纹孔和夹板座，夹板一端固定在夹板座上，另一端由螺栓、螺纹孔与底板连接；
2、设置工作台
工作台设固定底板的压板，沿底板长边至少设三只压板，沿底板短边至少各设一只压板；
3、铣刀选型
选用大螺旋角尖齿指形齿轮铣刀，由莫氏4号的外锥体夹固，以提高刚性；
4、圆弧坯料板粗铣加工
a、将齿板坯料固定在数控龙门镗铣床上，将坯料加工成图纸需要的圆弧坯料板，并根据齿板形状结构留足修正余量2～5mm；
b、圆弧坯料板面上加工至少三个直径26mm的通孔与底板上的定位孔相对应，并留足修正余量2～5mm；
c、将粗铣过的坯料板在加热炉中加热至400°C～600°C，保温2～4小时；
5、圆弧坯料板精铣加工
a、将粗铣圆弧坯料板经过热处理后，在数控龙门镗铣床上对圆弧坯料板面进行精铣，需要达到的精度是公称尺寸±0.20mm，粗糙度Ra6.3；
b、坯料板底面上的通孔加工成定位孔，先用小于孔径0.2mm的锥柄麻花钻按图面要求的位置进行钻孔，再用机用铰刀进行铰孔，定位孔的形位精度达到H7；
6、工件装卡
a、将偏心工装置于数控镗铣床的工作台面上，首先用百分表校正工装的平面度，保证在六级以上，再用光电寻边器找出工装与回转工作台的几何关系记录在册，工装由压板紧固在工作台上；
b、将待加工圆弧坯料板吊至工装上，圆弧坯料板的定位孔与工装上的定位孔对齐，装入定位销，由压板紧固圆弧坯料板，确定圆弧坯料板与回转工作台的几何关系；
7、数控程序设计
a、编制一个内部单个齿1.1538°的倍数回转子程序，将其储存在SIEMENS数控系统中；
b、根据步骤6中记录在册的数据，将圆弧齿板、工装、回转工作台一并在电脑中描绘出来，利用CAM软件三维造型、生成加工轨迹、通过后处理输出相应的程序单，在进行人为的检验、修改后，确定精加工圆弧齿板齿形的程序单；
8、数控粗铣齿部
将指状铣刀安装在镗床的主轴上，主轴Z的的对刀点设定在齿部外圆上，数值设置为0，刀具长度补偿设置为负值，预留修正余量2～5mm，调用上述子程序逐一粗加工各齿部；
9、数控精铣齿部
将指状铣刀安装在镗床的主轴上，将主轴Z的的对刀点设定在齿部外圆上，数值设置为0，刀具长度补偿设置为负值，其值根据齿顶与齿根的差值设定，调用数控程序逐一精加工各齿部，完成加工过程。
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |