CN105479117A - 一种异型差速器壳体的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于差速器加工领域，涉及差速器壳体，尤其涉及一种异型差速器壳体的加工方法，在对异型差速器壳体进行加工的时候，我们利用事先根据差速器壳体各部位的尺寸设计出的鸭嘴刀进行车削差速器壳体球面，并且利用三轴联动数控车床进行车削，还选择合理的车削轨迹点，使本发明比现有技术在节省成本、效率、效果以及精度上都有很大的提高。

Description

一种异型差速器壳体的加工方法

技术领域

本发明属于差速器加工领域，涉及差速器壳体，尤其涉及一种异型差速器壳体的加工方法。

背景技术

轿车差速器是驱动桥的主要部件，主要作用之一是通过行星齿轮和半轴齿轮的差速运动实现两车轮差速转动，因此差速器壳体球面的相关尺寸非常重要。球面加工主要保证球心相对半轴孔、轴承颈和行星轴孔之间的空间位置尺寸及球径要求，但受差速器壳体球面入口的限制，以及球心与重心不重合的特殊结构特点等因素影响，球面加工存在一定的困难。

传统加工差壳球面的方法，是成型法，使用成形锪刀在专用机床或者加工中心上添加机械手加工方式。该加工方式存在一定的弊端，首先要根据产品球面尺寸确定所用锪刀的球径，锪刀为专用非标刀杆和刀头，制作周期长成本高；其次锪刀因为本身的接触面较大，切削效率注定不会很高；再次锪刀使用后，由于刀具磨损使加工成的球面不是真球面，影响使用效果，并且表面粗糙度不容易保证。

发明内容

本发明针对上述的差速器壳体球面不易加工，并且加工球面不符合要求，传统的方法切削效率低等原因，设计了一种异型差速器壳体的加工方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，一种异型差速器壳体的加工方法，包括如下步骤：

a)准备好差速器壳体的半成品；

b)内撑大端内孔毛坯面，轴向以A基准毛坯面定位，车削大端外圆及端面至尺寸，粗车小端外圆；

c)夹持大端外圆，大端面轴向定位，车削小端内孔、端面及油槽；

d)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，粗车大端内孔及端面；

e)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，精车大端内孔及端面，粗精车球面；

f)夹持大端外圆，A基准面轴向定位，端面凹槽角向定位，通过四轴旋转铣削四窗口及钻镗一字孔；

g)工件氮化处理；

h)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，精车B、C基准孔及两外端内孔倒角；

i)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，一字孔角向定位，钻镗铰端面四孔；

j)双顶尖顶两外端内孔倒角，端面孔驱动，磨削小端外圆；

k)双顶尖顶两外端内孔倒角，端面孔驱动，抛光小端外圆；

l)内涨B基准，A基准面轴向定位，做产品动平衡；

m)产品放入去磁机退磁；

n)产品通过超声波清洗机清洗后包装入库；

所述步骤e)中的刀具为鸭嘴刀，并且在车削的时候选取一定的轨迹点。

作为优选，具体包括如下步骤：

a)准备好经模具浇注制成的差速器壳体的半成品；

b)用数控车床专用夹具内撑大端内孔毛坯面，轴向以A基准毛坯面定位，并用专用顶尖顶紧小端内孔，用外圆粗车刀粗车外圆及右端面，用左端面车刀车大端外圆左端面，用外圆精车刀精车外圆及右端面；

c)用数控车床专用夹具夹持大端外圆，大端外圆左端面轴向定位，用端面车刀车小端端面，用内孔车刀粗车小端内孔，用内孔反车刀车小端内端内孔，用专用油槽刀车双头油槽；

d)用数控车床专用夹具夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，用外圆粗车刀粗车大端小外圆及端面，用内孔粗车刀车大端内孔及左端面，用内孔反车刀反粗车内孔右端面，用外圆精车刀精车大端小外圆及端面，用专用槽刀车外圆槽，用专用槽刀车内孔槽；

e)用数控车床专用夹具夹持夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，用球面粗车刀粗车球面，用球面精车刀精车球面，用内孔车刀精车A基准面及左端面，用反内孔精车刀反精车右端面，小端内孔30°倒角；

f)用立式加工中心专用夹具夹持大端外圆，A基准面轴向定位，端面凹槽角向定位，用钻头及镗刀，通过工件180°旋转完成一字孔的加工，用粗铣刀及精铣刀通过工件90°旋转，完成四个窗口的加工；

g)工件通过氮化炉及专用处理工艺氮化处理；

h)用数控车床专用夹具夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，用内孔精车刀精车B、C基准孔及大端孔口倒角，用专用倒角刀倒小端内孔倒角；

i)用立式加工中心专用夹具夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，一字孔角向定位，用钻头、镗刀、铰刀钻镗铰端面四孔，用立式加工中心专用夹具内涨大端内孔，大端面及端面孔定位装夹工件，用铣刀铣锁销孔端面，用钻头钻锁销孔；

j)用数控磨床专用双顶尖顶工件两外端内孔倒角，端面孔驱动，磨削小端外圆；

k)用抛光机专用双顶尖顶工件两外端内孔倒角，端面孔驱动，抛光小端外圆；

l)用动平衡机专用工装内涨B基准，A基准面轴向定位，做产品动平衡；

m)产品放入去磁机退磁；

n)产品通过超声波清洗机粗洗、精洗、烘干、浸油、沥油后包装入库。

作为优选，所述步骤e)中的球面车刀为鸭嘴刀。

作为优选，所述鸭嘴刀的加工方法，包括如下步骤：

a)确定差速器壳体的半轴孔径、球径和车削球面时X轴向移动距离；

b)根据a)中已经确定的数据，初步确定鸭嘴刀的尺寸大小；

c)根据a)中已经确定的数据，确定刀具的基本移动轨迹；

d)利用三维软件设计进行运动模拟检测；

e)根据d)中利用三维软件运动模拟所得出的数据，最终确定鸭嘴刀的尺寸大小；

f)根据最终鸭嘴刀的具体尺寸，利用设备生产出鸭嘴刀。

作为优选，所述步骤c)、d)、e)和h)中的专用夹具为后拉式三爪卡盘。

作为优选，所述步骤f)中的立式加工中心为四轴立式加工中心。

作为优选，所述步骤e)中的数控车床为三轴联动数控车床。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明在步骤e)中使用鸭嘴刀加工球面，加工方式是采用三轴联动车床，范成法形成球面的加工方式，采用上述部件和加工方式可以有效的解决差速器壳体球面不是真球面的问题；利用鸭嘴刀车削球面的时候选取轨迹点，可以有效的提高精度和加工效果；首先，加工刀具采用标准刀片及非标刀杆的方式，使使用过程中的加工成本大大降低，而且标准刀片容易采购；其次因为采用车削的方式加工，可以有效的提高加工效率；再次范成法形成的球面是真球面，使用效果良好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为步骤b)工作情况的结构示意图；

图2为步骤c)工作情况的结构示意图；

图3为步骤d)工作情况的结构示意图；

图4为步骤e)工作情况的结构示意图；

图5为步骤f)工作情况的结构示意图；

图6为步骤h)工作情况的结构示意图；

图7为步骤i)工作情况的结构示意图；

图8为步骤j)工作情况的结构示意图；

图9为步骤k)工作情况的结构示意图；

图10为步骤l)工作情况的结构示意图；

图1—图10中：A、B、C为基准面；

为基准符号；为装夹符号；

粗实线为车削部位；

图11—13为步骤e)中利用鸭嘴刀进行车削异型差速器壳体球面部位的进入步骤图；

以上各图中，1、异型差速器壳体；2、鸭嘴刀；3、后拉式三爪卡盘；4、三轴联动数控车床。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1—图10所示，一种异型差速器壳体的加工方法，下面我们会根据我们所生产的差速器壳体的具体需加工情况，具体的分析本发明中所提到的具体加工方法，在这里具体包括如下步骤：

首先我们要选取差速器壳体的半成品，即铸造完需要在加工的差速器壳体半成品；

然后进行加工，我们将步骤分为以下几个：

A)用数控车床专用夹具内撑大端内孔毛坯面，轴向以A基准毛坯面定位，并用专用顶尖顶紧小端内孔。用外圆粗车刀粗车外圆及右端面；用左端面车刀车大端外圆左端面，用外圆精车刀精车外圆及右端面；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

B)用数控车床专用夹具夹持大端外圆，大端外圆左端面轴向定位。用端面车刀车小端端面；用内孔车刀粗车小端内孔；用内孔反车刀车小端内端内孔；用专用油槽刀车双头油槽；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

C)用数控车床专用夹具夹持大端外圆,7.65尺寸端面轴向定位。用外圆粗车刀粗车大端小外圆及端面；用内孔粗车刀车大端内孔及左端面；用内孔反车刀反粗车内孔右端面；用外圆精车刀精车大端小外圆及端面；用专用槽刀车外圆槽；用专用槽刀车内孔槽；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

D)用数控车床专用夹具夹持夹持大端外圆,7.65尺寸端面轴向定位；用球面粗车刀粗车球面；用球面精车刀精车球面；用内孔车刀精车A基准面及左端面；用反内孔精车刀反精车右端面；小端内孔30°倒角；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

E)用立式加工中心专用夹具夹持大端外圆,A基准面轴向定位，端面凹槽角向定位。用钻头及镗刀，通过工件180°旋转完成一字孔的加工；用粗铣刀及精铣刀通过工件90°旋转，完成四个窗口的加工；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

F)工件通过氮化炉及专用处理工艺氮化处理；利用氮化处理的主要目的是优化差速器壳体的性能，比如说：优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温等特性。

G)用数控车床专用夹具夹持大端外圆,7.65尺寸端面轴向定位。用内孔精车刀精车B、C基准孔及大端孔口倒角，用专用倒角刀倒小端内孔倒角；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

H)用立式加工中心专用夹具夹持大端外圆,7.65尺寸端面轴向定位,一字孔角向定位，用钻头、镗刀、铰刀钻镗铰端面四孔。用立式加工中心专用夹具内涨大端内孔，大端面及端面孔定位装夹工件。用铣刀铣锁销孔端面；用钻头钻锁销孔；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

I)用数控磨床专用双顶尖顶工件两外端内孔倒角，端面孔驱动，磨削小端外圆；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

J)用抛光机专用双顶尖顶工件两外端内孔倒角，端面孔驱动，抛光小端外圆；将差速器壳体固定在好之后，我们利用抛光机进行对差速器壳体的小端外圆进行抛光。

K)用动平衡机专用工装内涨B基准，A基准面轴向定位，做产品动平衡；下面用表格根据本公司所要生产的差速器壳体的要求具体说一下，在本步骤中的具体车削情况：

L)产品放入去磁机退磁；说一下模具不退磁的缺点，相反则是我们所要去磁的目的；模具带磁性，吸附了铁屑就会损坏加工零件和模具本身，零件带磁性不利于加工；模具不退磁很容易磁到铁宵容易使模具所到损坏，比如磁在行位底或边容易使行位卡死即至模具不能正常运作；零件不退磁在加工时容易吸附着分中器至使误差增大。

M)产品通过超声波清洗机粗洗、精洗、烘干、浸油、沥油后包装入库；

从上述的加工过程中可以很清楚的本发明中所强调的主要的加工方法，本发明主要是针对X24FWD差速器壳，该产品是美国通用汽车公司别克系列乘用车上的一个关键部件，是与整车同步开发的一款新产品，材质为QT600-3；从产品结构上看，把差速器的功能及行星齿轮减速器的功能融合为一体，设计成带4个行星齿轮窗口及4个行星齿轮销轴孔的差速器壳体；由于结构上的特殊性，结机械加工带来了较大的加工难度，综合分析该产品的加工工艺，特别是在我们加工差速器壳体的球面的时候，其难度是非常大的，现有的技术就像我们在背景技术中所提到的一样，传统加工差壳球面的方法，是成型法，使用成形锪刀在专用机床或者加工中心上添加机械手加工方式。该加工方式存在一定的弊端，首先要根据产品球面尺寸确定所用锪刀的球径，锪刀为专用非标刀杆和刀头，制作周期长成本高；其次锪刀因为本身的接触面较大，切削效率注定不会很高；再次锪刀使用后，由于刀具磨损使加工成的球面不是真球面，影响使用效果，并且表面粗糙度不容易保证。

我们主要针对上述所讲的问题，利用鸭嘴刀进行车削，并且我们为了使车削效果更好，更节省成本，我们对鸭嘴刀针对具体情况也做了设计；将现有技术中的二轴联动数控车床该为三轴联动数控车床；从三轴联动进刀的关键点在于轨迹点的选择中提高车削效果；我们还在夹具上做了更好的选择，选用本公司自主研发的三斜柱后拉式卡盘。

下面咱们详细的说一下上述提出的四个效果(主要是针对上述D步骤)：

1)刀具(鸭嘴刀)的设计

对于刀具的设计需要一定的综合能力，需要根据产品的半轴孔径、球径和车削球面时X轴向移动距离来确定。在设计刀具的同时，就已经确定了刀具的基本移动轨迹。设计完成，可以用三维软件通过机构运动模拟一下。设计时，一要保证刀杆的刚性；二要保证车刀进入直到车削之前，刀体和刀刃不能与产品发生任何接触；三要刀尖能车削球面的最高点与最低点且刀体不与半轴孔和左右两个端面产生干涉。通过球径及弧线长度，可以确定刀具在执行G02或G03圆弧插补时X轴的移动距离；再根据半轴孔径减去X轴的移动距离可以确定刀杆的平行于X轴方向的最大尺寸(但是要考虑一定的安全性，留出直径1mm以上的间隙)。而且刀杆不一定要圆形，可以让垂直于X轴和Z轴方向的尺寸按照半轴孔径大小确定两个弧面，这样最大的保证了刀杆的刚性。根据最远端到入口处的距离确定刀杆的长度，尽量减小长径比。还有一点就是要注意刀杆的选材，保证减小震纹的产生。刀杆前端弯曲的形状，需要根据三维软件模拟过程中的干涉情况调整；在有少量间隙的前提下，尽量加粗。在步骤D)中所提到的第一鸭嘴刀和第二鸭嘴刀的区别就是根据我们所车削部位不同，做出的改动；在步骤B)工步号为05和06中选用的刀具，也是采用上述理论的设计理念，根据情况设计出来的。

2)数控机床的选择

一般情况下，球面直径和半轴孔直径相差很大，用两轴(一般车床是X轴和Z轴)联动的方式根本就不能使刀具进入产品内部,无法实现球面的加工。采用三轴联动的进刀方式，两轴圆弧(G02或者G03)插补方式车削，可以有效的解决这个问题。所采用的三轴不是加工中心常见的XYZ三轴，而是使用XZC三轴(C轴为Z轴的回转轴)，刀具采用鸭嘴形式的刀杆。进刀过程中，三轴同时运动，C轴旋转同时Z轴向内腔进刀，X轴同时移动，保证整个过程中不与半轴孔发生干涉。在加工过程中，使用圆弧插补XZ两轴联动的方式，圆弧插补的车削有效的保证了形成的轨迹更加接近于球体，两轴联动的方式便于编程和尺寸的补偿调整。

3)轨迹点的选择

三轴联动进刀的关键点在于轨迹点的选择，轨迹点的选择需要根据刀具来确定。取点采用分段方式，以某一点为旋转中心，旋转至刀尖侧与半轴孔及内端面有合适的间隙；再以其他点为旋转中心，旋转至刀尖侧与半轴孔及内端面有合适的间隙；最终旋转至刀杆与Z轴平行后，再用圆弧插补车削球面。旋转的过程需要保证刀尖点是向主轴端移动的态势。

4)选用三斜柱后拉式卡盘

本公司已经申请了有关发面的专利，实用新型授权公告号为CN201841284U,在这里具体的功能介绍我们就不详细的说明了。

从上述的分析中我们不难看出，本发明中所提到异型差速器壳体的加工方法与现有的技术相比，在加工球面方面，本发明在节约成本、精度和效果上都要比现有技术要好很多。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种异型差速器壳体的加工方法，其特征在于，在包括如下步骤：

a)准备好差速器壳体的半成品；

b)内撑大端内孔毛坯面，轴向以A基准毛坯面定位，车削大端外圆及端面至尺寸，粗车小端外圆；

c)夹持大端外圆，大端面轴向定位，车削小端内孔、端面及油槽；

d)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，粗车大端内孔及端面；

e)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，精车大端内孔及端面，粗精车球面；

f)夹持大端外圆，A基准面轴向定位，端面凹槽角向定位，通过四轴旋转铣削四窗口及钻镗一字孔；

g)工件氮化处理；

h)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，精车B、C基准孔及两外端内孔倒角；

i)夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，一字孔角向定位，钻镗铰端面四孔；

j)双顶尖顶两外端内孔倒角，端面孔驱动，磨削小端外圆；

k)双顶尖顶两外端内孔倒角，端面孔驱动，抛光小端外圆；

l)内涨B基准，A基准面轴向定位，做产品动平衡；

m)产品放入去磁机退磁；

n)产品通过超声波清洗机清洗后包装入库；

所述步骤e)中的刀具为鸭嘴刀，并且在车削的时候选取一定的轨迹点。

2.根据权利要求1所述的一种异型差速器壳体的加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

a)准备好经模具浇注制成的差速器壳体的半成品；

b)用数控车床专用夹具内撑大端内孔毛坯面，轴向以A基准毛坯面定位，并用专用顶尖顶紧小端内孔，用外圆粗车刀粗车外圆及右端面，用左端面车刀车大端外圆左端面，用外圆精车刀精车外圆及右端面；

c)用数控车床专用夹具夹持大端外圆，大端外圆左端面轴向定位，用端面车刀车小端端面，用内孔车刀粗车小端内孔，用内孔反车刀车小端内端内孔，用专用油槽刀车双头油槽；

d)用数控车床专用夹具夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，用外圆粗车刀粗车大端小外圆及端面，用内孔粗车刀车大端内孔及左端面，用内孔反车刀反粗车内孔右端面，用外圆精车刀精车大端小外圆及端面，用专用槽刀车外圆槽，用专用槽刀车内孔槽；

e)用数控车床专用夹具夹持夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，用球面粗车刀粗车球面，用球面精车刀精车球面，用内孔车刀精车A基准面及左端面，用反内孔精车刀反精车右端面，小端内孔30°倒角；

f)用立式加工中心专用夹具夹持大端外圆，A基准面轴向定位，端面凹槽角向定位，用钻头及镗刀，通过工件180°旋转完成一字孔的加工，用粗铣刀及精铣刀通过工件90°旋转，完成四个窗口的加工；

g)工件通过氮化炉及专用处理工艺氮化处理；

h)用数控车床专用夹具夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，用内孔精车刀精车B、C基准孔及大端孔口倒角，用专用倒角刀倒小端内孔倒角；

i)用立式加工中心专用夹具夹持大端外圆，7.65尺寸端面轴向定位，一字孔角向定位，用钻头、镗刀、铰刀钻镗铰端面四孔，用立式加工中心专用夹具内涨大端内孔，大端面及端面孔定位装夹工件，用铣刀铣锁销孔端面，用钻头钻锁销孔；

j)用数控磨床专用双顶尖顶工件两外端内孔倒角，端面孔驱动，磨削小端外圆；

k)用抛光机专用双顶尖顶工件两外端内孔倒角，端面孔驱动，抛光小端外圆；

l)用动平衡机专用工装内涨B基准，A基准面轴向定位，做产品动平衡；

m)产品放入去磁机退磁；

n)产品通过超声波清洗机粗洗、精洗、烘干、浸油、沥油后包装入库。

3.根据权利要求2所述的一种异型差速器壳体的加工方法，其特征在于，所述步骤e)中的球面车刀为鸭嘴刀。

4.根据权利要求3所述的一种异型差速器壳体的加工方法，其特征在于，所述鸭嘴刀的加工方法，包括如下步骤：

a)确定差速器壳体的半轴孔径、球径和车削球面时X轴向移动距离；

b)根据a)中已经确定的数据，初步确定鸭嘴刀的尺寸大小；

c)根据a)中已经确定的数据，确定刀具的基本移动轨迹；

d)利用三维软件设计进行运动模拟检测；

e)根据d)中利用三维软件运动模拟所得出的数据，最终确定鸭嘴刀的尺寸大小；

f)根据最终鸭嘴刀的具体尺寸，利用设备生产出鸭嘴刀。

5.根据权利要求2所述的一种异型差速器壳体的加工方法，其特征在于，所述步骤c)、d)、e)和h)中的专用夹具为后拉式三爪卡盘。

6.根据权利要求2所述的一种异型差速器壳体的加工方法，其特征在于，所述步骤f)中的立式加工中心为四轴立式加工中心。

7.根据权利要求2所述的一种异型差速器壳体的加工方法，其特征在于，所述步骤e)中的数控车床为三轴联动数控车床。