CN107378382A - 用于制造变速器壳的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于制造变速器壳的方法和设备。提供一种制造变速器壳体的方法，其中，在对壳体进行粗镗削和粗平铣时，供应如压缩空气/油雾的微量润滑。变速器壳限定多个变速器泄流孔，所述泄流孔用于在变速器安装在车辆中时使变速器流体从变速器排出。在泄流孔处于壳体的中轴线下方的情况下对壳体进行定位，并且对壳体上的多个内孔和表面进行镗削和平铣。从切削头喷射压缩空气/油雾，以冷却和润滑镗削工具和平铣工具。通过泄流孔将机加工碎屑吹离粗镗削后的壳体。

Description

用于制造变速器壳的方法和设备
技术领域
本公开涉及用于制造变速器壳的方法和机加工线。
背景技术
用于变速器的大的壳体被铸造并随后被机加工至安装变速器齿轮、离合器和其它关键组件需要的紧公差。用于变速器壳体的传统机加工线在粗机加工步骤和精机加工步骤中都使用水/油乳状冷却剂的流动来冷却并润滑壳体。在粗镗削和平铣(face mill)操作期间产生相当多的热，这些热在壳体和来自壳体的加工碎屑中积累。以前认为水/油乳状冷却剂的流动对于冷却壳体并冲刷来自部件和工具的大量的热碎屑是必不可少的。
大量的水/油乳状冷却剂对于用于去除碎屑并冷却再循环的冷却剂的大型冷却剂循环系统是必要的。冷却剂和碎屑增加了工厂的废物处理负荷并提高了处理成本。水/油乳状冷却剂能够进行再循环。从冷却剂回收的金属切割碎屑能够被回收，但是相较于干式金属切削操作中产生的碎屑而言其价值降低。冷却剂循环系统成本高昂并需要昂贵的制造占地空间。水/油乳状冷却剂循环系统的操作使用大量的能量。
已开发出微量润滑(Minimumquantity lubrication,MQL)系统，其在铣削、镗削和攻丝出变速器壳体的相对小的特征(直径小于200mm)时提供空气中油雾润滑。变速器壳体的由变速器流体盘包围的底部区域通过铣削、镗削和攻丝操作来进行处理，而底部区域倒置以更容易接近。由于由镗削和平铣操作产生的热，MQL系统不是开发用于粗钻机和精钻机的。从壳体去除的热碎屑带来热负荷。之前认为流动冷却是为壳体提供冷却以及为钻机和平铣机提供润滑的唯一方式。
专用钻机具有配备有多个切削工具的大型钻杆，专用钻机用于对内径要被镗削且表面(直径大于200mm)要被铣削的大型壳体(诸如后轮驱动式变速器壳等)进行机加工。专用钻机采购价格昂贵并且需要长的采购前置时间。专用钻机需要大量时间以转换到不同的部件或不同类型的部件，并且工具转换会导致长时间的机加工线停机时间。机加工线上的专用钻机通常是单路径线的一部分，因此如果钻机需要维护，则整条线被停止。
下面概括的本公开解决以上问题和其他问题。
发明内容
根据本公开的一方面，提供一种用于由“铸造”的壳体制造变速器壳的方法，其中，在对壳体进行粗镗削和粗平铣时，供应如压缩空气中油雾的微量润滑。变速器壳是限定多个变速器泄流孔的铸造壳体，所述泄流孔用于在变速器安装在车辆中时从变速器排出变速器流体。在泄流孔处于铸造壳体的中轴线下方的情况下对壳体进行定位，并且在壳体上镗削和平铣多个内孔和表面以形成粗镗削后的壳体。通过泄流孔并通过壳体的钟形端将机加工碎屑吹离被粗镗削的壳体。在将工具退出壳体时，还通过由工具旋转产生的湍流气流将机加工碎屑吹离。
根据本公开的其它方面，镗削和平铣内孔和表面的步骤还可包括通过机加工工具切削头中的内部通道为切削头供应压缩空气和油雾的流动。压缩空气和油雾从切削头喷射，以冷却和润滑镗削工具和平铣工具。通过切削头供应的不含油雾的压缩空气还用于冷却壳体。
铸造壳体可包括钟形端和后端。在切削头位于铸造壳体内时允许压缩空气和油雾流动，在转换工具操作期间在切削头位于壳体外部时禁止压缩空气和油雾流动。在铸造壳体上镗削和平铣多个内孔和多个表面期间和之后，通过壳体的钟形端和泄流孔将镗削和平铣操作期间形成的碎屑吹离被机加工的壳体。
所述方法还可包括机加工出多个基准并在泄流孔处于铸造壳体的中轴线下方的情况下将粗机加工后的壳体定位在所述基准上。使用精镗削和精平铣工具对粗机加工后的壳体进行进一步镗削和铣削，还通过机加工工具切削头为该精镗削和精平铣工具提供压缩空气和油雾。
铸造壳体可包括钟形端和后端。最初以钟形端面向机加工工具刀轴(arbor)的方式对铸造壳体进行定位，随后以后端面向机加工工具刀轴的方式对铸造壳体进行重新定位。随后对铸造壳体的后孔进行镗削和平铣。
对铸造壳体的多个内孔和多个表面进行镗削和平铣以形成粗机加工后的壳体的步骤可由具有工具库的计算机数控机加工中心执行。
对铸造壳体的多个内孔和多个表面进行镗削和平铣的步骤由镗削工具和执行平铣操作的插入式平铣工具(interpolated face milling tool)执行。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在泄流孔处于铸造壳体的中轴线下方的情况下将粗机加工后的壳体定位在多个基准上；在压缩空气/油雾流经精切削工具的情况下，对粗机加工后的壳体进行镗削和平铣，其中，从壳体去除的机加工碎屑由于重力而通过泄流孔下落。
根据本发明的一个实施例，壳体包括钟形端和后端，所述方法还包括：定位壳体，使钟形端面向机加工工具刀轴；重新定位壳体，使后端面向机加工工具刀轴；镗削壳体的后孔。
根据本发明的一个实施例，对铸造壳体的所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣以形成粗机加工后的壳体的步骤是由具有工具库的计算机数控机加工中心执行的，其中，所述方法还包括：旋转切削头，以产生将机加工碎屑吹离壳体的湍流。
根据本发明的一个实施例，对壳体的所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣以形成粗机加工后的壳体的步骤是由直径在205mm与295mm之间的镗削工具和插入式平铣工具执行的。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：定位被机加工的壳体，使多个泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线上方；在泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线上方的情况下，对被机加工的壳体进行铣削；在泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线上方的情况下，对被机加工的壳体进行钻削；在泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线下方的情况下，对被机加工的壳体进行攻丝；定位被机加工的壳体，使泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线下方；使用精镗削操作和精平铣操作对粗机加工后的壳体上的所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣，以形成精机加工后的壳体；通过泄流孔将机加工碎屑吹离被精机加工的壳体。
根据本公开的另一方面，公开一种用于对壳体进行机加工的加工中心，该机加工中心包括固定装置、多个可互换工具和压缩空气/油雾润滑系统。固定装置保持壳体，所述壳体限定有设置在壳体的中轴线下方的多个泄流孔。可互换工具提供用于镗削和平铣壳体的多个孔和表面。在镗削和平铣壳体时，压缩空气/油雾润滑系统对可互换工具进行润滑和冷却，并且还通过泄流孔将机加工碎屑吹离壳体。
根据本公开的与机加工中心相关的其它方面，空气/油雾润滑系统可包括由可互换工具限定的流道。可互换工具包括镗削工具、插入式平铣工具和插入式切槽工具。空气/油雾润滑系统可包括控制器，该控制器在可互换工具位于壳体内部时允许空气/油雾流动，并在工具转换期间禁止空气/油雾流动。在可互换工具从壳体退出之后，空气/油雾润滑系统将机加工碎屑吹离壳体。对于用于对铸造壳体进行机加工的每个不同类型的切削工具，空气/油雾的流量是可调节的并且可以是变化的。
铸造壳体可包括钟形端和后端，机加工中心还可包括适于改变壳体的方位的定位器或耳轴。在镗削和平铣多个内孔和表面时定位器将壳体的钟形端保持为面向机加工工具刀轴，并在镗削和平铣壳体的后孔时将后端定位为面向机加工工具刀轴。
根据本发明的实施例，可互换工具包括用于对壳体的直径在205mm到295mm之间的内表面进行机加工的镗削工具、插入式平铣工具和插入式切槽工具。
根据本发明的实施例，所述机加工中心与精机加工中心相结合，其中，固定装置保持壳体而将所述多个泄流孔限定处于壳体的中轴线下方，所述精机加工中心还包括：多个可互换的精切削工具，用于对壳体的所述多个孔和表面进行精镗削和精平铣，其中，润滑系统在精机加工操作中使用压缩空气/油雾来润滑和冷却所述可互换的精切削工具并通过泄流孔和壳体的钟形端将机加工碎屑吹离壳体。
根据本发明的实施例，所述可互换的工具在不对壳体进行镗削和平铣时旋转，以产生湍流空气流而从壳体去除机加工碎屑。
本公开的以上方面和其他方面将在下面参照附图进行描述。
附图说明
图1是远离后轮驱动变速器壳体和镗削工具的局部分解的侧面正视图。
图2是用于对诸如图1所示的变速器壳体进行机加工的机加工线的一部分的图解视图。
图3是示出了用于对诸如图1所示的变速器壳体进行机加工的方法的步骤的流程图。
图4是将变速器壳体保持处于底部向下的方位的机加工中心的脚轮(trundle)的透视图。
图5是将变速器壳体保持处于底部向下的方位并水平枢转180度的机加工中心的脚轮的侧面正视图。
图6是将变速器壳体保持处于底部向上的方位的机加工中心的脚轮的透视图。
具体实施方式
参照附图公开了说明的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例，这些示例可以以各种和替代的形式实施。附图不一定按比例绘制，可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式实施所公开的构思的代表性基础。
参照图1，示出了后轮驱动(RWD)式变速器的壳体10和镗削工具12，镗削工具12在此还可称为镗削和铣削工具或可互换式工具。工具12具有较大的长度直径比(高达2.5/1)，以利于伸入到壳体10中。此外，CNC机加工中心的主轴用于从承插端(bell end)16伸入到壳体10中，以使镗削工具12的总长度最小化。壳体10具有钟形端16或承插端以及后端18。齿轮组、离合器和变速器的其它部件(未示出)被装配到承插端16中，驱动轴(未示出)被装配到后端18。壳体10的底侧20限定多个泄流孔22和其它开口。提供泄流孔以允许变速器流体在制成的变速器中循环。变速器流体盘24覆盖并包围壳体10的底部。
壳体具有由图1中的“X”指示的中轴线，该中轴线对应于变速器的主轴(未示出)的轴线。
镗削和平铣工具12适于通过快速适配接头(quick connect fitting)26附连到机加工中心(在图2中示出)的刀轴。快速适配接头26限定与轴线X对准的同心流体端口28。压缩空气源和油源通过快速适配接头26连接到工具12，以通过工具12中的内部通道36提供压缩空气/油雾34。空气和油雾的流动可由空气阀38和油阀40单独地控制。通过工具12供应的不含油的压缩空气还可用于冷却部件。接头26、内部通道36、空气源30、油源32、空气阀38和油阀40通常称为润滑系统。
工具12设有多个刀片(cutter insert)42用于对壳体10进行镗削和平铣。刀片42切入壳体10中并产生机加工碎屑44。润滑系统通过引导压缩空气/油雾34通过喷嘴46并到达壳体10的利用刀片42对壳体10进行机加工的区域而冷却壳体和机加工碎屑44。压缩空气/油雾34在机加工操作期间冷却壳体10和机加工碎屑44。压缩空气/油雾34还用于将机加工碎屑44吹离壳体10并通过泄流孔22以及其它开口22(诸如壳体10的钟形端16)。在工具转换期间可单独地控制油阀40和空气阀38，使得两者可关闭以停止喷射空气/油雾34。可选地，在将工具12从壳体10退出时可仅关闭油阀40以减少或去除空气/油雾34中的油。按照这种方式，在不浪费油或不在机加工中心内部喷射油的情况下，可使用压缩空气从壳体10去除机加工碎屑44。还通过旋转着的工具12的螺旋状动作产生的湍流气流将机加工碎屑44吹离壳体10。
参照图2和图3，在图2中示出了机加工线并在图3中提供了描述方法的步骤的流程图。机加工线的第一部分是装载工位52，在装载工位52处将“铸造”的变速器壳体提供到机加工线。变速器壳体10被传输到基准机加工工位54，在基准机加工工位54处在壳体上的这样的位置处机加工出基准表面，即，在该位置处变速器壳体在通过机加工线50时将被固定。
在下一步骤56中，在图4中示出的使壳体10的底侧20面朝下的位置，对壳体进行粗镗削和粗平铣。壳体10的底侧20中的泄流孔22接纳机加工碎屑44，并且由于来自压缩空气的压力以及重力，空气/油雾34通过孔22下落。一些镗削和平铣工具可按顺序插入到壳体10的钟形端16中以完成壳体10的粗镗削和粗平铣。变速器壳体具有直径为205mm与295mm之间的将要被铣削的表面和内孔。由于被去除的大量材料所产生的热，因此之前认为镗削和铣削这样大的表面仅能使用流动冷却。
随后，通过在水平面“H”(在图5中示出)内旋转180°而在机加工中心内将壳体重新定位到图5中示出的位置，以接近壳体10的后端18。粗镗削和粗平铣工具按顺序通过后端18插入到壳体10中，同时通过工具12中的内部通道将空气/油雾喷射到壳体上。再次，从壳体10去除大量碎屑44，并且通过壳体10的底侧20中的泄流孔22去除由工艺产生的以及保留在机加工碎屑44中的大量的热。
随后将壳体输送到58处的多个机加工中心，并通过在竖直平面“V”(在图6中示出)内枢转壳体而将壳体重新定位到图6中示出的壳体10的底侧20中的泄流孔22面朝上的位置。在多个机加工中心处对壳体10的底侧20进行铣削、钻削和攻丝以形成壳体10的端口、通道和其它特征。用于对壳体进行铣削、钻削和攻丝的机加工中心仅去除有限量的碎屑，并且因为去除较少的材料而能够利用MQL系统。
下一步骤是将壳体输送到60处的精镗削和精平铣工位。壳体在竖直平面“V”内枢转到图4中示出的壳体10的底侧20上的泄流孔面朝下的位置，镗削和平铣工具用于在壳体10的内孔和表面上机加工出光滑表面。在工具对壳体10的钟形端进行机加工时，将空气/油雾34引导到壳体上。
在机加工工位内，壳体10在水平面“H”内再次枢转180°到图5中示出的位置。精镗削和精平铣工具12按顺序通过后端18插入到壳体中，同时通过工具12中的内部通道将空气/油雾喷射到壳体上。再次从壳体去除大量碎屑，但这些碎屑的量小于粗镗削和粗平铣操作中去除的碎屑量。碎屑44和空气/油雾34通过压缩空气/油雾和重力而被引导通过壳体10的底侧20上的泄流孔。
在精镗削和精平铣操作之后，将壳体10输送到62处的高压冲洗操作以对壳体10进行清洁并去除任何残留的空气/油雾34和机加工碎屑44。
随后在64处对壳体进行脱水和泄漏测试并在卸载工位66处将壳体从线50卸载。
参照图4，示出了作为组成机加工线50的机加工中心的一部分的耳轴(trunnion)68。图4中的壳体10以底侧20朝下的方式被保持在基准(datum)76上，其中基准76用于将壳体定位在固定装置70或定位器中。在这种位置，泄流孔22处于允许机加工碎屑44和多余的空气/油雾34通过泄流孔22下落的位置，其中泄流孔22设置在中轴线“X”下方。在图4中，示出了内孔72和表面74由镗削和平铣工具(如图1所示)形成。
参照图5，以弧形箭头“H”示出耳轴68，以表示水平枢转运动，其中在该水平枢转运动中壳体被枢转而允许接近壳体10的钟形端或后端。壳体10以底侧20面朝下的方式保持在固定装置70中。
参照图6，与壳体10一起示出了耳轴68，其中示出的壳体10的底侧20面朝上并且设置在中轴线“X”上方。壳体10保持在固定装置70中，并且还示出了孔72和表面74。耳轴68使壳体在由弧形箭头“V”指示的竖直平面内枢转。
上述实施例是具体示例，并没有描述本公开的所有可能的形式。示出的实施例的特征可进行组合以形成所公开的构思的进一步的实施例。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语。所要求保护的范围比实施例具体公开的范围宽，并且包括示出的实施例的变型。

Claims (18)

1.一种制造变速器壳体的方法，包括：
定位铸造壳体，使多个泄流孔处于铸造壳体的中轴线下方；
对铸造壳体的多个内孔和多个表面进行镗削和平铣，以形成被粗机加工的壳体；
通过泄流孔将机加工碎屑吹离被粗机加工的壳体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣的步骤进一步包括：
通过切削头中的内部通道为所述切削头供应压缩空气/油雾；
通过切削头喷射压缩空气/油雾，以冷却和润滑镗削和平铣工具。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，壳体包括钟形端和后端，所述方法还包括：
控制压缩空气/油雾，以在切削头处于壳体内时允许压缩空气/油雾流动，并在工具转换操作期间在切削头处于壳体外时禁止压缩空气/油雾流动；
在对壳体上的所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣的步骤之后，通过被机加工的壳体的钟形端将机加工碎屑吹离被机加工的壳体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在控制压缩空气/油雾的步骤期间，所述方法还包括：在工具退出期间，停用压缩空气/油雾中的油雾部分并继续提供压缩空气流以冷却壳体。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在泄流孔处于铸造壳体的中轴线下方的情况下将被粗机加工的壳体定位在多个基准上；
在压缩空气/油雾流经精切削工具的情况下，对被粗机加工的壳体进行镗削和平铣，其中，从壳体去除的碎屑由于重力而通过泄流孔下落。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，壳体包括钟形端和后端，所述方法还包括：
定位壳体，使钟形端面向机加工工具刀轴；
重新定位壳体，使后端面向机加工工具刀轴；
镗削壳体的后孔。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，对铸造壳体的所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣以形成被粗机加工的壳体的步骤是由具有工具库的计算机数控机加工中心执行的，其中，所述方法还包括：
旋转切削头，以产生将碎屑吹离壳体的湍流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对壳体的所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣以形成被粗机加工的壳体的步骤是由直径在205mm与295mm之间的镗削工具和插入式平铣工具执行的。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
定位被机加工的壳体，使多个泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线上方；
在泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线上方的情况下，对被机加工的壳体进行铣削；
在泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线上方的情况下，对被机加工的壳体进行钻削；
在泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线下方的情况下，对被机加工的壳体进行攻丝；
定位被机加工的壳体，使泄流孔处于被机加工的壳体的中轴线下方；
使用精镗削和精平铣操作对被粗机加工的壳体上的所述多个内孔和所述多个表面进行镗削和平铣，以形成被精机加工的壳体；
通过泄流孔将机加工碎屑吹离被精机加工的壳体。
10.一种用于对壳体进行机加工的机加工中心，包括：
固定装置，保持壳体，所述壳体限定有多个泄流孔，其中，所述多个泄流孔被定位在壳体的中轴线下方；
多个可互换工具，用于对壳体的多个孔和表面进行镗削和平铣；
润滑系统，在对壳体进行镗削和平铣时，使用压缩空气/油雾来润滑和冷却所述可互换工具，并通过所述泄流孔将机加工碎屑吹离壳体。
11.根据权利要求10所述的机加工中心，其中，所述润滑系统包括由所述可互换工具限定的流动通道。
12.根据权利要求10所述的机加工中心，其中，所述可互换工具包括镗削工具、插入式平铣工具和插入式切槽工具。
13.根据权利要求10所述的机加工中心，其中，润滑系统包括控制器，所述控制器在可互换工具处于壳体中时允许压缩空气/油雾流动，并在工具转换期间禁止压缩空气/油雾的油雾部分流动。
14.根据权利要求13所述的机加工中心，其中，在可互换工具从壳体退出时，压缩空气/油雾被限制为将机加工碎屑吹离壳体的压缩空气流。
15.根据权利要求10所述的机加工中心，其中，壳体包括钟形端和后端，机加工中心还包括：
定位器，适于改变壳体的方位，其中，在对所述多个孔和表面进行镗削和平铣时所述钟形端面向机加工工具刀轴，其中，在对壳体的后孔进行镗削时所述后端面向机加工工具刀轴。
16.根据权利要求15所述的机加工中心，其中，所述可互换工具包括用于对壳体的内表面进行机加工的直径在205mm与295mm之间的镗削工具、插入式平铣工具和插入式切槽工具。
17.根据权利要求10所述的机加工中心，所述机加工中心与精机加工中心相结合，其中，固定装置保持壳体而将所述多个泄流孔限定为处于壳体的中轴线下方，所述精机加工中心进一步包括：
多个可互换的精切削工具，用于对壳体的所述多个孔和表面进行精镗削和精平铣，其中，润滑系统在精机加工操作中使用压缩空气/油雾来润滑和冷却所述可互换的精切削工具，并通过泄流孔和壳体的钟形端将机加工碎屑吹离壳体。
18.根据权利要求10所述的机加工中心，其中，所述可互换的工具在不对壳体进行镗削和平铣时旋转，以产生湍流空气流而从壳体去除碎屑。
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