硫化机曲柄齿轮加工工艺的研究

吴延群

山东冶金机械厂有限公司 山东淄博 255000

1 综述

曲柄齿轮是机械式硫化机主传动机构中的重要零件之一，具有开启和闭合上模的作用，通过左右连杆承担硫化过程的张模力。其强度、刚度及加工精度极大的影响着硫化机的使用寿命。由于曲柄齿轮是左右对称使用，要求左右曲柄齿轮必须同步回转，为此在曲柄齿轮上设计φ25H7死点销孔，作为加工、安装基准。由于曲柄齿轮轴颈与内孔偏心距较大，左右齿轮的安装基准必须统一，所以按照一般的加工工艺很难保证曲柄齿轮的使用要求。曲柄齿轮加工工艺的研究是本次讨论的重点。

2 曲柄齿轮的使用要求及工艺分析

由于曲柄齿轮左右对称使用，左右连杆的死点位置必须在同一位置，这就要求曲柄齿轮不但回转必须同步，而且基准点必须左右统一，不准存在较大误差，一般控制在0.05mm之内。根据使用要求，必须在曲柄齿轮上设计定位位销孔及死点定位销孔，来保证左右曲柄齿轮的同步性。为了保证基准同一，工序的安排至关重要，加工顺序不能随意改变。毛坯粗车调质处理后，首先精车内孔、外圆及左右端面（偏心轴除外）。第二，在数控镗床上按照内孔及端面找正，加工偏心轴及各定位销孔[1]。第三，两件曲柄齿轮利用内孔心轴及定位销、螺栓把合在一起，两件齿轮大平面贴合在一起，紧固。第四，在滚齿机上将两件把合在一起的曲柄齿轮进行滚齿，这样就能保证两件曲柄齿轮的基准同一。第五，两件齿轮做配对标记、拆分，装配时安装在同一台设备上既可保证左右齿轮的同步性。具体加工工艺如下：（1）铸毛坯（退火转机）（2）钳工：以毛坯内孔为基准，检查毛坯，划外圆、内孔、偏心轴线及各部加工线。（3）C5231：按线严格找正，粗车外圆、内孔底面各加工面，返头以底面为基准，粗车φ1750x140，内孔右侧面车至R380，各部均留8-10mm余量；（4）T6216：以底面为基准，粗铣尺寸213、162留5-6mm余量，以内孔为基准，粗镗φ356偏心轴，留10mm余量。（5）热：调质处理HB220-240。（6）C5231精车各部至尺寸要求（保证两侧面技术要求）。（7）2A637：以内孔为中心，找平端面，精镗φ356偏心轴及端面，保证偏心尺寸680的要求，按尺寸钻铰3-φ35、φ25定位销孔。（8）钳：利用芯轴定位套及各定位销，两件把合在一体，将两大平面贴合。（9）ND-5（3.3 米滚齿机）： 精制齿 m=18，z=101（注意防变形措施）。（10)钳：将两件齿轮分开，打配对标记，划4-M24孔线。(11)钻攻4-M24孔。

3 工装设计

根据工艺分析，曲柄齿轮偏心轴的加工需在数控镗床上加工，并且一次性装夹完成三个销孔及偏心轴的加工，由数控程序保证销孔与偏心轴的相对位置，这样才能保证曲柄齿轮配对后定位基准一致。三个销孔的加工利用钻头、铰刀即可完成。但偏心轴的加工必须设计工装，实现刀具旋转来完成偏心轴的加工。

根据曲柄齿轮的结构特点及使用要求，要完成配对加工齿形必须设计定位心轴及定位销，通过心轴及定位销，可以实现两件曲柄齿轮偏心轴轴线的重合，为齿形的加工做好准备。

4 曲柄齿轮偏心轴的装夹及镗削加工

4.1 工件的装夹

根据工艺分析，利用数控镗床加工曲柄齿轮偏心轴，这就要求齿轮的装夹要牢固，不允许在加工过程中出现震动等不稳定现象的发生，这样会影响偏心轴的加工精度。所以，首先在镗床回转台上放置方箱，利用螺栓、压板与回转台把合一体，然后将齿轮与方箱把合在一起并紧固。在齿轮装夹过程中必须保证齿轮端面（车削基准面）与水平面垂直，否则，加工出的偏心轴轴线与齿轮内孔轴线不平行，造成废品。这样即可完成齿轮的装夹。

4.2 曲柄齿轮偏心轴镗削加工

要完成齿轮偏心轴的镗铣削加工，必须具备下列条件：可实现自动走刀。

可实现径向调节刀具位置。

可调节刀具旋转速度。

满足上述条件即可完成偏心轴的加工，自动走刀有两种方式，一种为镗床滑枕移动，另一种为回转台移动。这两种移动方式均可以由加工程序来控制，走刀速度可设定G代码参数，达到理想状态。根据毛坯余量大小来确定通过几次加工来完成，每次加工的吃刀量即可确定，吃刀量的调节可通过调节刀柄位置来实现。刀具转速可由加工程序来控制，通过设定G代码参数来实现，根据实际加工的表面粗糙度来调节转速及吃刀量。

4.3 切削用量的选择

合理选择切削用量，可以充分发挥机床的功率(Km)、机床的运动参数(n、f、Vf)、冷却润滑系统、操作系统的功能，可以充分发挥刀具的硬度、耐磨性、耐热性、强度及刀具的几何参数等切削性能，可以提高产品的加工质量、效率，降低加工成本，确保生产操作安全。根据曲柄齿轮材料选择如下切削用量：

(1)切削速度Vc ：100-200m/min

(2)切削深度ap ：0.05-10mm

(3)进给量f ：0.1-0.3mm

4.4 刀具选择：根据现有条件及滑块材料选择：YW 通用硬质合金刀具。

5 结语

根据硫化机曲柄齿轮的结构特点，通过对曲柄齿轮的加工工艺分析，确定设计特殊工装，利用特殊工装实现零件的准确定位及牢固装夹，实现了曲柄齿轮偏心轴的镗削加工，通过配对加工齿形，实现硫化机两侧齿轮的同步回转的要求。这不但提高了生产效率，节约了生产成本，而且更主要的是保证了零件的加工精度及表面粗糙度的技术要求。也为我们对特殊工件的加工积累了宝贵经验。