① 半轴孔的加工。BE差速器壳体半轴孔产品的要求是φ260+0.033,表面粗糙度的要求是R5,相当于Ra1.6。MA差速器壳体半轴孔产品的要求为φ250+0.033,表面粗糙度为R6.3,相当于Ra2,孔径的公差要求基本一样,但就表面粗糙度而言,BE差速器壳体的要求更严,我们分析了MA半轴孔的切削参数,n=1500r/min,ap=0.5mm,f=0.25 mm/r,更改切削参数保持n 和ap不变,减小f。我们试验不同的切削参数,最终将MA的进给量由0.25mm降低到0.18mm时,刀具加工到寿命时表面粗糙度为R4.5,能满足粗糙度的要求。
② 轴承颈的加工。轴承颈的直径MA和BE差速器壳体是一样的产品要求,均是φ38+0.027,但是表面粗糙度的要求BE是R5,MA是R6.3,根据对半轴孔的加工试验,轴承颈的要求是可以达到的。
③ 法兰面的加工。加工带8个螺纹孔的BE差速器壳体法兰面有两个特点,一是断续切削,二是加工的长度长达20mm。现有的设备是卧式数控车床,且为干式切削,于是我们设计了两套工艺方案:第一套按常规工艺在精车前钻孔、攻丝;第二套工艺方案是在精车后,钻孔、攻丝。
② 数控加工程序的编制与调试:对BE差速器壳体和两种BE齿圈各道工序的零件进行 NC程序的编制,涉及的系统有FANUC、NUM和Siemens三种;涉及数控机床12台,分别来自日本、法国和德国。
(2)夹具设计
① OP40,通过设计如图6所示MA和BE差速器壳体共用的V型块1、2,压板8和V型压块5来实现换型后,夹具精度不用调整。仅通过更换轴向定位块3、轮廓支承4和压紧板6,来满足两种轴向尺寸、高度尺寸和轮廓差异较大的MA和BE 差速器壳体的定位和夹紧。
图6 OP40中MA和BE差速器壳体的夹具设计
② OP70是差速器壳体加工的关键工序, 该夹具的设计采用高度集中的分布方案,以便留出足够的空间,使夹具6个方向能很好地布置,该设备采用的是德国ROHM公司设计的夹具。原设计仅适用Sφ77的MA差速器壳体,而Sφ84的BE差速器壳体厚度比其大12mm,无法使用,由于国内坐标磨床的功能限制,在国内无法制造该夹具。我们通过三维模拟、重新设计OP70的夹具,在德国ROHM夹具的基础上进行改造,将如图7所示的夹具固定座板1的厚度减少12mm,将夹具的导向杆2延长12mm,重新设计制造导向杆2、夹紧卡爪3、滑块4、定位块5和夹紧块6。
图7 OP70差速器壳体的夹具设计
(3)刀具设计
① OP40的刀具设计:OP40是一台三工位的数控组合机床,分别为011/012/013工位。013工位是球面加工工位,刀具采用的结构是曲柄连杆机构,当刀杆上的旋转点下降到球心的位置后,通过机床伺服电机推动刀具的曲柄连杆机构运动,完成球面的粗加工(如图8)。我们重新设计了如图9所示的共用的刀体,简化了换型,不同品种间仅更换不同的刀夹即可。
图8 013工位,粗加工球面
图9 重新设计的共用刀体
② OP70的刀具设计:在保证Z轴工作行程不变的前提下,使传动楔块的角度由原来的18°增大到21°43′,使其工作时的径向行程由15.5mm增大到19mm,剩下的3.5 mm由BE镗刀头来补偿,即将BE刀头比MA的刀头径向尺寸大1.75mm, 实现了MA和BE差速器壳体的共刀体生产(如图10)。
图10 MA和BE差速器壳体实现共刀体生产
(4)自动化设计
① FANUC系统:FANUC0i系统采用直接选择加工程序的方式实现不同品种零件控制程序的选择,FANUC18i系统采用旋钮开关选择加工程序的方式实现不同品种零件控制程序的选择。
② Siemens840D系统:Siemens840D系统分别采用直接选择加工程序的方式和用旋钮开关实现不同品种零件控制程序的选择。