加工卡爪弧齿的工艺方法革新

加工卡爪弧齿的工艺方法革新

赵春江

ProcessCraftImprovementofMachiningClawArcToothofScrollChuck

赵春江ZHAOChun-jiang曰王旭元WANGXu-yuan曰王荣华WANGRong-hua（内蒙古机电职业技术学院，呼和浩特010070）（InnerMongoliaTechnicalCollegeofMechanics&Electrics，Hohhot010070，China）

摘要院针对三爪自定心卡盘卡爪弧形齿原加工中存在的问题，提出卡爪弧形齿铣削加工工艺的具体实施方案。实践证明，改进后的加工方法，获得良好的加工质量，满足多品种卡爪弧形齿的加工要求，生产率高，降低产品成本，减轻劳动强度，具有良好经济性。

Abstract:Accordingtotheproblemsofgeneralscrollchuckoftheoriginalmillingclawarctoothduringprocess,thispaperputsforwardaconcreteimplementationschemeofmillingclawarctoothprocessingtechnology.Practicehasproved,aftertheimprovementoftheclawarctoothprocessingmethod,itobtainsgoodprocessingquality,satisfiestheprocessingwithmanyvarietiesoftheclawcurvedtooth,hashighproductivity,reducesproductcost,reduceslaborintensityandachievesthegoodeconomicperformance.

关键词院三爪自定心；卡盘；卡爪弧形齿；工艺改进

Keywords:three-jawself-centering；scrollchuck；clawarctooth；processimprovement

中图分类号院TG54文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）02-0047-020

引言卡爪（如图1）是机床卡盘的关键零件，弧形齿加工是一道重要加工环节，在小批量生产中采用的传统加工方法存在着生产效率不高，零件质量差，劳动强度大，作业环境恶劣等问题，成为大批量生产大规格机床卡盘的瓶颈工序。

1卡爪加工缺陷分析通过几个批次的生产追踪调研，找出卡爪弧形齿加工工序中存在的三个突出问题：废品率高；加工时间长，加工效率低；操作者的劳动环境恶劣，工作强度大。

在小批量生产的1190件卡爪中，弧形齿加工工序就出现122件卡爪超差现象，不合格品率超过10%以上，针对这种情况，首先从卡爪弧形齿加工过程中出现的不合格项目进行分析研究，找出造成卡爪弧形齿缺陷的主要因素。如图2和表1所示，尺寸误差超差、齿弧形状不均匀是卡爪弧形齿的主要缺陷，两项造成的不合格品数占总数的82.8豫。

2主要缺陷项原因分析

卡盘卡爪弧形齿内侧圆弧和外侧圆弧的原加工方法是用车削加工，具体加工方法如下：卡爪安装在由车床小刀架改制的夹具上，单次装夹一个工件，主轴花盘上固定一个刀盘，刀盘内圈上、外圈上分别固定夹持四个刀头和六个刀头。加工卡爪时，首先，主轴以800r/min的转速旋转，操作者摇小滑板刀架手柄，利用外圈刀盘手动进刀，进行车削卡爪弧形齿内侧圆弧表面加工，完成一个内侧圆弧后，退刀，再转动中滑板手柄，使得中滑板带动卡爪前移一个齿距，接着再次转动小滑板刀架手柄进刀，加工另一弧形齿内侧圆弧，这样依次加工完全部弧形齿内侧圆弧后，再利用内圈刀盘，采用相同方法加工弧形齿外侧圆弧。一共9个卡爪弧形齿，加工完所有齿弧，卡爪需往返18次，同时各进行18次进刀、退刀，卡爪弧形齿加工工序的单件制造工时达55min。

对卡爪弧形齿原车削加工工序现场具体分析表明，操作繁琐，单件工时耗时长，生产效率低；操作者手动进刀切削齿坯，常造成卡爪弧形齿齿廓形状加工误差超差；中滑板带动卡爪前移，逐个加工弧形齿，而中滑板手轮刻度盘一格就是0.05mm，保证两齿间距10依0.02mm尺寸精度较难（如图3）；由于车削卡爪弧形齿时，机床无冷却润滑系统，齿面粗糙度Ra1.6滋m难以保证，且刀具耐用度低，磨损严重；最后，整个卡爪弧形齿车削过程是操作者手动加工，劳动强度大，作业环境恶劣。

3改进对策及关键部件结构特点

卡盘卡爪弧形齿加工工序改进对策，如表2所示。

根据改进对策拟定的具体改进措施，确定铣削加工卡爪弧形齿方案，重新设计制造工艺装备。卡爪铣齿弧专用机床基本构件包括床身、主轴箱、法兰盘、弧形齿铣刀盘、液压夹具以及冷却系统等部件组成。如图4所示。

机床床身以及主轴箱箱体均为铸件，主轴由三相异步电动机驱动，从而带动法兰盘、弧形齿铣刀盘旋转，刀盘内、外圈上的铣刀刀排间距依据卡爪两弧形齿间的设计尺寸，由一蜗轮蜗杆副机构相对转动内圈、外圈刀盘来调整；工作台安装液压夹具，一次可以装夹两块卡爪，工作台导轨与床头主轴方向成85毅角，防止加工时无退刀空间，卡爪齿弧与刀头互相干涉，出现不完整弧形齿，造成废品；机床开动后，刀盘分4次进刀，螺旋展成将卡爪齿弧铣出，单件制造工时仅需2min。

弧形齿铣刀盘是整台机床的关键部件之一，主要由内圈刀盘和外圈刀盘等部件组成，其刀盘外形尺寸较大，内部结构复杂，设计中数据较多，且需反复计算和调整。弧形齿铣刀盘整体特点为：刀齿齿数多，走刀量大，排屑性能好，加工效率高，保证零件精度。铣齿刀盘直径为准600mm，由于受铲齿机床规格以及淬火盐浴炉尺寸大小的限制，不论从加工难度，还是制作成本等方面考虑，铣齿刀结构不取整体设计，而是采用装配式结构设计。制订其加工工艺的关键点有：淤弧形齿铣刀刀体的加工精度。由于18个高速钢刀头和36个高速钢刀头分别在刀盘内圈、外圈上沿两条阿基米德螺旋线排列，相对加工位置精度较高，加工时，采用粗加工和精加工工序划分原则。粗加工按钳工划线，在插床进行各装刀孔的外形加工，在数控镗铣加工中心上精加工，确保各装刀孔在阿基米德螺旋线排列的一致性，即位置精度。

于弧形齿铣刀刀头的切削余量等分精度。由于刀头各刀面在装配后无法修磨和调刀，因此，需配套制造大、小对刀盘。该部件的定位块高度差等分精度，可在坐标镗床加工保证，并且加工后，及时在工作台上用百分表检测。

盂弧形齿铣刀刀头齿形加工精度。弧形齿铣刀的刀头齿形在淬火前的留量对盘铣刀的铲磨及使用影响很大。留量小，齿形铲磨不出来，留量大，铲磨时间长，又由于铲齿机床没有冷却装置，在无冷却液的情况下，极易使刀齿过烧，直接影响加工工件的精度和刀具的使用寿命，故热处理工艺要求较高。另外，铣刀齿形精度是在铲齿机床上精密铲磨，并通过专用对刀样板测量来保证的。

榆保证弧形齿铣刀装配安全和使用可靠性。装配时，将弧形齿铣刀盘扣放在校对刀盘上，调出各刀头的伸出高度，使其切削量分配均匀，同时注意以下几点：1）楔块一定压紧，并保证刀体底面与楔块下面间隙为1~2mm，如小于1mm，刀头不易压紧；如大于2mm，楔块接触面小，对铣刀强度有很大影响。2）镶入刀头时，首先检查刀盘的刀头插孔定位面是否清根；在镶入刀头过程中，应使用紫铜棒轻轻敲击，因淬火后的刀头硬度高，脆性大，不宜用钢棒。3）装配后，检查刀头跳动是否符合留量要求，如发现过偏或留量过大，可卸换刀头，重新选装。总之，刀头镶入刀体后应牢固可靠，不得松动，并保证各刀头间的安装精度。

4改进效果采用铣削加工卡爪弧形齿工序改进方案，第一批投产卡爪数量1080块，第二批投产卡爪数量2100块，两批总共3180块；如按照原车削卡爪弧形齿加工方法，3台车床，“两班倒”工作制（24h），仍需40多个工作日才能完成；而采用新的加工方法，1台专用铣床，“正常班”工作制（8h），只需10d即可完成，工作效率提高显著，卡盘卡爪弧形齿废品减少，另外，操作者的劳动强度大大降低，企业综合效益取得明显提升，如表3所示。

5结语通过几个批次的生产，改进后的卡盘卡爪弧形齿加工工艺方法取得明显效果，达到提高产品合格率，减轻劳动强度，提高工作效率，大大降低生产成本的目的，使公司获得了较大的经济效益和社会效益。目前，铣削卡爪弧形齿加工方法已正式纳入公司卡盘卡爪制造工艺，并为其他类似零件加工的提供参考。

参考文献院[1]现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.[2]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2011.[3]李志乔.铣削加工速查手册[M].北京：机械工业出版社，