行星輪內(nèi)孔硬車節(jié)圓夾具設(shè)計(jì)

廣東省佛山市南海誠(chéng)志齒輪廠 （528222） 許一帆

我廠為國(guó)內(nèi)外不同的客戶生產(chǎn)幾十種行星輪，這些行星輪結(jié)構(gòu)相似（見圖1），均為直齒齒輪，表面滲碳處理，表面硬度60HRC左右，精度要求7～8級(jí)，而模數(shù)、齒數(shù)和壓力角則不盡相同。行星輪內(nèi)孔的熱后精加工是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵一步，此前我廠采用齒形定位磨削內(nèi)孔的加工方法，加工時(shí)間長(zhǎng)，成為制約生產(chǎn)效率的瓶頸，為此決定改用內(nèi)孔硬車的加工方法，以提高效率，因而需要滿足硬車要求的節(jié)圓夾具。

圖1

1.硬車節(jié)圓夾具的技術(shù)要求

由于硬車的切削力和工件轉(zhuǎn)速都比磨削要高，所以不能簡(jiǎn)單將磨削節(jié)圓夾具移植到車削上。比較磨削節(jié)圓夾具，硬車節(jié)圓夾具還應(yīng)滿足以下的要求。

（1）平衡因高速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的離心力，保證有足夠的夾緊力。

（2）結(jié)構(gòu)上要相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱，避免高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因偏心產(chǎn)生振動(dòng)。

（3）夾持元件可以調(diào)整，方便找正。

（4）要有一定的通用性，確保夾具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

2.硬車節(jié)圓夾具的原理和結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述要求并結(jié)合本廠設(shè)備及加工能力，設(shè)計(jì)制造了如圖2所示的硬車節(jié)圓夾具。其原理是夾具主體通過三個(gè)與工件相嚙合的夾持齒輪將工件定位并夾緊。

夾具主體是一個(gè)精密的膜片式卡盤，其定心精度可達(dá)0.005mm，常應(yīng)用于定心要求高的使用場(chǎng)合。有關(guān)膜片式卡盤的介紹，很多文章和書籍已作了詳細(xì)的說(shuō)明，這里不再贅述。為了減少加工難度、降低制造成本和縮短制造時(shí)間，根據(jù)本廠車床的型號(hào)，選購(gòu)了專業(yè)廠家生產(chǎn)可平衡離心力的高速膜片式卡盤，這種卡盤的安裝接口與普通的液壓卡盤完全一致，不需任何改造便可以直接安裝到車床上。

圖2

滑塊座2以端面齒與膜片式卡盤1的卡爪座上端面齒相互嚙合定位，通過螺釘和膜片式卡盤中的T形螺母， 固定在膜片式卡盤1上?；瑝K3可以沿著滑塊座2上的導(dǎo)向槽作徑向移動(dòng)，以便找正。當(dāng)移動(dòng)到合適的位置后，鎖緊螺釘可將滑塊3固定在滑塊座2上。通過調(diào)整滑塊座2和滑塊3的安裝位置，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整夾持齒輪4與工件之間的中心距，以適應(yīng)不同齒輪的裝夾。

夾持齒輪4具有與工件相同的模數(shù)和壓力角，可以繞滑塊3上的安裝軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，鎖緊螺母5之后，固定在滑塊3上。通過夾持齒輪4裝夾工件的好處在于可以?shī)A持任意齒數(shù)的工件，又不會(huì)破壞夾具的平衡，盡管卡盤1只有三個(gè)均布的卡爪座，當(dāng)需要加工齒數(shù)非3的倍數(shù)的工件時(shí)，只需轉(zhuǎn)動(dòng)夾持齒輪4，使之與工件無(wú)間隙嚙合即可。另一方面，由于被鎖死在滑塊3上的夾持齒輪4與工件是同輪齒咬合的，因此不需太大的夾緊力就可以避免工件在車削過程中發(fā)生打滑的現(xiàn)象。

3.夾具的制造要點(diǎn)

（1）由于工作時(shí)不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，滑塊座用中碳合金鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理。必須確保端面齒的精度，有條件時(shí)最好磨削加工，若不能精確加工時(shí)，應(yīng)與卡爪座配研。

（2）滑塊同樣用中碳合金鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，但安裝軸頸處作高頻淬火處理，提高使用壽命。保證安裝軸徑與裝配基準(zhǔn)面的垂直度不大于0.01mm，三個(gè)滑塊的安裝軸頸的外徑尺寸必須一致。

（3）為了提高耐用度，夾持齒輪由20CrMnTi制造，表面滲碳處理，表面硬度58～60HRC，采用磨齒的工藝。夾持齒輪的精度要盡可能高，尤其要控制好齒圈徑向跳動(dòng)，同時(shí)又要保證三個(gè)夾持齒輪的齒厚盡可能一致。此外，內(nèi)孔尺寸也應(yīng)盡可能一致。

4.夾具的使用方法

根據(jù)要加工的工件，選用相應(yīng)的夾持齒輪和支靠座。支靠座安裝好后，精車支靠座的支靠面，保證支靠面的端面跳動(dòng)。然后，進(jìn)行夾持元件的調(diào)整，調(diào)整方法有兩種。

（1）在安裝夾持齒輪前，用百分表對(duì)滑塊上的安裝軸頸進(jìn)行找正。

（2）將夾持齒輪裝好，夾上標(biāo)準(zhǔn)工件，對(duì)工件內(nèi)孔進(jìn)行找正。

調(diào)整好的節(jié)圓夾具的使用跟液壓卡盤相同。當(dāng)夾持齒輪磨損后，旋轉(zhuǎn)至未用過的輪齒，可以繼續(xù)使用。

5.結(jié)語(yǔ)

此夾具完全滿足產(chǎn)品的加工精度，而且生產(chǎn)效率大為提高，以加工φ30mm、長(zhǎng)20mm的內(nèi)孔為例，經(jīng)測(cè)算，硬車的機(jī)動(dòng)時(shí)間僅需6s，加上裝夾、測(cè)量等的輔助時(shí)間，也只是十幾秒，而磨削卻長(zhǎng)達(dá)2min，效果非常明顯。更換夾持齒輪和支靠座，經(jīng)簡(jiǎn)單調(diào)整即可加工不同的齒輪，具有一定的通用性。此外，將夾持齒輪造成斜齒，還可以應(yīng)用于斜齒輪的光孔加工。