加工变速箱壳体孔系的刀具设计

    变速箱壳体孔系的加工是汽车、拖拉机生产中经常遇到的典型工艺难题。由于毛坯生产工艺的限制，预制孔的余量不易控制，常常给后续机加工工序造成困难。由于产品使用性能对变速箱壳体孔系加工的尺寸精度、形位精度和表面质量提出了较高要求，同时为了降低生产成本，工艺设计时又需要简化工艺，减少工序，因此开发高精度、高效率、低成本的变速箱壳体孔系加工刀具十分重要。 
     我们在研制手扶拖拉机变速箱壳体两面孔系加工组合机床时，设计了粗加工用套料刀具，较好解决了预制孔余量不均匀(局部余量过大)影响加工精度的问题，通过粗、精加工两道工序即可完成变速箱壳体两面孔系的全部加工，加工精度达到或超过了产品要求。
            

                       图1 孔系加工要求
              

                         图2 套料刀具结构
　　1 变速箱壳体孔系的加工要求 　　
　　根据用户要求，需用两道工序完成手扶拖拉机变速箱壳体两侧面全部孔系的粗、精加工。孔系加工要求见图1。加工后，各孔尺寸精度要求均为H7，1、3、4、5孔两侧同轴度要求为0.04mm，2孔的同轴度要求为0.015mm，各孔圆度要求均为0.013mm。为减小毛坯预制孔加工余量不均(单边加工余量可达12mm)对加工精度的影响，在工艺安排上采用套料刀具进行粗加工和半精加工，采用镗孔工艺进行精加工，同时对套料刀具的结构进行了改进。 　　
　　2 套料刀具的结构改进 　　
　　图2所示套料刀具的基本结构与普通套料刀具类似，但对刀齿排列和刀齿结构进行了改进。若套料刀具齿数过多，将限制有效容屑空间，影响刀具的单齿强度和刚性；若刀具齿数过少，则工作齿数减少，将影响切削用量和生产效率。为此，我们根据被加工孔的直径范围(Ø35～90mm)选用了适当的刀齿数。为减小刀具加工时的轴向抗力，在保证刀齿强度的前提下，刀具的单齿宽度应尽可能减小，为此选取刀具单齿宽度为5mm。为减小主切削刃的工作负荷，增加刀齿工作时的稳定性，每个刀齿除端面切削刃外，在刀齿内外两侧端面均留有副切削刃。为保证刀齿工作齿侧与已加工表面之间留有适当间隙，以减少刀齿侧面与工件表面的摩擦，在刀齿内外两侧轴向磨出倒锥。为增加刀齿耐磨性，刀齿材料采用硬质合金。刀体材料则采用45钢。 　　
　　3 加工特点 　　
　　采用套料→精镗的工艺路线以及经结构改进的套料刀具对脆性材料壳体类零件进行通孔加工，具有以下优点：①与原工艺路线(粗镗→半精镗→扩孔→精镗等)相比，可简化加工工序，降低生产成本，提高生产效率2倍以上；②与原加工方法相比，套料加工的轴向抗力较小，切削更为稳定，可避免因超负荷加工造成机床损坏，这一点对于组合机床尤其重要；③套料刀具属多刃孔加工刀具，集成了钻头、切槽刀、扩孔钻、镗刀等多种刀具的特点，加工效率高(尤其对于毛坯预留余量不均的工件)，加工工艺性好，刀具结构简单，耐用度高(个别刀齿非正常损坏后刀具仍可正常工作)，在系统刚性良好的前提下，可保证较高孔加工精度(直线度0.01mm，圆度0.01mm，同轴度0.01mm，表面粗糙度可达6级)；④套料刀使用过程中无需切削液；由于切除金属量得到控制，粉尘明显减少，有利于环境保护及改善工作条件；⑤若工艺需要，该套料刀具还可与扩孔钻或倒角刀等组合使用；通过对其结构作进一步改进，还可适用于无预制孔的加工情况。 　　
　　套料→精镗工艺以及改进型套料刀具的采用对于箱体孔系的加工提供了新的实现途径，尤其适合于毛坯预制孔加工余量大、零件加工精度要求高的壳体类零件孔加工，具有广泛的推广和应用价值。