摘要：對齒輪安裝槽的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，通過對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、鑄造工藝和機(jī)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，大大降低了齒輪槽的加工難度，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率。

1.齒輪槽在加工零件上的位置結(jié)構(gòu) 　　

本公司生產(chǎn)的2245采煤機(jī)搖臂殼體內(nèi)腔，有一個(gè)齒輪安裝槽需要加工（見圖1）。搖臂殼體的材質(zhì)為鑄鋼25MnNi，齒輪的安裝空間是直徑為330mm、寬60mm的非常窄小的圓弧槽，整個(gè)槽都要進(jìn)行加工。安裝齒輪的軸孔最小直徑為70mm，而且其一端是盲孔。

2.加工難點(diǎn)分析 　　

現(xiàn)有加工中存在以下幾方面問題：①刀具安裝困難。由于軸孔太小，僅為φ70mm，刀具無法直接從φ70mm孔進(jìn)入，只能從臨近孔安裝刀具，存在安裝空間小、視線不好以及對刀具的緊固和調(diào)整困難等問題。②現(xiàn)有殼體的齒輪槽鑄造時(shí)沒有鑄出，槽只能用加工的方法挖出，加工量大。③由于軸孔直徑70mm限制了刀桿的直徑，加工時(shí)鏜刀伸出165mm太長，刀桿太細(xì)，容易打刀，因此切削時(shí)背吃刀量小且速度低，加工效率非常低。④由于槽的寬度僅有60mm，且沒有鑄出，用普通鏜刀加工無法退刀，如果用尖刀挖出，因槽太深，吃刀量小、速度低，加工十分困難，所以不可取。

3.現(xiàn)有加工方法 　　

根據(jù)車間現(xiàn)有的加工裝備，無法在保證圖樣要求的情況下，按期完成任務(wù)。因此，車間采用從側(cè)面進(jìn)行銑開的方法，把槽的空間從側(cè)面挖出來，然后再用一塊蓋板焊上。加工焊接后的情況如圖2所示。這樣加工效率雖然高，但是破壞了殼體本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)可能因焊接缺陷而造成殼體滲油或漏油，給殼體質(zhì)量帶來隱患。

4.工藝分析 　　

查閱裝配圖樣，發(fā)現(xiàn)此處裝配一個(gè)直徑為320mm、齒寬為20mm的齒輪，該槽為齒輪的旋轉(zhuǎn)空間，對精度的要求并不高，如果不影響齒輪旋轉(zhuǎn)，那么直接鑄造出來更加經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，但是考慮到搖臂殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸比較大，齒輪安裝槽的半徑方向和輪齒的間隙僅為5mm，如圖3所示，同時(shí)因鑄造工藝手段的限制，鑄造尺寸不會像加工尺寸那樣準(zhǔn)確，而往往會在鑄造過程中出現(xiàn)尺寸偏差、鑄造缺陷等問題，導(dǎo)致殼體加工后，齒輪裝配困難，因此僅靠鑄造保證該處空間尺寸符合圖樣要求，還存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此為了保證尺寸達(dá)到圖樣要求，應(yīng)該對該處進(jìn)行刀檢。刀檢的優(yōu)點(diǎn)在于加工余量有限、保證尺寸準(zhǔn)確。為了保證刀檢順利進(jìn)行，盡量減少刀檢的加工量，在機(jī)加工時(shí)通過對毛坯劃線工序的控制，進(jìn)一步保證安裝槽徑向尺寸，進(jìn)而通過粗加工、刀檢達(dá)到圖樣要求。

5.齒輪安裝槽加工解決方案 　　

（1）圖樣設(shè)計(jì)的改進(jìn)：鑒于齒輪安裝槽的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性以及加工的工藝性，和研發(fā)人員進(jìn)行溝通，在研發(fā)人員的認(rèn)可下，將安裝槽的尺寸加工改為刀檢。 　　

（2）鑄造工藝的改進(jìn)：通過更改鑄造工藝，制作分體的型芯，考慮型砂的收縮率，保證鑄造尺寸，選用合適的型砂，避免粘砂造成清砂困難?？刂畦T造表面精度，將齒輪槽尺寸鑄造出來，使槽的尺寸和表面精度在鑄造之后，盡量達(dá)到圖樣設(shè)計(jì)要求。 　　

（3）利用劃線工序保證齒輪安裝槽位置尺寸：為了進(jìn)一步保證齒輪安裝槽鑄造位置尺寸，使其符合圖樣要求，在粗加工劃線時(shí)，對搖臂殼體進(jìn)行合理的余量分配。在保證搖臂殼體主要尺寸達(dá)到圖樣要求的情況下，兼顧保證齒輪安裝槽的尺寸符合圖樣要求。 　　

（4）加工方法的改進(jìn)：為了進(jìn)一步保證齒輪安裝槽尺寸符合圖樣要求，對該槽進(jìn)行刀檢。

6.刀檢 　　

（1）刀具材料的選擇：因加工齒輪安裝槽的刀伸出太長，刀桿太細(xì)，且刀檢主要去除的是鑄造的高點(diǎn)或切入深度為1～2mm的余量，因此表面硬度大，對刀具要求非?？量?。車間現(xiàn)有兩種材質(zhì)的刀具，一種是具有高性能的高速工具鋼，另一種為焊接的硬質(zhì)合金鋼。常用硬質(zhì)合金鋼的硬度為72～82HRC，比高速鋼的硬度62～70HRC高得多，在600℃時(shí)，硬質(zhì)合金的硬度超過了高速鋼的常溫硬度；在800～1 000℃時(shí)，硬度合金刀具尚能進(jìn)行切削。因此硬質(zhì)合金的切削性能比高速鋼高得多，刀具壽命可提高幾倍到幾十倍，但是硬質(zhì)合金的韌性、抗彎強(qiáng)度及工藝性都比高速鋼差得多，所以使用硬質(zhì)合金刀具要避免承受沖擊載荷。因刀桿和刀具伸出長度的限制，致使加工時(shí)速度非常低，加工時(shí)的沖擊力并不大，因此可選用硬度和耐磨性更高的硬質(zhì)合金刀具。 　　

（2）鏜刀的選擇：由于鏜刀伸出太長，為了增加刀具的剛性，選用整體式的盲孔焊接鏜刀，并通過計(jì)算，從刀尖測量長度（φ330mm／2＋刀桿孔長度）到刀柄并做標(biāo)記，利于鏜刀長度的調(diào)整。 　　

（3）鏜削方法的選擇：在加工齒輪安裝槽時(shí)，由于槽寬僅為60mm，因此在加工時(shí)，利用機(jī)床正反轉(zhuǎn)功能，進(jìn)行鏜削退刀，將槽加工到尺寸。

7.結(jié)語 　　

通過對設(shè)計(jì)、鑄造和機(jī)加工的合理安排，使齒輪槽的設(shè)計(jì)、制造的工藝性更加優(yōu)化，降低了加工成本，提高了加工效率，保證了安裝需要。