新型窄轨电机机座加工工艺

来源:用户上传      作者: 王天全 王丽杰

　　摘 要：本文介绍了一种在双杆镗上加工窄轨电机机座的新型工艺，通过使用新型工装，使双杆镗能够完成窄轨电机机座加工。该工艺可解决现行工艺中加工精度过于依赖机床精度，降低加工成本，提高生产效率。
　　关键词：双杆镗；新型工装；降低成本；提高效率
　　随着窄轨机车电机生产量的不断增加，现行的机座加工工艺的弊端日益突出，主要表现为：现行工艺的加工精度过于依赖机床精度，无法通过人工干预提高机座加工精度；现行工艺在产量大幅提高后显得生产效率较低且相应的加工成本高。
　　窄轨电机机座加工的主要难点是加工机座两端止口和两端抱轴，要精确保证两端止口的同轴度，两端抱轴的同轴度，止口轴线和抱轴轴线平行度和间距，本文主要对比窄轨电机机座加工原加工工艺和新型加工工艺的不同之处和各自的优缺点，同时说明新型工艺的可行性和优越性。
　　1.原工艺加工方式及优缺点
　　窄轨电机机座原加工工艺两端止口和两端抱轴是在卧式加工中心上加工完成，主要优点为自动化程度高，对操作工加工技能要求低，几乎所有工序都由机床自动加工完成。
　　原工艺的主要缺点为过于依赖机床精度，例如两端止口加工是通过掉头加工来保证两端止口的同轴度和两端面的平行度，由于机床X轴和Y轴的重复定位精度、B轴的回转精度均能严重影响工件的最终加工精度，下面介绍机床各加工轴的定位误差对工件加工精度的影响。假如X轴和Y轴的重复定位精度为Δx和Δy，则由机床X轴和Y轴重复定位精度导致工件同轴度的误差为：
　　φ1=2× ；
　　假设止口长度为L，B轴的回转角度误差为Δb，B轴的回转精度对同轴度的影响为：
　　φ2=2×L×sin（Δb）；
　　综合各轴误差最终对同轴度的影响为：
　　φ=
　　现以工厂正在使用的设备和加工的产品举例说明（按新机床的精度参数计算），假设X轴、Y轴的重复定位精度偏差均为0.005mm，B轴的回转定位精度偏差为0.002度，止口长度为200mm，根据上述公式，由于机床重复定位偏差导致的同轴度偏差为：
　　φ1=2× =2× =0.0141；
　　φ2=2×L×sin（Δb）=2×200×sin（0.002）=0.0140；
　　φ= = =0.02
　　从上述数据可看出，在新机床精度处于最好的状态时，加工窄轨电机机座两端抱轴所能达到的极限同轴度为0.02，窄轨电机机座两端止口和两端抱轴的同轴度要求为0.05mm，新机床能满足机座的加工要求，但卧式加工中心机床在使用3～4年后，精度下降后就难以保证窄轨电机的加工精度，例如，如果X轴、Y轴的重复定位精度为0.009mm，B轴回转精度偏差为0.005度，最终的同轴度将变为0.051。这将不能满足机座的同轴度要求。并且，由于卧式加工中心机床昂贵，刀具昂贵，导致机座加工费用较高，效率也不是很高。
　　2.使用双杆镗加工的新型工艺的介绍及优势
　　双杆镗是一种专用设备，在以前带抱轴的产品加工中大量应用，可在一次装夹状态下完成止口轴线和抱轴轴线的加工，由于机座两端止口和两端的抱轴在一次装夹状态下完成（不像在卧式加工中心上需要掉头加工），所以机座两端止口和两端抱轴的同轴度容易保证，且受机床精度影响较小（工艺上俗称一刀活）。但从没有在窄轨车机座加工中使用，主要原因是：窄轨车两个轴线（机座止口轴线和抱轴轴线）距离太近（一般小于400mm，甚至到300mm），双杠镗两个镗杆的间距不能调节至这么小，无法在一次装夹下同时完成对两个轴线的加工。
　　为了克服双杆镗的自身缺陷，在新工艺中采用先加工机座止口轴线，完成机座其余必要的加工后，然后以机座止口为定位基准，再加工抱轴轴线。这种工艺的难点是：①如何保证抱轴轴线与止口轴线的平行度；②如何保证抱轴轴线与止口轴线的间距；③如何保证两轴线与机座内腔的夹角。
　　为了解决上述问题，采用了一种新型工装，该工装的主要组成部分为：①工艺轴，该工艺轴带两个定位止口和两端轴伸，工艺轴的定位止口用来和机座上已加工的止口配合，轴伸用来和导轨上定位孔配合。②两端微型导轨，导轨上带有内和工艺轴轴伸配合的滑块，滑块可以在导轨上调节，调节滑块和基准孔的距离，调节好后可以用滑块上带的锁紧螺栓将滑块固定在导轨上。③基准孔，使用时将该基准孔调节至与双杆镗的镗杆同轴。④内腔校正基准，通过设定标准角度板，校正机座内腔，保证两轴线与内腔的夹角。
　　下面结合附图对工装的原理和使用进行说明。
　　附图一：新型工装的主视图与右视图
　　附图二：新型工装的原理图及控制参数
　　附图一中：1-工装底板；2-带有导向槽的左、右支撑；3-左、右抱轴基准；4、5-可沿导向槽滑动的左、右滑块；6-控制工艺转轴沿滑块轴向位置移动的调节装置；7-控制滑块沿径向位置移动的调节装置；8-工艺转轴；9-压板，与滑块配合可将工艺转轴抱紧；10-用于校正机座内腔的角度基准板。
　　附图二中： 11-牵引电机机座的主轴线，即工装安装工艺转轴的轴线；12-牵引电机机座的抱轴孔轴线，即工装的左、右抱轴基准轴线；13-牵引电机的内腔主机面。
　　现结合附图一与附图二来说明具体使用过程。
　　（1）装夹校正工装，使工装左、右抱轴基准的轴线与双杆镗镗杆同轴。
　　（2）附图二中R为被加工机座主轴线与抱轴轴线的距离，通过调整工装的左、右滑块，使工装左、右滑块轴孔轴线与左、右抱轴基准的轴线的距离为R（此时用工装完成了对R的控制）。
　　（3）将工艺转轴装配在机座止口上，用工艺转轴的轴伸定位将机座装配在左、右滑块上。
　　（4）用带百分表的高度尺将机座内腔与角度基准板校平行（此时用工装完成了对角度A的控制），然后用左、右滑块上的压板将工艺转轴抱紧。此时就可加工抱轴孔。
　　该新型工装的使用和调节模仿了窄轨电机在机车上安装的方式，和双杆镗配合使用可满足窄轨电机机座加工要求，且工装成本低，精度下降后也易于恢复。同时，双杆镗设备价格低（只是卧式加工中心价格的五分之一），且相应的刀具和加工费用都很低，很适合大面积推广。
　　3.工艺方案对比说明
　　新工艺在车间试行后，即刻表现出其优越性，现将各项参数对比如下表：
　　4.结束语
　　此方案实施后，每台机座加工时间缩短了3小时，设备加工费用节约850元。全年累计生产计划此类电机机座约为500台。年设备加工费用节约42.5万元。刀具费用节约240元，年刀具费用节约12万元。同时在质量方面，同轴度稳定在0.03mm左右。
　　现在工业产品的市场竞争异常激烈，对于一些成熟产品 ，只有不断采用工艺创新，保证产品质量的稳定，不断降低生产成本，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
　　参考文献：
　　[1]《机械设计手册》
　　[2]《机械制造工艺》
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