拉削制齒工藝是在拉床設備上,齒條在夾具體的鉗口內定位后液壓夾緊,拉刀安裝在拉刀底座上,在液壓缸或大功率伺服馬達的驅動下,拉刀拉削齒條。在拉削過程中,大量冷卻油沖洗拉削區(qū)域,既冷卻工件和拉刀,同時又沖走大量鐵屑。拉刀到行程終點后發(fā)信號,夾具松開,取出齒條,拉刀快速返回起點,冷卻油關閉,再上第二根齒條進入下一個加工循環(huán)。
拉削制齒加工具有生產效率高、尺寸精度高、尺寸穩(wěn)定性好、經濟性好等眾多優(yōu)點,在大批量生產中得到廣泛應用,如上海采埃孚轉向系統(tǒng)有限公司、蘇州萬都底盤部件有限公司、一汽光洋轉向裝置有限公司等皆使用拉削制齒來生產齒條。
齒條拉削設備
根據拉刀的運動方向和拉刀安裝方法及齒條夾緊方向,可分為如下三種拉削方式:一是立拉。拉刀上下運動對齒條齒部加工,齒條水平裝夾。二是臥拉。拉刀左右運動,齒條水平裝夾在拉刀上方,拉刀臥式安裝在刀座上,拉削刃向上對著齒條。三是側拉。拉刀左右運動,齒條豎立裝夾在夾具里,拉刀側身安裝在拉刀座上。
齒條拉齒機通常包括設備本體(含床身、導軌、刀座、夾具體等部件),工件切削油箱及循環(huán)系統(tǒng),冷卻切削油的冷卻系統(tǒng),液壓驅動(或馬達驅動)系統(tǒng),排屑裝置,夾具液壓系統(tǒng),潤滑系統(tǒng),電氣控制系統(tǒng)及附屬設施等,占地面積大、重量重,對地基抗震、承重有一定要求。
1)齒條立拉設備。占地面積比較小,在4 m×4 m 之內,設備安裝時通常有如下兩種方法:
(1)設備底面和車間地面平齊,搭建操作工的操作平臺。優(yōu)點是安裝方便,安裝費前期投資少,維修方便;缺點是工件上下需要用叉車等裝置把工件運輸到操作平臺,對廠房高度有一定要求,過矮廠房無法安裝使用。
(2)車間地面挖坑,操作工站的位置和車間地面平齊。優(yōu)點是操作方便,和車間同一平面,便于物流;缺點是設備安裝前期工作量大,特別是坑的設計和制造,要考慮到地面承重、設備維修、清潔、生產安全等方面因素。
立拉的優(yōu)點:工件調試時便于觀察,把設備前面的防護裝置移去后可以觀察到拉削區(qū),防止拉刀撞到堅硬的夾具上而報廢。
立拉的缺點:拉齒完成后,盡管有大流量的切削油沖拉削區(qū),但有時還有鐵屑殘留在夾具體內,進入下個循環(huán)時,工件放入夾具體,夾具夾緊工件,在工件上就留下壓印,如不注意將導致工件批量報廢。
2)齒條臥拉設備。通常有3 m×7 m 左右,主要是拉刀前后的行程長,需要距離。臥拉優(yōu)點:設備易安裝就位,拉刀便于拆卸、安裝及調整,夾具體內不容易殘留鐵屑,物流方便。臥拉缺點:設備占地面積大,由于刀面向上,盡管有大流量切削油沖,但刀具的斷屑槽內易留有鐵屑,過多殘留鐵屑不利于下一循環(huán)工作。
3)齒條側拉設備。目前齒條拉齒設備制造廠家主要是日本Nachi 不二越公司和德國ArthurKink 公司生產的齒條拉齒機,其最大優(yōu)點是大流量切削油把鐵屑從拉刀、夾具體內沖走,鐵屑順著拉刀的斷屑槽、夾具內壁從上沖到下面的油槽內再被帶走。
拉齒設備和自動化設備如機器人或機器手加導軌連接可以實現生產自動化,工件從上道工序自動進入拉齒機,完成后又自動進入下一工步(通常是去除齒部出口處的毛刺)。在上海采埃孚轉向系統(tǒng)有限公司及世亞汽車配件(南通)有限公司已使用。首次投資額大,但可大幅提高設備使用效率,提高產能。
拉刀拉削工件過程
具體過程說明如下:工件夾緊確認無誤后,拉刀箱體先向左運動,第1 組拉刀拉齒,箱體到位后,拉刀箱體旋轉90°固定,拉刀箱體向右運動,第2 面上的第2 組拉刀繼續(xù)拉削工件,箱體到位后再旋轉90°固定,拉刀箱體第2 次向左運動,第3 面上的第3 組拉刀繼續(xù)拉削工件,箱體到位后再旋轉90°固定,拉刀箱體第2 次向右運動,第4 面上的第4 組拉刀繼續(xù)拉削工件,箱體到位后再旋轉90°固定,準備下一工件的拉削,本循環(huán)的齒條拉出完整齒形,下料后再放第2 根料進入下個工件拉削的循環(huán)。
拉刀箱體在前進和后退過程中,上面安裝的拉刀都參與了拉削,把一次拉削行程分解為4 次拉削行程,充分利用了空間,把設備總長壓縮到4 m 左右。
拉刀是貴重刀具,在拉刀的使用過程中,必須對每把拉刀建立跟刀卡和拉刀記錄簿(根據拉刀所加工的工件圖號和刀序號來區(qū)分),在拉刀跟刀卡上記錄每次拉刀領用人、領用時間、上次拉削工件數、累計拉削工件數、修磨次數、修磨質量、備注等刀況,拉刀跟刀卡跟隨拉刀流轉,使有關人員掌握拉刀狀況,對確保拉刀的正常使用、工件質量及經濟核算都有一定的參考價值。在拉刀記錄簿上詳細記錄拉刀的檢驗報告、第一次拉削產品的首件報告、修磨情況、每次拉刀意外事故,并且記錄跟刀卡上內容,防止跟蹤卡在拉刀流轉過程中遺失而失去重要信息,由倉庫保管員專門保管,倉庫保管員同時建立各把拉刀電子檔案信息,把跟刀卡及記錄簿內容及時登記,便于閱讀和加工數量的統(tǒng)計。
由于拉刀精度高、價格高、硬度大、齒數多,平面拉刀應該平放在容易搬運的木板箱內,拉刀表面不許有鐵屑,上油防銹,并且存放在指定地點,標明已修磨還是待修磨。
設備上必須做好防錯措施,在確保齒條正確定位、齒條確保夾緊的情況下拉刀才可以拉削,只有在齒條從拉削工位上移走時,拉刀才可以退回。
拉刀修磨是影響到拉刀壽命及后續(xù)齒條加工精度的關鍵過程,拉刀修磨前保證拉刀磨床各項性能完好,如發(fā)現故障應及時通知相關人員修復,操作者應熟悉磨床各項性能,熟練操作。修磨前應認真檢查修磨拉刀的磨損狀態(tài)(如有輕微爆齒或磨損嚴重處用記號筆劃出,修磨后重點檢查是否修磨干凈),并且檢查刀具的基準面和機床磁性平面和側面基準是否有磕碰傷,如發(fā)現應用油石去除干凈。保持拉刀側面和磨床定位基準無間隙后即可對拉刀進行修磨,通常拉刀只允許修磨前角,橫向走磨速度和進給量盡可能小,冷卻充分以降低修磨的粗糙度,并且不改變刀具原物理性能。
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當修磨后角時,因各刀的齒升量不相同,所以一定要認真讀圖,按原提升量來修磨,修磨時先用百分表測定,確認被修磨備用齒差值符合圖紙要求后方可繼續(xù)修磨。修磨后清潔拉刀、檢驗、上油防銹,根據要求填寫拉刀跟蹤卡,返回拉刀到倉庫。
管理好和修磨好平面拉刀,可以大大延長拉刀壽命,并且保證加工產品質量穩(wěn)定,充分發(fā)揮拉削加工的優(yōu)越性。該管理模式也可用于其他拉刀或滾刀的日常管理。
為提高拉齒機工作效率,更換拉刀時建議拉刀和拉刀座同時更換,把已修磨好的拉刀及拉刀座整體安裝到設備上,通過定位銷或塊可以快速定位好拉刀座,再快速液壓夾緊,快速更換時間約1h。拉刀在拉刀座上放在修磨機上整體修磨,消除了各拉刀片二次裝夾各段拉刀的齒形誤差,修磨后拉刀和拉刀座標識整體保管。以上模式在上海采埃孚轉向系統(tǒng)有限公司已使用,極大地提高了拉齒機的有效工作時間。