牙轮钻铰齿孔加工集成
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摘要： 结合牙轮钻铰齿孔的工艺要求，通过普通钻床和数控集成加工的比较，论述了集成加工的优势。
Abstract： Combined with the technology requirements of drilling and reaming of sprocket hole of cone， the paper compares the process of ordinary drilling machine and CNC integration process， and discusses the advantages of the integration process.
关键词： 齿孔；钻床；加工中心；集成
Key words： tooth；drilling machining；center；integration
中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）11-0018-02
1 齿孔加工工艺简介
三牙轮钻头是矿山露天开采穿孔的重要工具，牙轮是三牙轮钻头的重要部件，牙轮钻铰齿孔的加工是牙轮加工工序中重要的一道工序，齿孔直径与深浅的精度是保证合金齿突出高度和强度的前提，合金齿的突出高度和强度是保证穿孔效率和钻头使用寿命的重要因素。钻铰齿孔的加工由于齿孔角度、深浅、直径在不断变化，所以工艺比较复杂。
以250A（矿用三牙轮牙轮钻头中的一种规格）（如图1）牙轮（图2）为例，如表1所示，一轮齿孔（背齿孔除外）共计61个：第一圈齿的分布平面与水平线夹角72°，齿数为1。第二圈齿的分布平面与水平线夹角49°，齿数为7。第三圈齿的分布平面与水平线夹角44°30′，齿数为13。第四圈齿的分布平面与水平线夹角29°，齿数为21，这四圈齿的直径均为Φ13.2，孔深为9。第五圈齿的分布平面与水平线夹角5°30′，齿数为19，直径均为Φ14.1，孔深为10。同样，二轮齿孔数共计61个，三轮齿孔数共计68个，也就是说一个钻头的齿孔总数为190个，10种不同角度，在每个角度上360均布不同的齿孔，这些齿孔不论是在位置还是孔径、孔深方面，都有严格的要求。
2 钻铰齿孔加工方法
2.1 普通钻床加工 以前我们用传统的钻床来加工，用8台钻床实现这10个空间角度的固定（齿孔数少的角度公用一台设备，钻完此圈后换胎），保证钻头与齿孔的垂直。8个操作者手动转动胎具，来控制胎具圆周方向旋转角度，对齿孔定位。一个牙轮的钻铰齿孔，需要在不同钻床间反复周转装卡，通过多台机床、多套夹具、多道工序来实现，不仅如此。在钻完之后，需要换铰刀再铰一遍齿孔，加工过程非常繁琐。
这种加工方法由于多次装卡，齿孔的定位无法准确，人工操作过程中，缺乏必要的保障手段，齿孔深浅也根本无法保证。此外，齿孔直径不一，需要大量配齿。而且由于工作量很大，加工效率低，一天仅能加工40到50个牙轮。
2.2 数控集成加工 在引进宁夏某机床厂生产的DH-799和DHKV942两台牙轮加工中心后，通过我们自行研制的专用涨胎与机床配合，只需一次装卡，钻铰一次成形。
2.2.1 工艺实现 加工中心子程序的使用非常灵活，我们把每一圈的齿孔钻铰编写成不同的子程序，然后分别调用，再通过固定循环，就可实现连续自动化不停加工。
以一牙轮为例（如图3所示），通过机床坐标变换，旋转B轴空间旋转72°、49°、29°等不同角度，然后旋转A 轴，以0度线为基准，按齿孔分布图均匀钻铰齿孔，这样就可以在360°圆周上钻出均布72°的5个孔或21.28°的5个孔等等，这样保证了齿孔定位的准确性。通过坐标系空间坐标旋转，使所要钻齿孔的外锥表面与钻头垂直，换刀调用刀补，然后用M98调用子程序，完成本圈齿孔的钻铰，之后再换刀，换坐标，进行下一圈齿孔的循环加工，这个过程的由于加工中心的引进，变得简单明了。
2.2.2 精度保证 齿孔直径通过合金钻头来保证，一旦超差立即更换，不允许出现不符合工艺要求的产品。齿孔深浅是通过子程序来控制起点和终点来实现的，这种通过程序循环进行加工的方法，避免了人为因素的不确定性，很好的保证了孔深。加工的工件由气动测量仪检测孔径，直径超差小于0.03mm；齿孔深浅以深浅验棒为准，稍有超差在程序中修改即可。
3 结论
牙轮钻铰齿孔加工集成，保证了齿孔直径和深浅，很好的保证了镶齿过盈量和齿的突出高度，保证了牙轮布齿质量，改善了钻头使用效果。而且这种加工方法，大大提高了加工效率，两台设备一天能加工90多个工件，极大节省了人力物力，无论从哪个方面而言，都明显优于普通钻床加工，值得推广。
参考文献：
[1]于华主编.数控机床的编程及实例.机械工业出版社，1996.
[2]《加工中心应用于维修》编委会.加工中心应用与维修.机械工业出版社.1992.
[3]《机械零件》（1982年修订本）.濮良贵主编.高等教育出版社.