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摘要：齿轮箱壳体的加工精度高，工艺难度较大，特别是国外精度等级高的高速齿轮箱。文章通过技术人员潜心研究、精益求精，操作先进的数控加工设备，调试了设备的精度、刀具、工装、工艺参数、多种加工方法，对齿轮箱壳体第一件和正式件进行加工，研究出了一套高精度齿轮箱壳体小批量加工生产的合理、优化、新的工艺技术方案。
关键词：齿轮箱壳体；数控机床；加工技术；形位公差；同轴度；
0.前言
箱体零件是机器或部件的基础零件，它把机器及其部件中的轴、轴承套和齿轮等零件按一定的相互关系装配成一整体，使这些零件保持正确的相对位置，彼此能协调地工作。因此，箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量，进而影响机器的使用性能和寿命。因而箱体一般具有较高的技术要求。
1. 箱体类零件的数控加工技术
1.1.零件的结构及特点
结构形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，既有狭狭窄平面和微小孔系，还有较多的紧固螺纹孔等，加工精度要求较高，加工难度大。
1.2.零件材料
箱体材料一般选用HT200～400的灰铸铁，其成本低，且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。有些采用钢材焊接结构，精度要求较高的箱箱体类零件则选用耐磨铸铁。
1.3. 零件的主要技术要求
1.3.1.孔尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度
一般机床床头箱，主轴支撑孔精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.8～1.6μm，其他支撑孔精度为IT6～IT7级，表面粗糙度为Ra1.6～3.2μm。几何形状精度一般应在孔的公差范围内。
1.3.2. 支撑孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度
箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，需要有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，一般的中心距公差0.02～0.08mm，轴心线平行度0.03～0.1mm。箱体上同轴线孔应有一定的同轴度要求，同轴度为0.03～0.1mm。
1.3.3.主平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度
一般机床箱体装配基面和定位基面的平面度为0.03～0.1mm表面粗糙度为Ra1.6～3.2μm。其他平面对装配基面也有一定的尺寸精度和平面度要求，如一般平面的平行度为0.05～0.2mm，平面间的垂直度为0.1mm。
1.3.4. 支撑孔与主平面的尺寸精度及相互位置精度
箱体上个支持孔对装配基面有一定的尺寸精度和平面度要求；对断面有一定的垂直度要求。
1.4.箱体零件的加工工艺
1.4.1.平面及支承孔的加工
中、小件箱体一般在牛头刨床或普通铣床上进行，大件在龙门刨床或龙门铣床上进行。直径小于50mm的孔，一般不铸出，可采用钻-扩-铰的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗-半精镗-精镗的方案。精镗后，用浮动镗刀片进行精细镗，对于箱体上的高精度孔，采用珩磨、滚压等工艺方法。
1.4.2. 加工流程顺序
1.4.3.定位基准的选择
1.4.3.1.粗基准的选择：
① 重要孔的加工余量均匀，孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚。
② 装入箱体内的回转零件应与箱壁有足够的间隙。
③ 注意保持箱体必要的外形尺寸，应保证定位稳定，夹紧可靠。
1.4.3.2.精基准的选择：
① 一面两孔。箱体利用底面及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系。
② 三面定位。箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准。
2.齿轮箱壳体第一件加工
2.1.齿轮箱壳体加工概况
2.2.第一件试制
根据齿轮箱壳体零件的材料、结构特点，根据箱体上孔尺寸、几何形状、表面、支撑孔之间的孔距尺寸、相互位置等精度的主要技术要求，根据箱体零件主要表面加工的方法、拟定工艺的过程、定位的基准等加工工艺，以及工厂数控加工设备精度、刀具、工装、加工工艺参数。部分加工阶段程序内容如表1所示。
在对第一件齿轮箱壳体精加工完成后，对其进行了三坐标的测绘。实测数字与设计图数字对比情况详见图1所示。
图1 实测数据与设计图数据对比图
实测与设计对比超差数据见表2所示：
3. 调试加工后的主要情况
首先，肯定第一件齿轮箱壳体工艺方案的可行性、合理性。
其次，将此件齿轮箱壳体各主要孔进行扩大，通过补偿孔中心坐标达到C-C剖视图中孔同轴度要求。各个孔重新镗过程如下：
4.齿轮箱壳体正式件的加工
4.1. 主要工艺
图2 正反端面内孔同轴度加工图
4.1.3. 切削刀具选择。在加工深孔或用高速钢刀具时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50m/min范围内选取。刀片在粗、精加工过程中选择的具体参数，见表4所示。
刀具的粗、精加工参数表 表4
4.2.检测报告
加工后，齿轮箱壳体正式件的主要形位公差尺寸完全达到设计要求。如表5所示：
正式件加工检测尺寸表 表5
5. 结言
高精度的齿轮箱加工技术难度特别高，加工困难。但技术人员不畏艰难、潜心研究、精益求精，通过先进的数控加工设备，研究出了一套高精度齿轮箱壳体加工生产的新工艺技术。加工出的产品合格，得到了客户肯定与赞扬，公司加工精度等级高零件的技术能力得到提高。
参考文献：
[1]齿轮箱壳体的静力和振动阻尼研究 Syed Rizwan Ui Haque 哈尔滨工程大学 2010-05-01
[2]脉冲电化学及电化学机械齿轮光整与修形加工技术研究 庞桂兵 大连理工大学 2005-04-01
[3]碳纖维复合材料回转壳体数控加工技术研究 康永峰 大连理工大学 2008-11-01
[4]大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术研究 曾亦愚 中南大学 2012-06-01
[5] 螺旋锥齿轮脉冲电化学及电化学机械光整加工技术研究 马宁 大连理工大学 2010-04-01
关键词：齿轮箱壳体；数控机床；加工技术；形位公差；同轴度；
0.前言
箱体零件是机器或部件的基础零件，它把机器及其部件中的轴、轴承套和齿轮等零件按一定的相互关系装配成一整体，使这些零件保持正确的相对位置，彼此能协调地工作。因此，箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量，进而影响机器的使用性能和寿命。因而箱体一般具有较高的技术要求。
1. 箱体类零件的数控加工技术
1.1.零件的结构及特点
结构形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，既有狭狭窄平面和微小孔系，还有较多的紧固螺纹孔等，加工精度要求较高，加工难度大。
1.2.零件材料
箱体材料一般选用HT200～400的灰铸铁，其成本低，且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。有些采用钢材焊接结构，精度要求较高的箱箱体类零件则选用耐磨铸铁。
1.3. 零件的主要技术要求
1.3.1.孔尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度
一般机床床头箱，主轴支撑孔精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.8～1.6μm，其他支撑孔精度为IT6～IT7级，表面粗糙度为Ra1.6～3.2μm。几何形状精度一般应在孔的公差范围内。
1.3.2. 支撑孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度
箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，需要有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，一般的中心距公差0.02～0.08mm，轴心线平行度0.03～0.1mm。箱体上同轴线孔应有一定的同轴度要求，同轴度为0.03～0.1mm。
1.3.3.主平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度
一般机床箱体装配基面和定位基面的平面度为0.03～0.1mm表面粗糙度为Ra1.6～3.2μm。其他平面对装配基面也有一定的尺寸精度和平面度要求，如一般平面的平行度为0.05～0.2mm，平面间的垂直度为0.1mm。
1.3.4. 支撑孔与主平面的尺寸精度及相互位置精度
箱体上个支持孔对装配基面有一定的尺寸精度和平面度要求；对断面有一定的垂直度要求。
1.4.箱体零件的加工工艺
1.4.1.平面及支承孔的加工
中、小件箱体一般在牛头刨床或普通铣床上进行，大件在龙门刨床或龙门铣床上进行。直径小于50mm的孔，一般不铸出，可采用钻-扩-铰的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗-半精镗-精镗的方案。精镗后，用浮动镗刀片进行精细镗，对于箱体上的高精度孔，采用珩磨、滚压等工艺方法。
1.4.2. 加工流程顺序
1.4.3.定位基准的选择
1.4.3.1.粗基准的选择：
① 重要孔的加工余量均匀，孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚。
② 装入箱体内的回转零件应与箱壁有足够的间隙。
③ 注意保持箱体必要的外形尺寸，应保证定位稳定，夹紧可靠。
1.4.3.2.精基准的选择：
① 一面两孔。箱体利用底面及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系。
② 三面定位。箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准。
2.齿轮箱壳体第一件加工
2.1.齿轮箱壳体加工概况
2.2.第一件试制
根据齿轮箱壳体零件的材料、结构特点，根据箱体上孔尺寸、几何形状、表面、支撑孔之间的孔距尺寸、相互位置等精度的主要技术要求，根据箱体零件主要表面加工的方法、拟定工艺的过程、定位的基准等加工工艺，以及工厂数控加工设备精度、刀具、工装、加工工艺参数。部分加工阶段程序内容如表1所示。
在对第一件齿轮箱壳体精加工完成后，对其进行了三坐标的测绘。实测数字与设计图数字对比情况详见图1所示。
图1 实测数据与设计图数据对比图
实测与设计对比超差数据见表2所示：
3. 调试加工后的主要情况
首先，肯定第一件齿轮箱壳体工艺方案的可行性、合理性。
其次，将此件齿轮箱壳体各主要孔进行扩大，通过补偿孔中心坐标达到C-C剖视图中孔同轴度要求。各个孔重新镗过程如下：
4.齿轮箱壳体正式件的加工
4.1. 主要工艺
图2 正反端面内孔同轴度加工图
4.1.3. 切削刀具选择。在加工深孔或用高速钢刀具时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50m/min范围内选取。刀片在粗、精加工过程中选择的具体参数，见表4所示。
刀具的粗、精加工参数表 表4
4.2.检测报告
加工后，齿轮箱壳体正式件的主要形位公差尺寸完全达到设计要求。如表5所示：
正式件加工检测尺寸表 表5
5. 结言
高精度的齿轮箱加工技术难度特别高，加工困难。但技术人员不畏艰难、潜心研究、精益求精，通过先进的数控加工设备，研究出了一套高精度齿轮箱壳体加工生产的新工艺技术。加工出的产品合格，得到了客户肯定与赞扬，公司加工精度等级高零件的技术能力得到提高。
参考文献：
[1]齿轮箱壳体的静力和振动阻尼研究 Syed Rizwan Ui Haque 哈尔滨工程大学 2010-05-01
[2]脉冲电化学及电化学机械齿轮光整与修形加工技术研究 庞桂兵 大连理工大学 2005-04-01
[3]碳纖维复合材料回转壳体数控加工技术研究 康永峰 大连理工大学 2008-11-01
[4]大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术研究 曾亦愚 中南大学 2012-06-01
[5] 螺旋锥齿轮脉冲电化学及电化学机械光整加工技术研究 马宁 大连理工大学 2010-04-01