1、問(wèn)題描述
由于市場(chǎng)需求的變化，1500 型搓齒機(jī)產(chǎn)能嚴(yán)重不足，而 1000 型搓齒機(jī)產(chǎn)能過(guò)剩，出現(xiàn)了兩種機(jī)型產(chǎn)能不均衡的問(wèn)題。為了解決這一產(chǎn)能不均衡的問(wèn)題，希望通過(guò)提高 1000 型搓齒機(jī)利用率，緩解或解決 1500 型搓齒機(jī)產(chǎn)能壓力，且避免新增設(shè)備投入。
2、1000 型和 1500 型搓齒機(jī)工藝參數(shù)分析
搓齒最大模數(shù)、搓齒最大外徑、搓齒最大寬度、最大工件長(zhǎng)度、搓齒板安裝最大寬度、開(kāi)口部尺寸均可以根據(jù)被加工產(chǎn)品外形尺寸和花鍵參數(shù)直接選擇。由于搓齒圈數(shù)決定了搓齒板長(zhǎng)度，而搓齒圈數(shù)與被加工工件壓力角有關(guān)，因此只有確定搓齒圈數(shù)后才能確定可安裝搓齒板規(guī)格和滑鞍最大行程。1000 型和 1500 型搓齒機(jī)主要工藝參數(shù)詳見(jiàn)表 1。
3、搓齒板圈數(shù)的選擇
通常加工 30°壓力角的花鍵需要搓 8 圈以上，加工 37.5°壓力角的花鍵需要搓 7 圈以上，加工 45°壓力角的花鍵需要搓 6 圈以上。搓齒圈數(shù)越多齒升量就越小，搓齒圈數(shù)越少齒升量就越大。搓齒板齒升量過(guò)大，易造成搓齒板損傷、加工機(jī)床負(fù)載過(guò)大而振動(dòng)、工件齒距累積不合格。搓齒板齒升量過(guò)小，則搓齒板長(zhǎng)度較長(zhǎng)，搓齒加工時(shí)間長(zhǎng)，需要較大滑鞍行程的設(shè)備，且刀具采購(gòu)成本高。
搓齒板齒升量設(shè)計(jì)一般不大于 0.003 毫米，齒升量的計(jì)算主要與被加工工件的花鍵大徑、花鍵小徑、刀具齒數(shù)設(shè)計(jì)有關(guān)，設(shè)備選型時(shí)搓齒板齒升量可運(yùn)用公式(1)—(3)進(jìn)行計(jì)算。
式中：fz 為搓齒板齒升量，D 為被加工工件花鍵大徑，d 為被加工工件花鍵小徑，Z 為搓齒板刀具齒數(shù)，z 為被加工工件花鍵齒數(shù)，Mn 為被加工工件花鍵模數(shù)，N 為搓齒板圈數(shù)，t 為搓齒板齒距。
4、1500 型搓齒機(jī)加工產(chǎn)品齒升量再計(jì)算
運(yùn)用公式(1)—(3)對(duì) 1500 型搓齒機(jī)加工產(chǎn)品的齒升量進(jìn)行計(jì)算，尋找可轉(zhuǎn)移至 1000 型設(shè)備上加工的產(chǎn)品，以此解決 1500 型搓齒機(jī)產(chǎn)能不足的問(wèn)題。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 2。
通過(guò)對(duì) 1000 型和 1500 型搓齒機(jī)產(chǎn)能計(jì)算，產(chǎn)品1、產(chǎn)品 2、產(chǎn)品 3 的齒升量均小于 0.003 毫米。其中產(chǎn)品 1 需求量較大，若產(chǎn)品 1 能夠?qū)崿F(xiàn)在 1000 型搓齒機(jī)加工，即可解決 1500 型搓齒機(jī)產(chǎn)能不足的問(wèn)題，兩種設(shè)備利用率接近平衡。
5、改進(jìn)與驗(yàn)證
由表 2 可知，產(chǎn)品 2 和產(chǎn)品 4 花鍵壓力角雖然也都是 30°，但搓齒圈數(shù)僅 7 圈，較上述搓齒板應(yīng)選擇圈數(shù) 8 圈少 1 圈。因此，搓齒圈數(shù)并不是必須嚴(yán)格按照 30°壓力角 8 圈、37.5°壓力角 7 圈、45°壓力角 6 圈對(duì)應(yīng)選擇。
對(duì)產(chǎn)品 1 搓齒圈數(shù)減少至 7 圈進(jìn)行計(jì)算，得到齒升量為 0.0028 毫米、刀具長(zhǎng)度為 901.64 毫米，即刀具齒升量小于 0.003 毫米、刀具長(zhǎng)度小于 36 英寸。為保障產(chǎn)品 1 在 1000 型搓齒機(jī)上加工的可行性，經(jīng)與刀具廠家確認(rèn)，1000 型搓齒機(jī)可以滿足產(chǎn)品 1 的加工要求，搓齒板刀具長(zhǎng)度為 36 英寸、914 毫米。
對(duì)改進(jìn)后的搓齒板進(jìn)行符合性和穩(wěn)定性加工驗(yàn)證，連續(xù)加工 50 件，齒輪檢測(cè)中心檢測(cè)其花鍵精度均合格，花鍵精度可穩(wěn)定達(dá)到《圓柱直齒漸開(kāi)線花鍵(米制模數(shù) 齒側(cè)配合)第 1 部分：總論》(GB/T 3478.1— 2008)中規(guī)定的 6 級(jí)(以下簡(jiǎn)稱 GB/T 3478.1 6 級(jí))。搓齒板連續(xù)使用 3 個(gè)月，加工數(shù)量已達(dá) 2 萬(wàn)件，搓齒板目視沒(méi)有明顯損傷，加工過(guò)程中機(jī)床也沒(méi)有出現(xiàn)明顯振動(dòng)現(xiàn)象。此外，改進(jìn)后的搓齒板長(zhǎng)度為 36 英寸，1000 型搓齒機(jī)和 1500 型搓齒機(jī)均可以安裝，搓齒板實(shí)現(xiàn)了兩種機(jī)型的通用。改進(jìn)后搓齒板長(zhǎng)度減少 305 毫米，加工效率提升約 1.5 秒 / 件。
為進(jìn)一步驗(yàn)證以齒升量大小選擇設(shè)備機(jī)型方法的有效性，對(duì)表 2 中產(chǎn)品 2 和產(chǎn)品 3 能否在 1000 型搓齒機(jī)上加工進(jìn)行可行性計(jì)算分析。產(chǎn)品 2 外徑為 51.25 毫米，超出了 1000 型搓齒機(jī)搓齒最大外徑 50 毫米的范圍，故不可行。產(chǎn)品 3 按照搓 6 圈計(jì)算，搓齒板長(zhǎng)度約為 848 毫米，刀具齒升量為 0.0031 毫米，分析結(jié)果可行。同樣，對(duì)改進(jìn)后搓齒板進(jìn)行符合性和穩(wěn)定性加工驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果顯示花鍵精度可穩(wěn)定達(dá)到 GB/T 3478.1 6 級(jí)，搓齒板目視沒(méi)有明顯損傷，加工過(guò)程機(jī)床相對(duì)平穩(wěn)。
6、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)齒升量選擇搓齒機(jī)機(jī)型的方法，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品 1 和產(chǎn)品 3 在 1000 型搓齒機(jī)和 1500 型搓齒機(jī)互換加工，不僅解決了 1500 型搓齒機(jī)產(chǎn)能不足的問(wèn)題，還提高了產(chǎn)品 1 的加工節(jié)拍。此外，本方法還在一定程度上規(guī)避了大批量生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)備故障而導(dǎo)致停線的風(fēng)險(xiǎn)。