同步器錐孔跳動(dòng)誤差的分析與補(bǔ)償

法士特汽車(chē)傳動(dòng)工程研究院 張 濤 劉亞軍

同步器錐孔跳動(dòng)誤差的分析與補(bǔ)償

法士特汽車(chē)傳動(dòng)工程研究院 張 濤 劉亞軍

同步器錐孔的跳動(dòng)公差主要影響變速箱掛檔時(shí)的平順性，在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，由于零件結(jié)構(gòu)的原因，錐孔的跳動(dòng)通常無(wú)法測(cè)量或測(cè)量誤差過(guò)大，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)加工缺乏科學(xué)的指導(dǎo)。由于錐孔和直孔長(zhǎng)度較短，本文，筆者將零件的跳動(dòng)公差轉(zhuǎn)化為同心度公差，以此來(lái)控制跳動(dòng)誤差，即將同心度表示為直角坐標(biāo)形式，分別給每個(gè)坐標(biāo)乘以“黃金因子”，得到坐標(biāo)補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床走刀坐標(biāo)的補(bǔ)償，從而達(dá)到提高零件錐孔跳動(dòng)要求的目的。

一、同心度與斜向跳動(dòng)的關(guān)系分析

已知刀具中心線(xiàn)偏離孔的中心線(xiàn)的距離為e，錐面母線(xiàn)與端面的夾角為θ，根據(jù)GB/T 1182–1996中對(duì)斜向圓跳動(dòng)公差和同軸度的定義，錐面跳動(dòng)應(yīng)在垂直于錐面的方向測(cè)量，距端面距離為s處的錐面跳動(dòng)和同心度的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可知，同心度Co＝2e，倒角錐面相對(duì)于底孔的跳動(dòng)誤差Fr＝2e sinθ。則

該同步器零件的錐面母線(xiàn)與端面的夾角θ＝22 °，圖紙要求錐面跳動(dòng)誤差為0.127 mm，轉(zhuǎn)換為同心度，有

Co＝Fr/ sinθ＝0.127 / sin22 °＝0.339 mm。

因此，若該產(chǎn)品錐面同心度小于0.339 mm，即可認(rèn)為錐面的跳動(dòng)滿(mǎn)足圖紙要求。

二、試驗(yàn)方法

1.可行性驗(yàn)證。以同步器生產(chǎn)線(xiàn)上加工4300924零件的4臺(tái)加工中心作為試驗(yàn)對(duì)象，首先在每臺(tái)機(jī)床的給定工位上連續(xù)加工5個(gè)零件，并給每個(gè)工件上的孔做好編號(hào)標(biāo)記，然后利用ZEISS三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量孔的同心度以及孔中心的直角坐標(biāo)誤差值，測(cè)量坐標(biāo)系定義為yi（i＝1，2，3）軸正方向指向工件幾何中心，xi（i＝1，2，3）軸垂直于yi（i＝1，2，3）軸，正方向指向右端。同步器（4300924）導(dǎo)向孔的尺寸及測(cè)量坐標(biāo)系定義如圖2所示。

結(jié)合圖2的坐標(biāo)定義關(guān)系，對(duì)連續(xù)加工的5個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 坐標(biāo)補(bǔ)償前3孔位置偏差的5次測(cè)量結(jié)果

由表1數(shù)據(jù)可知，1號(hào)孔（H1）的同心度的平均值為0.397，3號(hào)孔（H3）的同心度的平均值為0.369，均超過(guò)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙的要求；但在重復(fù)測(cè)量n（ n≥5）次的前提下，對(duì)于同一個(gè)孔，其偏差的xi（i＝1，2，3）坐標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.065，yi（i＝1，2，3）坐標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.022，標(biāo)準(zhǔn)差值均較小。這充分說(shuō)明該孔偏差的重復(fù)性較好，受外界環(huán)境的影響較小，其同心度平均值較大的問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床的走刀坐標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q。

2.補(bǔ)償量計(jì)算。3孔（H1，H2，H3）的直角坐標(biāo)補(bǔ)償量可依據(jù)圖2得到。具體如下。

對(duì)于H1孔，由于x1與與的坐標(biāo)方向均相同，故其補(bǔ)償量計(jì)算公式為

同理，對(duì)于H2孔，其補(bǔ)償量計(jì)算公式為

對(duì)于H2孔，其補(bǔ)償量計(jì)算公式為

式（2）、（3）、（4）中，ζ為黃金因子，ζ＝0.854；θ為錐面母線(xiàn)與端面的夾角，θ＝arctan（l2/l2）。

3.試驗(yàn)結(jié)果。結(jié)合表1中孔H1和H3的Δx、Δy的平均值，利用上述計(jì)算公式分別計(jì)算出這2個(gè)孔的坐標(biāo)補(bǔ)償量，并修正數(shù)控程序中的走刀坐標(biāo)值，重新進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 坐標(biāo)補(bǔ)償后三孔位置偏差的5次測(cè)量結(jié)果

由表2可知，1號(hào)孔（H1）的同心度的平均值為0.194，3號(hào)孔（H3）的同心度的平均值為0.239，均符合零件圖紙的要求，1號(hào)孔（H1）的同心度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.063、2號(hào)孔（H2）的同心度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.035，坐標(biāo)補(bǔ)償?shù)闹貜?fù)性較好，補(bǔ)償結(jié)果穩(wěn)定。

三、結(jié)論

本文，筆者以同步器零件作為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)分析同步器錐孔同心度與斜向跳動(dòng)公差的關(guān)系，得出加工誤差的轉(zhuǎn)換與補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)了錐孔跳動(dòng)的誤差補(bǔ)償，解決了測(cè)量斜向跳動(dòng)公差的難題，對(duì)于實(shí)際問(wèn)題具有一定的指導(dǎo)作用。