內(nèi)孔磨削回彈問題探討

劉忠 蔡紹達(dá)

摘 要：隨著變速箱技術(shù)的發(fā)展，對變速箱NVH控制的要求也越來越高，對齒輪傳動過程中異響和噪聲的控制越來越嚴(yán)格，包括對齒輪齒面精度要求越來越高，內(nèi)孔精度要求也越來越高等。本文重點(diǎn)討論如何提升內(nèi)孔的制作精度來降低齒輪傳動中的異響。

關(guān)鍵詞：內(nèi)孔；磨削；回彈

影響齒輪內(nèi)孔制作精度的主要參數(shù)包括：內(nèi)孔直徑、內(nèi)孔波紋度、內(nèi)孔圓柱度（或內(nèi)孔直線度、圓度、平行度）及粗糙度等。

下面根據(jù)我們在現(xiàn)場實際調(diào)試過程中遇到的問題來重點(diǎn)討論如何改善這幾個參數(shù)。下圖的齒輪為某一款變速箱的二擋從動齒輪總成，該齒輪總成為兩端熱前焊接（一端為結(jié)合齒，另一端為倒擋主動齒輪），內(nèi)孔長度達(dá)到43mm，且錐面一端壁薄。這幾個特點(diǎn)對我們車磨內(nèi)孔提出了更高的要求。

一、問題描述

實際我們在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)按照常規(guī)車磨內(nèi)孔的方法，無法滿足下圖一工藝中的形位公差要求。具體表現(xiàn)為：兩端孔徑相差0.02mm以上，且用圓度儀拉內(nèi)孔，靠近錐面位置變化較大。如下圖二：

二、原因分析

針對這個問題我們做了如下分析：1）測量車磨前毛坯內(nèi)孔直徑，兩端孔徑差值達(dá)到了0.09mm，這為后續(xù)的車磨提出了更高要求。測量熱前零件兩端內(nèi)孔差值，兩端直徑差值在0.02mm以內(nèi)，應(yīng)該是熱處理變形所致；2）靠近錐面位置，內(nèi)孔直徑發(fā)生急劇變化（如上圖），分析為壁薄，加工變形。是否由于車削量太大導(dǎo)致，能否分多次車削或增大磨削量改善？3）針對靠近錐面位置的不規(guī)則形狀，是車磨內(nèi)孔之后產(chǎn)生的，還是后續(xù)磨錐面導(dǎo)致的（加工順序為先車磨內(nèi)孔后磨錐面）。這個我們需要做實驗，分別測量磨內(nèi)孔后和磨錐面后的內(nèi)孔圓柱度報告。此外，從磨錐面夾具看，漲套漲不到錐面位置，導(dǎo)致磨錐面時錐面位置懸空，這個為磨錐面對內(nèi)孔產(chǎn)生影響留下隱患。

三、實驗驗證

針對以上提出的幾種假設(shè)，我們分別驗證：1）毛坯兩端直徑差值大，我們分多次車削或改為純磨削，前幾次車削是為了修正毛坯兩端直徑差值，及減小加工中的應(yīng)力釋放。經(jīng)驗證：分多次車削或改為純磨削或僅僅用車削修正毛坯兩端差值，其余余量用磨削方式去除，這三種方式都可以有效減小加工后兩端直徑差值，但無法解決靠近錐面位置直徑突變的情況，也無法解決內(nèi)孔直線度和平行度超差的問題。

2）在程序中修正兩端車削及磨削量。這種方法實際上在如上圖中已經(jīng)應(yīng)用，目的就是通過更改兩端磨削量實現(xiàn)磨削后兩端直徑差值盡可能小。現(xiàn)在重點(diǎn)說如何更改。通過車削修正比較簡單，即更改車削內(nèi)孔初始點(diǎn)及終止點(diǎn)坐標(biāo)。通過磨削修正方法如下：

3）驗證靠近錐面位置內(nèi)孔直徑急劇變化產(chǎn)生原因。是車磨內(nèi)孔后產(chǎn)生的還是磨錐面后對內(nèi)孔產(chǎn)生的影響。分別測量同一個零件車磨內(nèi)孔后及磨錐面后內(nèi)孔圓度儀報告。

通過對比報告可以看出，車磨內(nèi)孔后內(nèi)孔靠近錐面位置并未變形，而磨錐面后內(nèi)孔靠近錐面位置發(fā)生顯著變化，說明磨錐面對內(nèi)孔產(chǎn)生了影響。在此基礎(chǔ)上我們分析為什么磨錐面會對內(nèi)孔產(chǎn)生影響。聯(lián)系到之前我們說的，錐面部位壁薄，且漲套漲不到錐面部位，整個磨錐面過程中錐面是懸空的。因此，我們決定從夾具上考慮，更改夾具讓漲套漲到錐面部位。

內(nèi)漲夾具示意圖：

通過計算，錐面部位尚有14mm未漲到，減小工件擋塊高度可以有效解決該問題?？紤]到工件擋塊高度無法做到太小，我們將工件擋塊高度減小12mm，使?jié)q套盡可能漲緊錐面部位。

減小工件擋塊高度漲套漲緊錐面部位后，不再出現(xiàn)錐面部位急劇變化的情況，內(nèi)孔直線度和平行度合格。

四、綜上所述

針對該零件解決車磨后內(nèi)孔回彈問題采用了：1）減小車削量，增大磨削量；2）車削及磨削修正內(nèi)孔錐度，3）更改夾具設(shè)計，使?jié)q套漲到錐面部位。此外，為了減小磨錐面時對內(nèi)孔的影響，我們將錐面純磨削改為車+磨。這里僅列舉了解決該零件車磨后內(nèi)孔回彈的方法，為解決該類問題提供了思路。針對不同零件，解決方法也會不同，但無外乎從零件結(jié)構(gòu)、加工程序及刀夾具是否適用加工該零件等方面考慮。