一種薄壁類同步器齒套零件車削加工方案

李天琦 李正

摘要：為提高同步器滑動(dòng)齒套零件內(nèi)花鍵倒錐齒精度，需要在粗精車工序?qū)X套零件內(nèi)孔有較高的工藝尺寸和圓度要求。采用六點(diǎn)式浮動(dòng)三爪代替?zhèn)鹘y(tǒng)三爪，可以改善傳統(tǒng)三爪夾持力大，夾持薄壁類零件易使其變形的缺陷。不但滿足了零件內(nèi)孔的工藝尺寸，而且內(nèi)孔的圓度非常好。提高零件加工精度，降低廢品率，進(jìn)一步為齒套零件倒錐齒精度的提升提供保障。

關(guān)鍵詞：薄壁件;六點(diǎn)夾緊定位;浮動(dòng)三爪;國(guó)度;加工精度

1前言

我公司生產(chǎn)的主箱同步器滑動(dòng)齒套零件，均為薄壁類零件。由于薄壁套類零件具有特殊的結(jié)構(gòu)性，徑向剛性較弱，加工中極易產(chǎn)生變形。在使用傳統(tǒng)三爪夾持零件外圓進(jìn)行粗精車加工時(shí)，夾緊時(shí)工件易變形，影響加工精度。同時(shí)因?yàn)槊鳛殄懺旃に囍圃欤魃洗嬖诒砻姘枷?，普通三爪夾緊定位不穩(wěn)定，為減小變形，需減少夾緊力，但這樣可能會(huì)出現(xiàn)夾不緊的情況。

在近幾年的變速器售后質(zhì)量問(wèn)題反饋中，主箱同步器斷裂與脫檔屬于高發(fā)問(wèn)題，經(jīng)設(shè)計(jì)、工藝?yán)碚摲治?，主箱同步器齒套倒錐齒符合性是主要影響因素之一。針對(duì)主箱同步器齒套為薄壁零件這一特點(diǎn)，要想控制倒錐齒加工精度，就要從毛坯粗精加工開始控制零件精度，圓度要求尤其重要。

針對(duì)上述情況，區(qū)別于傳統(tǒng)的通過(guò)加大三爪裝夾接觸面積的方式，在臥式數(shù)控車床上采用六點(diǎn)夾緊定位的浮動(dòng)三爪在齒套零件車削加工實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。

2浮動(dòng)三爪結(jié)構(gòu)及使用原理分析

如下圖所示，我們采用的六點(diǎn)浮動(dòng)三爪主要包括三爪支撐、浮動(dòng)爪、連接螺桿、螺釘、夾緊螺釘、限位銷。浮動(dòng)爪通過(guò)連接螺桿穿過(guò)三爪支撐與車床卡盤連接，并且在浮動(dòng)爪與三爪支撐間有限位銷，防止臥式車床上浮動(dòng)爪由于自重旋轉(zhuǎn)。三爪支撐像普通三爪一樣與機(jī)床卡盤連接，三個(gè)一組，以統(tǒng)一基準(zhǔn)梳齒。三爪安裝好后，依次將夾緊螺釘扭到合適位置，裝上校準(zhǔn)件。夾緊后，用百分表打校準(zhǔn)件內(nèi)孔跳動(dòng)，通過(guò)調(diào)整夾緊螺釘，將校準(zhǔn)件內(nèi)孔跳動(dòng)調(diào)整到0.1mm以內(nèi)后，依次裝入螺釘，頂緊夾緊螺釘，松開校準(zhǔn)件即為三爪調(diào)整完畢。在實(shí)際使用時(shí)，以鏈接螺桿為支點(diǎn)，連同浮動(dòng)爪隨毛坯外圓的高低起伏，有微量的浮動(dòng)（如圖所示中，浮動(dòng)量為0.005-0.01mm，有嚴(yán)格要求，不可隨意給定），起到浮動(dòng)夾緊作用。夾緊螺釘帶錐的尖部為硬質(zhì)合金材料，隨著夾緊力的作用扎入毛坯表面一定深度，不需要過(guò)大的夾緊力，就可以實(shí)現(xiàn)薄壁件加工的定位和夾緊，防止工件變形。

在卡盤向中心移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)夾緊螺釘沒有與工件接觸時(shí)，浮動(dòng)爪會(huì)以連接螺桿為圓心，零件會(huì)給夾緊螺釘一個(gè)作用力，使浮動(dòng)爪產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)角，隨著夾緊動(dòng)作繼續(xù)，使兩個(gè)夾緊螺釘同時(shí)與零件表面接觸，這樣浮動(dòng)爪的浮動(dòng)量克服了工件表面缺陷。同理，其他兩個(gè)卡爪也如此運(yùn)動(dòng)，六個(gè)夾緊螺釘尖點(diǎn)最終都與毛坯外圓同時(shí)接觸，保證了工件的定位夾緊。

從力學(xué)上的理論分析可知，假設(shè)傳統(tǒng)三爪與毛坯的接觸面積為S1，浮動(dòng)三爪與毛坯的接觸面積為S2，那么兩種夾緊方式零件表面受到的壓強(qiáng)分別為P1=F1/S1;P2=F2/S2。因S2遠(yuǎn)小于S1，夾緊力是由機(jī)床油缸提供，即在不改變機(jī)床倍率的情況下，F(xiàn)1=F2，則此時(shí)由六點(diǎn)浮動(dòng)三爪產(chǎn)生的壓強(qiáng)P2要遠(yuǎn)大于普通三爪產(chǎn)生的壓強(qiáng)P1。這樣夾緊螺釘?shù)膬蓚€(gè)尖點(diǎn)可以輕易嵌入工件表面一定深度，夾緊不僅僅依靠摩擦作用，從而增大了夾緊的穩(wěn)定性，在夾緊力較小的情況下，實(shí)現(xiàn)了工件的夾緊穩(wěn)定。

3在工藝中應(yīng)用推廣

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了六點(diǎn)浮動(dòng)三爪在加工薄壁類零件車削過(guò)程中的具備極高穩(wěn)定性后，將六點(diǎn)浮動(dòng)三爪推廣到近70個(gè)某零件的粗精車加工工藝中。由下圖所示新老工藝對(duì)比可知，使用普通三爪加工時(shí)，零件內(nèi)孔加工尺寸公差要求為0.1mm，圓度要求為0.06mm。使用六點(diǎn)浮動(dòng)三爪加工時(shí)，零件內(nèi)孔加工尺寸公差可以提高到0.03mm，圓度精度要求提高到0.02mm。

原工藝中要求內(nèi)孔圓度0.06mm，但實(shí)際加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)很難保證此精度。換為六點(diǎn)浮動(dòng)三爪后，通過(guò)批量加工得出的反饋結(jié)果可知，使用六點(diǎn)浮動(dòng)三爪可以穩(wěn)定加工零件內(nèi)孔尺寸公差0.03（0.035）mm，內(nèi)孔圓度0.02mm，車間反饋使用效果良好。在后續(xù)的齒套零件新產(chǎn)品工藝編制及原有零件工藝更新修訂時(shí)，按照上述標(biāo)準(zhǔn)將零件內(nèi)孔尺寸公差和圓度精度統(tǒng)一要求。

4總結(jié)

通過(guò)此次對(duì)齒套零件車削加工工藝方案改進(jìn)，對(duì)浮動(dòng)三爪使用原理的分析理解，總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)：首先，加工精度要求較高的薄壁件應(yīng)從毛坯開始就要嚴(yán)格控制圓度，根據(jù)實(shí)際的要求，要有圓度合理的基準(zhǔn)。其次，除了機(jī)床自身的精度保障外，加工工藝和夾具的合理化非常重要，是解決問(wèn)題點(diǎn)的關(guān)鍵所在。本方案的應(yīng)用推廣即提高了加工精度，也為后續(xù)齒套倒錐齒精度的改善提高保障。