離合器軸密封槽以車代磨工藝推廣

馮聲 沈鞏 勵文光

摘 要：本文提出了運用“以車代磨”技術解決離合器密封槽加工這一瓶頸工序。通過工藝試驗，證明了“以車代磨”技術在此應用上的環保經濟性。

關鍵詞：以車代磨 質量 效率成本 環保經濟性

中圖分類號：TH453 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0095-02

隨著從ZF引進的WG180系列液力變速箱市場需求逐年擴大，其三組離合器軸上的三條密封槽的加工成為了制約WG180產品上量的關鍵瓶頸工序。目前，國際上流行以車代磨技術可以解決這一瓶頸工序，故分廠結合目前設備現狀，大力推廣以車代磨加工WG180離合器軸密封槽。

1 WG180離合器軸結構、現況

WG180系列液力變速箱中，三組離合器軸上分別有3-2.05×Φ34.5槽，在這三條槽中分別裝入搭扣密封環，在工作中，壓力油進入搭扣密封環與活塞座形成的環形空間中，搭扣密封環被壓向槽面，在搭扣密封環與槽面間形成油膜，起到密封作用。因此，槽的槽底圓弧、槽面垂直度與粗糙度質量，對油膜的形成質量起著決定性作用，一旦油膜層不均勻，易造成搭扣密封環磨損、降壓、空耗升高、離合器組件早期燒損等問題。WG180離合器軸，如圖1所示，材料為20MnCr5，淬火后硬度為HRC59～63，槽寬：3-2.05，槽底圓角：R0.2，槽口倒角：K0.2，槽密封面對軸線跳動≤0.02，表面粗糙度如圖1。

現行工具磨磨槽加工工藝，采用以下加工流程：淬火→粗磨→超精磨→半精割槽（車）→清洗→精磨槽（工具磨）→涂放銹油。即在離合器軸淬火后，粗精磨外圓后，密封槽先在車床上半精割至3-1.95×Φ34.5，然后再由工具磨磨削至圖面尺寸2.05×Φ34.5。

工具磨上使用圣班戈磨料磨具（上海）有限公司生產的WAK100-KV-150×3.2×32的砂輪。使用新砂輪時，要先用金剛石將砂輪寬度手工打薄到1.5 mm，產生大量砂輪粉塵，危害操作工健康，如圖2所示。砂輪對好后，徑向進入槽內至Φ34.5，然后軸向移動靠磨左右槽面，保證槽寬尺寸2.05，每根軸加工時間約為10 min，三根槽口只能手工用油石去銳邊。工具磨磨削時砂輪尖角易脫落，造成槽底圓弧超差，裝機使用時，搭扣密封環內徑與槽底徑圓弧相碰，導致搭扣環早期磨損或斷裂，引起變速箱內離合器竄油，摩擦片早期燒結。工具磨加工效率低，班產只有100根左右，要求磨工技術較高。密封槽表面粗糙度差，加工效率低現已成為制約WG180產品大批生產的關鍵瓶頸工序。

2 以車代磨工藝研究

以車代磨是通過一些高強度、高硬度、高耐磨性的刀具（如采用PCBN刀具、陶瓷刀具或涂層硬質合金刀具）在數控車床或車削中心上對淬硬鋼進行高速切削加工，獲得高生產率、高質量、低表面粗糙度的一種加工方法。針對WG180離合器軸密封槽結構與磨削加工存在的問題，結合現有數控車床性能，與山特維克、肯納等刀具商合作，對WG180離合器軸密封槽進行以車代磨工藝試驗。

2.1 刀具選擇

能夠用于以車代磨加工淬硬鋼的刀具材料有CBN、PCBN、陶瓷刀具、超細晶粒硬質合金及涂層硬質合金。在山特維克（SANDVIK）、肯納（KENNAMETAL）等刀具商的配合下，我們先后試用了CBN刀片與涂層硬質合金刀片。兩者均能達到加工要求，刀片與刀桿結構為焊接式，剛性較差，價格較高，刀具磨鈍后更換麻煩，使用不方便，對切削設備剛性要求較高，沒有相應槽寬的標準規格刀片，最后確定使用涂層硬質合金刀片進行工藝試驗：粗割刀片為山特維克（SANDVIK）N123E2-0185-0002-GF刀片（寬1.85±0.02 mm，刀片圓角0.2 mm），精割刀片為山特維克（SANDVIK）N123E2-0215-0002-GF刀片（寬2.13±0.005 mm，刀片圓角0.2 mm）。刀片材料：H13A。

2.2 機床與切削用量選擇

根據圖面要求，槽側面對軸線跳動≯0.02 mm，槽深1.55 mm，計算槽面與槽底的角度允許值：

Arctan（1.55÷0.02）=89°16′

180°-89°16′=90°44′

即槽面與槽底的夾角允許為89°16′～90°44′。

工藝過程為：淬火→粗精磨外圓→半精割精割密封槽。在現有臺灣友嘉CTN-350數控車床中使用二頂尖加工密封槽，保證機床拖板跳動≯0.01/100 mm、主軸外圓跳動≯0.01 mm，找正車刀刀夾跳動≯0.01 mm，半精割到3-1.95×Φ34.5，精割到3-2.05×Φ34.5，槽口可用刀具直接加工出0.2×45°倒角。

3 加工試驗

3.1 精車切削參數的優化

通過切削零件解剖切片檢測，并與山特維克刀具應用工程師不斷商討，修正切削參數與調整機床精度，最終將零件加工精度穩定在圖面設計要求范圍內。切削參數選用v=35 m/min、f=0.05 mm/r、n=300 r/min，數控車床的主軸與尾架頂尖跳動≯0.01 mm，側母線跳動不大于0.02 mm/300 mm，機床中拖板垂直度不大于0.01 mm/150 mm后進行加工。

3.2 加工精度與加工效率的比較（如表1）

從上表可以看出，以車代磨加工槽不僅可以穩定提高加工精度，而且可以提高加工效率，一名操作工可同時操作二臺數控車床。

3.3 實物質量對比

以車代磨保證了圓角尺寸及表面光潔度，槽的加工質量明顯提高。經裝配試車2小時后，兩種加工方式對比，以車代磨軸上搭扣密封環基本無磨損痕跡，而工具磨軸上搭扣密封環磨損痕跡明顯。

3.4 刀具壽命確定

根據山特維克刀具切削壽命計算與實際加工狀態試驗，在保證最終加工質量前提下，精割刀具壽命最終確定為240根/刀頭，即每片刀片加工480根離合器軸。

4 以車代磨的綜合加工成本計算

4.1 刀具與人工成本（如表2）

4.2 產品質量成本

原每月因槽加工原因導致后續市場上密封環早期磨損，造成三包損失約3萬元/月，現通過以車代磨，保證了密封槽加工質量，減少了后續三包費用的產生。清洗工序的取消，避免了零件流轉過程中的磕碰傷，提高了離合器軸外觀質量。

4.3 環保經濟性

以車代磨加工后，工藝上取消了清洗、防銹工序，減少了清洗劑、防銹油的使用，取消工具磨后，零件加工過程中無粉塵產生。在整個加工過程中，由于減少了清洗劑使用，粉塵產生，減少了對環境污染。

按現1500臺/月產量計算，每年可節約加工費（3.952-1.321）×1500×3×12=142074元。

5 結語

“以車代磨”技術的運用，不僅解決了WG180離合器軸密封糟加工瓶徑工序，其使用方便、質量保證、自動化高、效率提升、成本下降、環保經濟，也為其他零件的類似加工提供了一條新的加工選擇。

參考文獻

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[2]友嘉數控車操作手冊.

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