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：為提高同步器滑動齒套零件內花鍵倒錐齒精度，需要在粗精車工序對齒套零件內孔有較高的工藝尺寸和圓度要求。采用六點式浮動三爪代替傳統三爪，可以改善傳統三爪夾持力大，夾持薄壁類零件易使其變形的缺陷。不但滿足了零件內孔的工藝尺寸，而且內孔的圓度非常好。提高零件加工精度，降低廢品率，進一步為齒套零件倒錐齒精度的提升提供保障。

關鍵詞：薄壁件;六點夾緊定位;浮動三爪;國度;加工精度

1前言

我公司生產的主箱同步器滑動齒套零件，均為薄壁類零件。由于薄壁套類零件具有特殊的結構性，徑向剛性較弱，加工中極易產生變形。在使用傳統三爪夾持零件外圓進行粗精車加工時，夾緊時工件易變形，影響加工精度。同時因為毛坯為鍛造工藝制造，毛坯上存在表面凹陷，普通三爪夾緊定位不穩定，為減小變形，需減少夾緊力，但這樣可能會出現夾不緊的情況。

在近幾年的變速器售后質量問題反饋中，主箱同步器斷裂與脫檔屬于高發問題，經設計、工藝理論分析，主箱同步器齒套倒錐齒符合性是主要影響因素之一。針對主箱同步器齒套為薄壁零件這一特點，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。

針對上述情況，區別于傳統的通過加大三爪裝夾接觸面積的方式，在臥式數控車床上采用六點夾緊定位的浮動三爪在齒套零件車削加工實際應用中取得了較好的效果。

2浮動三爪結構及使用原理分析

如下圖所示，我們采用的六點浮動三爪主要包括三爪支撐、浮動爪、連接螺桿、螺釘、夾緊螺釘、限位銷。浮動爪通過連接螺桿穿過三爪支撐與車床卡盤連接，并且在浮動爪與三爪支撐間有限位銷，防止臥式車床上浮動爪由于自重旋轉。三爪支撐像普通三爪一樣與機床卡盤連接，三個一組，以統一基準梳齒。三爪安裝好后，依次將夾緊螺釘扭到合適位置，裝上校準件。夾緊后，用百分表打校準件內孔跳動，通過調整夾緊螺釘，將校準件內孔跳動調整到0.1mm以內后，依次裝入螺釘，頂緊夾緊螺釘，松開校準件即為三爪調整完畢。在實際使用時，以鏈接螺桿為支點，連同浮動爪隨毛坯外圓的高低起伏，有微量的浮動（如圖所示中，浮動量為0.005-0.01mm，有嚴格要求，不可隨意給定），起到浮動夾緊作用。夾緊螺釘帶錐的尖部為硬質合金材料，隨著夾緊力的作用扎入毛坯表面一定深度，不需要過大的夾緊力，就可以實現薄壁件加工的定位和夾緊，防止工件變形。

在卡盤向中心移動過程中，當夾緊螺釘沒有與工件接觸時，浮動爪會以連接螺桿為圓心，零件會給夾緊螺釘一個作用力，使浮動爪產生一定的轉角，隨著夾緊動作繼續，使兩個夾緊螺釘同時與零件表面接觸，這樣浮動爪的浮動量克服了工件表面缺陷。同理，其他兩個卡爪也如此運動，六個夾緊螺釘尖點最終都與毛坯外圓同時接觸，保證了工件的定位夾緊。

從力學上的理論分析可知，假設傳統三爪與毛坯的接觸面積為S1，浮動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分別為P1=F1/S1;P2=F2/S2。因S2遠小于S1，夾緊力是由機床油缸提供，即在不改變機床倍率的情況下，F1=F2，則此時由六點浮動三爪產生的壓強P2要遠大于普通三爪產生的壓強P1。這樣夾緊螺釘的兩個尖點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定性，在夾緊力較小的情況下，實現了工件的夾緊穩定。

3在工藝中應用推廣

經過試驗驗證了六點浮動三爪在加工薄壁類零件車削過程中的具備極高穩定性后，將六點浮動三爪推廣到近70個某零件的粗精車加工工藝中。由下圖所示新老工藝對比可知，使用普通三爪加工時，零件內孔加工尺寸公差要求為0.1mm，圓度要求為0.06mm。使用六點浮動三爪加工時，零件內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。

原工藝中要求內孔圓度0.06mm，但實際加工過程中發現很難保證此精度。換為六點浮動三爪后，通過批量加工得出的反饋結果可知，使用六點浮動三爪可以穩定加工零件內孔尺寸公差0.03（0.035）mm，內孔圓度0.02mm，車間反饋使用效果良好。在后續的齒套零件新產品工藝編制及原有零件工藝更新修訂時，按照上述標準將零件內孔尺寸公差和圓度精度統一要求。

4總結

通過此次對齒套零件車削加工工藝方案改進，對浮動三爪使用原理的分析理解，總結出一些經驗：首先，加工精度要求較高的薄壁件應從毛坯開始就要嚴格控制圓度，根據實際的要求，要有圓度合理的基準。其次，除了機床自身的精度保障外，加工工藝和夾具的合理化非常重要，是解決問題點的關鍵所在。本方案的應用推廣即提高了加工精度，也為后續齒套倒錐齒精度的改善提高保障。