基于普通車床加工差速器殼體內球面工藝裝置研究

吳長有，伊洪彬

（開封技師學院，河南 開封 475000）

0 引言

差速器是汽車中的重要部件，其作用就是使兩側車輪轉速不同。例如，當汽車左轉彎時，彎曲弧圓心在左側，在相同的時間內右側車輪要比左側車輪走過的軌跡要長，所以右側車輪的轉速要更快一些。要達到這個效果，就得通過差速器來調節。差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等零部件組成，其殼體的結構及加工精度直接影響差速器的正常工作，差速器殼體內球面加工是差速器殼體加工的一個難點。圖1為某款小型汽車的差速器殼體零件圖。該差速器殼的零件可以分四組加工表面：端面、零件上各段外圓表面、內圓孔表面、凸臺孔系。以該款小型汽車的差速器殼體為例，在對其加工方法和工藝分析的基礎上，經過多次試驗，研制出一種基于普通車床上加工內球面的加工工藝方法。

圖1 差速器殼體零件圖

1 差速器殼體零件加工工藝

參考同類型差速器殼加工工藝，確定該零件的加工方案：首先，加工端面，內外圓表面用加工好的端面為基準先加工其中一組，然后借助專用夾具加工另一表面，并且保證它們之間的位置精度要求[1]。該差速器殼體的加工工藝卡見表1。

表1 差速器殼體工藝卡

差速器殼體加工內球面工序如圖2所示。從圖2分析，差速器殼體內球面加工是差速器殼體加工的難點，能把刀具伸進內腔的孔都滿足不了加工S?84的球面，不管是數控車床或者普通車床，里面的內球面都很難加工。

圖2 差速器殼體內球面工序圖

2 基于普車加工差速器內球面工藝裝置分析

為了提高差速器殼體內球面加工質量，經過多次試驗，研制出一種基于普通車床加工差速器殼體內球面的工藝裝置，摸索出一種在改制普車上加工差速器殼內球面的加工工藝方法。該工藝裝置的研制包括工裝的設計與定位、刀具設計與制作及刃磨，以及工件的安裝與加工注意事項。

2.1 工裝的設計與定位

根據差速器殼體選擇有效的安裝基準及定位來制作加工內球面的工裝，如圖3所示，加工差速器殼體內球面的工裝是有基礎件和兩個鑲有軸承的定位板組成。把工裝通過中滑板的螺栓槽用四個螺栓固定在中滑板上面，利用工裝中間φ15的軸找準中心，中心高低調整只能磨削工裝上下平面。高低調整好后，再使φ15小軸的側母線與導軌平行，最后移動中滑板，使φ15小軸的中心與車床主軸中心一致后，鎖死中滑板[2]。

圖3 加工內球面工裝

2.2 刀具的設計與制作

不同的刀具的結構在加工時采用的加工工藝不同，差速器殼體內球面加工時使用成型刀具，其形狀為與內球面相同的圓弧刀具，提高加工效率。根據差速器殼體孔徑選擇刀桿的直徑，刀桿的直徑要小于差速器孔徑。為提高刀桿的剛性，刀桿與相應的軸承內圓面配合間隙不易過大，以便用來支承刀桿。同時刀桿要進行調質和淬火處理，提高其強度。在刀桿前段部位磨出平面以傳遞力矩，在中間加工出矩槽用來使圓弧刀具軸向定位[3]。為了避免在加工時與差速器孔摩擦損傷孔的表面，矩形槽后端的刀桿直徑要稍微小一點。設計的刀桿和圓弧刀具，如圖4所示。刀桿的安裝孔要在本車床上做出，確保與主軸同心，安裝孔與刀桿間隙盡量小，并在刀桿柄部磨出小平面，以便插入安裝孔中后鎖緊刀桿。

圖4 加工內球面刀具

為了加工平穩，圓弧刀具可采用雙刃或四刃。刀具的加工精度直接影響工件的精度，所以對刀具的加工精度要求很嚴，圓弧刀具下面的外圓是加工內孔的定位與裝夾基準，銑刀塊焊接槽時要與定位外圓中心均布，且槽的寬度與刀塊厚度間隙不易過大，否則刃磨后的圓孤刀刃高低不一致。刀塊焊接好后，利用定位外圓定位找中心，采用線切割加工內孔，內孔的圓作為徑向定位，與刀桿的配合間隙要小。孔加工好后，再以圓弧刀具定位外圓和后端面，依次把刀塊按圓弧尺寸線切割割成圓弧，最好割出10°的后角。

2.3 刀具的刃磨

為了刃磨內球面圓弧刀具，設計了一個刃磨圓弧刀具的簡單工具，如圖5所示。該工具制造要求是：孔軸配合間隙要小，用向心推力軸承作旋轉配合，因需要測量圓弧刀具的尺寸，上部的外圓要與旋轉中心同心。安裝刀具的刀軸軸心要與旋轉平面平行且通過旋轉中心[4]。圓弧刀刃的高低是靠刀具后端面定位，所以，刀具內孔軸線上后端面必須垂直。為了消除線切割絲線與后端面的垂直度誤差，可加工一個芯軸在外圓磨床上磨刀具后端面。

圖5 圓弧刀具刃磨

刃磨圓弧刀工具固定在磨刀機或工具磨床上，在刃磨刀具時，刀塊的刀刃要與刃磨工具旋轉平面平行。利用工具上的緊定螺釘調整刃磨量并固定緊定螺釘，然后把砂輪旋轉平面調整為6°的后角，依次刃磨刀塊圓弧刃，利用剩余部分的外圓計算出圓弧尺寸。加工時使用公法線千分尺進行相應尺寸的測量。

2.4 工件的安裝與加工

零件的加工質量不僅僅取決于工裝與刀具，工件是否正確安裝也會對零件的加工質量產生影響。經過多次的試驗，總結出工件安裝的正確方法和加工的注意事項。

把工裝前端裝有軸承的定位板卸下安裝到后面，這樣可以增加工件的定位精度，如圖6所示。安裝工件時，用柱銷通過兩個軸承孔插入工裝的定位孔中，使工件上孔的中心與主軸中心一致，壓緊工件[5]。移動床鞍，使刀桿進入工件內腔，把刀具放入工件內腔并安裝在刀桿上，使刀具后端面緊貼刀桿定位槽端面，車削前應注意，工件的定位孔是否在刀桿稍微細的部位，以免損壞工件孔徑。加工第一個工件首先要確定球徑尺寸與球心，根據加工余量，先少加工一些，利用百分表對零定位，少量退刀后停車，移動床鞍使刀桿退出工件，工件松開并旋轉180°定位壓緊，同樣方法加工至百分表零位。卸下工件內徑量表測量球徑，與圖樣徑向尺寸差值的一半是修正的進刀量。調整表盤零位再次加工，直到符合圖樣尺寸。尺寸確定后，其余的工件可以一次加工到尺寸。

圖6 工件的安裝與加工

3 結語

通過加工生產實踐顯示，采用普車加工差速器殼體內表面工藝加工后，產量由25（件/天）提升到30（件/天），由此證明差速器殼體的加工工藝對殼體零件的加工有很大的影響，采用合適的加工工藝可以提高零件的加工效率。對于殼體內圓弧面的加工，采用圓弧刀具耐用度高，球徑尺寸基本一致，能滿足圖樣公差要求。但是也有一些缺點，因為圓弧刀具的弧度是不變的，床鞍進刀的終止位置不可以一點不變，所以，兩圓弧的連線并不是很規矩的圓球，但不影響零件裝配使用。