后桥壳琵琶孔加工圆度超差原因分析及解决办法

长春职业技术学院（吉林 130033）刘雅荣

桥壳琵琶孔圆度、端面平行度超差，直接影响汽车差速器定位精度，影响汽车传动齿轮的寿命及桥壳加工中下几道工序以该孔为定位的精度，使整车整体质量严重下降。轻者造成整车装配困难，严重的会造成汽车传动齿轮打齿。因此解决琵琶孔加工圆度、平行度超差问题是个值得探究的问题。

1.桥壳琵琶孔工序简介

铸造后桥壳材料为QT450，加工比较困难。该序加工工艺为镗琵琶孔两孔一面。机床为自制组合专用机床。专用夹具采用了桥壳两端的精车后法兰面作为定位基准和主夹紧点（自定心机构中的形块定位），利用上序T68镗床精镗的一端琵琶孔的端面作为辅助定位（定位部分为40mm×40mm的两个定位块，分布在垂直于桥壳两端半轴孔轴线上下端面上），辅助夹紧方式采用为琵琶孔外侧毛坯面均布4点。夹具夹紧方式全部采用液压缸实现的液压夹紧。刀具采用组合刀。一个刀体前面一组为两把刀，分为前粗后精，镗远离机床的一个琵琶孔，后面一组刀具有三把刀，分为粗镗孔、精镗孔、倒角，采用同一刀体多刀排列能很好保证被加工孔的同轴度。端面加工采用组合机花盘带二把刀一次成形。加工琵琶孔时，远离机床的孔先粗镗，镗完后，靠近机床的粗镗刀再进行粗镗，然后精镗也按该顺序加工。分开进刀是避免因粗镗加工余量大造成机床损坏及精镗时保证加工精度。被加工件简图如附图所示。

零件简图

2.原因分析

根据加工结果，结合实际，列举影响超差因素，进行排除筛选后，认为造成琵琶孔圆度超差问题可能有如下原因：

（1）组合机床主轴的轴承间隙可能过大，造成刀体摆动，使加工刀具的运动轨迹为椭圆，加工件的尺寸必然超差。

（2）刀具为偏心悬臂，造成动不平衡，加剧了机床主轴负担，使机床轴承的径向间隙全部叠加到被加工的孔中，而工件由于是铸造件，整个加工的圆周上刀体受力是不均匀的，加工刀具的运动轨迹为椭圆，将会产生被加工孔的圆度超差。

（3）辅助夹紧的位置及夹紧力不合理，造成工件发生微小变形，孔加工完后，因外力消失，工件变形恢复，使被加工的孔变成了椭圆。

而端面平行度超差有如下原因：

（1）夹具的辅助定位装置定位不合理，造成定位面不能很好地接触到辅助定位块上，另外采用两点定位，工件发生倾斜可能性很大。加工过程中，工件在切削力的作用下发生微小颤动，定位点与加工件的端面有间隙时，工件在加工中会发生沿轴向转动，发生倾斜现象，造成平行度超差。

（2）辅助定位锁紧力不够，即使定位点将工件定位正确位置，由于切削力的作用，辅助定位点发生后缩，造成工件发生转动、倾斜。造成工件的辅助定位锁紧失去应有的功能，从而使被加工件中定位面与加工面平行度超差。

（3）机床花盘溜板间隙大，刀具的受力大小发生变化时，花盘的间隙就反映到加工工件的平面度上，造成公差累积，使平行度超差。

3.解决办法

针对以上对琵琶孔加工圆度超差原因分析，我们采取以下办法：

（1）调整测量主轴的轴向窜动及轴向游隙（即主轴在正、反转瞬时的游动间隙），使其轴向窜动控制在0.0lmm范围内，轴向游隙控制在0.01～0.02mm左右。如仍有超差现象，则需再进行调整。

（2）在刀体的对称一侧加平衡块，根据计算，选择合适大小的、合适位置的平衡块安装在刀体的另一侧来消除动不平衡。

（3）辅助夹紧位置调整到后桥壳的分模线位置，调整夹紧液压缸压力，经多次试切、检测，反复验证后，确定最佳油液压力，最终消除工件夹紧变形。

对端面平度超差采取的办法为：

（1）将辅助浮动定位装置的定位块改成直径为15mm的圆柱销，减小接触面积。将原装置两点定位改成三点均布在定位端面定位。

（2）将浮动辅助定位的锁紧销锥面由原先15°角改成10°，使其具有足够的锁紧力，保证定位精准可靠。

（3）花盘溜板间隙调整到0.0lmm之内，消除因设备间隙的原因造成端面加工的误差。

4.加工效果验证

经过以上加工、测试后，测量琵琶孔加工实际尺寸为一侧，423.1mm，另一侧423.18mm，孔的圆度合格。端面与另一端面平行度达到0.1mm，图样为0.2mm。批量加工生产后，每天首末件检测，持续一个月，孔公差带稳定在0.18mm范围内，尺寸稳定，平行度稳定在0.10mm，达到了改进效果。