一种薄壁类同步器齿套零件车削加工方案

李天琦 李正

摘要：为提高同步器滑动齿套零件内花键倒锥齿精度，需要在粗精车工序对齿套零件内孔有较高的工艺尺寸和圆度要求。采用六点式浮动三爪代替传统三爪，可以改善传统三爪夹持力大，夹持薄壁类零件易使其变形的缺陷。不但满足了零件内孔的工艺尺寸，而且内孔的圆度非常好。提高零件加工精度，降低废品率，进一步为齿套零件倒锥齿精度的提升提供保障。

关键词：薄壁件;六点夹紧定位;浮动三爪;国度;加工精度

1前言

我公司生产的主箱同步器滑动齿套零件，均为薄壁类零件。由于薄壁套类零件具有特殊的结构性，径向刚性较弱，加工中极易产生变形。在使用传统三爪夹持零件外圆进行粗精车加工時，夹紧时工件易变形，影响加工精度。同时因为毛坯为锻造工艺制造，毛坯上存在表面凹陷，普通三爪夹紧定位不稳定，为减小变形，需减少夹紧力，但这样可能会出现夹不紧的情况。

在近几年的变速器售后质量问题反馈中，主箱同步器断裂与脱档属于高发问题，经设计、工艺理论分析，主箱同步器齿套倒锥齿符合性是主要影响因素之一。针对主箱同步器齿套为薄壁零件这一特点，要想控制倒锥齿加工精度，就要从毛坯粗精加工开始控制零件精度，圆度要求尤其重要。

针对上述情况，区别于传统的通过加大三爪装夹接触面积的方式，在卧式数控车床上采用六点夹紧定位的浮动三爪在齿套零件车削加工实际应用中取得了较好的效果。

2浮动三爪结构及使用原理分析

如下图所示，我们采用的六点浮动三爪主要包括三爪支撑、浮动爪、连接螺杆、螺钉、夹紧螺钉、限位销。浮动爪通过连接螺杆穿过三爪支撑与车床卡盘连接，并且在浮动爪与三爪支撑间有限位销，防止卧式车床上浮动爪由于自重旋转。三爪支撑像普通三爪一样与机床卡盘连接，三个一组，以统一基准梳齿。三爪安装好后，依次将夹紧螺钉扭到合适位置，装上校准件。夹紧后，用百分表打校准件内孔跳动，通过调整夹紧螺钉，将校准件内孔跳动调整到0.1mm以内后，依次装入螺钉，顶紧夹紧螺钉，松开校准件即为三爪调整完毕。在实际使用时，以链接螺杆为支点，连同浮动爪随毛坯外圆的高低起伏，有微量的浮动（如图所示中，浮动量为0.005-0.01mm，有严格要求，不可随意给定），起到浮动夹紧作用。夹紧螺钉带锥的尖部为硬质合金材料，随着夹紧力的作用扎入毛坯表面一定深度，不需要过大的夹紧力，就可以实现薄壁件加工的定位和夹紧，防止工件变形。

在卡盘向中心移动过程中，当夹紧螺钉没有与工件接触时，浮动爪会以连接螺杆为圆心，零件会给夹紧螺钉一个作用力，使浮动爪产生一定的转角，随着夹紧动作继续，使两个夹紧螺钉同时与零件表面接触，这样浮动爪的浮动量克服了工件表面缺陷。同理，其他两个卡爪也如此运动，六个夹紧螺钉尖点最终都与毛坯外圆同时接触，保证了工件的定位夹紧。

从力学上的理论分析可知，假设传统三爪与毛坯的接触面积为S1，浮动三爪与毛坯的接触面积为S2，那么两种夹紧方式零件表面受到的压强分别为P1=F1/S1;P2=F2/S2。因S2远小于S1，夹紧力是由机床油缸提供，即在不改变机床倍率的情况下，F1=F2，则此时由六点浮动三爪产生的压强P2要远大于普通三爪产生的压强P1。这样夹紧螺钉的两个尖点可以轻易嵌入工件表面一定深度，夹紧不仅仅依靠摩擦作用，从而增大了夹紧的稳定性，在夹紧力较小的情况下，实现了工件的夹紧稳定。

3在工艺中应用推广

经过试验验证了六点浮动三爪在加工薄壁类零件车削过程中的具备极高稳定性后，将六点浮动三爪推广到近70个某零件的粗精车加工工艺中。由下图所示新老工艺对比可知，使用普通三爪加工时，零件内孔加工尺寸公差要求为0.1mm，圆度要求为0.06mm。使用六点浮动三爪加工时，零件内孔加工尺寸公差可以提高到0.03mm，圆度精度要求提高到0.02mm。

原工艺中要求内孔圆度0.06mm，但实际加工过程中发现很难保证此精度。换为六点浮动三爪后，通过批量加工得出的反馈结果可知，使用六点浮动三爪可以稳定加工零件内孔尺寸公差0.03（0.035）mm，内孔圆度0.02mm，车间反馈使用效果良好。在后续的齿套零件新产品工艺编制及原有零件工艺更新修订时，按照上述标准将零件内孔尺寸公差和圆度精度统一要求。

4总结

通过此次对齿套零件车削加工工艺方案改进，对浮动三爪使用原理的分析理解，总结出一些经验：首先，加工精度要求较高的薄壁件应从毛坯开始就要严格控制圆度，根据实际的要求，要有圆度合理的基准。其次，除了机床自身的精度保障外，加工工艺和夹具的合理化非常重要，是解决问题点的关键所在。本方案的应用推广即提高了加工精度，也为后续齿套倒锥齿精度的改善提高保障。