變速箱齒軸外圓傅里葉加工研究

丁井泉　謝建勛　周南平　周奎　黃志繁

摘 要：齒軸外圓在變速箱中與軸承相連接，隨著對變速箱性能要求的不斷提高，外圓傅里葉要求隨之出現(xiàn)，是提升變速箱壽命、穩(wěn)定性，減少跑車異響的重要因素，因此在加工過程中通過對加工方法的研究來保證外圓傅里葉水平使其滿足要求顯的尤為重要;本文以MT82變速箱中間軸為研究對象，分析了加工中的技術(shù)難點(diǎn)，闡述了QUICKPOINT 3000 磨床的加工原理，加工方案及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，利用qs-STAT軟件平臺的過程能力分析法，分析了加工方案的過程能力，并進(jìn)行2個完整周期內(nèi)傅里葉要求100%檢測的方法評判傅里葉加工的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：使用加工方案后計(jì)算產(chǎn)品Major特性的過程能力滿足加工要求≥1.33;傅里葉要求100%合格，粗糙度、圓度、平行度等要求均能夠滿足所要求的性能要求，為進(jìn)一步研究、開發(fā)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：傅里葉外圓;QUICKPOINT 3000 磨床;加工能力

1 引言

變速箱中齒軸外圓傅里葉設(shè)計(jì)是較小整車跑車異響，優(yōu)化傳動穩(wěn)定性的重要改善方法，直接影響變速箱的質(zhì)量、壽命。齒軸外圓傅里葉在加工中的穩(wěn)定性、高效性是保證齒軸外圓傅里葉設(shè)計(jì)能在得到廣泛的應(yīng)用在整車中并發(fā)揮該設(shè)計(jì)益處的重要前提;

2 加工原理分析

QUICKPOINT 3000機(jī)床是采用點(diǎn)接觸式進(jìn)行的高速磨削法，采用僅幾毫米寬，不易磨損的立方氮化硼工作;借助砂輪前段斜角設(shè)計(jì)與水平夾緊的工件之間的傾斜產(chǎn)生一個后角，使砂輪與工件件的主要接觸區(qū)域從線接觸變化為點(diǎn)接觸，達(dá)到快速精磨切削的目的;編輯工件程序，使砂輪刃類似車刀走程序，適應(yīng)不同外徑，不同軸長，不同形狀的外圓加工，達(dá)到工件上不同外圓使用同一砂輪的萬能磨削目的。

針對帶有傅里葉要求的齒軸外圓，需單獨(dú)建立相匹配的砂輪主參數(shù)，砂輪主參數(shù)中設(shè)置2次光磨程序，改善首次磨削時產(chǎn)生的紋理;

3 加工程序擬定

針對MT82中間軸傅里葉外圓，進(jìn)行該外圓的程序編輯，如下：

3.1 在加工程序界面針對具有傅里葉要求外圓Φ50（-0.015，-0.034）建立外圓砂輪的的主磨削路徑，用于去除材料，使產(chǎn)品加工到要求外徑尺寸，從磨削起點(diǎn)（X：49.9755，Z：49.7）進(jìn)行Z方向走刀，為保證外圓直線度、平行度，Z路徑上依次設(shè)立中途點(diǎn)位（X：49.9755，Z：55）、（X：49.9755，Z：59），最后到達(dá)出刀點(diǎn)位（X：49.9755，Z：64.7）;

3.2 完成主磨削路徑后，為優(yōu)化傅里葉水平，設(shè)置第一次光磨程序，且為保證外圓直線度、平行度，磨削路徑點(diǎn)位與2第一步中路徑點(diǎn)位保持一致，依次經(jīng)過點(diǎn)位（X：49.9755，Z：49.7）、（X：49.9755，Z：55）、（X：49.9755，Z：59）、（X：49.9755，Z：64.7）;

3.3 完成第一次光磨程序后，為獲得更好傅里葉水平，同上一步驟，增加第二次光磨程序，依次經(jīng)過點(diǎn)位（X：49.9755，Z：49.7）、（X：49.9755，Z：55）、（X：49.9755，Z：59）、（X：49.9755，Z：64.7）;

3.4 復(fù)核程序中加工路線：

3.4.1 檢查切削起點(diǎn)（X：49.9755，Z：49.7），與零點(diǎn)位置距離Z49.7，對應(yīng)砂輪刀刃左側(cè)，大于零件左端凸臺長度尺寸Z48.62，不會與左端凸臺發(fā)生干涉;

3.4.2 檢查切削終點(diǎn)（X：49.9755，Z：64.7），與零點(diǎn)位置距離Z64.7，對應(yīng)砂輪刀刃右側(cè)，小于零件右端凸臺長度Z66.43，不會與右端凸臺發(fā)生干涉;

3.5 常規(guī)設(shè)置進(jìn)刀、退刀安全點(diǎn)，進(jìn)行空運(yùn)行檢測程序無異常后進(jìn)行試切加工;

4 試切結(jié)果分析

4.1 試切的中間軸產(chǎn)品特性要求及試切3件結(jié)果如下：

4.1.1 外圓直徑Φ50（-0.015，-0.034），且為Major特性;實(shí)測Φ49.977、49.98、ΦΦ49.975;

4.1.2 粗糙度Rz2，Rmax3.2，RPK0.18，RK0.3，RVK0.3，Mr2，

實(shí)測Rz1.4-1.8，Rmax2.4-3.1，RPK0.11-0.15， RK0.18-0.24， RVK0.18-0.22， Mr1.4-1.6;

4.1.3 圓度0.004，直線度0.004，中凹0.001;實(shí)測：圓度0.0021-0.0031，直線度0.0022-0.0036，中凹0.0003-0.0006;

4.1.4 傅里葉短波分析5～350階次，n0=0.7，K=0.6，R=6μ; 實(shí)測5-350階次3件上、中、下位置都合格;

5 過程能力分析

5.1 按照GETRAG的GCG_803007標(biāo)準(zhǔn)建立分析樣本，分析外圓直徑Φ50（-0.015，-0.034），連續(xù)加工200件，加工中不允許調(diào)整機(jī)床，只可以進(jìn)行自動或手動的補(bǔ)償，樣本容量n=3，樣本數(shù)量k=25，得到以下75組數(shù)據(jù)（圖1）：

使用qs-STAT分析過程能力：

每個樣本平均值分布以及樣本內(nèi)極差值分布，樣本容量內(nèi)數(shù)據(jù)分布符合正態(tài)及瑞利分布，過程能力CP、CPK合格（圖2）;

5.2 連續(xù)檢測2個加工周期（每周期加工50件工件）內(nèi)零件傅里葉水平，100%合格。

6 結(jié)論

1）采用QUICKPOINT 3000 磨床可以實(shí)現(xiàn)滿足傅里葉外圓的磨削加工;

2）設(shè)計(jì)的加工方案能滿足產(chǎn)品特性的要求，對提升變速箱質(zhì)量、壽命，減少整車異響;

3）驗(yàn)證表面：初始過程能力CP=2.17，CPK=1.87，可用于批量生產(chǎn)，可作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的參考。

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