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      風(fēng)電扭力臂位置度精度提升探討

      2020-09-10 07:22:44華剛高鵬
      科技尚品 2020年3期
      關(guān)鍵詞:加工

      華剛 高鵬

      摘 要:銷孔位置度對(duì)風(fēng)電扭力臂與齒圈的緊固配合有重要影響,扭力臂銷孔加工工藝應(yīng)具有高可靠性。原有扭力臂銷孔加工工藝忽略機(jī)床、刀具和環(huán)境的實(shí)時(shí)影響,無法提升銷孔位置度。為此,增加銷孔試切工序,以便利用銷孔三坐標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)加工程序進(jìn)行分圓直徑補(bǔ)償、同心度補(bǔ)償和擬合圓度補(bǔ)償。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法可有效提升扭力臂銷孔位置度。

      關(guān)鍵詞:扭力臂;加工;銷孔位置度;程序補(bǔ)償

      中圖分類號(hào):TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      1 引言

      隨著風(fēng)電行業(yè)的迅速發(fā)展,風(fēng)電齒輪箱的生產(chǎn)已經(jīng)日趨標(biāo)準(zhǔn)化、批量化。扭力臂作為風(fēng)電齒輪箱和主機(jī)艙的連接件,在低速級(jí)承受著較大的扭矩,對(duì)銷孔加工質(zhì)量要求更高[1]。我司加工扭力臂的機(jī)床為立式加工中心,現(xiàn)有設(shè)備使用年限均為8-10年,運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)床精度呈下滑趨勢(shì),將導(dǎo)致與齒圈結(jié)合面的銷孔位置精度超差,所以提升扭力臂銷孔位置度的控制方法迫在眉睫。

      在位置精度控制方法研究過程中,古彬宏[2]等通過改變銷孔加工順序,減小加工過程中極角累計(jì)誤差,以提高加工質(zhì)量。姜賓[3]等通過改進(jìn)和修配鉆模板,提高鉆模板精度,避免因夾具間隙超差引起銷孔位置度超差。張虎[4]等提出基于數(shù)控機(jī)床定位誤差的數(shù)學(xué)模型,使定位誤差補(bǔ)償位置可隨時(shí)設(shè)定。這些研究極大地推動(dòng)了銷孔位置度控制方法的發(fā)展。

      本文依據(jù)扭力臂銷孔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),增加了銷孔試切工序,利用銷孔三坐標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)銷孔加工程序進(jìn)行分圓直徑補(bǔ)償、同心度補(bǔ)償和擬合圓度補(bǔ)償,形成有效的銷孔位置度提升控制方法。

      2 扭力臂銷孔加工現(xiàn)有工藝

      2.1 典型扭力臂的銷孔位置度要求

      扭力臂與齒圈結(jié)合面上有46個(gè)D30JS7的銷孔,要求位置度0.12,基準(zhǔn)A為中心軸承安裝孔,銷孔分圓直徑D1860±0.046,如圖1所示。

      2.2 常規(guī)加工工藝簡(jiǎn)介

      在立式加工中心中,扭力臂齒圈結(jié)合面朝上,壓軸承孔內(nèi)腔均布四點(diǎn),兩圓耳處增加浮動(dòng)支撐。百分表吸附在主軸端面上,校正結(jié)合面對(duì)點(diǎn)跳動(dòng)0.02mm,校正左右兩耳孔中心連線與機(jī)床X軸一致,壓緊工件,復(fù)校各處確認(rèn)數(shù)據(jù)。調(diào)用雷尼紹探頭采集軸承孔中心坐標(biāo),建立工件坐標(biāo)系原點(diǎn);采集結(jié)合面Z向數(shù)值,建立Z向坐標(biāo)零點(diǎn)。裝夾校正后,加工內(nèi)容如下:

      (1)調(diào)用D29底孔鉆加工46個(gè)銷孔底孔;

      (2)換刀調(diào)用D25-37.2倒角銑刀進(jìn)行孔口倒角;

      (3)吹氣清理銷孔底孔內(nèi)部殘留鐵屑;

      (4)調(diào)用雷尼紹探頭、復(fù)校中心坐標(biāo);

      (5)調(diào)用D29.7半精鏜刀加工銷孔底孔;

      (6)調(diào)用D30JS7鉸刀,加工銷孔至圖紙尺寸;

      (7)清理工件送三坐標(biāo)等溫測(cè)量。

      3 銷孔位置度控制方式簡(jiǎn)介

      我司在進(jìn)行扭力臂銷孔位置度加工時(shí),主要控制如下幾個(gè)關(guān)鍵因素:銷孔分圓直徑、銷孔擬合分圓圓度、銷孔擬合分圓與基準(zhǔn)軸承孔之間的同心度。通過對(duì)這三個(gè)關(guān)鍵因素的控制,來提升位置度的加工精度,以滿足圖紙要求。其中這三個(gè)關(guān)鍵因素的初始數(shù)據(jù)來源于三坐標(biāo)的檢測(cè)(我司檢測(cè)扭力臂銷孔位置度常用的三坐標(biāo)為德國蔡司品牌)。

      對(duì)批量產(chǎn)品的首件進(jìn)行試切(即銷孔直徑方向留余量,如D30JS7的銷孔加工到D25),進(jìn)行三坐標(biāo)等溫測(cè)量,然后根據(jù)三坐標(biāo)出具的試切零件三坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償,補(bǔ)償后再加工到位,然后送三坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)。

      4 案例分析

      本次選取我司在制的一種大批量扭力臂(圖1)零件作為案例,進(jìn)行銷孔位置度的加工分析。

      4.1 試切加工

      采用相同機(jī)床及裝夾工裝,加工同一類型零件,將46個(gè)D30JS7銷孔加工至D25,其銷孔分布如圖1所示。

      4.2 三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)

      等溫后利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x獲得銷孔數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)如下:

      銷孔分圓直徑:D1860.0222;同心度:0.0463(X方向往正方向偏0.0221,Y方向往負(fù)方向偏0.007);擬合分圓圓度:0.0586;銷孔最大位置度0.0962。

      4.3 銷孔位置度加工數(shù)據(jù)補(bǔ)償

      (1) 銷孔分圓直徑補(bǔ)償:-0.0222;

      (2) 同心度補(bǔ)償:X方向-0.02、Y方向+0.005;

      (3) 擬合分圓圓度補(bǔ)償(絕對(duì)坐標(biāo)補(bǔ)償)如表1所示,(表1中僅選取前5個(gè)銷孔補(bǔ)償數(shù)據(jù)作為案例進(jìn)行展示,其余銷孔補(bǔ)償數(shù)據(jù)計(jì)算方式相同)。

      ΔX=理論X坐標(biāo)-實(shí)際X坐標(biāo);ΔY=理論Y坐標(biāo)-實(shí)際Y坐標(biāo);

      4.4 銷孔位置補(bǔ)償加工結(jié)果

      通過試切銷孔,獲得銷孔位置的三坐標(biāo)數(shù)據(jù),并進(jìn)行程序補(bǔ)償,將銷孔擴(kuò)孔至D30JS7,加工后三坐標(biāo)檢測(cè),數(shù)據(jù)如下:

      銷孔分圓直徑:D1859.996;

      同心度:0.0048;

      擬合分圓圓度:0.0232;

      銷孔最大位置度0.0412。

      4.5 數(shù)據(jù)補(bǔ)償前后兩次加工數(shù)據(jù)對(duì)比

      對(duì)比程序補(bǔ)償前后銷孔三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果如表2所示。

      從表格中的數(shù)據(jù)可以看出,采用控制分圓直徑、同心度、擬合分圓圓度這三個(gè)關(guān)鍵因素的方式,可以實(shí)現(xiàn)扭力臂銷孔位置度的提升。

      4.6 注意事項(xiàng)

      (1)首次加工試切時(shí),銷孔直徑務(wù)必要留加工余量;

      (2)兩次加工必須為同一臺(tái)機(jī)床,不同機(jī)床要對(duì)應(yīng)不同的補(bǔ)償數(shù)據(jù);

      (3)注意三坐標(biāo)給出的補(bǔ)償數(shù)據(jù)是以擬合圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)的數(shù)據(jù);

      (4)批量加工過程中隨著其他因素的變化,出現(xiàn)銷孔位置度超差,需要根據(jù)三坐標(biāo)報(bào)告數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行二次調(diào)整。

      5 結(jié)語

      綜上所述,本文所提及的這種扭力臂銷孔位置度提升的控制措施,在實(shí)際的案例應(yīng)用中對(duì)銷孔位置度質(zhì)量提升有一定的效果,對(duì)于類似扭力臂類零件的銷孔加工具有一定的推廣價(jià)值。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 張文忠.NTK300/31風(fēng)電機(jī)齒輪箱的故障分析與預(yù)防[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2001(5):46-47.

      [2] 古彬宏,李剛,趙明月.淺談提高零件銷孔的位置度[J].冶金與材料,2015,14:14-20.

      [3] 姜賓,魏鮮艷,邢海濤.斜齒輪定位銷孔位置精度的改善方法[J].基層建設(shè),2017,29:12-15.

      [4] 張虎,周云飛,唐小琦,等.數(shù)控機(jī)床定位誤差的軟件補(bǔ)償[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào),2001,4,29:56-58.

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