風(fēng)電扭力臂位置度精度提升探討

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.