淺析數(shù)控車加工威姿轎車傳動軸出現(xiàn)崩紋、變形等問題的解決

徐云飛 宿華龍 付春鵬

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷增長，制造行業(yè)的發(fā)展取得很大的進(jìn)步，數(shù)控車得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)控車床所加工的零件，其精度和表面質(zhì)量都是非常高的，同時也減輕了工人的勞動強(qiáng)度。一般數(shù)控加工都是通過編制程序一次性加工出所需要的零件，在加工前一定要明確相應(yīng)的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，就會造成很嚴(yán)重的后果，所加工的零件會因此報廢，甚至有可能給企業(yè)帶來重大損失。目前，各大企業(yè)在使用大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動軸右軸依然存在一定的問題，給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成一定的影響。由于威姿轎車傳動軸右軸屬于細(xì)長軸類工件，在車削加工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象，根本無法滿足該零件的加工要求，基于此，作者通過對數(shù)控車床結(jié)構(gòu)和工作原理分析，并查閱相關(guān)資料尋找數(shù)控車床加工細(xì)長軸的方法，結(jié)合普通車床中心架跟刀架工作原理設(shè)計了細(xì)長軸支撐架，進(jìn)而解決了該類型的細(xì)長軸加工難題，促使威姿轎車傳動軸的質(zhì)量得到有效提高，提高企業(yè)的工作效率。

關(guān)鍵詞：傳動軸;支撐架;崩紋

1 前言

目前，我國各大汽車零件制造企業(yè)的發(fā)展還是比較樂觀的，由于數(shù)控車床的誕生，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到很大程度的提升，并且在一定程度上也減輕了部分勞動者的工作強(qiáng)度。數(shù)控車床的加工精度高，自動化程度高，在機(jī)械加工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。特別是一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的斜線回轉(zhuǎn)體和各類螺紋加工。數(shù)控車床在加工零件時，都是通過提前編制好的程序進(jìn)行加工。但是，在使用大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動軸右軸時，傳動軸會產(chǎn)生崩紋和變形的狀況，給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)造成一定的損失，降低企業(yè)的工作效率，嚴(yán)重影響企業(yè)的發(fā)展。因此，作者對數(shù)控車床加工威姿轎車傳動軸右軸的全過程進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，總結(jié)和分析其中存在的問題，提出了自己的見解，設(shè)計出加工細(xì)長軸的支撐架，進(jìn)而解決該類型的細(xì)長軸加工難題，促使數(shù)控車床的工作效率得到有效的提高，確保威姿轎車傳動軸的質(zhì)量，加快我國汽車零件制造行業(yè)的發(fā)展。

2 數(shù)控車床的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢

數(shù)控車床是一種機(jī)電一體化的設(shè)備，在我國的機(jī)床制造技術(shù)上呈現(xiàn)出多樣化以及專門化的技術(shù)趨勢。數(shù)控技術(shù)在我國制造行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，各國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要通過大力發(fā)展車床的數(shù)控核心技術(shù)，進(jìn)而不斷提高國家的綜合實(shí)力水平。目前，我國的數(shù)控車床的品種非常多，質(zhì)量也是很可靠[1]。但是，與國外發(fā)達(dá)國家相比還是存在一定的差距，因此，我國通過與國外比較著名的機(jī)床廠家進(jìn)行合作，不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，來不斷提高我國的機(jī)床制造水平。同時，國家要對數(shù)控技術(shù)方面進(jìn)行不斷的開發(fā)，要高度的重視。培養(yǎng)高端人才，提高自主創(chuàng)新能力，不斷完善和提高數(shù)控機(jī)床的加工精度以及機(jī)床的工作效率，進(jìn)而確保零件的質(zhì)量，不斷提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促使企業(yè)得到良好的發(fā)展。

隨著我國網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，我國數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出一下發(fā)展趨勢：一是，高精度。由于車床的主軸速度、進(jìn)給率以及換刀速度的不斷提高，促使機(jī)床所加工出的零件有著較高的精度，同時，提升企業(yè)的工作效率，加強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力;二是，綠色化。人們的環(huán)境保護(hù)意識越來越強(qiáng)烈，我國的各個行業(yè)在發(fā)展的同時也關(guān)注著環(huán)境的變化。所以，當(dāng)前數(shù)控車床的發(fā)展要考慮節(jié)能和環(huán)保的問題。目前，大部分企業(yè)數(shù)控車床在加工過程中都盡量少用冷卻液來進(jìn)行切削，節(jié)約能源，深受廣大群眾的認(rèn)可;三是，高性能。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷增長，數(shù)控技術(shù)也得到進(jìn)一步的完善，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對臺集中控制，甚至遠(yuǎn)程控制。通過高科技網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，機(jī)床制造商可以構(gòu)建遠(yuǎn)程操控技術(shù)，利用信息的傳輸、儲存以及遠(yuǎn)程智能化診斷。不斷擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，一機(jī)多用，進(jìn)而提高企業(yè)的工作效率，為企業(yè)的獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

3 傳動軸

汽車傳動軸是萬向轉(zhuǎn)動裝置中的主要傳動部件，分成左右兩半，因此也稱半軸，傳動軸的功用是用來連接變速器和驅(qū)動橋，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋中，則用來連接差速器和驅(qū)動輪，傳動軸在工作中處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速和所傳遞的轉(zhuǎn)矩都在不斷發(fā)生變化，于是要求傳動軸不能彎曲變形，威姿轎車傳動軸右軸上分布著多個臺階，凹槽和圓弧，其外圓最大位置直徑為25.5-0.2mm，最小直徑為20.9-0.01——20.9-0.03，徑跳0.06mm，工件全長為736mm，在數(shù)控車上加工采取一夾一頂夾緊裝置，加工難度大，加工時出現(xiàn)振動，產(chǎn)生崩紋，外圓發(fā)生變形，出現(xiàn)兩端細(xì)，中間粗的呈腰鼓形，為了解決這一難題，我做了課題攻關(guān)，并成功設(shè)計了細(xì)長軸支撐架，以下是我在實(shí)際操作中碰到和解決的問題，并做了一些分析和總結(jié)。

4 威姿轎車傳動軸在加工過程中出現(xiàn)崩紋和變形的原因

從數(shù)控車工作原理和普通車床對細(xì)長軸加工原理分析，一般大宇300L數(shù)控車床都是采用10刀位轉(zhuǎn)塔式全自動數(shù)控車床，配有液壓夾盤以及液壓頂尖，主軸最大加工直徑75mm，夾盤可加工裝夾最大直徑300mm，刀塔最大行程1180mm，主要是加工大型或長軸類工件，威姿轎車傳動軸的右軸分成一端車型和另一端車型，由于該軸太長，數(shù)控車床的夾盤和頂尖尾座沒有足夠的空間，進(jìn)而導(dǎo)致工件露出來夾盤450mm，在加工過程中出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象，主要原因有三個，第一個原因是數(shù)控車床使用的的刀具是機(jī)夾刀具，刀尖不是很鋒利，車削方式屬于擠削，在加工過程中，刀具對工件有著很大的頂力，如果工件過長就會導(dǎo)致鋼性不足，進(jìn)而工件會產(chǎn)生變形;第二個原因是大宇300L數(shù)控車床的裝夾方式采用一夾一頂?shù)男问綄ぜA緊裝置，由于工件伸出夾盤過長，進(jìn)而導(dǎo)致工件鋼性嚴(yán)重不足，如果在加工過程中沒有輔助支撐裝置，刀具與工件之間由于擠屑相互作用就會產(chǎn)生崩紋;第三個原因是威姿轎車傳功軸的右軸加工長度已超出直徑20倍以上，由于工件本身的重量，在數(shù)控車床主軸高速旋轉(zhuǎn)的情況下，就會產(chǎn)生一定的離心力，促使刀具在與零接觸刀時會產(chǎn)生經(jīng)向切削力，進(jìn)而造成工件產(chǎn)生劇烈的振動，導(dǎo)致工件出現(xiàn)崩紋或彎曲變形的狀況，同時以上三種原因是相互作用的[3]。

5 解決威姿轎車傳動軸在加工過程中出現(xiàn)崩紋和變形相關(guān)措施

結(jié)合普車加工細(xì)長軸時也有采用一夾一頂裝夾方式，并利用中心架或跟刀架解決上述難題，但只限加工光軸或簡單的臺階軸[4]。威姿轎車傳動軸的右軸屬于多臺階，多凹槽及圓弧組成的工件，根本無法使用普車跟刀架或中心架?？偨Y(jié)和分析中心架和跟刀架工作原理，并經(jīng)過不斷的調(diào)試和改進(jìn)，成功設(shè)計了數(shù)控車細(xì)長軸加工支撐架，其工作原理如下：

（1）利用凹形槽緊固裝置將支撐架固定到設(shè)定的尾座導(dǎo)軌上。

（2）調(diào)整支撐架橫向軸和縱向軸長度距離，使支撐架裝置正好頂?shù)焦ぜ稀?/p>

（3）支撐裝置是按照雙輪浮動滾花刀原理設(shè)計，將雙輪滾花刀改成雙輪軸

承，利用浮動雙輪軸承支撐工件下方，并在支撐裝置上安裝了彈簧通過碟

形螺母調(diào)整支撐裝置對工件的頂力，當(dāng)?shù)毒咴诠ぜ戏竭M(jìn)行切削加工時，與兩支撐裝置的兩個軸承輪形成三個方向同時對工件進(jìn)行限制，限制了工件上下以及左右擺動，進(jìn)而消除了離心力，不斷提高工件的鋼性，促使由于振動產(chǎn)生的崩紋和變形問題得以解決，細(xì)長軸支撐架的成功設(shè)計，不但解決了大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動軸的右軸，還能加工其他汽車類傳動軸等細(xì)長軸類零件，大大提高了數(shù)控車的加工能力，促使數(shù)控車工床在我國得到廣泛的應(yīng)用，全面提高我國的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語

綜上所述，數(shù)控車床在我國汽車零件制造上有著非常重要的作用，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造利益，比較復(fù)雜的零件都是要通過數(shù)控車床來進(jìn)行加工。但是，在使用大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動軸右軸時，因?yàn)樵搨鲃虞S是細(xì)長軸，在加工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象。作者對加工過程進(jìn)行分析，主要原因是由于車床加工威姿轎車傳動軸所使用的車刀不是很鋒利，車削的形式屬于擠削，刀具對工件會產(chǎn)生一定的頂力，工件一旦過長就很容易產(chǎn)生變形，另外，由于數(shù)控車床在裝夾方式是采用兩頭固定，再加上零件比較長，數(shù)控車的轉(zhuǎn)速一旦過高，會產(chǎn)生離心力，在吃刀過程中會形成經(jīng)向切削力，促使傳動軸出現(xiàn)崩紋或彎曲變形。由此作者針對以上問題設(shè)計出一種支撐架，將零件牢牢的固定在車床上，降低離心率力，支撐架與兩個軸承輪形成三個方向?qū)ζ溥M(jìn)行限制，不斷提高零件的剛性，進(jìn)而解決加工威姿轎車傳動軸右軸所出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象，同時其他細(xì)長類軸件在加工時也得到了一定的保障，促使數(shù)控車床在我國得到良好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李秀峰.數(shù)控車削加工多用傳動軸的工藝工裝分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（17）：9+37.

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[3]顧偉明.探討機(jī)械數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].科技風(fēng)，2019（07）：141.

[4]洪劍.數(shù)控車床加工精度的影響因素及解決措施探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（03）：43.