基于普通車床加工差速器殼體內(nèi)球面工藝裝置研究

吳長(zhǎng)有，伊洪彬

（開封技師學(xué)院，河南 開封 475000）

0 引言

差速器是汽車中的重要部件，其作用就是使兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同。例如，當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，彎曲弧圓心在左側(cè)，在相同的時(shí)間內(nèi)右側(cè)車輪要比左側(cè)車輪走過的軌跡要長(zhǎng)，所以右側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速要更快一些。要達(dá)到這個(gè)效果，就得通過差速器來調(diào)節(jié)。差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等零部件組成，其殼體的結(jié)構(gòu)及加工精度直接影響差速器的正常工作，差速器殼體內(nèi)球面加工是差速器殼體加工的一個(gè)難點(diǎn)。圖1為某款小型汽車的差速器殼體零件圖。該差速器殼的零件可以分四組加工表面：端面、零件上各段外圓表面、內(nèi)圓孔表面、凸臺(tái)孔系。以該款小型汽車的差速器殼體為例，在對(duì)其加工方法和工藝分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次試驗(yàn)，研制出一種基于普通車床上加工內(nèi)球面的加工工藝方法。

圖1 差速器殼體零件圖

1 差速器殼體零件加工工藝

參考同類型差速器殼加工工藝，確定該零件的加工方案：首先，加工端面，內(nèi)外圓表面用加工好的端面為基準(zhǔn)先加工其中一組，然后借助專用夾具加工另一表面，并且保證它們之間的位置精度要求[1]。該差速器殼體的加工工藝卡見表1。

表1 差速器殼體工藝卡

差速器殼體加工內(nèi)球面工序如圖2所示。從圖2分析，差速器殼體內(nèi)球面加工是差速器殼體加工的難點(diǎn)，能把刀具伸進(jìn)內(nèi)腔的孔都滿足不了加工S?84的球面，不管是數(shù)控車床或者普通車床，里面的內(nèi)球面都很難加工。

圖2 差速器殼體內(nèi)球面工序圖

2 基于普車加工差速器內(nèi)球面工藝裝置分析

為了提高差速器殼體內(nèi)球面加工質(zhì)量，經(jīng)過多次試驗(yàn)，研制出一種基于普通車床加工差速器殼體內(nèi)球面的工藝裝置，摸索出一種在改制普車上加工差速器殼內(nèi)球面的加工工藝方法。該工藝裝置的研制包括工裝的設(shè)計(jì)與定位、刀具設(shè)計(jì)與制作及刃磨，以及工件的安裝與加工注意事項(xiàng)。

2.1 工裝的設(shè)計(jì)與定位

根據(jù)差速器殼體選擇有效的安裝基準(zhǔn)及定位來制作加工內(nèi)球面的工裝，如圖3所示，加工差速器殼體內(nèi)球面的工裝是有基礎(chǔ)件和兩個(gè)鑲有軸承的定位板組成。把工裝通過中滑板的螺栓槽用四個(gè)螺栓固定在中滑板上面，利用工裝中間φ15的軸找準(zhǔn)中心，中心高低調(diào)整只能磨削工裝上下平面。高低調(diào)整好后，再使φ15小軸的側(cè)母線與導(dǎo)軌平行，最后移動(dòng)中滑板，使φ15小軸的中心與車床主軸中心一致后，鎖死中滑板[2]。

圖3 加工內(nèi)球面工裝

2.2 刀具的設(shè)計(jì)與制作

不同的刀具的結(jié)構(gòu)在加工時(shí)采用的加工工藝不同，差速器殼體內(nèi)球面加工時(shí)使用成型刀具，其形狀為與內(nèi)球面相同的圓弧刀具，提高加工效率。根據(jù)差速器殼體孔徑選擇刀桿的直徑，刀桿的直徑要小于差速器孔徑。為提高刀桿的剛性，刀桿與相應(yīng)的軸承內(nèi)圓面配合間隙不易過大，以便用來支承刀桿。同時(shí)刀桿要進(jìn)行調(diào)質(zhì)和淬火處理，提高其強(qiáng)度。在刀桿前段部位磨出平面以傳遞力矩，在中間加工出矩槽用來使圓弧刀具軸向定位[3]。為了避免在加工時(shí)與差速器孔摩擦損傷孔的表面，矩形槽后端的刀桿直徑要稍微小一點(diǎn)。設(shè)計(jì)的刀桿和圓弧刀具，如圖4所示。刀桿的安裝孔要在本車床上做出，確保與主軸同心，安裝孔與刀桿間隙盡量小，并在刀桿柄部磨出小平面，以便插入安裝孔中后鎖緊刀桿。

圖4 加工內(nèi)球面刀具

為了加工平穩(wěn)，圓弧刀具可采用雙刃或四刃。刀具的加工精度直接影響工件的精度，所以對(duì)刀具的加工精度要求很嚴(yán)，圓弧刀具下面的外圓是加工內(nèi)孔的定位與裝夾基準(zhǔn)，銑刀塊焊接槽時(shí)要與定位外圓中心均布，且槽的寬度與刀塊厚度間隙不易過大，否則刃磨后的圓孤刀刃高低不一致。刀塊焊接好后，利用定位外圓定位找中心，采用線切割加工內(nèi)孔，內(nèi)孔的圓作為徑向定位，與刀桿的配合間隙要小。孔加工好后，再以圓弧刀具定位外圓和后端面，依次把刀塊按圓弧尺寸線切割割成圓弧，最好割出10°的后角。

2.3 刀具的刃磨

為了刃磨內(nèi)球面圓弧刀具，設(shè)計(jì)了一個(gè)刃磨圓弧刀具的簡(jiǎn)單工具，如圖5所示。該工具制造要求是：孔軸配合間隙要小，用向心推力軸承作旋轉(zhuǎn)配合，因需要測(cè)量圓弧刀具的尺寸，上部的外圓要與旋轉(zhuǎn)中心同心。安裝刀具的刀軸軸心要與旋轉(zhuǎn)平面平行且通過旋轉(zhuǎn)中心[4]。圓弧刀刃的高低是靠刀具后端面定位，所以，刀具內(nèi)孔軸線上后端面必須垂直。為了消除線切割絲線與后端面的垂直度誤差，可加工一個(gè)芯軸在外圓磨床上磨刀具后端面。

圖5 圓弧刀具刃磨

刃磨圓弧刀工具固定在磨刀機(jī)或工具磨床上，在刃磨刀具時(shí)，刀塊的刀刃要與刃磨工具旋轉(zhuǎn)平面平行。利用工具上的緊定螺釘調(diào)整刃磨量并固定緊定螺釘，然后把砂輪旋轉(zhuǎn)平面調(diào)整為6°的后角，依次刃磨刀塊圓弧刃，利用剩余部分的外圓計(jì)算出圓弧尺寸。加工時(shí)使用公法線千分尺進(jìn)行相應(yīng)尺寸的測(cè)量。

2.4 工件的安裝與加工

零件的加工質(zhì)量不僅僅取決于工裝與刀具，工件是否正確安裝也會(huì)對(duì)零件的加工質(zhì)量產(chǎn)生影響。經(jīng)過多次的試驗(yàn)，總結(jié)出工件安裝的正確方法和加工的注意事項(xiàng)。

把工裝前端裝有軸承的定位板卸下安裝到后面，這樣可以增加工件的定位精度，如圖6所示。安裝工件時(shí)，用柱銷通過兩個(gè)軸承孔插入工裝的定位孔中，使工件上孔的中心與主軸中心一致，壓緊工件[5]。移動(dòng)床鞍，使刀桿進(jìn)入工件內(nèi)腔，把刀具放入工件內(nèi)腔并安裝在刀桿上，使刀具后端面緊貼刀桿定位槽端面，車削前應(yīng)注意，工件的定位孔是否在刀桿稍微細(xì)的部位，以免損壞工件孔徑。加工第一個(gè)工件首先要確定球徑尺寸與球心，根據(jù)加工余量，先少加工一些，利用百分表對(duì)零定位，少量退刀后停車，移動(dòng)床鞍使刀桿退出工件，工件松開并旋轉(zhuǎn)180°定位壓緊，同樣方法加工至百分表零位。卸下工件內(nèi)徑量表測(cè)量球徑，與圖樣徑向尺寸差值的一半是修正的進(jìn)刀量。調(diào)整表盤零位再次加工，直到符合圖樣尺寸。尺寸確定后，其余的工件可以一次加工到尺寸。

圖6 工件的安裝與加工

3 結(jié)語(yǔ)

通過加工生產(chǎn)實(shí)踐顯示，采用普車加工差速器殼體內(nèi)表面工藝加工后，產(chǎn)量由25（件/天）提升到30（件/天），由此證明差速器殼體的加工工藝對(duì)殼體零件的加工有很大的影響，采用合適的加工工藝可以提高零件的加工效率。對(duì)于殼體內(nèi)圓弧面的加工，采用圓弧刀具耐用度高，球徑尺寸基本一致，能滿足圖樣公差要求。但是也有一些缺點(diǎn)，因?yàn)閳A弧刀具的弧度是不變的，床鞍進(jìn)刀的終止位置不可以一點(diǎn)不變，所以，兩圓弧的連線并不是很規(guī)矩的圓球，但不影響零件裝配使用。