浅析同步环研磨工艺及质量控制2004 年第 2 期綦齿传动浅析同步环研磨工艺及质量控制张春?23?摘要:同步环的螺纹结构及喷钼 _T-艺改进后,出现了同步环早期失效的质量问题,本文针对这一情况,详细分析了造成同步环早期失效的主要原因,并采用浮动夹具的方式,基本上解决了这一问题.关键词:同步环早期失效原因浮动夹具对策1 前言随着我公司变速器总成产量的大幅度增长,同步器型变速器总成的关键零件之一同步环的喷钼生产能力严重不足.为此公司对同步环内螺纹的结构形式作了适当调整,由图 1 中 A 的螺纹结构形式更改为图 1 中 B(A的可选结构)的螺纹结构形式 ,这样,同步环的工艺路线也随之发生变化,将原工艺磨钼层底孔喷钼磨钼层锥孔磨螺纹的工艺路线更改为磨钼层底孔车螺纹喷钼的工艺路线.这样喷钼层厚度将减少 60%以上,不仅可以大幅度提高喷钼机的生产能力,而且还可以节约大量的钼丝和燃气,进而大幅度降低生产制造成本.但是该种工艺路线开始执行以后,出现了同步环早期失效的严重质量问题.因此,按照上述工艺路线加工出来的产品投放市场以后,市场反应强烈,从而严重影响了我们的市场声誉.j 一一一图 12 原因分析我们分析后认为,造成同步环早期失效的原因有以下几个力面,如图 2 所示:在这几个方面中,我们认为由于更改工艺路线而造成同步环早期失效的主要原因又是由其中以下三点造成的.早期失图 2第一:螺纹表面形状不规则 .按照图纸要求,同步环螺纹顶部应有 0.50.6mm 的平面宽度,按原工艺加工可以保证这个宽度,而按新工艺加工的同步环在精车螺纹后螺纹顶部虽还有 0.40.5mm 的平面,但同步环在喷钼前还要对内锥面进行喷砂粗化处理,同步环内螺纹在喷砂后螺纹牙顶一侧被打塌,形成一圆弧斜面,牙顶变窄,变尖,喷钼加工后这一圆弧斜面进一步变窄,致使螺纹牙顶面成为一个尖角,大大减少了同步环工作时的磨擦面积.同时喷钼层表面相对比较疏松,老工艺将表面层磨去,新工艺未磨去,这样疏松表层磨损迅速,这是导致同步环早期失效的最重要原因之一.第二:喷钼出来的产品内锥孔角度超差较大,其内锥角度在 6.一 6.50 之间,这与图纸要求的 6.303 的技术要求相去甚远,因此同步环在与锥毂结合时,其锥面结合情况较差,接触面积较小,并且会影响到所测量规尺寸的准?24?綦齿传动 2004 年第 2 期确性.这也是造成同步环早期失效的重要原因之一.第三:锥孑 L 表面太粗糙.喷钼机在喷钼时,在产品内锥面形成了局部高点,表面粗糙度较差,造成所测量规尺寸不够准确.同步环在工作时与锥毂锥面磨擦,表层局部高点迅速磨掉,这是造成同步环早期失效的另一重要原因之一.3 制定对策,确定工艺方案针对上述情况,我们首先增加了螺纹牙顶宽度,把螺纹牙顶宽度由原来的 0.4mm 增加到 1.Omm,螺距由 1.5mm 增加到 2.Omm,同时在喷钼时,对内锥孑 L 预留 0.1mm 左右的研磨或磨削余量,然后对内锥孑 L 进行再次加工,以解决内锥孑 L 的上述质量问题.但是采取何种方式对内锥孑 L 进行加工,才能保证产品的加工质量,这是一个不易解决的难题.因为喷钼后同步环内锥孑 L 的加工余量较小,单边钼层总厚度为 0.15mm 左右,单边磨削余量仅 0.05ram左右,并且同步环属于薄壁零件,变形较大,喷钼加工之后,内孑 L 存在失圆和局部高点.如果直接采用内孑 L 校正定位后再夹紧进行加工,工件与砂轮是刚性接触,就会产生磨削后的钼层分布不均匀的问题,严重的可能会出现局部地方钼层被完全磨掉.这会大大影响同步环的使用寿命.因此我们得出了只有让工件或刀具浮动的方式进行加工,才能保证钼层厚度均匀的结论.为此,我们先后制定出了以下几套方案:第一种方案是利用车床对同步环内锥孔进行研磨加工.其加工方法是:油石安装在一个特制的刀盒上,并可以围绕一圆柱销在水平方向进行回转,即利用油石浮动的方式对同步环内锥孑 L 进行研磨加工.该种加工方式虽然可以降低同步环内锥孑 L 的粗糙度,把表层的疏松组织研磨掉,但是它不能修正锥孑 L 角度,因此该种加工方式不可取.第二种方案也是利用车床对同步环内锥孑 L 进行刮削加工,其加工方法是: 利用弹簧让车床中拖板在横向方向浮动起来,利用硬质合金刀具或金刚石刀具对内锥孑 L 进行刮削加工.该种加工方式虽然可以纠正内锥角度,但是经过刮削后的同步环内锥钼层表面出现了崩裂,从而导致内锥钼层表面孔洞很大,出现了新的质量问题,因此该种加工方式也不可取.除了以上两方案之外我们还先后制定出了其它几种方案,但都不能很好地解决上述质量问题,最后我们对这几种方案进行分析比较之后,最终制定出了一套新的方案,即采用浮动夹具的方式在 M2120 内孑 L 磨床上进行研磨加工.其夹具结构如图 3 所示.工作原理是:工件安装在浮动套内,浮动套在夹具体内,径向方向受到一定压力后工件可以径向浮动,其压力的大小可以通过夹具体圆周上均布的调节螺钉和弹簧进行调节.研具仍然采用砂轮,但砂轮主轴不旋转,只轴向往复.采取上述方法进行研磨加工,主要有以下几个优点:a.研磨后产品内锥孑 L 的钼层厚度在圆周上比较均匀;b.内孑 L 锥角可以修正;C.粗糙度值大幅度降低:d.量规尺寸易控制;e.圆度也有一定程度的修正;f.操作简便,生产效率较高,适合大批量生产;g.砂轮可以修整,砂轮利用率高;h.加工成本很低.4 实施情况及效果对比按照这种方案我们试加工了一批产品,其研磨前,后数据如表 1 所示:蠼卜压浮母鼠簧卜弹2004 年第 2 期綦齿传动?25?表 1研磨前研磨后序号角度圆度量规尺寸角度圆度量规尺寸3030055 吼 32X 一 0.26.3030O.55 甜 32X 一 0216.170.110.546o273O.1OO.O126o3227”0.12O.36o3321”O.09 一 O.1336oo20.140.346o271O.122 0.o346o352O.13O.276o3216”O.0560.0456o2943”O.O8O.36.3o,2O.O78O.0266.1449,0.0860.56.2646”O.O72 一 O.05761O0.100.2263735”O.O87O86.1923”O.09O.266o2521”O.054 一 O.096.035”O.O5O.326.24O1”O.0s70.02106o4136”O.090.466.3o,47”0.0740.1从以上数据据可以看出,研磨后的产品质量得到了较大的提高,虽有部分产品超差,这主要由两个方面原因引起的:a.内锥孔研磨余量较少,而原始角度偏差较大.b.由于内锥孔有螺纹,从而影响了测量精度,存在着测量误差.由于这两个方面的原因影响了我们的测量数据,因此该种加工方法我们认为是可行,可靠的.但是为了更好地保证其加工产品质量的稳定性,我们又编制了作业指导书,以规范操作加工.为此我们又连续抽查了十五件产品,其检测数据如表 2 所示:表 2项目角度圆度量规尺寸八6.3O3oO.055132X 一 0.2l6.290.07240.Oll26.32O.O623 一 O.O236.3OO.078 一 O.1546.29O.092 一 O.1256.32O.O64290.14项目角度圆度量规尺寸序6.3O3o0.055l32X266.2929O.063 一 O.Ol76o2955O.O802lO.0986.3O59”0.08533O.O296.27O.O6675 一 O.17106.2724”O.07O0r7 一 O.13ll6.23l8”O.06143 一 O.05l26.29l7O.1172 一 O.cr7l36.29O.cr7928O146o230.cr72330.09l56o28230.086 一 O.18从以上数据可以看出,内孔圆度仍然存在超差现象,这主要是由于同步环喷钼后本身圆度超差所致,研磨后虽可以得到一些纠正,可是由于工件径向方向可以浮动,要想完全达到图纸要求有难度,但是表中圆度的数据已达到我厂让步接收标准.因此该种加工方法彻底解决了采用新工艺后所带来的同步环早期失效问题.5 结束语现在研磨内孔所使用的砂轮是硬度为 K,粒度为 60#的棕刚玉中软砂轮,该种砂轮硬度偏低,砂粒颗粒较粗,加工产品时砂轮损耗较大,形状不易保持,对所加工产品质量的稳定性有一定的影响.因此我们建议采用硬度为 P,粒度为 120#的单晶刚玉中硬砂轮来研磨产品,这样砂轮轮廓更易保持,所加工产品质量将会更为稳定.该种加工方式可以推广到其它品种的同步环,这样不仅可以提高产品质量,而且还可以节约大笔由于同步环早期失效所产生的售后服务费用.