法士特汽車傳動工程研究院 張 濤 劉亞軍

同步器錐孔跳動誤差的分析與補(bǔ)償

法士特汽車傳動工程研究院 張 濤 劉亞軍

同步器錐孔的跳動公差主要影響變速箱掛檔時的平順性，在實際的生產(chǎn)加工中，由于零件結(jié)構(gòu)的原因，錐孔的跳動通常無法測量或測量誤差過大，導(dǎo)致現(xiàn)場加工缺乏科學(xué)的指導(dǎo)。由于錐孔和直孔長度較短，本文，筆者將零件的跳動公差轉(zhuǎn)化為同心度公差，以此來控制跳動誤差，即將同心度表示為直角坐標(biāo)形式，分別給每個坐標(biāo)乘以“黃金因子”，得到坐標(biāo)補(bǔ)償量，實現(xiàn)對機(jī)床走刀坐標(biāo)的補(bǔ)償，從而達(dá)到提高零件錐孔跳動要求的目的。

一、同心度與斜向跳動的關(guān)系分析

已知刀具中心線偏離孔的中心線的距離為e，錐面母線與端面的夾角為θ，根據(jù)GB/T 1182–1996中對斜向圓跳動公差和同軸度的定義，錐面跳動應(yīng)在垂直于錐面的方向測量，距端面距離為s處的錐面跳動和同心度的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可知，同心度Co＝2e，倒角錐面相對于底孔的跳動誤差Fr＝2e sinθ。則

該同步器零件的錐面母線與端面的夾角θ＝22 °，圖紙要求錐面跳動誤差為0.127 mm，轉(zhuǎn)換為同心度，有

Co＝Fr/ sinθ＝0.127 / sin22 °＝0.339 mm。

因此，若該產(chǎn)品錐面同心度小于0.339 mm，即可認(rèn)為錐面的跳動滿足圖紙要求。

二、試驗方法

1.可行性驗證。以同步器生產(chǎn)線上加工4300924零件的4臺加工中心作為試驗對象，首先在每臺機(jī)床的給定工位上連續(xù)加工5個零件，并給每個工件上的孔做好編號標(biāo)記，然后利用ZEISS三坐標(biāo)測量儀測量孔的同心度以及孔中心的直角坐標(biāo)誤差值，測量坐標(biāo)系定義為yi（i＝1，2，3）軸正方向指向工件幾何中心，xi（i＝1，2，3）軸垂直于yi（i＝1，2，3）軸，正方向指向右端。同步器（4300924）導(dǎo)向孔的尺寸及測量坐標(biāo)系定義如圖2所示。

結(jié)合圖2的坐標(biāo)定義關(guān)系，對連續(xù)加工的5個零件進(jìn)行測量，測量結(jié)果見表1。

表1 坐標(biāo)補(bǔ)償前3孔位置偏差的5次測量結(jié)果

由表1數(shù)據(jù)可知，1號孔（H1）的同心度的平均值為0.397，3號孔（H3）的同心度的平均值為0.369，均超過了產(chǎn)品設(shè)計圖紙的要求；但在重復(fù)測量n（ n≥5）次的前提下，對于同一個孔，其偏差的xi（i＝1，2，3）坐標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.065，yi（i＝1，2，3）坐標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.022，標(biāo)準(zhǔn)差值均較小。這充分說明該孔偏差的重復(fù)性較好，受外界環(huán)境的影響較小，其同心度平均值較大的問題可以通過對數(shù)控機(jī)床的走刀坐標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q。

2.補(bǔ)償量計算。3孔（H1，H2，H3）的直角坐標(biāo)補(bǔ)償量可依據(jù)圖2得到。具體如下。

對于H1孔，由于x1與與的坐標(biāo)方向均相同，故其補(bǔ)償量計算公式為

同理，對于H2孔，其補(bǔ)償量計算公式為

對于H2孔，其補(bǔ)償量計算公式為

式（2）、（3）、（4）中，ζ為黃金因子，ζ＝0.854；θ為錐面母線與端面的夾角，θ＝arctan（l2/l2）。

3.試驗結(jié)果。結(jié)合表1中孔H1和H3的Δx、Δy的平均值，利用上述計算公式分別計算出這2個孔的坐標(biāo)補(bǔ)償量，并修正數(shù)控程序中的走刀坐標(biāo)值，重新進(jìn)行試驗，測量結(jié)果見表2。

表2 坐標(biāo)補(bǔ)償后三孔位置偏差的5次測量結(jié)果

由表2可知，1號孔（H1）的同心度的平均值為0.194，3號孔（H3）的同心度的平均值為0.239，均符合零件圖紙的要求，1號孔（H1）的同心度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.063、2號孔（H2）的同心度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.035，坐標(biāo)補(bǔ)償?shù)闹貜?fù)性較好，補(bǔ)償結(jié)果穩(wěn)定。

三、結(jié)論

本文，筆者以同步器零件作為試驗對象，通過分析同步器錐孔同心度與斜向跳動公差的關(guān)系，得出加工誤差的轉(zhuǎn)換與補(bǔ)償方法，實現(xiàn)了錐孔跳動的誤差補(bǔ)償，解決了測量斜向跳動公差的難題，對于實際問題具有一定的指導(dǎo)作用。