吳忠東

（佛山永力泰車軸有限公司）

摘 要：本文分析了車軸磨外圓出現(xiàn)圓度超差的原因，指出工件在車中心孔時(shí)作為支撐基準(zhǔn)的外圓的圓度對(duì)中心孔圓度誤差影響極大?；鶞?zhǔn)外圓圓度誤差通過中心孔間接復(fù)映到磨削外圓上，使得磨削外圓圓度超差。通過對(duì)基準(zhǔn)外圓圓度誤差的控制，有效降低了磨削外圓的圓度誤差，在生產(chǎn)中取得顯著效果。

關(guān)鍵詞：軸管 磨削 圓度誤差 夾持基準(zhǔn) 中心孔 分析

1.引言

掛車車軸是掛車極其重要的受力零件，直接影響掛車的承載能力和使用壽命。設(shè)計(jì)上要求對(duì)車軸兩端軸承位進(jìn)行磨削加工，并對(duì)軸承位的橢圓度作了要求。

車軸一般為管狀零件，兩頭經(jīng)熱軋成型后再進(jìn)行機(jī)械加工。本文總結(jié)了軸管在磨外圓工序中出現(xiàn)的圓度超差問題，找出導(dǎo)致圓度超差的主要原因，在生產(chǎn)中，通過針對(duì)性控制，有效減低了產(chǎn)品的不合格率。

2.圓度誤差產(chǎn)生的原因及分析

2.1概述圓度誤差產(chǎn)生的原因

對(duì)于外圓磨床加工軸類出現(xiàn)圓度超差問題，一般可以從機(jī)床頭頂尖主軸回轉(zhuǎn)精度誤差、頂尖圓度誤差、工件中心孔形狀誤差、工件兩中心孔的同軸度誤差這四方面分析。

若因機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度不夠而導(dǎo)致工件圓度超差，或因頂尖錐面存在圓度超差，這兩種情況都會(huì)出現(xiàn)批量性的。由于現(xiàn)代檢驗(yàn)制度的存在，幾乎不會(huì)出現(xiàn)批量性圓度超差的情況。由于各種偶然原因造成的圓度超差更為常見。工件兩端中心孔的同軸度誤差對(duì)工件圓度影響很小[1]，本文不再討論。

有關(guān)研究及實(shí)踐表明，工件中心孔的圓度誤差會(huì)導(dǎo)致磨外圓產(chǎn)生圓度誤差。這種原因在生產(chǎn)中最常見。而中心孔的圓度誤差來源則是本文分析的重點(diǎn)。因這種誤差的產(chǎn)生大多具有不可預(yù)測(cè)性，最難消除，在實(shí)際生產(chǎn)中需重點(diǎn)關(guān)注。

2.2 車軸圓度誤差產(chǎn)生的原因及分析

2.2.1 基準(zhǔn)外圓圓度對(duì)中心孔圓度的影響及分析

如上圖1，車軸為空心管，軸管兩端對(duì)稱加工。D1、D2處均為與軸承配合位，需磨削，有圓度誤差要求。軸管工藝過程為：①車外圓→②軸承位表面淬火→③車60°中心孔→④磨外圓。

其中，工序③車中心孔的具體工藝為：在普通車床上，用三爪夾住一端外圓，另一端用中心架支撐軸管外圓d處，精車中心孔。精車中心孔的基準(zhǔn)位（外圓d處）由工序①（車外圓）加工。因此，車中心孔時(shí)，基準(zhǔn)位存在圓度誤差的話，軸管實(shí)際回轉(zhuǎn)中心跟隨基準(zhǔn)外圓輪廓變動(dòng)，導(dǎo)致車出來的中心孔橫截面存在圓度誤差。即所謂的誤差復(fù)映。其作用機(jī)理下：

如圖2，在精車中心孔時(shí)，以中心架支撐點(diǎn)三點(diǎn)定位，由于中心架調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)存在間隙，在軸管重力（質(zhì)量一般大于50KG）作用下，造成只有①、②兩點(diǎn)是完全與基準(zhǔn)外圓接觸，位于上面的支撐點(diǎn)③只是起輔助支撐作用。中心架的①、②支撐點(diǎn)為固定支撐點(diǎn)，假定為剛性支撐點(diǎn)，在基準(zhǔn)外圓為正圓的情況下，對(duì)于任一工件，其回轉(zhuǎn)中心位置是固定的。這樣加工出來的中心孔橫截面也為正圓，此為理想的情況。

在基準(zhǔn)外圓存在圓度誤差的情況下，基準(zhǔn)位輪廓上的點(diǎn)在經(jīng)過中心架的①、②支撐點(diǎn)時(shí)，其回轉(zhuǎn)中心各不相同，也就是軸管回轉(zhuǎn)中心跟隨基準(zhǔn)位輪廓變動(dòng)，使得刀具切削出來的中心孔橫截面存在跟基準(zhǔn)位圓度誤差一致的圓度誤差。

2.2.2 中心孔圓度對(duì)磨削外圓圓度的影響及分析

如圖3，以中心孔為基準(zhǔn)磨外圓時(shí)，兩頭固定頂尖定位，頂尖橫截面基本可視為正圓，若中心孔圓度超差，傘頂尖與工件配合面在中心孔長(zhǎng)軸方向存在間隙，在短軸方向接觸。由于整體接觸剛性不好，實(shí)際上會(huì)有較大的彈性變形，這也使得難以進(jìn)行較準(zhǔn)確的誤差理論計(jì)算。

由于頂尖與中心孔之間存在配合間隙，導(dǎo)致配合整體剛度不足，在磨削力的作用下，工件發(fā)生徑向竄動(dòng)，使得磨削位產(chǎn)生圓度誤差[1]。由于軸體一直在旋轉(zhuǎn)，在磨削力大于頂尖頂緊力的情況下，圓度誤差會(huì)一直存在。理論上，在磨削力很小，小到難以時(shí)軸體發(fā)生徑向竄動(dòng)時(shí)，磨削位不會(huì)出現(xiàn)橢圓。但實(shí)踐證明，在正常加工條件下，無法通過多次進(jìn)刀來消除或者明顯減輕磨削位出現(xiàn)的橢圓度。

3.減少圓度誤差的對(duì)策

由以上分析可知，在加工中心孔時(shí)，作為基準(zhǔn)的外圓的圓度誤差復(fù)映到中心孔上。又由于中心孔存在圓度誤差，在磨削力作用下導(dǎo)致磨外圓產(chǎn)生圓度誤差。這是軸管磨外圓產(chǎn)生圓度超差的主要原因。

通過對(duì)該型號(hào)軸體的加工數(shù)據(jù)收集分析，在正常生產(chǎn)條件下，基準(zhǔn)外圓的圓度誤差最后按照約1/4～1/3傳遞到磨削外圓上。因此工藝上要求該基準(zhǔn)位圓度誤差必須小于0.03，而且將此作為質(zhì)量管控的重點(diǎn)內(nèi)容。由于測(cè)量方便，加工過程中可以隨時(shí)進(jìn)行抽檢，及時(shí)做出調(diào)整。

可知，在車外圓時(shí)，外圓基準(zhǔn)位的圓度誤差主要來源于：機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差、刀具切削剛性不足，軸管毛坯跳動(dòng)大等。

機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差主要來源于軸承損壞或軸承鎖緊螺母松動(dòng)。刀具切削剛度不足，主要是由于吃刀量過大、刀具懸伸過長(zhǎng)等原因，通過較少吃刀量及縮短刀桿懸伸長(zhǎng)度可以有效控制基準(zhǔn)位圓度。軸體毛坯跳動(dòng)過大，則可多次進(jìn)刀來將基準(zhǔn)位圓度控制在要求范圍。根據(jù)以上分析，通過交叉對(duì)比排查基準(zhǔn)位橢圓超差的原因，采取針對(duì)性措施，可迅速做出反應(yīng)，整改到位。

4.結(jié)論

眾多資料及實(shí)踐表明，在外圓磨削中，中心孔圓度誤差是磨削位圓度超差的主要來源。通過對(duì)車軸中心孔誤差的來源分析，確認(rèn)車中心孔時(shí)作為支撐基準(zhǔn)的外圓的圓度是造成中心孔誤差的主要來源。實(shí)踐證明，通過控制基準(zhǔn)位的圓度誤差來降低車軸磨削外圓圓度誤差是直接有效的途徑。這項(xiàng)改進(jìn)措施，使得車軸由于磨削圓度超差而報(bào)廢的數(shù)量大大減少。在中心孔沒有增加修研的情況下，能夠通過簡(jiǎn)單有效的方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量，值得參考和推廣。

參考文獻(xiàn)：

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