沈俊澤 謝建勛 蘆 杰

（格特拉克（江西）傳動(dòng)系統(tǒng)有限分司，江西 南昌330000）

直線度屬于形狀公差中的一種，形狀公差是指單一提?。▽?shí)際）要素形狀的允許變動(dòng)量。外圓直線度公差定義代表的是單一實(shí)際直線允許的變動(dòng)量。用來控制平面、空間的形狀誤差。

a. 在給平面內(nèi)誤差

位于平行于投影面而且距離為公差值0.1mm 的兩平行直線內(nèi)。在給定平面內(nèi)，公差帶是距離為公差值t 的兩平行直線之間的區(qū)域。

b. 在任意方向上誤差

任意方向上的直線度“￠”，公差帶是直徑為公差值t 的圓柱面內(nèi)的區(qū)域。被測圓柱體直徑d 的軸線必須位于直徑為公差值0.04mm 的圓柱面內(nèi)。

c. 在給定方向上誤差

給定方向上的直線度是指直線度公差帶是距離為t 的公差值，兩平行平面之間的區(qū)域0.02 的兩平行平面內(nèi)的公差值0.02，棱線必須位于箭頭所指方向距離為公差值0.02mm 的兩平行平面內(nèi)。

直線度誤差的檢測一般可采用“與理想要素比較原則”、“測量特征原則”、和“控制實(shí)段邊介原則”。其中“與理想要素比較原則”應(yīng)用最多。這時(shí)理想直線采用以下兩種形式來體現(xiàn)：(1)實(shí)物形式體現(xiàn)理想直線，可采用平尺、刀口尺（樣板直齒）、精密平板和拉緊鋼絲等來體現(xiàn)理想直線；(2) 自然物理形式體現(xiàn)理想直線。異響如果超過技術(shù)要求，機(jī)床將產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷和噪聲，從而影響其工作性能和使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的早期損壞。例如，透平葉片因振動(dòng)而產(chǎn)生的斷裂，可以引起嚴(yán)重事故。由于目前機(jī)械結(jié)構(gòu)越來越趨于現(xiàn)代化，加速度逐漸提高，抖動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)尤為突出。汽車主要部件變速箱中很多零件的直線度要求都是為了減低車輛振動(dòng)、噪音，異響，這是提高傳動(dòng)穩(wěn)定性的根本方法，這也會(huì)影響汽車變速器的性能、質(zhì)量、壽命。在汽車變速器中，尤其是軸類外圓直線度生產(chǎn)中的持續(xù)性、穩(wěn)定性水平。已保證軸類外圓直線度加工在整車中充分發(fā)揮其優(yōu)勢的重要依據(jù)。

1 加工原理分析

公司QUICKPOINT 3000 磨床國內(nèi)先進(jìn)的設(shè)備，其原理是采用點(diǎn)接觸式進(jìn)行的高速切削法，采用僅幾毫米寬，難磨損的砂輪，材料是立方氮化硼，依據(jù)砂輪刀具前段斜角設(shè)計(jì)，與水平夾緊的工件之間的傾斜產(chǎn)生一個(gè)后角，使砂輪與零件的工作區(qū)域從線接觸轉(zhuǎn)化為點(diǎn)接觸，以達(dá)到高速精磨切削的目的，再編寫產(chǎn)品的加工程序，使刀具刃類似車刀走程序，適應(yīng)不同外徑，軸長，形狀的外圓加工，達(dá)到產(chǎn)品上各種各樣的外圓公用一塊砂輪的萬能磨削。就節(jié)省節(jié)拍時(shí)間而言，和就處理效率而言，通過一次裝夾完成各類工件整體磨削的優(yōu)勢繁多。QUICKPOINT 3000 磨床提供一系列配置選項(xiàng)供用戶選擇，不管是標(biāo)機(jī)還是定制機(jī)都可按需配置以匹配當(dāng)前加工任務(wù)。附加測量系統(tǒng)，全自動(dòng)系統(tǒng)，與現(xiàn)有生產(chǎn)線連接生產(chǎn)，這一切都共同成就了按客戶需求量身定制的方案。QUICKPOINT 3000 圓磨床在安裝后同樣可以靈活換型改造：如有需求，即刻改造，各種加工任務(wù)都不在話下。并且機(jī)床可隨時(shí)加入工廠網(wǎng)絡(luò)。QUICKPOINT 3000 磨床不僅精于諸如軸向，直切，和斜切等基本磨削工藝，同樣對諸如型面，溝槽，螺紋和平面等磨削工藝駕輕就熟。內(nèi)外圓磨削工藝亦可結(jié)合使用。圓磨床加工的典型工件包括各類軸和螺栓，如齒輪軸，增壓器轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子軸。QUICKPOINT 3000 磨床是符合各類生產(chǎn)批次和柔性要求的理想機(jī)床。

針對帶有直線度要求的軸類外圓，需單獨(dú)建立相匹配的砂輪主參數(shù)，砂輪主參數(shù)中設(shè)置2 次光磨程序，改善首次磨削時(shí)產(chǎn)生的紋理。

2 加工程序設(shè)定

為了滿足設(shè)計(jì)、制造、維修和普及的需要，在輸入代碼、坐標(biāo)系統(tǒng)，加工指令、輔助功能及程序格式等方面，國際上已經(jīng)形成了兩種通用的標(biāo)準(zhǔn)，即國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)和美國電子工業(yè)學(xué)會(huì)(EIA) 標(biāo)準(zhǔn)。我國機(jī)械工業(yè)部根據(jù)ISO 標(biāo)準(zhǔn)制定了JB3050-82《數(shù)字控制機(jī)床用七單位編碼字符》、JB3051-1999《數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名》、JB3208-1999《數(shù)字控制機(jī)床穿孔帶程序段格式中的準(zhǔn)備功能G 和輔助功能M 代碼》。

由于各個(gè)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家所用的標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一，其所用的代碼、指令及其含義不完全相同，因此在編制程序時(shí)必須按所用數(shù)控機(jī)床編程手冊中的規(guī)定進(jìn)行。數(shù)控編程人員必須掌握與數(shù)控加工相關(guān)內(nèi)容的知識，包括數(shù)控加工原理、數(shù)控機(jī)床及其原理、機(jī)床坐標(biāo)系，數(shù)控程序結(jié)構(gòu)和常用數(shù)控指令等。數(shù)控加工工藝分析和規(guī)劃將影響數(shù)控加工的加工質(zhì)量和加工效率，因此，數(shù)控加工工藝分析和規(guī)劃是數(shù)控編程的核心內(nèi)容。主要包括有加工區(qū)域的劃分和規(guī)劃，刀軌形式與走刀方式的選擇，刀具及機(jī)械參數(shù)的設(shè)置和加工工藝參數(shù)的設(shè)置。

對于Ranger82 有外圓直線度要求的中間軸零件，對該零件的直線度要求進(jìn)行的加工程序編寫，如下所示：

2.1 在設(shè)備QUICKPOINT 3000 的程序界面加工列表，對外圓Φ52（-0.015,-0.034）的直線度要求，創(chuàng)建加工砂輪刀具的的主切削路徑，通過加工設(shè)備的特殊方法，使工件能夠滿足直線度尺寸的要求，從切削起點(diǎn)坐標(biāo)（x:51.9755,z:50.7）開始進(jìn)行Z 方向的切削，為使外圓平行度、直線度、圓度、傅里葉要求，Z 的切削路徑上設(shè)立兩個(gè)中途點(diǎn)（X:51.9755,Z:56）、（X:51.9755,Z:60），最后切削加工到達(dá)出刀的終點(diǎn)位置（X:51.975,Z:65.7）。

2.2 進(jìn)行完第一遍主磨削加工后，為獲得更好的直線度水平，增加第一次無余量磨削程序，并且為了獲得更好的圓度、平行度、傅里葉水平，磨削方案經(jīng)過的坐標(biāo)必須要和等于與第一次主磨削中坐標(biāo)，同樣經(jīng)過中間坐標(biāo)（X:51.975,Z:50.7）、（X:51.975,Z:56）、（X:51.975,Z:60）、（X:51.975,Z:65.7）。

2.3 完成第一次無余量磨程序后，為進(jìn)一步優(yōu)化直線度水平，同2.2 步驟，補(bǔ)充進(jìn)行第二次無余量磨削程序，同樣經(jīng)過加工點(diǎn)位（X:51.975,Z:50.7）、（X:51.975,Z:56）、（X:51.975,Z:60）、（X:51.975,Z:65.7）。

2.4 復(fù)核程序中加工路線

2.4.1 檢查切削起點(diǎn)（X:51.975,Z:50.7），與零點(diǎn)位置距離Z50.7，相對于砂輪刀刃位于其左側(cè)，較零件在左邊的端面長度尺寸Z41.62 留有間隙，不會(huì)與左邊端面發(fā)生碰撞。

2.4.2 檢查磨削的終點(diǎn)位置（X:51.975,Z:65.7），相對于零點(diǎn)的位置間隔Z65.7,相對于砂輪的磨削刃右邊，相對零件右邊端面長度Z69.3 留有間隙，不會(huì)與右邊端面發(fā)生碰撞。

2.5 按照常規(guī)操作，進(jìn)行加工進(jìn)退刀、進(jìn)刀安全點(diǎn)的設(shè)置，通過無實(shí)物運(yùn)行檢測程序無異常后進(jìn)行加工驗(yàn)證。

3 驗(yàn)證結(jié)果比較分析

對比分析法通常是把兩個(gè)相互聯(lián)系的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從數(shù)量上展示和說明研究對象規(guī)模的大小，水平的高低，快慢，以及各種關(guān)系是否協(xié)調(diào)。能夠把客觀事物加以分析對比，以達(dá)到認(rèn)識事物的本質(zhì)和規(guī)律并做出正確的評價(jià)。

在比較分析中，選擇合適的比較基準(zhǔn)是很重要的一環(huán)，如果選擇不合適，評估可能得出相反的結(jié)論，選擇的合適，才能做出正確的結(jié)論。

驗(yàn)證的中間齒軸零件特性要求，取3 件進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如下：

a.產(chǎn)品外圓直徑要求Φ52（-0.015,-0.034）；結(jié)果：Φ51.979、51.978、ΦΦ51.98。

b.產(chǎn)品外圓粗糙度要求Rz2，Rmax3.2，Mr2，RVK0.3, RK0.3，RPK0.18。

結(jié) 果 Rz1.0-1.8，Rmax2.1-2.8，Mr1.2-1.6，RVK0.12-0.19,RK0.13-0.25, RPK0.08-0.16。

c.產(chǎn)品外圓直線度要求0.004，中凹要求0.001；結(jié)果：直線度0.0015、0.0021、0.0023，中凹0.0002-0.0004。

d.產(chǎn)品圓度要求0.004，；結(jié)果：圓度0.0014-0.0026。

4 過程能力分析

沃特休哈博士在在1928 年提出，每一個(gè)方向都會(huì)受時(shí)間和空間的影響，及時(shí)在理想條件下獲得的一組數(shù)據(jù)，也會(huì)存在一定的隨機(jī)誤差，但某一個(gè)結(jié)果超出隨機(jī)誤差的允許范圍時(shí)，運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法，可以判斷結(jié)果是異常的，過程能力分析是質(zhì)量意識的門主方式。若是否決定對其設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，以反映過程能力的改進(jìn)情況，就必須對過程度量基線進(jìn)行測算。

過程能力取決于人機(jī)料法環(huán)測等幾個(gè)因素，包括了機(jī)器設(shè)備精度、材料性能、工藝方案、操作工人的工作技能以及其他等要求。依據(jù)過程能力的數(shù)量指標(biāo)結(jié)論，以及現(xiàn)場的加工情況，也可以相應(yīng)地放松或縮緊標(biāo)準(zhǔn)線的控制要求。設(shè)備工序過程能力指該工序過程在要求正常的狀態(tài)下，能穩(wěn)定、合格地加工出零件的實(shí)際能力。過程能力指數(shù)用Cp 、Cpk 表示；以下開始進(jìn)行過程能力分析：

4.1 依據(jù)GETRAG 的GCG_803007 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過程加工能力的分析，連續(xù)不間斷進(jìn)行加工200 件，設(shè)備加工中不可以進(jìn)行機(jī)床的補(bǔ)償，只能進(jìn)行手動(dòng)的尺寸調(diào)整，分析中間軸零件外圓Φ52（-0.015,-0.034），，對結(jié)果分析，并收集樣本數(shù)量25，容量是3，得到了連續(xù)加工75 件零件外徑數(shù)據(jù)，如下：

圖1

運(yùn)用Q-DAS 軟件分析設(shè)備加工過程能力：從如下結(jié)果可知，在一定的容量內(nèi)，樣本數(shù)據(jù)排列符合正態(tài)分布，設(shè)備加工過程能力CP、CPK 合格（圖2）。

圖2

4.2 現(xiàn)場連續(xù)加工零件，60 個(gè)零件為一組，一共加工2 組，在此要求下，零件外圓直線度的水平，全部合格。

5 結(jié)論

5.1 使用外圓磨床QUICKPOINT 3000 加工，能夠?qū)崿F(xiàn)Ranger82 變速箱軸類直線度外圓零件要求精度的生產(chǎn)。

5.2 此加工方式可以滿足公司零件的性能要求，對提高Ranger82 變速箱的傳動(dòng)穩(wěn)定性，減少嘯叫的產(chǎn)品起到有效作用。

5.3 試驗(yàn)結(jié)果表明：使用該加工方案加工產(chǎn)品Major 特性的加工能力CP≥1.67,CPK≥1.33，滿足批量生產(chǎn)的加工能力要求，可作為延展設(shè)計(jì)的依據(jù)及基礎(chǔ)。