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      面相對于孔公共軸線垂直度超差問題研究

      時間:2021-08-24來源:互聯網

      導語:本文分析了取力器殼體加工中現場存在的兩側凸臺面相對于軸承孔公共軸線的垂直度超差 問題,找到影響垂直度的主要原因是機床重復定位精度差。通過采用加長精鏜刀,對兩個軸承 孔進行一次性精加工,最終解決了兩側面相對于公共軸線的垂直度超差問題。

        目前在取力器殼體的加工中,經常出現兩側凸 臺面相對于兩個軸承孔公共軸線的垂直度超差的問 題。該問題難以解決,給取力器的使用性能和裝配 質量帶來了不良影響。

        現場存在的問題

        取力器殼體(圖 1)的加工精度對發動機功率 的輸出起著至關重要的作用,而取力器殼體側面相 對于孔公共軸線的垂直度將直接影響取力器的使用 性能,以及齒輪軸的使用壽命。在取力器殼體的加 工過程中,經常存在兩側面相對于孔公共軸線的垂 直度(圖 2)超差的現象。

        

       

        工藝方案

        根據取力器殼體的特征,采取了一面兩銷的定 位方案來加工兩側凸臺面和兩側軸承孔,具體加工 順序如圖 3 所示。

        

       

        兩側凸臺面 H 面、N 面和 C、D 軸承孔在 10 工序加工:D63 面銑刀粗、精銑兩側凸臺面 H 面和 N 面 → 粗鏜刀鏜 C 孔φ72(+0.009,-0.021)mm孔至 φ71.7 mm, 切 削 參 數:S =1 000 r/min, F =100 mm/min → 機床工作臺旋轉 180°,粗鏜 D 孔至φ71.7 mm → 精鏜 C 孔至φ72(+0.009, -0.021)mm, 切 削 參 數:S =1 000 r/min, F=100 mm/min → 機床工作臺旋轉 180°,精鏜 D 孔至φ72(+0.009,-0.021)mm。

        數據統計

        選取目前產量最大的殼體類產品作為統計對 象,取力器車間有一整條生產線加工該型號產品, 該生產線共 4 組加工單元,每組加工單元包含 1 臺立式加工中心和兩臺臥式加工中心,05、15 和 20 工序在立式加工中心上加工,10 工序在臥式加 工中心上加工。

        選取第三機組作為試驗機組進行調 查統計,經過對 50 份三坐標測量 報告的分析得出:該處垂直度公差 圖樣要求 0.05 mm,現場最大加 工至 0.12 mm,超差率約為 40%。

        解決思路

        1 . 垂直度超差現狀分析

        有一部分該零件在殼體車間協 助加工,兩車間的工藝方案相同, 而殼體車間不存在垂直度超差的現象。將兩車間加工該取力器殼體 零件的三坐標測量報告做對比, 發現兩車間加工出的 C 和 D 軸承 孔相對于公共軸線的同軸度公差 基本都在圖紙要求的 0.03 mm 范 圍內,但是殼體車間加工出的同 軸度公差普遍優于取力器車間。

        2 . 垂直度超差原因分析

        取力器車間設備已使用了數 年,各方面性能均有損耗,造成 同軸度公差較差的原因,有可能 是由于機床旋轉后,回轉中心未 能完全回到回轉零點,導致 C 孔 和D孔的軸線不在同一水平線上, 進而造成兩孔相對于公共軸線的 同軸度公差較大,也就是說兩孔 的公共軸線偏于理想水平線過大 (圖 4),從而導致兩側面相對于 孔公共軸線的垂直度超差。

        

       

        3. 垂直度超差原因驗證

        零件的 05 序加工完成, 10 序加工至粗鏜φ72(+0.009, -0.021)mm 孔 之 前, 進 入 驗 證 狀 態, 用 粗 鏜 刀 鏜 完 C 孔 后,用尋邊器找到該孔中心位置 并記錄該坐標,然后工作臺旋 轉 180°,繼續粗鏜 D 孔,再 次記錄 D 孔中心坐標,經過對 比 得 出:前 后 兩 組 坐 標,X 坐 標相差 0.112 mm,Y 坐標相差 0.109 mm,從而驗證了機床重 復定位精度差的推測。

        4. 解決方案

        為解決機床重復定位精度差 而造成生產過程中的垂直度超差 的問題 , 采用一體式加長精鏜刀 (圖 5)對 C 孔和 D 孔進行一刀 精鏜,同時改變切削深度,調整 切削參數,工藝方案調整如下: D63 面銑刀粗、精銑兩側 凸臺面 H 面和 N 面 →粗鏜刀鏜 C 孔至 φ71.5 mm,切削參數: S=1 000 r/min,F=100 mm/min →機床工作臺旋轉 180°,粗 鏜 D 孔 至 φ71.5 mm, 切 削 參 數:S =1 000 r/ m i n, F =100 mm/min →精鏜 C、D 兩 孔 至 φ72(+0.009,-0.021) mm,切削參數:S =800 r/min, F=80 mm/min。 測得:C、D 兩孔均為橢圓 孔,同一孔的圓直徑最大相差 0.13 mm。對該結果進行進一步 分析,先假設機床旋轉后未能完 全回到回轉零點的觀點成立,加 長鏜刀從一面進行加工,即存在 鏜刀與 D 孔的軸線幾乎重合,而 與 C 孔的軸線有偏差,偏差值 的大小主要取決于機床旋轉后回 轉中心與回轉零點的偏差值,會 產生精鏜刀與粗鏜后的孔部分接 觸上,部分沒有接觸上的結果, 即出現孔被加工成橢圓孔的現象 (圖 6),進一步證實了機床的重 復定位精度不好的推測。

        

       

        做出進一步調整,若粗鏜的 加工余量大于粗鏜后和精鏜后兩 個孔的中心軸線的偏差值,那么 精鏜刀將能修正兩孔的位置偏差, 故現增加粗鏜的切削余量,切削 參數不變:D63 面銑刀粗、精銑 兩側凸臺面 H 面和 N 面 → 粗 鏜刀鏜 C 孔至φ71 mm → 機床 工作臺旋轉 180°,粗鏜 D 孔 至φ71 mm →精鏜 C、D 兩孔至 φ72(+0.009,-0.021)mm。解決了垂直度超差的問題,且 C、 D 軸承孔相對于公共軸線的同軸 度公差得到提升。

        驗證效果

        改進前兩側凸臺面相對于兩 軸承孔公共軸線的垂直度最大可 達 0.12 mm,改進后垂直度穩定 在 0.03 ~ 0.04 mm 之間(圖 7)。

        結束語

        此項改進最大的效益是可以 解決取力器殼體加工中難以解決 的垂直度超差問題,提高了取力 器總成的裝配質量和使用性能, 降低了廢品率,提高了經濟效益 , 同時提供了一種在機床重復定位 精度差的情況下,出現幾何公差 超差的情況時,如何發現問題并 解決問題的思路和方法。

      標簽: 機床工具

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