齿轮轴磨削外圆振纹分析

蒋能凤，岑韩

柳州上汽汽车变速器有限公司 柳州 545006

变速器齿轮轴的滚针轴承位尺寸直接影响到该处滚针轴承的安装及装配后挡齿转动的平稳性，从而导致变速器齿轮在转动过程中产生异声，而该位置通常采用磨削加工来保证该位置的尺寸及精度要求。本文主要关注在齿轮轴外圆磨削过程中产生振纹的原因及解决措施。

磨削振纹产生的机理及主要原因

1.磨削振纹产生的主要机理

在磨削过程中，由于需要加工的工件与磨削使用的砂轮产生共振，导致工件与砂轮接触不平稳，工件与砂轮不能实现同步转动，导致加工出来的工件表面形成直波纹状态。振动力越大，则产生的振幅越大。随着振幅的增大，波纹度的波度值亦增大，波度值与振动体的振幅成正比。如图1所示。

图1 直波纹

2.导致磨削振纹产生的主要因素

（1）工件中心孔或磨床设备顶尖不良 在磨削加工过程中，工件的中心孔与磨床的顶尖进行接触固定，如图2所示。如被加工的工件中心孔出现台阶或其他的不良，中心孔与顶尖的接触面减少（理论要求接触面为≥80%），导致中心孔与顶尖接触不平稳，在磨削的过程中，被加工的工件在砂轮磨削力的作用下，出现零件偏心，与砂轮不能实现同步转动，从而导致加工后工件表面形成直条状的波纹。同理，如果磨床的顶尖出现异常磨损，同样会导致与工件的接触面减少，加工后出现工件表面形成直条状的波纹。

图2 工件中心孔与磨床顶尖异常

（2）砂轮修整不到位或金刚笔磨损 因工件基本为经过热处理后才对滚针轴承位的外圆进行磨削加工，热处理后工件硬度较高（一般硬度为58～62HRC），砂轮在磨削的过程中出现磨损，从而出现砂轮表面顿挫，如砂轮未进行及时修整，会导致砂轮在磨削的过程中与工件表面出现“打滑”状态，砂轮与工件不能实现同步转动，从而导致加工后工件表面形成直条状的波纹。同理，如果金刚笔磨损未及时进行更换，会导致砂轮在修整时无法修整到位，从而导致工件磨削后形成直条状的波纹。

（3）磨床设备导轨异常磨损 磨床的设备导轨异常磨损主要包括磨床砂轮的主轴轴承磨损，导致轴承的配合间隙过大，砂轮在转动的过程中出现不平衡。砂轮有晃动现象，磨床头架主轴磨损（见图3），配合松动，电动机转动不平衡等方面的设备磨损，均会导致在加工过程中出现砂轮或者工件转动不平衡，从而导致磨削加工后零件表面形成直条的波纹状。同时设备的进给导轨异常磨损（见图4），会导致砂轮在磨削进给的过程中，不能实现同步均匀进给，同样会导致工件表面形成直纹状的严重波纹。

图3 磨床头架主轴磨损

图4 磨床导轨磨损

避免磨削振纹产生的主要解决措施

为解决在磨削过程中工件表面形成严重的波纹状，需要对产生的原因进行调查跟踪分析，从而针对产生的问题点制定改进措施。同时对其他可能会产生该问题的隐患点进行识别并制定措施，避免问题重复发生，进行改进的主要措施见表1。

表1 解决磨削外圆有振纹的主要措施

改进效果跟踪确认

通过对该问题产生的原因分析及措施实施，可以有效降低该问题的产生。以某供应商加工的输出轴数据统计为例，如图5所示，通过数据可以看出，改进后因该零件滚针轴承位有振纹而导致故障的PPM明显较改进前降低，改善效果明显。

图5 改进前后数据对比

结语

滚针轴承位有条状直波纹会导致装配滚针轴承后滚针转动不平稳，导致滚针轴承在高速转动下产生异声，会对变速器或整车在工作过程中产生较明显的噪声，影响乘客的舒适性，只有从加工过程制定改善措施，从根本上避免问题的发生，才能降低乘客的抱怨及内部的损失。