传感器591孔角度超差问题解决方案

作    者：刘 辉 段兴宇 杨明坤

单位名称：神龙汽车有限公司

文章来源：《金属加工》(冷加工)2017年第6期 

1. 现状描述

591孔是A15离壳的转速传感器安装孔，孔径为其中心线与变速箱三轴孔连线的垂线存在角度要求11°42′57″±7′。目前存在的问题是，该角度尺寸不稳定，时有超差现象。

2. 原因分析及制定措施

（1）B轴有间隙。由于加工设备采用的是卧式加工中心，加工591孔的前一工步为铣面， 即铣转速传感器安装孔，称为591面，而591面与变速箱三轴孔连线同样存在着角度要求11º42′57″±7′，该尺寸一直未出现超差情况，测量角度11º42′57″±3′基本能力值达到CAM=2.34，证明591面加工的角度是非常稳定的。加工程序对比如下：

T36 ；591面的加工程序

M6

T38

SETPIECE(0)

IF R82==0 GOTOF DO031

G505；milling face of91#92#

G00 G90 G60 X12.8 Y130 Z150

B=DC(4.83) D1 M3 S7000

M8

…

T38 ；591孔的加工程序

M6

T34

SETPIECE(0)

IF R82==0 GOTOF DO032

;G53 G90 G00 Z600 D0

G505；Drilling 91#

G00 G90 G60 X=19.679 Y=85-0.05

B=DC(4.83) D1 M3 S3638

R169=1

…

通过上述程序对比，加工591面和孔时，B轴工作台角度始终是4.83°，且通过控制面板进行监控时，亦未发现该角度发生变化，从理论上591孔和591面是绝对垂直关系，而591面的角度为11º42′57″±3′，是中值，理论上孔的角度就绝对不会超差。而现在时有超差，可能在加工591孔时，B轴工作台实际发生了偏转，即B轴的涡轮蜗杆已经产生间隙。

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由于铣面是沿Y轴从上往下的过程，而加工孔是Z轴从后往前的过程，因此一旦B轴有间隙，那么加工孔时反应就会有明显变化。对B轴进行检查，包括重复精度的检查以及用杠杆检查间隙，都未发现异常情况。B轴无间隙，排除B轴。

（2）测量误差导致。前面已叙述过从理论上讲591孔和591面是绝对垂直关系，如果面的角度一直在中值，而孔的角度时有超差，排除掉B轴间隙，那就测量误差的原因。因此要解决591孔角度问题，必须消除测量产生的误差。

那是什么导致测量产生了误差？表面状态不好都会导致测量产生误差，如气孔、表面粗糙度质量不好等，而气孔等属于毛坯原因，不在考虑范围内；表面粗糙度是加工导致的，所以必须考虑。由于591孔壁比较薄，铣完面后整个壁厚只有5.5mm，而测头在采点时，需要在5.5mm厚度上采2个截面，每个截面至少4个点，4个点形成一个圆并计算圆心位置，两个截面就有两个圆心，两圆心连线后延长到三轴连线，然后评价角度。由于两截面距离很短，一旦表面粗糙度质量不好导致其中一个截面测量产生偏移，圆心也产生偏移，两圆心连线后延长到三轴连线上，偏移量就会放大，从而导致的误差也就会越大，所以就导致其角度时有超差现象。

图1模拟了测量圆心偏移0.01mm后的角度误差。从图1来看，当两截面中的任一截面圆心发生0.01mm偏差时，角度会产生15′46″的误差，而公差才±7′。所以表面粗糙度质量不好，导致测量产生误差，从而导致角度超差，要解决测量误差就必须要提高孔径的表面粗糙度质量。由于产品未对591孔径表面粗糙度值进行要求，那么要保证孔径表面粗糙度值达到多少才能保证角度100%不会超差呢？对5件角度合格件以及超差件孔进行测量，结果如附表所示。

将测量结果进行比较， 当Ra＜1.8μm时角度合格；当Ra＞6.98μm时角度超差，因此为保证角度完全合格，就需要控制孔径表面粗糙度值Ra＜1.8μm，针对此目标开展工作，制定下列3项措施：

一是更换Z轴丝杠。避免由于丝杠抖动影响加工质量。

二是优化刀具。由于孔径要求为且无表面粗糙度要求，因此原刀具采用的是普通直槽，改进后的刀具带有修光刃，能有效地保证加工时孔径的表面粗糙度质量，优化后的刀具如图2所示（其中黑色圈中的部分为新增加的修光部分）。

三是优化进给参数。原进给速度由800mm/min降低至500mm/min，节拍损失约为2.3s，通过优化其他刀具参数后，恢复节拍损失，参数正式化。

3. 结语

通过上述3条措施的实施，对设备连续加工5件零件进行检查，加工孔径的表面粗糙度值达到了Ra=1.1μm（见图3）左右，且测量报告角度完全合格，后续连续跟踪一个月，未出现超差件，该问题彻底解决。

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“刀具”约稿函

2018年金属加工（冷加工）杂志“刀具”栏目约稿如下：

（1）刀具的先进技术及发展趋势。（2）刀具的先进设计理念与制造经验。（3）刀具的选型和应用。（4）在实际加工过程中使用刀具的心得。（5）刀具使用的具体案例分析或解决方案的改进等。

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