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球笼的应用及组成零部件
球笼,也叫做“等速万向节”是轿车传动系统中的重要部件,其作用是将发动机的动力从变速器传递到驱动轮,驱动轿车高速行驶。用于轿车的等速万向节类型很多,其中应用最多的是球笼式等速万向节和三角架式等速万向节,主要有滑套、三向轴、传动轴、星形套、保持架、钟形壳主要零件组成。
外球笼:这种球笼的钢球是被固定放置在星形套和钟形壳之间的一个保持架的六个窗口中,钢球在星形套和钟形壳里刚好各有一半的位置,一次来确定和万向节的作用角度,光滑的表面处理使得万向节的运动像一个斜齿轮一样,六个钢球分别推动各自所在的星形套和钟形壳中的球道,只不过是通过钢球而不是齿轮的齿来传递扭矩。
内球笼(三叉式):三球销式等速万向节的里面没有钢球,而是使用三个带有滚针的轴承,可以在钟形壳内的三个轨道里进行滑移。主要用于四驱车的内球笼,适用于扭转角度不大的内球笼的位置,可以向内和向外滑移,以此来适应驱动轴在车辆运动时产生的长度变化。
内球笼(六珠式):此类滑移式等速万向节产品有着一种不同设计理念,里面由在斜轨道内的钢球传递扭矩,产品的性能表现卓越,超出TJ式的内球笼,但是滑移的距离较短,可以解决噪音的问题,在四驱车上使用的较为广泛。
球笼球笼零部件的材质介绍
球笼主要由外壳(俗称钟形壳或外轮),传力钢球,星形轮(俗称星形套或内轮)和保持架等四部份组成。
球形壳:常用材质为55#钢;经过热处理后硬度在HRC52-58之间,具有刚性好,强度高,耐磨等优势。
星形套,保持架:常用材质为20CrMoTi,经过热处理后硬度在HRC58-62之间,具有较好的表面抗拉和弯曲疲劳强度,心部有足够的强度和韧性。
钢球:常用材质为GCr15。
球笼简单加工工艺
以球形壳为例:早期经过热处理后的球形壳采用磨削工艺来实现高精度高质量要求。如下:
锻件(外购件)—粗车(外圆,内孔)—精车(外圆,内孔)—铣六滚道—搓花键螺纹—热处理—磨外圆,端面—磨内孔,六球道—探伤—清理。
但随着刀具材料的不断研发和实践,目前华菱超硬已研制出可以车代磨、以铣代磨的CBN刀具,相较于磨削效率城倍提高,具体加工工艺如下:
锻件(外购件)—粗车(外圆,内孔)—精车(外圆,内孔)—铣六滚道—搓花键螺纹—热处理—清洗、除铁屑—外径硬车—内径硬车—硬铣内滚道—装配检验,包装。
硬车球笼工艺车削、铣削球笼的刀具选择
车削球笼刀具:多采用加工中心对零部件进行车削,在对具有严苛的尺寸公差要求,或者强断续切削工况下,可采用华菱超硬BN-H10牌号和BN-H21牌号分别对球笼零部件进行连续切削和断续切削,同时华菱还可提供涂层和修光刃等硬加工方案。
车削球笼刀具铣削球笼刀具:主要用于球形壳和星形套上的球道(滚道)铣削,和保持架的窗口铣削,华菱超硬CBN铣刀具有较高的高温耐磨性和热稳定性,刃口经过特殊的处理工艺,具有更高的刃部强度和稳定性,切削性能稳定,可严格控制球形壳内球面和六条球道的同轴度,星形套外球面和六条球道的同轴度公差要求。
铣削球笼刀具同时在标准刀片的基础上,华菱超硬还可提供修光刃和涂层CBN刀片
(1)修光刃刀片
同等进给量,获得更高的表面质量;
同等表面粗糙度,可采用大的进给量,降低单件加工时间,提高加工效率;
注:仿形加工中不宜选用;适于高刚性的机床和加工件。
修光刃CBN刀片(2)涂层刀片
平滑涂层与CBN母材完美结合,可获得更优异的切削性能,提高加工精度和寿命。
涂层CBN刀片CBN刀具车削、铣削球笼的案例
(1)CBN刀具BN-H10牌号车削球笼球形壳:
车削球笼工件名称:球形壳
加工工况:连续切削(球笼面)
工件硬度:HRC58
刀具材质:BN-H10TNGA
切削参数:Vc=m/minFr=0.15mm/r,ap=0.15mm
加工方式:干式切削
结果:在BN-H10牌号的切削参数高出某欧系品牌PCBN刀片11%的情况下,刀具成本降低40%。
(2)BN-H10C25修光刃刀片车削外球笼
车削球笼加工部位:外球笼外径(87.1)
工件材质:S53C(日本牌号,与国内53号中碳钢相似)
工件硬度:HRC58-63
加工工序:精加工
刀片型号:BN-H10C25()CNGAS-4S(加修光刃)
切削参数:Vc=m/min,S=,Fr=0.45
结果:光洁度达到Ra0.8以内,效率是不加修光刃刀片的3倍。
(3)CBN刀具铣削球笼星形套球道:
材质:20CrMnTi,工件硬度:HRC58-62,加工参数:Vc=m/minfz=0.07mm/z,加工方式:干式切削,刀具寿命:件。
(4)CBN刀具铣削球笼保持架窗口:
材料:20CrMnTi,工件硬度:HRC58-62,表面粗糙度要求:Ra1.6,加工参数:Vc=m/min,Fr=0.2mm/r,ap=0.3mm,刀具寿命:件。