崔紀(jì)超

(河南機(jī)電高等專科學(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453000)

1 引言

汽車(chē)生產(chǎn)中，錐齒輪制造的傳統(tǒng)工藝包括兩個(gè)成形工序:預(yù)切削滾齒和精加工剃齒。剃齒加工是由刀具與齒輪嚙合時(shí)齒向滑移和齒廓滑移所產(chǎn)生的綜合切削與擠壓而實(shí)現(xiàn)的切削過(guò)程，它并不能完全消除預(yù)切齒時(shí)產(chǎn)生的誤差［1］。想要提高齒輪的精度，使得對(duì)預(yù)切齒機(jī)床加工和工藝裝備的精度提出了較高的要求。研究表明，由于受刀具的精度、刃磨角度、刃磨鋒利程度和工作條件等的影響，致使調(diào)整、加工難度較大，生產(chǎn)效率較低，為了提高生產(chǎn)率，企業(yè)常采用擴(kuò)大切削力的方法來(lái)提高切削余量，但同時(shí)又會(huì)引起刀具的強(qiáng)烈磨損，從而影響加工質(zhì)量。如何完善和提高錐齒輪制造工藝到目前為止還在繼續(xù)研究，本文提出了一種精加工輪齒的新方法——變形剃齒(剃齒—滾壓)工藝，這是制造錐齒輪的先進(jìn)工藝，并在切齒機(jī)床上進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)。

2 變形剃齒工藝設(shè)計(jì)

2.1 剃齒—滾壓工序

機(jī)床調(diào)整圖和實(shí)現(xiàn)加工循環(huán)圖如圖1 所示。機(jī)床快速傳動(dòng)(KC)后工件1 從原始位置(YW)趨向至刀具2，在徑向負(fù)荷20～100MP 時(shí)進(jìn)行雙廓形嚙合，刀具以轉(zhuǎn)速120～160 r/min 完成工作行程(GX)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)等于被加工齒輪齒數(shù)后，逆向旋轉(zhuǎn)(G)以保證齒兩邊一樣切削條件，然后，工件沿其軸線移動(dòng)0.02～0.05mm。加工齒輪一個(gè)完整的循環(huán)需要3～4 個(gè)工作行程，工件退出(TC)占有位置，實(shí)現(xiàn)第一個(gè)工作行程，刀具逆向?qū)崿F(xiàn)1～2 各校正行程(K)，這時(shí)工件不沿軸線移動(dòng)，工件和刀具原始錐點(diǎn)重合，由于快速退離(KW)，零件返回原始位置。

圖1 剃齒—滾壓工序機(jī)床調(diào)整圖

2.2 剃齒刀—滾輪的結(jié)構(gòu)

剃齒刀—滾輪的結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

剃齒刀—滾輪是具有螺旋切削齒槽(槽深等于剃齒刀齒高)的修正齒輪，齒槽在螺紋磨床上精加工磨削，剃齒刀—滾輪2 切削刃沿螺旋線分布，每轉(zhuǎn)時(shí)，在齒輪1 的齒側(cè)面上留下痕跡，刀具轉(zhuǎn)數(shù)愈多，在齒面上痕跡網(wǎng)愈密，如圖3 所示。

2.3 刀具設(shè)計(jì)參數(shù)

刀具的設(shè)計(jì)參數(shù)有:齒數(shù)、凸緣圓周直徑、嚙合角以及齒距、螺旋切削槽深度和廓形角［2］，參數(shù)的選擇取決于被加工齒輪的參數(shù)［3］，剃齒刀—滾輪的齒數(shù)不能為被加工齒輪的倍數(shù)，也不能與被加工齒輪有公因子，滿足這些要求有助于提高加工精度。剃齒刀—滾輪齒凸緣直徑與刀具—齒輪副齒數(shù)和嚙合角有關(guān)，這個(gè)角度采用以節(jié)點(diǎn)能落在工作齒側(cè)面范圍內(nèi)沿兩接觸區(qū)段上移動(dòng)為目的，僅在滿足上述要求時(shí)，剃齒刀—滾輪才能達(dá)到高的修正能力。

變形剃齒的方法在切齒機(jī)床上進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，加工齒輪模數(shù)m=2.5mm、齒數(shù)z=18，鍛造齒坯的精度12 級(jí)，經(jīng)剃齒—滾壓加工后齒輪精度達(dá)到7～8級(jí)，生產(chǎn)率是2 秒/齒。

3 結(jié)論

1)由于剃齒刀—滾輪切削刃沿螺旋線分布，保證對(duì)角切削特征條件，提高刀具制造工藝性。為了均衡廓形沿齒高相對(duì)滑動(dòng)速度，剃齒刀—滾輪作為外極點(diǎn)嚙合的校正輪來(lái)進(jìn)行加工。在保持刀具—齒輪副作用不變的情況下，在雙廓形嚙合完全模擬時(shí)，實(shí)現(xiàn)剃齒。

2)在形成廓形和一個(gè)齒槽的任何形狀時(shí)，這個(gè)方法僅加工沿齒圈端面切削的齒輪如圖4 所示，因?yàn)槟壳熬庸](méi)有可靠的方法，制造這樣的齒輪限于特殊情況。

圖4 沿端面封閉齒圈錐齒輪

3)變形剃齒具有高的修正能力和生產(chǎn)率，工藝路線包括以下階段:(a)通過(guò)鍛造得到形成齒形的精確毛坯;(b)主要基準(zhǔn)加工階段決定了后續(xù)精成形齒時(shí)余量大小及分布;(c)與主要基準(zhǔn)有關(guān)的表面加工;(d)用變形剃齒的方法實(shí)現(xiàn)齒圈的精加工。

［1］林玉彬.提高車(chē)間齒輪加工精度的措施［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2011(4):39－40.

［2］袁哲俊.加工圓柱齒輪和蝸桿副的刀具齒輪刀具設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［3］張寶珠.齒輪加工速查手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.