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超大模（mó）數齒（chǐ）輪齒形加工技術（shù）應用

2019-11-5 來源：中信重工機械股份有（yǒu）限公司洛陽礦（kuàng）山機（jī）械工作者：張　萍劉　成劉景蘭郭鋒勃

摘要：利用大模數盤型齒輪銑刀（粗銑齒）+數控鏜銑床（插補粗銑、半精銑齒形）+數控成型磨齒機（磨齒）加工超大模數齒輪（lún），不但可以保證加工質量，而且可以減少齒輪（lún）加工刀具庫存，降（jiàng）低（dī）工藝成本。

關鍵（jiàn）詞：超大模數；齒形；齒輪（lún）刀具；盤形齒輪銑刀

中信重工機（jī）械股份公司需要加工製造1件（jiàn）回轉窯用大模數（shù）調質傳動齒輪，根據常規齒形加工原理，需要模數為 50、齒形角為 20°的齒（chǐ）輪滾刀或盤形齒輪銑刀或數把指形齒輪銑刀。由於模數超大，公司刀（dāo）具庫無庫存，采購如此超大模數的齒輪刀具，不但價格高、周期長、製作難（nán）度大，而且難以滿足工件周（zhōu）期要求。為滿足用戶使用要求，采用非（fēi）常規齒形加工方法，利（lì）用現有的模數 40 盤形齒輪銑刀粗銑齒 + 數控鏜銑床 TK6513 插補粗銑、半精銑齒形 + 數控成型磨齒機 ZP50 磨齒，來完成大模數調質傳（chuán）動（dòng）齒輪的加（jiā）工。

1、非常規齒形加工

大（dà）模（mó）數、超大（dà）模（mó）數調質齒輪齒形的大致加（jiā）工工（gōng）藝流（liú）程為：：粗銑齒（chǐ）槽 → 調質熱處理 → 半精加工齒形 → 精加工齒形。由於粗銑齒槽時餘量比較大，漸開線齒形遠不成型，再之大模數、超大模數粗銑齒槽多選用盤形齒輪銑刀，因此，可以用盡量鄰近目標模數的類似盤銑齒輪刀具（jù）進行粗銑齒槽，並控（kòng）製餘量；由於盤形齒輪銑（xǐ）刀粗銑出的齒槽齒形餘量不均勻，為保（bǎo）證工件齒部熱處理性能一致，粗銑齒後，再利用數控機床專用齒形程序控製插補銑齒麵及齒根部，以獲（huò）得均勻的齒形餘量，保證良好的齒部熱處理性能。熱處理後，為減小磨齒餘量（liàng），提高磨齒效率，可以利用數（shù）控機床半精加工齒麵及齒根部，最後使用（yòng）數控磨齒機磨成齒形。

2、超（chāo）大模數齒輪加工工藝流程（chéng）

超大模數齒輪的具體（tǐ）加工工藝流程為：超大模數齒輪（lún）齒坯粗加工，按工藝標準預留熱處理餘量 → 齒坯超（chāo）聲波（bō）探傷 → 齒坯粗銑齒槽 → 齒坯熱處理 → 齒坯半精加工（gōng），按工藝標準（zhǔn）預留（liú）精加工（gōng）餘量 → 齒坯超聲波探傷 → 齒坯精加工 → 齒輪齒形半精銑 → 齒輪齒形磨削精（jīng）加工 → 齒輪螺孔、鍵槽等加（jiā）工（gōng）。

3、實例應用

3.1　粗銑齒

超大模數齒輪參數如表 1 所列。利用高效數控（kòng）滾齒（chǐ）機 P3000/ 4000，選用庫存（cún）同齒形角、模數為 40 的盤形（xíng）齒輪銑刀進行粗銑齒，根據（jù）代用刀具的齒形（xíng）和超大模（mó）數的實際齒形，控製齒厚最小餘量。

圖1 超大模數齒（chǐ）輪參數

3.1.1　粗銑齒槽（cáo）

將滾齒機調整為最（zuì）佳狀態，工作台、滾（gǔn）齒胎具及齒（chǐ）坯清理幹淨，將滾齒胎具、齒坯依次調（diào）裝於（yú）工作台上，齒（chǐ）坯基準端麵與滾齒胎（tāi）具端麵緊密貼合，按工（gōng）藝規範找正（zhèng）壓緊。將選取的盤型（xíng）齒輪銑刀安置於滾齒（chǐ）機銑齒刀架上，將超大模數參數通過操控麵板輸入到滾齒機，校正無誤後自編程序，粗銑齒槽（cáo），控製齒厚最小餘（yú）量。因盤形（xíng）齒輪粗銑刀的近似有效齒高為 90 mm，而被加工零件全齒深為 112.5 mm。盤形齒輪銑（xǐ）刀粗銑齒（chǐ）如圖 1 所示。由圖（tú） 1 可知，齒輪漸開（kāi）線（xiàn）齒形隨模數、齒數不同而不同，且在同一圓上盤形齒輪粗（cū）銑刀齒形上（shàng）點曲（qǔ）率與所加（jiā）工齒輪齒形（xíng）上點曲率不同，所以加工後齒輪齒形各點餘量不（bú）均，從齒頂到齒根部餘量逐步增大。控製齒頂（dǐng）最小餘量不小於 6.5 mm。

圖2 盤型齒輪銑刀粗銑（xǐ）齒

3.1.2　插銑齒形餘量

利用數控鏜銑床 TK6513 插補（bǔ）銑超大模（mó）數齒輪齒形，以保證齒形餘量均勻，方便齒麵獲得相同的熱處理。數控鏜銑床 TK6513 根據齒形程（chéng）序插補銑齒麵及齒根部，為後續熱處（chù）理打下良好的基礎（chǔ）。選取步進量 0.5 mm，齒形單麵（miàn）留 6.0 mm 餘量，如圖所示。

圖3 數控鏜床粗銑齒廓

3.1.3　齒形半精銑

齒形半精銑目的是修正齒形熱（rè）處理變形量，最大限度地去除齒形（xíng）多餘餘量，以（yǐ）減小磨齒的（de）磨削量，提高磨齒（chǐ）效率。熱處理合格後，重新將齒坯裝卡（kǎ）於數控鏜銑床 TK6513上，半精銑，齒麵單邊（biān）留磨齒餘量 1.0 mm，齒深留磨齒餘量 0.5 mm。

3.1.4　齒形磨（mó）削精加工

采用大型成型數（shù）控磨（mó）齒機ZP50進行超大模數齒形磨（mó）削精加工（gōng），如圖所（suǒ）示。由於（yú）模數50的齒輪齒槽最大寬度為131.04mm，超出ZP50磨齒機磨削砂輪寬度（磨（mó）削砂輪最大（dà）寬度為130mm），無法進行雙麵成型磨（mó）削，隻（zhī）能進行單麵成型磨削；在安裝砂輪時增加調整墊片的方法（fǎ），將砂（shā）輪中心向一側齒（chǐ）麵偏移σ距離（lí） (相當於增大砂輪寬度)，σ 值為砂輪與齒（chǐ）槽（cáo）最大寬度差值之半加 5～10 mm，機床（chuáng）本身自帶的（de）修整（zhěng）砂輪器將砂輪（lún）單（dān）麵（miàn）修整出完整齒廓曲線，磨削一側齒（chǐ）廓，同理磨削另一側齒（chǐ）廓。

圖（tú）4 磨（mó）削齒槽齒麵

4、結語

利用大模數盤（pán）形齒輪銑刀加工超大（dà）模數齒（chǐ）輪的工藝技術，可以節約齒輪加工刀（dāo）具，減少齒輪刀（dāo）具庫存，從而節約了加工成本，是一種很（hěn）實用的齒輪齒形（xíng）加工方法。該技術不但適（shì）用於超大模數（shù）齒輪的齒形（xíng）加工（gōng），而且對其他模數齒輪的齒形加工同樣適用；對單件、小批量生產（chǎn）方式的齒輪（lún）加工（gōng）製（zhì）造企業，具有（yǒu）很（hěn）好的應用價值（zhí）。

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