1 問題的提出

      2011 年10 月，公司承攬西（xī）安長基（jī）公司軋機用減速箱內（nèi）弧齒（chǐ）圓錐齒輪副的加工。其（qí）中，從動弧齒圓錐齒輪輪幅（fú）大、厚度薄，且材料調（diào）質硬度高且加工時刀錯距較（jiào）小，是銑齒中的難點，磨齒則要（yào）通過對參數的調整達到高精度的要求。工件圖如圖1 所示。

      2 設備

      （1）國產Y2280 弧齒錐齒輪銑齒機（jī），主要相關參數見表1

      （2）美國格裏（lǐ）森800G 弧齒磨齒機，主要相關（guān）參數見表2。

      （3）現有設備狀（zhuàng）況分析。Y2280 弧齒錐齒輪銑齒機（jī）使用年限久，剛性差，支（zhī）承工件的主軸端麵直徑小，僅170 mm，隻有被加（jiā）工工件（jiàn）直徑的1／4，是端麵支承的不利（lì）因素。

      機床所配（pèi）刀具是18″舊（jiù）式銑刀盤，鑲有24 片刀齒，而目前（qián）新型刀具刀（dāo）片數量為40 片。舊結構刀盤較（jiào）新切削時刀齒承受（shòu）的負荷大。針對刀錯距W＝3．1 推算內外刀（dāo）尖直徑之差隻有1．5 mm 左右，會導致大量（liàng）的切削熱產生，加快刀具切削刃（rèn）磨損，這又是一個不利因素。800G 弧齒磨齒機是新設備（bèi），可（kě）以保證工件要求的精度，但沒有成熟（shú）的工藝可以使用，尚在試驗階段。

      3 擬定加工方案

      根據工件材料、熱（rè）處理硬度、加工條件及零件的特殊（shū）結構，擬定以下加工方（fāng）案。

      3．1 設計合理的工（gōng）裝

      由於齒輪輪幅大、厚度薄且銑齒機工件主軸支承端麵小的不利因（yīn）素，從支承入手設計（jì）合理工裝，如圖2 所示。工裝材料選（xuǎn）用了HT150，這種（zhǒng）材料性能穩定（dìng），自身變形小（xiǎo）且不易在切削過程中與工件產生共振。工裝的厚度及內孔滿足與機床（chuáng）現有工裝的配套使用，減少工裝的投入。外徑則和工件的（de）定位支承麵一樣大小（xiǎo），相當於增加了齒輪的厚度，這樣就保（bǎo）證了工件在切削時減（jiǎn）少顫動。對於（yú）最重要的（de）兩平麵平行度則采用了平麵磨床精（jīng）磨，以保證工件裝夾後的端麵跳動在0．01 mm 之內。

      3．2 銑齒（chǐ）過程分析

      首先，銑齒為下一（yī）步（bù）的磨齒（chǐ）進行粗加（jiā）工，采用（yòng）與800G 磨齒機相同的切削法，為兩者之間建（jiàn）立數（shù）據（jù）轉（zhuǎn）化的平台。以此為出發點開展銑齒工作。

      （1）選用有利的切削方法。工件調質硬度HB240 接近銑齒刀允許切削硬度（dù）的極限（xiàn），對刀（dāo）具的（de）磨損嚴重；而且節錐角接近70°，使刀具切削刃與工（gōng）件齒側（cè）麵接觸線加（jiā）長，產（chǎn）生的切削力（lì）很大。基於這兩個因素，齒輪粗切采用滾切法來減小刀具阻力及（jí）接觸線長度，從而減小切削力，同時也減小因此而產生的（de）振動。

      （2）選用（yòng）合理的（de）切削參數：高速鋼齒輪刀具理想切削用量範圍內選擇較小的切削用量30 m/min，以減小因切削力引起（qǐ）的振動；進給量由原來的2．5 min/齒降至4 min/齒，以緩解工件硬度高產生的切削熱及阻力。

      （3）合理分配切削量：根據切至全齒深（shēn）時切削負荷（hé）最大的原理，增（zēng）加切削（xuē）次數，分3 次進刀切至齒深，第一刀切深為7 mm，約為全齒深的47 ％；第二刀切深為（wéi）5 mm，約為全齒深的34 ％；第三刀切深為2．92 mm，約為全齒深的19％。

      （4）改變刀齒（chǐ）切削刃的（de）角度。在（zài）外刀刃25°～30°的範圍內選擇28°，內刀刃（rèn）在9°～15°範圍內（nèi）選擇13°，再配上加工（gōng）時合理（lǐ）的冷卻位（wèi）置，改善（shàn）刀具的切削性能。

      3．3 磨齒過程分析

      （1）工件在磨齒前應具備（bèi）的條件：機加工保證齒坯定位麵的精度，銑齒保證（zhèng）齒部正（zhèng）確的齒形，熱處理保證有小的熱（rè）變形。

      （2）工裝、工件的安裝精度：工裝安裝（zhuāng）的（de）精度要保證端麵0．005 mm，徑向跳動0．005 mm。同時，為保證基準統一，采用工（gōng）件裝配基準作為磨齒定位（wèi）基準。為（wéi）保證此目的，工件與（yǔ）工裝采用間隙配合，在操作過程中嚴格找正，工件安裝精度端麵、徑向跳動（dòng）均保證在0．01 mm，為磨齒加工建立良（liáng）好的工況（kuàng）。

      （3）磨齒精度的保證。①修正輪決定砂輪修正後表（biǎo）麵（miàn）的質量，從而決定了加工工件的粗糙度，程（chéng）序（xù）計算中給定修正輪（lún）的進給量0．2 mm，在實際（jì）加工過程中采用了兩種修（xiū）正進給量。粗磨時采用進給量0．2 mm，在齒厚磨量剩餘0．05～0．08 mm 時改變修正輪的進（jìn）給量，即精磨進給量0．05 mm，以確保齒麵粗糙度Ra 0．4。②參照銑齒時接觸區各項數據修正磨（mó）齒數據。磨齒數據雖經過二階修正，但國產銑齒（chǐ）機（jī）的加工誤差還（hái）是會影響接觸區的調整，所以需要把實際切齒的數據反修正到磨齒（chǐ）機以保證銑齒時良好的接觸區位置。③切削參數的選擇：程序計算的切削速度是以進口砂輪為基（jī）礎給定的，采用國產砂輪後需對切削速度做一些調整，由原（yuán）來的20 m/s 調整為16 m/s，以緩解國（guó）產砂輪磨削時齒麵燒傷。④合理（lǐ）分配切削量：磨齒餘量共0．5 mm，由於熱處理變形，齒側兩端磨量不均勻。初磨削（xuē）時采用小的切（qiē）削用量0．1 mm，以保證機床在安全範圍內正常運行。當兩側均磨起時，采用0．2 mm 切削量以提高磨削效率。齒厚餘量至（zhì）0．05～0．08 mm 時，為保證精度（dù）則選用（yòng）較小的切削量0．05 mm。

      4 結（jié）論及遺留問題

      （1）通過實際生產得出以下結論：精選齒部參數，製作合適工裝工具，采用磨齒機先進計算軟件進行配（pèi）套的（de）銑齒切齒調整數據計算，用滾切法采用小進刀量、多次走刀，並用銑齒數（shù）據反（fǎn）修正磨齒部分數據，確保接觸區的理想位置。實現（xiàn）國（guó）產（chǎn）機械銑齒機與進口（kǒu）數控磨（mó）齒機的配（pèi）套使用，生產出高精度的弧齒圓錐齒輪。

      （2）遺留問題：在（zài）磨削齒形時，雖然采用了基準重合原則，但根據該工（gōng）件的特征（zhēng），其端麵為3 點、內孔為2 點，所以端麵為第一基準。作為第一基準（zhǔn），其平麵太小，對定位穩定性不利。