1 問題的提出

      2011 年10 月，公司承攬西安長基公司軋機用減速箱（xiāng）內弧（hú）齒圓錐齒輪副的加工。其中，從（cóng）動弧（hú）齒圓錐齒輪輪（lún）幅大、厚度薄，且材料調質硬（yìng）度高且加工時刀錯距較小，是銑齒中的難點，磨齒則要通（tōng）過對參數的調整達到（dào）高精度（dù）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，主要相關參數見表1

      （2）美國格裏森800G 弧（hú）齒磨（mó）齒機（jī），主要相關參數見表2。

      （3）現有設備狀況分析。Y2280 弧齒錐齒輪銑齒機使用年限久，剛性差，支承工件的主軸端麵直徑小（xiǎo），僅170 mm，隻（zhī）有被加工工（gōng）件直徑的1／4，是端麵（miàn）支承的不利因素。

      機（jī）床所配刀具是18″舊式銑刀盤，鑲有24 片刀齒，而目前新型刀具刀片數量為40 片。舊結構刀盤較新切削時刀齒承受的負荷大。針對刀錯距W＝3．1 推算（suàn）內外刀尖（jiān）直徑之差隻（zhī）有1．5 mm 左右，會導致大量的切削熱產生，加快刀具切削刃磨損，這又（yòu）是一個不利因素。800G 弧齒磨齒機是新設備，可以保證（zhèng）工件要求的精度，但沒有成（chéng）熟的工藝可以使用，尚在試驗階段。

      3 擬定加工方案

      根據工件材料、熱處理硬度、加工條件及零件的特殊結構，擬定以下加工方案。

      3．1 設計合理的工裝

      由於齒輪輪幅大、厚度薄且銑齒機工（gōng）件主軸支承端麵小的不利因（yīn）素，從支承入手設計合理工裝，如圖2 所示。工裝材料選（xuǎn）用了HT150，這種材料性能穩（wěn）定（dìng），自身變形小且（qiě）不易（yì）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現（xiàn）有（yǒu）工裝的配套使用（yòng），減少工裝的投入。外徑則和工件的定位支承麵一樣大小，相當於增加了齒輪的厚度，這樣就保證（zhèng）了工件在切削時減少顫動。對於最重要的兩平麵平行度則采用了平麵（miàn）磨床精磨，以保證工件裝夾後的端麵跳動在0．01 mm 之內。

      3．2 銑齒過程（chéng）分析

      首先，銑齒為下一步的磨齒進行粗加工，采用與800G 磨（mó）齒機相同的切削法，為（wéi）兩者之間建立數據轉化的平台。以此為出發點開展銑（xǐ）齒工作。

      （1）選用有利的（de）切削方法。工件調質硬度HB240 接近銑齒刀（dāo）允許切削（xuē）硬度的（de）極（jí）限，對刀具的磨損嚴重；而且節錐角接近70°，使刀具切削刃（rèn）與工件齒側麵（miàn）接觸（chù）線加長，產（chǎn）生的切削力很大。基（jī）於這兩個因素，齒輪粗切采用滾切法來減小刀（dāo）具阻力及接觸線（xiàn）長度，從而減小切削力，同時也減（jiǎn）小因此而產生的振動。

      （2）選用（yòng）合理的切削（xuē）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（liàng）30 m/min，以減小因切削力引起的振動；進給量由原來的2．5 min/齒降（jiàng）至4 min/齒，以緩解（jiě）工件硬度高產生（shēng）的切削熱及阻力。

      （3）合（hé）理分配切削量：根據切（qiē）至全齒深時切削負荷（hé）最大的原理，增加切削次數，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5 mm，約為全齒深的34 ％；第三刀切（qiē）深為2．92 mm，約為全（quán）齒深的19％。

      （4）改變刀齒切削刃的角度。在外刀（dāo）刃（rèn）25°～30°的範（fàn）圍內選擇（zé）28°，內刀刃在9°～15°範圍內選擇13°，再配上加工時合理的冷卻位置，改善刀具的切削性（xìng）能（néng）。

      3．3 磨齒過程分析

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

      （2）工裝、工件的安裝精度（dù）：工裝安裝的精度要（yào）保證端（duān）麵0．005 mm，徑向跳動0．005 mm。同時，為保證基準統一，采（cǎi）用工件裝配基準作為磨齒定位基（jī）準。為保證此目（mù）的，工件與工裝（zhuāng）采用間隙配合（hé），在操作過程中嚴格找正，工件安裝精度端麵、徑向跳動均保證在（zài）0．01 mm，為磨齒加工建立良（liáng）好的（de）工況。

      （3）磨齒（chǐ）精度（dù）的保證。①修正輪決（jué）定砂輪修正後表麵（miàn）的質量（liàng），從而決定了加工工件的粗糙度，程序計（jì）算中（zhōng）給定修正輪的進給量（liàng）0．2 mm，在實際（jì）加（jiā）工過程中采用了兩種修正進給量。粗磨時采用進給（gěi）量0．2 mm，在齒厚磨量剩餘0．05～0．08 mm 時改變修正輪的進給量，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（shù）據修（xiū）正磨（mó）齒（chǐ）數據。磨齒數據雖經過二階修正，但（dàn）國產銑齒機的加工誤差還是會影響接觸（chù）區的調整，所以需要把實際切齒的數據（jù）反修正（zhèng）到磨齒機以保證銑齒（chǐ）時良好的接觸區位置（zhì）。③切削參數的選擇：程序計算（suàn）的切（qiē）削速度是以進口砂輪為基礎給定的，采用國產砂（shā）輪後需對切（qiē）削速度做（zuò）一些調整，由原來的20 m/s 調整（zhěng）為16 m/s，以緩解國產（chǎn）砂輪磨削時（shí）齒麵燒傷。④合理分（fèn）配切削量：磨齒餘量共0．5 mm，由於熱處（chù）理（lǐ）變形，齒側兩端磨量不均勻。初磨削時采用小的切削用量0．1 mm，以保證（zhèng）機床在安全範圍內（nèi）正常運行。當兩側均磨起時，采（cǎi）用0．2 mm 切削量以提高（gāo）磨（mó）削效率（lǜ）。齒厚餘量至0．05～0．08 mm 時，為保證精度則選用較小的（de）切削量0．05 mm。

      4 結論及遺留問題

      （1）通過實際生（shēng）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（jiàn）進行配套的銑齒切齒調整數據（jù）計算，用（yòng）滾切法采用（yòng）小進（jìn）刀量、多次走刀，並用（yòng）銑（xǐ）齒數（shù）據反修正磨齒部分數據，確保接觸區的（de）理（lǐ）想位（wèi）置。實現國（guó）產機械（xiè）銑齒機與進口（kǒu）數控磨齒機（jī）的配套使用，生產出高精度的弧齒（chǐ）圓錐（zhuī）齒輪。

      （2）遺留問題：在磨削齒形時，雖然采用了基準重合原則，但（dàn）根據該工（gōng）件（jiàn）的特征，其端麵為3 點、內（nèi）孔為2 點，所以端麵為第一基準。作為第（dì）一基準，其平（píng）麵太小，對定位穩定性不利。