1 問（wèn）題的提出

      2011 年10 月，公司承攬（lǎn）西安長基公司（sī）軋（zhá）機用減速箱內弧齒圓錐齒輪（lún）副的加工。其中，從動弧齒圓錐齒輪輪（lún）幅大、厚度薄，且材料調質（zhì）硬度高且加工時刀錯距較小，是（shì）銑齒中的難點，磨齒則要通過對參數的調（diào）整達到（dào）高（gāo）精度的要求。工件（jiàn）圖如圖1 所示。

      2 設備

      （1）國產Y2280 弧齒錐齒輪銑齒機，主（zhǔ）要相（xiàng）關參數見表1

      （2）美國（guó）格裏森（sēn）800G 弧齒磨齒（chǐ）機，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（jī）使用年（nián）限久，剛性差，支承工件的主軸端麵直徑小，僅170 mm，隻有（yǒu）被加工工件直徑的1／4，是端麵（miàn）支承的不（bú）利因素。

      機床所配刀具是18″舊式銑（xǐ）刀盤，鑲有24 片刀齒，而目前（qián）新（xīn）型（xíng）刀具刀片數量為40 片。舊結構刀盤較（jiào）新切削時刀齒承受（shòu）的負（fù）荷大。針（zhēn）對刀錯距W＝3．1 推算內外（wài）刀尖直（zhí）徑之差隻有1．5 mm 左右，會導致大量的切削熱產生，加快刀具（jù）切削刃磨損，這又是一個不利因素。800G 弧（hú）齒磨齒機是新設備，可以保證工件要求的精度，但沒（méi）有成熟的工（gōng）藝可以使用，尚在試驗階段。

      3 擬定加工方案

      根（gēn）據工件材料（liào）、熱處理硬（yìng）度、加（jiā）工條件及零件（jiàn）的特（tè）殊結構，擬定以下加工方案。

      3．1 設計合理的工裝（zhuāng）

      由於（yú）齒（chǐ）輪輪幅大、厚度薄且銑（xǐ）齒機（jī）工件主軸支承（chéng）端麵小的不利因素，從支承入手設計合理工裝，如圖2 所示。工裝材料選用了（le）HT150，這種材料性能（néng）穩（wěn）定，自身變形（xíng）小且不易在切削過程（chéng）中與工件產生共振。工裝的厚度及（jí）內孔滿（mǎn）足與機床（chuáng）現（xiàn）有工（gōng）裝的配套使用，減少工裝的投入（rù）。外徑則和工件的定位支承（chéng）麵一樣大小，相當於增加了齒輪的（de）厚度，這樣就保證了工件在切削時（shí）減少顫動。對於最重要的兩平麵平行度則采用了平麵磨床精磨，以（yǐ）保證工件裝夾後的端麵跳動在0．01 mm 之內。

      3．2 銑齒過程分析

      首先（xiān），銑齒為下一步的磨齒進行粗加工（gōng），采用與（yǔ）800G 磨齒機（jī）相同的切削法，為兩者之間建立數據轉化的平（píng）台。以此為出（chū）發點開展銑齒工作。

      （1）選用（yòng）有利的切削方（fāng）法。工（gōng）件調質硬度HB240 接近銑齒刀允許切削硬度的極限，對刀具的磨損嚴重；而（ér）且節錐角接（jiē）近70°，使刀具切削刃與工件（jiàn）齒側麵接觸線加長，產生的切削力很大。基於這（zhè）兩個因素，齒輪粗切采（cǎi）用滾切法來減小刀具阻力及（jí）接觸線長（zhǎng）度，從而減小切削力，同時也減（jiǎn）小因此而產生的振（zhèn）動。

      （2）選用合（hé）理的（de）切削參數：高速鋼齒輪刀具理想切（qiē）削用量範（fàn）圍內選擇較小（xiǎo）的切削用量30 m/min，以減小因切削力引起的振動；進給量由原來的（de）2．5 min/齒（chǐ）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（chǐ）深時切削負荷最大的原理，增加（jiā）切削次數，分3 次進刀切至齒深，第一刀切深為7 mm，約為（wéi）全齒深的47 ％；第二刀切深為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）改變刀齒切削刃的角度。在外（wài）刀刃25°～30°的範圍內選擇28°，內刀刃在9°～15°範圍內選擇13°，再配上加工時合理的（de）冷卻位置，改善（shàn）刀具的切削性能（néng）。

      3．3 磨（mó）齒過程分析

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

      （2）工裝（zhuāng）、工件的安裝精度：工裝安裝的精度（dù）要保證端麵（miàn）0．005 mm，徑向跳動0．005 mm。同時，為（wéi）保證基準統一，采用工件（jiàn）裝配基準作為磨齒定位基準。為保證（zhèng）此目的，工件與工裝采用間隙配合，在操作過程中嚴格找正（zhèng），工件安裝（zhuāng）精度端（duān）麵、徑向跳（tiào）動均保證在0．01 mm，為磨齒加工建（jiàn）立良好的工況。

      （3）磨齒精度的保證。①修正輪決定砂輪修正後表麵的質量，從（cóng）而決定了加工工件的粗糙度，程序計（jì）算中給定（dìng）修正輪的進給量0．2 mm，在實（shí）際（jì）加工過程中采（cǎi）用了兩種（zhǒng）修正進給量。粗磨時采用進（jìn）給量0．2 mm，在齒厚磨量剩餘（yú）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（cū）糙度（dù）Ra 0．4。②參照銑齒時接觸區（qū）各項數據修正磨齒數據。磨齒數據雖經過二階修正，但國（guó）產銑齒機（jī）的加工誤差還是會（huì）影響接觸區（qū）的調整，所（suǒ）以需要把實際切齒的數據反修正到磨齒機以保證銑齒時良好的（de）接觸區位置。③切削參數的選（xuǎn）擇：程序計算的切（qiē）削速度是以進口砂輪為（wéi）基礎給定的，采用國產（chǎn）砂輪後需對切削速度做一些調整，由原來（lái）的（de）20 m/s 調整為16 m/s，以緩解國產砂（shā）輪（lún）磨削（xuē）時（shí）齒麵燒傷（shāng）。④合理分配切削量：磨齒餘量共0．5 mm，由（yóu）於熱（rè）處理變形，齒側（cè）兩（liǎng）端磨量不均勻。初磨削（xuē）時采（cǎi）用小的切削用量0．1 mm，以保證機床在安全（quán）範圍內（nèi）正（zhèng）常（cháng）運（yùn）行。當兩側（cè）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（shí），為保證精度則選用較小的切削量（liàng）0．05 mm。

      4 結論及遺留問題

      （1）通過實際生產得出以下結論：精選齒部（bù）參數，製作合適工（gōng）裝工具，采用磨齒機先進計算軟件進行配套的銑齒切齒調整數據計算，用（yòng）滾切法采用小進刀量、多次走刀，並用銑齒數據反修正磨齒部分（fèn）數據（jù），確保接觸區的理想位置。實現國產機械銑齒（chǐ）機與（yǔ）進口數控磨齒（chǐ）機的配套（tào）使用，生產出高精度的弧齒圓（yuán）錐齒（chǐ）輪。

      （2）遺留問題：在（zài）磨削齒形時，雖然采用了基準重合原則（zé），但根據該工（gōng）件的特征，其（qí）端麵為3 點、內孔為2 點，所（suǒ）以（yǐ）端麵為第（dì）一基準。作為第一基準，其（qí）平（píng）麵太小，對定位穩定性不利。