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            淺析提高圓柱齒輪滾齒加工精度的方法

            發布時間:2020.10.21    點擊數: 3425

                   近年來,隨著機械行業的發展,齒輪制造業的發展也非常迅速。齒輪產品是否具備過硬的質量決定了其是否可以在國內外市場占據優勢。一般情況下,滾齒的精度很大程度影響著齒輪的精度。齒圈徑跳、基節偏差、公法線變動量、齒形齒向誤差等是導致滾齒精度降低的因素,因此,必須嚴格控制誤差,才能保證滾齒的精度。本文主要研究如何提高圓柱齒輪滾齒加工精度。

            01影響滾齒加工精度的因素分析

                   齒圈徑跳誤差:齒圈徑跳又叫幾何偏心,是指“齒輪一轉范圍內,測頭在齒槽內或輪齒上,與齒高中部雙面接觸,測頭相對于輪齒軸線的最大變動量。”簡言之,齒圈徑跳就是輪齒齒圈出現軸中心線偏心的情況,導致這種現象的原因,多發生在零件安裝時期,由于零件與工作臺出現回轉中心不重合或者存在較大偏差的情況,引發偏心。同樣的,滾齒芯軸頂尖孔或者齒輪機頂尖制造不良,由于定位面接觸不良,導致偏心的情況。 

                   公法線長度誤差:滾齒使用展成法原理進行齒輪加工,從刀具到齒坯之間的分齒傳動鏈需要有著一定的傳動比,保證齒輪運動的精確性。由于傳動鏈通過一系列的元件組成,在制造或者裝配期間存在誤差,必然會影響到傳動鏈的零件上,導致相對運動出現偏差,齒輪的精度下降。公法線長度主要用于表示齒輪牙齒分布的最大誤差,由于滾齒機工作臺蝸桿副出現不均勻回轉導致。除此之外,圓形導軌與分度渦輪不同軸或者圓形導軌磨損,分齒掛輪太緊或者太松, 分齒掛輪齒面出現磕碰等,都會導致公法線誤差偏大。 

                   齒形誤差:在實際滾齒加工中,漸開線齒形非常 容易出現各種誤差,誤差的出現會影響齒輪傳動的平穩 性。一般情況下,進行滾齒加工時,漸開線齒形是通過齒坯 和滾刀之間保持的分齒來確定。因此,齒形誤差的出現主 要是受到滾刀齒形的影響,滾刀刃磨質量不好從而引發齒 形誤差。安裝滾刀時出現的軸向竄動、徑向跳動等,也會影響到齒形誤差,出現齒頂變尖或變肥。 

                   齒向誤差:齒向誤差主要分布在分度圓柱之上, 全齒寬范圍之內,兩條齒向線之間的端面距離。出現齒向誤差的原因有,刀架、機床的垂直進給方向同零件軸線出現偏移導致;滾齒機尾座頂尖中心和工作臺回轉中心存在偏差;計算差動掛輪時,誤差偏大,導致傳動鏈齒輪調整和制造有著較大誤差。此外,齒坯、滾齒夾具在制造、安裝等環節,也會由于精度不高,導致齒向誤差的出現。齒坯、機床、夾具等誤差也會引發齒向誤差。 

                   齒面粗糙度:一般而言,齒面粗糙度較差主要表現為啃齒、發紋、撕裂、魚鱗等。導致齒面粗糙度差的原因有:機床、刀具或者工件系統存在較大間隙,整體剛性差;切削參數存在問題;工件和滾刀出現位置變化;零件本身材質不均勻、滾刀刃磨不當等。 

            02提高滾齒加工精度的方法

                   通過上面的敘述,我們對影響滾齒精度的因素有了一定的了解,尤其是知道存在的各種誤差原因等,結合上面的問題,筆者認為,提升滾齒加工精度,可以從工藝系統精度、加工零件本身、加工刀具、加工機床、加工過程等方面加以控制,從而提升滾齒的加工精度,具體的途徑有: 

                   提升齒坯加工質量:對于齒輪加工而言,齒坯的質量直接影響著齒輪的精度,提升齒坯質量是提升齒輪精度的基礎和關鍵。齒輪內孔和齒輪端面是齒輪加工的定位基準,借助數控機床可以直接削出齒輪的端面和內孔,端面的跳動<=0.015mm,以往使用普通車床或者半自動車床,加工出來的齒坯,端面跳動>=0.05mm。提升定位基準的精度,可以大幅度提升齒輪加工精度,尤其是齒向精度。 

                   提升滾齒夾具的精度:前面我們提到,如果滾齒夾具的精度不高,比如,制造精度和安裝精度差,引發齒向誤差和齒圈徑向跳動。滾齒夾具的制造和安裝精度會影響到齒坯的精度。一般而言,滾齒夾具都是采取上下頂尖定位的方式,以此加固零件外圓。頂尖的質量對于齒圈徑跳有著較大的影響。滾刀刀桿、螺母、刀墊等精度也需要提升,確保刀桿直徑精度有著6級以上的標準,表面粗糙度值低于0.8μm以下,兩頂尖孔同軸度小于≤0.01mm,端面跳動≤0.005mm,機床刀架主軸孔與刀桿錐部接觸面積保持在 70%以上。螺母安裝到刀桿之后,螺母端面與刀桿軸線的垂直度≤0.01mm。除此之外,進行夾具安裝精度的調整時,需要注意工作臺回轉中心與上尾座頂尖中心要處以同一位置,中心軸徑跳≤0.01mm。 

                   提升刀具刃磨精度:刀具刃磨精度也會影響到齒形精度。為了確保刀具有著良好的加工精度,選擇刀具時, 需要選擇精度等級較高的,而且注意刃磨精度的提升,按照加工齒輪的精度選擇刀具精度。最為簡單的辦法就是選擇國外生產的滾刀,可以保證刃磨精度。滾刀進行刃磨涂層,可以加工1200件齒輪,刃磨10-13 次,其帶來的產品質量效益要高于它的價格。滾刀進行刃磨之后,必須添加涂層,保證其使用壽命。使用國產的滾刀時,需要合理進行刃磨涂層和竄刀量。如果滾刀齒輪出現磨損的情況,齒輪的齒形精度以及表面質量會下降,還會導致機床出現振動。一般情況下,粗切時磨損量超過0.8-1mm或者精切時磨損量超過0.2-0.5mm,則需要重新磨刀。 

                   提升機床的精度和調整精度:在上面的誤差分析中,我們得到機床傳動鏈存在傳動誤差的情況,導致齒輪出現運動偏心,影響到分度蝸桿副。為了提升齒輪精度需要我們保證機床本身有著良好的精度。齒輪加工都是在機床上完成加工制作,只有保證機床的精度才能確保齒輪加工的精度。我們在生產作業中,一旦發現滾齒后出現公法線表動超差的情況,就需要進行檢查,檢查機床工作臺的嚙合情 況,嚙合間隙>=0.03mm就需要進行調整,需要將其控制到0.03mm以內,不然就需要進行蝸桿副的檢修。我們在進行滾切斜齒時,需要注意,計算差動掛輪比必須準確無誤,一般要精確到小數點的后六位。機床刀架滑板也會影響到滾齒的齒向誤差,比如,刀架滑板和回轉軸線之間的平行度。因此,提升刀架導軌精度也是提升滾齒精度的一種方法。 

                   控制齒面的粗糙度值:控制齒面的粗糙度也是提升滾齒加工精度的途徑之一??梢圆扇∵m當的預備熱處理的方式,讓齒坯材料的內部組織做到硬度一致、組織均勻, 可以通過控制滾齒的切削參數,采取冷卻潤滑的方式,也可以通過對滾刀采取定期刃磨的方式,降低齒面的粗糙度值。 

                   綜上所述,滾齒加工精度是提升滾齒質量的重要方式。影響滾齒加工精度的因素有:齒圈徑跳誤差、公法線長度誤差、齒形誤差、齒向誤差、齒面粗糙度。通過對存在的誤差進行分析,可以從以下幾點提升滾齒加工精度:提升齒坯加工質量、提升滾齒夾具的精度、提升刀具刃磨精度、 提升機床的精度和調整精度、控制齒面的粗糙度值。

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