陸琮瑜

摘 要：雙聯(lián)齒輪加工，需要兩齒輪的齒牙對(duì)齒加工，該文在該公司GF9項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用新工藝“插滾”加工兩齒輪，并且為了滿足對(duì)牙精度要求，采用一次裝夾加工兩齒輪、消除加工誤差的齒輪加工方法。

關(guān)鍵詞：插齒;滾齒;插滾;雙聯(lián)齒輪;對(duì)齒角度

中圖分類(lèi)號(hào)：TG61? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

該公司開(kāi)發(fā)的GF9項(xiàng)目中，超越從動(dòng)支架行星輪（雙聯(lián)齒），在以前該公司生產(chǎn)的齒輪中從未有過(guò)一個(gè)特殊的要求，雙聯(lián)齒兩齒輪的齒牙需要對(duì)齒加工，齒輪A的齒牙與齒輪B的齒牙有相對(duì)位置要求，通俗講兩齒輪齒牙需要對(duì)齊，如圖1所示，齒輪A在截面“G”上的齒牙與齒輪B在截面“F”上的齒牙，其對(duì)齒角度4牙（齒輪圓周4等分測(cè)量）平均誤差需控制在0±0.099°。

對(duì)于這種雙聯(lián)齒加工，通常的加工工藝是：小齒輪插齒-大齒輪滾齒-熱處理-小齒輪珩齒-大齒輪磨齒（或珩齒）。為了保證成品對(duì)齒角度要求，我們?cè)跓崆凹庸ぞ鸵ＷC對(duì)齒角度要求，如果熱前齒輪加工對(duì)齒角誤差大，造成熱后精加工齒輪一邊齒面磨削加工不到，造成產(chǎn)品報(bào)廢。常規(guī)的熱處理前加工工藝無(wú)法滿足對(duì)齒角要求。我們找到一種“插滾”新工藝，應(yīng)用插滾技術(shù)加工雙聯(lián)齒輪，能滿足對(duì)齒角度要求，其加工工藝路線如下：小齒輪和大齒輪插滾-熱處理-小齒輪珩齒-大齒輪磨齒。

下面主要對(duì)雙聯(lián)齒輪熱前加工工藝，作詳細(xì)的介紹。

1 常規(guī)熱前雙聯(lián)齒對(duì)齒加工的工藝

常規(guī)熱前雙聯(lián)齒對(duì)齒加工工藝，也是我們?cè)诋a(chǎn)品樣件開(kāi)發(fā)階段，其加工過(guò)程如下，車(chē)坯車(chē)削-工件裝上插齒夾具-插齒加工小齒輪-取下工件-工件裝上滾齒夾具-測(cè)量小齒輪齒牙中心（對(duì)齒）-以小齒輪齒牙中心為基準(zhǔn)滾齒加工大齒輪-聯(lián)下工件。

這樣的工藝方法，加工下來(lái)，約有50 %零件，無(wú)法滿足對(duì)齒角度要求，我們?cè)跇蛹A段采用100 %檢測(cè)方法，把對(duì)齒角度不好的零件挑選出來(lái)，作報(bào)廢處理。對(duì)齒角誤差大的零件，流入熱后加工，實(shí)際試制時(shí)發(fā)生以下問(wèn)題。

（1）磨齒時(shí)齒的兩邊磨削余量不一樣，磨削余量多的一邊，會(huì)在齒根部產(chǎn)生加工臺(tái)階，這是產(chǎn)品要求不允許的，且把齒頂?shù)菇且材ハ鞯袅?。磨削余量少的一邊，齒面會(huì)有一部分磨削不到，造成齒面漸開(kāi)線長(zhǎng)度，不能滿足產(chǎn)品要求。

（2）對(duì)齒角度誤差較大時(shí)，磨削余量多的一面，會(huì)撞砂輪，使砂輪碎裂，磨齒余量少的一面，齒面根本未磨削到。這個(gè)我們樣件加工中，都發(fā)生過(guò)。

（3）加工下來(lái)零件的對(duì)齒角度，不穩(wěn)定，無(wú)法控制。表1是設(shè)備調(diào)整后，連續(xù)加工的零件的對(duì)齒角度測(cè)量值，從表1中可以看出，3個(gè)零件的對(duì)齒角度4牙平均值相差較大，第1件零件的對(duì)齒角度4牙平均值與第2件零件的對(duì)齒角度4牙平均值差值0.1959°，已經(jīng)接近了零件公差值0.189°，要控制對(duì)齒角度非常困難。

（4）插齒加工，加工節(jié)拍慢，一臺(tái)插齒機(jī)與4-6臺(tái)滾齒機(jī)加工效率相等。

2 常規(guī)熱前雙聯(lián)齒加工的對(duì)齒角度誤差產(chǎn)生

2.1 影響對(duì)齒角度主要因素

對(duì)齒角度誤差大的主要原因是，零件分小齒輪插齒、大齒輪滾齒二道工序加工，由以下因素造成對(duì)齒角度加工誤差：1）小齒輪插齒、大齒輪滾齒分別安裝夾緊工件，由二次裝夾間產(chǎn)生的誤差。2）小齒輪插齒時(shí)，插齒刀需要對(duì)刀，大齒輪滾齒時(shí)，滾齒刀需要對(duì)刀，由二次對(duì)刀產(chǎn)生的誤差。3）大齒輪滾齒時(shí)，需檢測(cè)小齒輪齒牙中心，以確定大齒輪齒牙的位置，有檢測(cè)誤差。

2.2 主要需解決的問(wèn)題

為了保證熱前雙聯(lián)齒零件對(duì)齒角度誤差大問(wèn)題，必須消除以上二次裝夾工件之間、二次對(duì)刀之間、檢測(cè)小齒輪齒牙時(shí)的誤差，需要尋找一種雙聯(lián)齒的加工方法，在一次裝夾工件、一次對(duì)刀過(guò)程中完成大、小二齒輪的加工。目前的通常工藝方案，無(wú)論是插齒、滾齒，都沒(méi)有辦法做到一次裝夾、一次對(duì)刀過(guò)程，加工完成雙聯(lián)齒加工，我們必須找到一種新的工藝方法，來(lái)滿足這個(gè)要求。

3 應(yīng)用插滾工藝方法，雙聯(lián)齒對(duì)齒加工的工藝

為了滿足雙聯(lián)齒輪對(duì)齒角度要求，一種全新齒輪加工方法，插滾工藝（非插齒或滾齒）的出現(xiàn)，能滿足一次裝夾工件過(guò)程，同時(shí)加工完成雙聯(lián)齒大、小兩齒輪，消除二次裝夾工件、小齒輪齒牙測(cè)量對(duì)雙聯(lián)齒對(duì)齒角度精度的影響，應(yīng)用插滾工藝，加工雙聯(lián)齒對(duì)齒的工藝方法，主要采取以下技術(shù)措施。

（1）最新的、國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的全新“插滾工藝”方法，應(yīng)用于雙聯(lián)齒大小兩齒輪的加工。

（2）采用二把刀具合并安裝在一起，消除對(duì)刀誤差。插滾工藝加工雙聯(lián)齒時(shí)，還是需要二把插滾刀來(lái)分別加工大、小二齒輪，有二次對(duì)刀誤差，為了消除對(duì)刀誤差，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了刀排，能把二把插滾刀合并安裝在一起，如圖2所示，這樣二把刀的位置相對(duì)固定，只用一次對(duì)刀，就能完成加工，消除二次對(duì)刀誤差。

（3）采用了上述方法后，不需要測(cè)量小齒輪齒牙中心，也就消除了測(cè)量誤差。

應(yīng)用插滾工藝，熱前加工雙聯(lián)齒對(duì)齒的工藝過(guò)程，整個(gè)加工過(guò)程是在同一臺(tái)插滾設(shè)備上完成，圖2是加工過(guò)程示意圖，零件裝上夾具，工步1，用插滾刀（小刀），插滾加工小齒輪，工件不要從夾具上拿下，移動(dòng)夾具，工步2，用插滾刀（大刀）插滾加工大齒輪，零件從夾具上拿下，完成零件加工。整個(gè)工藝加工過(guò)程，成功地消除常規(guī)加工的二次裝夾誤差、二次對(duì)刀誤差、小齒輪齒牙中心測(cè)量誤差，實(shí)現(xiàn)了雙聯(lián)齒對(duì)齒角度高精度的要求。

（4）插滾加工雙聯(lián)齒，對(duì)齒角度精度穩(wěn)定，表2是連續(xù)插滾加工5件零件的對(duì)齒角度測(cè)量結(jié)果，從表中，可以看出，5個(gè)零件的對(duì)齒角度平均值，相當(dāng)接近，5個(gè)零件對(duì)齒角度平均值極差為0.044°，大約是對(duì)齒角度公差要求的1/5，可以有效地控制對(duì)齒角度。

4 插滾工藝技術(shù)

插滾工藝加工方式為工件和刀具連續(xù)式旋分加工，其加工原理是將滾齒和插齒運(yùn)動(dòng)相結(jié)合插滾工藝。插滾工藝技術(shù)與插齒工藝技術(shù)、滾齒工藝技術(shù)主要區(qū)別如下。

4.1 插滾加工與滾齒加工主要區(qū)別

（1）插滾刀具與滾齒刀具不同，插滾刀具與插齒刀具類(lèi)似。

4.2 插滾加工與插齒加工主要區(qū)別

（1）刀具安裝不同，插滾刀具與工件軸有安裝角，插齒刀與工件軸是平行的。

（2）插齒加工是每牙直接插到底的，插滾加工是逐步進(jìn)給完成的。

（3）插滾加工工件軸和刀具轉(zhuǎn)速比插齒加工快。

（4）插滾加工效率是插齒加工的4～6倍。

插滾工藝技術(shù)概念由德國(guó)維拉公司提出， 自行開(kāi)發(fā)并注冊(cè)了插滾專(zhuān)利機(jī)床工藝技術(shù)，有多年成功的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，該公司的雙聯(lián)齒輪加工應(yīng)用了維拉公司的插滾工藝技術(shù)。除了德國(guó)維拉公司外，美國(guó)格里森公司和日本公司等國(guó)外公司也研制出了插滾專(zhuān)機(jī)。

在國(guó)內(nèi)，天津大學(xué)對(duì)插滾加工技術(shù)進(jìn)行了研究，把這種技術(shù)命名為剮齒，并與長(zhǎng)沙機(jī)床有限公司合作，研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)數(shù)控剮齒（插滾）機(jī)床YK1015A。

參考文獻(xiàn)

[1]李佳，陳新春，張鴻源.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2011，47（19）：193-198.